特許 7480656 光源ユニット及び加熱処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-30

(45)【発行日】2024-05-10

(54)【発明の名称】光源ユニット及び加熱処理装置

(51)【国際特許分類】

   F21S 2/00 20160101AFI20240501BHJP

   H01L 33/00 20100101ALI20240501BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20240501BHJP

   F21Y 105/16 20160101ALN20240501BHJP

【ＦＩ】

F21S2/00 110

H01L33/00 L

H01L33/00 J

F21S2/00 600

F21Y115:10

F21Y105:16

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2020158210

(22)【出願日】2020-09-23

(65)【公開番号】P2022052054

(43)【公開日】2022-04-04

【審査請求日】2023-03-24

(73)【特許権者】

【識別番号】000102212

【氏名又は名称】ウシオ電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000729

【氏名又は名称】弁理士法人ユニアス国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】溝尻 貴文

(72)【発明者】

【氏名】金津 桂太

(72)【発明者】

【氏名】井上 隆博

【審査官】土谷 秀人

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－００８７２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１２９８６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１４１８９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０７６５２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２２８８３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０２７０７３５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１３－１０６５５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１３０７２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０３０１２５７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１０９２５３４０４（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２１Ｋ ９／００ － ９／９０

Ｆ２１Ｓ ２／００ － ４５／７０

Ｈ０１Ｌ ２１／００ － ３３／６４

Ｂ０１Ｊ １０／００ － １２／０２

Ｂ０１Ｊ １４／００ － １９／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板と、
前記基板に搭載された複数のＬＥＤ素子によって形成された光源領域とを備え、
それぞれの前記光源領域は、複数の前記ＬＥＤ素子が直列接続されてなるＬＥＤ素子群を複数備えると共に、当該ＬＥＤ素子群が並列接続されてなり、
複数の前記光源領域のうちの少なくとも一つは、含まれる全ての前記ＬＥＤ素子が出射する光のピーク波長が実質的に同一である単一波長光源領域であり、
前記単一波長光源領域において、前記ＬＥＤ素子群の一方の端子はアノード電極に接続され、他方の端子はカソード電極に接続されていることを特徴とする光源ユニット。

【請求項2】

前記基板上に配置された複数の小基板を備え、
複数の前記光源領域のそれぞれは、異なる前記小基板上に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の光源ユニット。

【請求項3】

前記単一波長光源領域に含まれる前記ＬＥＤ素子群は、直列に接続されている前記ＬＥＤ素子の数が同一であることを特徴とする請求項１又は２に記載の光源ユニット。

【請求項4】

前記単一波長光源領域は、前記基板の主面と直交する方向から見たときに、前記基板の周方向に配列されていることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の光源ユニット。

【請求項5】

搭載されている全ての前記ＬＥＤ素子は、出射する光のピーク波長が実質的に同一であることを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の光源ユニット。

【請求項6】

前記単一波長光源領域に含まれる前記ＬＥＤ素子は、出射する光のピーク波長が３００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の範囲内であることを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の光源ユニット。

【請求項7】

前記単一波長光源領域に含まれる前記ＬＥＤ素子は、出射する光のピーク波長が３００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲内であることを特徴とする請求項６のいずれか一項に記載の光源ユニット。

【請求項8】

前記単一波長光源領域に含まれる前記ＬＥＤ素子は、出射する光のピーク波長が８００ｎｍ以上９００ｎｍ以下の範囲内であることを特徴とする請求項６に記載の光源ユニット。

【請求項9】

被処理基板を加熱処理する加熱処理装置であって、
前記被処理基板を収容するチャンバと、
前記チャンバ内で前記被処理基板を支持する支持部材と、
前記被処理基板に向かって光を照射する請求項１～８のいずれか一項に記載の光源ユニットとを備えることを特徴とする加熱処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光源ユニット及び加熱処理装置に関し、特に、ＬＥＤ素子を光源とする光源ユニット及び加熱処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

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、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。そして、下記特許文献１には、ＬＥＤ素子から出射される光によって半導体ウェハを加熱処理する光加熱装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０２０－００９９２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

半導体製造プロセスに用いられる半導体ウェハに光を照射する装置は、半導体ウェハ全体が均一に処理されるように、半導体ウェハの表面（特に主面）全体にわたって均一な強度分布の光を照射できることが期待されている。

【0005】

そこで、本発明者らは、半導体ウェハ等の被処理基板全体にわたってより均一な光を照射できる加熱処理装置を鋭意検討したところ、以下のような課題が存在することを見出した。

