JP3426612B2 - ヒーターを備えたｃｖｄ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造にお
いて使用されるヒーター及びかかるヒーターを使用した
加熱処理装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】例えばＣＶＤ装置においては、複数枚の
ウエハがウエハステージに載置されている。そして、反
応ガスを基に、バッチ処理にて薄膜がウエハ上に形成さ
れる。真空、高温雰囲気下、ウエハは回転させられた状
態で処理される。ウエハの温度は、成膜速度や粒子生成
速度に最も強く影響する因子である。また、ウエハ上に
生成する生成物の組成や微細組織に対しても支配的な影
響を有する。それ故、ウエハを載置するウエハステージ
内の温度分布を均一にすることは極めて重要である。 【０００３】ウエハステージを直接加熱するためにヒー
ター等が使用されている。ヒーターを構成する加熱用導
体線のパターンは、例えば特開昭６４−５０１２号公報
や特開昭６４−７７９３０号公報から公知である。 【０００４】特開昭６４−５０１２号公報の図３に記載
された従来のヒーターは、同心円状に配設された４本の
加熱用導体線から成る。そして、最内周の加熱用導体線
は２カ所で切断され、２つの切断端部及び２つの外部接
続端部を有する。また、最外周の加熱用導体線は１カ所
で切断され、２つの切断端部を有する。更に、それ以外
（最内周から数えて２番目及び３番目）の加熱用導体線
の各々は２カ所で切断され、４つの切断端部を有してい
る。そして、例えば最内周から数えて２番目の加熱用導
体線の相対する２つの切断端部は、最内周の加熱用導体
線の概ね半径方向に対向する２つの切断端部と接続さ
れ、２番目の加熱用導体線の相対する他の２つの切断端
部は、最内周から数えて３番目の加熱用導体線の概ね半
径方向に対向する２つの切断端部と接続されている。最
内周から数えて３番目の加熱用導体線も、第２番目の加
熱用導体線と概ね同様の構成を有する。しかも、最内周
の加熱用導体線の切断端部と第２番目の切断端部とを接
続する接続部分と、第３番目の加熱用導体線の切断端部
と最外周の加熱用導体線の切断端部とを接続する接続部
分とは、同一半径方向に配置されている。 【０００５】特開昭６４−７７９３０号公報の図３に記
載されたヒーターを構成する加熱用導体線は、ジグザグ
模様あるいは渦巻き模様のパターンを有する。 【０００６】更には、本明細書に添付した図４の（Ａ）
に線図で示すような複数の「Ｍ」字型の加熱用導体線パ
ターンも知られている。また、図４の（Ｂ）に示すよう
に、複数の平板状の固定ヒーター２００をウエハステー
ジ２１０の下方に配設することも知られている。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の公知のヒーターでウエハステージを直接加熱した場
合、ウエハステージの温度は設定値の５〜１０％の範囲
にばらつき、ウエハステージ内に均一な温度分布を得る
ことが困難である。それ故、ウエハステージ内に均一な
温度分布を得るために、ヒーターを構成する加熱用導体
線のパターンを最適化することが極めて重要である。 【０００８】従って、本発明の目的は、ウエハステージ
内の温度分布を均一にすることが可能なヒーターを提供
することにある。更に、本発明の目的は、かかるヒータ
ーを具備した加熱処理処置を提供することにある。 【０００９】 【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明のヒーターは、同心円状に配設されたＮ本の
加熱用導体線から成る。そして、 （Ａ）最内周及び最外周の加熱用導体線の各々は１カ所
で切断され、２つの切断端部を有し、それらの加熱用導
体線の一方は、更に１カ所で切断され、２つの外部接続
端部を有する。 （Ｂ）また、それ以外の加熱用導体線の各々は２カ所で
切断され、４つの切断端部を有する。 （Ｃ）そして、ｎ番目（但し、２≦ｎ≦Ｎ−１）の加熱
用導体線の相対する２つの切断端部は、（ｎ−１）番目
の加熱用導体線の概ね半径方向に対向する２つの切断端
部と接続され、ｎ番目の加熱用導体線の相対する他の２
つの切断端部は、（ｎ＋１）番目の加熱用導体線の概ね
半径方向に対向する２つの切断端部と接続されている。 （Ｄ）更に、３≦ｍ≦Ｎ−１とした場合、（ｍ−２）番
目及び（ｍ−１）番目の加熱用導体線の切断端部とを接
続する接続部分と、ｍ番目及び（ｍ＋１）番目の加熱用
導体線の切断端部とを接続する接続部分とは、同一半径
