JP2522402B2 - ウェハ―加熱装置 - Google Patents
ウェハ―加熱装置Info
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- JP2522402B2 JP2522402B2 JP1218973A JP21897389A JP2522402B2 JP 2522402 B2 JP2522402 B2 JP 2522402B2 JP 1218973 A JP1218973 A JP 1218973A JP 21897389 A JP21897389 A JP 21897389A JP 2522402 B2 JP2522402 B2 JP 2522402B2
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- Japan
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- wafer
- temperature
- plate
- gas
- heating
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体ウェハー処理装置において、真空槽
内で不活性ガスの熱伝導を利用してウェハー加熱する装
置に関し、特にウェハーの温度がモニターできる加熱装
置に関する。
内で不活性ガスの熱伝導を利用してウェハー加熱する装
置に関し、特にウェハーの温度がモニターできる加熱装
置に関する。
従来の真空槽内における不活性ガスの熱伝導を利用し
たウェハー加熱装置は、ウェハーと金属ブロックとの間
に空間を設け、金属ブロックを一定温度に加熱した状態
で金属ブロックとウェハーの間の空間に不活性ガスを導
入する方式であった。
たウェハー加熱装置は、ウェハーと金属ブロックとの間
に空間を設け、金属ブロックを一定温度に加熱した状態
で金属ブロックとウェハーの間の空間に不活性ガスを導
入する方式であった。
その構造を第７図の平面図及びそのＡ−Ａ断面図を第
８図に示す。図を参照して動作を説明する。熱伝導率の
高い加熱銅ブロック13を、熱電対５で温度をモニターし
ながらセラミックヒーター17で加熱し一定の温度に保
つ。そしてガス導入口18よりArガスの一定流量導入す
る。Arガスの原子は、ウェハー１と加熱銅ブロック13の
間で衝突を繰り返し、最後にウェハー１と加熱銅ブロッ
ク13の接触面から出てゆく。加熱された銅ブロック13
と、ウェハー１との間のArガスの原子の衝突で熱が伝導
され、ウェハー１は加熱される。このとき加熱銅ブロッ
ク13は、ウェハー１へ熱が伝導されたときの温度変動を
小さく抑えるために大きな熱容量を持つよう製作され
る。ウェハー温度のモニターはウェハー裏面にウェハー
用熱電対19を接触することで実現している。
８図に示す。図を参照して動作を説明する。熱伝導率の
高い加熱銅ブロック13を、熱電対５で温度をモニターし
ながらセラミックヒーター17で加熱し一定の温度に保
つ。そしてガス導入口18よりArガスの一定流量導入す
る。Arガスの原子は、ウェハー１と加熱銅ブロック13の
間で衝突を繰り返し、最後にウェハー１と加熱銅ブロッ
ク13の接触面から出てゆく。加熱された銅ブロック13
と、ウェハー１との間のArガスの原子の衝突で熱が伝導
され、ウェハー１は加熱される。このとき加熱銅ブロッ
ク13は、ウェハー１へ熱が伝導されたときの温度変動を
小さく抑えるために大きな熱容量を持つよう製作され
る。ウェハー温度のモニターはウェハー裏面にウェハー
用熱電対19を接触することで実現している。
上述した従来のウェハー加熱装置では、ウェハー温度
は裏面に接触させた熱電対で測定する構造となっている
が、熱電対とウェハー裏面との接触面積が小さく伝導す
る熱量が小さいため、熱電対の温度の上昇は遅く応答速
度が低い。すなわちウェハー温度と熱電対指示温度との
間に差が発生しやすい欠点がある。さらにウェハーの枚
葉処理の場合、熱電対とウェハーとの接触の仕方の微妙
な変化が発生し、再現性よく温度が測定できないという
欠点がある。
は裏面に接触させた熱電対で測定する構造となっている
が、熱電対とウェハー裏面との接触面積が小さく伝導す
る熱量が小さいため、熱電対の温度の上昇は遅く応答速
度が低い。すなわちウェハー温度と熱電対指示温度との
間に差が発生しやすい欠点がある。さらにウェハーの枚
葉処理の場合、熱電対とウェハーとの接触の仕方の微妙
な変化が発生し、再現性よく温度が測定できないという
欠点がある。
本発明は、不活性ガスによる熱伝導を利用するウェハ
ー加熱装置において、加熱されるウェハー裏面に対向し
て設けられ熱容量がウェハーと同等又はそれ以下の板状
材料と、ウェハー裏面と前記板状材料で形成される空間
の周囲に設けられた熱伝導率の低い材料からなる側壁