【0006】

ＬＥＤ素子は、ハロゲンランプや放電ランプ等の光源に比べて、単体での輝度が非常に小さい。このため、半導体ウェハの加熱処理のような、高出力が要求される加熱処理装置では、数千個以上ものＬＥＤ素子が必要となる。

【0007】

ＬＥＤ素子は、流れる電流値に応じて輝度が変動するため、ＬＥＤ素子を光源とする加熱処理装置は、各ＬＥＤ素子に流れる電流の値が揃うように、ＬＥＤ素子が直列に接続されて構成される。しかしながら、上述したような数千個以上ものＬＥＤ素子が用いられる加熱処理装置では、全てのＬＥＤ素子を直列に接続して構成すると、点灯させるためには非常に高い電圧を両端部に印加しなければならない。

【0008】

そこで、加熱処理装置に搭載する光源として、ＬＥＤ素子を数個から数十個だけ直列に接続した複数のＬＥＤ素子群を構成し、さらに、当該ＬＥＤ素子群を並列に接続して構成された光源ユニットが提案されている。このように構成された光源ユニットは、少なくとも同じＬＥＤ素子群に含まれるＬＥＤ素子に同じ電流が流れる。

【0009】

ところが、並列に接続されている各ＬＥＤ素子群の両端には、同じ電圧が印加されるが、ＬＥＤ素子群を構成する各ＬＥＤ素子の順方向電圧（Ｖｆ）が異なると、ＬＥＤ素子群ごとに流れる電流にはバラつきが生じてしまう。

【0010】

したがって、単純にＬＥＤ素子を直列に接続して構成したＬＥＤ素子群を、並列に複数接続して構成した光源とする光源ユニットでは、半導体ウェハの加熱処理等の高い均一性が求められる処理において、許容できないほどの輝度ムラが生じてしまっていた。

【0011】

本発明は、上記課題に鑑み、被処理基板に照射される光の均一性を向上させたＬＥＤ素子を光源とする光源ユニット及び加熱処理装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明の光源ユニットは、
基板と、
前記基板に搭載された複数のＬＥＤ素子によって形成された光源領域とを備え、
それぞれの前記光源領域は、複数の前記ＬＥＤ素子が直列接続されてなるＬＥＤ素子群を複数備えると共に、当該ＬＥＤ素子群が並列接続されてなり、
複数の前記光源領域のうちの少なくとも一つは、含まれる全ての前記ＬＥＤ素子が出射する光のピーク波長が実質的に同一である単一波長光源領域であることを特徴とする。

【0013】

本明細書における「ピーク波長が実質的に同一のＬＥＤ素子」とは、ＬＥＤ素子のそれぞれのピーク波長を比較したときに、最も長いピーク波長と最も短いピーク波長の差が、最も短いピーク波長に対して３％以下であることをいう。

【0014】

ＬＥＤ素子は、エネルギーの高い短波長の光を出射する素子ほど、順方向電圧が大きくなる。例えば、可視光の波長帯域では、青色の光を出射するＬＥＤ素子は、赤色の光を出射するＬＥＤ素子よりも順方向電圧が大きい。

【0015】

このため、光源領域は、出射する光のピーク波長が実質的に同一のＬＥＤ素子で構成することで、順方向電圧のバラつきを小さくすることができる。つまり、上記構成とすることで、少なくとも単一波長光源領域においては、他の光源領域に比べてＬＥＤ素子の順方向電圧のバラつきが小さくなり、ＬＥＤ素子群ごとの輝度ムラが抑制される。

【0016】

また、ＬＥＤ素子は、出射する光のピーク波長が短いほど結晶中に形成される欠陥が多くなり、欠陥が多いほどＬＥＤ素子の寿命は短くなる。すなわち、ピーク波長のバラつきによって、ＬＥＤ素子の寿命がバラつく。つまり、上記構成とすることで、ＬＥＤ素子の寿命のバラつきが小さくなり、長時間に亘ってＬＥＤ素子群ごとの輝度ムラが抑制される。

【0017】

上記光源ユニットは、
前記基板上に配置された複数の小基板を備え、
複数の前記光源領域のそれぞれは、異なる前記小基板上に形成されていても構わない。

【0018】

上記構成とすることで、基板上において、小基板ごとにＬＥＤ素子群の配置構成を簡単に交換や変更をすることができる。したがって、被処理基板の種類、形状、大きさに応じて、ＬＥＤ素子群の配置構成、照射する光の波長帯域や強度等を適宜調整することができる。

