JP2000315658A - Thermal treatment equipment - Google Patents

Thermal treatment equipment

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JP2000315658A
JP2000315658A JP11123671A JP12367199A JP2000315658A JP 2000315658 A JP2000315658 A JP 2000315658A JP 11123671 A JP11123671 A JP 11123671A JP 12367199 A JP12367199 A JP 12367199A JP 2000315658 A JP2000315658 A JP 2000315658A
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JP
Japan
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mounting table
plate
temperature
soaking plate
mounting stand
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JP11123671A
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Japanese (ja)
Inventor
Takashi Shigeoka
隆 重岡
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Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To heat a body to be treated in a state where a temperature distribution on the surface of a mounting stand is relieved by installing a soaking plate on the upper face of the mounting stand. SOLUTION: A film forming device 10 has a treatment container 12 formed in a cylindrical form with aluminium, for example. A mounting stand 26 raised from the base part through a pole 24 is installed in the treatment container 12 for placing a semiconductor wafer W as a body to be treated. A thin soaking plate 34 is placed on the mounting stand 26 and the treated semiconductor wafer W is directly placed on the mounting stand 26. The diameter of the soaking plate 34 is set to be almost similar to that of the mounting stand 26 below the plate. Guide rings 36 which are formed of Al2O3 and whose cross sections are L forms are loaded at the peripheral edge parts of both parts, and the soaking plate 34 is fixed to a mounting stand 26-side. The soaking plate 34 is formed of the discoidal quartz or sapphire plate whose thickness is about 0.5 to 1.5 mm. Radiation energy is multiplexed/reflected at the inner part and radiation heat is dispersed to a periphery.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体ウエ
ハに対して成膜処理やアニール処理等の熱処理を施す熱
処理装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat treatment apparatus for performing a heat treatment such as a film forming process or an annealing process on a semiconductor wafer.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、半導体集積回路を製造するため
には、半導体ウエハに対して、成膜、エッチング、酸化
拡散、アニール等の各種の熱処理が繰り返し施される。
例えば1枚毎のウエハに対して膜を堆積させるCVD
(Chemical VaporDepositio
n)装置においては、加熱ヒータを内蔵したサセプタ等
の載置台上に半導体ウエハを載置し、これを所定の温度
に加熱しながら成膜用の処理ガスを供給し、ウエハ表面
に膜を堆積させるようになっている。これを図9を参照
して説明する。図9は従来の一般的な熱処理装置を示す
概略構成図であり、この熱処理装置は真空引き可能にな
された略円筒体状の処理容器2を有している。この処理
容器2内には、上面の半導体ウエハWを載置するための
載置台4が設置されると共に、これに対向する天井部に
は、処理容器2内に成膜ガス等の処理ガスを供給するた
めのシャワーヘッド部6が設けられている。
2. Description of the Related Art Generally, in order to manufacture a semiconductor integrated circuit, various heat treatments such as film formation, etching, oxidative diffusion and annealing are repeatedly performed on a semiconductor wafer.
For example, CVD for depositing a film on each wafer
(Chemical Vapor Deposition
n) In the apparatus, a semiconductor wafer is mounted on a mounting table such as a susceptor having a built-in heater, and a processing gas for film formation is supplied while heating the semiconductor wafer to a predetermined temperature to deposit a film on the wafer surface. It is made to let. This will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a schematic configuration diagram showing a conventional general heat treatment apparatus. This heat treatment apparatus has a substantially cylindrical processing vessel 2 which can be evacuated. A mounting table 4 for mounting the semiconductor wafer W on the upper surface is installed in the processing container 2, and a processing gas such as a film forming gas is supplied into the processing container 2 on a ceiling facing the mounting table 4. A shower head section 6 for supplying is provided.

