TWI360372B - - Google Patents

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1360372 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於一種使用於半導體及薄膜電晶體的製程 的加熱裝置，爲在加熱源使用閃光燈的閃光燈加熱裝置。 【先前技術】 傳統上，在半導體晶圓等的基板最表面植入離子，或 是爲了進行活性化等，進行著急速加熱基板的情形，所以 ，眾知例如使用閃光燈來加熱基板的裝置（參照專利文獻 1，專利文獻2)。 又，從基板兩面照射光，並予以加熱的裝置中，以鹵 素燈等進行背景加熱（預備加熱），之後，將該基板予以活 性化的溫度爲止以閃光燈進行急速加熱的裝置也被眾知（ 參照專利文獻3)。 閃光燈是例如石英玻璃所成的棒狀發光管的被密閉的 內部，封入例如氙（Xe)氣體所成的發光氣體，而一對電極 相對地配置在棒狀的發光燈內部者。在閃光燈的發光管外 面，例如不鏽鋼所成的棒狀導體沿著發光管的長度方面配 設作爲觸發電極。藉由將高電壓供應於該觸發電極，閃光 燈是進行點燈。 第9圖是表示習知的閃光燈的點燈電路的一例子的圖 式。 在閃光燈5的高電壓側22連接有線圈23而接地側 24是被接地，又在閃光燈5與線圈23的串聯電路並聯地 1360372 連接有電容器26。閃光燈是從該電容器26供應著能量。 對該電容器26的能量供應是將被配置於高電壓側22的開 關SW1予以導通就被開始。 又，設有用以將該閃光燈5予以點燈的觸發電極52 ，而藉由在該觸發電極30的1次側供應電壓脈衝HV，有 高電壓施加於脈發電極52，閃光燈5是進行點燈。 專利文獻1:日本特開2002-198322號公報 專利文獻2:日本特開2001-319887號公報 專利文獻3:日本特表2005-527972號公報 【發明內容】 隨著半導體積體電路的低電力，小型化，被製作在該 電路內的電晶體電路本身被成爲極微細加工的電路。具體 上，必須將形成該電晶體電路的閘極兩端的源極與汲極的 半導體層所含有的不純物原子的擴散層深度作成極淺。一 方面，該半導體電路的面電阻値（Ω /[cm2])本身是必須作 成低。 欲抑制形成於該半導體晶圓上的電晶體電路的不純物 原子的擴散層深度，則在將不純物原子摻雜並擴散於該半 導體晶圓的製程，降低擴散溫度，或縮短欲擴散的時間就 可調整。 —方面，在將半導體的不純物擴散層予以活性化，並 降低面電阻値（Ω /[cm2])本身的活性化工程中，擴散該半 導體晶圓的不純物（摻雜物）經擴散工程而位於從矽的結晶 -6 - 1360372 格子位置稍偏的位置，惟該摻雜物本身，找到最接近格子 的位置’回到正確位置就完成活性化。該現象是在約10 奈米秒鐘的短時間就足夠。 爲了並存的半導體晶圓的高活性化與低擴散，儘量提 高溫度而在短時間內進行熱處理就可實現。 例如’若構成該半導體晶圓的材料爲砂，則在該砂溶 融的溫度的1400°C附近的溫度加熱一瞬間就可以。 作爲一例子，表示將硼作爲摻雜物的矽晶圓的情形， 以習知的尖脈衝RTA(使用鹵素燈的光急速加熱）加熱而將 電阻値作成1 〇 0 0 ( Ω / [ c m2 ])時，則必須將矽晶圓被加熱在 1 0 00°C以上的時間採用在1.5秒鐘以上。但是，藉由該溫 度時間的加熱，在加熱前位在1 Onm附近的濃度的硼是尖 脈衝RTA加熱後，會移動（擴散）到30nm附近的深度。 一方面，以閃光燈進行加熱，而同樣地將電阻値成爲 1 000 Ω /[cm2]的方式施以照射，則位在相同l〇nm附近的 某一濃度的硼，是在閃光燈加熱後也不會看到朝深度方向 的多餘的熱擴散，而仍在1 Onm附近的深度。爲了不會擴 散摻雜物而短時間加熱成爲必需，惟將此作成現實，爲依 閃光燈的加熱。 亦即，加熱時間久而把該半導體全體全面地溫度變高 ，則摻雜物會朝該半導體晶圓的深度方向被擴散，惟藉由 以閃光燈進行加熱，就可防止多餘的離子擴散。 