【0019】

上記光源ユニットにおいて、
前記単一波長光源領域に含まれる前記ＬＥＤ素子群は、直列に接続されている前記ＬＥＤ素子の数が同一であっても構わない。

【0020】

上記構成とすることで、単一波長光源領域を構成する各ＬＥＤ素子は、印加される順方向電圧がより揃うようになり、ＬＥＤ素子ごとの輝度ムラが抑制される。

【0021】

上記光源ユニットにおいて、
前記単一波長光源領域は、前記基板の主面と直交する方向から見たときに、前記基板の周方向に配列されていても構わない。

【0022】

本明細書における「周方向に配列されている」とは、例えば、扇形状を呈する複数の小基板が組み合わせられて、全体として円形状となるように小基板が配置されている場合や、一つ、又は複数の光源領域の周囲を取り囲むように光源領域が形成されている場合等が含まれる。

【0023】

上記構成とすることで、被処理基板の主面の周方向において、光強度分布の均一性がより高められ、特に、半導体ウェハ等の円板形状を呈する被処理基板では、周方向における照射ムラが抑制されて、より均一な光照射が実現される。

【0024】

上記光源ユニットにおいて、
搭載されている全ての前記ＬＥＤ素子は、出射する光ピーク波長が実質的に同一であっても構わない。

【0025】

上記構成とすることで、基板に載置された全てのＬＥＤ素子からピーク波長が実質的に同じ光が出射されるため、被処理基板に照射される光の均一性がさらに向上される。

【0026】

上記光源ユニットにおいて、
前記単一波長光源領域に含まれる前記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。

【0027】

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く透過率が低いが、波長が１１００ｎｍよりも長くなると急激に吸収率が低くなり、透過率が高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４Ａから図４Ｃに示すように、波長が１１００ｎｍ以上の光が半導体ウェハに照射されると、約５０％の光が半導体ウェハを透過してしまう。

【0028】

シリコンウェハの場合、波長１１００ｎｍ以上の光では、処理対象となる主面とは反対側の面に照射されると、一部がシリコンウェハを透過して、処理対象の主面にまで到達してしまう。そうすると、処理対象となる主面に形成されている配線等がこの光を吸収してしまい、温度分布にバラつきが生じ、シリコンウェハに反りや割れが生じるおそれがある。また、成膜加熱の場合は、多くの膜種において、１０００ｎｍ以上において吸収率のバラつきが大きくなるという傾向がある。

【0029】

このため、ＬＥＤ素子から出射させる光のピーク波長は、吸収率が５０％以上であって、透過率が２０％以下である、１０００ｎｍ以下であることが好ましい。

【0030】

また、シリコンウェハは、波長３００ｎｍ未満の光に対して、吸収率が最も低いところで約１０％程度まで低下してしまう。このため、少なくとも２５％以上の吸収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。

【0031】

上記構成とすることで、光源ユニットは、シリコンウェハを加熱処理する場合において、より効率的に加熱処理を行うことができる。また、３００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の光は、シリコンウェハのイオンドープ量に応じて現れる抵抗率に対して、透過率や反射率の変動が小さいため、ドープ量によらず面内を均一に、かつ、一様な昇温レートで加熱処理することができる。

【0032】

また、シリコンウェハは、図４Ａから図４Ｃに示すように、３００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の光に対する吸収率が２０％以上であって、かつ、透過率がほぼ０％である。このため、当該波長範囲の光は、シリコンウェハの極表面だけを効率的に加熱処理することができる。

【0033】

上記光源ユニットにおいて、
前記単一波長光源領域に含まれる前記ＬＥＤ素子は、出射する光のピーク波長が３００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲内であっても構わない。

【0034】

被処理基板の加熱処理等に用いられる加熱処理装置は、処理中の温度が均一となっているかを確認するために、被処理基板の表面温度を測定する放射温度計が搭載されることがある。放射温度計は、計測対象から放射される光を観測することによって、計測対象の表面温度を計測する温度計である。

【0035】

放射温度計は、温度を測定する計測対象や温度範囲に応じて多少異なるが、感度波長帯域が主に近赤外から赤外の波長帯域（例えば、０．８μｍ～１４μｍ）に設定されている。したがって、光源ユニットが赤外領域の光を出射するものであって、光源ユニットが搭載される光照射装置が放射温度計を備える場合、放射温度計が光源ユニットから出射される光を迷光として観測してしまう。

