Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7750154B2 - Light heating device and heat treatment method - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7750154B2 - Light heating device and heat treatment method - Google Patents

Light heating device and heat treatment method

Info

Publication number
JP7750154B2
JP7750154B2 JP2022051454A JP2022051454A JP7750154B2 JP 7750154 B2 JP7750154 B2 JP 7750154B2 JP 2022051454 A JP2022051454 A JP 2022051454A JP 2022051454 A JP2022051454 A JP 2022051454A JP 7750154 B2 JP7750154 B2 JP 7750154B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
main surface
processed
led
light source
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2022051454A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2023144472A (en
Inventor
知識 吉田
隆博 井上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ushio Denki KK
Original Assignee
Ushio Denki KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ushio Denki KK filed Critical Ushio Denki KK
Priority to JP2022051454A priority Critical patent/JP7750154B2/en
Priority to TW111150580A priority patent/TW202335138A/en
Priority to CN202310082285.7A priority patent/CN116504671A/en
Priority to KR1020230007877A priority patent/KR20230115245A/en
Priority to US18/159,590 priority patent/US20230238259A1/en
Publication of JP2023144472A publication Critical patent/JP2023144472A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7750154B2 publication Critical patent/JP7750154B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P72/00Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof
    • H10P72/04Apparatus for manufacture or treatment
    • H10P72/0431Apparatus for thermal treatment
    • H10P72/0436Apparatus for thermal treatment mainly by radiation
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P72/00Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof
    • H10P72/70Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof for supporting or gripping
    • H10P72/76Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof for supporting or gripping using mechanical means, e.g. clamps or pinches
    • H10P72/7604Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof for supporting or gripping using mechanical means, e.g. clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H10P72/7618Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof for supporting or gripping using mechanical means, e.g. clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by a movable susceptor, stage or support, others than those only rotating on their own vertical axis, e.g. susceptors on a rotating carrousel
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10PGENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P72/00Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof
    • H10P72/70Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof for supporting or gripping
    • H10P72/76Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof for supporting or gripping using mechanical means, e.g. clamps or pinches
    • H10P72/7604Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof for supporting or gripping using mechanical means, e.g. clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H10P72/7626Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof for supporting or gripping using mechanical means, e.g. clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by the construction of the shaft

Landscapes

  • Furnace Details (AREA)

Description

本発明は、光加熱装置及び加熱処理方法に関する。 The present invention relates to a light heating device and a heat treatment method.

半導体製造プロセスでは、半導体ウェハ等の被処理基板に対して、成膜処理、酸化拡散処理、改質処理、アニール処理といった様々な熱処理が行われる。これらの処理は、非接触での処理が可能な光照射による加熱処理方法が多く採用されている。 In the semiconductor manufacturing process, various heat treatments, such as film formation, oxidation/diffusion, modification, and annealing, are performed on substrates such as semiconductor wafers. These processes often use heat treatment methods that use light irradiation, which allows for contactless processing.

被処理基板を加熱処理するための装置としては、ハロゲンランプ等のランプや、LED等の固体光源を搭載し、被処理基板に対して加熱用の光(以下、「加熱光」という場合がある。)を照射する装置が知られている。例えば、下記特許文献1には、複数のLEDを搭載した加熱装置が記載されている。 Known devices for heat-treating substrates include those equipped with lamps such as halogen lamps or solid-state light sources such as LEDs, which irradiate the substrate with heating light (hereinafter sometimes referred to as "heating light"). For example, Patent Document 1 listed below describes a heating device equipped with multiple LEDs.

特開2020-009927号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2020-009927

近年では、半導体製造プロセスの微細化といった技術の発展に伴い、より均質な加熱処理ができる加熱装置が求められている。そこで、本発明者は、被処理基板をより均質な温度分布で加熱処理できる加熱装置について鋭意検討していたところ、以下のような課題が存在することを見い出した。 In recent years, technological advances such as miniaturization in semiconductor manufacturing processes have led to a demand for heating devices that can perform more uniform heat treatment. The inventors of this study conducted extensive research into heating devices that can heat-treat substrates with a more uniform temperature distribution, and discovered the following problems.

上記特許文献1に記載の加熱装置のように、加熱光を出射する光源としてLED等の固体光源が複数搭載された加熱装置は、従来、支持部材に載置された被処理基板の主面に対して平行な平面上に複数の固体光源が配置されている。このような構成が一般的に採用される理由としては、被処理基板の主面と、それぞれの固体光源との離間距離を揃えることで、被処理基板の主面上の照度分布を予測・検討しやすいこと、また、被処理基板の主面上の照度分布を制御しやすいこと等が考えられる。 In heating devices equipped with multiple solid-state light sources such as LEDs as light sources for emitting heating light, such as the heating device described in Patent Document 1, the multiple solid-state light sources have traditionally been arranged on a plane parallel to the main surface of the substrate to be processed placed on a support member. This type of configuration is generally adopted because, by aligning the distance between the main surface of the substrate to be processed and each solid-state light source, it is easier to predict and examine the illuminance distribution on the main surface of the substrate to be processed, and it is also easier to control the illuminance distribution on the main surface of the substrate to be processed.

しかしながら、複数の固体光源は、固体光源が搭載される基板の主面上にはんだ付け等によって固定してしまうと、その後に位置を変更することが難しい。したがって、支持部材に載置された被処理基板の主面に平行な平面上に複数の固体光源を搭載することを前提とした従来の加熱装置では、被処理基板の主面上における照度分布を微調整しようとすると、固体光源が固定された基板を平行移動させることが一般的であった。 However, once multiple solid-state light sources are fixed by soldering or other means to the main surface of the substrate on which they are mounted, it is difficult to change their position thereafter. Therefore, in conventional heating devices that are designed to mount multiple solid-state light sources on a plane parallel to the main surface of the substrate to be processed, which is placed on a support member, fine-tuning the illuminance distribution on the main surface of the substrate to be processed typically requires translating the substrate to which the solid-state light sources are fixed.

ところが、固体光源が固定された基板の平行移動では、複数の固体光源の配置は変化しない。このため、当該基板の移動先において、固体光源の配置が適さない場合があった。また、被処理基板の主面と直交する方向に平行移動させる場合、固体光源と被処理基板とを近づけすぎると、固体光源から出射される光が十分に拡がる前に被処理基板に照射されてしまい、かえって照度ムラが発生する。 However, parallel translation of the substrate to which the solid-state light sources are fixed does not change the arrangement of the multiple solid-state light sources. As a result, the arrangement of the solid-state light sources may not be suitable at the destination of the substrate. Furthermore, when translating the solid-state light sources in a direction perpendicular to the main surface of the substrate to be processed, if the solid-state light sources and the substrate to be processed are brought too close together, the light emitted from the solid-state light sources will be irradiated onto the substrate to be processed before it has had a chance to fully spread, resulting in uneven illumination.

また、固体光源と被処理基板とを遠ざけすぎると、照度不足により十分な照度で光を照射できないといった課題が発生してしまう。つまり、従来の加熱装置は、各被処理基板に応じて、被処理基板に照射される光の照度分布を微調整することが難しかった。 Furthermore, if the solid-state light source is placed too far away from the substrate to be processed, the illuminance will be insufficient and the light will not be able to be irradiated with sufficient illuminance. In other words, with conventional heating devices, it was difficult to fine-tune the illuminance distribution of the light irradiated onto the substrate to be processed according to each substrate.

本発明は、上記課題に鑑み、被処理基板の主面上における照度分布を、より精細に調整可能な光加熱装置及び加熱処理方法を提供することを目的とする。 In view of the above-mentioned problems, the present invention aims to provide an optical heating device and a heat treatment method that enable more precise adjustment of the illuminance distribution on the main surface of a substrate to be treated.