但是，使用閃光燈實際上急速加熱半導體晶圓等的基 板時，則藉由進行光照射，該基板的溫度是陡峭地上昇， 1360372 而隨著該陡峭的溫度上昇，藉由發生在該基板的熱變形， 會產生變形或裂縫的問題。 如以上地，若使用閃光燈，可進行離子擴散不會及於 基板全體的短時間加熱，惟在短時間之期間陡峭地上昇溫 度，藉此，因基板的表面與底部的溫度差所產生的熱變形 ，而有基板變形，或產生裂縫的問題。 本發明是爲了解決此些問題而發明者，本發明欲解決 的課題是在於提供一種使用閃光燈來急速加熱基板，而在 基板最表面進行離子注入或活性化等之際，在抑制該基板 的變形或裂縫的狀態下可將基板的極最表面作成活性化的 基板加熱裝置。 解決上述課題的方法作各種檢討之結果，將基板的表 面溫度並不是一下子就上昇至成爲目標的所期望的溫度， 而是將基板溫度一旦上昇至比上述所期望的溫度還要低的 第2溫度而保持該溫度短時間，或是一面抑制昇溫比率一 面上昇溫度，之後，藉由將基板的表面溫度上昇至作爲目 標的所期望的溫度，發現了可減少產生基板變形或裂縫的 情形。 在此，如上述地，當加熱時間久而在基板全體全面把 溫度變高，則離子擴散會及於基板全體。於是，基板的表 面與底部之溫度差，成爲離子擴散不會及於基板全體的溫 度差以上的方式，將上述第 2溫度的保持間作成充分短， 或將上昇溫度的時間作成充分短，甚至於基板的表面與底 部的溫度差作成藉由熱變形而成爲基板不會變形或裂縫的 -8- 1360372 溫度差內。 依據以上，在本發明是作成如下來解決上述課題。 (1) 一種基板加熱裝置，藉由利用電源被充電的電容 器：及藉由被蓄積於上述電容器的電荷進行放電的閃光燈 ;及被連接於上述電容器與閃光燈之間的電感；及在上述 閃光燈開始放電所用的觸發裝置所成的燈加熱裝置，進行 加熱基板的基板加熱裝置，其特徵爲：對於上述閃光燈與 電感所成的串聯電路，並聯地連接的二極體，又串聯地被 連接於上述閃光燈的半導體開關。 又，設置輸出在上述觸發裝置輸入有觸發訊號之後， 將上述半導體開關進行至少一次導通，斷開的第1驅動訊 號，及該第1驅動訊號被輸出之後，將上述半導體開關作 成僅導通一次的第2驅動訊號的驅動電路。 又，上述第2驅動訊號將上述半導體開關作成導通的 期間，是比藉由上述第1驅動訊號內的一驅動訊號把上述 半導體開關成爲導通的期間還要久，藉由第1驅動訊號將 上述半導體開關作成導通斷開而點燈閃光燈，俾將基板溫 度，上昇至比成爲目標的所期望的溫度還要低的上述第2 溫度而保持短時間在該溫度，或一面抑制昇溫比率一面上 昇溫度，之後，藉由第2驅動訊號將上述半導體開關作成 導通，上昇至將基板的表面溫度作爲目標的所期望的溫度 〇 (2) 在上述（1)中，對於利用上述燈加熱裝置被加熱的 基板，在與上述閃光燈相反側設有第2加熱裝置。 -9- 1360372 (3) 在上述（1)’（2)中，上述第1驅動訊號是交互地出 現複數次將上述半導體開關作成導通狀態的導通訊號，及 作成斷開狀態的斷開訊號的導通-斷開訊號。 (4) 在上述（3)中’將上述導通-斷開訊號的作用比[導 通訊號的期間/(導通訊號的期間+斷開訊號的期間）]，在 上述第1驅動訊號被輸出的期間內予以變更。 (5) 在上述（1)，（2)，（3)中，作爲半導體開關，使用絕 緣閘極雙極電晶體（IGBT元件）。 在本發明中，可得到以下的效果。 (1)輸出將與閃光燈串聯地連接的半導體開關進行至 少一次導通，斷開的第1驅動訊號，及該第1驅動訊號被 輸出之後，將上述半導體開關作成僅導通一次的第2驅動 訊號上述第2驅動訊號將上述半導體開關作成導通的期間 ，是比藉由上述第1驅動訊號內的一驅動訊號把上述半導 體開關成爲導通的期間還要久。藉由第1驅動訊號將上述 半導體開關作成導通斷開而點燈閃光燈，俾將基板溫度， 上昇至比成爲目標的所期望的溫度還要低的上述第2溫度 ，或一面抑制昇溫比率一面上昇溫度，之後，藉由第2驅 動訊號將上述半導體開關作成導通，上昇至將基板的表面 溫度作爲目標的所期望的溫度之故，因而可減小藉由被昇 溫的基板的厚度方向的溫度差所產生的變形，而可抑制該 基板的變形或裂縫。 