JP4207488B2 - Light heating device - Google Patents
Light heating device Download PDFInfo
- Publication number
- JP4207488B2 JP4207488B2 JP2002226021A JP2002226021A JP4207488B2 JP 4207488 B2 JP4207488 B2 JP 4207488B2 JP 2002226021 A JP2002226021 A JP 2002226021A JP 2002226021 A JP2002226021 A JP 2002226021A JP 4207488 B2 JP4207488 B2 JP 4207488B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- flash lamp
- lamp
- silicon wafer
- flash
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Discharge-Lamp Control Circuits And Pulse- Feed Circuits (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は光加熱装置に関し、特に、シリコンウエハなどの基板を光照射により急速に加熱処理する光加熱装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
シリコンウエハなどの基板を光照射により加熱する光照射式加熱装置が知られている。
これは半導体製造工程においてウエハを急速加熱、高温保持、急速冷却するものであり、成膜(ウエハ表面に酸化膜を形成する)、拡散(ウエハ内部に予めドープした不純物を拡散させる)など広い範囲で行なわれる。拡散についていえば、シリコンウエハの表層部分におけるシリコン結晶に、イオン注入により不純物を導入し、この状態のシリコンウエハに、例えば1000℃以上の熱処理を施して当該不純物を拡散させることによってシリコンウエハの表層部分に不純物拡散層を形成するものである。
【0003】
シリコンウエハの熱処理を行なうためには、ランプを加熱源として用い、この加熱源から放射される光をウエハに対して照射することによって急速に加熱し、その後、急速に冷却することができるRTP(Rapid Thermal Process)装置が知られている。このような装置の加熱源としてはハロゲンランプが知られていた。
【0004】
しかしながら、近年、半導体集積回路の高集積化、微細化がますます要求されていることから、例えば20nm以下というより浅いレベルで不純物拡散を形成することが必要となっており、ハロゲンランプを加熱源とした装置では、このような要請に十分に対応することが困難になっている。
【0005】
また、極めて浅い領域に不純物拡散を達成する方法としては、レーザ照射(XeCL)を用いて、このレーザ光によって数ミリメートルの照射幅でシリコンウエハをスキャンして熱処理を行なう装置と方法が知られている。
しかしながら、レーザ光を使う装置は非常に高価であり、また、シリコンウエハの表面上を小さなスポット径のレーザビームでスキャンしながら熱処理するには、スループットという点で問題がある。
【0006】
そこで、光源として、フラッシュランプを使い、シリコンウエハに対して極めて短時間に加熱する方法も提案されている。このフラッシュランプによる熱処理方法は、照射時間も極めて短いことからシリコンウエハがバルクとして受ける温度を下げることができ、大きなメリットがある。しかしながら、この用途に使われるフラッシュランプの点滅回数で表す寿命は10万回〜100万回とされているが、それを全うすることなく、照度劣化、ランプ破壊、不点灯になるものが30%の割合で存在するという問題がある。
これは、上記シリコンウエハの熱処理という用途に使うフラッシュランプが、高速プリンターやカメラなどに使う光源とは異なり、熱的、エネルギー的に厳しく過酷な条件で使用を強いていることが原因と考えられる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
この発明が解決しようとする課題は、シリコンウエハなどの光加熱プロセスに使用するフラッシュランプを熱源とした光加熱装置であって、長寿命のフラッシュ発光をできるものを提供するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、この発明の光加熱装置は、希ガスを封入するフラッシュランプと、このフラッシュランプを取り囲むケーシングと、フラッシュランプからの放射光が照射されるシリコンウエハを載置するステージと、フラッシュランプの発光を制御する給電装置から構成されて、前記フラッシュランプの1パルスの発光における最大電流密度が2.5KA/cm2以上であって、かつ、ランプへの電流注入開始から10μ秒経過後の電流値が200A以上でかつ、24×(最大電流密度(KA/cm 2 ))3.5 A以下であることを特徴とする。