本発明の光加熱装置は、
被処理基板に光を照射することで加熱する光加熱装置であって、
前記被処理基板を支持する支持部材と、
第一主面にLED素子群が搭載されたLED基板を含む複数の光源ユニットとを備え、
前記支持部材に前記被処理基板が支持された状態の下で、前記第一主面と前記被処理基板の第二主面とがなす角度をθ、前記LED基板上に搭載された、前記第二主面の法線方向に関して前記第二主面から最も近くに位置する第一LED素子と前記被処理基板との離間距離をD1、前記LED基板上に搭載された、前記法線方向に関して前記第二主面から最も遠くに位置する第二LED素子と前記第一LED素子との離間距離をD2としたときに、前記光源ユニットのうちの少なくとも一つが、下記(1)式を満たすように配置されていることを特徴とする。

2tan2θ/cosθ≧D2/D1 (1)
The light heating device of the present invention is
An optical heating device that heats a substrate to be processed by irradiating it with light,
a support member for supporting the substrate to be processed;
a plurality of light source units including an LED substrate on which a group of LED elements is mounted on a first main surface;
When the substrate to be processed is supported on the support member, the angle between the first main surface and the second main surface of the substrate to be processed is θ, the distance between the substrate to be processed and a first LED element mounted on the LED substrate and located closest to the second main surface in the normal direction to the second main surface is D1, and the distance between the substrate to be processed and a second LED element mounted on the LED substrate and located farthest from the second main surface in the normal direction is D2. The arrangement is characterized in that at least one of the light source units is arranged to satisfy the following formula (1):

2tan2θ/cosθ≧D2/D1 (1)

本明細書において、光源ユニットのLED素子と被処理基板との離間距離D1は、LED素子の光出射面における中心と、被処理基板との離間距離で定義される。また、LED素子の光出射面における中心とは、LED基板の第一主面の法線方向から第一主面を見たときに、LED素子が占有する領域の外縁の内接円の中心としてよい。 In this specification, the distance D1 between the LED element of the light source unit and the substrate to be processed is defined as the distance between the center of the light-emitting surface of the LED element and the substrate to be processed. Furthermore, the center of the light-emitting surface of the LED element may be defined as the center of the inscribed circle on the outer edge of the area occupied by the LED element when viewing the first principal surface of the LED substrate from the normal direction to the first principal surface.

LED基板の第一主面と、支持部材に支持された被処理基板の第二主面とがなす角度θは、LED基板の位置を調整することで連続的に調整することができる。また、LED基板の第一主面を、被処理基板の第二主面に対して傾斜させる場合において、LED基板を回転させる際の回転軸や、LED基板を傾かせる方向は任意である。 The angle θ between the first main surface of the LED substrate and the second main surface of the substrate to be processed supported by the support member can be continuously adjusted by adjusting the position of the LED substrate. Furthermore, when tilting the first main surface of the LED substrate relative to the second main surface of the substrate to be processed, the axis of rotation when rotating the LED substrate and the direction in which the LED substrate is tilted can be arbitrary.

なお、本明細書において、第一LED素子と第二LED素子との離間距離は、LED基板の第一主面に直交する方向から見たときの、各LED素子の中心間距離で定義される。一つの光源ユニットにおいて、第一LED素子に該当するLED素子と、第二LED素子に該当するLED素子とが、それぞれ複数存在する場合、離間距離D2は、第一LED素子と第二LED素子とのそれぞれの組み合わせにおける離間距離のうちの最短の距離が対応する。 In this specification, the separation distance between the first LED element and the second LED element is defined as the center-to-center distance between the LED elements when viewed from a direction perpendicular to the first main surface of the LED substrate. If a single light source unit contains multiple first LED elements and multiple second LED elements, separation distance D2 corresponds to the shortest separation distance between each combination of first LED elements and second LED elements.

上記構成とすることで、光加熱装置は、LED基板の第一主面上におけるLED素子の並べ方による調整に加え、LED基板の傾斜角度θ、及びLED基板を傾斜方向の調整によって、被処理基板の主面上における照度分布を連続的に調整することができる。つまり、上記構成の光加熱装置は、従来構成よりも精細に被処理基板の第二主面における照度分布を調整することができる。 With the above configuration, the optical heating device can continuously adjust the illuminance distribution on the main surface of the substrate to be processed by adjusting the tilt angle θ of the LED substrate and the tilt direction of the LED substrate, in addition to adjusting the arrangement of the LED elements on the first main surface of the LED substrate. In other words, an optical heating device with the above configuration can adjust the illuminance distribution on the second main surface of the substrate to be processed more precisely than conventional configurations.

また、上記構成とすることで、光源ユニットに搭載されているLED素子のうち、少なくとも第一LED素子よりも第二LED素子の近くに配置されたLED素子から出射された光の主光線は、被処理基板の第二主面で反射されると、光源ユニットのLED基板上のLED素子が配置されている領域の外、又は光源ユニットの外側に向かって進行する。 Furthermore, with the above configuration, the chief ray of light emitted from the LED element mounted in the light source unit, which is positioned at least closer to the second LED element than the first LED element, is reflected by the second main surface of the substrate to be processed and travels outside the area where the LED elements on the LED board of the light source unit are located, or toward the outside of the light source unit.

したがって、光源ユニットのLED素子から出射された後、被処理基板の第二主面で反射されて、再びLED素子、又はその近傍に戻ってくる光の量が低減される。このようにして、光源ユニットに搭載されているLED素子は、被処理基板の第二主面で反射された光によって加熱されることが抑制される。なお、「主光線」とは、光源から出射された光のうちの、最も高い強度を示す光線をいう。 As a result, the amount of light that is emitted from the LED element of the light source unit, reflected by the second main surface of the substrate to be processed, and returned to the LED element or its vicinity is reduced. In this way, the LED element mounted in the light source unit is prevented from being heated by light reflected by the second main surface of the substrate to be processed. Note that the "chief ray" refers to the ray of light that exhibits the highest intensity among the light emitted from the light source.

なお、上記(1)式の導出と上記構成の効果との関係性については、「発明を実施するための形態」の項目において、図面等を参照しながら詳述される。 The relationship between the derivation of equation (1) above and the effects of the above configuration will be described in detail in the "Embodiment of the Invention" section, with reference to drawings, etc.

上記光加熱装置において、
前記複数の光源ユニットは、
前記支持部材に前記被処理基板が支持された状態の下で、前記光源ユニットから前記被処理基板に向かう前記第一主面の法線が、前記被処理基板の中央部側に向くように前記LED基板が傾けられた第一光源ユニットと、
前記光源ユニットから前記被処理基板に向かう前記第一主面の法線が、前記被処理基板の周端部側に向くように前記LED基板が傾けられた第二光源ユニットとを含んでいても構わない。
In the above-mentioned light heating device,
The plurality of light source units include:
a first light source unit in which the LED substrate is tilted so that a normal line of the first main surface extending from the light source unit toward the substrate to be processed faces a central portion of the substrate to be processed while the substrate to be processed is supported by the support member;
The device may include a second light source unit in which the LED substrate is tilted so that the normal to the first main surface extending from the light source unit toward the substrate to be processed faces the peripheral edge side of the substrate to be processed.

上記光加熱装置は、
前記LED基板の位置を変化させて前記角度θを調整する角度調整機構を備えていても構わない。
The light heating device is
An angle adjustment mechanism may be provided that adjusts the angle θ by changing the position of the LED substrate.

さらに、上記光加熱装置は、
前記離間距離D1、及び前記離間距離D2に基づいて、前記角度θの値を決定し、決定した前記角度θの値に基づいて、前記角度調整機構を駆動する制御部を備えていても構わない。
Furthermore, the light heating device
A control unit may be provided that determines the value of the angle θ based on the separation distance D1 and the separation distance D2, and drives the angle adjustment mechanism based on the determined value of the angle θ.

上記構成とすることで、被処理基板の形状や、被処理基板の加熱処理における離間距離D1の設定に応じて、角度θを適宜調整することができる。 With the above configuration, the angle θ can be adjusted appropriately depending on the shape of the substrate to be processed and the setting of the separation distance D1 during the heating process of the substrate to be processed.

また、上記構成とすることで、上記光加熱装置は、例えば、予め決まっている離間距離D1や離間距離D2の値に基づいて、制御部が上記(1)式の条件を満たす角度θを決定し、LED基板の位置を自動的に最適位置に調整するような構成とすることができる。 Furthermore, with the above configuration, the optical heating device can be configured so that, for example, the control unit determines the angle θ that satisfies the condition of equation (1) above based on the predetermined values of the separation distance D1 and separation distance D2, and automatically adjusts the position of the LED substrate to the optimal position.

角度θを決定する方法としては、例えば、予め離間距離D1と離間距離D2との組み合わせに対して、最適な角度θの値を算出して作成したテーブルを格納しておき、離間距離D1と離間距離D2が入力されると、テーブル上から該当する角度θの値を選択するという方法が挙げられる。 One method for determining the angle θ is to store a table in advance that calculates the optimal angle θ value for each combination of separation distance D1 and separation distance D2, and then, when separation distance D1 and separation distance D2 are input, select the corresponding angle θ value from the table.

上記光加熱装置は、
前記第一主面と前記第二主面がなす角度θを計測するための角度センサを備えていても構わない。
The light heating device is
An angle sensor may be provided for measuring the angle θ formed between the first main surface and the second main surface.

上記構成とすることで、光加熱装置は、光源ユニットの配置位置が上記(1)式の条件を満たしているかどうかを確認しながら光源ユニットの位置等を調整することができる。 With the above configuration, the optical heating device can adjust the position of the light source unit while checking whether the position of the light source unit satisfies the condition of equation (1) above.

また、上記構成とすることで、光加熱装置1が大きな衝撃を受けてしまい、光源ユニットの位置がずれてしまったような場合において、上記(1)式の条件を満たさなくなってしまった状態を検知することができる。 Furthermore, with the above configuration, if the optical heating device 1 receives a large impact and the position of the light source unit shifts, it is possible to detect a state in which the condition of the above formula (1) is no longer satisfied.

