JP2002146540A - 基板加熱装置 - Google Patents
基板加熱装置Info
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- JP2002146540A JP2002146540A JP2000346446A JP2000346446A JP2002146540A JP 2002146540 A JP2002146540 A JP 2002146540A JP 2000346446 A JP2000346446 A JP 2000346446A JP 2000346446 A JP2000346446 A JP 2000346446A JP 2002146540 A JP2002146540 A JP 2002146540A
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- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Furnace Charging Or Discharging (AREA)
Abstract
て、基板15の内周側と外周側での温度差を無くし、基
板15の表面での温度分布を均一にする。 【解決手段】 加熱部1は、加熱板2、3を有し、加熱
板2、3は、サセプタ7を介して基板15の内周側を加
熱する内周側加熱板2と、基板15の外周側を加熱する
外周側加熱板3とに分離され、それらの間に断熱用のス
リット6が設けられていると共に、それぞれ別のヒータ
4、5により独立して加熱される。さらに、内周側サセ
プタ2の上下両面の基板15の内周側部分に対応する部
分に窪み10、11を設け、その部分で基板15に熱が
伝熱しにくいようにする。
Description
造のため、PVD法やCVD法により、半導体ウエハ等
の基板の上に膜を形成する工程において、基板を加熱す
る装置に関し、特に、基板の内外周の温度差を無くし、
基板の温度分布を均一にすることを図った基板加熱装置
に関する。
CVD法により、半導体ウエハ等の基板の上に金属膜等
を成膜する際、加熱板に直接基板を置いて成膜処理を行
うと、基板が汚れてしまう。そこで、加熱板上に高温下
で化学的に安定なサセプタを載せ、このサセプタの上に
基板を置き、サセプタを介して加熱板から基板に伝熱す
る手段をとることが多い。このような基板加熱装置の従
来例を図7に示す。
15を加熱する加熱部1は、ステンレスやインコネル等
の金属からなる加熱板14とこの加熱板14を加熱する
ヒータ17、18を備えている。加熱部1の周囲は、リ
フレクタ19で囲まれており、加熱部1の熱が外部に放
出されるのを防止する。加熱板14の上には、高温下で
化学的に安定な炭化珪素等の材質からなるサセプタ7が
搭載され、このサセプタ7の上に半導体ウエハ等の基板
15が搭載される。ヒータ17、18で発生した熱は、
加熱板14で均一化され、サセプタ7を介して基板15
に伝達されることにより、基板15が加熱される。この
ような基板加熱装置では、加熱板14の熱をサセプタ7
を介して基板15に伝達することから、基板15の面方
向の温度分布にばらつきが生じやすくなる。特に、基板
15の内周部に比べて外周部の境界面からの放熱がある
ので外周部の温度が低くなりやすい。
内周部分と外周部分とにそれぞれ別のヒータ17、18
を設け、加熱板14の外周側の温度を内周側に比べて高
く設定し、基板15の内周側と外周側との温度の差を小
さくする手段もとられている。しかしながら、もともと
加熱板14は、その面方向の温度勾配を小さくするため
と温度差に伴う曲がり防止のために使用するものであ
り、その径方向の断面積を大きくし、その伝熱抵抗を小
さくするため、厚く形成されている。このため、ヒータ
17、18の発熱量を調整して加熱板14の外周側と内
周側の温度差を大きくしようとしても、加熱板14の外
周側と内周側の温度勾配を大きくすることができない。
その結果として、基板15の温度分布を内周側と外周側
とで均一にできない。
D法やCVD法により、半導体ウエハ等の基板の上に金
属膜等を成膜する場合、基板15を300〜500℃に
加熱する必要がある。しかしながら、従来の基板加熱装
置では、サセプタ7や基板15の表面から周囲へ放熱す
ることにより、基板15の面方向の温度差が生じること
が避けられなかった。そのため、温度が低いウエハ基板
外周部に成膜された膜に厚さや純度のムラが生じ、歩溜
まりが低下するという課題があった。
14にサセプタ7と基板15を載せない状態で、加熱板