方向に隣接することがないことを特徴とする。 【００１０】尚、ｍ番目の加熱用導体線の相対する２つ
の切断端部と、（ｍ＋１）番目の加熱用導体線の概ね半
径方向に対向する２つの切断端部との接続部分を、以
下、（ｍ／ｍ＋１）接続部分と表現する場合がある。 【００１１】加熱用導体線の材料として、ウエハステー
ジを所望の温度に加熱することができる材料であれば如
何なるものも使用することができ、例えばカーボンを用
いることができる。加熱用導体線を支持する支持板は、
真空中でガス放出がなく、高温に耐え、プロセスにて使
用される原材料でアタックされることのない材料から作
製すればよく、かかる材料として、モリブデン、タンタ
ル、タングステンを例示することができる。 【００１２】また、本発明の目的は、ウエハステージを
備え、該ウエハステージを加熱するための上述の本発明
のヒーターを具備することを特徴とする本発明の加熱処
理装置によって達成することができる。かかる加熱処理
装置とは広く一般に半導体装置の製造プロセスに使用さ
れる加熱処理装置を指す。 【００１３】ウエハステージは、真空中でガス放出がな
く、高温に耐え、プロセスにて使用される原材料でアタ
ックされることのない材料から作製すればよく、かかる
材料として、モリブデン、タンタル、タングステンを例
示することができる。 【００１４】 【作用】本発明のヒーターにおいては加熱用導体線は同
心円状に配設されているので、ウエハステージの半径方
向における温度分布のばらつきを少なくすることができ
る。しかも、Ｎ本の同心円状に配設された加熱用導体線
において、３≦ｍ≦Ｎ−１とした場合、（ｍ−２／ｍ−
１）接続部分と、（ｍ／ｍ＋１）接続部分とが、同一半
径方向に隣接することがない。従って、或る接続部分
と、該接続部分に対して半径方向に隣接する接続部分と
の間には、少なくとも１本の加熱用導体線が存在するの
で、ウエハステージの半径方向及び円周方向の温度分布
のばらつきを一層小さくすることができる。 【００１５】 【実施例】以下、図面を参照して、本発明を実施例に基
づき説明する。 【００１６】図１に示すパターンを有する加熱用導体線
１０から成るヒーターを作製した。加熱用導体線１０は
カーボンから成る。尚、加熱用導体線１０を支持する支
持板（図示せず）としてモリブデン板を使用した。 【００１７】ヒーターは、同心円状に配設された８本の
加熱用導体線から成る。最内周の加熱用導体線２１は１
カ所で切断され、２つの切断端部２１Ａ，２１Ｂを有す
る。最外周（最内周の加熱用導体線から数えて８本目）
の加熱用導体線２８は２カ所で切断され、２つの切断端
部２８Ａ，２８Ｂと、２つの外部接続端部２８Ｃ，２８
Ｄを有する。それ以外の加熱用導体線２２，２３，・・
・２７の各々は２カ所で切断され、４つの切断端部を有
する。 【００１８】そして、例えば最内周から数えて６番目の
加熱用導体線２６の相対する２つの切断端部２６Ａ，２
６Ｂは、５番目の加熱用導体線２５の概ね半径方向に対
向する２つの切断端部２５Ａ，２５Ｂと接続されてい
る。また、６番目の加熱用導体線の相対する他の２つの
切断端部２６Ｃ，２６Ｄは、７番目の加熱用導体線２７
の概ね半径方向に対向する２つの切断端部２７Ｃ，２７
Ｄと接続されている。 【００１９】しかも、例えば、４番目の加熱用導体線２
４の切断端部２４Ｃ，２４Ｄと５番目の加熱用導体線２
５の切断端部２５Ｃ，２５Ｄとを接続する（４／５）接
続部分（図１ではＸで示す）と、７番目の加熱用導体線
２７の切断端部２７Ａ，２７Ｂと８番目の加熱用導体線
２８の切断端部２８Ａ，２８Ｂとを接続する（７／８）
接続部分（図１ではＹで示す）とは、同一半径方向に隣
接していない。（４／５）接続部分と（７／８）接続部
分とは概ね同一半径方向に配置されているが、それらの
接続部分の間には、６番目の加熱用導体線２６が存在す
る。 【００２０】図１に示すパターンを有する加熱用導体線
から成るヒーター１１０を具備した加熱処理装置１００
の模式的断面図を図２に示す。カーボンから成る加熱用
導体線の径方向の幅を５ｍｍとし、加熱用導体線の最内
周の直径を１１０ｍｍ、最外周の直径を２６０ｍｍとし
た。また、加熱用導体線を支持する支持板として厚さ５
ｍｍのモリブデン板を使用した。 【００２１】この加熱処理装置は具体的にはＣＶＤ装置
であり、外径４００ｍｍの円筒形状を有する。ヒーター
１１０の下方にはリフレクター１１２が設けられてい
る。加熱処理装置１００は、回転軸１１４に取り付けら
れたウエハステージ１２０を備えている。回転軸１１４
を回転手段（図示せず）によって回転させることによ
り、ウエハステージ１２０を回転させることができる。