上記光加熱装置において、
前記支持部材は、前記被処理基板を、前記第二主面に直交し、前記第二主面の中心を通過する軸を回転軸として回転させる回転機構を備えていても構わない。
In the above-mentioned light heating device,
The support member may include a rotation mechanism that rotates the substrate to be processed about an axis that is perpendicular to the second main surface and passes through the center of the second main surface.

上記構成とすることで、光加熱装置は、支持部材に載置された被処理基板を回転させながら、光源ユニットから出射される加熱光を被処理基板に照射することができる。被処理基板を回転させながら加熱光を照射することで、被処理基板の第二主面に照射される光の量が、当該第二主面における周方向において均質化される。したがって、被処理基板の加熱ムラが抑制される。 With the above configuration, the optical heating device can irradiate the substrate to be processed with heating light emitted from the light source unit while rotating the substrate to be processed, which is placed on the support member. By irradiating the substrate to be processed with heating light while rotating the substrate to be processed, the amount of light irradiated onto the second main surface of the substrate to be processed is made uniform in the circumferential direction of the second main surface. Therefore, uneven heating of the substrate to be processed is suppressed.

上記光加熱装置において、
前記LED基板に搭載される前記複数のLED素子は、出射する光のピーク波長が300nm以上1000nm以下の範囲内であっても構わない。
In the above-mentioned light heating device,
The LED elements mounted on the LED substrate may emit light with a peak wavelength in the range of 300 nm to 1000 nm.

特に、シリコン(Si)からなる半導体ウェハ(以下、「シリコンウェハ」という。)は、紫外光から可視光の波長帯域の光に対して吸収率が高いが、波長が1100nmよりも長くなると急激に吸収率が低くなるという特徴がある。「発明を実施するための形態」の説明において参照される図4に示すように、波長が1100nm以上の光がシリコンウェハに照射されると、吸収率が約50%以下となっている。 In particular, semiconductor wafers made of silicon (Si) (hereinafter referred to as "silicon wafers") have a high absorptivity for light in the ultraviolet to visible wavelength range, but the absorptivity drops sharply when the wavelength is longer than 1100 nm. As shown in Figure 4, which is referenced in the explanation of the "Description of the Invention," when a silicon wafer is irradiated with light with a wavelength of 1100 nm or longer, the absorptivity is approximately 50% or less.

上述したように、ほとんどの物体は、照射される光の全てを吸収せず、当該光の一部を吸収すると共に、他の一部を透過、反射する性質を有する。つまり、図4に示すグラフによれば、シリコンウェハは、波長が1100nmの光が照射されると、照射された光のうちの50%以上の光を吸収せず透過、又は反射してしまう。 As mentioned above, most objects do not absorb all of the light that is irradiated onto them, but rather absorb some of the light and transmit or reflect the other part. In other words, according to the graph in Figure 4, when a silicon wafer is irradiated with light with a wavelength of 1100 nm, more than 50% of the irradiated light is transmitted or reflected without being absorbed.

被処理基板の光に対する反射率が高いと、被処理基板の第二主面によって反射されてしまう光の量が多くなってしまう。このため、LED素子から出射される光のピーク波長は、シリコンウェハの吸収率が50%以上である、1000nm以下であることが好ましい。 If the substrate to be processed has a high reflectivity, a large amount of light will be reflected by the second main surface of the substrate to be processed. For this reason, it is preferable that the peak wavelength of the light emitted from the LED element be 1000 nm or less, at which point the absorption rate of the silicon wafer is 50% or more.

また、シリコンウェハは、波長300nm未満の光に対する吸収率が、約10%程度であり、波長1000nm程度の光に対する吸収率と比較すると大幅に低下する。このため、少なくとも25%以上の吸率を確保するためには、LED素子から出射される光のピーク波長は、300nm以上であることが好ましい。 Furthermore, silicon wafers have an absorption rate of approximately 10% for light with wavelengths of less than 300 nm, which is significantly lower than the absorption rate for light with wavelengths of around 1000 nm. Therefore, to ensure an absorption rate of at least 25%, it is preferable that the peak wavelength of the light emitted from the LED element be 300 nm or longer.

そこで、光源ユニットに搭載するLED素子について、上記波長範囲にピーク波長を有する素子を採用することで、光源ユニットから出射されて被処理基板に照射された光のうちの、被処理基板の第二主面で反射される光量の割合が減少する。したがって、光源ユニットに搭載されたLED素子に対し、LED素子から出射されて被処理基板で反射された加熱光が照射されてしまうことを抑制することができる。 By using LED elements mounted in the light source unit that have a peak wavelength within the above wavelength range, the proportion of the light emitted from the light source unit and irradiated onto the substrate being processed that is reflected by the second main surface of the substrate being processed is reduced. This prevents the LED elements mounted in the light source unit from being irradiated with heating light emitted from the LED elements and reflected by the substrate being processed.

さらに、上記光加熱装置において、
前記LED基板に搭載される前記複数のLED素子は、出射する光のピーク波長が800nm以上900nm以下の範囲内であっても構わない。
Furthermore, in the above-mentioned light heating device,
The LED elements mounted on the LED substrate may emit light with a peak wavelength in the range of 800 nm to 900 nm.

図4に示すように、シリコン(Si)は、波長が800nm以上900nm以下の範囲の光に対して、波長の変動に対する吸収率の変化が小さい。このため、当該波長範囲とすることで、シリコンウェハの照射領域ごとに照射される光の波長が多少ずれていたとしても、加熱ムラが生じにくくなる。 As shown in Figure 4, silicon (Si) exhibits little change in absorptance with respect to wavelength fluctuations for light in the wavelength range of 800 nm to 900 nm. Therefore, by using this wavelength range, uneven heating is less likely to occur even if the wavelength of light irradiated to each irradiation area of the silicon wafer varies slightly.

したがって、上記構成とすることで、シリコンウェハの加熱処理において、LED素子が出射する光のピーク波長のバラつきの影響が小さい光加熱装置を構成することができる。 Therefore, with the above configuration, it is possible to create an optical heating device that is less affected by variations in the peak wavelength of the light emitted by the LED elements during the heating process of silicon wafers.

本発明の加熱処理方法は、
支持部材に載置された被処理基板の第一主面にLED素子群が搭載されたLED基板を含む複数の光源ユニットから出射される光を照射することで加熱する加熱処理方法であって、
前記支持部材に前記被処理基板が支持された状態の下で、前記第一主面と前記被処理基板の第二主面とがなす角度をθ、前記LED基板上に搭載された、前記第二主面の法線方向に関して前記第二主面の最も近くに位置する第一LED素子と前記被処理基板との離間距離をD1、前記LED基板上に搭載された、前記法線方向に関して前記第二主面の最も遠くに位置する第二LED素子と前記第一LED素子との離間距離をD2としたときに、下記(1)式を満たすように配置された光源ユニットから出射される光を含む加熱光を、前記被処理基板に照射することを特徴とする。

2tan2θ/cosθ≧D2/D1 (1)
The heat treatment method of the present invention comprises:
A heat treatment method for heating a substrate to be treated placed on a support member by irradiating a first main surface of the substrate with light emitted from a plurality of light source units including an LED substrate having an LED element group mounted thereon, the method comprising:
When the substrate to be processed is supported by the support member, the angle between the first main surface and the second main surface of the substrate to be processed is θ, the distance between the substrate to be processed and a first LED element mounted on the LED board that is closest to the second main surface in the normal direction to the second main surface is D1, and the distance between the first LED element mounted on the LED board that is farthest from the second main surface in the normal direction is D2, the substrate to be processed is irradiated with heating light that includes light emitted from a light source unit that is arranged to satisfy the following formula (1):

2tan2θ/cosθ≧D2/D1 (1)

上記加熱処理方法は、
前記離間距離D1、及び前記離間距離D2に基づいて、前記角度θの値を決定し、決定した前記角度θの値に基づいて、前記LED基板の位置を変化させることを含んでいても構わない。
The heat treatment method is
The method may include determining the value of the angle θ based on the separation distance D1 and the separation distance D2, and changing the position of the LED board based on the determined value of the angle θ.

本発明によれば、被処理基板の主面上における照度分布を、より精細に調整可能な光加熱装置及び加熱処理方法が実現される。 The present invention provides an optical heating device and a heat treatment method that enable more precise adjustment of the illuminance distribution on the main surface of the substrate to be treated.

