JPH0234165B2 - - Google Patents
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- JPH0234165B2 JPH0234165B2 JP62090882A JP9088287A JPH0234165B2 JP H0234165 B2 JPH0234165 B2 JP H0234165B2 JP 62090882 A JP62090882 A JP 62090882A JP 9088287 A JP9088287 A JP 9088287A JP H0234165 B2 JPH0234165 B2 JP H0234165B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- flash discharge
- discharge lamp
- plane
- flash
- light
- 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 - Lifetime
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P34/00—Irradiation with electromagnetic or particle radiation of wafers, substrates or parts of devices
- H10P34/40—Irradiation with electromagnetic or particle radiation of wafers, substrates or parts of devices with high-energy radiation
- H10P34/42—Irradiation with electromagnetic or particle radiation of wafers, substrates or parts of devices with high-energy radiation with electromagnetic radiation, e.g. laser annealing
- H10P34/422—Irradiation with electromagnetic or particle radiation of wafers, substrates or parts of devices with high-energy radiation with electromagnetic radiation, e.g. laser annealing using incoherent radiation
Landscapes
- Recrystallisation Techniques (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、半導体のアニール方法に関するもの
である。
である。
現在、半導体業界では二つの点でアニーリング
が注目されている。
が注目されている。
一つは半導体素子の結晶化と新しい機能を持た
せるために、例えばSiのウエハーにP(りん)を
高エネルギーでイオン注入した時に生じる結晶損
傷の回復のためのアニーリングである。このアニ
ーリングで従来最も一般的な方法は、例えば、
1000℃の電気炉で乾燥窒素を流しながら30分間加
熱するいわゆる電気炉アニール方であるが、この
方法は簡単ではあるが、(イ)ウエハーに「反り」が
生じ、後続の工程で生産歩留りを低下させる欠
点、(ロ)加熱時間が長いので、ウエハー内部におい
て、注入イオンの分布が変化する欠点、(ハ)ウエハ
ー表面が汚染され易い欠点、(ニ)アニール時間が長
い欠点等が指摘され、最近では、上記アニール法
に代るものとして、レーザ光で短時間照射するア
ニール法が研究されている。しかしながら、この
レーザ光によるアニール法も、パルス発振レーザ
を用いた場合は、(イ)ウエハーの表面が熔け、液相
エピタキシアル成長によつて結晶回復は達成され
るが、注入イオンの拡散速度が液相中で極めて大
きく、注入イオンの分布が大巾に変化する欠点、
(ロ)光が単一波長のため熔融領域に干渉パターンが
生じて不均一な照射となる欠点があり、連続発振
レーザを用いた場合は、(ハ)小さなビームスポツト