【0003】上記載置台4の全体は例えばAlN(窒化
アルミニウム)等のセラミックスよりなり、この内部
に、例えばモリブデン線等の抵抗体よりなる加熱ヒータ
8が所定のパターン形状に配列して埋め込まれている。
具体的には、この載置台4を製造する時には、いわゆる
ホットプレス法が用いられ、例えばセラミックスの原料
粉体中に上記パターン形状に配列した加熱ヒータ8を埋
設し、この状態で全体に圧力を加えた状態で高温状態に
維持してセラミックスを焼結させる。そして、処理容器
2内に処理ガスを供給しつつ所定の圧力に真空引きし、
上述のように形成された載置台4上にウエハWを直置き
し、加熱ヒータ8からの熱によりウエハWを加熱しつつ
成膜処理を行なう。
The mounting table 4 is entirely made of ceramics such as AlN (aluminum nitride), and heaters 8 made of a resistor such as a molybdenum wire are embedded in the inside thereof in a predetermined pattern. I have.
Specifically, when the mounting table 4 is manufactured, a so-called hot press method is used. For example, a heater 8 arranged in the above-mentioned pattern shape is buried in a raw material powder of ceramics. The ceramics are sintered while maintaining the high temperature in the added state. Then, a vacuum is drawn to a predetermined pressure while supplying the processing gas into the processing container 2,
The wafer W is directly placed on the mounting table 4 formed as described above, and a film forming process is performed while the wafer W is heated by the heat from the heater 8.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、ウエハWに
対して熱処理を行なうに際しては、熱処理の面内均一性
を確保するために、ウエハWの加熱温度の面内均一性を
高く維持することが必要である。しかしながら、載置台
4中に埋め込まれた加熱ヒータ8の性能がばらついてい
たり、ホットプレス時の圧力にばらつきが発生したりし
て、加熱ヒータ8のパターン形状をどのように工夫して
も載置台4の表面に部分的に発熱量が異なる部分が生
じ、温度分布が発生してしまうといった問題があった。
そして、この載置台4の表面における温度分布がこの上
面に直置きされているウエハWに反映し、これがために
ウエハWの面内温度が不均一になってばらつきが生じ、
温度の面内均一性を十分に確保できない、といった問題
があった。尚、上記した載置台表面における温度のばら
つきの原因は、ホットプレス時の面内圧力の不均一によ
り、載置台表面に熱伝導状態に差が発生したり、或いは
ホットプレス時に加熱ヒータ8の材料である例えばモリ
ブデンがセラミックス材料である窒化アルミニウム中に
不均一に拡散してしまうためであると推測される。
When performing a heat treatment on the wafer W, it is necessary to maintain a high uniformity of the heating temperature of the wafer W in order to secure the uniformity of the heat treatment in the surface. is necessary. However, the performance of the heater 8 embedded in the mounting table 4 varies, or the pressure at the time of hot pressing varies. There is a problem that a portion having a different calorific value is partially generated on the surface of No. 4 and a temperature distribution is generated.
Then, the temperature distribution on the surface of the mounting table 4 is reflected on the wafer W placed directly on the upper surface, and therefore, the in-plane temperature of the wafer W becomes non-uniform, causing variations.
There has been a problem that the in-plane uniformity of the temperature cannot be sufficiently ensured. The temperature variation on the mounting table surface may be caused by a difference in the heat conduction state on the mounting table surface due to uneven in-plane pressure during hot pressing, or the material of the heater 8 during hot pressing. It is presumed that, for example, molybdenum diffuses non-uniformly into aluminum nitride, which is a ceramic material.

【0005】そこで、上記したようなウエハ面内の温度
の不均一性を改善するために、載置台4の表面に短い複
数本、例えば高さ数mmの3本程度のピンを起立させて
設け、このピン上にウエハWを支持させることにより、
載置面上へのウエハの直置きを回避して載置台4の上面
の温度分布を緩和させることも行なわれているが、この
場合には、ウエハWの裏面に成膜ガスが回り込んで、こ
の裏面に後工程においてパーティクルの発生原因となる
不要な膜が付着する、いわゆる裏面デポが発生し、好ま
しい対策とはいえない。特に、ウエハサイズが6インチ
或いは8インチから12インチへと大型化するにつれ
て、上述したような問題が顕著化しており、早期の解決
が望まれている。本発明は、以上のような問題点に着目
し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本
発明の目的は、載置台表面の温度分布を緩和させた状態
で被処理体を加熱することができる熱処理装置を提供す
ることにある。
Therefore, in order to improve the non-uniformity of the temperature within the wafer surface as described above, a plurality of short pins, for example, about three pins having a height of several mm, are provided upright on the surface of the mounting table 4. By supporting the wafer W on the pins,
Although the temperature distribution on the upper surface of the mounting table 4 is eased by avoiding the direct mounting of the wafer on the mounting surface, in this case, the film forming gas wraps around the back surface of the wafer W. However, an unnecessary film that causes particles to be generated in a subsequent process adheres to the back surface, which is called a back surface deposition, which is not a preferable measure. In particular, as the wafer size is increased from 6 inches or 8 inches to 12 inches, the above-mentioned problem becomes remarkable, and an early solution is desired. The present invention has been devised in view of the above problems and effectively solving them. An object of the present invention is to provide a heat treatment apparatus capable of heating an object to be processed in a state where the temperature distribution on the surface of the mounting table is relaxed.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】請求項1に規定する発明
は、処理容器内に、被処理体を載置するための載置台を
設け、前記被処理体に所定の熱処理を施すようにした熱
処理装置において、前記載置台の上面に均熱化板を設置
するように構成したものである。これにより、薄い均熱
化板内で、放射エネルギーを多重反射させることによ
り、熱エネルギーを分散させ、載置台表面の温度の面内
均一性を緩和した状態で被処理体に熱エネルギーを伝達
することが可能となる。
According to the invention defined in claim 1, a mounting table for mounting an object to be processed is provided in a processing container, and a predetermined heat treatment is applied to the object to be processed. In the heat treatment apparatus, a soaking plate is provided on the upper surface of the mounting table. Thereby, the heat energy is dispersed by multiple reflection of the radiant energy in the thin soaking plate, and the heat energy is transmitted to the object to be processed in a state where the in-plane uniformity of the temperature of the mounting table surface is relaxed. It becomes possible.

