JP2010244864A - Substrate heating structural body - Google Patents

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Koji Kato
公二 加藤
Masaki Kano
正樹 狩野
Kazuichi Yamamura
和市 山村
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To install a thermal conduction adjusting portion in a surface direction at least at one of a heat generating portion, a susceptor, and a reflector of a substrate heating structural body, and heat a heated object to the targeted plane temperature distribution. <P>SOLUTION: In the substrate heating structural body to heat the heated object, in order to equalize the temperature distribution of the heated object, other than the heat generating portion, the substrate heating structural body has at least one of the susceptor or the reflector, the thermal conduction adjusting portion is installed in the surface direction at least at one of the heat generating portion, the susceptor and the reflector, and the heated object is heated having the targeted temperature distribution. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体デバイスの製造工程におけるCVD装置やスパッタ装置、又は、生成薄膜をエッチングするエッチング装置等に使用される、被加熱物である半導体ウェハを加熱するための基板加熱構造体に関する。   The present invention relates to a substrate heating structure for heating a semiconductor wafer, which is an object to be heated, used in a CVD apparatus, a sputtering apparatus, an etching apparatus for etching a generated thin film, or the like in a semiconductor device manufacturing process.

半導体デバイスの製造工程における半導体ウェハの加熱に使用される基板加熱構造体には、ウェハ面内に一様なCVD、スパッタリング、エッチング処理などを施すために、温度分布の均一性が必要である。
特許文献1においては、セラミックス基体内に、厚さ方向に2層の抵抗発熱体を埋設し、各層の抵抗発熱体に内周または外周に発熱密度増加部を設け、かつ、層相互間で、互いに異なる部分にその発熱密度増加部を配置することによって発熱量の均一化を図っている。また、特許文献2では、コイルスプリング状の巻回体からなり、巻き径の異なる二つの抵抗発熱体を加熱面に対して略平行な平面の沿ってパターン配置して埋設することで、セラミックヒーター内の構造欠陥部に基づく平面内の温度差および厚さ方向の温度変化を少なくする構造としている。
A substrate heating structure used for heating a semiconductor wafer in the manufacturing process of a semiconductor device needs to have uniform temperature distribution in order to perform uniform CVD, sputtering, etching, etc. within the wafer surface.
In Patent Document 1, two layers of resistance heating elements are embedded in the thickness direction in a ceramic substrate, and each layer of resistance heating elements is provided with a heat generation density increasing portion on the inner periphery or outer periphery, and between the layers, The heat generation amount is made uniform by disposing the heat generation density increasing portions in different portions. Moreover, in patent document 2, it consists of a coil spring-shaped winding body, and it arrange | positions and embeds two resistance heating elements from which a winding diameter differs along the plane substantially parallel to a heating surface, and is a ceramic heater. In this structure, the temperature difference in the plane and the temperature change in the thickness direction are reduced based on the structural defect portion.

しかし、このような発熱部が埋設された一体型のヒーターでは、基体の熱容量が大きくなり、温度上昇に時間がかかってしまう。また、加工寸法の精度から、機能性を有する孔(ガス供給孔、リフトピン挿入孔など。特許文献2においては「構造欠陥部」)の近くに発熱部を設けることが困難であり、その近傍がコールドスポットになりやすい。   However, in the integrated heater in which such a heat generating portion is embedded, the heat capacity of the base becomes large, and it takes time to increase the temperature. In addition, it is difficult to provide a heat generating part near a hole having a functionality (such as a gas supply hole, a lift pin insertion hole, etc .; “Structural defect part” in Patent Document 2) due to the accuracy of the processing dimension. It tends to be a cold spot.

このような一体型ヒーターが存在する一方で、発熱部に対向する位置にサセプター(均熱板)及びリフレクター(遮熱板)を配置し、これらを保持基材に組み込んだアセンブリー構造としたヒーター(以下、基板加熱構造体とする)も作製されている(非特許文献1参照)。   While such an integrated heater exists, a heater having an assembly structure in which a susceptor (heat equalizing plate) and a reflector (heat shield plate) are arranged at a position facing the heat generating portion and these are incorporated in a holding substrate ( Hereinafter, a substrate heating structure is also produced (see Non-Patent Document 1).

