微波加热装置操作方法及使用该方法的微波退火处理过程制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种微波加热装置的操作方法及使用所述方法的微波退火处理过程，所述操作方法包括在加热腔室中设置载台、在加热腔室外设置微波发射机，并提供半波整流电源耦接至微波发射机，半波整流电源包含有电容器；加热腔室与微波发射机之间连接有纵向波导波管与横向波导波管。调整半波整流电源的电容器的电容值，使微波发射机发出的微波波形带宽扩大至产生多个重叠耦合，倍增微波模态数；经由半波整流电源供应电力至微波发射机，使微波藉由纵向波导波管与横向波导波管传递至加热腔室中，并于加热腔室中形成多重微波模态，达到均匀加热的目的。

Operation method of microwave heating device and microwave annealing process using this method

The invention provides an operation method of a microwave heating device and a microwave annealing process using the method. The operation method includes setting a platform in the heating chamber, setting a microwave transmitter outside the heating chamber, and providing a half-wave rectifying power supply coupled to the microwave transmitter, which comprises a capacitor; a longitudinal connection is made between the heating chamber and the microwave transmitter. Waveguide tube and transverse waveguide tube. By adjusting the capacitance value of the capacitor of the half-wave rectifier power supply, the bandwidth of the microwave wave waveform emitted by the microwave transmitter can be extended to multiple overlapping coupling and the number of microwave modes can be doubled. Power is supplied to the microwave transmitter through the half-wave rectifier power supply, so that microwave can be transmitted to the heating chamber through the longitudinal waveguide wave tube and the transverse waveguide wave tube, and multiple microwave modes can be formed in the heating chamber. The purpose of uniform heating.

【技术实现步骤摘要】
微波加热装置操作方法及使用该方法的微波退火处理过程
本专利技术是有关于一种微波加热装置操作方法及使用该方法的微波退火处理过程，特别是有关于一种微波加热装置的耦合操作方法，其藉由调整半波整流电源的电容器的电容，使微波发射机发出的微波波形带宽产生重叠耦合，从而倍增微波模态数，达到高均匀度且省时节能的微波加热效果。
技术介绍
微波加热技术除了应用于如木材、酒曲等的干燥，橡胶硫化处理、肉品解冻等，亦具有应用于半导体硅晶圆退火处理过程的潜力。半导体处理过程多达数百项程序，每一项皆影响硅晶圆的产能与良率。其中晶圆退火乃是在离子布植(ionimplantation)后的必要程序。因四价半导体布植三价或五价元素时，容易产生晶格缺陷，导致半导体性质剧变，故须以退火程序恢复晶体的结构和消除缺陷，并使间隙式位置的杂质原子藉由退火进入置换式位置，达到电性活化的目的。在半导体处理过程中，由于掺杂物质于高温下(高于800℃)容易发生扩散，再加上当涉及硅锗材料的使用，退火温度必须低于450℃以避免锗元素的扩散，因此采用低温的微波退火处理过程，是半导体处理过程可预见的趋势；此外，其他退火方式如红外线退火或远紫外线激光退火技术，在面对半导体元件界面厚度与线宽不断缩小的要求下，已出现瓶颈，但微波退火方法则不受上述限制。然而，微波退火的技术门槛在于均匀度的要求须达到高良率的严格标准。现有商用微波退火设备普遍采用5.8GHz微波频率取代较为通用的工业微波加热频率2.45GHz，藉由缩短微波波长进而压抑驻波效应，达到均匀退火的目的。只是5.8GHz磁控管相较于2.45GHz磁控管，成本高而效率低。因此，本专利技术对于半导体(硅晶、III-V或II-VI半导体)微波退火程序以及其他的被加热物件提出一种多重模态微波加热装置的操作方法，其可采用2.45GHz通用工业加热频率，并藉由倍增微波加热模态的数量，提升微波加热效率与均匀度，进而提高被加热物的产能与良率。