【0007】この場合、例えば請求項2に規定するよう
に、前記載置台は、加熱ヒータをセラミックス中に埋め
込むことにより形成されている。また、請求項3に規定
するように、前記均熱化板の表面と裏面の内の、少なく
とも一面は粗面化処理されているようにしてもよい。こ
のように粗面化処理を行なうことにより、均熱化板の粗
面における放射エネルギーの反射率が高まって均熱化板
内の多重反射の頻度が高まり、載置台表面における温度
の不均一性を一層緩和させた状態で被処理体に熱エネル
ギーを伝達することが可能となる。
In this case, for example, the mounting table is formed by embedding a heater in ceramics. Further, as specified in claim 3, at least one of the front surface and the back surface of the soaking plate may be roughened. By performing the surface roughening process in this manner, the reflectance of radiant energy on the rough surface of the temperature equalizing plate increases, the frequency of multiple reflections in the temperature equalizing plate increases, and the temperature unevenness on the surface of the mounting table. It is possible to transmit heat energy to the object to be processed in a state in which is further reduced.

【0008】また、請求項4に規定するように、前記均
熱化板は、前記載置台の表面の温度分布に応じて粗面化
処理に分布を持たせているようにしてもよい。このよう
に、粗面化処理に分布を持たせることにより、被処理体
の温度の面内不均一性を一層改善することが可能とな
る。また、請求項5に規定するように、例えば前記均熱
化板は、石英板或いはサファイア板よりなる。
In addition, the heat equalizing plate may have a distribution in the surface roughening treatment according to the temperature distribution on the surface of the mounting table. In this way, by giving the surface roughening treatment a distribution, it is possible to further improve the in-plane non-uniformity of the temperature of the object to be processed. Further, as specified in claim 5, for example, the soaking plate is made of a quartz plate or a sapphire plate.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る熱処理装置
の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。図1は本発
明に係る熱処理装置を示す断面構成図、図2は載置台を
示す分解斜視図である。ここでは熱処理装置として成膜
装置を例にとって説明する。図示するように、この熱処
理装置としての成膜装置10は、例えばアルミニウムに
より円筒体状に成形された処理容器12を有している。
この処理容器12の天井部には、多数のガス噴出口14
を有するシャワーヘッド部16が設けられており、これ
により処理ガスとして例えば成膜ガスを処理容器12内
へ導入できるようになっている。尚、このシャワーヘッ
ド部16内へ拡散板を設けるようにしてもよい。この処
理容器12の側壁には、搬出入口20が形成されてお
り、これにはゲートバルブ18が設けられて開閉可能に
なされている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a heat treatment apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a sectional view showing a heat treatment apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is an exploded perspective view showing a mounting table. Here, a film forming apparatus will be described as an example of the heat treatment apparatus. As shown in the figure, a film forming apparatus 10 as a heat treatment apparatus has a processing container 12 formed into a cylindrical shape by, for example, aluminum.
A large number of gas outlets 14 are provided on the ceiling of the processing vessel 12.
Is provided, so that, for example, a film forming gas can be introduced into the processing container 12 as a processing gas. Note that a diffusion plate may be provided in the shower head 16. On the side wall of the processing container 12, a carry-in / out port 20 is formed, and a gate valve 18 is provided in the carry-in / out port 20 so as to be openable and closable.

【0010】また、この処理容器12の底部には、図示
しない真空ポンプ等に接続された排気口22が設けられ
ており、処理容器12内を必要に応じて真空引き可能と
している。そして、この処理容器12内には、被処理体
としての半導体ウエハWを載置するためにその底部より
支柱24を介して起立された載置台26が設けられてい
る。この載置台26は、全体が例えばAlN等のセラミ
ックスよりなり、この内部に例えばモリブデン線等の抵
抗体よりなる加熱ヒータ28が所定のパターン形状に配
列して埋め込まれている。この加熱ヒータ28には、ス
イッチ30を介してヒータ電源32が接続されており、
必要に応じて加熱ヒータ28に電力を供給するようにな
っている。
An exhaust port 22 connected to a vacuum pump or the like (not shown) is provided at the bottom of the processing container 12 so that the inside of the processing container 12 can be evacuated as necessary. In the processing container 12, a mounting table 26 is provided upright from a bottom portion of the processing container 12 via a support post 24 for mounting a semiconductor wafer W as an object to be processed. The mounting table 26 is entirely made of ceramics such as AlN, for example, and a heater 28 made of a resistor such as a molybdenum wire is embedded in the inside thereof in a predetermined pattern. A heater power supply 32 is connected to the heater 28 via a switch 30.
Electric power is supplied to the heater 28 as needed.