【0009】
本発明者は、鋭意検討の結果、最大電流密度が2500A(アンペア)/cm2というエネルギー的に厳しく過酷な条件で使用を強いることになるシリコンウエハの光加熱プロセスにおいては、使用時間の経過に伴う電極の磨耗こそが照度劣化、ランプ破壊、不点灯の原因につながることを突き止めた。特に、フラッシュランプの発光初期から電極、主に陰極側周辺の発光管内壁に電極のスパッタと思われる灰色の薄膜が形成されている。
そして、この灰色の薄膜が遮光することで当該部分からの放射光が十分にシリコンウエハに到達することができず、結果として照度低下ということになってしまう。さらに、この灰色の薄膜が光を吸収することでその他の部分に比較して温度が上昇してしまい、これが原因となって発光管に残留応力を生じさせるとともに発光管の破壊を導くものと考えられる。そして、これら発光管の変色と温度上昇に伴い、ランプ不点灯も導いているものと考えられる。現に、本発明者は電極、特に陰極を観察したところ、その表面は大きく荒れて形状変化していることが確認されている。
【0010】
このような原因を突き止めた後、ランプへの電流の供給の仕方、具体的には、時間と供給量の関係を考慮することで電極へのダメージを軽減できることを見出したわけである。
ここで、「最大電流密度」とは、フラッシュランプに流れる電流値の最大値であって、放電容器の断面積で割った値を意味する。放電容器の断面積とは、電極間の一部分であって、放電容器の内面積であって、本発明のフラッシュランプは直管状であって放電容器の電極間の断面積は、微小な製造上の加工誤差などを無視すれば、一定であるということが前提となる。
【0011】
【発明の実施の形態】
図1はこの発明の光加熱装置の概略構成を示す。
光加熱装置10は、シリコンウエハWを被処理物とするものであって、雰囲気ガス導入口11Aと、排出口11Bとを有する石英ガラス製のチャンバー11と、このチャンバー11内に配置されたシリコンウエハを支持するためのステージ12とを備えている。チャンバー11の天井面(図1において上面)には、石英の平板13が気密な透光部材として設けられる。
【0012】
透光部材13の上方には、フラッシュランプ20が加熱源として設けられ、チャンバー11の下方には予備加熱手段としてのハロゲンヒータランプ30が設けられている。このヒータランプ30は、ステージ12に埋設されて、チャンバー制御回路31により温度制御される。このチャンバー制御回路31では、ステージ12の昇降機能やガス導入口11A、ガス排出口11Bの開閉制御なども行なわれる。
【0013】
この光加熱装置10によれば、不純物が導入されたシリコンウエハWがチャンバー11内に搬入されると、ヒータランプ30によりシリコンウエハWを不純物の熱拡散が問題にならない所定温度まで予備加熱した後、フラッシュランプ20を発光させることでシリコンウエハWへの閃光放射による熱処理が行なわれる。このような熱処理により、シリコンウエハWはその表層部分が急速に高温になるよう加熱され、その後、急速に冷却されてチャンバー11から搬出される。なお、予備加熱はウエハの厚み方向の温度勾配を小さくすることと照射面の温度を必要な程度まで上昇させるために必要なランプに注入するエネルギーを最小に留めるという理由で行なうことが好ましく、加熱温度は、300〜500℃の範囲から選択され、例えば、350℃である。
また、ヒータランプ30とフラッシュランプ20による熱処理中におけるウエハの表面温度は1000℃以上になり、具体的には1000℃〜1300℃の範囲で熱処理される。このように、ウエハにおける最大温度を1000℃以上にまで加熱することにより、ウエハ表層部分に確実に不純物拡散層を形成することができる。
【0014】
フラッシュランプ20は、透光部材13に沿って等間隔で並行に配列されており、これらフラッシュランプ20に対して共通の反射鏡32が覆い被さり、この反射鏡32をケーシング34が収納する。また、各フラッシュランプ20の点灯動作は給電装置34により制御される。
この実施例においては、フラッシュランプ20を内蔵するケーシング33は放射光側が開口になっているが、この開口を覆うように透光部材を設けることもできる。
【0015】
図2は、フラッシュランプ20の概略構成を示す。
