JPH06101445B2

JPH06101445B2 - 処理装置

Info

Publication number: JPH06101445B2
Application number: JP27884287A
Authority: JP
Inventors: 俊久野沢
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1987-11-04
Filing date: 1987-11-04
Publication date: 1994-12-12
Anticipated expiration: 2009-12-12
Also published as: JPH01120812A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野〕本発明は、処理装置に関する。

（従来の技術）従来、処理装置、例えば気相成長装置やアニール装置等
には、被処理体、例えば半導体ウエハ等を載置して加熱
する載置台として、耐熱性が高く熱伝導率の大きな材質
例えばカーボン製の載置台が用いられており、特開昭60
−136221号，特開昭61−220420号，特開昭61−229320
号，特開昭61−247685号，特開昭62−73621号公報等に
開示される。

そして、一般に、この載置台の載置面温度の分布は均一
になりにくい為、載置した半導体ウエハ基板の温度分布
の不均一を招き、この温度分布の不均一の結果、不均一
な熱分布による内部応力が半導体ウエハ基板内に発生し
て、半導体ウエハ基板に反りが生じたり、スリップライ
ンと称する転位による結晶欠陥が発生したり、気相成長
等処理時の膜厚が不均一になる。

そこで、載置台の温度分布の均一性を向上する為に、載
置台の材質が熱的に均質特性を示す等方性の結晶構造を
有するカーボンを用いたり、特開昭62−4315号公報に開
示される如く基板受容部の底面の形状を凸面とし、この
底面の一部に基板を支持する突起部を設けた技術があ
る。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、上記特開昭62−4315号公報に開示された
技術で、載置台から半導体ウエハ基板を離して、輻射熱
により基板を加熱するので、基板が所望の設定温度とな
るのに時間がかかり、また、基板受容部の底面の基板を
支持する突起からの熱伝導により、基板の温度均一性が
悪くなるという問題があった。

そして、等方性の結晶構造を有するカーボン製の載置台
を用いて、特に熱伝導の均質性により載置台温度を均一
にしようとする技術では、載置台を均一に加熱できれば
載置台温度を均一にできるが、実際には載置台を均一に
加熱することが不可能なので、載置台の厚さを厚くし、
熱伝導の均質性を利用して載置台温度の均一性を実現し
ているので、載置台が大型化し、また、載置台の熱容量
が大きくなり、所望の温度設定を変える場合の熱応答が
悪くなり、時間がかかるという問題があった。

本発明は、上記点に対処してなされたもので、小型で熱
応答性が良く、被処理体を速く均一に加熱することので
きる処理装置を提供するものである。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段）本発明の請求項１によれば、気密な処理室内に設けられ
た載置台に被処理体を載置して、前記被処理体に対向し
て設けられた加熱手段により加熱された前記載置台を介
して、前記被処理体へ熱を伝達して、前記被処理体を処
理する処理装置において、前記載置台の載置面の一部および側面を断熱材で構成
し、この断熱材は、母材をSUS又はタンタルで構成さ
れ、この母材の少なくとも１つの面をプラチナ又は銀で
被覆したことを特徴とする。

本発明の請求項２によれば、前記載置台は、カーボンに
より構成されていることを特徴とする。

本発明の請求項３によれば、気密な処理室内に設けられ
た載置台に被処理体を載置して、前記被処理体に対向し
て設けられた加熱手段により加熱された前記載置台を介
して、前記被処理体へ熱を伝達して、前記被処理体を処
理する処理装置において、前記載置台の側面に設けられた断熱部の熱輻射率を、前
記被処理体の熱輻射率よりも小さくしたことを特徴とす
る。

（作用）本発明の処理装置によれば、被処理体を載置して前記被
処理体へ熱を伝達する載置台の載置面の一部および側面
を断熱材で構成することにより、前記載置台の輻射熱に
よる熱の逃げを少なくした載置台を備えた処理装置を提
供できる。

更に、前記断熱材の母材をSUS又はタンタルで構成し、
少なくとも１面をプラチナ又は銀で被覆することで、前
記断熱材の断熱性を高めることが出来る。

又、他の本発明の処理装置によれば、被処理体を載置し
て前記被処理体へ熱を伝達する載置台の載置面の側面に
設けられた断熱部の熱輻射率を、前記被処理体の熱輻射
率よりも小さくすることで、前記載置台の側面からの輻
射熱による熱の逃げを少なくできる載置台を備えた処理
装置を提供できる。

（実施例）以下、本発明の処理装置を半導体製造工程のCVD（Chemi
cal Vapor Deposition）装置に適用した実施例につき、
図面を参照して説明する。

円筒状Al製で気密なチャンバ（１）の上部には、チャン
バ（１）の気密性を保つ如く石英製の窓（２）が押板
（３）でチャンバ（１）に挟装されている。そして、チ
ャンバ（１）下方には、赤外線で加熱可能な複数のIRラ
ンプ（infrared ray lamp）（４）が、反射鏡（５）に
より同一平面を集中して加熱する如く設けられている。