【0011】そして、この載置台26上に本発明の特徴
とする薄い均熱化板34が設置されており、この載置台
26上に被処理体である半導体ウエハWが直置きされ
る。この均熱化板34の直径は、この下の載置台26の
直径と略同じに設定されており、両者の周縁部には、例
えばAl23 等よりなる断面L字状のガイドリング3
6が装着されて、上記均熱化板34を載置台26側へ固
定している。上記均熱化板34は、厚さが例えば0.5
〜1.5mm程度の円板状の石英板或いはサファイア板
よりなり、この内部で放射エネルギーを多重反射させて
放射熱を周囲に散らすようになっている。上記均熱化板
34の厚さは一例を示したに過ぎず、上記数値に限定さ
れない。ここで上記均熱化板34の表面(上面)或いは
裏面(下面)は、平坦な滑らかな面としてもよいが、好
ましくは表面或いは裏面の内の、少なくとも一方の面
に、より好ましくは両面にブラスト装置等により粗面化
処理(ブラスト処理)を施して微小な凹凸を付けるよう
にする。これにより、均熱化板34の内部から上部のウ
エハWや下部の載置台28に対する放射エネルギーの反
射率を高くして、均熱化板34の内部にて多重反射を起
こし易くすることが可能となり、熱のちらし効果を一層
向上させることが可能となる。
On the mounting table 26, a thin heat equalizing plate 34, which is a feature of the present invention, is installed. On the mounting table 26, a semiconductor wafer W to be processed is directly placed. The diameter of the heat equalizing plate 34 is set to be substantially the same as the diameter of the mounting table 26 below, and a guide ring 3 made of, for example, Al 2 O 3 or the like having an L-shaped cross section is provided on the peripheral edge of both.
6 is mounted to fix the heat equalizing plate 34 to the mounting table 26 side. The soaking plate 34 has a thickness of, for example, 0.5.
It is made of a disc-shaped quartz plate or sapphire plate of about 1.5 mm, and radiated heat is scattered to the surroundings by multiple reflection of radiant energy inside. The thickness of the soaking plate 34 is merely an example, and is not limited to the above value. Here, the front surface (upper surface) or the back surface (lower surface) of the heat equalizing plate 34 may be a flat smooth surface, but is preferably on at least one of the front surface or the back surface, and more preferably on both surfaces. Roughening treatment (blast treatment) is performed by a blasting device or the like so that minute irregularities are formed. This makes it possible to increase the reflectance of radiant energy from the inside of the temperature equalizing plate 34 to the upper wafer W and the lower mounting table 28, and to easily cause multiple reflection inside the temperature uniforming plate 34. Thus, it is possible to further improve the heat flicking effect.

【0012】次に、以上のように構成された本実施例の
動作について説明する。まず、処理容器12の側壁に設
けたゲートバルブ18を開状態とし、図示しないロード
ロック室から搬出入口20を介して未処理の半導体ウエ
ハWをこの処理容器12内へ搬入し、これをリフタピン
(図示せず)の昇降動作によって載置台26と一体的に
固定されている均熱化板34上に直置き状態で載置す
る。次に、処理容器12内を密閉状態とし、加熱ヒータ
28への投入電力を増して予め予熱状態になされている
載置台12の温度をプロセス温度まで昇温して維持す
る。そして、これと共にシャワーヘッド部16から処理
ガスとして流量制御された成膜ガスを処理容器12内へ
供給すると同時に、排気口22から処理容器12内を真
空引きして処理容器12内を所定のプロセス圧力に維持
し、成膜処理を行なう。
Next, the operation of the embodiment constructed as described above will be described. First, the gate valve 18 provided on the side wall of the processing container 12 is opened, and an unprocessed semiconductor wafer W is loaded into the processing container 12 from the load lock chamber (not shown) via the loading / unloading port 20. It is placed in a state of being directly placed on the temperature equalizing plate 34 fixed integrally with the placing table 26 by the lifting / lowering operation (not shown). Next, the inside of the processing container 12 is closed, the power supplied to the heater 28 is increased, and the temperature of the mounting table 12 that has been preheated is raised to the process temperature and maintained. At the same time, a film forming gas whose flow rate is controlled as a processing gas is supplied from the shower head section 16 into the processing chamber 12, and the processing chamber 12 is evacuated from the exhaust port 22 to evacuate the processing chamber 12 through a predetermined process. While maintaining the pressure, a film forming process is performed.

【0013】ここで成膜処理として、例えばSiN膜を
形成する場合には、成膜ガスとしてジクロルシランやN
3 を用い、その時のプロセス温度は例えば650〜7
00℃の範囲内、プロセス圧力は例えば0.2〜0.3
Torrの範囲内にそれぞれ設定する。このような成膜
処理において、加熱ヒータ28より発生した熱は載置台
26を加熱し、この熱は熱伝導により、或いは放射エネ
ルギーとなって均熱化板34を介してウエハWに伝達さ
れ、ウエハWを所定の温度に加熱維持することになる。
ここでの熱エネルギーの伝達は、熱伝導よりも主として
熱放射によって行なわれる。ここで、載置台26の表面
の温度は、先に説明したように、セラミックス材料中に
加熱ヒータ28を埋め込んでホットプレス焼結を行なっ
て載置台26を形成する際の圧力分布のばらつきや加熱
ヒータ28を構成する材料の不均一な拡散等に起因して
不均一な分布になる傾向にある。
Here, in the case of forming a SiN film as a film forming process, for example, dichlorosilane or N
H 3 is used, and the process temperature at that time is, for example, 650 to 7
Within the range of 00 ° C., the process pressure is, for example, 0.2 to 0.3.
Each is set within the range of Torr. In such a film forming process, the heat generated from the heater 28 heats the mounting table 26, and this heat is transmitted to the wafer W through the heat equalizing plate 34 by heat conduction or as radiant energy. The wafer W is heated and maintained at a predetermined temperature.
The transfer of heat energy here is performed mainly by heat radiation rather than heat conduction. Here, as described above, the temperature of the surface of the mounting table 26 depends on the unevenness of pressure distribution and the heating when the mounting table 26 is formed by embedding the heater 28 in the ceramic material and performing hot press sintering. The distribution of the material constituting the heater 28 tends to be non-uniform due to non-uniform diffusion or the like.