このような基板加熱構造体は、それぞれの熱容量を小さくすることができ、発熱部などに問題が生じても、部分的に交換することができるため、コストダウンにも繋がる。この基板加熱構造体に、独立して制御することが可能な発熱回路を複数設けることにより、コールドスポットを選択的に加熱することで、低温領域の温度を上昇させることも行われてきた(ここで、低温領域とはエッジ部や給電端子、ガス供給孔、リフトピン挿入孔の近傍などである)。   Such a substrate heating structure can reduce the respective heat capacities, and even if a problem occurs in the heat generating portion or the like, it can be partially replaced, which leads to cost reduction. By providing a plurality of heat generation circuits that can be controlled independently on the substrate heating structure, the temperature in the low temperature region has been increased by selectively heating the cold spot (here The low temperature region is the vicinity of the edge portion, power supply terminal, gas supply hole, lift pin insertion hole, etc.).

しかし、サセプターおよび発熱部およびリフレクターの面内方向の熱伝導により、全体の温度分布は均一になるものの、発熱部において低温領域を選択的に加熱しようとした場合、その局所的な加熱もサセプター、リフレクターの熱伝導により、低温領域外の範囲に伝熱してしまうため、結果として低温領域外の範囲が高温となってしまうことがあった。特にエッジ部近傍を発熱部により選択的に加熱すると、サセプター、リフレクターの熱伝導により、エッジ部よりも内側が高温となってしまう。
つまり、エッジ部や給電端子、ガス供給孔、リフトピン挿入孔の近傍においては、低温領域が発生しやすく、周囲と比較して温度が低くなってしまう場合が多い。その対応として、特にエッジ部において選択的に加熱しようとしても、サセプターおよびリフレクターの熱伝導により、エッジ部よりも内側の範囲に熱が伝導してしまうため、結果としてエッジ部よりも内側の範囲がより高温となってしまうことがあった。
However, due to the heat conduction in the in-plane direction of the susceptor and the heat generating part and the reflector, the entire temperature distribution becomes uniform, but when the low temperature region is selectively heated in the heat generating part, the local heating is also the susceptor, Due to the heat conduction of the reflector, heat is transferred to a range outside the low temperature region, and as a result, the range outside the low temperature region may become high temperature. In particular, when the vicinity of the edge portion is selectively heated by the heat generating portion, the inside of the edge portion becomes hot due to the heat conduction of the susceptor and the reflector.
That is, in the vicinity of the edge portion, the power supply terminal, the gas supply hole, and the lift pin insertion hole, a low temperature region is likely to occur, and the temperature is often lower than the surrounding area. As a countermeasure, even if it is intended to selectively heat at the edge part, heat is conducted to the area inside the edge part due to the heat conduction of the susceptor and reflector. It sometimes became higher temperature.

特開2001−102157号公報JP 2001-102157 A 特許第4026761号公報Japanese Patent No. 4026761

小坂井 守;「SiCヒーターの有限要素法による熱解析について」;大阪住友セメント テクニカルレポート 1996年版,pp.6−9Mamoru Kozakai; “Thermal analysis of SiC heater by finite element method”; Osaka Sumitomo Cement Technical Report 1996, pp. 6-9

本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みて、基板加熱構造体の発熱部およびサセプターおよびリフレクターの少なくともどれか1つに、面内方向で熱伝導を調整するための熱伝導調整部を設け、被加熱物を目的とする温度分布に加熱することを課題とする。   In view of the above-described problems of the prior art, the present invention provides heat conduction adjustment for adjusting heat conduction in the in-plane direction of at least one of the heating portion, the susceptor, and the reflector of the substrate heating structure. An object is to heat the object to be heated to a target temperature distribution.

