專利名稱：退火裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過向半導(dǎo)體晶片等照射來自LED等發(fā)光元件的光而進行退火的退 火裝置。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體設(shè)備的制造中，對于作為被處理基板的半導(dǎo)體晶片(以下簡單記為晶 片)，存在成膜處理、氧化擴散處理、改性處理、退火處理等各種熱處理，伴隨著半導(dǎo)體設(shè)備 的高速化、高集成化的要求，特別是離子注入以后的退火，為了將擴散抑制在最小限度，希 望以更高的速度升降溫。作為能夠進行這種高速升降溫的退火裝置，提出了使用LED (發(fā)光 二極管)作為加熱源的裝置(例如日本特表2005-536045號公報)。但是，在使用LED作為上述退火裝置的加熱源的情況下，對應(yīng)于急速加熱，需要產(chǎn) 生大量的光能，因此要求高密度地安裝LED。然而，已知LED在由于熱引起升溫時，發(fā)光量下降，由于高密度安裝LED，如果LED 自身的發(fā)熱(投入能量中，沒有作為光取出的部分)等的影響增大，則不能從LED得到足夠 的發(fā)光量。因此，考慮對LED進行冷卻，抑制由于熱引起的發(fā)光量的下降，但是為了有效地 冷卻高密度安裝的LED，需要相當(dāng)大的冷卻機構(gòu)，維護性成為問題。另外，來自LED的光不僅從與希望加熱的晶片相對的面射出，還從側(cè)面射出，而 且，LED的形狀的一邊長度為0. 3 Imm左右、厚度為0. 2mm左右，4個側(cè)面的面積比與晶片 相對的面的面積大，因此光的取出效率不能不降低。專利文獻1 日本特表2005-536045號公報
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種使用LED等發(fā)光元件作為加熱源的退火裝置，能夠不 使維護性降低地有效地冷卻發(fā)光元件。另外，本發(fā)明的其它目的在于提供一種能夠效率良好地取出從LED等發(fā)光元件射 出的光的退火裝置。根據(jù)本發(fā)明的第1觀點，提供一種退火裝置，其具備收容被處理體的處理室；面 向被處理體的至少一個面設(shè)置、具有向被處理體照射光的多個發(fā)光元件的加熱源；與上述 加熱源相對應(yīng)設(shè)置，使來自上述發(fā)光元件的光透過的光透射部件；支撐上述光透射部件的 與上述處理室相反的一側(cè)、以與上述加熱源直接接觸的方式設(shè)置的Al或Al合金制的冷卻 部件；利用冷卻介質(zhì)對上述冷卻部件進行冷卻的冷卻機構(gòu)；對上述處理室內(nèi)進行排氣的排 氣機構(gòu)；和向上述處理室內(nèi)供給處理氣體的處理氣體供給機構(gòu)。上述加熱源具備多個發(fā)光 元件陣列，該發(fā)光元件陣列包括利用高熱傳導(dǎo)性的粘合材料將上述多個發(fā)光元件安裝在 表面上的高熱傳導(dǎo)性絕緣材料構(gòu)成的支撐體、和利用高熱傳導(dǎo)性的粘合材料粘合在上述支 撐體的背面?zhèn)鹊腃u制的熱擴散部件，這些部件單元化，上述發(fā)光元件陣列通過高熱傳導(dǎo)性 粘合材料固定在上述冷卻部件上。
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根據(jù)這樣的本發(fā)明的第1觀點，由Al或Al合金構(gòu)成冷卻部件，實現(xiàn)冷卻部件的輕 量化，并且使用Cu作為熱擴散部件，利用高熱傳導(dǎo)性的粘合材料將發(fā)光元件安裝在支撐體 上，利用高熱傳導(dǎo)性的粘合材料將上述支撐體的背面粘合在熱擴散部件上，利用高熱傳導(dǎo) 性膏將發(fā)光元件陣列的熱擴散部件側(cè)固定在上述冷卻部件上，從而盡量降低粘合部分的熱 阻，使熱傳導(dǎo)性良好，因此能夠在熱擴散部件中迅速地蓄積冷熱，能夠利用該蓄積的冷熱充 分地冷卻LED。因此，能夠維持良好的維護性，并且有效地冷卻發(fā)光元件。在上述第1觀點中，作為將上述支撐體與上述熱擴散部件粘合的粘合材料，可以 使用焊料。另外，作為同樣將上述支撐體與上述熱擴散部件粘合的粘合材料，可以使用碳 片，該碳片通過多個氣相成長碳纖維在熱塑性樹脂構(gòu)成的基本樹脂中沿著厚度方向取向而 成。這種情況下，上述氣相成長碳纖維優(yōu)選具有碳納米管構(gòu)造。根據(jù)本發(fā)明的第2觀點，提供一種退火裝置，其具備收容被處理體的處理室；面 向被處理體的至少一個面設(shè)置、具有向被處理體照射光的多個發(fā)光元件的加熱源；與上述 加熱源相對應(yīng)設(shè)置，使來自上述發(fā)光元件的光透過的光透射部件；支撐上述光透射部件的 與上述處理室相反的一側(cè)、以與上述加熱源直接接觸的方式設(shè)置的Al或Al合金制的冷卻 部件；利用冷卻介質(zhì)對上述冷卻部件進行冷卻的冷卻機構(gòu)；對上述處理室內(nèi)進行排氣的排 氣機構(gòu)；和向上述處理室內(nèi)供給處理氣體的處理氣體供給機構(gòu)。上述加熱源具備多個發(fā)光 元件陣列，該發(fā)光元件陣列包括利用高熱傳導(dǎo)性的粘合材料將上述多個發(fā)光元件安裝在 表面上的高熱傳導(dǎo)性絕緣材料制的支撐體、和粘合在上述支撐體的背面?zhèn)鹊臒峤馐频?熱擴散部件，這些部件單元化，上述發(fā)光元件陣列通過高熱傳導(dǎo)性粘合材料固定在上述冷 卻部件上，并且，構(gòu)成上述熱擴散部件的熱解石墨以厚度方向為高熱傳導(dǎo)性方向的方式粘 合到上述支撐體的背面?zhèn)取８鶕?jù)本發(fā)明的第2觀點，通過由重量輕的Al或Al合金構(gòu)成冷卻部件，作為熱擴散 部件，使用重量輕而且具有熱傳導(dǎo)性極高的高熱傳導(dǎo)性方向的熱解石墨，以其厚度方向為 高熱傳導(dǎo)性方向的方式粘合到上述支撐體的背面?zhèn)?，利用高熱傳?dǎo)性的粘合材料將發(fā)光元 件安裝在支撐體上，并且利用高熱傳導(dǎo)性膏將發(fā)光元件陣列的熱擴散部件側(cè)旋緊固定在上 述冷卻部件上，因此從冷卻部件至發(fā)光元件的冷熱移動的路徑的熱傳導(dǎo)性極高，能夠在熱 擴散部件中迅速地蓄積冷熱，能夠利用該蓄積的冷熱充分地冷卻發(fā)光元件。因此，能夠維持 良好的維護性，并且有效地冷卻發(fā)光元件。在上述第2觀點中，上述熱擴散部件與上述支撐體可以利用環(huán)氧樹脂粘合。在上述第1和第2觀點中，上述支撐體可以為AlN制。另外，在上述冷卻部件與上 述光透射部件之間具有空間，可以采用在上述空間中設(shè)置上述加熱源的結(jié)構(gòu)。還可以為進 一步具有供電部件的結(jié)構(gòu)，該供電部件經(jīng)由上述冷卻部件與上述供電電極連接、從電源向 供電電極供電。作為安裝上述發(fā)光元件的高熱傳導(dǎo)性的粘合材料，適合使用銀膏，也可以使用焊 料。上述發(fā)光元件可以為通過上述粘合材料粘合在形成于上述高熱傳導(dǎo)性絕緣材料上的電 極上的結(jié)構(gòu)。這種情況下，能夠形成在上述發(fā)光元件與上述電極之間形成包含上述粘合材 料的多個層、具有熱應(yīng)力緩和構(gòu)造的結(jié)構(gòu)。作為這種結(jié)構(gòu)，可以列舉在上述發(fā)光元件與上述 粘合材料之間具有1層或2層以上的熱應(yīng)力緩和層的結(jié)構(gòu)，優(yōu)選列舉上述粘合材料是焊料、 上述熱應(yīng)力緩和層由具有上述發(fā)光元件與上述焊料之間的線膨脹系數(shù)的材料形成的結(jié)構(gòu)。