このIRランプ（４）とチャンバ（１）の対向するチャン
バ（１）下部には、赤外線を気密なチャンバ（１）内に
導入する如く、石英製の加熱窓（６）が押板（７）でチ
ャンバ（１）に挟装されている。

そして、チャンバ（１）内部には、被処理体である半導
体ウエハ（８）を載置する円柱状載置台（９）が設けら
れている。この載置台（９）は熱伝導率が高く耐熱性の
良い材質例えばカーボン製で、材質の結晶構造を異方性
に構成してあり、結晶構造は載置面（10）に平行な結晶
方向を有する。ここで、載置面（10）の被載置体対向面
を露出し、他の載置面（10）及び側面（11）を覆う如く
設けられた円筒状断熱部（12）を用いて載置台（９）は
チャンバ（１）内に支持され、加熱窓（６）を介してIR
ランプ（４）で加熱可能に設置されている。この断熱部
（12）は、例えば、被載置体対向面以外の他の載置面
（10）を覆う部分の熱の輻射率が被載置体と同等で、側
面（11）を覆う部分の熱の輻射率が被載置体よりも小さ
くする如く構成されている。

また、チャンバ（１）の側壁上部には、処理の為の反応
ガスを流出するガス導入孔（13）が設けられ、チャンバ
（１）の側壁下部には、チャンバ（１）内を真空状態に
する如く、排気孔（14）が設けられている。しかも、チ
ャンバ（１）には、被載置体である半導体ウエハ（８）
を搬出入可能な図示しない開閉機構が設けられ、図示し
ない搬送機構で半導体ウエハ（８）を搬送可能となって
いる。

そして、上記構成のCVD装置は、図示しない制御部で動
作制御及び設定制御される。

次に、上述したCVD装置による半導体ウエハ（８）の処
理を説明する。

まず、図示しない開閉機構を開け図示しない搬送機構で
半導体ウエハ（８）をチャンバ（１）内に搬入し、載置
台（８）上に載置する。このとき、チャンバ（１）内又
は外部の図示しない機構で予めウエハ（８）のセンタ合
せ及びオリフラ合せを行い所定の位置にウエハ（８）を
載置する。

そして、図示しない開閉機構を閉じて、チャンバ（１）
を気密にし、排気孔（14）からの排気でチャンバ（１）
内を所望の真空状態とする。

次に、加熱窓（６）を介してIRランプ（４）により、載
置台（９）を下面から所望の温度例えば500℃〜1200℃
程度に加熱する。

ここで、この複数のIRランプ（４）と反射鏡（５）を用
いた加熱では、載置台（９）裏面をかなり均一に加熱で
きるが、それでも完全に均一に加熱できるわけではない
ので、載置台（９）裏面には温度勾配が生ずる。よっ
て、載置面（10）と平行方向及び垂直方向の熱伝導率が
均質な特性を持つ材質例えば等方性カーボンを載置台
（９）に使用した場合、載置台（９）の厚さを厚くしな
ければ載置面（10）上の温度分布は均一とならなかった
が、本実施例の載置台（９）では、材質の結晶構造を異
方性に構成して、熱伝導率の異方性を利用したので、薄
くて温度均一性の良い載置台（９）を実現した。

例えば、一般に熱伝導率の高いカーボンは、結晶軸に平
行方向の熱伝導率は108〜180（Kcal/mh℃）で、結晶軸
に垂直方向の熱伝導率は72〜108（Kcal/mh℃）だから、
載置台（９）の載置面（10）方向と平行な結晶方向の異
方性結晶構造とすることで、載置台（９）下面に加えら
れた熱は、載置面（10）に伝わるよりも側面（11）方向
に速く伝わる為に、熱が載置面（10）に伝わった時には
載置面（10）全面で温度が均一化する。このことによ
り、半導体ウエハ（８）の温度分布も均一化し、ウエハ
（８）表面の成長した結晶の膜厚も均一性が向上する。
また、載置台（９）を厚くする必要がなく、薄くてコン
パクトな載置台（９）を可能とし、ウエハ（８）を速く
均一に加熱できる。しかも、載置台（９）を薄く構成で
きるので、処理内容によりウエハ（８）温度を変更する
場合などで、IRランプ（４）からの熱量を変えた時の載
置台（10）の温度均一性を確保した熱応答性も向上す
る。そして、側面（11）からの熱の逃げも少なくするこ
とができる。