直管型の石英ガラス製放電容器21には、例えば、キセノンガスが封入されており、両端が封止されて内部に放電空間が区画される。放電空間内には陽極22、陰極23が対向配置しており、放電容器21の外面には長手方向にトリガ電極24がトリガバンド25に保持されて配設される。
【0016】
フラッシュランプについて数値例をあげると、放電容器の内径はφ8〜15mmの範囲から選択され、例えば10mm、放電容器の長さは200〜550mmの範囲から選択され、例えば300mmである。
封入ガスであるキセノンガスの封入量は200〜1500torrの範囲から選択され、例えば500torrである。また、主発光成分としてはキセノンガスに限らず、その代わりにアルゴンやクリプトンガスを採用することもできる。また、キセノンガスに加えて水銀など他の物質を添加することもできる。
電極は、タングステンを主成分とする焼結型電極であって、大きさは外径が4〜10mmの範囲から選択され、例えば5mm、長さが5〜9mmの範囲から選択され、例えば7mmである。電極間距離は160〜500mmの範囲から選択され、例えば280mmである。また、陰極にはエミッターとして酸化バリウム(BaO)、酸化カルシウム(CaO)、酸化ストロンチウム(SrO)、アルミナ(Al2O3)などが混入されている。
さらに、トリガ電極は、ニッケルやタングステンで形成されるワイヤ状のものであり放電容器に接触される。
【0017】
図3は、図1に示す給電装置34であって、フラッシュランプ20の点灯回路を示すもので、特に、複数のフラッシュランプ20に対して共通の充電回路Sと各フラッシュランプに対応する発光回路Hを有している。
充電回路Sは、交流電源ACに接続され、スイッチングインバータ回路、トランスT、整流回路、およびインバータ回路の制御回路から構成される。
整流回路の後段には、フラッシュランプごとに設けられた発光回路H(H1、H2・・・Hn)が接続される。各発光回路Hは、逆流防止ダイオードD、電圧検出用抵抗回路R、主コンデンサC、チョークコイルLなどから構成され、この発光回路Hにフラッシュランプ20が接続される。
また、各フラッシュランプ20には、トリガー電極24が併設され、このトリガ電極24はトリガー回路26に接続される。なお、フラッシュランプ20と発光装置Hは、実際には20〜30個接続されている。
【0018】
このような給電装置において、インバータ回路を経て各発光回路Hの主コンデンサCにエネルギーが充電される。主コンデンサCに十分なエネルギーが充電されると、トリガ電極24の印加によって、石英ガラスからなる放電容器を誘電体として電界を誘発するとともに、それにつれて主コンデンサCのエネルギーが一騎に放電してフラッシュ発光(閃光発光)をする。ここで、各発光回路Hでは主コンデンサCの充電電圧を検知するとともに、全ての発光回路の主コンデンサCが充電を完了したら、全てのトリガ電極に同時に電圧を印加させて、フラッシュランプを同じタイミングで一斉に発光させなければならない。
【0019】
このような給電装置によるフラッシュランプの発光について、数値例をあげると、主コンデンサCの充放電は、例えば1分間に0.5〜2回、具体的には1回の割合で繰り返され、主コンデンサCには、例えば、2000〜5000Vの範囲から選択され、例えば4500V、エネルギーで表現すると1200〜7500Jの範囲から選択され、例えば6000Jものエネルギーが充放電を起こし、各フラッシュランプに供給する。
フラッシュランプの本数は、前記のように5〜30本から選択されて、例えば、10本である。そして、照射面における光強度は、フラッシュランプの総本数が5〜30の範囲の場合に、10〜50J/cm2範囲から選択され、例えば20J/cm2となる。
また、図4は、ステージのウエハ載置面における放射光のスペクトルを表す。縦軸は波長500nmの強度に対する相対放射強度を示し、横軸は波長(nm)を示している。
【0020】
図5は、図1に示す光加熱装置と図3に示す給電装置により、トリガ電極による電圧印加に伴い、フラッシュランプを発光させた場合の電流波形の概略図を表す。このうち、▲1▼は急激に放電電流が流れる場合の電流波形を表し、▲2▼は比較的緩やかに放電電流が流れる場合の電流波形を表す。
【0021】
ここで、フラッシュランプからの供給エネルギーは、光加熱処理というプロセス上の理由によりある程度の量は必要となり、積分放射量(図5において電流波形で形成される面積)を必要以上に小さくすることはできない。このため、電極にダメージを与えないように、給電装置からランプに対してエネルギーを供給させるためには、前記電流波形のピーク値の時間的、電流量的な位置が重要なポイントとなる。このピーク値は図4においてP1、P2で示している。