本発明者等は鋭意検討を重ねた結果、基板加熱構造体において、サセプター、リフレクターの均熱性を活かしつつ、ウェハの低温領域を選択的に加熱するために、発熱部およびサセプターおよびリフレクターに溝や穴を設けることにより、発熱部およびサセプターおよびリフレクターの面方向の熱伝導を抑制することができ、選択的に低温領域を加熱して、目的とする温度分布に加熱することができることを知見して、本発明にいたった。
すなわち、本発明の基板加熱構造体は、被加熱物の温度分布を均一にするため、発熱部の他に、サセプターもしくはリフレクターの少なくともどちらか1つを有し、発熱部およびサセプターおよびリフレクターの少なくともどれか1つに、面内方向で熱伝導を調整するための熱伝導調整部を設け、被加熱物を目的とする温度分布に加熱することを特徴とする。
As a result of intensive studies, the inventors of the present invention have made it possible to selectively heat the low-temperature region of the wafer in the substrate heating structure while utilizing the thermal uniformity of the susceptor and reflector. Knowing that by providing holes, heat conduction in the surface direction of the heat generating part, susceptor and reflector can be suppressed, and the low temperature region can be selectively heated to the desired temperature distribution. The present invention has been reached.
That is, the substrate heating structure of the present invention has at least one of a susceptor and a reflector in addition to the heat generating part in order to make the temperature distribution of the object to be heated uniform, and at least one of the heat generating part, the susceptor and the reflector. One of them is provided with a heat conduction adjusting portion for adjusting heat conduction in the in-plane direction, and the object to be heated is heated to a target temperature distribution.

前記熱伝導調整部は、発熱部、サセプター、リフレクター内に設けられた溝または穴であること、前記発熱部は、熱伝導調整部を境にして単位面積当たりの発熱密度が異なるよう複数の発熱領域からなること、前記発熱部およびサセプターもしくはリフレクターの少なくとも1つが、面方向の熱伝導率aと厚さ方向の熱伝導率bの比a/bが25以上の異方性材料からなること、前記サセプターは、窒化物セラミックス、酸化物セラミックス、もしくは黒鉛やニッケル、クロム、タンタル、モリブデン、タングステンなどの耐熱基材を、前記の窒化物セラミックス、酸化物セラミックスを素材とする絶縁性の膜でコーティングした材料からなること、前記リフレクターは、黒鉛、窒化物セラミックス、酸化物セラミックス、またはニッケル、クロム、タンタル、モリブデン、タングステン、白金、金等の高融点金属、さらには前記黒鉛、窒化物セラミックス、酸化物セラミックスを前記高融点金属でコーティングした材料からなること、さらに、前記異方性材料が熱分解窒化ホウ素であること、が、それぞれ好ましい。   The heat conduction adjusting part is a groove or a hole provided in a heat generating part, a susceptor, and a reflector, and the heat generating part has a plurality of heat generations so that the heat generation density per unit area differs from the heat conduction adjusting part as a boundary. A region, at least one of the heat generating part and the susceptor or reflector is made of an anisotropic material having a ratio a / b of the thermal conductivity a in the plane direction to the thermal conductivity b in the thickness direction of 25 or more, The susceptor is coated with a nitride ceramic, oxide ceramic, or a heat-resistant substrate such as graphite, nickel, chromium, tantalum, molybdenum, tungsten, etc., with an insulating film made of the nitride ceramic or oxide ceramic. The reflector is made of graphite, nitride ceramics, oxide ceramics, or nickel, A high melting point metal such as rom, tantalum, molybdenum, tungsten, platinum, gold, and the like, further comprising a material obtained by coating the graphite, nitride ceramics, and oxide ceramics with the high melting point metal; Preference is given to pyrolytic boron nitride.

以上説明したように、本発明によれば、低温領域を選択的に加熱することで、被加熱物たるシリコンウェハを800℃において±1%の温度範囲に均一に加熱することが可能である。   As described above, according to the present invention, it is possible to uniformly heat a silicon wafer as an object to be heated to a temperature range of ± 1% at 800 ° C. by selectively heating a low temperature region.