【0014】このように、載置台26の表面温度がばら
ついて不均一な状態でこの上にウエハWを直置きにする
と、この温度の不均一性がそのままウエハWの温度分布
に反映してしまい、成膜処理上好ましくない。そこで、
本発明では、上述のようにこの載置台26の上面に薄い
均熱化板34を配置し、この上にウエハWを直置きにす
るようにしているので、載置台26の上面の温度不均一
性が緩和された状態でウエハWに熱が伝わることにな
り、このウエハWの温度の面内均熱性を高く維持するこ
とが可能となる。ここで、この薄い均熱化板34の作用
について具体的に説明する。
As described above, if the wafer W is placed directly on the mounting table 26 in a state where the surface temperature of the mounting table 26 varies and is non-uniform, the non-uniformity of the temperature is directly reflected on the temperature distribution of the wafer W. This is not preferable in the film forming process. Therefore,
In the present invention, as described above, the thin temperature equalizing plate 34 is disposed on the upper surface of the mounting table 26, and the wafer W is placed directly thereon, so that the temperature of the upper surface of the mounting table 26 becomes uneven. The heat is transmitted to the wafer W in a state where the property is relaxed, and the in-plane uniform temperature of the wafer W can be maintained at a high level. Here, the operation of the thin soaking plate 34 will be specifically described.

【0015】図3は載置台上のある点の放射エネルギー
の方向を示す拡大模式図であり、図4は図3中の放射エ
ネルギーの内の特定の方向の放射エネルギーの伝播の状
態を示す拡大模式図である。図3に示すように、載置台
26の表面のある一点Pからは、これに接する透明な均
熱化板34に対して放射エネルギーが球状に分布するよ
うに拡散放射して行くことになる。この球状に拡散する
放射エネルギーの内、1つの方向の放射エネルギーに着
目すると、図4に示すようにこの放射エネルギーは、透
明な均熱化板34の上面と下面との間で多重反射を繰り
返しながら点Pよりも離れた方向に移動することにな
り、従って、点Pにおける熱エネルギーは反射のたびに
熱エネルギーを減少させながら、この周囲に分散されて
散らされるように作用する。
FIG. 3 is an enlarged schematic view showing the direction of radiant energy at a certain point on the mounting table, and FIG. 4 is an enlarged view showing the state of propagation of radiant energy in a specific direction of the radiant energy in FIG. It is a schematic diagram. As shown in FIG. 3, from a certain point P on the surface of the mounting table 26, the radiant energy is diffused and radiated to the transparent soaking plate 34 in contact therewith so as to be distributed spherically. Focusing on the radiant energy in one direction among the radiant energies diffused in a spherical shape, the radiant energy repeats multiple reflections between the upper surface and the lower surface of the transparent soaking plate 34 as shown in FIG. However, the heat energy at the point P acts to be dispersed and scattered around this point while reducing the heat energy at each reflection.

【0016】ここで半導体ウエハWにSiウエハを用
い、均熱化板34として石英ガラス板を用い、載置台2
6としてAlNを用いた場合には、均熱化板34内を伝
播する放射エネルギーが半導体ウエハWとの境界面で反
射する時には、反射率は略0.35となってウエハW側
への吸収率は略0.65となる。また、均熱化板34内
を伝播する放射エネルギーが載置台26との境界面で反
射する時には、反射率は略0.2となって載置台26側
への吸収率は略0.8となる。放射エネルギーはこのよ
うな減衰状態で反射しながら、点Pよりも水平方向へ遠
ざかった方向へ伝播されて行くことになる。このよう
に、載置台26の表面の各点より、上述したように放射
エネルギーが面方向へ拡散される結果、この載置台26
の表面に温度分布が発生していても、上述したような均
熱化板34の作用により、この熱エネルギーがウエハW
に伝播する際には、例えば温度が高くなる傾向の部分は
その温度が周辺に散らされて温度分布がならされてしま
う。この結果、ウエハWの温度の面内均一性を高く維持
することができ、熱処理、例えば膜厚の面内均一性を高
くすることができる。
Here, a Si wafer is used as the semiconductor wafer W, a quartz glass plate is used as the soaking plate 34, and the mounting table 2
When AlN is used as 6, when the radiant energy propagating in the heat equalizing plate 34 is reflected at the boundary surface with the semiconductor wafer W, the reflectance becomes approximately 0.35, and the absorption toward the wafer W is performed. The rate is approximately 0.65. When the radiant energy propagating in the soaking plate 34 is reflected at the interface with the mounting table 26, the reflectance is approximately 0.2, and the absorptivity to the mounting table 26 is approximately 0.8. Become. The radiant energy is propagated in a direction away from the point P in the horizontal direction while being reflected in such an attenuated state. As described above, radiant energy is diffused in the plane direction from each point on the surface of the mounting table 26 as described above, and as a result,
Even if a temperature distribution is generated on the surface of the wafer W, this thermal energy is
For example, when the temperature is propagated to a portion where the temperature tends to be high, the temperature is scattered around and the temperature distribution is smoothed. As a result, the in-plane uniformity of the temperature of the wafer W can be kept high, and the heat treatment, for example, the in-plane uniformity of the film thickness can be increased.