另外，存在于上述冷卻部件與上述熱擴散部件之間的高熱傳導(dǎo)性粘合材料優(yōu)選硅 潤滑油。根據(jù)本發(fā)明的第3觀點，提供一種退火裝置，其具備收容被處理體的處理室；在 上述處理室內(nèi)支撐被處理體的支撐部件；面向上述支撐部件上的被處理體的至少一個面設(shè) 置、具有向被處理體照射光的多個發(fā)光元件的加熱源；與上述加熱源相對應(yīng)設(shè)置，使來自上 述發(fā)光元件的光透過的光透射部件；對上述處理室內(nèi)進行排氣的排氣機構(gòu)；和向上述處理 室內(nèi)供給處理氣體的處理氣體供給機構(gòu)。上述加熱源為在支撐體上朝向被處理體一側(cè)安裝 有多個發(fā)光元件的構(gòu)成，在上述支撐體的上述發(fā)光元件的安裝面上形成反射層。根據(jù)本發(fā)明的第3觀點，由于在支撐發(fā)光元件的支撐體的發(fā)光元件的安裝面上設(shè) 置有反射層，能夠有效地取出被支撐體反射的光，能夠效率良好地取出從發(fā)光元件射出的 光。在上述第3觀點中，優(yōu)選上述反射層的反射率為0.8以上。另外，作為這樣的反射 層，優(yōu)選使用含有TiO2的白色層。并且，上述反射層的厚度優(yōu)選為0.8μπι以上。并且，優(yōu) 選形成上述發(fā)光元件各自分別由透鏡層覆蓋的結(jié)構(gòu)。此外，可以形成上述透鏡層由透明樹 脂構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，可以使上述透鏡層呈半球形。優(yōu)選上述支撐體被反射板包圍。另外，優(yōu)選充填配置多個上述支撐體，上述反射板 對于相鄰的支撐體共用設(shè)置。并且，優(yōu)選上述支撐體呈六邊形，在其中的3條邊上設(shè)置反射 板，在其它的3條邊上未設(shè)置反射板，設(shè)置支撐體使其按照與1個支撐體的設(shè)置有反射板的 邊鄰接的其它支撐體的邊上未設(shè)置反射板的方式配置。
圖1是表示本發(fā)明一個實施方式的退火裝置的示意結(jié)構(gòu)的截面圖。圖2是放大表示圖1的退火裝置的加熱源的截面圖。圖3是表示在LED與粘合材料之間設(shè)置有熱應(yīng)力緩和層的構(gòu)造的截面圖。圖4是表示在LED與電極之間設(shè)置有粘合材料和熱應(yīng)力緩和層時的更理想的構(gòu)造 的截面圖。圖5用于說明測定作為支撐體與熱擴散部件的粘合材料使用的碳片的熱阻的方法。圖6表示測定作為碳片的熱阻測定前提的、AlN板與銅板上部的溫差以及銅板的 上部與下部的溫差的圖。圖7用于說明測定作為支撐體與熱擴散部件的粘合材料使用的焊料的熱阻的方法。圖8表示測定作為焊料的熱阻測定前提的、AlN板與銅板上部的溫差以及銅板的 上部與下部的溫差的圖。圖9是放大表示圖1的退火裝置的向LED供電的部分的截面圖。圖10表示圖1的退火裝置的LED陣列。圖11是表示圖1的退火裝置的加熱源的底面圖。圖12表示在圖1的退火裝置中LED陣列及冷卻部件的組裝、以及LED陣列的安裝順序。
圖13用于說明在LED中設(shè)置有透鏡層以及反射層時的光的取出狀態(tài)。圖14表示有無反射層以及有無透鏡層的光輸出。圖15表示反射層的厚度為15μπι、45μπι、85μπι時的光的波長與反射率的關(guān)系。圖16是表示本發(fā)明其它實施方式的退火裝置的加熱源的截面圖。圖17Α用于說明用于形成熱解石墨的熱傳導(dǎo)系數(shù)高的方向為厚度方向的熱擴散 部件150的方法。圖17Β用于說明用于形成熱解石墨的熱傳導(dǎo)系數(shù)高的方向為厚度方向的熱擴散 部件150的方法。圖17C用于說明用了形成熱解石墨的熱傳導(dǎo)系數(shù)高的方向為厚度方向的熱擴散 部件150的方法。圖18是表示熱解石墨的熱傳導(dǎo)系數(shù)的測定所使用的樣品的斜視圖。圖19用于說明熱傳導(dǎo)系數(shù)的測定方法。圖20表示測定作為熱解石墨的熱傳導(dǎo)系數(shù)的測定前提的、Al板的上部與下部的 溫差以及熱解石墨樣品的上部與下部的溫差的圖。
具體實施例方式以下，參照
本發(fā)明的實施方式。這里，以用于對表面注入有雜質(zhì)的晶片進 行退火的退火裝置為例進行說明。圖1是表示本發(fā)明一個實施方式的退火裝置的示意結(jié)構(gòu)的截面圖，圖2是放大表 示圖1的退火裝置的加熱源的截面圖，圖3和圖4表示LED的粘合部分的多個例子，圖5是 放大表示圖1的退火裝置的向LED供電的部分的截面圖。該退火裝置100氣密地構(gòu)成，具備搬入晶片W的處理室1。處理室1具備配置晶片 W的圓柱形的退火處理部Ia和環(huán)形設(shè)置在退火處理部Ia外側(cè)的氣體擴散部lb。氣體擴散 部Ib的高度比退火處理部Ia高，處理室1的截面呈H形。處理室1的氣體擴散部Ib由腔 室2規(guī)定。在腔室2的上壁2a以及底壁2b上形成與退火處理部Ia相對應(yīng)的圓形的孔3a、 3b，在這些孔3a、3b中分別嵌入高熱傳導(dǎo)性材料Al或者Al合金制的冷卻部件4a、4b。冷卻 部件4a、4b具有凸緣部5a、5b，凸緣部5a、5b隔著ULTEM等熱絕緣體80由腔室2的上壁2a 以及底壁2b支撐。由于如后所述凸緣部5a、5b被冷卻到例如-50°C或者其以下，因此為了 使來自腔室2的熱的進入最小，設(shè)置熱絕緣體80。在凸緣部5a、5b與熱絕緣體80之間，以 及熱絕緣體80與上壁2a以及底壁2b之間存在密封部件6，使它們之間密封。并且，冷卻部 件4a、4b的暴露在大氣中的部分用隔熱材料包覆。在處理室1中，在退火處理部Ia內(nèi)設(shè)置有將晶片W水平支撐的支撐部件7，該支撐 部件7在由未圖示的升降機構(gòu)交接晶片W時能夠升降。另外，在腔室2的頂壁上，設(shè)置從未 圖示的處理氣體供給機構(gòu)導(dǎo)入規(guī)定的處理氣體的處理氣體導(dǎo)入口 8，在該處理氣體導(dǎo)入口 8上連接供給處理氣體的處理氣體配管9。另外，在腔室2的底壁上設(shè)置排氣口 10，在排氣 口 10上連接與未圖示的排氣裝置相連的排氣配管11。