でウエハーを走査することになるが、走査線と走
査線との間に生ずる線状境界区域に、アニールの
不充分な部分が生じやすく、走査線の間隔を小さ
くすれば時間がかかるうえに、過剰加熱される部
分が生じ易く、走査の方法と照射の不均一性に難
点を含む欠点、(ニ)単一波長のためにウエハーの表
面で干渉パターンが生じ、不均一な照射となる欠
点があり、そしてレーザ光アニール共通の欠点と
して、装置が大型、精密となる操作、運転に高度
な技術が要求される。
せるために、例えばSiのウエハーにP(りん)を
高エネルギーでイオン注入した時に生じる結晶損
傷の回復のためのアニーリングである。このアニ
ーリングで従来最も一般的な方法は、例えば、
1000℃の電気炉で乾燥窒素を流しながら30分間加
熱するいわゆる電気炉アニール方であるが、この
方法は簡単ではあるが、(イ)ウエハーに「反り」が
生じ、後続の工程で生産歩留りを低下させる欠
点、(ロ)加熱時間が長いので、ウエハー内部におい
て、注入イオンの分布が変化する欠点、(ハ)ウエハ
ー表面が汚染され易い欠点、(ニ)アニール時間が長
い欠点等が指摘され、最近では、上記アニール法
に代るものとして、レーザ光で短時間照射するア
ニール法が研究されている。しかしながら、この
レーザ光によるアニール法も、パルス発振レーザ
を用いた場合は、(イ)ウエハーの表面が熔け、液相
エピタキシアル成長によつて結晶回復は達成され
るが、注入イオンの拡散速度が液相中で極めて大
きく、注入イオンの分布が大巾に変化する欠点、
(ロ)光が単一波長のため熔融領域に干渉パターンが
生じて不均一な照射となる欠点があり、連続発振
レーザを用いた場合は、(ハ)小さなビームスポツト
でウエハーを走査することになるが、走査線と走
査線との間に生ずる線状境界区域に、アニールの
不充分な部分が生じやすく、走査線の間隔を小さ
くすれば時間がかかるうえに、過剰加熱される部
分が生じ易く、走査の方法と照射の不均一性に難
点を含む欠点、(ニ)単一波長のためにウエハーの表
面で干渉パターンが生じ、不均一な照射となる欠
点があり、そしてレーザ光アニール共通の欠点と
して、装置が大型、精密となる操作、運転に高度
な技術が要求される。
他の一つの注目されている点は、例えばSiのウ
エハーとして、適当な基板の上にイオン蒸着によ
りSiを蒸着し、このSiの蒸着層を、アニール法で
エピタキシアル成長させることである。この場合
のアニールも、上記と同様、従来は、電気炉もし
くはレーザ光による方法であり、上記と同様の欠
点が指摘されている。
エハーとして、適当な基板の上にイオン蒸着によ
りSiを蒸着し、このSiの蒸着層を、アニール法で
エピタキシアル成長させることである。この場合
のアニールも、上記と同様、従来は、電気炉もし
くはレーザ光による方法であり、上記と同様の欠
点が指摘されている。
そこで本発明は、これらの欠点を解消すること
ができる新規なアニール方法を提供することを目
的とする。
ができる新規なアニール方法を提供することを目
的とする。
本発明のアニール方法は、
試料台に載置される半導体ウエハーに対して平
行で、かつ近接した2つ以上の平面内にそれぞれ
複数の閃光放電灯を配置して多層の閃光放電灯群
を形成し、 更に、該2つ以上の平面に平行で、かつ該試料
台と反対側に近接した平面内に一枚の平面ミラー
を配置し、 特定の面に含まれる少なくとも1層の該閃光放
電灯群を他の面に含まれる少なくとも1層の該閃
光放電灯群より遅れて閃光発光させて該半導体ウ
エハーを閃光照射することを特徴とするものであ
る。
行で、かつ近接した2つ以上の平面内にそれぞれ
複数の閃光放電灯を配置して多層の閃光放電灯群
を形成し、 更に、該2つ以上の平面に平行で、かつ該試料
台と反対側に近接した平面内に一枚の平面ミラー
を配置し、 特定の面に含まれる少なくとも1層の該閃光放
電灯群を他の面に含まれる少なくとも1層の該閃
光放電灯群より遅れて閃光発光させて該半導体ウ
エハーを閃光照射することを特徴とするものであ
る。
すなわち、多層の閃光放電灯群を挟んで、半導
体ウエハーと平面ミラーを相互に平行で、かつ近
接して配置するので、半導体ウエハーによつて反
射された光が平面ミラーによつて再反射され、こ
れの繰返しによる多重反射効果が生じ、閃光放電
灯群からの放射光を極めて効率よく利用できる。