【0017】上記実施例では、均熱化板34の上下の両
面を平滑な面状態にしていたが、この両面或いは片面に
サンドブラスト等により微細な凹凸を付けて粗面化処理
してもよい。これによれば、均熱化板34の上下面の反
射率を類似的に上げることができる。図5はこの時の状
態を示しており、ここでは均熱化板34の上面34A及
び下面34Bの両面に粗面化処理が行なわれて微細な凹
凸が形成されている。このように均熱化板34の表面に
粗面化処理を施すことにより、均熱化板34内を伝播す
る放射エネルギーの疑似的反射率は、粗面化の程度にも
よるが、ウエハWの下面の境界面では略0.7(透過率
は略0.3)程度まで上がり、また、載置台26の上面
の境界面では略0.7(透過率は略0.3)程度まで上
がっている。このため、放射エネルギーの源点である載
置台26の上面の点Pよりも水平方向へより遠く離れた
位置まで熱エネルギーを散らすことができるので、ウエ
ハの表面温度をより平滑化してこの面内均一性を一層向
上させることが可能となる。尚、上記粗面化処理は、均
熱化板34の上下の両面ではなく、いずれか一方の片面
のみ行なってもよい。
In the above embodiment, both upper and lower surfaces of the heat equalizing plate 34 are made smooth, but the surfaces or both surfaces may be roughened by applying fine unevenness by sandblasting or the like. According to this, the reflectance of the upper and lower surfaces of the soaking plate 34 can be similarly increased. FIG. 5 shows the state at this time. Here, both the upper surface 34A and the lower surface 34B of the soaking plate 34 are subjected to a roughening process to form fine irregularities. By performing the surface roughening treatment on the surface of the soaking plate 34, the pseudo reflectance of the radiant energy propagating in the soaking plate 34 depends on the degree of the surface roughening. At the boundary of the lower surface of the mounting table 26, it rises to about 0.7 (the transmittance is about 0.3), and at the boundary of the upper surface of the mounting table 26, it rises to about 0.7 (the transmittance is about 0.3). ing. For this reason, the thermal energy can be scattered to a position farther in the horizontal direction than the point P on the upper surface of the mounting table 26 which is the source point of the radiant energy. It is possible to further improve the uniformity. The surface roughening process may be performed on only one of the upper and lower surfaces of the heat equalizing plate 34 instead of the upper and lower surfaces.

【0018】更に、上記実施例では、均熱化板34の表
面を粗面化処理する場合には、全面均一な状態で粗面化
処理を行なうようにしたが、これに限定されず、載置台
26の表面の温度分布に応じて粗面化の程度に分布を持
たせるようにしてもよい。例えば載置台表面の温度が高
くなる領域に対応する均熱化板の表面は、粗面化の程度
を大きくしてその部分の放射エネルギーの反射率を大き
くし(吸収率は小さい)、逆に載置台表面の温度が低く
なる領域に対応する均熱化板の表面は粗面化の程度を小
さくし、或いは粗面化を施さないようにしてその部分の
放射エネルギーの反射率を小さくする(吸収率は大き
い)ようにしてもよい。図6及び図7はこのような時の
状態を示している。図6は載置台26を所定のプロセス
温度に昇温した時の温度分布を示しており、図7は図6
の載置台に対応する均熱化板を示している。図7(A)
は均熱化板の平面図を示し、図7(B)はこれに対応す
る断面図を示している。図6に示すように、載置台26
をプロセス温度まで昇温した時にこの上面に温度分布が
生じている。
Further, in the above embodiment, when the surface of the soaking plate 34 is roughened, the surface is roughened in a uniform state. However, the present invention is not limited to this. The degree of surface roughening may have a distribution according to the temperature distribution on the surface of the mounting table 26. For example, the surface of the heat equalizing plate corresponding to the region where the temperature of the mounting table surface becomes high increases the degree of surface roughening to increase the reflectance of the radiant energy in that portion (the absorption rate is low), and The surface of the soaking plate corresponding to the region where the temperature of the mounting table surface becomes low has a small degree of surface roughening or is not subjected to surface roughening to reduce the reflectance of radiant energy at that portion ( (Absorption rate is large). 6 and 7 show such a state. FIG. 6 shows a temperature distribution when the mounting table 26 is heated to a predetermined process temperature, and FIG.
3 shows a soaking plate corresponding to the mounting table of FIG. FIG. 7 (A)
Shows a plan view of the soaking plate, and FIG. 7 (B) shows a cross-sectional view corresponding thereto. As shown in FIG.
When the temperature is raised to the process temperature, a temperature distribution occurs on this upper surface.