并且，在腔室2的側(cè)壁設(shè)置有用于 進行晶片W對于腔室2的搬入搬出的搬入搬出口 12，該搬入搬出口 12能夠由閘閥13而開 閉。在處理室1內(nèi)設(shè)置用于測定被支撐在支撐部件7上的晶片W的溫度的溫度傳感器14。 另外，溫度傳感器14連接到腔室2外側(cè)的計測部15，從該計測部15向后述的過程控制器60輸出溫度檢測信號。在冷卻部件4a、4b的與由支撐部件7支撐的晶片W相對的面上，以與由支撐部件 7支撐的晶片W相對應(yīng)的方式形成圓形的凹部16a、16b。而且，在凹部16a、16b內(nèi)以直接接 觸冷卻部件4a、4b的方式配置搭載有發(fā)光二極管(LED)的加熱源17a、17b。在冷卻部件4a、4b的與晶片W相對向的面上，以覆蓋凹部16a、16b的方式，旋緊光 透射部件18a、18b，該光透射部件18a、18b將來自在加熱源17a、17b上搭載的LED的光透射 到晶片W —側(cè)。光透射件18a、18b使用效率良好地透過從LED射出的光的材料，例如使用 石英。在冷卻部件4a、4b設(shè)置有冷卻介質(zhì)流路21a、21b，在其中流通能夠?qū)⒗鋮s部件 4a、4b冷卻到0°C以下例如-50°C左右的液態(tài)的冷卻介質(zhì)，例如氟類非活性液體(商品名 Fluorinert, Galden等)。在冷卻部件4a、4b的冷卻介質(zhì)流路21a、21b上連接冷卻介質(zhì)供 給配管22a、22b和冷卻介質(zhì)排出配管23a、23b。由此，能夠使冷卻介質(zhì)在冷卻介質(zhì)流路21a、 21b中循環(huán)，對冷卻部件4a、4b進行冷卻。其中，在腔室2中形成冷卻水流路25，在其中流通常溫的冷卻水，由此，能夠防止 腔室2的溫度過度上升。如圖2的放大圖所示，加熱源17a、17b具有多個LED陣列34，該LED陣列34包括 具有絕緣性的高熱傳導(dǎo)性材料典型的是AlN陶瓷制的支撐體32、在該支撐體32上經(jīng)由電 極35支撐的多個LED33、粘合到支撐體32背面一側(cè)的高熱傳導(dǎo)性材料Cu制的熱擴散部件 50。在支撐體32上構(gòu)圖形成例如在銅上鍍有金的導(dǎo)電性高的電極35，在電極35上利用導(dǎo) 電性的高熱傳導(dǎo)性的粘合材料56粘合LED33。作為粘合材料56，優(yōu)選具有高熱傳導(dǎo)性而且容易處理的銀膏。這里，銀膏優(yōu)選以環(huán) 氧樹脂為主要成分的銀膏，或者，在該部分的溫度超過150°C的情況下，也可以使用以更具 有耐熱性的硅樹脂為主要成分的銀膏。然而，銀膏的線膨脹系數(shù)是70X 10_6/°C左右，比適宜作為LED33的材料使用的后 述的GaAs的線膨脹系數(shù)5. 7X 10_6/°C、構(gòu)成電極35的銅的線膨脹系數(shù)17. 5X 10_6/°C都大， 因此如果使用銀膏作為粘合材料，則在為了使LED33的輸出為高輸出而流通大電流時，可 能出現(xiàn)由于溫度上升而產(chǎn)生熱應(yīng)力、由于粘合部剝離而導(dǎo)致破損的不理想狀況。在可能出 現(xiàn)上述狀況時，作為粘合材料56，更優(yōu)選使用線膨脹系數(shù)小的材料。作為這樣的材料，優(yōu)選 焊料(PbSn)。雖然焊料與銀膏相比處理性能稍差，但是線膨脹系數(shù)為24X10_6/°C左右，比 銀膏小，接近構(gòu)成電極35的銅的線膨脹系數(shù)。另外，在使用銀膏的情況下，在使其固化時有 時需要加熱到150°C左右，殘余應(yīng)力也成為問題，而在使用焊料的情況下，這樣的問題也能 夠消除。另外，作為消除上述熱應(yīng)力的問題的其它方法，優(yōu)選將LED33與電極35之間制成 含有粘合材料56的多層構(gòu)造，緩和熱膨脹差。具體而言，如圖3所示，由于LED33的熱膨脹 系數(shù)小，因此優(yōu)選在LED33與粘合材料56之間設(shè)置具有它們的線膨脹系數(shù)之間的線膨脹系 數(shù)的1層或者2層以上的熱應(yīng)力緩和層80。作為這種用于盡量減小熱應(yīng)力的具體構(gòu)造，能夠舉出如圖4所示，作為粘合材料 56使用線膨脹系數(shù)接近銅的線膨脹系數(shù)的焊料，并且作為熱應(yīng)力緩和層80，使用具有接近 構(gòu)成LED33的典型材料GaAs的8. 9 X 10_6/°C的線膨脹系數(shù)的鉬層81、以及具有接近焊料的14. 2X 10_6/°C的線膨脹系數(shù)的金層82的構(gòu)造。鉬層81、金層82例如能夠通過濺射等薄膜 形成技術(shù)形成。比較將圖4的構(gòu)造作為模型時(情況A)LED33的界面上受到的應(yīng)力與將沒有使用 熱應(yīng)力緩和層80而使用銀膏作為粘合材料56的構(gòu)造作為模型時(情況B)的應(yīng)力，通過應(yīng) 力擬合求出。擬合的條件如下所述。其中，情況B是將情況A的鉬層、金層以及焊料替換為 銀膏的情況。<擬合條件>1.層厚LED(GaAs) :200ym鉬層50μπι金層50μπι焊料層20μ mCu 電極層100 μ m銀膏120 μ m2.鉬層、金層的成膜方法濺射3.粘合條件焊料層粘合溫度180°C (殘余應(yīng)力部分)銀膏固化溫度150°C (殘余應(yīng)力部分)4.模型1/4 模型5.溫度LED上表面溫度50°C銅電極下表面溫度20°C其中，使用的物性值如表1所示。[表 1] 根據(jù)以上條件，使用Plasso Tech公司生產(chǎn)的“3GA”進行擬合的結(jié)果，關(guān)于LED界 面上產(chǎn)生的接觸壓，在僅使用銀膏的情況下為480MPa，而圖4構(gòu)造的情況下為70MPa，可以 得到將在LED界面上產(chǎn)生的應(yīng)力(接觸壓)抑制為1/6以下的結(jié)果。支撐體32和熱擴散部件50通過高熱傳導(dǎo)性的粘合材料57粘合。作為高熱傳導(dǎo) 性的粘合材料57，能夠使用可靠性高的焊料。另外，從降低熱阻的觀點出發(fā)，也能夠使用熱 傳導(dǎo)系數(shù)高的銀膏。從進一步降低熱阻、得到高熱傳導(dǎo)性的觀點出發(fā)，作為粘合材料57，優(yōu)選使用在由 熱塑性樹脂構(gòu)成的基本樹脂中、多個氣相成長碳纖維沿著厚度方向取向的碳片。作為熱塑 性樹脂，適宜使用聚酰胺。另外，氣相成長碳纖維的直徑優(yōu)選為3. 5 10 μ m，充填率為7 75%，例如為40%。該氣相成長碳纖維具有石墨構(gòu)造，典型地具有碳納米管構(gòu)造，其長度方 向的熱傳導(dǎo)系數(shù)達到1900W/mK。因此，充填有這種氣相成長碳纖維的碳片的整體的熱傳 導(dǎo)系數(shù)為1000 1900W/mK，極高，在充填有40%的氣相成長碳纖維的情況下，例如顯示出 750ff/mK的、純銅的2倍左右的熱傳導(dǎo)性。