そして、本発明者は、ピーク値P1,P2のポジションを、給電装置からランプへの電流注入開始後10μ秒経過時の電流値を考慮することとした。10μ秒経過時の電流値を考慮した理由は、本発明が対象とするシリコンウエハの光加熱では、1回の閃光発光でランプに電流が流れる時間が概ね1000μ秒であり、この1000μ秒間に形成される電流波形は、初期値とピーク値が大きく影響しており、初期電流量として、具体的に閃光発光開始(電流がランプに注入開始)から10μ経過時を選定したのである。
【0022】
次に、電流波形のピーク値のポジションと放電容器の変色との因果関係を立証する実験について説明する。
図1に示す装置と概略同様の構成であって、フラッシュランプを便宜上1本配置させた簡易な装置を構成して、フラッシュランプの発光における電流波形(図4に示す波形)を変化させて実験を行なった。
実験は、直径4インチ、厚さ725μmのシリコンウエハをヒータ内蔵型ステージにセッティングさせ、シリコンウエハを約350℃に予備加熱させた。フラッシュランプは、電極間距離160mm、内径10mm、断面積78.5mm2、キセノンガスを主発光成分として封入したものを採用した。
そして、フラッシュランプそのものに関する条件は同一として、給電装置の条件を変化させてフラッシュランプに供給される電流波形、具体的にはピーク値のポジションを変化させた。給電装置の条件とは、具体的には、図3に示す主コンデンサCの容量やインダクタンスLの値である。
【0023】
図6は、ランプに電流が注入されてから10μ秒経過後の電流値と、1パルスにおける最大電流密度、さらに、当該発光を10万回させた後のステージ面における照度を初期照度との比率で表している。
照度比率については、10万回点灯後の照度が初期照度の70%より大きければ、実用上合格値として認知されているので、この実験においても70%より大きいものを合格とし、70%も含めてそれ以下のものを不合格と評価した。すなわち、実験1、実験3、実験4、実験6は合格であり、実験2、実験5は不合格である。
【0024】
図7は、図6に示す結果をプロットした図であって、縦軸はランプに電流が注入されてから10μ秒経過後の電流値(A)を示し、横軸は1パルスにおける最大電流密度(KA/cm2)を示している。
この図から、合格の領域を算出すると、ランプに電流が注入されて始めてから10μ秒経過後の電流値(A)が、1パルスにおける最大電流密度B(KA/cm3)との関係において、24×B3.5以下が良いことが分かる。
なお、ランプに電流が注入されて始めてから10μ秒経過後の電流値(A)が200(A)以下の場合は発光時間が長くなりすぎ、ランプを黒化させるという点で好ましくない。
【0025】
以上、説明したように、最大電流密度が2500A(アンペア)/cm2という過酷な条件で使用を強いるシリコンウエハの光加熱プロセスにおいて、照度劣化、ランプ破壊、不点灯という問題は、使用時間の経過に伴う電極の磨耗に起因することを突き止め、ランプへの電流供給の仕方、具体的には、時間と供給量の関係を考慮することで良好に解決するものである。
具体的には、フラッシュランプの1パルスの発光における最大電流密度が2.5KA/cm2以上であって、かつ、ランプへの電流注入開始から10μ秒経過後の電流値が200A以上でかつ、24×(最大電流密度(KA/cm 2 ))3.5 A以下とすることで前記問題を解決できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る光加熱装置の全体概略構成を示す。
【図2】この発明に係る光加熱装置の加熱源であるフラッシュランプを示す。
【図3】この発明に係る光加熱装置の給電装置の回路例を示す。
【図4】ステージにおける放射波長のスペクトルを示す。
【図5】フラッシュランプを発光させた場合の電流波形を示す。
【図6】この発明の実験結果について示す。
【図7】この発明の実験結果について示す。
【符号の簡単な説明】
10 光加熱装置
11 チャンバー
13 光透過窓
20 フラッシュランプ
33 給電装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a light heating device, and more particularly to a light heating device that rapidly heats a substrate such as a silicon wafer by light irradiation.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art A light irradiation type heating apparatus that heats a substrate such as a silicon wafer by light irradiation is known.