【0019】ここでは、載置台26の中心部の点線で囲
まれた領域Aの部分が、その周囲よりも温度が少し高く
なる傾向にあると仮定する。この場合には、図7の均熱
化板34に示すように、上記領域Aに対応する領域Bの
部分の粗面化処理を細かくしてこの部分における放射エ
ネルギーに対する疑似的な反射率を高くする。そして、
この領域Bの外側の領域の粗面化処理の程度は抑制して
この部分における放射エネルギーに対する疑似的な反射
率は上記よりも低くする。これにより、載置台26の温
度が高くなる傾向にある領域Aにおける熱エネルギーは
その外側の周囲までより効率的に十分に散らして拡散す
ることができ、また、領域Aの外側の領域の熱エネルギ
ーは拡散の程度が抑制されるので、この結果、両者の相
乗効果により、ウエハWの温度の面内均一性を更に向上
させることが可能となる。
Here, it is assumed that the temperature of the area A surrounded by the dotted line at the center of the mounting table 26 tends to be slightly higher than the surrounding area. In this case, as shown in the temperature equalizing plate 34 in FIG. 7, the roughening treatment of the portion of the region B corresponding to the region A is made fine, and the pseudo reflectance with respect to the radiant energy in this portion is increased. I do. And
The extent of the surface roughening process in the region outside the region B is suppressed, and the pseudo reflectance for radiant energy in this region is made lower than the above. Thereby, the thermal energy in the region A where the temperature of the mounting table 26 tends to be higher can be more efficiently scattered and diffused to the outer periphery thereof, and the thermal energy in the region outside the region A can be diffused more efficiently. Since the degree of diffusion is suppressed, as a result, the in-plane uniformity of the temperature of the wafer W can be further improved due to the synergistic effect of the two.

【0020】尚、上記実施例では、SiN膜の成膜処理
を例にとって説明したが、本発明は、他の膜種の成膜処
理にも適用でき、また成膜処理に限らず、エッチング処
理、酸化拡散処理、アニール処理等の他の熱処理にも適
用できるのは勿論である。例えば図8は、本発明を熱処
理装置として紫外線ランプを用いたアニール改質装置4
0へ適用した時の断面図を示している。この装置40
は、ウエハWの表面に堆積された膜、例えばTaOx膜
等をアニール改質するために用いられる。この処理容器
12の天井部には大きな開口42が設けられ、ここにO
リング等のシール部材45でシールされた例えば石英製
の透過窓44を設けている。そして、この上方にケーシ
ング46により覆われた紫外線ランプ48を配置し、載
置台26上に固定した均熱化板34上のウエハWに紫外
線UVを照射するようになっている。この場合、シャワ
ーヘッド部16は、紫外線の透過を阻害しないように、
例えば石英製のリング状のシャワーヘッド部16を用い
るようにしており、これより処理ガスとして例えばO3
(オゾン)を供給するようになっている。
Although the above embodiment has been described with reference to the SiN film forming process as an example, the present invention can be applied to film forming processes of other film types, and is not limited to the film forming process. Needless to say, the present invention can be applied to other heat treatments such as oxidation diffusion treatment and annealing treatment. For example, FIG. 8 shows an annealing reforming apparatus 4 using an ultraviolet lamp as a heat treatment apparatus according to the present invention.
0 shows a cross-sectional view when applied to FIG. This device 40
Is used to anneal and modify a film deposited on the surface of the wafer W, such as a TaOx film. A large opening 42 is provided in the ceiling portion of the processing container 12 and an O
A transmission window 44 made of, for example, quartz and sealed by a seal member 45 such as a ring is provided. An ultraviolet lamp 48 covered by a casing 46 is disposed above the wafer, and the ultraviolet light UV is applied to the wafer W on the soaking plate 34 fixed on the mounting table 26. In this case, the shower head section 16 does not impede the transmission of ultraviolet rays.
For example, to use a quartz annular shower head 16, for example, O 3 as this from a process gas
(Ozone).

【0021】この場合にも、載置台26上に均熱化板3
4を設けているので、ウエハWの温度の面内均一性が高
く維持され、熱処理であるアニール改質処理の面内均一
性を向上させることができる。尚、ウエハWは均熱化板
34上に直置きされているので、ウエハWの裏面側にオ
ゾンが侵入することはなく、ウエハ裏面が酸化されるこ
とはない。また、本実施例では、被処理体として半導体
ウエハを例にとって説明したが、これに限定されず、L
CD基板、ガラス基板等を処理する場合にも本発明を適
用できるのは勿論である。
Also in this case, the soaking plate 3 is placed on the mounting table 26.
4, the in-plane uniformity of the temperature of the wafer W is maintained at a high level, and the in-plane uniformity of the annealing reforming process as the heat treatment can be improved. Since the wafer W is placed directly on the soaking plate 34, ozone does not enter the back surface of the wafer W, and the back surface of the wafer W is not oxidized. Further, in the present embodiment, a semiconductor wafer has been described as an example of an object to be processed, but the present invention is not limited to this.
Of course, the present invention can be applied to the case of processing a CD substrate, a glass substrate, and the like.