光加熱装置の一実施形態をY方向に見たときの模式的な断面図である。3 is a schematic cross-sectional view of an embodiment of a light heating device when viewed in the Y direction. FIG. 図1のフレームを-Z側から見たときの図面である。2 is a view of the frame of FIG. 1 as seen from the −Z side. 図1のチャンバを+Z側から見たときの図面である。2 is a view of the chamber of FIG. 1 as seen from the +Z side. シリコン(Si)の温度が543Kのときの光の波長と吸収率の関係を示すグラフである。1 is a graph showing the relationship between the wavelength of light and the absorptance when the temperature of silicon (Si) is 543K. 光源ユニットの構成、及び光源ユニットと被処理基板との配置関係について説明するための模式的な図面である。3 is a schematic diagram for explaining the configuration of a light source unit and the positional relationship between the light source unit and a substrate to be processed. 光加熱装置の一実施形態をY方向に見たときの模式的な断面図である。3 is a schematic cross-sectional view of an embodiment of a light heating device when viewed in the Y direction. FIG. 光加熱装置の一実施形態をY方向に見たときの模式的な断面図である。3 is a schematic cross-sectional view of an embodiment of a light heating device when viewed in the Y direction. FIG. 光加熱装置の一実施形態をY方向に見たときの模式的な断面図である。3 is a schematic cross-sectional view of an embodiment of a light heating device when viewed in the Y direction. FIG. 光加熱装置の別実施形態をY方向に見たときの模式的な断面図である。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of another embodiment of the light heating device when viewed in the Y direction.

以下、本発明の光加熱装置、加熱処理方法について、図面を参照して説明する。なお、光加熱装置に関する以下の各図面は、いずれも模式的に図示されたものであり、図面上の寸法比や個数は、実際の寸法比や個数と必ずしも一致していない。 The optical heating device and heat treatment method of the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that the following drawings of the optical heating device are all schematic illustrations, and the dimensional ratios and numbers in the drawings do not necessarily match the actual dimensional ratios and numbers.

図1は、光加熱装置1の第一実施形態をY方向に見たときの模式的な断面図である。図2は、図1のフレーム11を-Z側から見たときの図面であり、図3は、図1のチャンバ2を+Z側から見たときの図面である。図1に示すように、光加熱装置1は、チャンバ2と、光源ユニット10と、フレーム11とを備える。なお、図3においては、チャンバ2内の構造が視認できるように、後述される透光窓2aにはハッチングが施されていない。 Figure 1 is a schematic cross-sectional view of a first embodiment of the optical heating device 1 as viewed in the Y direction. Figure 2 is a view of the frame 11 in Figure 1 as viewed from the -Z side, and Figure 3 is a view of the chamber 2 in Figure 1 as viewed from the +Z side. As shown in Figure 1, the optical heating device 1 comprises a chamber 2, a light source unit 10, and a frame 11. Note that in Figure 3, the translucent window 2a, which will be described later, is not hatched so that the structure inside the chamber 2 can be seen.

以下の説明においては、図1及び図3に示すように、チャンバ2内に収容された加熱処理対象である被処理基板W1の第二主面W1aと平行な平面をXY平面とし、XY平面と直交する方向をZ方向とする。 In the following description, as shown in Figures 1 and 3, the plane parallel to the second main surface W1a of the substrate W1 to be processed, which is the target of heat treatment and is housed in chamber 2, is referred to as the XY plane, and the direction perpendicular to the XY plane is referred to as the Z direction.

また、方向を表現する際に、正負の向きを区別する場合には、「+Z方向」、「-Z方向」のように、正負の符号を付して記載され、正負の向きを区別せずに方向を表現する場合には、単に「Z方向」と記載される。 Also, when expressing a direction, if a distinction is made between positive and negative directions, a positive or negative sign is added, such as "+Z direction" and "-Z direction." When expressing a direction without distinguishing between positive and negative directions, it is simply written as "Z direction."

また、第一実施形態の説明においては、被処理基板W1がシリコンウェハであることを前提として説明するが、本発明の光加熱装置1は、シリコンウェハ以外の被処理基板W1(例えば、ガラス基板等)の加熱処理に利用することも想定される。 Furthermore, while the explanation of the first embodiment is based on the assumption that the substrate W1 to be processed is a silicon wafer, it is also envisioned that the optical heating device 1 of the present invention can be used to heat a substrate W1 to be processed other than a silicon wafer (for example, a glass substrate, etc.).

チャンバ2は、図1に示すように、内側に被処理基板W1を載置するための支持部材3と、光源ユニット10から出射された光を内側へと導くための透光窓2aを備える。 As shown in FIG. 1, the chamber 2 includes a support member 3 for placing the substrate W1 to be processed inside, and a light-transmitting window 2a for guiding light emitted from the light source unit 10 inside.

支持部材3は、図1及び図3に示すように、台座3aに複数の突起3bが設けられた構成であり、被処理基板W1は、複数の突起3bの先端に載置されて支持される。 As shown in Figures 1 and 3, the support member 3 has a base 3a with multiple protrusions 3b provided on it, and the substrate W1 to be processed is placed and supported on the tips of the multiple protrusions 3b.

本実施形態の支持部材3は、図1に示すように、複数のローラ3cによる回転機構が設けられており、回転自在に構成されている。加熱処理が行われる際には、ローラ3cが回転することで、図3に示すように、支持部材3の中心をZ方向に通過する軸z1を回転軸として、被処理基板W1をXY平面上で回転させることができる。なお、支持部材3は、光源ユニット10が、被処理基板W1の第二主面W1aにおける周方向に均質に光を照射するように構成されている場合、被処理基板W1を回転させる構成でなくてもよい。また、支持部材3は、例えば、被処理基板W1の周縁部を引掛けて被処理基板W1を支持するような構成であっても構わない。 As shown in FIG. 1, the support member 3 of this embodiment is provided with a rotation mechanism using multiple rollers 3c and is configured to be freely rotatable. When heat treatment is performed, the rotation of the rollers 3c allows the substrate W1 to be rotated in the XY plane around axis z1, which passes through the center of the support member 3 in the Z direction, as shown in FIG. 3. Note that the support member 3 does not need to be configured to rotate the substrate W1 to be treated if the light source unit 10 is configured to irradiate light uniformly in the circumferential direction of the second main surface W1a of the substrate W1 to be treated. Furthermore, the support member 3 may be configured to support the substrate W1 to be treated by hooking the peripheral edge of the substrate W1, for example.

光源ユニット10は、図1に示すように、加熱光を出射する複数のLED素子10aと、複数のLED素子10aが載置されるLED基板10bとを備える。図1は、LED素子10aから出射される光のうちの主光線L1のみが模式的に図示されている。 As shown in Figure 1, the light source unit 10 includes multiple LED elements 10a that emit heating light and an LED substrate 10b on which the multiple LED elements 10a are mounted. Figure 1 schematically illustrates only the chief ray L1 of the light emitted from the LED elements 10a.

本実施形態の光源ユニット10が備えるLED素子10aは、ピーク波長が850nmの赤外光を出射する。それぞれのLED素子10aは、LED基板10bの第一主面10p上に配置されている。図1に示す例では、光源ユニット10は、第一主面10pがXY平面に平行な領域と、第一主面10pがXY平面に傾斜する領域とを含む。複数のLED素子10aは、第一主面10pがXY平面と平行な領域において、XY平面に平行な方向に配列されている。なお、LED素子10aがLED基板10bの各辺に平行に配列されていてもよく、この場合は、第一主面10pがXY平面と平行な領域において、複数のLED素子10aはX方向及びY方向に配列される。 The LED elements 10a included in the light source unit 10 of this embodiment emit infrared light with a peak wavelength of 850 nm. Each LED element 10a is arranged on the first main surface 10p of the LED substrate 10b. In the example shown in FIG. 1, the light source unit 10 includes a region where the first main surface 10p is parallel to the XY plane and a region where the first main surface 10p is inclined with respect to the XY plane. In the region where the first main surface 10p is parallel to the XY plane, the multiple LED elements 10a are arranged in a direction parallel to the XY plane. Note that the LED elements 10a may also be arranged parallel to each side of the LED substrate 10b. In this case, the multiple LED elements 10a are arranged in the X and Y directions in the region where the first main surface 10p is parallel to the XY plane.

なお、本実施形態では、図2に示すように、LED基板10bの第一主面10pが四角形状を呈するように構成されているが、LED基板10bの形状は任意である。また、LED基板10b上のLED素子10aの配置は、想定される被処理基板W1の加熱処理時の温度分布に応じて適宜調整されても構わない。 In this embodiment, as shown in FIG. 2, the first main surface 10p of the LED substrate 10b is configured to have a rectangular shape, but the shape of the LED substrate 10b is arbitrary. Furthermore, the arrangement of the LED elements 10a on the LED substrate 10b may be adjusted as appropriate depending on the expected temperature distribution during the heat treatment of the substrate W1 to be treated.