また、この載置台（９）は断熱部（12）により、載置面
（10）の被載置体対向面以外の他の載置面（10）及び側
面（11）を覆われているので、載置台（９）の輻射熱に
よる温度分布の変化を防止できる。そして、半導体ウエ
ハ（８）を連続して処理する場合のウエハ（８）交換時
に、載置台（９）が温度低下するのを防止できる。つま
り断熱部（12）を構成する被載置体対向面以外の他の載
置面（10）を覆う部分の熱の輻射率を被載置体である半
導体ウエハ（８）と同等とすることで、載置面（10）全
面から均等に熱が逃げる様になり、載置面（10）の処理
時の温度分布が均一となるから、半導体ウエハ（８）表
面の成長した結晶の膜均一性が向上する。しかも、断熱
部（12）の側面（11）を覆う部分の熱の輻射率を被載置
体である半導体ウエハ（８）よりも小さくなる如く構成
しているので、側面（11）からの熱の逃げを防ぎ、載置
台（９）の温度低下等を防止できる。例えば、本実施例
では、被載置体が半導体ウエハ（８）であり、処理温度
を600℃程度とすると、ウエハ（８）の輻射率は約0.1で
あるので、断熱材（12）は、母材を耐熱性のSUSかタン
タルが構成し、載置面（10）側の表裏面にプラチナ等60
0℃で輻射率が約0.1のものをコーティングして、側面
（11）側の表裏面に銀等600℃で輻射率が0.1より低いも
のをコーティングすると良い。

次に、所望の処理温度にした半導体ウエハ（８）表面に
ガス導入孔（13）よりジシラン等反応ガスを導入し、ウ
エハ（８）上にポリシリコンの結晶膜等を成長させる。
ここで、窓（２）を介してUV （Ultraviolet）光を導入
して、ウエハ（８）上の反応を促進してもよい。

そして、処理後の半導体ウエハ（８）は、図示しない開
閉機構と図示しない搬送機構によりチャンバ（１）より
搬出され、処理は完了する。

上記実施例の半導体ウエハ用載置台（９）は材質をカー
ボンで説明したが、異方性の結晶構造で、熱伝導率に異
方性が生じればよく、材質は上記実施例に限定されるも
のではなく、また、熱伝導率の異方性の方向によって
は、結晶構造が載置面（10）に対して平行でも垂直でも
よいことは言うまでもない。

そして、上記実施例の断熱部（12）を、被処理体が半導
体ウエハ（８）で処理温度が600℃の場合について説明
したが、載置面（10）の被処理体対向面以外の他の載置
面（10）及び側面（11）を断熱できれば何でもよく、上
記実施例に限定されるものではない。また、断熱部（1
2）の輻射率も、処理設定温度や被処理体の材質により
設定値が異なることは言うまでもない。

また、上記実施例では半導体製造工程のCVD装置につい
て説明したが、被処理体である半導体ウエハ（８）を載
置して加熱し、被処理体を処理する場合であれば何でも
適用でき、エピタキシャル装置，アニール装置，酸化膜
形成装置等何でも適用できることは当然である。

以上述べたようにこの実施例によれば、半導体ウエハ
（８）を気密なチャンバ（１）内の載置台（９）に載置
して、半導体ウエハ（８）表面に結晶を成長させる。こ
の載置台（９）材質の結晶構造を異方性に構成したの
で、載置台（９）載置面（10）の温度均一性及び熱応答
性を向上して、薄くてコンパクト化した載置台（９）を
実現した。

〔発明の効果〕

本発明の処理装置によれば、被処理体を載置して前記被
処理体へ熱を伝達する載置台の載置面の一部および側面
を断熱材で構成することにより、前記載置台の輻射熱に
よる熱の逃げを少なくした載置台を備えた処理装置を提
供できる。

更に、前記断熱材の母材をSUS又はタンタルで構成し、
少なくとも１面をプラチナ又は被覆することで、前記断
熱材の断熱性を高めることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の処理装置をCVD装置に適用した実施例
の説明図である。図において、１……チャンバ、４……IRランプ８……半導体ウエハ、９……載置台 10……載置面、11……側面 12……断熱部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】気密な処理室内に設けられた載置台に被処
理体を載置して、前記被処理体に対向して設けられた加
熱手段により加熱された前記載置台を介して、前記被処
理体へ熱を伝達して、前記被処理体を処理する処理装置
において、前記載置台の載置面の一部および側面を断熱材で構成
し、この断熱材は、母材をSUS又はタンタルで構成さ
れ、この母材の少なくとも１つの面をプラチナ又は銀で
被覆したことを特徴とする処理装置。
【請求項２】前記載置台は、カーボンにより構成されて
いることを特徴とする特許請求の範囲第１項の処理装
置。
【請求項３】気密な処理室内に設けられた載置台に被処
理体を載置して、前記被処理体に対向して設けられた加
熱手段により加熱された前記載置台を介して、前記被処
理体へ熱を伝達して、前記被処理体を処理する処理装置
において、前記載置台の側面に設けられた断熱部の熱輻射率を、前
記被処理体の熱輻射率よりも小さくしたことを特徴とす
る処理装置。