図1は、本発明の実施例1の熱伝導調整部が溝である場合の基板加熱構造体を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a substrate heating structure when the heat conduction adjusting unit according to the first embodiment of the present invention is a groove. 図2は、本発明の実施例2の熱伝導調整部の穴部分を示した拡大説明図である。FIG. 2 is an enlarged explanatory view showing a hole portion of the heat conduction adjusting part of the second embodiment of the present invention. 図3は、本発明の基板加熱構造体を組み込んだ加熱装置を示した説明図である。FIG. 3 is an explanatory view showing a heating apparatus incorporating the substrate heating structure of the present invention.

以下、本発明の基板加熱構造体について、図面をも参照しつつ、詳細に説明する。
図1は、本発明の実施例1の、熱伝導調整部が溝である場合の基板加熱構造体を示すものであり、図2は、本発明の実施例2の熱伝導調整部の穴部分を示すものであり、図3は、本発明の基板加熱構造体を組み込んだ加熱装置を示したものである。
図において、1は発熱部、2はサセプター、3はリフレクター、4は熱伝導調整部たる溝であり、5は仮想の被加熱物たるウェハである。6は熱伝導調整部たる穴である。そして、7は、加熱装置における保持部材である。
Hereinafter, the substrate heating structure of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a substrate heating structure when the heat conduction adjusting portion is a groove according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a hole portion of the heat conduction adjusting portion according to the second embodiment of the present invention. FIG. 3 shows a heating apparatus incorporating the substrate heating structure of the present invention.
In the figure, 1 is a heat generating portion, 2 is a susceptor, 3 is a reflector, 4 is a groove as a heat conduction adjusting portion, and 5 is a wafer as a virtual object to be heated. 6 is a hole which is a heat conduction adjusting part. Reference numeral 7 denotes a holding member in the heating device.

本発明によれば、被加熱物の温度分布を均一にするために、発熱部の他にサセプターもしくはリフレクターの少なくともどちらか1つを併せ備え、発熱部およびサセプターおよびリフレクターの少なくとも一つに、面内方向で熱伝導を調整するための熱伝導調整部を設ける。熱伝導調整部は、発熱部およびサセプターおよびリフレクターに温度の高低差を作り出すために設けられ、この場所は特には限定されるものではない。低温領域近傍に設けることにより、その部分以外での面方向の均熱効果を活かしつつ、低温領域を選択的に外部からの加熱をすることが可能である。   According to the present invention, in order to make the temperature distribution of the object to be heated uniform, in addition to the heat generating portion, at least one of a susceptor or a reflector is provided, and at least one of the heat generating portion, the susceptor and the reflector is provided with a surface. A heat conduction adjusting unit for adjusting heat conduction in the inward direction is provided. The heat conduction adjusting unit is provided to create a temperature difference in the heating unit, the susceptor, and the reflector, and this place is not particularly limited. By providing in the vicinity of the low temperature region, it is possible to selectively heat the low temperature region from the outside while taking advantage of the soaking effect in the surface direction other than that portion.

熱伝導調整部は、溝または穴などの、表面に沿う熱伝導が抑制できる形状であり、これは、機械的加工によって形成されてもよいし、または、鋳込みなどによって形成されてもよい。このように個体表面の伝導伝熱のパスが減少あるいは遮断することで、境界を越えた熱伝導が悪くなり、境界の両側で温度の差が生じた場合には、その温度の高低差を保存することができ、それを是正するために選択的に低温領域を加熱しても、高温領域の方に熱量が移動することなく(そこの温度を変化させることなく)低温領域の温度のみを上昇させることができるので、被加熱物の温度分布を全体として均一にすることが可能である。   The heat conduction adjusting portion has a shape that can suppress heat conduction along the surface, such as a groove or a hole, and may be formed by mechanical processing, or may be formed by casting or the like. By reducing or blocking the conduction heat transfer path on the solid surface in this way, heat conduction across the boundary deteriorates, and if a temperature difference occurs on both sides of the boundary, the temperature difference is preserved. Even if the low temperature region is selectively heated to correct it, the amount of heat does not move toward the high temperature region (without changing the temperature), but only the temperature in the low temperature region is increased. Therefore, the temperature distribution of the object to be heated can be made uniform as a whole.