と、前記空間へ不活性ガスを導入する手段と、前記板状
材料を加熱する手段と、前記板状材料の温度を測定する
手段とを設けたウェハー加熱装置である。
ー加熱装置において、加熱されるウェハー裏面に対向し
て設けられ熱容量がウェハーと同等又はそれ以下の板状
材料と、ウェハー裏面と前記板状材料で形成される空間
の周囲に設けられた熱伝導率の低い材料からなる側壁
と、前記空間へ不活性ガスを導入する手段と、前記板状
材料を加熱する手段と、前記板状材料の温度を測定する
手段とを設けたウェハー加熱装置である。
次に、本発明について図面を参照して説明する。
第１図は本発明の第１の実施例の平面図、第２図はそ
のＡ−Ａ断面図である。これはスパッタリング装置にお
けるウェハー加熱装置の例である。ウェハー裏面に対向
する板状材料としては厚さ1mmの銅板を選んだ。この銅
板２を石英の側壁３を介してウェハー１の裏面に対向す
るように1mmの距離で取り付けている。そしてその温度
は熱電対５で測定される。熱電対５はヒートランプ７か
らの外乱で測定誤差が生じないようアルミナ製の熱電対
保護管６で覆っている。また銅板２の加熱はヒートラン
プ７で行われる。
のＡ−Ａ断面図である。これはスパッタリング装置にお
けるウェハー加熱装置の例である。ウェハー裏面に対向
する板状材料としては厚さ1mmの銅板を選んだ。この銅
板２を石英の側壁３を介してウェハー１の裏面に対向す
るように1mmの距離で取り付けている。そしてその温度
は熱電対５で測定される。熱電対５はヒートランプ７か
らの外乱で測定誤差が生じないようアルミナ製の熱電対
保護管６で覆っている。また銅板２の加熱はヒートラン
プ７で行われる。
ウェハー1,銅板2,石英側壁３で囲まれる空間にはガス
配管４にてArガスが一定流量導入される。この空間でAr
ガスはウェハー１と銅板２の間で衝突を繰り返し、銅板
２からウェハー1,へ熱を伝える。銅板２の熱容量が小さ
いため、銅板２の温度はウェハー１の温度により容易に
変化する。
配管４にてArガスが一定流量導入される。この空間でAr
ガスはウェハー１と銅板２の間で衝突を繰り返し、銅板
２からウェハー1,へ熱を伝える。銅板２の熱容量が小さ
いため、銅板２の温度はウェハー１の温度により容易に
変化する。
また、ヒートランプ７のある空間に蓄積される熱量が
銅板２の温度の応答を悪くしないように、その空間は水
冷されたアルミニウム製水冷ジャケット９で囲まれてい
る。図中の10はその冷却配管であり11,12はその冷却水
入口及び出口である。
銅板２の温度の応答を悪くしないように、その空間は水
冷されたアルミニウム製水冷ジャケット９で囲まれてい
る。図中の10はその冷却配管であり11,12はその冷却水
入口及び出口である。
ウェハー１と銅板２の間のArガス圧力を1.5mmTorrに
して場合のウェハーと銅板の温度及びヒーターへ投入さ
れる電力の関係を調査した結果が第３図である。枚葉処
理を想定しており、横軸Osecで１枚目のウェハーを加熱
装置にセットし60secで取り去り、80secで２枚目のウェ
ハーをセットし160secで取り去っている。ウェハーの温
度は表面に熱電対を貼り付けて測定した。このときの１
枚目,2枚目ウェハーの温度変化は各々a1,a2となった。
銅板２の温度をモニターしながらヒートランプ７へ投入
する電力は100〜250wの間で制御している。第３図中ｂ
が銅板の温度でｃが投入電力である。
して場合のウェハーと銅板の温度及びヒーターへ投入さ
れる電力の関係を調査した結果が第３図である。枚葉処
理を想定しており、横軸Osecで１枚目のウェハーを加熱
装置にセットし60secで取り去り、80secで２枚目のウェ
ハーをセットし160secで取り去っている。ウェハーの温
度は表面に熱電対を貼り付けて測定した。このときの１
枚目,2枚目ウェハーの温度変化は各々a1,a2となった。
銅板２の温度をモニターしながらヒートランプ７へ投入
する電力は100〜250wの間で制御している。第３図中ｂ
が銅板の温度でｃが投入電力である。
図のように投入電力ｃは銅板温度ｂが300℃を超える
と100w,300℃より低下すると250wとなるように制御して
いる。図からわかるように、ウェハーが加熱装置にセッ
トされてから40sec後には、銅板とウェハーとの温度差
は10℃以内になる。すなわち銅板の温度でウェハーの温
度を知ることができる。
と100w,300℃より低下すると250wとなるように制御して
いる。図からわかるように、ウェハーが加熱装置にセッ
トされてから40sec後には、銅板とウェハーとの温度差
は10℃以内になる。すなわち銅板の温度でウェハーの温
度を知ることができる。
量産用の半導体製造装置でウェハー表面に熱電対を貼
り付けできない場合も、本発明によればウェハー温度を
知ることができる。ウェハー温度と銅板温度との関係