図4は、シリコン(Si)の温度が543Kのときの光の波長と吸収率の関係を示すグラフである。543Kという値は、シリコンウェハを加熱する際の目標温度周辺、又は昇温途中の温度である場合が多いことから選択された値である。LED素子10aが出射する光のピーク波長は任意に設定しても構わないが、図4に示すように、吸収率が少なくとも25%以上、すなわち、反射率が少なくとも75%以下であるという点から、ピーク波長が300nm以上1000nm以下であることが好ましく、350nm以上950nm以下であることがより好ましい。 Figure 4 is a graph showing the relationship between light wavelength and absorptance when the temperature of silicon (Si) is 543 K. The value of 543 K was selected because it is often around the target temperature when heating a silicon wafer, or is a temperature during heating. The peak wavelength of the light emitted by the LED element 10a can be set arbitrarily, but as shown in Figure 4, in order to ensure an absorptance of at least 25%, i.e., a reflectance of at least 75%, it is preferable that the peak wavelength be between 300 nm and 1000 nm, and more preferably between 350 nm and 950 nm.

さらに、図4に示すように、シリコン(Si)は、波長が800nm以上900nm以下の範囲の光に対しては、波長によらず吸収率がほぼ一定の値を示す。このため、加熱ムラを抑制する観点から、光源ユニット10に搭載されるLED素子10aが出射する光は、ピーク波長が800nm以上900nm以下であることがさらに好ましく、820nm以上880nm以下であることが特に好ましい。 Furthermore, as shown in Figure 4, silicon (Si) exhibits a nearly constant absorptance for light with a wavelength in the range of 800 nm to 900 nm, regardless of wavelength. Therefore, from the perspective of suppressing uneven heating, it is more preferable that the light emitted by the LED element 10a mounted in the light source unit 10 has a peak wavelength of 800 nm to 900 nm, and especially preferably 820 nm to 880 nm.

本実施形態におけるフレーム11は、図1に示すように、LED素子10aから出射される光の出射方向を変化させるように、光源ユニット10の傾きの角度θを調整するため、角度調整機構としての調整ネジ11aを備えている。また、フレーム11は、光源ユニット10の傾きを調整した際に、位置がずれることを防止するための、支持壁11bが設けられている。 As shown in FIG. 1, the frame 11 in this embodiment is equipped with an adjustment screw 11a as an angle adjustment mechanism for adjusting the tilt angle θ of the light source unit 10 so as to change the emission direction of light emitted from the LED elements 10a. The frame 11 also has a support wall 11b to prevent the light source unit 10 from shifting position when the tilt is adjusted.

本実施形態におけるフレーム11は、図1に示すように、調整ネジ11aによって中央部側に配置された光源ユニット10のLED基板10bの第一主面10pが、被処理基板W1の第二主面W1a(XY平面)に対して平行となるように調整されている。また、フレーム11は、調整ネジ11aによって周端部側に配置された光源ユニット10のLED基板10bの第一主面10pが,被処理基板W1の第二主面W1a(XY平面)に対して角度θだけ傾くように調整されている。 As shown in FIG. 1, the frame 11 in this embodiment is adjusted by the adjustment screws 11a so that the first main surface 10p of the LED substrate 10b of the light source unit 10 located toward the center is parallel to the second main surface W1a (XY plane) of the substrate W1 to be processed. Furthermore, the frame 11 is adjusted by the adjustment screws 11a so that the first main surface 10p of the LED substrate 10b of the light source unit 10 located toward the periphery is tilted by an angle θ with respect to the second main surface W1a (XY plane) of the substrate W1 to be processed.

以下、角度θの条件について説明する。 The conditions for angle θ are explained below.

図5は、光源ユニット10の構成、及び光源ユニット10と被処理基板W1との配置関係について説明するための模式的な図面である。図5に示す構成では、説明の都合上、第一主面10pと第二主面W1aとの角度θ、光源ユニット10に搭載されているLED素子10aの数、光源ユニット10と被処理基板W1のサイズ比が、図1とは異ならせて図示されている。 Figure 5 is a schematic diagram illustrating the configuration of the light source unit 10 and the relative positioning of the light source unit 10 and the substrate W1 to be processed. For ease of explanation, the configuration shown in Figure 5 is illustrated with differences from Figure 1 in the angle θ between the first main surface 10p and the second main surface W1a, the number of LED elements 10a mounted on the light source unit 10, and the size ratio between the light source unit 10 and the substrate W1 to be processed.

図5において、第一LED素子10a1は、LED基板10b上に載置された複数のLED素子10aのうち、Z方向に関して、第二主面W1aに対して最も近くに位置するLED素子である。また、第二LED素子10a2は、LED基板10bに載置された複数のLED素子10aのうち、Z方向に関して、第二主面W1aに対して最も遠くに位置するLED素子である。光源ユニット10は、被処理基板W1との離間距離をD1とし、第二LED素子10a2と第一LED素子10a1との離間距離をD2としたときに、傾斜角度θが、上記(1)式を満たすように配置される。念の為に、上記(1)式を再掲する。

2tan2θ/cosθ≧D2/D1 (1)
5, the first LED element 10a1 is the LED element located closest to the second main surface W1a in the Z direction among the multiple LED elements 10a mounted on the LED substrate 10b. The second LED element 10a2 is the LED element located farthest from the second main surface W1a in the Z direction among the multiple LED elements 10a mounted on the LED substrate 10b. The light source unit 10 is positioned such that the inclination angle θ satisfies the above formula (1) when the separation distance from the substrate W1 is D1 and the separation distance between the second LED element 10a2 and the first LED element 10a1 is D2. For clarity, the above formula (1) is presented again below.

2tan2θ/cosθ≧D2/D1 (1)

本実施形態における光源ユニット10は、具体的には、θが20.6°、D2が16mm、D1が40mmとなるように構成されている。 Specifically, the light source unit 10 in this embodiment is configured so that θ is 20.6°, D2 is 16 mm, and D1 is 40 mm.

以下、上記(1)式の導出過程が説明される。なお、以下説明では、主光線L1が被処理基板W1の第二主面W1aにおいて吸収されることなく、正反射されると仮定して説明される。 The process for deriving equation (1) above will be explained below. Note that the following explanation assumes that the chief ray L1 is specularly reflected without being absorbed by the second main surface W1a of the substrate W1 to be processed.

まず、図5に示すように、第一LED素子10a1から出射された光の主光線L1が、被処理基板W1の第二主面W1aで反射された後、LED素子10aの光出射面10cを拡張した面A1と交差する点をP1とする。そして、第一LED素子10a1の光出射面10cの中心と点P1との、LED基板10bの主面に平行な方向に関する離間距離をRとし、Z方向における光出射面10cの中心と点P1の離間距離をEとする。さらに、Z方向における第一LED素子10a1と第二LED素子10a2との離間距離をBとする。 First, as shown in Figure 5, let P1 be the point where the chief ray L1 of light emitted from the first LED element 10a1, after being reflected by the second main surface W1a of the substrate to be processed W1, intersects with the plane A1 obtained by extending the light emission surface 10c of the LED element 10a. Let R be the distance between the center of the light emission surface 10c of the first LED element 10a1 and point P1 in a direction parallel to the main surface of the LED substrate 10b, and let E be the distance between the center of the light emission surface 10c and point P1 in the Z direction. Furthermore, let B be the distance between the first LED element 10a1 and the second LED element 10a2 in the Z direction.

第一LED素子10a1から出射された光の主光線L1は、図5に示すように、被処理基板W1側(-Z側)に向かって進行し、その後第二主面W1aに到達する。ここで、第一LED素子10a1から出射されて被処理基板W1の第二主面W1aに到達するまでに、主光線L1が進行した距離をSとする。 As shown in Figure 5, the chief ray L1 of light emitted from the first LED element 10a1 travels toward the substrate W1 (-Z side) and then reaches the second main surface W1a. Here, the distance traveled by the chief ray L1 from when it is emitted from the first LED element 10a1 until it reaches the second main surface W1a of the substrate W1 is defined as S.

主光線L1は、第二主面W1aに対して入射角θで入射し、反射角θで反射される。その後、主光線L1は、光源ユニット10側(+Z側)に向かって進行し、やがて点P1に到達する。 Principal ray L1 is incident on the second principal surface W1a at an incident angle θ and is reflected at a reflection angle θ. Principal ray L1 then travels toward the light source unit 10 (+Z side) and eventually reaches point P1.

なお、主光線L1の進行距離Sに関していえば、第一LED素子10a1から出射される主光線L1の進行距離が最も短い。そして、第二LED素子10a2に近いLED素子10aほど、LED素子10aから出射される主光線L1の進行距離が長くなる。つまり、X方向に関して見ると、第二LED素子10a2に近いLED素子10aほど、LED素子10aから出射し、第二主面W1aで反射して面A1に到達するまでに+X方向に進行した距離が長くなる。 Regarding the traveling distance S of the chief ray L1, the chief ray L1 emitted from the first LED element 10a1 has the shortest traveling distance. The closer the LED element 10a is to the second LED element 10a2, the longer the traveling distance of the chief ray L1 emitted from the LED element 10a. In other words, in terms of the X direction, the closer the LED element 10a is to the second LED element 10a2, the longer the distance traveled in the +X direction by the light emitted from the LED element 10a, reflected by the second main surface W1a, and reaching surface A1.