ウエハステージとして、直径２８０ｍｍ、厚さ５ｍｍの
モリブデン板を使用することができる。あるいは又、ウ
エハステージとして、直径２８０ｍｍ、厚さ５ｍｍのモ
リブデン板と、直径３００ｍｍ、厚さ２ｍｍのモリブデ
ン板の２枚重ね構造を使用することができる。ヒーター
１１０の上面とウエハステージ１２０の下面との間の距
離を５ｍｍとした。尚、加熱処理装置１００には、反応
ガス供給系、ガス排気系が設けられているが、これらの
図示は省略した。 【００２２】加熱処理装置を約１０^-5Torrに減圧して、
ヒーター１１０によりウエハステージ１２０を加熱し
た。そして、ウエハステージ上面の６４箇所の測定点に
てウエハステージの温度を測定した。その結果、ウエハ
ステージの温度分布は、設定値（約８００゜Ｃ）に対し
て±１．６％以内であった。この値は、従来の加熱用導
体線パターンを有するヒーターを使用したときの温度分
布（温度設定値の５〜１０％）と比較して格段に優れた
値である。 【００２３】以上、本発明を好ましい実施例に基づき説
明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。ヒーターの加熱用導体線の数は８本に限られ
ず、ウエハステージの径に応じて適宜増減することがで
きる。また、切断端部が円周の概ね三等分線上に配置さ
れた加熱用導体線のパターンを図示したが、ウエハステ
ージの大きさ、ウエハステージに載置すべきウエハの枚
数等に応じて、例えば図３に示すように円周を四等分、
あるいはそれ以上に分割した線上に切断端部を配置する
加熱用導体線のパターンを採用することができる。 【００２４】本発明のヒーターは、半導体装置の製造プ
ロセスにてウエハの加熱を必要とする如何なる加熱処理
装置にも適用することができる。かかる加熱処理装置と
して、実施例にて挙げたＣＶＤ装置の他に、プラズマＣ
ＶＤ装置、光ＣＶＤ装置、各種ドライエッチング装置、
各種ＰＶＤ装置等を挙げることができる。 【００２５】 【発明の効果】本発明のヒーターを使用することによ
り、ウエハステージ内の温度分布を均一にすることがで
きる。その結果、成膜速度や粒子生成速度を均一にする
ことができ、ウエハ上に生成物の組成や微細組織を均一
に生成することができる。それ故、高歩留まりにて高品
質の半導体装置を製造することができる。また、加熱処
理装置における加熱のための消費電力を減少させること
ができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明のヒーターにおける加熱用導体線のパタ
ーンを示す平面図である。 【図２】本発明のヒーターを具備する加熱処理装置の模
式的断面図である。 【図３】本発明のヒーターにおける加熱用導体線の別の
パターンを示す平面図である。 【図４】従来のヒーターを例示する図である。 【符号の説明】 １０ 加熱用導体線 ２１・・・・２８ 各加熱用導体線 １００ 加熱処理装置 １１０ ヒーター １２０ ウエハステージ

フロントページの続き (72)発明者 高津 恵 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソ ニー株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−79182（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】同心円状に配設されたＮ本の加熱用導体線
   から成るヒーターであって、 （Ａ）最内周及び最外周の加熱用導体線の各々は１カ所
   で切断され、２つの切断端部を有し、それらの加熱用導
   体線の一方は、更に１カ所で切断され、２つの外部接続
   端部を有し、 （Ｂ）それ以外の加熱用導体線の各々は２カ所で切断さ
   れ、４つの切断端部を有し、 （Ｃ）ｎ番目（但し、２≦ｎ≦Ｎ−１）の加熱用導体線
   の相対する２つの切断端部は、（ｎ−１）番目の加熱用
   導体線の概ね半径方向に対向する２つの切断端部と接続
   され、ｎ番目の加熱用導体線の相対する他の２つの切断
   端部は、（ｎ＋１）番目の加熱用導体線の概ね半径方向
   に対向する２つの切断端部と接続され、 （Ｄ）３≦ｍ≦Ｎ−１とした場合、（ｍ−２）番目及び
   （ｍ−１）番目の加熱用導体線の切断端部とを接続する
   接続部分と、ｍ番目及び（ｍ＋１）番目の加熱用導体線
   の切断端部とを接続する接続部分とは、同一半径方向に
   隣接することがないヒーターと、該ヒーターによって加熱されるウエハステージを備えて
   いることを特徴とするＣＶＤ装置 。