作為這種碳片，可以列舉Browne Technology公 司生產(chǎn)的ATTA HM-I0在使用這種碳片作為粘合材料57的情況下，通過加熱到180°C左右 的溫度，作為基本樹脂的熱塑性樹脂例如聚酰胺軟化，將支撐體32和熱擴散部件50粘合。實際求取使用這種碳片作為粘合材料57時的熱阻。為了比較，也求取使用了焊料 作為粘合材料57時的熱阻。如圖5所示，在加熱器91與散熱器92之間，安裝用厚度100 μ m的碳片(Browne Technology公司生產(chǎn)的ATTAHM_1)95粘合相當(dāng)于支撐體的厚度0. 6mm的AlN板93與相當(dāng) 于熱擴散部件的厚度IOmm的銅板94而得到的構(gòu)造體，在AlN板93的1處和銅板94的上 部、下部2處的總計3處設(shè)置熱電偶96，根據(jù)通過加熱器91加熱到42°C時的AlN板93與銅 板94上部的溫差(溫差A(yù))以及銅板94的上部與下部的溫差(溫差B)求出碳片的熱阻。 圖6表示測定這些溫差的圖表。如圖5中記載的那樣，溫差A(yù)是1.3°C，溫差B是1.6°C。由 該溫差A(yù)、B計算出的碳片的熱阻為0. 16 [cm2 · K/W]，是極低的值。如圖7所示，在加熱器91與散熱器92之間，安裝用厚度100 μ m的焊料97粘合相 當(dāng)于支撐體的厚度0. 6mm的AlN板93與相當(dāng)于熱擴散部件的厚度9mm的銅板94而得到的 構(gòu)造體，與圖5同樣，根據(jù)溫差A(yù)和溫差B求出焊料的熱阻。圖8表示測定這些溫差的圖 表。如圖7中記載的那樣，溫差A(yù)是1.9°C，溫差B是0.4°C。由該溫差A(yù)、B計算出的熱阻 是 0. 95 [cm2 · K/W]。根據(jù)以上的結(jié)果可以確認，通過使用碳片作為粘合材料57，熱阻為使用焊料時的 大約1/6，能夠使LED33的冷卻效率顯著提高。其中，在該實驗中使用的焊料是將粘合工藝中的溫度、按壓時的壓力等最優(yōu)化的 改良品，通常焊料的熱阻是2. 3[cm2 · K/W]。因此，在這里使用的碳片的熱阻是通常焊料熱 阻的大約1/14。LED陣列34的背面一側(cè)的熱擴散部件50和冷卻板4a(4b)，在它們之間存在高熱 傳導(dǎo)性的粘合材料58的狀態(tài)下旋緊。作為粘合材料58，適宜使用硅潤滑油。通過這樣的結(jié)構(gòu)，從冷卻介質(zhì)高效率地傳遞到熱傳導(dǎo)性高的冷卻部件4a、4b的冷 熱，經(jīng)由整個表面接觸的熱傳導(dǎo)性高的熱擴散部件50、支撐體32和電極35到達LED33。即， 能夠使在LED33中產(chǎn)生的熱通過高熱傳導(dǎo)性的粘合材料56、電極35、支撐體32、高熱傳導(dǎo)性的粘合材料57、熱擴散部件50、高熱傳導(dǎo)性的粘合材料58這樣的熱傳導(dǎo)性良好的路徑，極 其有效地釋放到用冷卻介質(zhì)冷卻的冷卻部件4a、4b。1個LED33與相鄰的LED33的電極35之間用金屬線(wire) 36連接。另外，在支撐 體32的表面沒有設(shè)置電極35的部分上設(shè)置例如含有TiO2的反射層59，能夠反射從LED33 射出到支撐體32 —側(cè)的光，有效地將其取出。反射層59的反射率優(yōu)選為0. 8以上。在相鄰的LED陣列34之間設(shè)置有反射板55，從而形成LED陣列34的整個周圍被 反射板55包圍的狀態(tài)。作為反射板55，可以使用例如在Cu板上鍍金的材料，能夠反射朝向 橫向的光，有效地將其取出。各個LED33由例如透明樹脂構(gòu)成的透鏡層20覆蓋。透鏡層20具有將從LED33射 出的光取出的功能，也能夠取出來自LED33側(cè)面的光。該透鏡層20的形狀只要具有透鏡功 能即可，沒有特別限定，但是如果考慮制造的容易性以及效率，優(yōu)選大致半球形。該透鏡層 20的折射率在折射率高的LED33與折射率為1的空氣之間，為了緩和由于從LED33向空氣 中直接射出光而引起的全反射而設(shè)置。支撐體32與光透射部件18a、18b之間的空間被抽取真空，光透射部件18a、18b的 兩側(cè)(上表面和下表面)為真空狀態(tài)。因此，與光透射部件18a、18b起到大氣狀態(tài)與真空 狀態(tài)的隔離作用的情況相比，能夠很薄地構(gòu)成光透射部件18a、18b。在冷卻部件4a的上方以及冷卻部件4b的下方分別設(shè)置有用于進行向LED33的 供電控制的控制盒37a、37b，在它們上連接有來自未圖示的電源的配線，控制向LED33的供 H1^ ο另一方面，如圖9的放大圖所示，在熱擴散部件50以及支撐體32上分別形成的孔 50a以及32a中，插入供電電極51，該供電電極51通過軟釬焊連接到電極35。在該供電電 極51上，在安裝口 52中連接有通過冷卻部件4a、4b的內(nèi)部延伸的電極棒38。電極棒38在 每個LED陣列34中設(shè)置多個，例如8個(圖1、9中僅圖示2個)，電極棒38由絕緣材料構(gòu) 成的保護罩38a覆蓋。電極棒38延伸到冷卻部件4a的上端部以及冷卻部件4b的下端部， 在那里旋緊有支承部件39。在支承部件39與冷卻部件4a、4b之間安裝有絕緣環(huán)40。這里， 保護罩38a與冷卻部件4a(4b)之間、保護罩38a與電極棒38之間的間隙進行釬焊，形成所 謂的饋通(feed through)。如圖1所示，在控制盒37a、37b內(nèi)設(shè)置多個控制板42。該控制板42具有連接與電 極棒38相對應(yīng)的供電部件41的連接部42a、和連接來自電源的配線的供電連接器43。如圖9所示，供電部件41向下方延伸，連接到安裝在各電極棒38上的支承部件 39。供電部件41由絕緣材料構(gòu)成的保護罩44覆蓋。在供電部件41的頂端設(shè)置有探針(pogo pin)(彈簧銷)41a，通過該各探針41a接 觸相對應(yīng)的支承部件39，從控制盒37a、37b經(jīng)由供電部件41、電極棒38、供電電極51以及 加熱源17a和17b的電極35，向各LED33供電。通過這樣供電，LED33發(fā)光，利用該光將晶 片W從正反面加熱，進行退火處理。探針41a由于彈簧而被靠壓在支承部件39 —側(cè)，因此即使在控制板42的安裝位 置偏離等情況下，也能夠可靠地獲得供電部件41與電極棒38的連接。其中，圖1中描繪到供電部件41的中途為止，省略了電極棒38、供電電極51和它 們的連接部的構(gòu)造等。另外，圖2中省略了供電電極51。