In this semiconductor manufacturing process, the wafer is rapidly heated, kept at a high temperature, and rapidly cooled. A wide range such as film formation (forming an oxide film on the wafer surface) and diffusion (diffusing pre-doped impurities inside the wafer). Is done. Speaking of diffusion, an impurity is introduced into the silicon crystal in the surface layer portion of the silicon wafer by ion implantation, and the silicon wafer in this state is subjected to a heat treatment of, for example, 1000 ° C. to diffuse the impurity to cause a surface layer of the silicon wafer. An impurity diffusion layer is formed in the portion.
[0003]
In order to perform a heat treatment of a silicon wafer, a lamp is used as a heating source, and the wafer is irradiated with light emitted from the heating source so that the wafer can be heated rapidly, and then cooled rapidly. A Rapid Thermal Process device is known. A halogen lamp has been known as a heating source for such an apparatus.
[0004]
However, in recent years, there has been an increasing demand for higher integration and miniaturization of semiconductor integrated circuits. For this reason, it is necessary to form impurity diffusion at a shallower level, for example, 20 nm or less. However, it is difficult to sufficiently respond to such a request.
[0005]
Also, as a method for achieving impurity diffusion in a very shallow region, there is known an apparatus and a method for performing heat treatment by scanning a silicon wafer with an irradiation width of several millimeters by this laser beam using laser irradiation (XeCL). Yes.
However, an apparatus using laser light is very expensive, and there is a problem in terms of throughput when performing heat treatment while scanning the surface of a silicon wafer with a laser beam having a small spot diameter.
[0006]
Therefore, a method of heating a silicon wafer in a very short time using a flash lamp as a light source has been proposed. This heat treatment method using a flash lamp has a great merit because the irradiation time is extremely short, so that the temperature received by the silicon wafer as a bulk can be lowered. However, the life of the flash lamp used in this application is shown to be 100,000 to 1,000,000 times, but 30% of the lamps are deteriorated in illuminance, destroyed, or not lit without completing it. There is a problem that it exists at a rate of.
This is probably because the flash lamp used for the heat treatment of the silicon wafer is forced to be used under severe conditions in terms of heat and energy, unlike a light source used in a high-speed printer or camera.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The problem to be solved by the present invention is to provide a light heating apparatus that uses a flash lamp used in a light heating process such as a silicon wafer as a heat source and that can emit flash light with a long lifetime.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, a light heating apparatus according to the present invention includes a flash lamp that encloses a rare gas, a casing that surrounds the flash lamp, and a stage on which a silicon wafer irradiated with radiation from the flash lamp is placed. And a power supply device for controlling the light emission of the flash lamp, wherein the maximum current density in the light emission of one pulse of the flash lamp is 2.5 KA / cm 2 or more and 10 μm from the start of current injection into the lamp. The current value after elapse of seconds is 200 A or more and 24 × (maximum current density (KA / cm 2 ) ) 3.5 A or less.
[0009]
As a result of intensive studies, the inventor has found that the use time has elapsed in the photo-heating process of a silicon wafer that is forced to be used under harsh and severe conditions in terms of energy, with a maximum current density of 2500 A (ampere) / cm 2. It was discovered that the wear of the electrode is the cause of illuminance deterioration, lamp destruction, and non-lighting. In particular, a gray thin film that seems to be sputtered on the electrode, mainly on the inner wall of the arc tube around the cathode side, is formed from the beginning of light emission of the flash lamp.
And since this gray thin film shields light, the emitted light from the said part cannot fully reach | attain a silicon wafer, As a result, illumination intensity falls. Furthermore, this gray thin film absorbs light and the temperature rises compared to other parts. This is considered to cause residual stress in the arc tube and cause destruction of the arc tube. It is done. And it is thought that lamp non-lighting is also led with these arc tube discoloration and temperature rise. Actually, the present inventor has observed the electrode, particularly the cathode, and it has been confirmed that the surface is greatly roughened and the shape is changed.