そして、閃光放電灯群を時間差をもつて閃光発光
させるので、1つの閃光放電灯群の光が他の群の
閃光放電灯内に生じているプラズマによる光の吸
収作用によつて吸収されることがない。従つて、
閃光発光を効率良く照射でき、瞬間的にアニール
できるので、前述の欠点を解消することが可能に
なる。
体ウエハーと平面ミラーを相互に平行で、かつ近
接して配置するので、半導体ウエハーによつて反
射された光が平面ミラーによつて再反射され、こ
れの繰返しによる多重反射効果が生じ、閃光放電
灯群からの放射光を極めて効率よく利用できる。
そして、閃光放電灯群を時間差をもつて閃光発光
させるので、1つの閃光放電灯群の光が他の群の
閃光放電灯内に生じているプラズマによる光の吸
収作用によつて吸収されることがない。従つて、
閃光発光を効率良く照射でき、瞬間的にアニール
できるので、前述の欠点を解消することが可能に
なる。
以下、図面を参照しながら本発明の実施例を具
体的に説明する。
体的に説明する。
第1図は本発明に使用する閃光放電灯の一例の
説明図であつて、1は一対の電極、L1はアーク
長、D1とD2はそれぞれバルブ2の外径と内径を
示す。
説明図であつて、1は一対の電極、L1はアーク
長、D1とD2はそれぞれバルブ2の外径と内径を
示す。
第2図は本発明の一例の説明図であつて、閃光
放電灯3の長手方向から見た断面を示し、試料台
4に半導体ウエハー5を載せ、この半導体ウエハ
ー5に対して平行で、かつ近接した平面S1,S2に
それぞれ複数本の閃光放電灯3を配置して2層の
閃光放電灯群を形成し、更に、該平面S1,S2に平
行で、かつ試料台4と反対側に近接した平面S3内
に平面ミラー6を配置する。なお、必要に凹じて
3層以上の閃光放電灯群を形成するのがよい。
6′は必要に応じて設けられる遮光板もしくは反
射板であり、H1は照射距離、H2は閃光放電灯3
と平面ミラー6との間隔、L2は照射巾を示す。
放電灯3の長手方向から見た断面を示し、試料台
4に半導体ウエハー5を載せ、この半導体ウエハ
ー5に対して平行で、かつ近接した平面S1,S2に
それぞれ複数本の閃光放電灯3を配置して2層の
閃光放電灯群を形成し、更に、該平面S1,S2に平
行で、かつ試料台4と反対側に近接した平面S3内
に平面ミラー6を配置する。なお、必要に凹じて
3層以上の閃光放電灯群を形成するのがよい。
6′は必要に応じて設けられる遮光板もしくは反
射板であり、H1は照射距離、H2は閃光放電灯3
と平面ミラー6との間隔、L2は照射巾を示す。
設計した数値例を示すと、外径D1が10mm、内
径D2が8mm、アーク長L1が80mmである8本の閃
光放電灯3を、2インチ直径の半導体ウエハー5
から10mm離間(H1=10mm)して、平面S1内に密
接配置し、照射巾L2を80mmとする。更に、同一
寸法の閃光放電灯3を、前記平面S1内の閃光放電
灯3に密接するように平面S1と平行な平面S2内に
8本並べ、この平面S2内の閃光放電灯から約2mm
(H2=2mm)離れた平行な平面S3内に平面ミラー
6を配置する。従つて、半導体ウエハー5と平面
S1とは15mm、平面S1とS2とは10mm、平面S2とS3と
は7mm離間することになり、閃光放電灯群による
光源面の広さは80mm×80mmである。
径D2が8mm、アーク長L1が80mmである8本の閃
光放電灯3を、2インチ直径の半導体ウエハー5
から10mm離間(H1=10mm)して、平面S1内に密
接配置し、照射巾L2を80mmとする。更に、同一
寸法の閃光放電灯3を、前記平面S1内の閃光放電
灯3に密接するように平面S1と平行な平面S2内に
8本並べ、この平面S2内の閃光放電灯から約2mm
(H2=2mm)離れた平行な平面S3内に平面ミラー
6を配置する。従つて、半導体ウエハー5と平面
S1とは15mm、平面S1とS2とは10mm、平面S2とS3と
は7mm離間することになり、閃光放電灯群による
光源面の広さは80mm×80mmである。
ここで、閃光放電灯3が配置される平面S1とS2
に対して、平行で、かつ近接配置される半導体ウ
エハー5までの距離H1および平面ミラー6まで
の距離H2は、通常の面光源における面光源の中
心から垂線方向の照度の強さで大体70%程度の照
度が得られる距離よりも短くしておくのが、光源