如圖10所示，LED陣列34呈六邊形，在其3條邊上設(shè)置有反射板55。而且例如圖 11所示，無間隙地配置多個LED陣列34。這時，在1個LED陣列34的未設(shè)置反射板55的 邊上接續(xù)相鄰的LED陣列34的設(shè)置有反射層55的邊，形成所有的LED陣列34被反射板55 包圍的狀態(tài)。由此，反射板55不會重疊，能夠使LED陣列34的配置個數(shù)達到最大。在1個LED陣列34中搭載1000 2000個左右的LED33。作為LED33，使用射出 的光的波長在紫外光 近紅外光的范圍、優(yōu)選0.36 Ι.Ομπι范圍的材料。作為射出這種 0. 36 LOym范圍的光的材料，可以例示以GaN、GaAS、GaP等為基本材料的化合物半導(dǎo)體。 其中，特別優(yōu)選具有對用作加熱對象的硅制的晶片W的吸收率高的950 970nm附近的放 射波長的GaAs類的材料構(gòu)成的化合物半導(dǎo)體。如圖1所示，退火裝置100的各結(jié)構(gòu)部構(gòu)成為，與具備微處理器(計算機)的過程 控制器60連接，由其控制。例如，由該過程控制器60進行上述控制盒37a和37b的供電控 制或者驅(qū)動系統(tǒng)的控制、氣體供給控制等。在過程控制器60上連接由操作人員為了管理退 火裝置100而進行指令的輸入操作等的鍵盤、或者可視地顯示退火裝置100的工作狀況的 顯示器等構(gòu)成的用戶接口 61。并且，在過程控制器60上連接有存儲部62，該存儲部62能 夠存儲用于利用過程控制器60的控制實現(xiàn)退火裝置100中執(zhí)行的各種處理的程序、或者用 于根據(jù)處理條件使退火裝置100的各結(jié)構(gòu)部執(zhí)行處理的程序即處理方案。處理方案可以存 儲在存儲部62中的存儲介質(zhì)(未圖示)中。存儲介質(zhì)可以是硬盤等固定介質(zhì)，也可以是 ⑶ROM、DVD、閃存等可移動的介質(zhì)。另外，也可以從其它的裝置例如通過專用線路適當(dāng)傳送 方案。而且，根據(jù)需要，接受來自用戶接口 61的指示，從存儲部62調(diào)出規(guī)定的處理方案， 使過程控制器60執(zhí)行，由此，在過程控制器60的控制下，進行退火裝置100中的所希望的處理。下面，參照圖12，說明LED陣列34和冷卻部件4a(4b)的組裝、以及LED陣列34的
安裝順序。首先，從AlN制的板材切割出六邊形的支撐體32，形成作為供電電極或螺栓的插 入孔的通孔32a，并且印刷電極圖案(未圖示)(圖12 (a))。接著，在支撐體32的背面實施鍍銅71，在表面的電極圖案以外的部分形成含有 TiO2的反射層59 (電極圖案省略圖示)(圖12(b))。反射層59使用混合有TiO2和抗蝕劑 的材料，能夠使用金屬掩模通過涂敷(印刷)形成。接著，使用高熱傳導(dǎo)性的粘合材料57，將具有與支撐體32相同的形狀、在與通孔 32a相對應(yīng)的位置形成有通孔50a的銅制熱擴散部件50的表面粘貼到支撐體32的背面 (圖12(c))。作為粘合材料57，適合使用膏狀的焊料。并且，在通孔32a、50a中以貫通支 撐體32和熱擴散部件50的方式插入供電電極51，在間隙中充填環(huán)氧樹脂72進行真空密 封，將焊料和樹脂一起用連續(xù)爐進行熱處理(圖12(d))。通常，真空密封一般使用焊料，但 是由于是處于真空氛圍的處理室1內(nèi)的密封，因此使用環(huán)氧樹脂就能夠充分地進行真空密 封，與使用焊料的情況相比能夠降低成本。然后，在圖案形成于支撐體32表面的電極35上施加高熱傳導(dǎo)性的粘合材料 56 (參照圖1)，利用芯片焊接機在其上安裝LED33，并且在支撐體32的3條邊上安裝反射板 55 (圖12(e))。這種情況下，在使用銀膏作為粘合材料56時，在電極35上涂敷銀膏后進行
13加熱，使其固化。如上所述，作為粘合材料56也可以使用焊料等其它材料，還可以將熱應(yīng)力 緩和層80夾在中間。然后，再使用接線機，利用金屬線36進行焊接(圖12(f))。接著，以覆蓋LED33的方式形成由透明樹脂構(gòu)成的透鏡層20，完成LED陣列34 (圖 12(g))。另一方面，與其并行地組裝Al制的冷卻部件4a (4b)(圖12(h))。然后，在熱擴散部件50上涂敷例如由硅潤滑油構(gòu)成的高熱傳導(dǎo)性的粘合材料58， 在冷卻部件4a(4b)上安裝LED陣列34 (圖12 (i))。并且，在供電電極51上連接供電部件 38，并用螺栓73旋緊LED陣列34 (圖12 (j))。通過以上的順序，LED陣列34的安裝之前的步驟完成，然后，安裝光透射部件18a、 18b。下面，說明以上那樣的退火裝置100中的退火處理動作。首先，將閘閥13打開，從搬入搬出口 12搬入晶片W，載置于支撐部件7上。然后， 關(guān)閉閘閥13，使處理室1形成密閉狀態(tài)，經(jīng)由排氣口 11通過未圖示的排氣裝置對處理室1 內(nèi)進行排氣，并且從未圖示的處理氣體供給機構(gòu)經(jīng)由處理氣體配管9和處理氣體導(dǎo)入口 8 向處理室1內(nèi)導(dǎo)入規(guī)定的處理氣體，例如導(dǎo)入氬氣或氮氣，將處理室1內(nèi)的壓力維持在例如 100 IOOOOPa范圍內(nèi)的規(guī)定壓力。另一方面，冷卻部件4a、4b使液態(tài)的冷卻介質(zhì)例如氟類不活潑液體(商品名 Fluorinert, Galden等)在冷卻介質(zhì)流路21a、21b中循環(huán)，將LED元件33冷卻到0°C以下 的規(guī)定溫度，優(yōu)選冷卻到_50°C以下的溫度。而且，從未圖示的電源經(jīng)由控制盒37a和37b、供電部件41、電極棒38、電極35，向 LED33供給規(guī)定的電流，將LED33點亮。來自LED33的光直接或者暫且由反射層59反射后透過透鏡層20，進一步透過光透 射部件18a、18b，利用電子與空穴的再結(jié)合形成的電磁輻射，以極高的速度將晶片W加熱。這里，在LED33保持常溫的情況下，由于LED33自身的發(fā)熱等導(dǎo)致其發(fā)光量降低， 而在本實施方式中，由于冷卻部件4a、4b中流動冷卻介質(zhì)，如圖2所示，經(jīng)由冷卻部件4a和 4b、熱擴散部件50、支撐體32、電極35冷卻LED33，因此能夠有效地冷卻LED33。本申請的申請人以前曾提出了冷卻部件4a、4b以及熱擴散部件50均使用熱 傳導(dǎo)性良好的Cu，極其有效地冷卻LED33的技術(shù)(日本特愿2007-081609(日本特開 2008-227435號公報))。但是，如果由Cu構(gòu)成冷卻部件4a和4b，則冷卻機構(gòu)變得非常重， 不能說維護性充分。因此，在本實施方式中，用Al或者Al合金構(gòu)成冷卻部件4a、4b，實現(xiàn)冷卻部件的 輕量化，并且不會使冷卻效率降低。由于Al的熱傳導(dǎo)性比Cu差，因此即使僅介在Al冷卻 LED，也不能進行充分的冷卻。但是，依據(jù)本申請發(fā)明人等的研究結(jié)果可知，由于利用LED進 行的晶片的加熱為幾秒左右即可，因此利用蓄積在Cu制的熱擴散部件50中的冷熱就能夠 充分地將LED冷卻，即使用Al構(gòu)成冷卻部件，也能夠?qū)ED冷卻到與冷卻部件以及熱擴散 部件均用Cu構(gòu)成的情況相比幾乎沒有變化的溫度。