【0022】[0022]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の熱処理装
置によれば、次のように優れた作用効果を発揮すること
ができる。載置台の上面に均熱化板を設けてこの均熱化
板内で放射エネルギーを多重反射させるようにしたの
で、載置台の表面の温度分布を緩和させた状態で被処理
体を加熱することができ、この温度の面内均一性を向上
させることができる。また、均熱化板の面を粗面化する
ことにより、熱エネルギーの拡散を促進できるので、被
処理体の温度の面内均一性を一層向上させることができ
る。更に、均熱化板の粗面化処理に、載置台の表面温度
分布に対応させた分布を持たせることにより、被処理体
の温度の面内均一性を更に向上させることができる。
As described above, according to the heat treatment apparatus of the present invention, the following excellent functions and effects can be exhibited. Since a radiant energy plate is provided on the upper surface of the mounting table and the radiant energy is reflected multiple times in this temperature equalizing plate, the object to be processed is heated in a state where the temperature distribution on the surface of the mounting table is relaxed. And the in-plane uniformity of the temperature can be improved. In addition, since the diffusion of thermal energy can be promoted by roughening the surface of the soaking plate, the in-plane uniformity of the temperature of the object to be processed can be further improved. Furthermore, by providing the surface roughening treatment of the soaking plate with a distribution corresponding to the surface temperature distribution of the mounting table, the in-plane uniformity of the temperature of the object to be processed can be further improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る熱処理装置を示す断面構成図であ
る。
FIG. 1 is a sectional view showing a heat treatment apparatus according to the present invention.

【図2】載置台を示す分解斜視図である。FIG. 2 is an exploded perspective view showing a mounting table.

【図3】載置台上のある点の放射エネルギーの方向を示
す拡大模式図である。
FIG. 3 is an enlarged schematic view showing a direction of radiant energy at a certain point on a mounting table.

【図4】図3中の放射エネルギーの内の特定の方向の放
射エネルギーの伝播の状態を示す拡大模式図である。
FIG. 4 is an enlarged schematic diagram showing a state of propagation of radiant energy in a specific direction among radiant energies in FIG. 3;

【図5】均熱化板の両面を粗面化処理した時の放射エネ
ルギーの伝播状態を説明するための説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining a propagation state of radiant energy when both surfaces of a temperature equalizing plate are subjected to a roughening process.

【図6】載置台を所定のプロセス温度に昇温した時の温
度分布を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a temperature distribution when the mounting table is heated to a predetermined process temperature.

【図7】図6の載置台に対応する均熱化板を示す図であ
る。
FIG. 7 is a view showing a soaking plate corresponding to the mounting table of FIG. 6;

【図8】本発明を熱処理装置として紫外線ランプを用い
たアニール改質装置へ適用した時の断面図である。
FIG. 8 is a sectional view when the present invention is applied to an annealing reforming apparatus using an ultraviolet lamp as a heat treatment apparatus.

【図9】従来の一般的な熱処理装置を示す概略構成図で
ある。
FIG. 9 is a schematic configuration diagram showing a conventional general heat treatment apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 成膜装置(熱処理装置) 12 処理容器 16 シャワーヘッド部 26 載置台 28 加熱ヒータ 34 均熱化板 36 ガイドリング W 半導体ウエハ(被処理体) DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Film-forming apparatus (heat processing apparatus) 12 Processing container 16 Shower head part 26 Mounting table 28 Heater 34 Temperature uniforming plate 36 Guide ring W Semiconductor wafer (workpiece)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4K030 AA03 AA06 AA13 BA40 CA04 CA12 DA09 FA10 GA02 KA23 KA46 LA12 LA15 5F045 AA03 AB33 AD10 AE19 BB02 DP03 EB02 EF05 EK07 EK12 EM02 EM08 EM09  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4K030 AA03 AA06 AA13 BA40 CA04 CA12 DA09 FA10 GA02 KA23 KA46 LA12 LA15 5F045 AA03 AB33 AD10 AE19 BB02 DP03 EB02 EF05 EK07 EK12 EM02 EM08 EM09

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 処理容器内に、被処理体を載置するため
の載置台を設け、前記被処理体に所定の熱処理を施すよ
うにした熱処理装置において、前記載置台の上面に均熱
化板を設置するように構成したことを特徴とする熱処理
装置。
In a heat treatment apparatus, a mounting table for mounting an object to be processed is provided in a processing container, and a predetermined heat treatment is performed on the object to be processed. A heat treatment apparatus characterized in that a plate is installed.
【請求項2】 前記載置台は、加熱ヒータをセラミック
ス中に埋め込むことにより形成されていることを特徴と
する請求項1記載の熱処理装置。
2. The heat treatment apparatus according to claim 1, wherein the mounting table is formed by embedding a heater in ceramics.
【請求項3】 前記均熱化板の表面と裏面の内の、少な
くとも一面は粗面化処理されていることを特徴とする請
求項1または2記載の熱処理装置。
3. The heat treatment apparatus according to claim 1, wherein at least one of the front surface and the back surface of the soaking plate is subjected to a surface roughening treatment.
【請求項4】 前記均熱化板は、前記載置台の表面の温
度分布に応じて粗面化処理に分布を持たせていることを
特徴とする請求項3記載の熱処理装置。
4. The heat treatment apparatus according to claim 3, wherein the soaking plate has a distribution in the surface roughening treatment according to a temperature distribution on the surface of the mounting table.
【請求項5】 前記均熱化板は、石英板或いはサファイ
ア板よりなることを特徴とする請求項1乃至4のいずれ
かに記載の熱処理装置。
5. The heat treatment apparatus according to claim 1, wherein the soaking plate is made of a quartz plate or a sapphire plate.
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