[0010]
After finding out such a cause, it was found that the damage to the electrode can be reduced by considering the way of supplying the current to the lamp, specifically, the relationship between time and supply amount.
Here, the “maximum current density” means the maximum value of the current value flowing through the flash lamp, which is a value divided by the cross-sectional area of the discharge vessel. The cross-sectional area of the discharge vessel is a part between the electrodes and the inner area of the discharge vessel. The flash lamp of the present invention is a straight tube, and the cross-sectional area between the electrodes of the discharge vessel It is assumed that the processing error is constant if it is ignored.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows a schematic configuration of a light heating apparatus of the present invention.
The light heating apparatus 10 uses a silicon wafer W as an object to be processed, and includes a quartz glass chamber 11 having an
[0012]
A
[0013]
According to the light heating device 10, when the silicon wafer W into which impurities are introduced is carried into the chamber 11, the silicon wafer W is preheated to a predetermined temperature by the
Further, the surface temperature of the wafer during the heat treatment by the
[0014]
The
In this embodiment, the
[0015]
FIG. 2 shows a schematic configuration of the
The straight tube type quartz
[0016]
Taking a numerical example of the flash lamp, the inner diameter of the discharge vessel is selected from a range of φ8 to 15 mm, for example, 10 mm, and the length of the discharge vessel is selected from a range of 200 to 550 mm, for example, 300 mm.
The amount of sealed xenon gas is selected from the range of 200 to 1500 torr, for example, 500 torr. The main light emitting component is not limited to xenon gas, and argon or krypton gas can be used instead. In addition to xenon gas, other substances such as mercury can be added.
The electrode is a sintered electrode mainly composed of tungsten, and the size is selected from the range of 4 to 10 mm in outer diameter, for example, 5 mm, and the length is selected from the range of 5 to 9 mm, for example, 7 mm. is there. The distance between the electrodes is selected from a range of 160 to 500 mm, for example, 280 mm. In addition, barium oxide (BaO), calcium oxide (CaO), strontium oxide (SrO), alumina (Al2O3), and the like are mixed in the cathode as an emitter.
Furthermore, the trigger electrode is in the form of a wire formed of nickel or tungsten and is in contact with the discharge vessel.
[0017]
FIG. 3 shows a
The charging circuit S is connected to an AC power supply AC and includes a switching inverter circuit, a transformer T, a rectifier circuit, and an inverter circuit control circuit.
A light emitting circuit H (H1, H2,... Hn) provided for each flash lamp is connected to the subsequent stage of the rectifier circuit. Each light emitting circuit H includes a backflow prevention diode D, a voltage detection resistor circuit R, a main capacitor C, a choke coil L, and the like, and a
Each
[0018]
In such a power supply device, energy is charged in the main capacitor C of each light emitting circuit H through the inverter circuit. When the main capacitor C is charged with sufficient energy, application of the
[0019]
With regard to the light emission of the flash lamp by such a power feeding device, as a numerical example, charging / discharging of the main capacitor C is repeated, for example, 0.5 to 2 times per minute, specifically at a rate of 1 time. The capacitor C is selected from, for example, a range of 2000 to 5000 V, for example, 4500 V, and is selected from a range of 1200 to 7500 J when expressed in energy. For example, energy of 6000 J is charged and discharged and supplied to each flash lamp.
The number of flash lamps is selected from 5 to 30 as described above, and is 10 for example. Then, the light intensity on the irradiated surface, when the total number of flash lamps in the range of 5 to 30, selected from 10~50J / cm 2 range, for example, a 20 J / cm 2.
FIG. 4 shows the spectrum of the emitted light on the wafer mounting surface of the stage. The vertical axis indicates the relative radiation intensity with respect to the intensity at a wavelength of 500 nm, and the horizontal axis indicates the wavelength (nm).
[0020]
FIG. 5 shows a schematic diagram of a current waveform when the flash lamp is caused to emit light in accordance with voltage application by the trigger electrode by the light heating device shown in FIG. 1 and the power supply device shown in FIG. Among these, (1) represents the current waveform when the discharge current flows rapidly, and (2) represents the current waveform when the discharge current flows relatively slowly.