實際上，對于(I)Al制的冷卻部件與厚 度5mm的Cu制的熱擴散板的組合(本實施方式)、⑵Cu制的冷卻部件與厚度5mm的Cu制 的熱擴散板的組合、(3)Al制的冷卻部件與厚度5mm的Al制的熱擴散板的組合、(4)Cu制 的冷卻部件直接隔著支撐板將LED冷卻的4種情況，進行10個循環(huán)的退火處理，求出支撐 體32的最高達到溫度，結(jié)果，本實施方式的情況(1)與僅使用Cu的(2)、(4)幾乎為同等程度，為30°C (第1循環(huán)) 50°C (第10循環(huán))左右，而在僅使用Al的(3)中，上升到 70 0C (第1循環(huán)) 95°C (第10循環(huán))左右。即，可以確認，通過Al冷卻部件與Cu熱擴 散部件的組合，實現(xiàn)了不遜色于全部為Cu時的冷卻效率。另外，使LED陣列34單元化，通過硅潤滑油58用螺栓73安裝到冷卻部件4a(4b) 上，因此安裝以及拆卸容易，在交換LED33時，每個LED陣列34都能夠容易地交換。這樣，能夠容易交換每個LED陣列34，并且冷卻部件4a、4b用比Cu重量輕的Al或 Al合金構(gòu)成，這兩點相結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)極高的維護性。另外，通過焊料57使AlN制的支撐體32與Cu制的熱擴散部件50面接觸，通過熱 傳導(dǎo)性高的硅潤滑油58使熱擴散部件50與冷卻部件4a(4b)之間接觸，因此熱阻低，冷卻 LED33的能力高。在本實施方式中，如上所述，來自LED33的光直接或者暫且由反射層59反射后透 過透鏡層20，再透過光透射部件18a、18b。圖13表示該狀態(tài)。即，從LED33向下方射出的 光被例如含有TiO2的白色的反射層59反射。如果反射層59的反射率為0. 8以上，則來自 LED33的光的取出效率高，非常理想。另外，通過設(shè)置透鏡層20，也能夠?qū)腖ED33向側(cè)方 射出的光有效地取出。另外，由于透鏡層20由透明樹脂構(gòu)成，具有LED33與空間之間的折 射率，因此形成折射率按照LED33、透鏡層20、空間依次降低的構(gòu)造，難以發(fā)生全反射，不易 發(fā)生效率降低。由于AlN的反射率為0. 2左右，因此在未設(shè)置反射層59的情況下，從LED33到達 AlN制的支撐體32的光的大部分被吸收，不能有效地取出。因此，即使不設(shè)置反射層59而 僅設(shè)置透鏡層20，由于在透鏡層20中發(fā)生多重反射，被AlN制的支撐體32吸收，因此實際 的光取出效率不太會上升。相對于此，通過設(shè)置反射層59，能夠使光的取出效率提高，進一步通過設(shè)置反射層 59和透鏡層20兩者，通過它們的協(xié)同效果，能夠使光的取出效率進一步提高。實際上，在尺寸0.5mm X 0.5mm的由GaAs構(gòu)成的LED中流通50mA的電流，對于(1) 沒有反射層沒有透鏡層、(2)沒有反射層但有透鏡層、(3)有反射層但沒有透鏡層、(4)有反 射層有透鏡層的4種情況，使用積分球測定從LED輸出的光。圖14表示其結(jié)果。如該圖所 示，與(1)沒有反射層沒有透鏡層的情況相比，如(2)那樣僅設(shè)置透鏡層，光輸出只是稍有 上升，相對于此，如(3)那樣僅設(shè)置反射層，光輸出上升15%左右，在(4)有反射層有透鏡層 的情況下，由于它們的協(xié)同效果，觀察到45%的光輸出的上升。另外，作為反射層59，優(yōu)選使用TiO2那樣的白色的材料，由此可以得到高反射率， 而為了得到更高的反射率，優(yōu)選盡量減少透射光，從這樣的觀點出發(fā)，反射層59的厚度優(yōu) 選為80 μ m以上。實際上，作為反射層59，使含有TiO2的高反射率白色顯影型焊接抗蝕劑 (PSR-4000LEM1, TAIYO INK MFG. CO.，LTD.生產(chǎn))按照厚度 15 μ m、45 μ m、85 μ m 的 3 個基 準變化，研究光的波長與反射率的關(guān)系。圖15表示其結(jié)果。如圖15所示可知，在反射層59 的厚度是85 μ m的情況下，硅的加熱中所必需的波長900nm附近的光的反射率的值高達0. 9 左右。反射層59的厚度越薄，反射率越下降，可以確認在45 μ m的情況下為0. 8左右，在 15 μ m的情況下為0. 65左右。從該結(jié)果也可以確認，通過使反射層59的厚度增厚至45 μ m 以上、更優(yōu)選80 μ m以上，能夠可靠地使反射率達到0. 8以上。另外，優(yōu)選反射層59的厚度比電極35薄，如果考慮到這一點，反射層59的厚度為100 μ m左右實際上是上限。另外，從LED33射出到達反射板55的光，也能夠由反射板55以高反射率反射，由 此，也能夠使LED33的光取出效率提高。另外，這樣的反射板55可以僅設(shè)置在各LED陣列 34的3條邊上，由此，能夠在1個LED陣列34的沒有反射板55的邊上鄰接其它LED陣列 34的有反射板55的邊，能夠不使反射板55重疊地用反射板55包圍LED陣列34，能夠在盡 量增大LED33的配置面積的狀態(tài)下有效地設(shè)置反射板。另外，在現(xiàn)有的使用LED的退火裝置中，由于石英等構(gòu)成的光透射部件承受保持 在真空的處理室內(nèi)與大氣氛圍的LED空間之間的壓差，因此必須加厚光透射部件，而在本 實施方式中，由于處理室1與大氣的壓差由金屬制的冷卻部件4a、4b承受，因此能夠減薄光 透射部件18a、18b。通過這樣減薄光透射部件18a、18b，能夠抑制向該部件的蓄熱，充分地 實現(xiàn)通過冷卻部件4a、4b冷卻的冷卻部分與處理室1內(nèi)的加熱部分之間的熱絕緣。從使熱 絕緣進一步良好的觀點出發(fā)，可以用熱傳導(dǎo)系數(shù)小的樹脂或者陶瓷等進行光透射部件18a、 18b的旋緊。并且，通過這樣減薄光透射部件18a、18b，從晶片W向冷卻部件4a、4b效率良 好地進行熱輻射，因此降溫特性良好。另外，通過使用AlN作為LED陣列34的支撐體32，能夠反射發(fā)光時的LED的波長， 并且吸收來自加熱到1000°c左右的晶片W的輻射熱，由此也能夠使升溫降溫特性良好。下面，說明本發(fā)明的其它實施方式。圖16是表示本發(fā)明其它實施方式的退火裝置的加熱源的截面圖。本實施方式的 退火裝置除了使用將熱解石墨(PG)用作高熱傳導(dǎo)性材料的熱擴散部件150以外，與前面的 實施方式大致同樣構(gòu)成。PG是通過使用烴氣體的CVD在石墨構(gòu)造上堆積碳而形成的。PG的特征在于熱傳 導(dǎo)系數(shù)具有各向異性。具體而言，堆積的膜的面內(nèi)方向顯示出2000W/mK以上的接近Cu的 3倍的極高的熱傳導(dǎo)系數(shù)，而在膜厚方向則顯示出20W/mK以下的低熱傳導(dǎo)系數(shù)。