以上の関係性から、主光線L1の到達点である点P1が、第一LED素子10a1と第二LED素子10a2の中間点C1よりも、第二LED素子10a2側となれば、上述したように、第二LED素子10a2により近いLED素子10aから出射される光の主光線L1は、少なくともLED基板10b上のLED素子10aが配置されていない領域に到達することになる。すなわち、LED素子10aから放射され、第二主面W1aからLED基板10b側に反射される光の半分以上をLED基板10bの外側に反射させることができ、結果としてLED素子10aは、第二主面W1aで反射された光によって加熱されることが抑制される。 Based on the above relationship, if point P1, the arrival point of chief ray L1, is closer to the second LED element 10a2 than midpoint C1 between the first LED element 10a1 and the second LED element 10a2, then, as described above, chief ray L1 of light emitted from the LED element 10a closer to the second LED element 10a2 will reach at least the area of the LED substrate 10b where no LED element 10a is located. In other words, more than half of the light emitted from the LED element 10a and reflected from the second principal surface W1a toward the LED substrate 10b can be reflected outside the LED substrate 10b, and as a result, the LED element 10a is prevented from being heated by the light reflected from the second principal surface W1a.

点P1が、第一LED素子10a1と第二LED素子10a2の中間点C1よりも、第二LED素子10a2側となる条件は、下記(2)式となる。

2E≧B (2)
The condition for point P1 to be closer to second LED element 10a2 than midpoint C1 between first LED element 10a1 and second LED element 10a2 is expressed by the following formula (2).

2E≧B (2)

図5に示すように、距離Eと、距離R及び角度θとの関係は、E=R×sinθで表される。同様に、距離Bと、離間距離D2及び角度θとの関係は、B=D2×sinθで表される。上記(2)式は、これらの関係式が代入されて整理されると、下記(3)式となる。

2R≧D2 (3)
As shown in Figure 5, the relationship between the distance E, the distance R, and the angle θ is expressed as E = R × sin θ. Similarly, the relationship between the distance B, the separation distance D2, and the angle θ is expressed as B = D2 × sin θ. When these relational expressions are substituted into the above equation (2) and rearranged, the following equation (3) is obtained.

2R≧D2 (3)

さらに、図5に示すように、距離Rと、進行距離S及び角度θとの関係は、R=S×tan2θで表される。上記(3)式は、当該関係式が代入されると、下記(4)式となる。

2(S×tan2θ)≧D2 (4)
5, the relationship between the distance R, the travel distance S, and the angle θ is expressed as R=S×tan 2θ. When this relational expression is substituted into the above equation (3), the following equation (4) is obtained.

2(S × tan2θ) ≧ D2 (4)

最後に、図5に示すように、進行距離Sと、離間距離D1及び角度θとの関係が、S=D1/cosθと表されることから、上記(4)式は、当該関係式が代入されて整理されると、上記(1)式となる。 Finally, as shown in Figure 5, the relationship between the travel distance S, the separation distance D1, and the angle θ is expressed as S = D1/cos θ. Therefore, when this relationship is substituted into equation (4) and rearranged, it becomes equation (1) above.

上記構成とすることで、光源ユニット10に搭載されているLED素子10aのうち、少なくとも第一LED素子10a1よりも第二LED素子10a2の近くに配置されたLED素子10aから出射された光の主光線L1は、被処理基板W1の第二主面W1aで反射されると、光源ユニット10のLED基板10b上のLED素子10aが配置されている領域の外、又は光源ユニット10の外側に向かって進行することになる。 With the above configuration, the chief ray L1 of light emitted from the LED elements 10a mounted on the light source unit 10, which are positioned at least closer to the second LED element 10a2 than the first LED element 10a1, is reflected by the second main surface W1a of the substrate W1 to travel outside the area where the LED elements 10a are located on the LED substrate 10b of the light source unit 10, or toward the outside of the light source unit 10.

したがって、光源ユニット10のLED素子10aから出射された後、被処理基板W1の第二主面W1aで反射されて、再びLED素子10aに戻ってくる光の量が低減される。このため、光源ユニット10に搭載されているLED素子10aは、被処理基板W1の第二主面W1aで反射された光によって加熱されることが抑制される。 As a result, the amount of light that is emitted from the LED elements 10a of the light source unit 10, reflected by the second main surface W1a of the substrate W1 to be processed, and then returned to the LED elements 10a is reduced. This prevents the LED elements 10a mounted on the light source unit 10 from being heated by light reflected by the second main surface W1a of the substrate W1 to be processed.

光加熱装置1の角度θは、水準器を用いて被処理基板W1の第二主面W1aの傾きとLED基板10bの第一主面10pの傾きを測定し、両者を比較することによって算出される。また、光加熱装置1の角度θは、第一LED素子10a1と被処理基板W1の第二主面W1aまでの距離と、第二LED素子10a2と被処理基板W1の第二主面W1aまでの距離と、第一LED素子10a1と第二LED素子10a2までの距離を測定して算出することもできる。 The angle θ of the optical heating device 1 is calculated by measuring the inclination of the second main surface W1a of the substrate W1 to be processed and the inclination of the first main surface 10p of the LED substrate 10b using a spirit level and comparing the two. The angle θ of the optical heating device 1 can also be calculated by measuring the distance from the first LED element 10a1 to the second main surface W1a of the substrate W1 to be processed, the distance from the second LED element 10a2 to the second main surface W1a of the substrate W1 to be processed, and the distance from the first LED element 10a1 to the second LED element 10a2.

なお、本実施形態のフレーム11は、図1に示すように、調整ネジ11aと支持壁11bとを備えているが、調整ネジ11aと支持壁11bとを備えることなく、光源ユニット10を所定の角度θで固定するように構成されていても構わない。また、角度調整機構としては、例えば、ピエゾアクチュエータ、又はエンコーダ付きのマイクロメータヘッドといった機構を採用しても構わない。 In this embodiment, the frame 11 is equipped with an adjustment screw 11a and a support wall 11b as shown in FIG. 1, but it may also be configured to fix the light source unit 10 at a predetermined angle θ without the adjustment screw 11a and support wall 11b. Furthermore, the angle adjustment mechanism may be, for example, a piezoelectric actuator or a micrometer head with an encoder.

図6~図8は、図1に示す光加熱装置1とは別の実施形態をY方向に見たときの模式的な断面図である。本実施形態におけるフレーム11は、図6~図8に示すように、調整ネジ11aと支持壁11bとを備えることなく、光源ユニット10を所定の角度θで固定するように構成されていても構わない。 Figures 6 to 8 are schematic cross-sectional views of an embodiment of the light heating device 1 different from that shown in Figure 1, viewed in the Y direction. As shown in Figures 6 to 8, the frame 11 in this embodiment may be configured to fix the light source unit 10 at a predetermined angle θ without including the adjustment screw 11a and support wall 11b.

図1及び図6を参照して説明した各実施形態においては、第一主面10pの法線n1が、支持部材3に載置された状態の被処理基板W1の中央部側に向かうように光源ユニット10が傾けられているが、図7に示すように、法線n1が被処理基板W1の周端部側に向かうように光源ユニット10が傾けられていても構わない。 In the embodiments described with reference to Figures 1 and 6, the light source unit 10 is tilted so that the normal n1 to the first main surface 10p points toward the center of the substrate W1 to be processed when it is placed on the support member 3. However, as shown in Figure 7, the light source unit 10 may also be tilted so that the normal n1 points toward the peripheral edge of the substrate W1 to be processed.

また、図8に示すように、光加熱装置1は、法線n1が被処理基板W1の中央部側に向かうように傾けられた光源ユニット10(第一光源ユニット)と、法線n2が被処理基板W1の周端部側に向かうように傾けられた光源ユニット10(第二光源ユニット)とが混在していても構わない。図8に示す光加熱装置1の構成によれば、放熱されやすい被処理基板W1の周端部付近に向けて、集中的に光を照射することができ、被処理基板W1全体における加熱ムラを抑制することができる。 Furthermore, as shown in FIG. 8, the optical heating device 1 may include a mixture of light source units 10 (first light source units) inclined so that the normal n1 points toward the center of the substrate W1 to be processed, and light source units 10 (second light source units) inclined so that the normal n2 points toward the peripheral edge of the substrate W1 to be processed. The configuration of the optical heating device 1 shown in FIG. 8 allows for concentrated irradiation of light toward the peripheral edge of the substrate W1 to be processed, which is prone to heat dissipation, thereby suppressing uneven heating across the entire substrate W1 to be processed.