選択的に低温領域の温度を上昇させるには、熱伝導調整部を境にして片側をより加熱する必要がある。発熱部に独立して制御可能な複数の回路を設けて、境界の片側で単位面積当たりの発熱密度を高くすることで、高温領域の温度を上昇させることなく、低温領域を加熱することが可能である。
このような熱伝導調整部となる溝または穴などに関しては、溝の場合は、狭幅のリング状ないし閉曲線状の連続溝でも、また、断続する溝でも良い。また、孔の場合には、発熱部を貫通するものとするので、狭幅のリング状ないし閉曲線状の断続する「穴」とする。断続部の長さ(長穴に沿う長さ)は、周の長さの1/8〜1/16、その個数は、制限的ではないが、均等分布させて4〜8個とすると良い。断続部の肉厚を減肉することもできる。
In order to selectively raise the temperature of the low temperature region, it is necessary to further heat one side of the heat conduction adjusting portion. By providing multiple independently controllable circuits in the heat generating part and increasing the heat generation density per unit area on one side of the boundary, it is possible to heat the low temperature region without increasing the temperature of the high temperature region It is.
With regard to the groove or hole serving as such a heat conduction adjusting portion, in the case of a groove, it may be a narrow ring-shaped or closed curved continuous groove, or an intermittent groove. Further, in the case of a hole, it is assumed to pass through the heat generating portion, so that it is an intermittent “hole” in a narrow ring shape or a closed curve shape. The length of the interrupted portion (the length along the long hole) is 1/8 to 1/16 of the circumferential length, and the number thereof is not limited, but it may be 4 to 8 evenly distributed. It is also possible to reduce the thickness of the interrupted part.

発熱部およびサセプターおよびリフレクターの材料としては、熱伝導率に異方性を持つ材料を使用することで、より面内の均熱性を向上させることができる。面内方向での熱伝導率aと厚さ方向での熱伝導率bの比a/bが25以上であることが好ましい。a/bが25未満では、温度差が大となり、面内の均熱性の効果が現れ難い。
特に、熱分解窒化硼素では、面内方向での熱伝導率50W・m-1・K-1と厚さ方向での熱伝導率2W・m-1・K-1であり、a/bが25以上であり、好ましい。
一方で、これに熱伝導調整部を設けることで、低温領域を加熱して、その他の領域では均熱性の高い発熱部およびサセプターおよびリフレクターとすることができる。
By using a material having anisotropy in thermal conductivity as the material of the heat generating part and the susceptor and reflector, the in-plane thermal uniformity can be further improved. The ratio a / b between the thermal conductivity a in the in-plane direction and the thermal conductivity b in the thickness direction is preferably 25 or more. If a / b is less than 25, the temperature difference becomes large, and the in-plane heat-uniformity effect hardly appears.
In particular, in the pyrolytic boron nitride, the thermal conductivity of 2W · m -1 · K -1 in the heat conductivity of 50W · m -1 · K -1 and a thickness direction in the plane direction, a / b is It is preferably 25 or more.
On the other hand, by providing a heat conduction adjusting portion on this, a low temperature region can be heated, and in other regions, a heat generating portion, a susceptor and a reflector with high heat uniformity can be obtained.

サセプターおよびリフレクターの材料については、異方性材料でなくとも、熱伝導率の高いアルミナなどの酸化物セラミックス、また、窒化アルミニウム、窒化珪素などの窒化物セラミックス、もしくは、酸化物膜あるいは窒化物膜等の絶縁性の膜でコーティングした高融点金属基材などを選択することが好ましい。特にリフレクターにおいては、金属板やセラミックスなどの耐熱基材をスパッタやCVDなどで金属膜をコーティングした材料を選択することも、反射率が高いため好ましい場合がある。なお、発熱部、サセプターおよびリフレクターの素材に関しては、その組み合わせに格別の制限はない。   As for the material of the susceptor and reflector, an oxide ceramic such as alumina having a high thermal conductivity, a nitride ceramic such as aluminum nitride or silicon nitride, or an oxide film or a nitride film, even if it is not an anisotropic material It is preferable to select a refractory metal substrate coated with an insulating film such as the above. In particular, in a reflector, it may be preferable to select a material obtained by coating a heat-resistant base material such as a metal plate or ceramics with a metal film by sputtering or CVD because of its high reflectance. Note that there is no particular limitation on the combination of the heat generating part, the susceptor and the reflector.