面からの光束の有効利用と云う観点から好まし
い。
に対して、平行で、かつ近接配置される半導体ウ
エハー5までの距離H1および平面ミラー6まで
の距離H2は、通常の面光源における面光源の中
心から垂線方向の照度の強さで大体70%程度の照
度が得られる距離よりも短くしておくのが、光源
面からの光束の有効利用と云う観点から好まし
い。
ところで、半導体ウエハーを普通のキセノンラ
ンプや閃光放電灯でアニールする場合、半導体ウ
エハーの表面が鏡面加工されているので、かなり
の入射光が反射され、従つて、アニールに寄与す
る光よりも多くの光を照射する必要があるが、上
記のごとく、閃光放電灯群を介して、半導体ウエ
ハー5と平面ミラー6とが平行で、かつ近接配置
されていると、半導体ウエハー5によつて反射さ
れた光が平面ミラー6によつて再反射され、これ
の繰返しによる多重反射効果が生じ、閃光放電灯
群からの放射光は極めて効率よく利用できる。こ
こで、閃光放電灯が面光源を構成していることが
重要であり、平行で、かつ近接配置された半導体
ウエハー5と平面ミラー6との間に1本の閃光放
電灯を配置しても、大部分の放射光は半導体ウエ
ハー5に対して入射角度を有するために、多重反
射効果をほとんど期待することはできない。
ンプや閃光放電灯でアニールする場合、半導体ウ
エハーの表面が鏡面加工されているので、かなり
の入射光が反射され、従つて、アニールに寄与す
る光よりも多くの光を照射する必要があるが、上
記のごとく、閃光放電灯群を介して、半導体ウエ
ハー5と平面ミラー6とが平行で、かつ近接配置
されていると、半導体ウエハー5によつて反射さ
れた光が平面ミラー6によつて再反射され、これ
の繰返しによる多重反射効果が生じ、閃光放電灯
群からの放射光は極めて効率よく利用できる。こ
こで、閃光放電灯が面光源を構成していることが
重要であり、平行で、かつ近接配置された半導体
ウエハー5と平面ミラー6との間に1本の閃光放
電灯を配置しても、大部分の放射光は半導体ウエ
ハー5に対して入射角度を有するために、多重反
射効果をほとんど期待することはできない。
さて、上記アニール方法で、シリコンウエハー
に、ドープ材としてりんを50Kエレクトロンボル
トのエネルギーで1×1015原子/cm2の濃度に注入
したサンプルを、予め電気炉で400℃程度に予備
加熱した昇温状態しておき、閃光放電灯1本当り
の発光エネルギーを3000ジユール、パルス巾(1/
2波長高)を800μsecで発光照射せしめるが、平面
S1内に属する8本の閃光放電灯は同時に発光せし
め、平面S1内に属する8本の閃光放電灯は約
800μsecの時間だけ遅らせて同時に発光させる。
予備加熱として400℃程度に昇温させるだけでは、
半導体ウエハーの「反り」も生じないし、ドープ
材の再拡散なども生じない。この予備加熱は、あ
くまでも閃光放射によるアニールの補助的加熱で
あり、大体400℃以下であれば、半導体ウエハー
に前述のような悪影響を与えることなく、閃光照
射によつて半導体ウエハーを瞬間的に昇温して瞬
間アニールするための補助的加熱の役目を果た
す。
に、ドープ材としてりんを50Kエレクトロンボル
トのエネルギーで1×1015原子/cm2の濃度に注入
したサンプルを、予め電気炉で400℃程度に予備
加熱した昇温状態しておき、閃光放電灯1本当り
の発光エネルギーを3000ジユール、パルス巾(1/
2波長高)を800μsecで発光照射せしめるが、平面
S1内に属する8本の閃光放電灯は同時に発光せし
め、平面S1内に属する8本の閃光放電灯は約
800μsecの時間だけ遅らせて同時に発光させる。
予備加熱として400℃程度に昇温させるだけでは、
半導体ウエハーの「反り」も生じないし、ドープ
材の再拡散なども生じない。この予備加熱は、あ
くまでも閃光放射によるアニールの補助的加熱で
あり、大体400℃以下であれば、半導体ウエハー
に前述のような悪影響を与えることなく、閃光照
射によつて半導体ウエハーを瞬間的に昇温して瞬
間アニールするための補助的加熱の役目を果た
す。
更に詳しく説明すると、アニールが十分にでき
たかどうかについては、ドービング効率を調べれ
ばよいが、前述のように、平面S1内に属する8本
の閃光放電灯は同時に発光せしめ、平面S2内に属
する8本の閃光放電灯は約800μsecの時間だけ遅