なお、図8に示す構成において、フレーム11の中央部側に配置された光源ユニット10は、周端部側に配置された光源ユニット10よりも、LED素子10aの数が少なくなるように調整されている。これは、被処理基板W1の中央部側は、周端部側に比べて放熱量が少なく、加熱処理に要する光強度が比較的小さいことによる。 In the configuration shown in Figure 8, the light source units 10 arranged on the central side of the frame 11 are adjusted to have fewer LED elements 10a than the light source units 10 arranged on the peripheral edge side. This is because the central side of the substrate W1 to be processed dissipates less heat than the peripheral edge side, and the light intensity required for heat treatment is relatively low.

[別実施形態]
以下、別実施形態につき説明する。
[Another embodiment]
Another embodiment will be described below.

〈1〉 図9は、光加熱装置1の別実施形態をY方向に見たときの模式的な断面図である。図9に示すように、光加熱装置1の別実施形態は、制御部60と、制御部60より出力される駆動信号d2に基づいてLED基板10bの位置を変化させる角度調整機構である駆動機構11cとを備える。そして、本実施形態における制御部60は、入力部60aと、記憶部60bと、判定部60cと、出力部60dとを備える。 <1> Figure 9 is a schematic cross-sectional view of another embodiment of the light heating device 1 when viewed in the Y direction. As shown in Figure 9, this embodiment of the light heating device 1 includes a control unit 60 and a drive mechanism 11c, which is an angle adjustment mechanism that changes the position of the LED substrate 10b based on a drive signal d2 output from the control unit 60. The control unit 60 in this embodiment includes an input unit 60a, a memory unit 60b, a determination unit 60c, and an output unit 60d.

入力部60aは、離間距離D1と離間距離D2の値の情報を含むデータd1の入力を受け付ける。記憶部60bは、離間距離D1と離間距離D2との組み合わせに対応する、上記(1)式を満たす角度θの値のテーブルが格納されている。判定部60cは、入力部60aに入力されたそれぞれの離間距離(D1,D2)の値と、記憶部60bに格納されているテーブルに基づいて、角度θの値を決定する。出力部60dは、LED基板10bの第一主面10pと被処理基板W1の第二主面W1aとのなす角度θが、判定部60cが決定した角度θの値になるように、駆動機構11cに対して駆動信号d2を出力する。 The input unit 60a accepts input of data d1 including information on the values of the separation distances D1 and D2. The memory unit 60b stores a table of values of angle θ that satisfy equation (1) above and correspond to combinations of separation distances D1 and D2. The determination unit 60c determines the value of angle θ based on the values of each separation distance (D1, D2) input to the input unit 60a and the table stored in the memory unit 60b. The output unit 60d outputs a drive signal d2 to the drive mechanism 11c so that the angle θ between the first main surface 10p of the LED substrate 10b and the second main surface W1a of the substrate to be processed W1 becomes the value of angle θ determined by the determination unit 60c.

上記構成とすることで、光加熱装置1は、予め決まっている離間距離D1や離間距離D2の値に基づいて、制御部60が上記(1)式の条件を満たす角度θを決定し、LED基板10bの位置を自動的に最適な位置となるように調整する。 With the above configuration, the control unit 60 of the optical heating device 1 determines the angle θ that satisfies the condition of equation (1) above based on the predetermined values of the separation distance D1 and separation distance D2, and automatically adjusts the position of the LED substrate 10b to the optimal position.

なお、上述した各実施形態においては、LED基板10bの第一主面10pが、被処理基板W1の第二主面W1aと平行となるように配置された光源ユニット10を含んでいるが、図9に示すように、全ての光源ユニット10において、LED基板10bの第一主面10pが、被処理基板W1の第二主面W1aに対して傾いていても構わない。さらに、光加熱装置1は、被処理基板W1の周端部側をより効率的に加熱するために、各LED素子10aに対応したコリメートレンズや、集光レンズなどの光学系等が追加的に設けられていても構わない。 In each of the above-described embodiments, the light source units 10 are arranged so that the first main surface 10p of the LED substrate 10b is parallel to the second main surface W1a of the substrate W1 to be processed. However, as shown in FIG. 9, in all light source units 10, the first main surface 10p of the LED substrate 10b may be tilted relative to the second main surface W1a of the substrate W1 to be processed. Furthermore, the optical heating device 1 may be additionally provided with optical systems such as collimating lenses and condensing lenses corresponding to each LED element 10a in order to more efficiently heat the peripheral edge side of the substrate W1 to be processed.

〈2〉 光加熱装置1は、第一主面10pと第二主面W1aがなす角度θを計測するための角度センサを備えていても構わない。このような角度センサを備えることで、光加熱装置1は、光源ユニット10の配置位置が上記(1)式の条件を満たしているかどうかを確認しながら光源ユニット10の配置位置を調整することができる。 <2> The optical heating device 1 may be equipped with an angle sensor for measuring the angle θ formed between the first principal surface 10p and the second principal surface W1a. By providing such an angle sensor, the optical heating device 1 can adjust the position of the light source unit 10 while checking whether the position of the light source unit 10 satisfies the condition of the above formula (1).

また、本実施形態の光加熱装置1は、大きな衝撃を受けて光源ユニット10の位置がずれてしまった場合等に、上記(1)式の条件を満たさなくなってしまった状態を検知し、アラートを発するように構成することができる。 Furthermore, the optical heating device 1 of this embodiment can be configured to detect a state in which the condition of the above formula (1) is no longer satisfied, such as when the position of the light source unit 10 shifts due to a large impact, and issue an alert.

なお、本実施形態の光加熱装置1の角度センサとしては、例えば、ロータリーポテンショメータ、又はロータリーエンコーダを採用し得る。 In addition, the angle sensor for the light heating device 1 of this embodiment may be, for example, a rotary potentiometer or a rotary encoder.

〈3〉 上述した光加熱装置1が備える構成は、あくまで一例であり、本発明は、図示された各構成に限定されない。 〈3〉 The configuration of the light heating device 1 described above is merely an example, and the present invention is not limited to the configurations shown in the drawings.

1 : 光加熱装置
2 : チャンバ
2a : 透光窓
3 : 支持部材
3a : 台座
3b : 突起
3c : ローラ
10 : 光源ユニット
10a : LED素子
10a1 : 第一LED素子
10a2 : 第二LED素子
10b : LED基板
10c : 光出射面
10p : 第一主面
11 : フレーム
11a : 調整ネジ
11b : 支持壁
11c : 駆動機構
60 : 制御部
60a : 入力部
60b : 記憶部
60c : 判定部
60d : 出力部
L1 : 主光線
W1 : 被処理基板
W1a : 第二主面
REFERENCE SIGNS LIST 1: Light heating device 2: Chamber 2a: Light-transmitting window 3: Support member 3a: Base 3b: Protrusion 3c: Roller 10: Light source unit 10a: LED element 10a1: First LED element 10a2: Second LED element 10b: LED substrate 10c: Light emission surface 10p: First main surface 11: Frame 11a: Adjustment screw 11b: Support wall 11c: Drive mechanism 60: Control unit 60a: Input unit 60b: Memory unit 60c: Determination unit 60d: Output unit L1: Chief ray W1: Substrate to be processed W1a: Second main surface

Claims (8)

被処理基板に光を照射することで加熱する光加熱装置であって、
前記被処理基板を支持する支持部材と、
第一主面にLED素子群が搭載されたLED基板を含む複数の光源ユニットとを備え、
前記支持部材に前記被処理基板が支持された状態の下で、前記第一主面と前記被処理基板の第二主面とがなす角度をθ(0°<θ<45°)、前記LED基板上に搭載された、前記第二主面の法線方向に関して前記第二主面から最も近くに位置する第一LED素子と前記被処理基板との離間距離をD1、前記LED基板上に搭載された、前記法線方向に関して前記第二主面から最も遠くに位置する第二LED素子と前記第一LED素子との離間距離をD2としたときに、前記光源ユニットのうちの少なくとも一つが、下記(1)式を満たすように配置されていることを特徴とする光加熱装置。

2tan2θ/cosθ≧D2/D1 (1)
An optical heating device that heats a substrate to be processed by irradiating it with light,
a support member for supporting the substrate to be processed;
a plurality of light source units including an LED substrate on which a group of LED elements is mounted on a first main surface;
When the substrate to be processed is supported on the support member, the angle between the first main surface and the second main surface of the substrate to be processed is θ (0°<θ<45°) , the distance between the substrate to be processed and a first LED element mounted on the LED board that is closest to the second main surface in the normal direction to the second main surface is D1, and the distance between the substrate to be processed and a second LED element mounted on the LED board that is farthest from the second main surface in the normal direction is D2, and at least one of the light source units is arranged to satisfy the following formula (1):