14の表面の温度分布が均一であったとしても、サセプ
タ7を載せた時点では、サセプタ7の外周面からの熱放
射により、サセプタ7の外周部の温度が低下してしま
う。この状態で更にサセプタ7に基板15を載せると、
基板15の外周面からの放熱も加わり、基板15の外周
部の温度は大きく低下し、基板15の表面の温度分布が
大きくなる。
る課題に鑑み、サセプタを使用した基板加熱装置におい
て、基板の内周側と外周側での温度差を無くし、基板の
表面での温度分布を均一にすることが可能な基板加熱装
置を提供することを目的とする。
を達成するため、加熱部1を、基板15の内周側を加熱
する部分と、基板15の外周側を加熱する部分とに分
け、それらを断熱すると共に、それぞれ別のヒータ4、
5で加熱するようにした。これにより、基板15の内周
側と外周側との温度差が生じないように、外周側加熱板
3の温度を内周側加熱板2より十分高くすることができ
るようにした。
ヒータ4、5により加熱される加熱部1と、この加熱部
1により加熱され、その上に載置された基板15に伝熱
するサセプタ7とを有し、加熱部1のサセプタ7を介し
て基板15の内周側を加熱する部分と基板15の外周側
を加熱する部分とを互いに独立して加熱し、且つそれら
の基板15の内周側を加熱する部分と基板15の外周側
を加熱する部分とを互いに断熱したことを特徴とするも
のである。
2、3を有し、加熱板2、3は、サセプタ7を介して基
板15の内周側を加熱する内周側加熱板2と、基板15
の外周側を加熱する外周側加熱板3とに分離され、それ
らの間に断熱用のスリット6が設けられていると共に、
それぞれ別のヒータ4、5により独立して加熱される。
と外周側加熱板3とを独立して温度制御することがで
き、しかも内周側加熱板2と外周側加熱板3とが断熱さ
れているため、その温度差を大きくとることもできる。
このため、基板15の内周側と外周側との温度差が生じ
ないように、外周側加熱板3の温度を内周側加熱板2よ
り十分高くすることができる。その結果として、基板1
5の内周側と外周側との温度差を小さくすることができ
る。
を断熱するための前記のスリット6の形態としては、第
一に、加熱板2、3の上面から下面に向けて切り込むよ
うに設けられ、加熱板2、3の一部がその下面側で部分
的に連なっている形態をあげることができる。第二に、
スリット6が加熱板2、3の下面から上面に向けて切り
込むように設けられ、加熱板2、3の一部がその上面側
で部分的に連なっている形態をあげることができる。第
三としては、スリット6が加熱板2、3の上面から下面
にわたって設けられ、加熱板2、3のが互いに分離され
ている形態をあげることができる。
板15をサセプタ7を介して加熱部1で加熱するに当た
り、基板15の基板の内周側において、基板15の外周
側より加熱部1からサセプタ7を介して基板15に熱が
伝熱しにくいようにした。これにより、基板15の外周
側より内周側で加熱部1からサセプタ7を介して基板1
5に伝熱される熱量を抑え、放熱量を受熱量との均衡を
図ったものである。
ヒータ4、5により加熱される加熱部1と、この加熱部
1により加熱され、その上に載置された基板15に伝熱
するサセプタ7とを有し、サセプタ7の基板15の内周
側を加熱する部分の加熱部1側に面した面と基板15側
に面した面との少なくとも何れかが、その外周側に比べ
て加熱部1或いは基板15と互いに伝熱しにくくなって
いることを特徴とするものである。
加熱する部分の加熱部1側に面した面と基板15側に面
した面との少なくとも何れかに窪み10、11を設け
る。或いは、サセプタ7の基板15の内周側を加熱する
部分に面した内側加熱板2が、その外周側の加熱板3に
比べて低くなっている。これにより、基板15の外周側
に比べて基板15の内周側で、加熱部1とサセプタ7或
いはサセプタ7と基板15との距離が互いに遠くなって
いる。こうして遠くなった分だけ、互いに伝熱しにくく
なる。この伝熱減少は、接触による伝熱がなくなり、多
少の気体がある場合は、この気体による伝熱分がなくな
るからである。但し、輻射伝熱量はほとんど変わらな
い。
を加熱する部分の加熱部1側に面した面と基板15側に
面した面との少なくとも何れかに、サセプタ7の他の部
分に比べて輻射率の低い低輻射面12、13が設けられ
ている。或いは、 サセプタ7の基板15の内周側を加
熱する部分に面した加熱部1の加熱板2に、外周側の加
熱板3に比べて輻射率の低い低輻射面16が設けられて
いる。これにより、基板15の外周側に比べて中央部側