【0036】

そこで、上記構成とすることで、放射温度計の感度波長帯域が０．８μｍ付近であったとしても、ＬＥＤ素子から出射される光が、放射温度計によって迷光として観測されてしまうおそれが少なくなる。

【0037】

上記光源ユニットにおいて、
前記単一波長光源領域に含まれる前記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。

【0038】

図４Ａから図４Ｃに示すように、シリコンウェハは、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、照射される光の波長がシリコンウェハの照射領域ごとに差異が生じていたとしても、加熱ムラが生じにくい。

【0039】

したがって、上記構成とすることで、シリコンウェハに対して、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源ユニットを構成することができる。

【0040】

本発明の加熱処理装置は、
被処理基板を加熱処理する加熱処理装置であって、
前記被処理基板を収容するチャンバと、
前記チャンバ内で前記被処理基板を支持する支持部材と、
前記被処理基板に向かって光を照射する上記光源ユニットとを備えることを特徴とする。

【発明の効果】

【0041】

本発明によれば、被処理基板に照射される光の均一性を向上させたＬＥＤ素子を光源とする光源ユニット及び加熱処理装置が実現される。

【図面の簡単な説明】

【0042】

【図1】加熱処理装置の一実施形態の構成をＹ方向に見たときの断面図である。

【図2】図１の光源ユニットを＋Ｚ側から見たときの図面である。

【図3】小基板の構成を模式的に示す図面である。

【図4A】シリコンウェハの光に対する吸収率と透過率のスペクトルを示すグラフである。

【図4B】シリコンウェハの光に対する吸収率と透過率のスペクトルを示すグラフである。

【図4C】シリコンウェハの光に対する吸収率と透過率のスペクトルを示すグラフである。

【図5】別実施形態の光源ユニットを＋Ｚ側から見たときの図面である。

【発明を実施するための形態】

【0043】

以下、本発明の光源ユニット及び加熱処理装置について、図面を参照して説明する。なお、光源ユニット及び加熱処理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。

【0044】

［第一実施形態］
図１は、加熱処理装置１の一実施形態の構成をＹ方向に見たときの断面図である。図１に示すように、第一実施形態の加熱処理装置１は、被処理基板Ｗ１が収容されるチャンバ１０と、光源ユニット２と、放射温度計１４とを備える。光源ユニット２は、複数のＬＥＤ素子１１と、ＬＥＤ素子１１が載置された基板１２とを備える。第一実施形態は、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、シリコン以外の材料からなる半導体ウェハであってもよく、ガラス基板等であっても構わない。

【0045】

以下の説明においては、図１に示すように、基板１２と被処理基板Ｗ１が対向する方向をＺ方向、一対の支持部材１３が対向する方向をＸ方向とし、Ｘ方向及びＺ方向に直交する方向をＹ方向として説明する。また、加熱処理装置１は、後述の図２に示すように、ＬＥＤ素子１１の配置は、Ｘ方向に見たときとＹ方向に見たときの構造が同じため、特に必要が無い限りはＹ方向に見たときの構造のみで説明する。

【0046】

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。

【0047】

チャンバ１０は、図１に示すように、内側に被処理基板Ｗ１を支持する支持部材１３を備える。支持部材１３は、被処理基板Ｗ１の主面Ｗ１ａがＸＹ平面上に配置されるように、被処理基板Ｗ１を支持する。

【0048】

なお、支持部材１３による被処理基板Ｗ１の支持は、その主面Ｗ１ａがＸＹ平面上に配置されるようなものであればよく、例えば、支持部材１３がピン状の突起を複数備え、その突起により被処理基板Ｗ１を点で支持するものであっても構わない。ここで、主面Ｗ１ｂは、回路素子や配線等が形成され、ＬＥＤ素子１１から出射される光が照射される面である。

【0049】

また、チャンバ１０は、支持部材１３で支持される被処理基板Ｗ１の主面Ｗ１ａと対向する観測用窓１０ａと、主面Ｗ１ｂと対向する透光窓１０ｂとを備える。観測用窓１０ａ
は、放射温度計１４が被処理基板Ｗ１の主面Ｗ１ａの温度を観測するために設けられている。透光窓１０ｂは、光源ユニット２のＬＥＤ素子１１から出射されて被処理基板Ｗ１の主面Ｗ１ｂに向かって進行する光を、チャンバ１０内に取り込むために設けられている。

