JPH04157717A - 気相成長用ウエハ加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的コ （産業上の利用分野］ 本発明は、気相成長用ウェノ・加熱装置に係り、特に大
径のウェハを枚葉で気相成長させる定めの加熱装置に関
するものである。

（従来の技術） 気相成長におけるウェハの加熱は、ウェハが薄く熱容量
が小さく、それ単独では温度が不安定である几め、高周
波誘導加熱ま几は赤外線ランプにより加熱されるカーボ
ン袈のサセプタにザグリを設け、このザグリ内にウェ・
・全載置することに工り、ウェハを所足温度に加熱する
方式が採用されてい念。

（発明が解決しょうとする課題〕 ウェハの加熱は、スリップの発生を押えると共に層厚分
布お工び比抵抗分布の均一性を上げるために温度分布の
均−性全厳しく要求される。温度分布の均一性は、ウェ
ハの大径化に伴つて困難となシ、４インチウェハでは問
題のなかった装置が６インチウェハでは使用できないと
いうのが現実であり、Ｓインチクエバに至っては加熱方
式を全く変える必要が生じている。なお、従来からクエ
ハの均一加熱の几め、上記サセプタのザグリの底面形状
の工夫や、サセプタとクエハとの間に石英板や石英リン
グを介在させる等の工夫が種々性われてき友がいずれも
十分なものではなかつ几。

本発明は、大径の１枚のウニ・・ヲ極めて均一、な温度
分布に加熱することのできる気相成長用ウェハ加熱装置
を提供することを目的としている。

〔発明の構成〕

（ｌｌＩ！Ｉｔ−解決するための手段］上記目的を達成
する几めの本発明は、カーボン製の加熱板と、この加熱
板の裏面側に間隔を置き加熱板とほぼ平行に配置され念
ヒータと、加熱板の表面側に３ｍ以上の間隔を置いて加
熱板とほぼ平行にウェハ全保持すべく配置され友ウェハ
保持部材と、このウェハ保持部材に保持されているウェ
ノこの外局を囲む工うに設けられ次カーボン製のリング
とからなり、ウェハとリングとの間隔を０．５−以上３
■以下とし、ウェハと加熱との間の空間をウェハとリン
グとの間隔のみに二って周囲の空間に連通させる↓うに
構成し几ものである。

（作用） ウェハはウェハ保持部材に；っで好ましくけ点ま穴上線
接触の工うなわずかな接触面積に：っで加熱板に対し３
−以上の間隔を置いて保持される。

ヒータは加熱板を所定の温度分布となる：うに加熱し、
ウニ・・は加熱板に工り非接触で加熱される。

また、リングは加熱板に工す加熱され、ウェハの外周部
を非接触で加熱する。ウェハと加熱板との間の空間は、
ウェハとリングとの０．５−ｍ以上３−以下の間隔のみ
が開口しており、他は実質的に閉じているため、安定し
ｔ温度に保九れる。この空間の存在と、加熱板お＝びリ
ングによる非接触加熱により大径のウェハが：り均一に
加熱される。

（実施例） 以下本発明の実施例について第１図ないし第３図を参照
して説明する。第１図において′、ベース１０の下面に
は上方に向って伸びる中空円筒体１１が敗付けられ、そ
の上端にヒータ支えＩ２が取付けられている。ヒータ支
え１２には絶縁棒１３、反射板＋４、絶縁棒１５を介し
てヒータ１６が取付けられている。ヒータＩ６は、第２
図に示すように、うす巻き状をし九抵抗ヒータで、点Ａ
と点Ｂ、点Ｂと点Ｃ１点Ｃと点りの３ゾーンに分割して
出力制御を行うように構成されている。１７はヒータ１
６への供電配線であり、（δは７タである。

中空円筒体１１の周囲を囲む＝うに中空回転軸２０が設
けられ、この中空回転軸２０はベアリング２１．２１に
より中空円筒体１１と無関係に回転自在にベースＩＯに
取付けられている。中空回転軸２０にはプーリ２２が取
付けられ、ベルト２３にエリ図示しないモータから回転
を与えられる工うになっている。

・　　中空回転軸２０の上端は、一部のみを示すベルジ
ャ２４に工ってベース１０の上面上方に形成される反応
室２５内に伸び、その上端にはキー２６を介してカーボ
ン製の支持円盤２７が固着されている。支持円盤２７に
は石英ガラス、セラミックスま几はカーボン製の支持リ
ング２ｇが支持円盤２７と一体的に回転可能に敞付けら
れている。支持リング２８はヒータ支え１２、反射板１
４お工びヒータＩ６の外局を囲んでヒータ１６エり上方
へ伸びている。支持リング２８の内周面の上方寄りの途
中には段部２９−１が形成され、この段部２９にカーボ
ン裏の加熱板３０が嵌着されている。加熱板３０はヒー
タ（６と間隔を置いてほぼ平行に配置され、ヒータ１６
に非接触で加熱される；うになっている。

加熱板３０には石英ガラス、セラミックスまたはカーボ
ン製のウェハ保持部材３Ｉが、第３図に示すように、複
数個設置され、先端が小径の支持ピン３２によってウェ
ハＷの裏面金魚接触的に支持すると共に、位置決めビン
３３に工ってウェノ１Ｗの外周全党け、ウェハＷ？ヒー
タ１６の上方の所定位置に加熱板３０と３．、以上の間
隔を置いてほぼ平行に保持する工うになっている。