が互いに伝熱しにくくなっている。
外周側に比べて、その内周側がサセプタ7を介して加熱
部1と伝熱しにくいため、基板15の外周側に比べて、
その内周側に単位時間に伝熱される熱量が小さくなる。
このため、放熱しやすい基板15の外周側と放熱しにく
い基板15の内周側とで受熱量と放熱量のバランスが取
れる。その結果基板15の内周側と外周側とで温度の均
衡がとれることになる。すなわち、基板15の温度分布
が均一になる。
側サセプタ8と、その外周側の外周側サセプタ9とに分
離し、内周側サセプタ8に基板15を載せる。これによ
り、内周側サセプタ8の周辺部から直接放熱されること
がなくなる。すなわち、内周側サセプタ8の周辺部が外
周側サセプタ9によって保温され、内周側サセプタ8の
周辺部からの放熱量が小さくなり、より均一な温度管理
が可能となる。
の実施形態について、具体的且つ詳細に説明する。図1
に本発明による基板加熱装置の一実施形態を示す。
スやインコネル等の金属からなる加熱板2、3を有して
いる。この加熱板2、3は、加熱する半導体ウエハの中
央部に対応する内周側加熱板2とその外周側にある外周
側加熱板3とを有し、これら内周側加熱板2と外周側加
熱板3との間にスリット6が形成されている。
周側加熱板3との間を上から下に向けて切り込んだ形態
の円形の溝状のもので、内周側加熱板2と外周側加熱板
3との下部は一部連なっている。この内周側加熱板2と
外周側加熱板3とが連なった部分における前記加熱板
2、3の同心円筒面における断面積は極めて小さく、伝
熱抵抗が大きい。このため、このスリット6の部分で内
周側加熱板2と外周側加熱板3とが互いに断熱された状
態となる。
は、それぞれヒータ4、5が設けられ、これらヒータ
4、5は、それぞれ内周側加熱板2と外周側加熱板3と
を独立して加熱する。これら加熱板2、3とヒータ4、
5とからなる加熱部1の上面側を除く周囲、つまり、外
周側加熱板3の外周側と内周側加熱板2と外周側加熱板
3の下側とをリフレクタ19が囲んでいる。
て、その上に高温下で化学的に安定した炭化珪素等の無
機材料からなるサセプタ7が置かれる。このサセプタ7
は、加熱する半導体ウエハ等の基板15を搭載する内周
側サセプタ8とその外側の外周用サセプタ9とからな
り、これら内周側サセプタ8と外周用サセプタ9は同心
円状に配置され、且つ互いに分離されている。
ハ等の基板15より大きなトレイ状のもので、その中心
部分は周囲より薄くなっており、上下両面に窪み10、
11が形成されている。この内周側サセプタ8の上面中
央部には、半導体ウエハ等の基板15が搭載される。こ
のとき、前記内周側サセプタ8の上下両面の窪み10、
11の部分は、内周側加熱板2や基板15から離れてい
る。図1に示す通り、上下両面の窪み10、11は、そ
れぞれ内周側サセプタ8と基板15の中央部分とに対向
する部分に形成され、窪み10、11の無い周辺部は、
外周側サセプタ3と基板15の周辺部とに対向してい
る。
加熱するとき、内周側加熱板2と外周側加熱板3とを独
立して温度制御する。この場合において、内周側加熱板
2と外周側加熱板3とが断熱されているため、必要なだ
けの温度差をとることができる。従って、基板15の内
周側と外周側との温度差が生じないように、外周側加熱
板3の温度を内周側加熱板2より十分高くすることがで
きる。
いて基板15や外周側加熱板3と接触するのに対し、基
板15の中央部においては、その窪み10、11によ
り、内周側加熱板2や基板15と離れる。従って、内周
側加熱板2の外周側では、各部材間の熱伝導により伝熱
されるのに対し、内周側サセプタ8の内周側では、真空
雰囲気または希薄ガス雰囲気において、輻射のみによっ
て伝熱される。その分、内周側サセプタ8の周辺部に比
べて中央部において伝熱されにくくなる。このため、基
板15の中央部より周辺部に熱量を集めて伝熱すること
ができ、放熱しやすい基板15の周辺部と放熱しにくい
基板15の中央部との熱収支を均衡させ、基板15の温
度分布を周辺部と中央部とで均一にすることができる。
周側サセプタ8と、その外周側の外周側サセプタ9とに
分離していることより、内周側サセプタ8の周辺部から
の放熱量が小さくなり、より均一な温度管理が可能とな
る。
すると、この実施形態では、内周側加熱板2と外周側加
熱板3とを熱絶縁するためのスリット6が、内周側加熱
板2と外周側加熱板3との間に下から上に向けて切り込
むような形態で形成されており、内周側加熱板2と外周
側加熱板3とが上側で一部連なっている。この場合もま