【0050】

放射温度計１４は、測定対象物から放射される赤外光を観測することで、当該測定対象物の表面温度を計測する温度計であって、感度波長帯域は、概ね０．８μｍ以上１４μｍ以下の範囲である。

【0051】

図２は、図１の光源ユニット２を＋Ｚ側から見たときの模式的な図面である。図２に示すように、光源ユニット２は、基板１２の主面上に、複数のＬＥＤ素子１１を含む複数の光源領域１２ａが配列されて構成されている。なお、第一実施形態における光源領域１２ａは、後述される小基板２０上に形成されており、図１に示すように、基板１２上には、光源領域１２ａが形成された小基板２０が載置されている。

【0052】

光源ユニット２は、図１に示すように、チャンバ１０の透光窓１０ｂを介して、支持部材１３によって支持された被処理基板Ｗ１の主面Ｗ１ｂに向かって光を出射するように、チャンバ１０の－Ｚ側に配置されている。

【0053】

図３は、小基板２０の構成を模式的に示す図面である。図３に示すように、小基板２０は、電力が供給されるアノード電極３０ａとカソード電極３０ｂがそれぞれ二つずつ設けられており、複数のＬＥＤ素子１１が配線パターンによって接続されている。また、複数のＬＥＤ素子１１と並列に、ツェナーダイオード３０ｃが電極（３０ａ，３０ｂ）間に接続されている。ツェナーダイオード３０ｃは、静電気やサージ電流によってＬＥＤ素子１１が劣化することを防ぐために配置されている。

【0054】

ＬＥＤ素子１１は、直列に接続されてＬＥＤ素子群１１ｓを構成している。そして、電極（３０ａ，３０ｂ）間には、同じ数のＬＥＤ素子１１で構成された複数のＬＥＤ素子群１１ｓが並列に接続されている。

【0055】

小基板２０は、出射する光のピーク波長が実質的に同一のＬＥＤ素子１１のみからなる複数の単一波長光源領域を構成しており、第一実施形態では、ピーク波長が３９５ｎｍの光を出射するＬＥＤ素子１１のみで構成されている。

【0056】

上記構成とすることで、各小基板２０に載置されたＬＥＤ素子１１は、ほぼ同じ順方向電圧が印加され、ＬＥＤ素子１１ごとの輝度ムラが抑制され、被処理基板Ｗ１に照射される光の均一性がさらに向上される。

【0057】

ここで、シリコンウェハの光に対する吸収スペクトルについて説明する。図４Ａから図４Ｃは、シリコンウェハの光に対する吸収率と透過率のスペクトルを示すグラフである。図４Ａは、シリコンウェハの抵抗率が０．０２Ω・ｃｍ、図４Ｂは、シリコンウェハの抵抗率が３Ω・ｃｍ、図４Ｃは、シリコンウェハの抵抗率が１１Ω・ｃｍの場合における吸収率と透過率のスペクトルがそれぞれ図示されている。

【0058】

図４Ａから図４Ｃに示すように、波長が３００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の範囲において、シリコンウェハの光に対する吸収率及び透過率は、いずれの抵抗率の値においても、ほぼ同じスペクトルを示す。したがって、シリコンウェハは、３００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の光に対して、イオンドープ量に応じて現れる抵抗率に対して、透過率や反射率の変動が小さい。このため、第一実施形態における光源ユニット２は、シリコンウェハを加熱処理する場合において、ドープ量によらず被処理基板Ｗ１の主面Ｗ１ｂを均一に、かつ、一様な昇温レートで加熱処理することができる。

【0059】

また、シリコンウェハは、図４Ａから図４Ｃに示すように、３００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の光に対する吸収率が２０％以上であって、かつ、透過率がほぼ０％である。このため、当該波長範囲の光は、シリコンウェハの極表面だけを効率的に加熱処理することができる。

【0060】

第一実施形態の光源ユニット２は、ＬＥＤ素子１１から出射される光の波長帯域が３９５ｎｍと、３００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長範囲が選択されている。図４Ａから図４Ｃに示すように、波長が３００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲は、波長の変動に対する吸収率の変化が大きいが、実質的に同じピーク波長の光を出射するＬＥＤ素子１１のみで構成されることで、シリコンウェハに対する処理ムラが抑制される。

【0061】

さらに、第一実施形態の加熱処理装置１は、放射温度計１４の感度波長帯域とＬＥＤ素子１１から出射される光の波長範囲が異なるように構成されている。このため、放射温度計１４によってＬＥＤ素子１１から出射される光が迷光として観測されてしまうおそれが少ない。

