热处理装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种热处理装置，其特征在于，包括：收纳基板的处理室；设置在所述处理室的上方、并且分别照射所述基板的多个光源；内面形成为圆顶状的反射面，反射从所述各个光源发出的光的一部分并导向所述基板的第一反射镜；和分别设置于所述各个光源，反射并汇聚从各个光源发出的光、导向所述基板的多个第二反射镜，为了在配设各光源的位置形成第一焦点，并在配设所述基板的一侧形成第二焦点，各第二反射镜的反射面具有围绕该第一焦点的周围的旋转椭圆面或者与其近似的曲面的一部分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种通过向硅晶片等基板照射光，对该基板进行热处理的热处理装置。
技术介绍
在半导体元件的制造工艺中，反复进行成膜处理、图形的蚀刻处理、氧化扩散处理、改性处理、退火处理等各种热处理。作为在极短的时间内在硅晶片等基板上实施400℃以上的高温条件下的规定热处理的热处理装置，使用一种通过向基板照射来自光源的光而迅速加热该基板的迅速加热装置(灯退火lamp anneal)(例如，日本特开2005-101237号公报、日本特开2001-237195号公报、日本注册技术公报第3017978号公报、日本特开平7-29843号公报)。在日本特开2005-101237号公报中所述的热处理装置中，作为高速加热被处理体晶片的加热单元，在灯室(lamp house)的顶部的大体整个下面安装多个光源。顶部的下面形成为由平坦面或圆锥面构成的反射面，从各个光源发出的热线被向着下方的晶片反射。而且，对于位于灯室中央部的光源，按照其热线的放射方向朝向正下方的方式而被安装，对于位于灯室的周边部的光源，按照其热线的放射方向向下方内侧倾斜的方式而被安装。由此，就使该热线的放射方向聚集在晶片的周边部。在日本特开2001-237195号公报中所述的闪光照射加热装置中，由直管构成的若干根闪光放电灯在工件的上方并且与工件相对并列设置。在闪光放电灯的上方设置有使从各个闪光放电灯发出的闪光向下方反射的反射镜。反射镜形成为平板形状，它的两端部以规定的角度向斜下方弯曲。在日本注册技术公报第3017978号中所述的电子束加热器中，在外周部具有多个散热孔的灯室内配设有内面形成为反射面的半球状的反射镜。在该反射镜的内部设置有卤素灯，从该卤素灯发出的光被反射镜的反射面反射，并以点状汇聚在设置在下方的工件上。在日本特开平7-29834号公报中所述的热处理装置中，在由内面为圆顶状(半球状)的反射面构成的灯室的内部配设有多个光源，从这些光源发出的光被上述反射面向下方反射，并被导向半导体晶片的表面。作为光源使用直径各异的多个圆环状的卤素灯或点光源构成的多个电球型灯。在半导体器件的制造工艺中，在进行成膜处理、图案的蚀刻处理、氧化扩散处理、改性处理、退火处理等各种热处理的情况下，需要在短时间之内将基板表面加热至规定的温度。而且在加热时，必须使在基板的各个部分的温度分布均匀。但是，上述日本特开2005-101237号公报中所述的热处理装置以及日本特开2001-237195号公报中所述的闪光照射装置均使用反射面为平面或圆锥面的反射镜，因此，很难高密度地汇聚从各个光源发出的光并导向基板的规定位置，而且也难以均匀地加热整个基板。特别是极难应用于大口径(300mm)的基板。另一方面，在具备半球状的反射面的日本注册技术公报第3017978号中所述的电子束加热器以及日本特开平7-29843号公报中所述的热处理装置中，根据立体角投射定理，能够使半球形状的平坦面(底面)中的照度分布均匀。因此，能够使基板的整个表面的温度分布均匀。但是，如果在反射镜(reflector)的焦点位置配置基板，那么，照射面积就会变小，因此，为了照射整个表面必须增加光源的数量。另一方面，如果使基板从焦点位置偏离，那么，就能够照射基板的大面积，因此，能够削减光源的数量，但另一方面就会出现光的强度变弱，加热效率下降这样的问题。而且，如果为了提高加热效率而增大流经光源灯丝的电流值并增加从光源发出的光的强度，那么，虽然能够快速地升温，但在这种情况下，就会出现光源的耐久性下降这样的问题。
技术实现思路