亦即，上述第2驅動訊號將導通上述半導體開關的期 間，藉由上述第1驅動訊號內的一驅動訊號作成比上述半 -10- 1360372 導體開關成爲導通的期間還要久，可將第2驅動訊號的昇 溫比率作成比利用第1驅動訊號的昇溫比率還要大，藉由 此，緩和該基板的昇溫時的熱性損傷，而可抑制該基板的 變形或裂縫。 又，若將依第1驅動訊號的加熱時間作成充分短，使 得基板的表面與底部之溫度差，不及於把離子擴散至基板 全體，則可防止離子擴散及於基板全體。 (2) 加熱基板之際，對於該基板，在與閃光燈相反側 設置第2加熱裝置，藉此不會妨礙該閃光燈的光照射，而 可預備加熱該基板。所以，可減少爲了將該基板加熱至所 期望的溫度的對該閃光燈的接通電力，減輕對於該閃光燈 的負荷，而可成爲長壽命化。又，藉由該電阻加熱裝置預 備加熱該基板，可緩和該基板的厚度方向的緩和，而可抑 制該基板的變形或裂縫。 (3) 將上述第1驅動訊號作成將上述半導體開關作成 導通狀態的導通訊號，及作成斷開狀態的斷開訊號交互地 出現複數次的導通-斷開訊號，變更該導通—斷開訊號的 作用比[導通訊號的期間/(導通訊號的期間+斷開訊號的 期間）]，可將依第1驅動訊號的昇溫比率設定在所期望的 比率。 又，將導通-斷開訊號的作用比[導通訊號的期間/ ( 導通訊號的期間+斷開訊號的期間）]，在上述第1驅動訊 號被輸出的期間內予以變更，藉由例如逐漸地增大作用比 ，以所定的昇溫比率可上昇溫度，緩和基板的昇溫的熱性 -11 - 1360372 損傷，而可抑制該基板的變形或裂縫。 (4)作爲上述半導體開關，藉由使用絕緣閘極雙極電 晶體IGBT元件，即使需要大電流的閃光燈，也可將放電 電流作成脈衝性地開關。所以，一面控制被儲在電容器的 能量一面予以消耗，就可將閃光燈的發光控制成所期望的 形態。 【實施方式】 本發明的基板加熱裝置是將半導體晶圓等的基板予以 急速加熱之際，對於閃光燈與電感所成的串聯電路，並聯 地連接有二極體，使用與該閃光燈串聯地連接有半導體開 關的點燈裝置，將該閃光燈予以點燈之際，藉由將上述半 導體開關進行至少一次導通，斷開的第1驅動訊號，及該 第1驅動訊號被輸出之後，將上述半導體開關作成僅導通 —次的上述第1驅動訊號內的一驅動訊號輸出比上述半導 體開關成爲導通的期間還要久的第2驅動訊號。 藉此，以該第1驅動訊號，及第2驅動訊號所昇溫的 基板的厚度分佈，是與以單一脈衝光進行昇溫閃光燈的情 形相比較，溫度差變小，而可減小發生在該半導體晶圓的 熱變形。所以，具有所謂可抑制該半導體晶圓的變形或裂 縫的優異效果者。 以下使用圖式來說明具體性的實施例。 第1圖是表示本發明的基板加熱裝置1的構成的槪要 的圖式。 -12- 1360372 在加熱板2上配置有半導體晶圓（基板）3，而在該半 導體晶圓3的上面配置有光照射部4。在該光照射部4, ' 由將從閃光燈5所放射的光反射在該半導體晶圓3側的反 射鏡6，及並排配置於該反射鏡6內的複數支直管型閃光 燈5所構成。又，該閃光燈5的各個，有觸發電極52被 安裝於該反射鏡6側。 在第2圖表示用以實現本發明的閃光燈點燈電路2 1 φ 的一例子。在閃光燈5有線圈23串聯連接於高電壓側22 ，而在接地側24串聯連接有半導體開關的IGBT元件25 〇 又，在該閃光燈5供應能量的電容器26，及控制隨 著絕緣閘極雙極電晶體（IGBT元件）25的閘極251的開閉 的反饋電流的二極體27，分別並聯連接於該閃光燈5。對 該電容器26的能量供應是導通被配置於高電壓側22的開 關SW1就開始》 筆 又，在IGBT元件25設有閘電路28，依照從外部所 輸入的閘控訊號2 8 1藉由導通-斷開閘極2 5 1，來控制流 在該閃光燈5的電流。 又，設有用以點燈該閃光燈5的觸發電極5 2，而該 觸發電極52是被連接於觸發線圈30。 按照閃光燈5的觸發訊號302將電壓脈衝供應於該觸 發線圈30的一次側301。該動作是將開關SW2作成導通 被開始。 在第3圖表示用以點燈複數支閃光燈的點燈電路的例 -13- 1360372 子。 如同圖所示地，在閃光燈5-1〜5-n與線圈23的串聯 電路並聯地連接有二極體27,線圈23與二極體27的連 接點是經由二極體31被共同連接，而經由開關SWi被連 接於電源的+側。 