【0062】

なお、第一実施形態のＬＥＤ素子１１は、基板１２上に配列された小基板２０上で複数の光源領域１２ａを構成しているが、基板１２上にＬＥＤ素子１１が直接載置されて、光源領域１２ａを形成していても構わない。

【0063】

［第二実施形態］
本発明の加熱処理装置１の第二実施形態の構成につき、第一実施形態と異なる箇所を中心に説明する。

【0064】

第二実施形態の加熱処理装置１は、図１に示す第一実施形態と同じ構成であって、光源ユニット２の光源領域１２ａは、出射する光のピーク波長が８５０ｎｍのＬＥＤ素子１１のみで構成されている。

【0065】

図４Ａから図４Ｃに示すように、波長が８００ｎｍ以上９００ｎｍ以下の範囲は、波長の変動に対する吸収率の変化が小さい。したがって、上記構成とすることで、各ＬＥＤ素子１１が出射する光のピーク波長にバラつきが生じても、シリコンウェハを均一に加熱処理することができる。

【0066】

なお、第二実施形態においては、放射温度計１４は、ＬＥＤ素子１１から出射される光を迷光として観測してしまわないように、感度波長帯域が１μｍ以上のものが採用されることが好ましい。また、時間管理等によって加熱処理の進行状況が管理される構成等の場合は、放射温度計１４が備えられていなくても構わない。

【0067】

［別実施形態］
以下、別実施形態につき説明する。

【0068】

〈１〉 図５は、別実施形態の光源ユニット２を＋Ｚ側から見たときの図面である。図５に示す本実施形態の光源ユニット２は、実線で囲まれた領域が、ピーク波長が実質的に同一のＬＥＤ素子１１で構成された単一波長光源領域である光源領域１２ａを示す。そして、破線で囲まれた領域が、単一波長光源領域ではない光源領域１２ｂを示す。

【0069】

上記構成とすることで、被処理基板Ｗ１の主面Ｗ１ｂの周方向において、光強度分布の均一性がより高められ、特に、半導体ウェハ等の円板形状を呈する被処理基板Ｗ１では、周方向における照射ムラが抑制されて、より均一な加熱処理が実現される。

【0070】

なお、本実施形態では、図５に示すように、基板１２の主面上の周方向に単一波長領域である光源領域１２ａが配列されているが、光源領域（１２ａ，１２ｂ）は、周方向に配列されていなくても構わない。例えば、被処理基板Ｗ１や基板１２を回転させながら加熱処理が行われる場合は、中心１２ｃの周りを一周するようにではなく、一部だけに光源領域１２ａが構成されていても構わない。

【0071】

また、単一波長光源領域である光源領域１２ａが複数形成されている場合、単一波長光源領域である光源領域１２ａごとに、出射する光のピーク波長が異なっていても構わない。

【0072】

〈２〉 上述した各実施形態において、光源領域（１２ａ，１２ｂ）は正方形、小基板２０は長方形状で図示されているが、例えば、円形状の他、四角形以外の多角形状であってもよい。また、光源領域（１２ａ，１２ｂ）及び小基板２０は、基板１２の中心１２ｃの周りに環状を呈するように形成されていてもよく、それぞれの光源領域（１２ａ，１２ｂ）及び小基板２０ごとに形状が異なっていても構わない。

【0073】

さらに、ＬＥＤ素子群１１ｓは、全て同じ数のＬＥＤ素子１１で構成されているが、アノード電極３０ａやカソード電極３０ｂからそれぞれの距離に応じて生じる電圧降下の差等を考慮して、含まれるＬＥＤ素子１１の数を異ならせても構わない。

【0074】

〈３〉 上述した加熱処理装置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。

【符号の説明】

【0075】

１ ： 加熱処理装置
２ ： 光源ユニット
１０ ： チャンバ
１０ａ ： 観測用窓
１０ｂ ： 透光窓
１１ ： ＬＥＤ素子
１１ｓ ： ＬＥＤ素子群
１２ ： 基板
１２ａ，１２ｂ ： 光源領域
１２ｃ ： 中心
１３ ： 支持部材
１４ ： 放射温度計
２０ ： 小基板
３０ａ ： アノード電極
３０ｂ ： カソード電極
３０ｃ ： ツェナーダイオード
Ｗ１ ： 被処理基板
Ｗ１ａ，Ｗ１ｂ ： 主面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図5】