技术实现思路
本专利技术提供一种微波加热装置的操作方法，可采用2.45GHz通用工业加热频率进行加热(但本专利技术并不限定于采用2.45GHz微波频率)，藉由倍增微波模态数，进而提升微波加热的均匀度并且省时节能。本专利技术的微波加热装置的操作方法，包括在加热腔室中设置容置空间；容置空间中的一载台具有平面用以承载微波受热物件；于加热腔室外设置微波发射机用以发射微波；设置半波整流电源分别耦接至各个微波发射机，各个半波整流电源包含有一电容器；于加热腔室与微波发射机之间连接纵向波导波管与横向波导波管，纵向波导波管中的电场极化方向垂直于载台的该平面，横向波导波管中的电场极化方向平行于载台的该平面。调整各个半波整流电源的电容器的电容值，使微波发射机发出的微波波形带宽产生重叠耦合，并经由半波整流电源供应电力至微波发射机，使微波藉由纵向波导波管与横向波导波管传递至加热腔室中，并于加热腔室中形成多重微波模态(multiplemicrowavemodes)。本专利技术并提供一种半导体掺杂物质的微波退火处理过程与一种多重模态微波加热装置的处理过程，使用本专利技术的微波加热装置的操作方法，可采用2.45GHz通用工业加热频率进行加热(但不限定于采用2.45GHz微波频率)，藉由倍增微波模态数，进而提升如半导体掺杂物质的微波退火处理过程的效率与均匀度，进而提高产能与良率。本专利技术的半导体掺杂物质的微波退火处理过程，包括对一具有掺杂物质的半导体元件，提供一个微波加热装置，调整微波加热装置的半波整流电源的电容器的电容值，经由半波整流电源供应电力至微波发射机，使微波藉由纵向波导波管与横向波导波管传递至微波加热装置的加热腔室中，并于加热腔室中形成多重微波模态，进而对具有掺杂物质的半导体元件进行退火处理过程。本专利技术的多重模态微波加热装置的处理过程，包括提供一个微波加热装置，调整微波加热装置的半波整流电源的电容值，使微波发射机发出的微波波形带宽扩大至产生复数重叠耦合，倍增微波模态数。经由半波整流电源供应电力至微波发射机，使微波藉由纵向波导波管与横向波导波管传递至微波加热装置的加热腔室中，并于加热腔室中形成多重微波模态。根据上述，本专利技术藉由调整半波整流电源的电容器的电容值，使微波发射机发出的微波波形带宽扩大至产生多个重叠耦合，倍增微波模态数，再藉由半波整流电源以及纵向波导波管与横向波导波管传递微波至加热腔室中并于加热腔室中形成多重微波模态，进而达到均匀加热的目的。为让本专利技术的上述特征能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。附图说明图1A-1、图1A-2是依照本专利技术第一实施例的多重模态微波加热装置的示意图。图1B-1、图1B-2、图1B-3、图1B-4、图1B-5、图1B-6是依照本专利技术的第一实施例的多重模态微波加热装置的电源电路配置图。图2A是依照本专利技术的第一实施例的多重纵向奇模态的激发方式的示意图。图2B是依照本专利技术的第一实施例的多重纵向偶模态的激发方式的示意图。图2C是依照本专利技术的第一实施例的多重横向奇模态的激发方式的示意图。图2D是依照本专利技术的第一实施例的多重横向偶模态的激发方式的示意图。图2E是依照本专利技术的第一实施例的合并多重纵向奇模态与多重纵向偶模态的激发方式的示意图。图2F是依照本专利技术的第一实施例的合并多重横向奇模态与多重横向偶模态的激发方式的示意图。图2G是依照本专利技术的第一实施例合并多重纵向奇模态、多重纵向偶模态、多重横向奇模态以及多重横向偶模态的激发方式的示意图。图2H是依照本专利技术的第二实施例的多重模态微波加热装置的立体透视图。图3A是依照本专利技术的第三实施例的多重模态微波加热装置的示意图。图3B是图3A的纵向电场强度分布的模拟结果的示意图。图3C是依照本专利技术的第三实施例的另一实施方式的示意图。图4是依照本专利技术的第四实施例的多重模态微波加热装置的示意图。图5是依照本专利技术的第五实施例的微波加热装置的操作方法的步骤图。图6是依照本专利技术的第六实施例的半导体掺杂物质的微波退火处理过程步骤图。具体实施方式请参考以下实施例及附图，以便更充分地了解本专利技术，但是本专利技术仍可以藉由多种不同形式来实践，且不应将其解释为限于本文所述的实施例。而在附图中，为求明确起见对于各构件以及其相对尺寸可能未按实际比例绘制。图1A-1是依照本专利技术第一实施例的多重模态微波加热装置的示意图。请参考图1A-1，多重模态微波加热装置100具有六个纵向波导波管151～156与六个横向波导波管161～166，其分别连接于加热腔室110与十二个微波发射机131～142之间，用以传输微波发射机131～142所产生的微波至加热腔室110中，并于加热腔室110中形成多重固有模态(或称本征模态)。此外，多重模态微波加热装置100具有载台125，其配置于加热腔室110中，以承载被加热物件50。在本实施例中，载台125藉由载台旋转及升降机构120上下移动并旋转。纵向波导波管151～156中的传波模式为TE10模式，其电场方向与载台125的平面(xy平面)垂直。横向波导波管161～166中的传波模式亦为TE10模式，但其电场方向与载台125的平面平行。