又，閃光燈5-1〜5-n與二極體27的連接點是被共同 連接而被連接IGBT元件25的一方端子，IGBT元件25 的另一方的端子，是被連接於電源的接地側，而在IGBT 元件25的閘極端子，連接有閘電路28。 又，各閃光燈5-1〜5-n的觸發電極52是分別被連接 於所設置的觸發線圈30，而各觸發線圈30的1次側301 是被共同連接，被連接於開關SW2。 如同圖所示地，構成複數支閃光燈的點燈電源時，各 閃光燈別地，分別設有點燈電路2 1 -1〜2 1 -η，惟例如開關 SWI，SW2，IGBT元件25，閘電路28是可共同化。如此 地，藉由將開關SWI，S2，IGBT元件25等作成共同化， 可減小各閃光燈的點燈定時的參差不齊。 第4圖是表示以使用閃光燈的加熱裝置進行加熱半導 體晶圓時的厚度方向的溫度狀態與以單一脈衝的閃光燈進 行昇溫時的比較的圖式。 第4(a)圖是與在第1圖所示者同樣的圖式，配置於加 熱板2上的半導體晶圓3,及在該半導體晶圓3的表面側 具有並聯配置複數支閃光燈5的光照射部4的加熱裝置1 的槪略圖。在該加熱裝置1，設有將從該閃光燈5所放射 • 14 - 1360372 的光反射於該半導體晶圓3側的反射鏡6，而在該閃光燈 5的該反射鏡側，配置有各個觸發電極52。 第4(b)圖是表示在同圖（a)中以虛線所圍繞的部分n 的擴大圖，表示該半導體晶圓3與加熱板2的一部分。又 ，在該半導體晶圓3的厚度方向，模式地設置A，B，C 的點，將Α作爲極最表面，將Β作爲最表面，而將C作 爲背面。又，在本案發明說明者中，所謂極最表面，是表 示該半導體晶圓3的光照射面側而在深度方向一直到 10 μηι的部分，而所謂最表面，是表示繼續在該極最表面 在深度方向一直到ΙΟΟμπι的部分者。又，背面是表示接 觸於加熱板2的面者。 表示於第4(c)圖者是表示同圖（b)的各點A，B，C的 溫度與時間的關係者。橫軸是表示時間，而a，c，d，e 的各點，是表示各個下一的定時。 亦即，a是半導體晶圓3的開始昇溫時候，c是輸入 有閃光燈5的觸發訊號的時候，d是導通用以將該半導體 晶圓3上昇至最高溫度的IGBT元件IGBT元件25的閘控 訊號的時候，e是降溫至該閃光燈點燈前的溫度的時候。 在該半導體晶圓3的極最表面（以實線表示的線A)， 在c點爲5 00°C，在d點爲800 °C，之後昇溫到最高溫度 1 3 00°C，然後在e點，降溫至50(TC。 以下，在以B所表示的該半導體晶圓3的最表面（厚 度1 ΟΟμιη處：以虛線B表示），當開始閃光燈5的點燈， 則與實線Α的溫度上昇稍延遲，開始溫度上昇，在d點 -15- 1360372 爲700 °c，之後，昇溫到最高溫度1000 °C，而在e點被降 溫至500°C，以下，在以.C表示的該半導體晶圓3的背面 (以兩點鏈線C表示），當開始該閃光燈5的點燈，則與實 線A，虛線B延遲很多地開始上昇溫度。之後，在d點地 僅緩慢地上昇溫度，作爲最高溫度止於上昇至550°C，之 後緩慢地被降溫。 又，在同圖中，a〜c間，c〜d間，d〜e間是以大約 相同長度表示，惟a〜c間是例如約3分鐘，c〜d間是例 如約0.1 s，而d〜e間是例如0.0 1 s » 表示於第4(d)圖者，爲與本案發明的比較例，表示習 知就進行的方式，將被蓄積在電容器的能量同時地供應於 閃光燈5，而進行1脈衝的光照射的情形。 在第4(d)圖的該半導體晶圓3的點A，B，C，是對 應於第4(b)圖的各點，a，f，e的各時候是分別表示下一 定時。 亦即，a是半導體晶圓3的開始昇溫時候，f是電荷 充電於電容器之後，觸發訊號輸入至閃光燈5的時候該閃 光燈5從該時候開始發光，e是降溫至該閃光燈點燈前的 溫度的時候。 在該比較例的該半導體晶圓3的f的時候的點A，B ，C的各個溫度是500°C。之後，開始閃光燈5的發光， 在各該點A達到1 3 00 °C，在點B達到900°C，在點C達 到5 20 °C的最高溫度，之後在e的時候降溫至5 00°C。 比較在第4(c)圖與第4圖（d)圖。