直径340mm、厚さ3mmの熱分解窒化硼素(Pyrolytic boron nitride)基材に熱分解黒鉛層(Pyrolytic graphite)(厚さ0.1mm)を化学気相成長法により形成し、加工により内外2ゾーン(内と外で独立して制御可能)の発熱パターンを作製した。
次に、同様の大きさ(直径340mm、厚さ3mm)で熱分解窒化硼素サセプター及び熱分解窒化硼素リフレクター素材を作製し、加工により熱伝導調整部となる溝を形成してサセプター及びリフレクターを作製した(図1)。図1に示される溝は、発熱部およびサセプターおよびリフレクターのいずれも深さ1.5mm、幅1mmとし、発熱部の内外2ゾーンの境界(直径250mm)と同様の位置に作製した。
A pyrolytic graphite layer (thickness: 0.1 mm) is formed on a pyrolytic boron nitride base material having a diameter of 340 mm and a thickness of 3 mm by chemical vapor deposition, and two zones (inside and outside) (by processing) A heat generation pattern that can be controlled independently inside and outside) was produced.
Next, a pyrolytic boron nitride susceptor and pyrolytic boron nitride reflector material having the same size (diameter 340 mm, thickness 3 mm) are produced, and a groove serving as a heat conduction adjusting portion is formed by processing to produce the susceptor and reflector. (FIG. 1). The groove shown in FIG. 1 was formed at the same position as the boundary (diameter: 250 mm) between the inner and outer zones of the heat generating part, with the heat generating part, the susceptor, and the reflector all having a depth of 1.5 mm and a width of 1 mm.

比較例として、同様の材質、大きさで溝を形成しない発熱部およびサセプターおよびリフレクターも用意した。
これら発熱部およびサセプターおよびリフレクターを保持部材に組込むことで図2に示す基板加熱構造体とした。
As a comparative example, a heating part, a susceptor, and a reflector having the same material and size and not forming a groove were also prepared.
The heating unit, the susceptor, and the reflector are incorporated into the holding member to obtain the substrate heating structure shown in FIG.

以上、実施例及び比較例の基板加熱構造体上(サセプター上)に、φ300mmシリコンウェハを載置し、発熱部の内外2ゾーンにそれぞれ電力を供給して加熱することで、800℃におけるウェハ面内温度分布を測定した。ウェハエッジ部付近の温度が低くなりやすいため、外ゾーンの発熱を内側よりも30%大きくなるように電力を調整した。
その結果を、中心部に対するエッジ部の温度低下として測定し、表1に示す。
As described above, a φ300 mm silicon wafer is placed on the substrate heating structure (susceptor) of the example and the comparative example, and the wafer surface at 800 ° C. is heated by supplying power to the inner and outer two zones of the heat generating part. The internal temperature distribution was measured. Since the temperature in the vicinity of the wafer edge portion tends to be low, the electric power was adjusted so that the heat generation in the outer zone was 30% larger than that inside.
The result was measured as the temperature drop at the edge with respect to the center, and is shown in Table 1.

表1に示すウェハ温度分布より、比較例よりも実施例の方が、外ゾーンの余分に加えた熱が内ゾーンに伝熱しないため、選択的にウェハエッジ部を加熱することができ、エッジ部の温度低下はΔT=5℃程度であり、良好な温度分布を得ることができた。
以上より、ヒーター及びサセプター及びリフレクターに溝を形成することで、溝両側での伝熱を抑制することができることが判明した。これより、2ゾーンヒーターの外ゾーンの発熱を選択的にウェハエッジ部に供給することで、エッジ部の温度低下を抑制することが可能となった。
From the wafer temperature distribution shown in Table 1, since the heat applied to the outer zone in the embodiment does not transfer to the inner zone in comparison with the comparative example, the wafer edge portion can be selectively heated. The temperature drop was about ΔT = 5 ° C., and a good temperature distribution could be obtained.
From the above, it was found that heat transfer on both sides of the groove can be suppressed by forming grooves in the heater, susceptor, and reflector. From this, it became possible to suppress the temperature fall of an edge part by selectively supplying the heat of the outer zone of a 2 zone heater to a wafer edge part.