[0021]
Here, a certain amount of energy supplied from the flash lamp is necessary for the reason of the process of light heat treatment, and it is not necessary to reduce the integrated radiation amount (the area formed by the current waveform in FIG. 5) more than necessary. Can not. For this reason, in order to supply energy from the power feeding device to the lamp so as not to damage the electrodes, the temporal and current amount position of the peak value of the current waveform is an important point. The peak values are indicated by P1 and P2 in FIG.
Then, the inventor considers the position of the peak values P1 and P2 in consideration of the current value at the time when 10 μs has elapsed after the start of current injection from the power feeding device to the lamp. The reason for considering the current value when 10 μs has elapsed is that, in the light heating of the silicon wafer targeted by the present invention, the time during which the current flows through the lamp in one flash emission is approximately 1000 μs, and is formed in this 1000 μs. The initial value and the peak value have a large influence on the current waveform, and the initial current amount is specifically selected when 10 μm has elapsed from the start of flash emission (current starts to be injected into the lamp).
[0022]
Next, an experiment for verifying the causal relationship between the position of the peak value of the current waveform and the discoloration of the discharge vessel will be described.
The configuration is roughly the same as that of the apparatus shown in FIG. 1, and a simple apparatus in which one flash lamp is arranged for convenience is formed, and the current waveform (the waveform shown in FIG. 4) in the light emission of the flash lamp is changed. Was done.
In the experiment, a silicon wafer having a diameter of 4 inches and a thickness of 725 μm was set on a heater built-in stage, and the silicon wafer was preheated to about 350 ° C. The flash lamp employed a distance between electrodes of 160 mm, an inner diameter of 10 mm, a cross-sectional area of 78.5 mm 2 , and encapsulating xenon gas as a main light emitting component.
The conditions relating to the flash lamp itself were the same, and the current waveform supplied to the flash lamp, specifically the position of the peak value, was changed by changing the conditions of the power feeding device. Specifically, the condition of the power feeding device is the value of the capacitance and inductance L of the main capacitor C shown in FIG.
[0023]
FIG. 6 shows the ratio of the current value 10 μsec after the current is injected into the lamp, the maximum current density in one pulse, and the illuminance on the stage surface after 100,000 times of the light emission to the initial illuminance. It is represented by
Regarding the illuminance ratio, if the illuminance after lighting 100,000 times is larger than 70% of the initial illuminance, it is recognized as a pass value for practical use. Anything less than that was evaluated as rejected. That is,
[0024]
FIG. 7 is a plot of the results shown in FIG. 6. The vertical axis represents the current value (A) after 10 μs has elapsed since the current was injected into the lamp, and the horizontal axis represents the maximum current density in one pulse. (KA / cm 2 ).
From this figure, when the pass region is calculated, the current value (A) after the elapse of 10 μs after the current is injected into the lamp is related to the maximum current density B (KA / cm 3 ) in one pulse. It can be seen that 24 × B 3.5 or less is good.
It should be noted that when the current value (A) after 10 μs has elapsed since the start of current injection into the lamp is 200 (A) or less, the light emission time becomes too long, which is not preferable in terms of blackening the lamp.
[0025]
As described above, in the photo-heating process of a silicon wafer that is forced to be used under severe conditions where the maximum current density is 2500 A (ampere) / cm 2 , the problems of illuminance deterioration, lamp destruction, and non-lighting are due to the passage of usage time. Therefore, the problem can be solved well by ascertaining the cause of electrode wear due to the above and considering the method of supplying current to the lamp, specifically, the relationship between time and supply amount.
Specifically, the maximum current density in the light emission of one pulse of the flash lamp is 2.5 KA / cm 2 or more, and the current value after elapse of 10 μs from the start of current injection into the lamp is 200 A or more, and The problem can be solved by setting the current density to 24 × (maximum current density (KA / cm 2 ) ) 3.5 A or less.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows an overall schematic configuration of a light heating apparatus according to the present invention.
FIG. 2 shows a flash lamp which is a heating source of the light heating apparatus according to the present invention.
FIG. 3 shows a circuit example of a power feeding device of a light heating device according to the present invention.