は、導入されるArガス圧力が1.2mTorr以上で一定であ
り、再現性の点でも問題ない。
り付けできない場合も、本発明によればウェハー温度を
知ることができる。ウェハー温度と銅板温度との関係
は、導入されるArガス圧力が1.2mTorr以上で一定であ
り、再現性の点でも問題ない。
第４図は本発明の第２の実施例の平面図、第５図はそ
のＡ−Ａ断面図である。ウェハー１の裏面に対向する板
状材料としてはウェハーと同一材料で同一厚さのSi板20
を選び、ウェハー１と1mmの距離で石英側壁３に取り付
けた。その温度は熱電対５で測定される。
のＡ−Ａ断面図である。ウェハー１の裏面に対向する板
状材料としてはウェハーと同一材料で同一厚さのSi板20
を選び、ウェハー１と1mmの距離で石英側壁３に取り付
けた。その温度は熱電対５で測定される。
ウェハー1,Si板20,石英側壁３で囲まれる空間にはAr
ガスが導入されるが、その導入は加熱ガス導入口14と冷
却ガス導入口16のように２系統あり、第４図のように配
置される。冷却ガス導入口16から導入されるArガスは、
水冷却された冷却銅ブロック15中を流れる冷却されたガ
スであり、加熱ガス導入口14から導入されるArガスはセ
ラミックヒーター17で加熱された加熱銅ブロック13中を
流れる加熱されたガスである。ガスを切り変えることに
より、ウェハーの冷却，加熱の両方が行える。
ガスが導入されるが、その導入は加熱ガス導入口14と冷
却ガス導入口16のように２系統あり、第４図のように配
置される。冷却ガス導入口16から導入されるArガスは、
水冷却された冷却銅ブロック15中を流れる冷却されたガ
スであり、加熱ガス導入口14から導入されるArガスはセ
ラミックヒーター17で加熱された加熱銅ブロック13中を
流れる加熱されたガスである。ガスを切り変えることに
より、ウェハーの冷却，加熱の両方が行える。
また加熱前に、冷却されたガスをしばらく流すことに
よりSi板20に残される前ウェハー加熱時の熱を取り去る
ことができ、そして板状材料としてウェハーと熱特性の
同じSi板を用いることにより、熱電対５で測定されるSi
板の温度はウェハーの温度とほぼ同じとなり再現性がよ
く、制御性の高い加熱が実現できる。
よりSi板20に残される前ウェハー加熱時の熱を取り去る
ことができ、そして板状材料としてウェハーと熱特性の
同じSi板を用いることにより、熱電対５で測定されるSi
板の温度はウェハーの温度とほぼ同じとなり再現性がよ
く、制御性の高い加熱が実現できる。
第６図はこの使用方法のときのウェハー温度とSi板の
温度を調査した結果である。a1は１枚目のウェハーの温
度、a2は２枚目のウェハーの温度、ｂはSi板の温度をそ
れぞれ示す。また冷却されたArガスの流量をc1,加熱さ
れたArガスの流量をc2として同時に示している。このと
き加熱銅ブロック13は250℃に、冷却銅ブロック15は15
℃にそれぞれ保っている。
温度を調査した結果である。a1は１枚目のウェハーの温
度、a2は２枚目のウェハーの温度、ｂはSi板の温度をそ
れぞれ示す。また冷却されたArガスの流量をc1,加熱さ
れたArガスの流量をc2として同時に示している。このと
き加熱銅ブロック13は250℃に、冷却銅ブロック15は15
℃にそれぞれ保っている。
動作は、ウェハーが加熱装置にセットされてから12se
cの間冷却されたArガスが20sccmの流量で498secの間流
されるようになる。図からわかるようにSi板の温度でウ
ェハーの温度が非常によくモニターされる。
cの間冷却されたArガスが20sccmの流量で498secの間流
されるようになる。図からわかるようにSi板の温度でウ
ェハーの温度が非常によくモニターされる。
このように本実施例ではウェハーに対向する板状材料
としてSi板を用い、冷却されたArガスと加熱されたArガ
スの両方を流せるため再現性がよく、制御性の高い加熱
ができる利点がある。
としてSi板を用い、冷却されたArガスと加熱されたArガ
スの両方を流せるため再現性がよく、制御性の高い加熱
ができる利点がある。
以上説明したように本発明は、ウェハーの裏面に対向
して、熱容量がウェハーと同等又はそれ以下の板状材料
を設け、ウェハーとその板状材料の間に不活性ガスを充
満されガスによる熱伝導でウェハーと板状材料との温度
差を小さくすることにより、ウェハーの温度を板状材料
の温度で間接的にモニターしながら加熱ができる効果が
あり、ウェハーの温度の高精度な制御が要求される今後
のプロセスに有効である。
して、熱容量がウェハーと同等又はそれ以下の板状材料
を設け、ウェハーとその板状材料の間に不活性ガスを充
満されガスによる熱伝導でウェハーと板状材料との温度
差を小さくすることにより、ウェハーの温度を板状材料
の温度で間接的にモニターしながら加熱ができる効果が
あり、ウェハーの温度の高精度な制御が要求される今後