在此，同圖（c)，同 -16- 1360372 圖（d)中’該半導體晶圓3的極最表面的點a的到達溫度 都設定成昇溫至1 3 00°C者，惟該情形，點B，點C的到 達溫度是在同圖（c)，同圖（d)分別成爲不相同的數値。 亦即’例如點B的到達溫度是在同圖（c)爲1〇〇〇 t， 而在同圖（d)爲成爲9〇0。(：。 對於此種溫度分佈，在極最表面的點A，因應於 1 3 00 °C的溫度’發生依該半導體晶圓3的熱脹的伸長。一 方面’在最表面的點B，溫度較低，與該極最表面的伸長 相比較會發生熱脹差。 該熱脹差是發生在點燈該閃光燈5的極性時間的期間 所發生者’隨著，該半導體晶圓3的深度方向的大溫度差 的熱脹的相差成爲作用於該半導體晶圓3的應力》 本發明的同圖（c)的情形，與同圖（d)的情形（習知昇溫 方法）相比較，溫度差變小至100 °C，而發生在該半導體 晶圓3的應力會變小。藉此，可以抑制該半導體晶圓3的 變形或裂縫者。 在此，爲了減小該半導體晶圓3的極最表面的點A 與最表面的點B的溫度差，設置輸出將上述半導體開關 (IGBT元件25)作成導通，斷開的第1驅動訊號，及該第 1驅動訊號被輸出之後，將上述半導體開關作成導通的第 2驅動訊號的驅動電路，上述第2驅動訊號將上述半導體 開關作成導通的期間，是比藉由上述第1驅動訊號內的一 驅動訊號把上述半導體開關成爲導通的期間還要久，在被 配置於該基板加熱裝置的閃光燈5的點燈時，藉由第1驅 -17- 1360372 動訊號將上述半導體開關作成導通斷開而點燈閃光燈5， 俾將基板溫度，上昇至比成爲目標的所期望的溫度還要低 的上述第2溫度，之後，藉由第2驅動訊號將上述半導體 開關作成導通，上昇至將基板的極長表面溫度作爲目標的 所期望的溫度（在本實施例爲1 3 00 °C)。 如此地，點燈閃光燈5之際，藉由第1驅動訊號，以 例如所定作用比的開閉訊號進行導通，斷開半導體開關， 來限制流向該閃光燈5的電流，其結果，可緩和對於該半 導體晶圓3的深度方向的溫度坡度。 在此，該半導體晶圓3的昇溫處理是如上述地在短時 間內進行較佳，對於該半導體晶圓3的昇溫時間或處理溫 度，是藉由該半導體晶圓3的種類或處理（例如對表面的 離子植入處理深度，或對被積層的薄膜的熱損傷）被適當 地決定。 第5圖是表示爲了說明本發明的第1實施例的昇溫圖 案的時序圖，同圖是，表示上述第1驅動訊號爲由用以將 電弧放電形成在閃光燈5的管軸方向全體全面的例如 4 0μ3κ的期間成爲導通的驅動訊號，及以一定作用比重複 導通，斷開的驅動訊號所構成，而第2驅動訊號爲繼續所 定時間的導通訊號所構成的情形。 在同圖中，由上分別表示，（I)半導體晶圓3的極最 表面的溫度與時間之關係，（II)被輸入於IGBT元件的閘 控訊號，（III)點燈閃光燈5的觸發訊號的輸入定時，（IV) 對於將電力供應於該閃光燈5的充電用電容器的開始充電 -18- 1360372 訊號，（V)該閃光燈5的燈電壓，（VI)該閃光燈5的燈電 流。又，在橫軸表示時間，（I)的縱軸是表示從RT(室溫） 上昇至1300 °C的溫度。 在第5圖中，在橫軸作爲時間，則在某一時候a對半 導體晶圓3開始加熱。此爲，表示作爲電阻加熱裝置，如 上述地配置加熱板2，而在該加熱板上配置有該半導體晶 圓3，使得該加熱板2的電源成爲導通狀態的時候，或是 該半導體晶圓本身被放在事先被加熱的加熱板上的時候， 該半導體晶圓3的極最表面溫度也從該時候a開始上昇。 該半導體晶圓3的極最表面溫度達到500°C之後，在 —定溫度（50(TC )被維持。當開始在一定溫度的維持，則 例如輸入在之後的某一時候b開始充電於用以將閃光燈5 予以點燈的充電用電容器26所用的開始充電訊號（第5圖 的IV )，受訊該開始充電訊號而在該閃光燈5的兩端施加 有電壓[第5圖的（V)]。在本實施例中，例如400V的電壓 被施加於閃光燈5。 之後，在c的時候，爲了點亮該閃光燈5導通對觸發 電極52開始施加高電壓的觸發訊號[第5圖的（III)]。隨 著此，輸入有用以打開被連接於閃光燈5的IGBT元件25 的導通訊號[第5圖的（III)]。 該IGBT元件的導通訊號的最初的1脈衝，是爲了將 該閃光燈5的電弧放電形成在閃光燈5的管軸方向全體全 面，在40psec的期間成爲導通。繼續於此的導通訊號， 是重複複數次1脈衝的導通時間爲lOpsec，而斷開時間爲 -19- 1360372 lOpsec的周期。該重複繼續到d的時候。該期間c至d的