た、内周側加熱板2と外周側加熱板3とが連なった部分
における前記加熱板2、3の同心円筒面における断面積
は極めて小さく、伝熱抵抗が大きい。このため、このス
リット6の部分で内周側加熱板2と外周側加熱板3とが
互いに断熱された状態となる。その他は、図1に示した
実施形態と同様である。
すると、この実施形態では、内周側加熱板2と外周側加
熱板3とを熱絶縁するためのスリット6が、内周側加熱
板2と外周側加熱板3との間の上下全体にわたって形成
されており、内周側加熱板2と外周側加熱板3とがスリ
ット6で完全に分離されている。この場合は、内周側加
熱板2と外周側加熱板3とがスリット6によって分離さ
れているため、真空雰囲気または希薄ガス雰囲気におい
ては、内周側加熱板2と外周側加熱板3とは、ほぼ輻射
のみによって伝熱されるようになり、内周側加熱板2と
外周側加熱板3とが互いに断熱される。その他は、図1
に示した実施形態と同様である。
すると、この実施形態では、内周側サセプタ8の上下面
中央部に窪み10、11を設ける代わりに、内周側サセ
プタ8の上下の面に、この内周側サセプタ8を形成する
炭化珪素等より輻射率の小さな白金や金等からなる膜を
形成し、低輻射面12、13を設けたものである。この
ため、内周側サセプタ8の周辺部に比べて中央部におい
て伝熱されにくくなる。これにより、基板15の中央部
より周辺部に熱量を集めて伝熱することができ、放熱し
やすい基板15の周辺部と放熱しにくい基板15の中央
部との熱収支が均衡し、基板15の温度分布が周辺部と
中央部とで均一になる。その他は、図1に示した実施形
態と同様である。
すると、この実施形態では、前記図4により前述した実
施形態において、内周側サセプタ8の上下面中央部に低
輻射面12、13を設ける代わりに、内周側加熱板2の
上面に、その内周加熱板2を形成するステンレスやイン
コネル等より輻射率の小さな白金や金等からなる膜を形
成し、低輻射面16を設けたものである。そして、内周
側加熱板2は、内周側サセプタ8を介して基板15の中
央部に対向している。この低輻射面16により、内周加
熱板2からは外周側加熱板3に比べて基板15側に伝熱
されにくくなる。その他は、図4に示した実施形態と同
様である。
すると、この実施形態では、図5により前述した実施形
態において、内周側加熱板2の上面に低輻射面16を設
ける代わりに、内周側加熱板2の上面を外周側加熱板3
より低くし、内周側加熱板2の上面から内周側サセプタ
8までの距離を、外周側加熱板3より離したものであ
る。この距離の違いにより、内周加熱板2からは外周側
加熱板3に比べて基板15側に伝熱されにくくなる。な
おこの場合、内側サセプタ8の下面の窪みは不要であ
り、上面の窪み10は必要に応じて設けることができ
る。その他は、図5に示した実施形態と同様である。
て、スリット6の形態は図1に示したものと同様のもの
であるが、図2或いは図3に示したスリット6の形態を
採用することもできる。さらに、図1〜図3に示すよう
な内周側サセプタ8の窪み10、11、図4に示すよう
な内周側サセプタ8の低輻射面12、13、図5に示す
ような内周側加熱板2の低輻射面16及び図6に示すよ
うな内周側加熱板2の上面を低くすること等を互いに併
用することもできる。
1をサセプタ7を介して基板15の内周側を加熱する内
周側加熱板2と、基板15の外周側を加熱する外周側加
熱板3とに分離し、それらの間に断熱用のスリット6を
設け、且つそれぞれ別のヒータ4、5により加熱してい
るので、外周側加熱板3の温度を内周側加熱板2より十
分高くすることができ、その結果として基板15の内周
側と外周側との温度差を小さくすることができる。
て、基板15の外周側より加熱部1からサセプタ7を介
して基板15に伝熱しにくいようにしたことにより、放
熱しやすい基板15の外周側と放熱しにくい基板15の
内周側とで受熱量と放熱量のバランスを取ることがで
き、基板15の温度分布が均一になる。また、サセプタ
7を、内周側サセプタ8と、その外周側の外周側サセプ
タ9とに分離し、内周側サセプタ8に基板15を載せこ
とにより、内周側サセプタ8の周辺部からの放熱量が小
さくなり、より均一な温度管理が可能となる。
概略縦断側面図である。
す概略縦断側面図である。
す概略縦断側面図である。
す概略縦断側面図である。
す概略縦断側面図である。
す概略縦断側面図である。
る。
Claims (12)
- 【請求項1】 ヒータ(4)、(5)により加熱される
加熱部(1)と、この加熱部(1)により加熱され、そ
の上に載置された基板(15)に伝熱するサセプタ