のプロセスに有効である。
第１図は本発明の第１の実施例のウェハー加熱装置の
平面図、第２図はその断面図、第３図はこの装置のウェ
ハー加熱特性を示すグラフ、第４図は本発明の第２の実
施例のウェハー加熱装置の平面図、第５図はその断面
図、第６図は第２の実施例のウェハー加熱特性を示すグ
ラフ、第７図は従来例のウェハー加熱装置の一例の平面
図、第８図はその断面図である。 １……ウェハー、２……銅板、３……石英側壁、４…
…ガス配管、５……熱電対、６……熱電対保護管、７…
…ヒートランプ、８……ヒートランプ端子、９……水冷
ジャケット、10……冷却配管、11……冷却水入口、12…
…冷却水出口、13……加熱銅ブロック、14……加熱ガス
導入口、15……冷却銅ブロック、16……冷却ガス導入
口、17……セラミックヒーター、18……ガス導入口、19
……ウェハー用熱電対、20……Si板。
平面図、第２図はその断面図、第３図はこの装置のウェ
ハー加熱特性を示すグラフ、第４図は本発明の第２の実
施例のウェハー加熱装置の平面図、第５図はその断面
図、第６図は第２の実施例のウェハー加熱特性を示すグ
ラフ、第７図は従来例のウェハー加熱装置の一例の平面
図、第８図はその断面図である。 １……ウェハー、２……銅板、３……石英側壁、４…
…ガス配管、５……熱電対、６……熱電対保護管、７…
…ヒートランプ、８……ヒートランプ端子、９……水冷
ジャケット、10……冷却配管、11……冷却水入口、12…
…冷却水出口、13……加熱銅ブロック、14……加熱ガス
導入口、15……冷却銅ブロック、16……冷却ガス導入
口、17……セラミックヒーター、18……ガス導入口、19
……ウェハー用熱電対、20……Si板。
Claims (1)
- 【請求項１】不活性ガスによる熱伝導を利用するウェハ
ー加熱装置において、加熱されるウェハー裏面に対向し
て設けられ熱容量がウェハーと同等又はそれ以下の板状
材料と、ウェハー裏面と前記板状材料で形成される空間
の周囲に設けられた熱伝導率の低い材料からなる側壁
と、前記空間へ不活性ガスを導入する手段と、前記板状
材料を加熱する手段と、前記板状材料の温度を測定する
手段とを設けたことを特徴とするウェハー加熱装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1218973A JP2522402B2 (ja) | 1989-08-24 | 1989-08-24 | ウェハ―加熱装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1218973A JP2522402B2 (ja) | 1989-08-24 | 1989-08-24 | ウェハ―加熱装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0382035A JPH0382035A (ja) | 1991-04-08 |
| JP2522402B2 true JP2522402B2 (ja) | 1996-08-07 |
Family
ID=16728264
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1218973A Expired - Lifetime JP2522402B2 (ja) | 1989-08-24 | 1989-08-24 | ウェハ―加熱装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2522402B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5881208A (en) * | 1995-12-20 | 1999-03-09 | Sematech, Inc. | Heater and temperature sensor array for rapid thermal processing thermal core |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62128129A (ja) * | 1985-11-28 | 1987-06-10 | Nec Corp | ウエハ−加熱装置 |
| JPS6365083A (ja) * | 1986-09-04 | 1988-03-23 | Fujitsu Ltd | 気相成長装置 |
-
1989
- 1989-08-24 JP JP1218973A patent/JP2522402B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0382035A (ja) | 1991-04-08 |
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