らせて同時に発光させるとドービング効率は100
%であり、完全にアニールできる。この時間差発
光について説明すると、平面S2の閃光放電灯が発
光している時に平面S2の閃光放電灯を発光させて
も、前者の閃光放電灯内に生じているプラズマに
よる光の吸収作用で、平面S2の閃光放電灯の光の
利用率が変化し、例えば、時間差零で同時に閃光
発光すると、ドービング効率は85%に低下する。
因に、平面もしくはS2内の8本の閃光放電灯のみ
を発光させ、閃光照射するとドービング効率は約
50%である。
たかどうかについては、ドービング効率を調べれ
ばよいが、前述のように、平面S1内に属する8本
の閃光放電灯は同時に発光せしめ、平面S2内に属
する8本の閃光放電灯は約800μsecの時間だけ遅
らせて同時に発光させるとドービング効率は100
%であり、完全にアニールできる。この時間差発
光について説明すると、平面S2の閃光放電灯が発
光している時に平面S2の閃光放電灯を発光させて
も、前者の閃光放電灯内に生じているプラズマに
よる光の吸収作用で、平面S2の閃光放電灯の光の
利用率が変化し、例えば、時間差零で同時に閃光
発光すると、ドービング効率は85%に低下する。
因に、平面もしくはS2内の8本の閃光放電灯のみ
を発光させ、閃光照射するとドービング効率は約
50%である。
閃光照射の強さとドービング効率との関係につ
いては、注入ドープ材の濃度によつても変化し、
上記のように、濃度が1×1015原子/cm2の場合
は、かなり強い閃光照射を必要とするため、平面
S1とS2の2層に閃光放電灯群を配置し、しかも前
記プラズマによる光吸収の影響も出来るだけ少な
い状態で最大限強力な閃光照射をする必要があ
る。このため、閃光放電灯1本当りのエネルギー
値や、全体として何本の閃光放電灯にするか、閃
光放電灯群を何層にするが、更に上記発光時間差
の大きさをどの程度にするかなどは、ドープ材の
種類、量、注入時のエネルギーなどを考慮して決
めれば良い。
いては、注入ドープ材の濃度によつても変化し、
上記のように、濃度が1×1015原子/cm2の場合
は、かなり強い閃光照射を必要とするため、平面
S1とS2の2層に閃光放電灯群を配置し、しかも前
記プラズマによる光吸収の影響も出来るだけ少な
い状態で最大限強力な閃光照射をする必要があ
る。このため、閃光放電灯1本当りのエネルギー
値や、全体として何本の閃光放電灯にするか、閃
光放電灯群を何層にするが、更に上記発光時間差
の大きさをどの程度にするかなどは、ドープ材の
種類、量、注入時のエネルギーなどを考慮して決
めれば良い。
しかし、いずれの場合も、半導体ウエハーの表
面が鏡面加工されていることから、平面上に配置
された複数の閃光放電灯を挟んで配置された半導
体ウエハーと平面ミラーとが協働して生じる多重
反射効果が十分利用できるように、半導体ウエハ
ーが配置される面、閃光放電灯群が配置される
面、平面ミラーが配置される面は相互に平行でか
つ近接していることが重要である。
面が鏡面加工されていることから、平面上に配置
された複数の閃光放電灯を挟んで配置された半導
体ウエハーと平面ミラーとが協働して生じる多重
反射効果が十分利用できるように、半導体ウエハ
ーが配置される面、閃光放電灯群が配置される
面、平面ミラーが配置される面は相互に平行でか
つ近接していることが重要である。
以上説明したように、本発明のアニール方法
は、平面的に配置された複数の閃光放電灯が実質
上強力な閃光面光源を形成するが、時間差発光お
よび半導体ウエハーと平面ミラーとによる多重反
射効果によつて広い面積の半導体ウエハーの全域
を均一に、かつ瞬間にアニールすることができ、
従来のアニール方法の有する欠点を解消すること
ができる。
は、平面的に配置された複数の閃光放電灯が実質
上強力な閃光面光源を形成するが、時間差発光お
よび半導体ウエハーと平面ミラーとによる多重反
射効果によつて広い面積の半導体ウエハーの全域
を均一に、かつ瞬間にアニールすることができ、
従来のアニール方法の有する欠点を解消すること
ができる。
第1図は本発明に使用する閃光放電灯の一例の
説明図、第2図は本発明の一例の説明図である。 図において、3は閃光放電灯、5は半導体ウエ
ハー、6は平面ミラーを示す。
説明図、第2図は本発明の一例の説明図である。 図において、3は閃光放電灯、5は半導体ウエ