由于前述两者的电场方向互相垂直，因此，六个纵向波导波管151～156所激发的多重固有模态与六个横向波导波管161～166所激发的多重固有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微波加热装置的操作方法，其特征在于包括：在一加热腔室中设置一容置空间；提供一载台于所述容置空间中，所述载台具有一平面，用以承载至少一微波受热物件；于所述加热腔室外设置多个微波发射机，用以发射微波；设置多个半波整流电源，分别耦接至所述微波发射机，所述半波整流电源中的每一个包含有一电容器；于所述加热腔室与相应的所述微波发射机之间，分别连接多个纵向波导波管与多个横向波导波管，各所述纵向波导波管中的电场极化方向垂直于所述载台的所述平面，各所述横向波导波管中的电场极化方向平行于所述载台的所述平面；调整所述半波整流电源中所述电容器的电容值，使所述微波发射机发出的微波波形带宽扩大至产生多个重叠耦合；以及经由所述半波整流电源供应电力至所述微波发射机，使所述微波藉由所述纵向波导波管与所述横向波导波管传递至所述加热腔室中，并于所述加热腔室中形成多重微波模态。

【技术特征摘要】
2017.09.29 TW 1061334831.一种微波加热装置的操作方法，其特征在于包括：在一加热腔室中设置一容置空间；提供一载台于所述容置空间中，所述载台具有一平面，用以承载至少一微波受热物件；于所述加热腔室外设置多个微波发射机，用以发射微波；设置多个半波整流电源，分别耦接至所述微波发射机，所述半波整流电源中的每一个包含有一电容器；于所述加热腔室与相应的所述微波发射机之间，分别连接多个纵向波导波管与多个横向波导波管，各所述纵向波导波管中的电场极化方向垂直于所述载台的所述平面，各所述横向波导波管中的电场极化方向平行于所述载台的所述平面；调整所述半波整流电源中所述电容器的电容值，使所述微波发射机发出的微波波形带宽扩大至产生多个重叠耦合；以及经由所述半波整流电源供应电力至所述微波发射机，使所述微波藉由所述纵向波导波管与所述横向波导波管传递至所述加热腔室中，并于所述加热腔室中形成多重微波模态。2.如权利要求1所述的操作方法，其特征在于，所述纵向波导波管以等功率的形式，分成两组纵向波导波管，并且彼此相向且对称地连接于所述加热腔室，以传递具有相反的电场相位的所述微波至所述加热腔室的内部，用以于所述加热腔室形成多重纵向奇模态。3.如权利要求1所述的操作方法，其特征在于，所述纵向波导波管以等功率的形式，分成两组纵向波导波管，并且彼此相向且对称地连接于所述加热腔室，以传递具有相同的电场相位的所述微波至所述加热腔室的内部，用以于所述加热腔室中形成多重纵向偶模态。4.如权利要求1所述的操作方法，其特征在于，所述横向波导波管以等功率的形式，分成两组横向波导波管，并且彼此相向且对称地连接于所述加热腔室，以传递具有相反的电场相位的所述微波至所述加热腔室的内部，用以于所述加热腔室中形成多重横向奇模态。5.如权利要求1所述的操作方法，其特征在于，所述横向波导波管以等功率的形式，分成两组横向波导波管，并且彼此相向且对称地连接于所述加热腔室，以传递具有相同的电场相位的所述微波至所述加热腔室的内部，用以于所述加热腔室中形成多重横向偶模态。6.如权利要求1所述的操作方法，其特征在于，所述纵向波导波管以彼此间隔一固定角度连接于所述加热腔室与相应的所述微波发射机之间，以传递所述微波至所述加热腔室的内部，用以于所述加热腔室中形成多重横向偶模态，其中彼此相邻的所述导波管的长度差为导波管波长的二分之一再除以所述纵向波导波管个数。7.如权利要求1所述的操作方法，其特征在于，所述横向波导波管以彼此间隔一固定角度连接于所述加热腔室与相应的所述微波发射机之间，以传递所述微波至所述加热腔室的内部，用以于所述加热腔室中形成多重纵向偶模态，其中彼此相邻的所述导波管的长度差为导波管波长的二分之一再除以所述横向波导波管个数。8.如权利要求1所述的操作方法，其特征在于，所述半波整流电源为十二个，且调整所述电容值之前还包括使用工业用三相电源的三个接点R、S、T以Δ接电源的形式，分别形成R-S、S-T、T-R、S-R、T-S、R-T六相电力提供给所述十二个半波整流电源中的六个。9.如权利要求8所述的操作方法，其特征在于，调整所述电容值之前还包括使用所述工业用三相电源的三个接点R、S、T以Y接电源的形式共接于一C接点，以分别形成为R-C、S-C、T-C、C-R、C-S、C-T六相电力提供给所述十二个半波整流电源中的另外六个。10.如权利要求1所述的操作方法，其特征在于，所述半波整流电源为十二个，且调整所述电容值之前还包括使用工业用三相电源的三个接点R、S、T以Δ接电源并联Y接电源的形式，分别形成R-S、R-C、S-T、S-C、T-C、T-R、C-R、S-R、C-S、T-S、R-T、C-T十二相电力提供给所述十二个半波整流电源。11.如权利要求1所述的操作方法，其特征在于，所述电容器为一可变电容器。12.一种半导体掺杂物质的微波退火处理过程，其特征在于包括：提供一个微波加热装置，其包含有：一加热腔室，具有一容置空间；一载台，设置于所述容置空间中，所述载台具有一平面，用以承载至少一被加热物件，所述被加热物件为一具有掺杂物质的半导体元件；多个微波发射机，设置于所述加热腔室外，用以发射微波；多个半波整流电源，分别耦接至所述微波发射机，所述半波整流电源中的每一个包含有一电容器；以及多个纵向波导波管与多...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄昆平，胡竹生，张志振，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71