2tan2θ/cosθ≧D2/D1 (1)
前記複数の光源ユニットは、
前記支持部材に前記被処理基板が支持された状態の下で、前記光源ユニットから前記被処理基板に向かう前記第一主面の法線が、前記被処理基板の中央部側に向くように前記LED基板が傾けられた第一光源ユニットと、
前記光源ユニットから前記被処理基板に向かう前記第一主面の法線が、前記被処理基板の周端部側に向くように前記LED基板が傾けられた第二光源ユニットとを含むことを特徴とする請求項1に記載の光加熱装置。
The plurality of light source units include:
a first light source unit in which the LED substrate is tilted so that a normal line of the first main surface extending from the light source unit toward the substrate to be processed faces a central portion of the substrate to be processed while the substrate to be processed is supported by the support member;
The optical heating device described in claim 1, characterized in that it includes a second light source unit in which the LED substrate is tilted so that the normal of the first main surface from the light source unit toward the substrate to be processed faces the peripheral edge side of the substrate to be processed.
前記LED基板の位置を変化させて前記角度θを調整する角度調整機構を備えることを特徴とする請求項1に記載の光加熱装置。 The optical heating device described in claim 1 is characterized in that it is equipped with an angle adjustment mechanism that adjusts the angle θ by changing the position of the LED substrate. 前記離間距離D1、及び前記離間距離D2に基づいて、前記角度θの値を決定し、決定した前記角度θの値に基づいて、前記角度調整機構を駆動する制御部を備えることを特徴する請求項3に記載の光加熱装置。 The optical heating device of claim 3 further comprises a control unit that determines the value of the angle θ based on the separation distance D1 and the separation distance D2, and drives the angle adjustment mechanism based on the determined value of the angle θ. 前記第一主面と前記第二主面がなす角度θを計測するための角度センサを備えることを特徴とする請求項1に記載の光加熱装置。 The optical heating device described in claim 1, characterized in that it is equipped with an angle sensor for measuring the angle θ formed between the first main surface and the second main surface. 前記支持部材は、前記被処理基板を、前記第二主面に直交し、前記第二主面の中心を通過する軸を回転軸として回転させる回転機構を備えることを特徴とする請求項1に記載の光加熱装置。 The optical heating device described in claim 1, characterized in that the support member is equipped with a rotation mechanism that rotates the substrate to be processed about an axis that is perpendicular to the second main surface and passes through the center of the second main surface. 支持部材に載置された被処理基板の第一主面にLED素子群が搭載されたLED基板を含む複数の光源ユニットから出射される光を照射することで加熱する加熱処理方法であって、
前記支持部材に前記被処理基板が支持された状態の下で、前記第一主面と前記被処理基板の第二主面とがなす角度をθ(0°<θ<45°)、前記LED基板上に搭載された、前記第二主面の法線方向に関して前記第二主面の最も近くに位置する第一LED素子と前記被処理基板との離間距離をD1、前記LED基板上に搭載された、前記法線方向に関して前記第二主面の最も遠くに位置する第二LED素子と前記第一LED素子との離間距離をD2としたときに、下記(1)式を満たすように配置された光源ユニットから出射される光を含む加熱光を、前記被処理基板に照射することを特徴とする加熱処理方法。

2tan2θ/cosθ≧D2/D1 (1)
A heat treatment method for heating a substrate to be treated placed on a support member by irradiating a first main surface of the substrate with light emitted from a plurality of light source units including an LED substrate having an LED element group mounted thereon, the method comprising:
a heat treatment method comprising: irradiating the substrate to be treated with heating light including light emitted from a light source unit arranged to satisfy the following formula (1): when the angle between the first main surface and the second main surface of the substrate to be treated is θ (0°<θ<45°) , the distance between the substrate to be treated and a first LED element mounted on the LED board that is closest to the second main surface in a normal direction to the second main surface is D1, and the distance between the substrate to be treated and a second LED element mounted on the LED board that is farthest from the second main surface in a normal direction to the second main surface is D2.

2tan2θ/cosθ≧D2/D1 (1)
前記離間距離D1、及び前記離間距離D2に基づいて、前記角度θの値を決定し、決定した前記角度θの値に基づいて、前記LED基板の位置を変化させることを特徴とする請求項に記載の加熱処理方法。 The heat treatment method according to claim 7, characterized in that the value of the angle θ is determined based on the separation distance D1 and the separation distance D2 , and the position of the LED substrate is changed based on the determined value of the angle θ.
JP2022051454A 2022-01-26 2022-03-28 Light heating device and heat treatment method Active JP7750154B2 (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022051454A JP7750154B2 (en) 2022-03-28 2022-03-28 Light heating device and heat treatment method
TW111150580A TW202335138A (en) 2022-01-26 2022-12-29 Light heating device, heat treatment method
CN202310082285.7A CN116504671A (en) 2022-01-26 2023-01-19 Light heating device, heat treatment method
KR1020230007877A KR20230115245A (en) 2022-01-26 2023-01-19 Optical heating device and method for heat treatment
US18/159,590 US20230238259A1 (en) 2022-01-26 2023-01-25 Optical heating device and method of heating treatment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022051454A JP7750154B2 (en) 2022-03-28 2022-03-28 Light heating device and heat treatment method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2023144472A JP2023144472A (en) 2023-10-11
JP7750154B2 true JP7750154B2 (en) 2025-10-07

Family

ID=87317263

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022051454A Active JP7750154B2 (en) 2022-01-26 2022-03-28 Light heating device and heat treatment method

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP7750154B2 (en)
CN (1) CN116504671A (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009061702A (en) 2007-09-06 2009-03-26 Panasonic Electric Works Co Ltd UV irradiation equipment
JP2010034491A (en) 2008-06-25 2010-02-12 Tokyo Electron Ltd Annealing apparatus
JP2012505544A (en) 2008-10-10 2012-03-01 モレキュラー・インプリンツ・インコーポレーテッド Energy source for curing in imprint lithography systems
US20190318946A1 (en) 2018-04-16 2019-10-17 Semes Co., Ltd. Substrate heating unit and substrate processing apparatus having the same
JP2022015867A (en) 2020-07-10 2022-01-21 ウシオ電機株式会社 Optical heating device and heat treatment method
JP2022146507A (en) 2021-03-22 2022-10-05 株式会社Screenホールディングス Substrate processing apparatus and substrate processing method

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009061702A (en) 2007-09-06 2009-03-26 Panasonic Electric Works Co Ltd UV irradiation equipment
JP2010034491A (en) 2008-06-25 2010-02-12 Tokyo Electron Ltd Annealing apparatus
JP2012505544A (en) 2008-10-10 2012-03-01 モレキュラー・インプリンツ・インコーポレーテッド Energy source for curing in imprint lithography systems
US20190318946A1 (en) 2018-04-16 2019-10-17 Semes Co., Ltd. Substrate heating unit and substrate processing apparatus having the same
JP2022015867A (en) 2020-07-10 2022-01-21 ウシオ電機株式会社 Optical heating device and heat treatment method
JP2022146507A (en) 2021-03-22 2022-10-05 株式会社Screenホールディングス Substrate processing apparatus and substrate processing method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2023144472A (en) 2023-10-11
CN116504671A (en) 2023-07-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6337757B2 (en) Exposure apparatus, resist pattern forming method, and storage medium
JP5964626B2 (en) Heat treatment equipment
JP2001291677A (en) Heat treatment equipment
TWI688006B (en) Heat treatment apparatus, heat treatment method and method for manufacturing semiconductor device
US7622720B2 (en) Exposure device
US7701552B2 (en) Exposure device
JP2008288542A (en) Ultraviolet irradiation device and ultraviolet irradiation method
JP6196053B2 (en) Temperature measuring device and heat treatment device
KR20180012270A (en) Illumination apparatus for exposure, exposure apparatus and exposure method
JP7750154B2 (en) Light heating device and heat treatment method
US20230238259A1 (en) Optical heating device and method of heating treatment
JP7746784B2 (en) Light heating device and heat treatment method
TWI799387B (en) Lithographic apparatus and lithographic method
JP7750120B2 (en) light heating device
JPWO2013179977A1 (en) Illumination apparatus, processing apparatus, and device manufacturing method
JP2021103246A (en) Edge exposure device and edge exposure method
JPS632318A (en) Lump heater
JP2008117892A (en) Semiconductor manufacturing apparatus and semiconductor device manufacturing method
JP2003264157A (en) Wafer heating device
JP6485627B2 (en) Exposure apparatus and exposure method
JP4805565B2 (en) Heat treatment equipment
JPH0330323A (en) Lamp heating apparatus
KR101100627B1 (en) Exposure reflector
JP3788587B2 (en) Substrate exposure equipment
CN116624812A (en) Light irradiation device for exposure, exposure device, and exposure method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20240917

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20250616

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20250618

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20250805

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20250826

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20250908

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7750154

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150