また、窒化アルミニウム及びカーボン基材を熱分解窒化硼素でコーティングしたサセプター、リフレクターを作製し、加工により熱伝導調整部となる溝を形成した。上述同様に800℃におけるウェハ面内温度分布を測定した。エッジ部の温度低下はそれぞれΔT=4℃、ΔT=8℃程度であり、良好な温度分布を得ることができた。
以上より、窒化アルミニウムやカーボン基材を熱分解窒化硼素でコーティングした材質においても、熱分解窒化硼素同様の効果を得ることができた。
Further, a susceptor and a reflector in which aluminum nitride and a carbon base material were coated with pyrolytic boron nitride were produced, and a groove serving as a heat conduction adjusting portion was formed by processing. The wafer in-plane temperature distribution at 800 ° C. was measured as described above. The temperature drop at the edge portions was about ΔT = 4 ° C. and ΔT = 8 ° C., respectively, and a good temperature distribution could be obtained.
As described above, the same effect as that of pyrolytic boron nitride could be obtained with a material obtained by coating aluminum nitride or a carbon base material with pyrolytic boron nitride.

Figure 2010244864
Figure 2010244864

実施例1と同様に発熱部およびサセプターおよびリフレクターを作製し、加工により熱伝導調整部となる穴を作製した。図2に示される穴は、幅1mmで、断続部の長さ(弧の長さ)は32mm、個数は均等分して4個とし、発熱部の内外2ゾーンの境界(直径250mm)と同様の位置に作製した。
比較例として、同様の材質、大きさで溝を形成しない発熱部およびサセプターおよびリフレクターも用意した。これら発熱部およびサセプターおよびリフレクターを保持部材に組込むことで、実施例1と同様、基板加熱構造体とした。
A heat generating part, a susceptor and a reflector were produced in the same manner as in Example 1, and a hole to be a heat conduction adjusting part was produced by processing. The hole shown in FIG. 2 has a width of 1 mm, the length of the interrupted part (arc length) is 32 mm, and the number is equally divided into four, similar to the boundary (diameter 250 mm) between the inner and outer two zones of the heat generating part. It was produced at the position.
As a comparative example, a heating part, a susceptor, and a reflector having the same material and size and not forming a groove were also prepared. A substrate heating structure was obtained in the same manner as in Example 1 by incorporating these heat generating portion, susceptor, and reflector into the holding member.

以上、実施例及び比較例の基板加熱構造体上(サセプター上)に、φ300mmシリコンウェハを載置し、発熱部の内外2ゾーンにそれぞれ電力を供給して加熱することで、800℃におけるウェハ面内温度分布を測定した。
その結果を、中心部に対するエッジ部の温度低下として測定し、表2に示す。
表2に示すウェハ径方向温度分布より、比較例よりも実施例の方が、ウェハエッジ部の温度低下がΔT=10℃前後であり、良好な温度分布を得ることができた。
以上より、ヒーター及びサセプター及びリフレクターに穴を形成することでも、穴両側での熱伝導を抑制することができることが分かった。
As described above, a φ300 mm silicon wafer is placed on the substrate heating structure (susceptor) of the example and the comparative example, and the wafer surface at 800 ° C. is heated by supplying power to the inner and outer two zones of the heat generating part. The internal temperature distribution was measured.
The result was measured as the temperature drop at the edge with respect to the center and is shown in Table 2.
From the temperature distribution in the wafer radial direction shown in Table 2, the temperature drop in the wafer edge portion was about ΔT = 10 ° C. in the example than in the comparative example, and a good temperature distribution could be obtained.
From the above, it was found that heat conduction on both sides of the hole can also be suppressed by forming holes in the heater, susceptor, and reflector.