期間，該半導體晶圓3的極最表面溫度是被昇溫至8 00°C 〇 又，該閃光燈5的燈電壓’是對照導通訊號的導通-斷開而徐徐地降低。又’燈電流是對照於該閃光燈5的點 燈而流動[第5圖的（VI)]。 在d的時候，藉由該閃光燈5的主放電，將該半導體 晶圓3的溫度昇溫至目標溫度。在此，將導通時間例如作 爲1msec，全部放出被充電在電容器的能量》此時，作爲 燈電流流著的2000(A)的電流而從該閃光燈5被放射著光 。藉由從該閃光燈5所放射的光，該半導體晶圓3的極最 表面溫度是被急速地昇溫至1 3 00°C。 在本實施例中，以1分鐘時間從RT昇溫至500"C， 然後在500°C保持30秒鐘，之後，依照觸發訊號而進行 點燈閃光燈5。針對於該點燈，將IGBT元件25的閘控訊 號導通最初的40psec，之後，重複lOpsec導通，lOpsec 斷開1 3周期。 在該時候從輸入觸發訊號經過所有300 psec之時候， 半導體晶圓3的極最表面溫度是達到80(TC。之後，將 IGBT元件25的閘極訊號導通lmsec，而放出被充電於電 容器的全能量。藉此，半導體晶圓3的極最表面溫度是達 到1 3 00 °C。達到該半導體晶圓3的處理溫度的1 300 °C之 後使之降溫。 在本實施例中，開始IGBT元件25的閘極的導通訊 -20- 1360372 號，是在4(^sec以上l〇〇(^sec以下，則電弧可充分擴展 至閃光燈5全體。

又’作爲IGBT元件25的閘控訊號所輸入的脈衝， 是導通訊號爲lOpsec以上8(^sec以下，斷開訊號爲 lOpsec以上 30pSec以下，而合計的時間爲 lmsec〜 100msec就可以。又，爲了該閃光燈5的主放電，作爲輸 入於IGBT兀件25的閘控訊號，若爲0.1msec〜10msec， 則可達成作爲目標的1 3 00 °C。又，達成130(TC的目標溫 度之後，以lmsec〜100msec降溫至5 00 °C 爲了確認本發明的效果，在半導體晶圓3的極最表面 的溫度成爲1 500 °C的條件下進行對於該半導體晶圓3的 依閃光燈5的光照射實驗。使用於實驗的半導體晶圓3是 直徑200 mm，厚度725 μιη的Si半導體基板。又，基板加 熱裝置是使用可均勻地照射直徑200mm的半導體晶圓3 的裝置。首先，作爲習知就進行照射方法以以下的條件實 施照射。將依加熱板的預備加熱溫度作爲400 °C，將半導 體晶圓5的放電電流的導通時間作爲1 ms，並將尖峰電流 作爲3 0 0 0 A。 以相同條件照射5枚半導體晶圓3，有3枚變形，而 有兩枚裂開。該一次的導通時間，進行點燈閃光燈5，在 昇溫的習知就進行的光照射，半導體晶圓3確實地產生裂 開或變形。 以下，使用本發明進行對該半導體晶圓3的光照射。 作爲條件，爲依加熱板2的預備加熱溫度400°C，而作爲 -21 - 1360372 閃光燈5的放電電流的導通時間，使用IGBT元件25，如 第5圖所示地，藉由最初閘極導通4 〇μβ的期間，確實地 進行該閃光燈5的電弧成長，之後，重複l〇ps導通’ 斷開而重複13次。 然後，流動尖峰電流2500A的電流’導通大約lms。 藉此該半導體晶圓3的極最表面溫度是成爲1 5 00 °C。以 該條件照射5枚該半導體晶圓3的結果’ 5枚都未發生變 形或裂縫。 第6圖是表示本發明的其他昇溫圖案的第2實施例， ⑴〜（IV)是與第5圖相同’分別表示半導體晶圓3的極最 表面的溫度與時間的關係，被輸入於IGBT元件的閘控訊 號，觸發訊號的輸入定時，對充電用電容器的開始充電訊 號，燈電壓，燈電流。 第6圖是一直到輸入有閃光燈5的觸發訊號的時候c ，是與第5圖相同。