因此，通 過使PG的熱傳導(dǎo)系數(shù)高的方向為熱擴散部件150的厚度方向，能夠使熱傳遞路徑的熱傳導(dǎo) 系數(shù)極高。另外，關(guān)于由密度和比熱計算出的容積比熱，Cu為3500kJ/m3*K，而在PG中則 為1650kJ/m3 · K，由于熱容量與容積比熱成比例，因此PG的熱容量為Cu的左右，綜合 考慮熱傳導(dǎo)系數(shù)和熱容量兩者，通過使用由PG構(gòu)成的熱擴散部件150，能夠使LED33的冷卻 效率進一步提高。參照圖17Α 圖17C，說明用于形成這樣以PG的熱傳導(dǎo)系數(shù)高的方向為厚度方向 的熱擴散部件150的方法。首先，如圖17Α所示，通過CVD形成厚的PG膜101。其中，在面 內(nèi)方向正交的2個方向是方向a、b，厚度方向是方向C。接著，如圖17B所示，將該PG膜101 在保持了其厚度的情況下沿著a方向切為規(guī)定的厚度，如圖17C所示，將該切片IOla以方 向b為厚度方向的方式粘貼到支撐體32上。在粘貼這些切片IOla使得覆蓋支撐體32的 整個表面以后，加工成支撐體32的形狀。熱擴散部件150的粘貼能夠利用環(huán)氧樹脂那樣的樹脂進行。由于PG是多孔性的， 因此能夠在保持熱擴散部件150與支撐體32接觸的狀態(tài)下用樹脂粘合，不需要前面實施方 式那樣的高熱傳導(dǎo)性的粘合材料。這樣，使用由PG構(gòu)成的熱擴散部件150，使熱傳導(dǎo)系數(shù)高的方向與冷熱移動的方 向(熱擴散部件150的厚度方向)一致，因此能夠在熱擴散部件150中迅速地蓄積冷熱，能夠利用該冷熱充分地冷卻LED33。另外，由于PG的比重是Cu的1/4左右，因此與前面的實 施方式相比，能夠進一步減輕重量，使維護性進一步提高。下面，說明測定PG的熱傳導(dǎo)系數(shù)的結(jié)果。這里，以38mm見方的形狀形成IOmm厚 的PG膜，切成6. 3mm寬度，如圖18所示，制作38 X 10 X 6. 3 (mm)的長方體的樣品。最長的 38mm的邊的方向是上述方向a，IOmm的邊的方向是上述方向c，6. 3mm的邊的方向是上述方 向b。如圖19所示，例如在測定a方向的熱傳導(dǎo)系數(shù)時，在加熱器102與散熱器103之 間，使a方向垂直地放入厚度4mm的Al板104和上述PG樣品105，在Al板104的上部下部 2處以及PG樣品105的上部下部2處總計4處設(shè)置熱電偶106，求出利用加熱器102加熱 時的Al板104的上部與下部的溫差(溫差C)以及PG樣品105的上部與下部的溫差(溫 差D)。其中，樣品105的熱電偶粘貼位置的間隔為36mm。這時的由加熱器產(chǎn)生的加熱溫度 與上述溫差的關(guān)系如圖20所示，如圖20中記載的那樣，溫差C為7. 7°C，溫差D為5. 3°C。 通過Al板104的上部下部的溫差求取從加熱器102向散熱器103的熱流束Q，其為24. 3W, 由該熱流束Q和PG樣品105的上部下部的溫差求取PG的熱傳導(dǎo)系數(shù)，其為2620W/m · K。 即，PG樣品的方向a的熱傳導(dǎo)系數(shù)是2620W/m · K。同樣操作，求取方向b、方向c的熱傳導(dǎo) 系數(shù)，分別為2100W/m · K，16ff/m · K。由此可知，通過將熱傳導(dǎo)系數(shù)高的方向作為熱擴散部 件105的厚度方向，能夠有效地向LED33供給冷熱而進行冷卻。另外，本發(fā)明不限于上述實施方式，可以進行各種變形。例如，在上述實施方式中， 對于在作為被處理體的晶片的兩側(cè)設(shè)置具有LED的加熱源的例子進行了說明，但也可以在 任一側(cè)設(shè)置加熱源。另外，在上述實施方式中，例示了通過旋緊將LED陣列固定到冷卻部件 上的例子，但固定方法并不限于該方法。并且，在上述實施方式中，例示了作為發(fā)光元件使 用LED的情況，但也可以使用半導(dǎo)體激光器等其它的發(fā)光元件。此外，關(guān)于被處理體，不限 于半導(dǎo)體晶片，也能夠?qū)PD用玻璃基板等其它部件作為對象。產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明適合于注入雜質(zhì)后的半導(dǎo)體晶片的退火處理等需要急速加熱的用途。
權(quán)利要求
一種退火裝置，其特征在于，具備收容被處理體的處理室；面向被處理體的至少一個面設(shè)置、具有向被處理體照射光的多個發(fā)光元件的加熱源；與所述加熱源相對應(yīng)設(shè)置，使來自所述發(fā)光元件的光透過的光透射部件；支撐所述光透射部件的與所述處理室相反的一側(cè)、以與所述加熱源直接接觸的方式設(shè)置的Al或Al合金制的冷卻部件；利用冷卻介質(zhì)對所述冷卻部件進行冷卻的冷卻機構(gòu)；對所述處理室內(nèi)進行排氣的排氣機構(gòu)；和向所述處理室內(nèi)供給處理氣體的處理氣體供給機構(gòu)，其中，所述加熱源具備多個發(fā)光元件陣列，該發(fā)光元件陣列是，包括利用高熱傳導(dǎo)性的粘合材料將所述多個發(fā)光元件安裝在表面上的高熱傳導(dǎo)性絕緣材料制的支撐體、和利用高熱傳導(dǎo)性的粘合材料粘合在所述支撐體的背面?zhèn)鹊腃u制的熱擴散部件，并且這些部件單元化而構(gòu)成的發(fā)光元件陣列，所述發(fā)光元件陣列通過高熱傳導(dǎo)性粘合材料固定在所述冷卻部件上。
2.如權(quán)利要求1所述的退火裝置，其特征在于將所述支撐體與所述熱擴散部件粘合的粘合材料是焊料。
3.如權(quán)利要求1所述的退火裝置，其特征在于將所述支撐體與所述熱擴散部件粘合的粘合材料是碳片，該碳片通過多個氣相成長碳 纖維在由熱塑性樹脂構(gòu)成的基本樹脂中沿著厚度方向取向而成。
4.如權(quán)利要求3所述的退火裝置，其特征在于 所述氣相成長碳纖維具有碳納米管構(gòu)造。
5.如權(quán)利要求1所述的退火裝置，其特征在于 所述支撐體為AlN制。
6.如權(quán)利要求1所述的退火裝置，其特征在于在所述冷卻部件與所述光透射部件之間具有空間，在所述空間中設(shè)置所述加熱源。
7.如權(quán)利要求1所述的退火裝置，其特征在于還具備經(jīng)由所述冷卻部件與所述供電電極連接、從電源向供電電極供電的供電部件。
8.如權(quán)利要求1所述的退火裝置，其特征在于 安裝所述發(fā)光元件的高熱傳導(dǎo)性的粘合材料是銀膏。
9.如權(quán)利要求1所述的退火裝置，其特征在于 安裝所述發(fā)光元件的高熱傳導(dǎo)性的粘合材料是焊料。
10.如權(quán)利要求1所述的退火裝置，其特征在于所述發(fā)光元件通過所述粘合材料粘合在形成于所述高熱傳導(dǎo)性絕緣材料上的電極上。