因此，本专利技术者对光的汇聚进行了研究，并进行了各种各样的实验。结果发现，通过使用两种反射镜构成的复合型反射镜，不仅能有效地将光源发出的光导向基板，而且还能在短时间之内升温至高温。本专利技术是为了解决上述原有的问题而提出的专利技术，其目的在于提供一种不仅能减少从光源发出的光的损失而高密度地进行汇聚，而且还能在短时间之内使基板升温至高温的热处理装置。为了达到上述目的，本专利技术是一种热处理装置，其特征在于，包括收纳基板的处理室；设置在上述处理室的上方并且分别照射上述基板的多个光源；内面形成为圆顶状的反射面，反射从上述各个光源发出的光的一部分并导向上述基板的第一反射镜；和分别设置在上述各个光源中，反射并汇聚从各个光源发出的光然后导向上述基板的多个第二反射镜，为了在配设有各个光源的位置形成第一焦点，并在配设上述基板的一侧形成第二焦点，各个第二反射镜的反射面具有围绕该第一焦点的周围的旋转椭圆面或者与其近似的曲面的一部分。根据本专利技术，从光源发出的光的一部分被第二反射镜的反射面反射，该反射光一边照射基板表面一边在第二焦点汇聚。另一方面，从光源发出并且未接触第二反射镜的直射光的一部分直接照射基板表面，而其它的部分与第一反射镜的反射面接触反射之后照射基板表面。在这种方式中，光的损失少，能够提高加热效率，并能使基板迅速升温。优选，第一反射镜的反射面形成为半球状，上述光源横跨大致整个第一反射镜而被配设在该反射面外侧。在这种情况下，光源构成半球状的发热光源，根据立体角投射定理，半球面光源的底面的照度分布变得均匀。因此，能够实现温度分布均匀的加热，也能适用于大口径的基板。此外，优选，各第二反射镜以相对于所述第一反射镜的光轴调整的倾斜角度而被设置，使得从各个光源发出并且被该反射镜的反射面反射的反射光互不交叉，并且分别照射应处理的基板的表面不同的特定照射区域。由此，就能更容易并且均匀地加热基板的整个表面。附图说明图1是表示本专利技术的热处理装置的一个实施方式的结构概图。图2是图1的热处理装置的剖面图。图3是表示基板和光源以及第二反射镜的焦点的位置关系的示意图。图4是表示构成热电转换单元的珀耳帖元件的一个排列例子的示意图。具体实施例方式下面，根据实施方式详细地说明本专利技术。图1是表示本专利技术的热处理装置的一个实施方式的结构概图。图2是图1的热处理装置的剖面图。图3是表示基板和光源以及第二反射镜的焦点的位置关系的示意图。图4是表示构成热电转换单元的珀耳帖元件的一个排列例子的示意图。如图1～图4所示，本实施方式的热处理装置1是一种在作为半导体器件的晶体管的沟道层离子注入杂质原子之后，为了稳定原子结构而进行灯退火的装置。这种热处理装置1在极短的时间之内使硅晶片(以下称基板)2的表面升温至离子活性化所需的规定的处理温度(例如1000℃～1100℃左右)，同时，需要在处理后用同样的极短时间而降温至原来的温度。其理由在于，如果加热处理时间长，那么，杂质原子就会扩散至基板2的深处并穿透至背面侧，从而形成次品。热处理装置1具备收纳应进行热处理的基板2的腔室(处理容器)3、在腔室3的上方配设的灯室4。热处理装置1能够对直径为300mm的基板2进行热处理。腔室3利用铝等材料形成为具有上方侧开口部6a和下方侧开口部6b的箱型。上方侧开口部6a通过透明部件7和O形环8而被气密的密闭。下方侧开口部6b通过底板5和O形环9也同样被气密的密闭。透明部件7的材质因在基板2的热处理时作为加热单元而使用的光源15的种类而各异。例如，在使用红外线灯时，使用石英等具有红外线透过性的透明材料。腔室3的内部形成有对基板2进行热处理的处理室10。在该处理室10的内部配设有载置基板2的圆板状的载置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热处理装置，其特征在于，包括：收纳基板的处理室；设置在所述处理室的上方、并且分别照射所述基板的多个光源；内面形成为圆顶状的反射面，反射从所述各个光源发出的光的一部分并导向所述基板的第一反射镜；和分别设置于所述各个光源，反射并汇聚从各个光源发出的光、导向所述基板的多个第二反射镜，为了在配设各光源的位置形成第一焦点，并在配设所述基板的一侧形成第二焦点，各第二反射镜的反射面具有围绕该第一焦点的周围的旋转椭圆面或者与其近似的曲面的一部分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2005-6-21 180353/20051.一种热处理装置，其特征在于，包括收纳基板的处理室；设置在所述处理室的上方、并且分别照射所述基板的多个光源；内面形成为圆顶状的反射面，反射从所述各个光源发出的光的一部分并导向所述基板的第一反射镜；和分别设置于所述各个光源，反射并汇聚从各个光源发出的光、导向所述基板的多个第二反射镜，为了在配设各光源的位置形成第一焦点，并在配设所述基板的一侧形成第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：河西繁，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]