又，作爲IGBT元件25的閘控訊號 最初所輸入的脈衝的寬度是與第5圖的情形同樣地作爲 40psec 〇 之後，在本實施例中，半導體晶圓3的極最表面溫度 達到800°C爲止，以第1驅動訊號來驅動IGBT元件25， 而以導通lOgsec，斷開lOpsec進行點燈。又，然後，將 閘控訊號的導通時間作爲20gSec，而斷開時間是以 lOpsec進行點燈，將該半導體晶圓3的極最表面溫度上昇 至 1 05 0°C。 然後，以第2驅動訊號來驅動IGBT元件25，並將閘 -22- 1360372 控訊號的導通時間增加爲lmsec，爲了閃光燈5的放電而 放出被蓄積在電容器內部的所有能量，俾將該半導Μ晶圓 3的極最表面溫度上昇至1 3 00 °C。然後，降溫至以加熱板 2進行預備加熱的溫度的5 0 0°C，如本實施例變更該IGBT 元件25的閘控訊號的圖案，就可控制該半導體晶圓3的 極最表面的溫度上昇的圖案。 第7圖是表示本發明的其他昇溫圖案的第3實施例， (I)〜（IV)是與第5圖相同，分別表示半導體晶圓3的極最 表面的溫度與時間的關係，被輸入於IGBT元件的閘控訊 號，觸發訊號的輸入定時，對充電用電容器的開始充電訊 號，燈電壓，燈電流。 在第7圖中一直到輸入有閃光燈5的觸發訊號的時候 c，也與第5圖相同。 又，以第1驅動訊號來驅動IGBT元件25，惟在本實 施例中，作爲IGBT元件25的閘控訊號最初所輸入的脈 衝的寬度是與第5圖，第6圖的情形同樣地作爲40pSeC， 惟之後將所輸入的IGBT元件25的閘控訊號作成導通 10μ5，斷開10μ3，導通20μ3，斷開10μδ，使得該半導體 晶圓3的極最表面溫度達到80(TC的時間變短。 然後，將IGBT元件25的閘控訊號作成導通20μ8κ ，而將繼續的閘控訊號的斷開時間作爲20μ5，藉此，該 半導體晶圓3的極最表面溫度是上昇至l〇〇〇°C。又， lOpsec的斷開時間後，以第2驅動訊號來驅動IGBT元件 25，並將閘控訊號的導通時間增加爲lmsec。藉此，爲了 -23- 1360372 閃光燈5的放電而放出被蓄積在電容器內部的所有能量， 俾將該半導體晶圓3的極最表面溫度上昇至1300。(：。然 後，降溫至以加熱板2進行預備加熱的溫度的5 00 °C，如 此地，變更該IGBT元件25的閘控訊號的導通時間，就 可控制該半導體晶圓3的極最表面的溫度上昇的圖案。 第8圖是表示本發明的其他昇溫圖案的第4實施例， (I)〜（IV)是與第5圖相同，分別表示半導體晶圓3的極最 表面的溫度與時間的關係，被輸入於IGBT元件的閘控訊 號，觸發訊號的輸入定時，對充電用電容器的開始充電訊 號，燈電壓，燈電流。 在第8圖中，一直到輸入有閃光燈5的觸發訊號的時 候c，也與第5圖相同。 在本實施例中，作爲IGBT元件25的閘控訊號最初 所輸入的第1驅動訊號是1脈衝訊號。亦即，將IGBT元 件25的閘控訊號作成導通1 10μδ，俾將該半導體晶圓3 的極最表面溫度上昇至900 °C。 又，lOpsec的斷開時間後，以第2驅動訊號來驅動 IGBT元件25，並將閘控訊號的導通時間增加爲lmsec。 藉此，爲了閃光燈5的放電而放出被蓄積在電容器內部的 所有能量，俾將該半導體晶圓3的極最表面溫度上昇至 1 3 00 〇C。 然後，降溫至以加熱板2進行預備加熱的溫度的5 00 °C，如此地，變更該IGBT元件25的閘控訊號的導通時 間，就可控制該半導體晶圓3的極最表面的溫度上昇的圖 •24- 1360372

【圖式簡單說明】 第1(a)圖及第1(b)圖是表示本發明的基板加熱裝置的 構成的槪要圖。 第2圖是表示用以實現本發明的閃光燈點燈電路的一 例的圖式。 第3圖是表示點燈複數支的閃光燈的點燈電路的例子 的圖式。 第4(a)圖至第4(d)圖是表示以使用閃光燈的加熱裝置 行加熱半導體晶圓的情形的厚度方向的溫度狀態與以單一 脈衝的閃光光進行昇溫的情形的比較的圖式。 第5圖是表示用以說明本發明的第1實施例的昇溫圖 案的時序圖。 第6圖是表示本發明的其他昇溫圖案的第2實施例的 時序圖。 第7圖是表示本發明的其他昇溫圖案的第3實施例的 時序圖。 第8圖是表示本發明的其他昇溫圖案的第4實施例的 時序圖。 第9圖是表示習知的閃光燈的點燈電路的例子的圖式 【主要元件符號說明】 -25- 1360372 1 :基板加熱裝置 2 :加熱板 3 :半導體晶圓（基板） 4 :光照射部 5 :閃光燈 5 2 :觸發電極 6 :反射鏡 2 1 :閃光燈點燈電路 2 2 :高電壓側 23 :線圈 24 :接地側 2 5: I G B T 元件 2 5 1 :閘極 26 :電容器 27 :二極體 2 8 :閘電路 2 8 1 :閘控訊號 30 :觸發線圈 3 0 1 : 1次側 302 :觸發訊號 3 1 :二極體 SW1，SW2 :開關