11.如權(quán)利要求9所述的退火裝置，其特征在于在所述發(fā)光元件與所述電極之間，形成含有所述粘合材料的多個層，具有熱應(yīng)力緩和 構(gòu)造。
12.如權(quán)利要求11所述的退火裝置，其特征在于在所述發(fā)光元件與所述粘合材料之間，具有1層或2層以上的熱應(yīng)力緩和層。
13.如權(quán)利要求12所述的退火裝置，其特征在于所述粘合材料是焊料，所述熱應(yīng)力緩和層由具有所述發(fā)光元件與所述焊料之間的線膨 脹系數(shù)的材料形成。
14.如權(quán)利要求1所述的退火裝置，其特征在于存在于所述冷卻部件與所述熱擴散部件之間的高熱傳導(dǎo)性粘合材料是硅潤滑油。
15.一種退火裝置，其特征在于，具備 收容被處理體的處理室；面向被處理體的至少一個面設(shè)置、具有向被處理體照射光的多個發(fā)光元件的加熱源； 與所述加熱源相對應(yīng)設(shè)置，使來自所述發(fā)光元件的光透過的光透射部件； 支撐所述光透射部件的與所述處理室相反的一側(cè)、以與所述加熱源直接接觸的方式設(shè) 置的Al或Al合金制的冷卻部件；利用冷卻介質(zhì)對所述冷卻部件進行冷卻的冷卻機構(gòu)；對所述處理室內(nèi)進行排氣的排氣機構(gòu)；和向所述處理室內(nèi)供給處理氣體的處理氣體供給機構(gòu)，其中，所述加熱源具備多個發(fā)光元件陣列，該發(fā)光元件陣列是，包括利用高熱傳導(dǎo)性的粘合 材料將所述多個發(fā)光元件安裝在表面上的高熱傳導(dǎo)性絕緣材料制的支撐體、和粘合在所述 支撐體的背面?zhèn)鹊臒峤馐频臒釘U散部件，并且這些部件單元化而構(gòu)成的發(fā)光元件陣 列，所述發(fā)光元件陣列通過高熱傳導(dǎo)性粘合材料固定在所述冷卻部件上，并且，構(gòu)成所述熱 擴散部件的熱解石墨以厚度方向為高熱傳導(dǎo)性方向的方式粘合到所述支撐體的背面?zhèn)取?br>
16.如權(quán)利要求15所述的退火裝置，其特征在于 所述熱擴散部件與所述支撐體利用環(huán)氧樹脂粘合。
17.如權(quán)利要求15所述的退火裝置，其特征在于 所述支撐體為AlN制。
18.如權(quán)利要求15所述的退火裝置，其特征在于 在所述冷卻部件與所述光透射部件之間具有空間，在所述空間中設(shè)置所述加熱源。
19.如權(quán)利要求15所述的退火裝置，其特征在于還具備經(jīng)由所述冷卻部件與所述供電電極連接、從電源向供電電極供電的供電部件。
20.如權(quán)利要求15所述的退火裝置，其特征在于 安裝所述發(fā)光元件的高熱傳導(dǎo)性的粘合材料是銀膏。
21.如權(quán)利要求15所述的退火裝置，其特征在于 安裝所述發(fā)光元件的高熱傳導(dǎo)性的粘合材料是焊料。
22.如權(quán)利要求15所述的退火裝置，其特征在于所述發(fā)光元件通過所述粘合材料粘合在形成于所述高熱傳導(dǎo)性絕緣材料上的電極上。
23.如權(quán)利要求21所述的退火裝置，其特征在于在所述發(fā)光元件與所述電極之間，形成含有所述粘合材料的多個層，具有熱應(yīng)力緩和 構(gòu)造。
24.如權(quán)利要求23所述的退火裝置，其特征在于在所述發(fā)光元件與所述粘合材料之間，具有1層或2層以上的熱應(yīng)力緩和層。
25.如權(quán)利要求24所述的退火裝置，其特征在于所述粘合材料是焊料，所述熱應(yīng)力緩和層由具有所述發(fā)光元件與所述焊料之間的線膨脹系數(shù)的材料形成。
26.如權(quán)利要求15所述的退火裝置，其特征在于存在于所述冷卻部件與所述熱擴散部件之間的高熱傳導(dǎo)性粘合材料是硅潤滑油。
27.一種退火裝置，其特征在于，具備 收容被處理體的處理室；在所述處理室內(nèi)支撐被處理體的支撐部件；面向所述支撐部件上的被處理體的至少一個面設(shè)置、具有向被處理體照射光的多個發(fā) 光元件的加熱源；與所述加熱源相對應(yīng)設(shè)置，使來自所述發(fā)光元件的光透過的光透射部件；對所述處理室內(nèi)進行排氣的排氣機構(gòu)；和向所述處理室內(nèi)供給處理氣體的處理氣體供給機構(gòu)，其中，所述加熱源構(gòu)成為在支撐體上朝向被處理體一側(cè)安裝有多個發(fā)光元件，在所述支撐體 的所述發(fā)光元件的安裝面上形成反射層。
28.如權(quán)利要求27所述的退火裝置，其特征在于 所述反射層的反射率為0. 8以上。
29.如權(quán)利要求27所述的退火裝置，其特征在于 所述反射層是含有TiO2的白色層。
30.如權(quán)利要求29所述的退火裝置，其特征在于 所述反射層的厚度為0. 8 μ m以上。
31.如權(quán)利要求27所述的退火裝置，其特征在于 所述發(fā)光元件各自分別由透鏡層覆蓋。
32.如權(quán)利要求31所述的退火裝置，其特征在于 所述透鏡層由透明樹脂構(gòu)成。
33.如權(quán)利要求31所述的退火裝置，其特征在于 所述透鏡層呈半球形。
34.如權(quán)利要求27所述的退火裝置，其特征在于 所述支撐體被反射板包圍構(gòu)成。
35.如權(quán)利要求34所述的退火裝置，其特征在于所述支撐體充填配置多個，所述反射板對于相鄰的支撐體共用設(shè)置。
36.如權(quán)利要求35所述的退火裝置，其特征在于所述支撐體呈六邊形，在其中的3條邊上設(shè)置反射板，在其它的3條邊上未設(shè)置反射 板，設(shè)置所述多個支撐體，使其按照與1個支撐體的設(shè)置有反射板的邊鄰接的其它支撐體 的邊上未設(shè)置反射板的方式配置。
全文摘要
本發(fā)明的退火裝置具備面向晶片W的面設(shè)置、具有向晶片W照射光的多個LED(33)的加熱源(17a，17b)；透過來自發(fā)光元件(33)的光的光透射部件(18a，18b)；和與加熱源(17a，17b)直接接觸設(shè)置的由Al構(gòu)成的冷卻部件(4a，4b)。加熱源(17a，17b)具備多個發(fā)光元件陣列(34)，該發(fā)光元件陣列包括利用銀膏(56)安裝了LED(33)的由AlN構(gòu)成的支撐體(32)和利用焊料(57)粘合到支撐體(32)的背面?zhèn)鹊挠蒀u構(gòu)成的熱擴散部件(50)，發(fā)光元件陣列(34)通過硅潤滑油(58)旋緊在冷卻部件(4a，4b)上。
文檔編號H01L21/26GK101925981SQ20098010312
公開日2010年12月22日 申請日期2009年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月28日
發(fā)明者大矢和廣, 宮下大幸, 河西繁, 米田昌剛, 鈴木智博 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社