支持リング２δの上端には段部３４が形成され、この段
部３４にカーボン製のリング３５が嵌着されている。リ
ング３５は、第１図に示す＝うに、ウェハＷとほぼ同じ
高さに位置し、ウェハＷの外周とリング３５の内周との
間に０．５置以上３■以下の間隔ｅｆ有するように形成
されている。

次いで本装置の作用について説明する。ヒータ１６に給
電し、加熱板３０１加熱すると共に、中空回転軸２０ｔ
−回転し、固定されているヒータ１６に対し加熱板３０
、Ｉｌ／グ３５お工びウェノ・Ｗを回転させる。ヒータ
１６への給電は、ウェハＷの中心部、外周部お工びそれ
らの中間部の温度分布が一定となるように、点大ないし
Ｄの各点間毎に制御する。

すなわち、加熱板３０ｔｉゾ一ン分割制御されるヒータ
１６にニジ半径方向の温度分布がウェハＷの半径方向の
温度分布を均一にすることのできる分布に加熱されるが
、この加熱板３０の温度分布のカーブは、ヒータＩ６と
加熱板３０とが非接触による加熱である九め、ヒータ１
６の温度分布のカーブに対して滑らかなカーブとなる。

ウニ／％Ｗは、前記加熱板３０に工す、さらに非接触で
加熱され、極めて平滑な温度分布を示す。なお、例えば
１■の工うに加熱板３０とウェノ・Ｗの間隔が３−以下
の小さい値であると、この間隔の分布が一定でない場合
、間隔の差によるウェハ温度の差が比較的大きく現われ
る几め、この間隔は前述し念ように３．、以上に設定す
ることが好ましく、その上限は加熱効率などを考慮して
適宜に定めれは工い。次だし、加熱板３０のみによる加
熱ではウェハＷの外周部の温度が低くなってしまう。す
なわち、加熱板３０の温度分布の調整に工っでウェハＷ
の外周部の温度を上げ工うとすると、内方の温度分布が
一定にならない。

ところで、本装置は、加熱板３０にエリウェハＷと共に
カーボン製のリング３５が加熱され、このリング３５に
工ってウェハＷの外周を非接触で加熱する。これに工り
ウェハＷの外周部の温度低下が防がれ、ウェハＷは中心
から外周までの全域にわ九り極めて均一な温度に加熱さ
れる。

上記のようにして６インチのウェハＷｔｌｌＯＯ℃に加
熱し、原料ガスとして５ｉＨ２Ｃ１２を用い、該ガスを
第１図において上方からウェハＷに向けて流下させるこ
とにエリ気相成長を行った結果、スリップの発生は４つ
のウェハ保持部材３１のうちの一部についてそれらの支
持ピン３２お工び位置決めピ／３３との接触部にわずか
に生じ九のみであり、膜厚分布も膜厚ＩＣＬａｍで±１
．７チであった。

なお、従来のサセプタにザグリを設け、このザグリの中
にウェハＷの外周部のみを接触させて気相成長させ之と
きには、ウェハＷの外周部のほぼ全域にわ几って長さ１
０■程度のスリップを生じ、膜厚分も±４係程度であっ
た。

また、上記の気相成長を成長率０．５μｍ／―で３０分
間行ったところ、ウェハＷの裏面に０．４３〜０．４６
μｍのほぼ均一な厚さの気相成長層を得次。

これはウェハＷの外周とリング３５の内周との間隔ｅか
らウェハＷの裏面側の空間３６内へ侵入し几反応ガスに
よるものであるが、その厚さはわずかてあり、しかも膜
厚分布がほぼ均一であることから明らかな工うに、該空
間３６内のガスの流れはほとんどなく、シたがって温度
も安定していることを示している。なお、この間隔ｅが
０．５霞工り小さいと熱膨張の関係でウェハＷがリング
３５に接触してしまい、３■より大きいと加熱の効果が
劣るので、０．５−以上３ｍ以下、好ましくは１、−程
度に設定すると工い。

〔発明の効果〕

以上述べた工うに本発明に＝れば、大径のウニることか
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す要部断面図、第２図は第
１図に示したヒータの平面図、第３図は第１図のＺ矢印
図である。 １０・・・ベース、　　＋２・・・ヒータ支え、１３．
１５・・・絶縁棒、　　１４・・・反射板、１６・・・
ヒータ、　２０・・・中空回転軸、２２・・・７”−リ
、　２３・・・ベルト、２４・・・ベルジャ、　２５・
・・反応室、２７・・・支持円盤、　　２８・・・支持
リング、３０・・・加熱板、　３１・・・ウェハ保持部
材、３５・・・リング。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. カーボン製の加熱板と、同加熱板の裏面側に間隔を置き
   該加熱板とほぼ平行に配置されたヒータと、前記加熱板
   の表面側に３ｍｍ以上の間隔を置いて該加熱板とほぼ平
   行にウェハを保持すべく配置されたウェハ保持部材と、
   同ウェハ保持部材に保持されているウェハの外周を囲む
   ように設けられたカーボン製のリングとからなり、前記
   ウェハとリングとの間隔を０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下と
   し、ウェハと加熱板との間の空間を前記ウェハとリング
   との間隔のみによって周囲の空間に連通させるように構
   成してなる気相成長用ウェハ加熱装置。