FIG. 4 shows the spectrum of the emission wavelength at the stage.
FIG. 5 shows a current waveform when a flash lamp is caused to emit light.
FIG. 6 shows the experimental results of the present invention.
FIG. 7 shows the experimental results of the present invention.
[Brief description of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Light heating apparatus 11
Claims (1)
前記フラッシュランプの1パルスの発光における最大電流密度が2.5KA/cm2以上であって、かつ、ランプへの電流注入開始から10μ秒経過後の電流値が200A以上でかつ、24×(最大電流密度(KA/cm 2 ))3.5 A以下であること特徴とする光加熱装置。Light composed of a flash lamp enclosing a rare gas, a casing surrounding the flash lamp, a stage on which a silicon wafer irradiated with light emitted from the flash lamp is placed, and a power supply device that controls light emission of the flash lamp In the heating device,
The flash lamp has a maximum current density in one pulse of emission of 2.5 KA / cm 2 or more, and a current value after 10 μsec from the start of current injection into the lamp is 200 A or more, and 24 × (maximum Current density (KA / cm 2 ) ) 3.5 A or less, a light heating apparatus characterized by
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002226021A JP4207488B2 (en) | 2002-08-02 | 2002-08-02 | Light heating device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002226021A JP4207488B2 (en) | 2002-08-02 | 2002-08-02 | Light heating device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004071693A JP2004071693A (en) | 2004-03-04 |
JP4207488B2 true JP4207488B2 (en) | 2009-01-14 |
Family
ID=32013498
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002226021A Expired - Fee Related JP4207488B2 (en) | 2002-08-02 | 2002-08-02 | Light heating device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4207488B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8314858B2 (en) | 1993-03-25 | 2012-11-20 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Imaging and recording apparatus controlling erasure of data in flash type memory |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4586494B2 (en) * | 2004-10-27 | 2010-11-24 | ウシオ電機株式会社 | Flash emission device |
JP5178046B2 (en) * | 2007-05-01 | 2013-04-10 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Method for manufacturing semiconductor device |
JP5706118B2 (en) * | 2010-09-15 | 2015-04-22 | 株式会社Screenホールディングス | Heat treatment apparatus and heat treatment method |
JP5627736B2 (en) * | 2013-06-03 | 2014-11-19 | 大日本スクリーン製造株式会社 | Heat treatment method and heat treatment apparatus |
-
2002
- 2002-08-02 JP JP2002226021A patent/JP4207488B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8314858B2 (en) | 1993-03-25 | 2012-11-20 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Imaging and recording apparatus controlling erasure of data in flash type memory |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2004071693A (en) | 2004-03-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4029613B2 (en) | Flash emission device and light heating device | |
JP3896395B2 (en) | Heat treatment equipment | |
US6842582B2 (en) | Light heating apparatus and method therefor | |
US20080143268A1 (en) | Flash light emitting device | |
JP6894256B2 (en) | Heat treatment method and heat treatment equipment | |
US20170243771A1 (en) | Light-irradiation heat treatment apparatus | |
TW201802894A (en) | Manufacturing method of semiconductor device | |
US8054000B2 (en) | Flash lamp irradiation apparatus | |
JP4207488B2 (en) | Light heating device | |
JP4273200B2 (en) | Flash lamp light emitting device | |
US6858987B2 (en) | Flash lamp unit and flash radiation device | |
KR100608214B1 (en) | Heat treatment method of semiconductor wafer | |
JP2010192692A (en) | Heat treatment method | |
CN111799171A (en) | Heat treatment method and heat treatment apparatus | |
JP4586494B2 (en) | Flash emission device | |
TWI728352B (en) | Heat treatment method | |
JP2003243320A (en) | Method of heat-treating semiconductor wafer | |
JP4411880B2 (en) | Flash lamp light irradiation device | |
JP4096527B2 (en) | Flash emission apparatus and heat treatment apparatus | |
JP7228976B2 (en) | Manufacturing method and heat treatment method for p-type gallium nitride semiconductor | |
JP2023039622A (en) | Thermal treatment device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050222 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080424 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080527 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080711 |
|
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: 20080930 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20081013 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111031 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121031 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131031 Year of fee payment: 5 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |