JP2819018B2 - Resistance heating heater - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置に
おいて半導体ウエハを直接加熱するために使用される抵
抗発熱ヒータに関するものであり、特に、炭素質材から
なるヒータ本体の放熱面に化学蒸着による炭化珪素膜を
被覆形成してある抵抗発熱ヒータに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a resistance heating heater used for directly heating a semiconductor wafer in a semiconductor manufacturing apparatus. The present invention relates to a resistance heating heater coated with a silicon carbide film.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体製造装置による成膜工程,酸化工
程,アニール工程等においては、図4に示す如く、適宜
の治具11により支持させた半導体ウエハ10を、一般
に、黒鉛やC/Cコンポジット(カーボン繊維強化カー
ボン複合材)等からなる抵抗発熱ヒータ1で直接加熱す
ることが行なわれているが、抵抗発熱材である黒鉛等は
不可避不純物を含有するものであるから、加熱時に不純
物がヒータ1から放出して半導体ウエハ10を汚染する
虞れがある。2. Description of the Related Art In a film forming process, an oxidizing process, an annealing process and the like by a semiconductor manufacturing apparatus, as shown in FIG. 4, a semiconductor wafer 10 supported by an appropriate jig 11 is generally made of graphite or C / C composite. (Carbon fiber reinforced carbon composite material) or the like is directly heated by a resistance heating heater 1. However, graphite or the like as a resistance heating material contains unavoidable impurities. 1 may contaminate the semiconductor wafer 10.
【0003】そこで、従来からも、ヒータ表面を化学蒸
着(CVD)により高純度の炭化珪素膜で被覆して、ヒ
ータからの汚染物質放散を防止するようにすることが提
案されている。Therefore, it has been conventionally proposed to cover the heater surface with a high-purity silicon carbide film by chemical vapor deposition (CVD) so as to prevent the emission of contaminants from the heater.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した半
導体ウエハの熱処理工程においては、半導体ウエハ10
を均一に熱処理することが極めて重要であり、そのため
に抵抗発熱ヒータ1の表面温度を厳密に制御することが
要求されている。By the way, in the above-mentioned semiconductor wafer heat treatment step, the semiconductor wafer 10
It is extremely important to uniformly heat-treat the surface of the heater. Therefore, it is required to strictly control the surface temperature of the resistance heating heater 1.
【0005】しかし、表面を炭化珪素膜で被覆した抵抗
発熱ヒータ1によっては、膜表面における発熱温度が均
一とならず大きな温度むらが生じて、膜表面からの熱放
射が不均一となるため、半導体ウエハ10の熱処理を良
好に行い得ないでいたのが実情である。なお、膜表面に
おける温度むらとは、膜表面の一定箇所における温度を
一定に保持させたときにおいて、膜表面における最高温
度箇所と最低温度箇所との温度差をいうものとし、炭化
珪素膜で被覆した従来ヒータにあっては、一般には、3
0℃以上の温度むらが生じることが指摘されている。However, depending on the resistance heating heater 1 whose surface is covered with a silicon carbide film, the heat generation temperature on the film surface is not uniform, and large temperature unevenness occurs, resulting in uneven heat radiation from the film surface. The fact is that the heat treatment of the semiconductor wafer 10 could not be performed well. The temperature unevenness on the film surface refers to the temperature difference between the highest temperature point and the lowest temperature point on the film surface when the temperature at a certain point on the film surface is kept constant, and is covered with a silicon carbide film. In the conventional heater described above, generally, 3
It has been pointed out that temperature unevenness of 0 ° C. or more occurs.
【0006】そこで、本発明者は、膜表面に温度むらが
生じる原因を究明すべく、種々の実験,研究を行った
が、その結果、温度むらが化学蒸着膜である炭素珪素膜
における結晶構造に起因することが判明した。Accordingly, the present inventor has conducted various experiments and studies in order to investigate the cause of the temperature unevenness on the film surface. As a result, the crystal unevenness of the carbon silicon film, which is a chemical vapor deposition film, has been found. Was found to be due to
【0007】すなわち、通常の成膜条件下で炭化珪素の
化学蒸着を行った場合、蒸着膜の結晶面は無配向となる
か、ミラー指数表示における(111)面に弱配向され
ることになり、結晶方位が区々となる。一方、炭化珪素
は一種の半導体物質であるから、ヒータ1が発熱して炭
化珪素膜が加熱されると、炭化珪素膜の通電性は高温と
なるに従って向上する。したがって、炭化珪素膜が無配
向又は(111)面への弱配向となっていると、結晶方
位の違いから電気抵抗値が区々となり、炭化珪素膜の発
熱状態が均一とならず、温度むらが生じることになる。
さらに、熱伝導率は結晶方位によって異なることから、
炭化珪素膜における熱伝導率が結晶方位の違いにより区
々となり、ヒータ発熱による炭化珪素膜の熱歪み(熱膨
張)が均一とならず、膜表面が波打った凹凸面に変形せ
しめられることになる。そして、膜表面がこのように波
打つと、当然に膜表面からの輻射が不均一となり、この
ことによっても温度むらが生じることになる。勿論、か
かる膜表面における熱歪みの不均一現象は、上記した如
く電気抵抗値の違いにより発熱状態が不均一となること
によって、より顕著に生じることになる。That is, when silicon carbide is chemically vapor-deposited under ordinary film-forming conditions, the crystal plane of the vapor-deposited film becomes non-oriented or weakly oriented to the (111) plane in Miller index. The crystal orientation varies. On the other hand, since silicon carbide is a kind of semiconductor material, when the heater 1 generates heat and heats the silicon carbide film, the conductivity of the silicon carbide film improves as the temperature increases. Therefore, when the silicon carbide film is non-oriented or weakly oriented to the (111) plane, the electric resistance value varies depending on the crystal orientation, the heat generation state of the silicon carbide film is not uniform, and the temperature is uneven. Will occur.
Furthermore, since the thermal conductivity depends on the crystal orientation,
The thermal conductivity of the silicon carbide film varies depending on the crystal orientation, and the heat distortion (thermal expansion) of the silicon carbide film due to the heat generated by the heater is not uniform, and the film surface is deformed into a wavy uneven surface. Become. When the surface of the film undulates in this manner, radiation from the surface of the film naturally becomes non-uniform, and this also causes uneven temperature. Of course, such a non-uniform phenomenon of thermal strain on the film surface becomes more remarkable when the heat generation state becomes non-uniform due to the difference in electric resistance as described above.
【0008】このように、炭化珪素膜が無配向又は(1
11)面への弱配向となっている炭化珪素膜にあって
は、結晶方位が区々であるために、電気抵抗値,熱伝導
率,熱歪みが不均一となり、そのことによって膜表面が
均一に発熱せず、膜表面に温度むらが生じるのである。As described above, the silicon carbide film is non-oriented or (1)
11) In a silicon carbide film having a weak orientation to the plane, since the crystal orientation is different, the electric resistance value, the thermal conductivity, and the thermal strain become non-uniform. Heat is not generated uniformly, and temperature unevenness occurs on the film surface.
【0009】本発明は、かかる究明点に基づいてなされ
たもので、炭化珪素膜の表面に大きな温度むらが生じる
ことなく、半導体ウエハの熱処理を良好に行ないうる抵
抗発熱ヒータを提供することを目的とするものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made based on the above findings, and it is an object of the present invention to provide a resistance heating heater capable of performing a heat treatment of a semiconductor wafer satisfactorily without causing large temperature unevenness on the surface of a silicon carbide film. It is assumed that.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明は、炭素質材から
なるヒータ本体の放熱面に化学蒸着による炭化珪素膜を
被覆形成してある抵抗発熱ヒータにおいて、上記した目
的を達成すべく、炭化珪素膜を、ミラー指数表示で特定
される一の結晶面(以下「被配向面」という)にそのX
線回折強度比がピーク強度で90%以上となるように強
配向されたものとしておくことを提案する。被配向面
は、蒸着条件等に応じて、任意に選定することができる
が、一般には、ミラー指数表示における(220)面又
は(111)面に強配向させておくことが好ましい。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a resistance heating heater in which a silicon carbide film is formed by chemical vapor deposition on a heat radiation surface of a heater body made of a carbonaceous material. The silicon film is placed on one crystal plane specified by Miller index (hereinafter referred to as “oriented plane”)
It is proposed that the material is strongly oriented so that the line diffraction intensity ratio is 90% or more in peak intensity. The plane to be oriented can be arbitrarily selected according to the deposition conditions and the like, but it is generally preferable that the plane is strongly oriented to the (220) plane or the (111) plane in Miller index display.
【0011】ここに、被配向面のX線回折強度比とは、
厳密には、X線回折装置によって測定されるピーク強度
(米国ASTM規格に基づく粉末X線回折値により補正
したもの)において、被配向面を含む全ての結晶面にお
けるピーク強度の合計値に対する被配向面のピーク強度
の比率をいうが、一般に、結晶面の配向度は(111)
面において最も高く(220)面がこれに続くものであ
ることから、以下の説明においては、便宜上、被配向面
が(111)面以外の(220)面等である場合には、
被配向面と(111)面との合計ピーク強度に対する比
率をいうものとし、また被配向面が(111)面である
場合には、被配向面と(220)面との合計ピーク強度
に対する比率をいうものとする。したがって、例えば、
被配向面が(220)面等であり、そのX線回折強度比
が90%であるというときは、(111)面のX線回折
強度比が10%であるということになる。また、被配向
面が(111)面であり、そのX線回折強度比が90%
であるというときは、(220)面のX線回折強度比が
10%であるということになる。Here, the X-ray diffraction intensity ratio of the plane to be oriented is
Strictly speaking, in the peak intensity measured by an X-ray diffractometer (corrected by the powder X-ray diffraction value based on the US ASTM standard), the orientation is determined based on the sum of the peak intensities in all the crystal planes including the orientation plane. It refers to the ratio of the peak intensity of the plane, and generally, the degree of orientation of the crystal plane is (111)
Since the (220) plane is the highest following the plane, in the following description, for convenience, when the plane to be oriented is a (220) plane other than the (111) plane,
It refers to the ratio to the total peak intensity of the plane to be oriented and the (111) plane, and when the plane to be oriented is the (111) plane, the ratio to the total peak intensity of the plane to be oriented and the (220) plane. Shall be referred to. So, for example,
If the plane to be oriented is the (220) plane or the like and the X-ray diffraction intensity ratio is 90%, it means that the (111) plane has an X-ray diffraction intensity ratio of 10%. The plane to be oriented is the (111) plane, and its X-ray diffraction intensity ratio is 90%.
Means that the X-ray diffraction intensity ratio of the (220) plane is 10%.
【0012】このように、ヒータ本体の放熱面に、炭化
珪素膜を、一の被配向面に強配向させた状態でつまり被
配向面のX線回折強度比が90%以上となる状態で化学
蒸着させておくと、膜表面の温度が均一化されて、大き
な温度むらを生じることがない。As described above, the silicon carbide film is chemically oriented on the heat radiating surface of the heater main body in a state where the silicon carbide film is strongly oriented on one surface to be oriented, that is, when the X-ray diffraction intensity ratio of the surface to be oriented is 90% or more. By vapor deposition, the temperature of the film surface is made uniform, and no large temperature unevenness occurs.
【0013】すなわち、炭化珪素膜にあっては、結晶方
位が被配向面の方向に揃えられていることから、炭化珪
素膜の何れの箇所においても電気抵抗値及び熱伝導率が
異ならず均一化され、膜表面における発熱状態や熱歪み
が均一となる。その結果、膜表面における温度むらの発
生が可及的に抑制されことになる。That is, in the silicon carbide film, since the crystal orientation is aligned with the direction of the plane to be oriented, the electric resistance value and the thermal conductivity are uniform at any point of the silicon carbide film. As a result, the heat generation state and heat distortion on the film surface become uniform. As a result, the occurrence of temperature unevenness on the film surface is suppressed as much as possible.
【0014】ところで、被配向面への配向度が高くなる
に従い、つまり被配向面のX線回折強度比が高くなるに
従い、炭化珪素膜における電気抵抗値及び熱伝導率の均
一度は高くなり、膜表面温度の均一化はより促進される
ことになる。特に、被配向面のX線回折強度比が95%
以上となると、膜表面における温度むらは殆ど無視でき
る程度にまで小さくなり、半導体ウエハの熱処理を極め
て良好に行なうことができる。したがって、被配向面の
X線回折強度比が95%以上とした炭化珪素膜を被覆形
成した抵抗発熱ヒータを使用して、半導体ウエハの熱処
理を行なった場合、他の製造工程を適正なものとしてお
くことで、最高品質の半導体を得ることができる。この
点から、被配向面のX線回折強度比は95%以上として
おくことがより好ましい。なお、理論的には、被配向面
のX線回折強度比を100%としておくことが最も好ま
しい。しかし、厳密な意味において被配向面のX線回折
強度比を100%とした炭化珪素膜は単結晶膜であるか
ら、実際上は、被配向面のX線回折強度比を100%に
限りなく近づけておくことが最も好ましいことになる。
また、被配向面の選択は、ヒータ本来の発熱機能の面か
らは格別の差を生じず、上記した如く任意に行なうこと
ができるが、膜表面の研磨,研削の容易性及び強配向の
容易性等を考慮すれば、(220)面に強配向させてお
くことがより好ましい。By the way, as the degree of orientation on the surface to be oriented increases, that is, as the X-ray diffraction intensity ratio of the surface to be oriented increases, the uniformity of the electrical resistance and thermal conductivity of the silicon carbide film increases. The uniformization of the film surface temperature is further promoted. In particular, the X-ray diffraction intensity ratio of the plane to be oriented is 95%.
With the above, the temperature unevenness on the film surface is reduced to an almost negligible level, and the heat treatment of the semiconductor wafer can be performed extremely well. Therefore, when a semiconductor wafer is heat-treated by using a resistance heating heater coated with a silicon carbide film having an X-ray diffraction intensity ratio of 95% or more on the plane to be oriented, other manufacturing steps are considered to be appropriate. By doing so, the highest quality semiconductor can be obtained. From this point, it is more preferable that the X-ray diffraction intensity ratio of the plane to be oriented is 95% or more. Theoretically, it is most preferable to set the X-ray diffraction intensity ratio of the plane to be oriented to 100%. However, in a strict sense, the silicon carbide film with the X-ray diffraction intensity ratio of the plane to be oriented being 100% is a single crystal film. Therefore, in practice, the X-ray diffraction intensity ratio of the plane to be oriented is not limited to 100%. It is most preferable to keep them close.
In addition, the surface to be oriented can be arbitrarily selected as described above without any particular difference from the surface of the heat generation function inherent in the heater. In consideration of properties and the like, it is more preferable that the (220) plane be strongly oriented.
【0015】[0015]
【発明の実施の形態】以下、発明の実施の形態を図面に
基づいて具体的に説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.
【0016】すなわち、本発明に係る抵抗発熱ヒータ1
は、図1及び図2に示す如く、炭素質材からなる抵抗発
熱体たるヒータ本体2と、その放熱面に化学蒸着により
被覆形成した炭化珪素膜3とからなる。That is, the resistance heating heater 1 according to the present invention.
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, a heater body 2 is a resistance heating element made of a carbonaceous material, and a silicon carbide film 3 is formed on a heat radiation surface by chemical vapor deposition.
【0017】ヒータ本体2は、図1に示す如く、全体と
して炭素質材からなる薄肉円板形状をなすもので、その
中心点Aの近傍から外周方向へと螺旋状に延びる逆向き
のスリット4a,4bを形成してなるものである。すな
わち、炭素質材からなる螺旋帯状部である発熱部5a,
5bが、スリット4a,4bを挟む対向状態で、中心点
Aから逆方向に延びる形態をなしている。各発熱部5
a,5bの端部には、図示しない通電用電極(カーボン
電極等)を取着,接続するための通電部6a,6bが形
成されていて、通電部6a,6bに通電させることによ
って、ヒータ本体2つまり発熱部5a,5bが抵抗発熱
されるようになっている。なお、スリット4a,4bな
いし発熱部5a,5bの周縁形状は、中心点A及び通電
部6a,6bを通過する横中心線X−X線に対して対称
円弧形状をなしており、図1において、横中心線X−X
線より上方側においては中心点Aの右側に位置する第1
点O 1 を中心とする半円形状をなし、横中心線X−X線
より下方側においては中心点Aの左側に位置する第2点
O2 を中心とする半円形状をなしている。第1点O1と
第2点O2 とは、横中心線X−X上に位置しており、中
心点Aから反対方向に同一量L偏倚している。また、ス
リット4a,4bの幅W0 は、発熱部5a,5bの幅W
に比して極めて小さい。また、スリット本体2の厚さ
は、その外径寸法や剛性,均熱性等を考慮して適宜に設
定されるが、一般には、1〜5mm程度としておくこと
が好ましい。As shown in FIG. 1, the heater main body 2 is
To form a thin disk made of carbonaceous material.
Reverse direction spirally extending from the vicinity of the center point A toward the outer periphery
Are formed by forming the slits 4a and 4b. sand
That is, the heat generating portions 5a, which are spiral band-shaped portions made of carbonaceous material,
5b is a center point in the opposed state sandwiching the slits 4a and 4b.
A extends in the opposite direction from A. Each heating part 5
a, 5b are connected to a current-carrying electrode (carbon
The current-carrying parts 6a and 6b for attaching and connecting electrodes
And by energizing the energizing sections 6a and 6b.
Therefore, the heater body 2, that is, the heat generating portions 5a and 5b generate resistance heat.
It is supposed to be. The slits 4a and 4b
The peripheral shapes of the chair heating parts 5a and 5b are the center point A and the energized state.
Symmetry with respect to the horizontal center line XX passing through the portions 6a and 6b
It has an arc shape, and in FIG. 1, the horizontal center line XX
On the upper side of the line, the first
Point O 1A semi-circular shape centered on the center line, and the horizontal center line XX
On the lower side, the second point located on the left side of the center point A
OTwoIn the form of a semicircle centered at. First point O1When
2nd point OTwoIs located on the horizontal center line XX,
The same amount L is deviated in the opposite direction from the center point A. Also,
Width W of lits 4a and 4b0Is the width W of the heat generating portions 5a and 5b.
Very small compared to. The thickness of the slit body 2
Is appropriately set in consideration of its outer diameter, rigidity,
It is generally set to about 1 to 5 mm
Is preferred.
【0018】ヒータ本体2の構成材としては、抵抗発熱
体構成材料として一般に使用されるあらゆる炭素質材を
使用することができるが、一般には、電気比抵抗が10
-2〜10-3Ω・ -cm程度のC/Cコンポジット,焼結
黒鉛,熱分解黒鉛,反応焼結炭化珪素,常圧焼結炭化珪
素,ホットプレス焼結炭化珪素等が使用される。As a constituent material of the heater main body 2, any carbonaceous material generally used as a constituent material of a resistance heating element can be used.
-2 ~10 -3 Ω · - cm approximately a C / C composite, sintered graphite, pyrolytic graphite, reaction sintering silicon carbide, pressureless sintering of silicon carbide, hot press sintering silicon carbide or the like is used.
【0019】炭化珪素膜3は、ヒータ本体1の放熱面つ
まり通電部6a,6bを除く発熱部5a,5bの両面
に、均一な厚さで化学蒸着されている。而して、この炭
化珪素膜3にあっては、蒸着条件を制御することによっ
て、一の被配向面にそのX線回折強度比が90%以上と
なるように強配向せしめられている。被配向面として
は、ミラー指数表示における(220)面,(111)
面,(200)面等を任意に選定することができる。被
配向面への強配向は、被配向面や膜厚等の条件に応じ
て、蒸着温度や成膜速度等を適宜に制御することによっ
て行なわれる。具体的には、(220)面に強配向させ
る場合には、例えば、非酸化雰囲気において、蒸着温度
1300〜1500℃,成膜速度10〜数10μm/h
の条件で化学蒸着を行なう。また、(111)面に強配
向させる場合は、例えば、30mmHg程度の減圧雰囲
気において、成膜速度を50μm/hr程度とした条件
で化学蒸着を行なう。なお、蒸着条件によっては、スリ
ット4a,4bを挟んで対向する発熱部5a,5bの円
弧状側面にも炭化珪素膜が形成されることがあるが、か
かる円弧状側面については、図4に示す如き形態で行な
う半導体ウエハ10の熱処理上、放熱面たり得ず、炭化
珪素膜形成の有無が格別のメリットないしデメリットを
招来することはない。勿論、かかる円弧状側面に、積極
的に、炭化珪素膜を形成しないように或いは逆に炭化珪
素膜を形成するように、蒸着条件を工夫することも可能
である。The silicon carbide film 3 is formed by chemical vapor deposition with a uniform thickness on the heat radiating surface of the heater body 1, that is, on both surfaces of the heat generating portions 5a and 5b except for the conductive portions 6a and 6b. Thus, the silicon carbide film 3 is strongly oriented so that the X-ray diffraction intensity ratio is 90% or more on one surface to be oriented by controlling the deposition conditions. The planes to be oriented include (220) plane and (111) plane in Miller index notation.
Plane, (200) plane and the like can be arbitrarily selected. The strong orientation on the surface to be oriented is performed by appropriately controlling the deposition temperature, the film forming speed, and the like according to the conditions such as the surface to be oriented and the film thickness. Specifically, when the (220) plane is strongly oriented, for example, in a non-oxidizing atmosphere, the deposition temperature is 1300 to 1500 ° C., and the film formation rate is 10 to several tens μm / h.
Chemical vapor deposition is performed under the following conditions. When the (111) plane is strongly oriented, for example, chemical vapor deposition is performed in a reduced-pressure atmosphere of about 30 mmHg at a film forming rate of about 50 μm / hr. Note that, depending on the deposition conditions, a silicon carbide film may also be formed on the arc-shaped side surfaces of the heat-generating portions 5a and 5b opposed to each other across the slits 4a and 4b, and such arc-shaped side surfaces are shown in FIG. In the heat treatment of the semiconductor wafer 10 performed in such a form, there is no heat dissipation surface, and the presence or absence of the formation of the silicon carbide film does not bring about any particular advantage or disadvantage. Of course, it is also possible to devise the deposition conditions so that the silicon carbide film is not formed on the arcuate side surface or the silicon carbide film is formed on the opposite side.
【0020】炭化珪素膜3の構成材としては、高純度の
炭化珪素が使用されるが、一般には、β型の炭化珪素を
使用することが好ましい。また、炭化珪素膜3の膜厚
は、一般に、20μm以上、より好ましくは50μm以
上であって、200μm以下としておくことが好まし
い。すなわち、膜厚が20μm未満であると、炭化珪素
膜にピンホールが生じて、ヒータ本体2が酸化,減量す
る虞れがあり、ヒータ寿命の保証が困難である。そし
て、炭化珪素膜3自体の酸化消耗や母材たるヒータ本体
への接着強度(非剥離性)等をも考慮すると、ヒータ寿
命上、膜厚を50μm以上としておくことがより好まし
い。さらに、炭化珪素膜3はヒータ本体2の放熱面を均
一厚さで被覆するものとしておく必要があるが、膜厚が
200μmを超えると、均一な厚さの炭化珪素膜3を形
成することが困難であり、却って発熱の均一性を損なう
虞れがあり、経済的にも無駄である。As a constituent material of the silicon carbide film 3, high-purity silicon carbide is used. Generally, β-type silicon carbide is preferably used. The thickness of silicon carbide film 3 is generally at least 20 μm, more preferably at least 50 μm, and preferably at most 200 μm. That is, when the film thickness is less than 20 μm, pinholes are generated in the silicon carbide film, and there is a possibility that the heater main body 2 is oxidized and reduced, and it is difficult to guarantee the heater life. In consideration of the oxidation consumption of the silicon carbide film 3 itself and the adhesive strength (non-peeling property) to the heater body as a base material, it is more preferable to set the film thickness to 50 μm or more in view of the heater life. Further, the silicon carbide film 3 needs to cover the heat radiating surface of the heater body 2 with a uniform thickness, but if the film thickness exceeds 200 μm, the silicon carbide film 3 having a uniform thickness may be formed. It is difficult, and on the contrary, the uniformity of heat generation may be impaired, and it is economically useless.
【0021】なお、本発明に係る抵抗発熱ヒータ1は、
上記した形態に限定されるものではなく、本発明の基本
的原理を逸脱しない範囲において、適宜に改良,変更す
ることができる。特に、ヒータ本体2の形状は、半導体
ウエハ10の形状等に応じて任意に変更することがで
き、例えば、図3に示す如きものとしておくことができ
る。すなわち、図3(A)に示すものでは、ヒータ本体
2全体が円板形状をなしており、対向方向に交互に平行
して延びる複数の直線状スリット4c…,4d…によ
り、一条の帯状発熱部5cが蛇行状に形成されている。
また、同図(B)に示すものでは、ヒータ本体2全体が
矩形板形状をなしており、同図(A)に示すものと同様
に、対向方向に交互に平行して延びる複数の直線状スリ
ット4e…,4f…により、一条の帯状発熱部5dが蛇
行状に形成されている。また、同図(C)に示すもので
は、一条の螺旋状スリット4gにより、一条の帯状発熱
部5eが螺旋状に形成されている。この場合、一方の通
電部6bはヒータ本体2の中心部に形成されている。The resistance heating heater 1 according to the present invention comprises:
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately improved and changed without departing from the basic principle of the present invention. In particular, the shape of the heater main body 2 can be arbitrarily changed according to the shape of the semiconductor wafer 10 and the like, for example, as shown in FIG. That is, in the example shown in FIG. 3A, the entire heater main body 2 has a disk shape, and a plurality of linear slits 4c... The portion 5c is formed in a meandering shape.
In addition, in the one shown in FIG. 2B, the entire heater main body 2 has a rectangular plate shape, and a plurality of straight lines extending alternately in parallel in the facing direction similarly to the one shown in FIG. The strip-shaped heat generating portions 5d are formed in a meandering shape by the slits 4e, 4f. Further, in FIG. 9C, a single strip-shaped heat generating portion 5e is spirally formed by a single spiral slit 4g. In this case, one energizing section 6 b is formed at the center of the heater main body 2.
【0022】[0022]
【実施例】実施例として、4枚のヒータ本体2…を図1
に示す円板形状(板厚:8mm、中心点Aと第1点O1
又は第2点O2 との距離L:14mm、発熱部5a,5
bの幅W:25mm、スリット4a,4bの幅W0 :3
mm、第1点O1 を中心とする発熱部5aの最外周縁の
円弧半径及び第2点O2 を中心とする発熱部5bの最外
周縁の円弧半径:175mm)に東洋炭素社製の焼結カ
ーボン(IG11)を使用して製作し、各ヒータ本体2
の放熱面たる発熱部5a,5bの両面に高純度のβ型炭
化珪素を化学蒸着して、本発明に係る第1〜第4実施例
ヒータ11 〜14 を得た。このとき、蒸着条件を各別に
制御して、炭化珪素膜3における結晶面が、第1実施例
ヒータ11 では(220)面にそのX線回折強度比95
%((111)面のX線回折強度比は5%)となるよう
に強配向せしめられ、第2実施例ヒータ12 では(11
1)面にそのX線回折強度比95%((220)面のX
線回折強度比は5%)となるように強配向せしめられ、
第3実施例ヒータ13 では(220)面にそのX線回折
強度比90%((111)面のX線回折強度比は10
%)となるように強配向せしめられ、第4実施例ヒータ
14 では(111)面にそのX線回折強度比90%
((220)面のX線回折強度比は10%)となるよう
に強配向せしめられるようにした。各ヒータにおける炭
化珪素膜3の膜厚は250μmとした。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS As an embodiment, four heater bodies 2 are shown in FIG.
(Plate thickness: 8 mm, center point A and first point O 1)
Alternatively, the distance L from the second point O 2 is 14 mm, and the heat generating portions 5a and 5
b width W: 25 mm, slits W 4, 4 b width W 0 : 3
mm, the outermost peripheral edge of the arc radius of the heat generating portion 5b around the arc radius and the second point O 2 of the outermost peripheral edge of the heat generating portion 5a around the first point O 1: 175mm) to Toyo Tanso Co. Each heater body 2 is manufactured using sintered carbon (IG11).
High-purity β-type silicon carbide was chemically vapor-deposited on both surfaces of the heat-generating portions 5a and 5b, which are heat-radiating surfaces, to obtain heaters 11 to 14 according to the first to fourth embodiments of the present invention. At this time, by controlling the deposition conditions in each separate, crystal planes in the silicon carbide film 3, first in Example heater 1 1 (220) plane to the X-ray diffraction intensity ratio of 95
% ((111) X-ray diffraction intensity ratio of the face 5%) and a way is allowed strong orientation, the second embodiment in the heater 1 2 (11
1) The X-ray diffraction intensity ratio of 95% (X of the (220) plane)
Line diffraction intensity ratio is 5%).
Third Embodiment In the heater 1 3 (220) plane to the X-ray diffraction intensity ratio of 90% ((111) plane X-ray diffraction intensity ratio of 10
%) And so as to be brought into strong orientation, the fourth embodiment in the heater 1 4 (111) plane to the X-ray diffraction intensity ratio of 90%
(The X-ray diffraction intensity ratio of the (220) plane is 10%). The thickness of silicon carbide film 3 in each heater was 250 μm.
【0023】また、比較例として、上記実施例と同一形
状,同一材質の5枚のヒータ本体2…を製作して、各ヒ
ータ本体2の放熱面に上記実施例と同材質の炭化珪素を
化学蒸着して、第1〜第5比較例ヒータ1´1 〜1´5
を得た。このとき、上記実施例におけると同様に、蒸着
条件を各別に制御して、炭化珪素膜3における結晶面
が、第1比較例ヒータ1´1 では(220)面にそのX
線回折強度比80%((111)面のX線回折強度比は
20%)となるように配向せしめられ、第2比較例ヒー
タ1´2 では(111)面にそのX線回折強度比80%
((220)面のX線回折強度比は20%)となるよう
に配向せしめられ、第3比較例ヒータ1´ 3 では(22
0)面にそのX線回折強度比50%((111)面のX
線回折強度比は50%)となるように配向せしめられ、
第4比較例ヒータ1´4 では(111)面にそのX線回
折強度比50%((220)面のX線回折強度比は50
%)となるように強配向せしめられるようにし、更に第
5比較例ヒータ1´5 では炭化珪素膜3における結晶面
が無配向となるようにした。なお、各ヒータにおける炭
化珪素膜3の膜厚は、上記実施例と同一とした。As a comparative example, the same shape as in the above embodiment was used.
And five heater bodies 2 of the same material are manufactured.
Silicon carbide of the same material as the above embodiment
The first to fifth comparative example heaters 1 'are formed by chemical vapor deposition.1~ 1 'Five
I got At this time, as in the above embodiment,
By controlling the conditions separately, the crystal plane in silicon carbide film 3
However, the first comparative example heater 1 ′1Then, on the (220) plane,
X-ray diffraction intensity ratio of 80% (X-ray diffraction intensity ratio of (111) plane is
20%).
Ta1 'TwoThen, the (111) plane has an X-ray diffraction intensity ratio of 80%
(X-ray diffraction intensity ratio of (220) plane is 20%)
And the third comparative example heater 1 ′ ThreeThen (22
The (0) plane has an X-ray diffraction intensity ratio of 50% (X of the (111) plane).
Line diffraction intensity ratio is 50%).
Fourth comparative example heater 1 'FourThen the (111) plane shows the X-ray
The folding intensity ratio is 50% (the X-ray diffraction intensity ratio of the (220) plane is 50%).
%) So that it can be oriented strongly.
5 Comparative example heater 1 'FiveNow, the crystal plane in silicon carbide film 3
Was made non-oriented. The charcoal in each heater
The thickness of the silicon oxide film 3 was the same as in the above-described embodiment.
【0024】そして、各実施例ヒータ11 〜14 及び各
比較例ヒータ1´1 〜1´5 に通電し、光高温計(千野
社製IRU)を使用して、各ヒータの膜表面における中
心箇所Aの平均温度を1500℃に保持させつつ、図1
に示す5箇所B〜Eの温度を測定し、A箇所を含めた6
箇所A〜Eにおける最高温度箇所と最低温度箇所との温
度差(温度むら)を求めた。なお、A,B,D,Eは横
中心線X−X上の箇所であり、C,Fは中心箇所Aを通
って横中心線X−Xに直交する縦中心線Y−Y上の箇所
である。[0024] Then, by energizing the respective examples heater 1 1 to 1 4 and Comparative Example heaters 1'1 ~1' 5, using optical pyrometer (the Chino Co. IRU), in the membrane surface of each heater While maintaining the average temperature of the central portion A at 1500 ° C., FIG.
The temperature at five points B to E shown in FIG.
The temperature difference (temperature unevenness) between the highest temperature point and the lowest temperature point in the points A to E was determined. A, B, D and E are points on the horizontal center line XX, and C and F are points on the vertical center line YY passing through the center point A and orthogonal to the horizontal center line XX. It is.
【0025】その結果、配向させた(220)面若しく
は(111)面のX線回折強度が50%である第3若し
くは第4比較例ヒータ1´3 ,1´4 又は炭化珪素膜3
が無配向である第5比較例1´5 においては、温度むら
が30℃を遙に上回った。一方、配向させた(220)
面若しくは(111)面のX線回折強度が90%に近い
80%である第1若しくは第2比較例ヒータ1´1 ,1
´2 においては、温度むらが30℃よりやや小さくなっ
た。このように、比較例ヒータ1´1 〜1´5では、温
度むらが少なくとも30℃前後であり、半導体ウエハの
熱処理を良好に行ないうるには不充分であることが確認
された。As a result, the third or fourth comparative example heaters 1 ′ 3 , 1 ′ 4 or silicon carbide film 3 in which the oriented (220) plane or (111) plane has an X-ray diffraction intensity of 50% is 50%.
There In the fifth comparative example 1 '5 is a non-oriented, temperature unevenness exceeds a much a 30 ° C.. On the other hand, oriented (220)
Or 1st comparative example heater 1 ′ 1 , 1 in which the X-ray diffraction intensity of the plane or the (111) plane is 80% which is close to 90%.
In ' 2 , the temperature unevenness was slightly smaller than 30 ° C. As described above, in the comparative example heaters 1 ′ 1 to 1 ′ 5 , the temperature unevenness was at least about 30 ° C., and it was confirmed that the temperature unevenness was insufficient for performing the heat treatment of the semiconductor wafer satisfactorily.
【0026】これに対して、膜結晶面を(220)面又
は(110)面に強配向させた実施例ヒータ11 〜14
では、何れも、膜表面における温度むらが15℃以下で
あり、温度むらの発生が効果的に抑制されていることが
確認された。特に、強配向させた(220)面又は(1
11)面のX線回折強度が95%である第1又は第2実
施例ヒータ11 ,12 では、温度むらが光高温計による
検出限界(10℃)を下回っており、求めることができ
なかったが、少なくとも、温度むらが10°未満となっ
ていることは明白であり、温度むらが殆ど生じていない
か、生じていても発熱温度(1600℃)に比して無視
できる程度に極めて小さいことが容易に推測される。[0026] In contrast, Example heater 1 1 to 1 4 in which is strongly oriented in the film crystal plane (220) plane or (110) plane
In each case, the temperature unevenness on the film surface was 15 ° C. or less, and it was confirmed that the occurrence of temperature unevenness was effectively suppressed. In particular, the strongly oriented (220) plane or (1)
11) faces the first or the second embodiment the heater 1 1, 1 2 X-ray diffraction intensity is 95%, is below the detection limit (10 ° C.) by an optical pyrometer the temperature unevenness can be determined However, at least it is clear that the temperature unevenness is less than 10 °, and the temperature unevenness hardly occurs, or even if it occurs, it is extremely negligible compared to the heat generation temperature (1600 ° C.). It is easily speculated that it is small.