Figure 2010244864
Figure 2010244864

1:発熱部
2:サセプター
3:リフレクター
4:熱伝導調整部(溝)
5:ウェハ
6:熱伝導調整部(穴)
7:保持部材
1: Heat generating part 2: Susceptor 3: Reflector 4: Heat conduction adjusting part (groove)
5: Wafer 6: Heat conduction adjusting part (hole)
7: Holding member

Claims (7)

被加熱物を加熱するための基板加熱構造体において、被加熱物の温度分布を均一にするため、発熱部の他に、サセプターもしくはリフレクターの少なくともどちらか1つを有し、発熱部およびサセプターおよびリフレクターの少なくともどれか1つに、面内方向で熱伝導を調整するための熱伝導調整部を設け、被加熱物を目的とする温度分布に加熱することを特徴とする基板加熱構造体。   In the substrate heating structure for heating an object to be heated, in order to make the temperature distribution of the object to be heated uniform, it has at least one of a susceptor and a reflector in addition to the heat generating part. A substrate heating structure characterized in that at least one of the reflectors is provided with a heat conduction adjusting portion for adjusting heat conduction in an in-plane direction, and the object to be heated is heated to a target temperature distribution. 前記熱伝導調整部は、発熱部、サセプター、リフレクター内に設けられた溝または穴である請求項1に記載する基板加熱構造体。   The substrate heating structure according to claim 1, wherein the heat conduction adjusting unit is a groove or a hole provided in the heat generating unit, the susceptor, and the reflector. 前記発熱部は、熱伝導調整部を境にして単位面積当たりの発熱密度が異なるように複数の発熱領域からなる請求項1または2に記載の基板加熱構造体。   3. The substrate heating structure according to claim 1, wherein the heat generating portion is composed of a plurality of heat generating regions so that the heat generation density per unit area differs from the heat conduction adjusting portion. 前記発熱部およびサセプターもしくはリフレクターの少なくとも1つが、面方向の熱伝導率aと厚さ方向の熱伝導率bの比a/bが25以上の異方性材料からなる請求項3記載の基板加熱構造体。   4. The substrate heating according to claim 3, wherein at least one of the heat generating part and the susceptor or reflector is made of an anisotropic material having a ratio a / b of the thermal conductivity a in the plane direction to the thermal conductivity b in the thickness direction of 25 or more. Structure. 前記異方性材料が熱分解窒化ホウ素である請求項4に記載の基板加熱構造体。   The substrate heating structure according to claim 4, wherein the anisotropic material is pyrolytic boron nitride. 前記サセプターは、窒化物セラミックス、酸化物セラミックス、もしくは黒鉛やニッケル、クロム、タンタル、モリブデン、タングステンなどの耐熱基材を、前記の窒化物セラミックス、酸化物セラミックスを素材とする絶縁性の膜でコーティングした材料からなる請求項1から3のいずれかに記載の基板加熱構造体。   The susceptor is coated with a nitride ceramic, oxide ceramic, or a heat-resistant substrate such as graphite, nickel, chromium, tantalum, molybdenum, tungsten, etc., with an insulating film made of the nitride ceramic or oxide ceramic. The substrate heating structure according to any one of claims 1 to 3, wherein the substrate heating structure is made of the above material. 前記リフレクターは、黒鉛、窒化物セラミックス、酸化物セラミックス、またはニッケル、クロム、タンタル、モリブデン、タングステン、白金、金等の高融点金属、さらには前記黒鉛、窒化物セラミックス、酸化物セラミックスを前記高融点金属でコーティングした材料からなる請求項1に記載の基板加熱構造体。   The reflector is composed of graphite, nitride ceramics, oxide ceramics, or a high melting point metal such as nickel, chromium, tantalum, molybdenum, tungsten, platinum, gold, and further, the graphite, nitride ceramics, oxide ceramics and the high melting point. The substrate heating structure according to claim 1, comprising a metal-coated material.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014506008A (en) * 2010-12-29 2014-03-06 ジーティーエイティー・コーポレーション Method and apparatus for forming thin films
KR20200076688A (en) * 2017-09-22 2020-06-29 유니버시타 데글리 스투디 디 로마 "라 사피엔자" Assembly for deposition of silicon nanostructures

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