Claims (1)

1. m 12. 年货 ^曰修(更)正本 1360372 第097142361號專利申請案中文申請專利範圍修正本 民國100年12月19日修正 十、申請專利範固 1. 一種基板加熱裝置，藉由 電源；及 利用上述電源被充電的電容器；及

   藉由被蓄積於上述電容器的電荷進行放電的閃光燈·； 及 被連接於上述電容器與閃光燈之間的電感；及 在上述閃光燈開始放電所用的觸發裝置所成的燈加熱 裝置，進行加熱基板的基板加熱裝置，其特徵爲： 設置： 對於上述閃光燈與電感所成的串聯電路，並聯地連接 的二極體；及 串聯地被連接於上述閃光燈的半導體開關，及控制該 半導體開關的導通斷開的控制部， 上述控制部是具有輸出在上述觸發裝置輸入有觸發訊 號之後，將上述半導體開關進行導通，斷開的第1驅動訊 號，及該第1驅動訊號被輸出之後，將上述半導體開關作 成僅導通一次的第2驅動訊號的驅動電路， 上述第2驅動訊號將上述半導體開關作成導通的期間 ，是比藉由上述第1驅動訊號內的一驅動訊號把上述半導 體開關成爲導通的期間還要久， 上述第1驅動訊號是交互地出現複數次將上述半導體 1360372

   開關作成導通狀態的導通訊號，及作成斷開狀態的斷開訊 號的導通-斷開訊號，在上述第1驅動訊號被輸出的期間 內，將上述導通-斷開訊號的作用比[導通訊號的期間/ ( 導通訊號的期間+斷開訊號的期間）]予以變更，藉由上述 第1驅動訊號，上述基板的表面與底部的溫度差，爲離子 擴散不會及於基板全體的溫度差以上，成爲利用熱變形對 基板不會給予不良影響的溫度差內的方式，進行上昇基板 溫度，藉由上述第2驅動訊號，將基板的表面溫度，上昇 至比藉由上述第1驅動訊號所得到的表面溫度還要高的所 期望的溫度。 2 .如申請專利範圍第1項所述的基板加熱裝置，其中 ，上述第1驅動訊號給予上述半導體開關最初的閘極導通 訊號，是在40〜lOOpsec之間》

   3 ·如申請專利範圍第1項或第2項所述的基板加熱裝 置，其中，對於利用上述燈加熱裝置被加熱的基板，在與 上述閃光燈相反側設有第2加熱裝置。 4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的基板加熱裝 置，其中，上述半導體開關，是絕緣閘極雙極電晶體。 5. —種基板加熱方法，是從觸發裝置輸入觸發訊號而 開始閃光燈的放電之後，將串聯地被連接於該閃光燈的半 導體開關作成導通，並將電流流在閃光燈而予以點燈，照 射來自該閃光燈的光，俾加熱基板的基板加熱方法，其特 徵爲： 將上述半導體開關進行導通，斷開的第1驅動訊號， -2- 1360372 及該第1驅動訊號被輸出之後，將上述半導體開關作成僅 導通一次的第2驅動訊號送訊至半導體開關，而點燈上述 閃光燈， 上述第1驅動訊號是交互地出現複數次將上述半導體 開關作成導通狀態的導通訊號，及作成斷開狀態的斷開訊 號的導通一斷開訊號，且上述第1驅動訊號給予上述半導 體開關最初的閘極導通訊.號，是在40〜lOOpsec之間，

   在上述第1驅動訊號被輸出的期間內，將上述導通-斷開訊號的作用比[導通訊號的期間/(導通訊號的期間+ 斷開訊號的期間）]予以變更， 藉由上述第1驅動訊號，上述基板的表面與底部的溫 度差，爲離子擴散不會及於基板全體的溫度差以上，成爲 利用熱變形對基板不會給予不良影響的溫度差內的方式， 進行上昇基板溫度， 藉由上述第2驅動訊號，將基板的表面溫度，上昇至 比藉由上述第1驅動訊號所得到的表面溫度還要高的所期 望的溫度。 -3-