ハー、6は平面ミラーを示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 試料台に載置される半導体ウエハーに対して
平行で、かつ近接した2つ以上の平面内にそれぞ
れ複数の閃光放電灯を配置して多層の閃光放電灯
群を形成し、 更に、該2つ以上の平面に平行で、かつ該試料
台と反対側に近接した平面内に一枚の平面ミラー
を配置し、 特定の面に含まれる少なくとも1層の該閃光放
電灯群を他の面に含まれる少なくとも1層の該閃
光放電灯群より遅れて閃光発光させて該半導体ウ
エハーを閃光照射することを特徴とする半導体ア
ニール方法。 2 前記半導体ウエハーをあらかじめ予備加熱す
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
半導体アニール方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62090882A JPS63245920A (ja) | 1987-04-15 | 1987-04-15 | 半導体アニ−ル方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62090882A JPS63245920A (ja) | 1987-04-15 | 1987-04-15 | 半導体アニ−ル方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55126068A Division JPS5750427A (en) | 1980-09-12 | 1980-09-12 | Annealing device and annealing method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63245920A JPS63245920A (ja) | 1988-10-13 |
| JPH0234165B2 true JPH0234165B2 (ja) | 1990-08-01 |
Family
ID=14010814
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62090882A Granted JPS63245920A (ja) | 1987-04-15 | 1987-04-15 | 半導体アニ−ル方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63245920A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0553464U (ja) * | 1991-12-26 | 1993-07-20 | 株式会社クラレ | 水槽用上蓋 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4948701B2 (ja) * | 2000-12-28 | 2012-06-06 | 東京エレクトロン株式会社 | 加熱装置、当該加熱装置を有する熱処理装置、及び、熱処理制御方法 |
| JP2006261695A (ja) * | 2006-05-22 | 2006-09-28 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
| JP2007274007A (ja) * | 2007-06-18 | 2007-10-18 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
-
1987
- 1987-04-15 JP JP62090882A patent/JPS63245920A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0553464U (ja) * | 1991-12-26 | 1993-07-20 | 株式会社クラレ | 水槽用上蓋 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63245920A (ja) | 1988-10-13 |
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