【0027】以上のことから、膜結晶面を一の被配向面
にそのX線回折強度比が90%以上(より好ましくは9
5%以上)となるように強配向させておくことにより、
膜表面の発熱温度を可及的に均一化させることができ、
ヒータからの熱放射を均一に行うことができることが確
認された。また、被配向面の違いによっては膜表面温度
の均一化効果に差がなく、その効果の程度は、主とし
て、被配向面の配向度つまり被配向面のX線回折強度比
の高低によるものであり、そのX線回折強度比が高くな
るに従って膜表面温度の均一化効果がより顕著に発揮さ
れることが理解される。From the above, the X-ray diffraction intensity ratio of the crystal plane of the film to one plane to be oriented is 90% or more (more preferably, 9%).
(5% or more)
The heat generation temperature on the film surface can be made as uniform as possible,
It was confirmed that heat radiation from the heater could be performed uniformly. Also, there is no difference in the effect of equalizing the film surface temperature depending on the difference in the orientation surface, and the degree of the effect is mainly due to the degree of orientation of the orientation surface, that is, the level of the X-ray diffraction intensity ratio of the orientation surface. It is understood that as the X-ray diffraction intensity ratio increases, the effect of uniformizing the film surface temperature is more remarkably exhibited.
【0028】[0028]
【発明の効果】以上の説明から容易に理解されるよう
に、本発明の抵抗発熱ヒータは、炭化珪素膜において結
晶方位を揃えておくことにより電気抵抗値,熱伝導率,
熱歪み(熱膨張)の均一化を図ったものであるから、ヒ
ータ表面である膜表面に大きな温度むらが生じず、膜表
面の温度を均一に保持させることができるものである。
したがって、本発明の抵抗発熱ヒータを使用することに
よって、半導体ウエハを均一且つ良好に熱処理すること
ができ、その温度制御を正確且つ適正に行うことがで
き、ひいては高品質の半導体を製造することができる。As can be easily understood from the above description, the resistance heating heater according to the present invention has an electric resistance value, thermal conductivity,
Since thermal distortion (thermal expansion) is made uniform, large temperature unevenness does not occur on the film surface as the heater surface, and the temperature on the film surface can be maintained uniformly.
Therefore, by using the resistance heating heater of the present invention, a semiconductor wafer can be heat-treated uniformly and well, the temperature can be controlled accurately and appropriately, and a high-quality semiconductor can be manufactured. it can.
【図1】本発明に係る抵抗発熱ヒータの一例を示す平面
図である。FIG. 1 is a plan view showing an example of a resistance heating heater according to the present invention.
【図2】同ヒータの要部の縦断側面図である。FIG. 2 is a vertical sectional side view of a main part of the heater.
【図3】抵抗発熱ヒータの変形例を示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing a modification of the resistance heating heater.
【図4】半導体ウエハの熱処理工程における当該ウエハ
と抵抗発熱ヒータとの位置関係を示す縦断側面図であ
る。FIG. 4 is a vertical sectional side view showing a positional relationship between the semiconductor wafer and a resistance heating heater in a heat treatment step of the semiconductor wafer.
1…抵抗発熱ヒータ、2…ヒータ本体、3…炭化珪素
膜、4a,4b,4c,4d,4e,4f,4g…スリ
ット、5a,5b,5c,5d,5e…発熱部、6a,
6b…通電部。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Resistance heating heater, 2 ... Heater main body, 3 ... Silicon carbide film, 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4g ... Slit, 5a, 5b, 5c, 5d, 5e ... Heating part, 6a,
6b ... energizing section.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H05B 3/14──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H05B 3/14
Claims (2)
化学蒸着による炭化珪素膜を被覆形成してある抵抗発熱
ヒータにおいて、炭化珪素膜が、ミラー指数表示で特定
される一の結晶面にそのX線回折強度比がピーク強度で
90%以上となるように強配向されたものであることを
特徴とする抵抗発熱ヒータ。In a resistance heating heater in which a heat-dissipating surface of a heater body made of a carbonaceous material is formed by coating a silicon carbide film by chemical vapor deposition, the silicon carbide film is formed on one crystal plane specified by Miller index. A resistance heating heater characterized in that it is strongly oriented so that its X-ray diffraction intensity ratio becomes 90% or more in peak intensity.
る(220)面又は(111)面であることを特徴とす
る、請求項1に記載する抵抗発熱ヒータ。2. The resistance heating heater according to claim 1, wherein the one crystal plane is a (220) plane or a (111) plane in Miller index notation.
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