(7)とを有する基板加熱装置において、加熱部(1)
のサセプタ(7)を介して基板(15)の内周側を加熱
する部分と基板(15)の外周側を加熱する部分とを互
いに独立して加熱し、且つそれらの基板(15)の内周
側を加熱する部分と基板(15)の外周側を加熱する部
分とを互いに断熱したことを特徴とする基板加熱装置。 - 【請求項2】 加熱部(1)は、加熱板(2)、(3)
を有し、加熱板(2)、(3)は、サセプタ(7)を介
して基板(15)の内周側を加熱する内周側加熱板
(2)と、基板(15)の外周側を加熱する外周側加熱
板(3)とに分離され、それらの間に断熱用のスリット
(6)が設けられていると共に、それぞれ別のヒータ
(4)、(5)により独立して加熱されることを特徴と
する請求項1に記載の基板加熱装置。 - 【請求項3】 スリット(6)が加熱板(2)、(3)
の上面から下面に向けて切り込むように設けられ、加熱
板(2)、(3)の一部がその下面側で部分的に連なっ
ていることを特徴とする請求項2に記載の基板加熱装
置。 - 【請求項4】 スリット(6)が加熱板(2)、(3)
の下面から上面に向けて切り込むように設けられ、加熱
板(2)、(3)の一部がその上面側で部分的に連なっ
ていることを特徴とする請求項2に記載の基板加熱装
置。 - 【請求項5】 スリット(6)が加熱板(2)、(3)
の上面から下面にわたって設けられ、加熱板(2)、
(3)のが互いに分離されていることを特徴とする請求
項2に記載の基板加熱装置。 - 【請求項6】 ヒータ(4)、(5)により加熱される
加熱部(1)と、この加熱部(1)により加熱され、そ
の上に載置された基板(15)に伝熱するサセプタ
(7)とを有する基板加熱装置において、サセプタ
(7)の基板(15)の内周側を加熱する部分の加熱部
(1)側に面した面と基板(15)側に面した面との少
なくとも何れかが、その外周側に比べて加熱部(1)或
いは基板(15)とに伝熱しにくくなっていることを特
徴とする基板加熱装置。 - 【請求項7】 サセプタ(7)の基板(15)の内周側
を加熱する部分の加熱部(1)側に面した面と基板(1
5)側に面した面との少なくとも何れかが、その外周側
に比べて加熱部(1)或いは基板(15)との距離が遠
くなっていることを特徴とする請求項6に記載の基板加
熱装置。 - 【請求項8】 サセプタ(7)の基板(15)の内周側
を加熱する部分の加熱部(1)側に面した面と基板(1
5)側に面した面との少なくとも何れかに窪み(1
0)、(11)を設けることにより、その外周側に比べ
て加熱部(1)或いは基板(15)との距離が遠くなっ
ていることを特徴とする請求項7に記載の基板加熱装
置。 - 【請求項9】 サセプタ(7)の基板(15)の内周側
を加熱する部分に面した内周側加熱板(2)が、その外
周側加熱板(3)に比べて低くなっていることにより、
サセプタ(7)との距離が遠くなっていることを特徴と
する請求項7に記載の基板加熱装置。 - 【請求項10】 サセプタ(7)の基板(15)の内周
側を加熱する部分の加熱部(1)側に面した面と基板
(15)側に面した面との少なくとも何れかに、サセプ
タ(7)の他の部分に比べて輻射率の低い低輻射面(1
2)、(13)を設けたことを特徴とする請求項6に記
載の基板加熱装置。 - 【請求項11】 サセプタ(7)の基板(15)の内周
側を加熱する部分に面した加熱部(1)の加熱板(2)
に、外周側の加熱板(3)に比べて輻射率の低い低輻射
面(16)が設けたことを特徴とする請求項6に記載の
基板加熱装置。 - 【請求項12】 サセプタ(7)を、基板(15)が載
る内周側サセプタ(8)と、その外周側の外周側サセプ
タ(9)とに分離したことを特徴とする請求項1〜11
の何れかに記載の基板加熱装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2000346446A JP2002146540A (ja) | 2000-11-14 | 2000-11-14 | 基板加熱装置 |
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Country Status (1)
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JP (1) | JP2002146540A (ja) |
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