JPH06511335A - 表面上に載置した対象物を加熱するための加熱ソールおよびこのソールを備えた化学処理反応器 - 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】 本発明は、例えば基板のような、その表面上に載置した比較的厚さの薄い対象物 を加熱するための加熱フロアまたはソール、およびこの種のソールを備えた化学 処理反応器に関するものである。

化学処理反応器は、例えば化学的気相成長またはＣＶＤとして知られている手法 により基板上に物質の堆積物を形成することを十分に可能にするものである。

前記基板は、電子部品の製造に用いられるシリコンウエノ）−が一般的である。

この種の化学処理では基板を２０〜１０００℃の範囲で加熱することが要求され ている。

化学処理反応器は、タングステンハロゲンランプのような光源からの輻射熱によ り間接的に（＊にスペクトラム社の反応器を参照のこと）、もしくは前記基板と 加熱ソールとの接触により直接的に（特にバリアン社の反応器を参照のこと）、 基板を加熱することが可能である。基板を加熱ソール上に載置した場合には、基 板の温度分布がソールの温度分布に対して直接的に対応することになる。

ところが、反応器内において、前記基板はその周囲のクランブリングによりソー ルとの接触が保持されることがあり、クランブリングによって前記基板の外縁部 に圧力が加わる。一般に、前記リングは高い熱伝導性を有しているため、基板内 に局所的な温度降下が生じることもしばしばある。

さらに、従来技術の７−ルにおいては、メタルベッドまたはベースプレートが、 その使用に適応した、特に空間的な分布に従って配置されたただ一つの熱抵抗の みを含んでいる。この熱抵抗をただ一つの電流が通過するため、ソールの表面に おいて唯−起こり得る温度変化は、べ、ドブレート内の熱抵抗の表面分布の差異 によるものとなる。したがって、立体上の寸法的な理由があるために局所的な温 度降下を補なう目的である正確な領域を過熱させるのは困難なことである。

特許ｕＳ−＾−３１３４００６には、センサおよび主従タイプの調整回路を有す る加熱エレメント用の温度チェックンステムが開示されている。特許ＥＰ−＾− １６５１１４には、高温のランナーモールド用の熱調節素子が開示されている。

しかしながら、これら文書からの示唆は加熱ソールに対して応用されるものでは ない。

したがって、その表面温度をより正確に調節し得るとともに、ソール上の２つの 表面領域がたとえ小さく連続的なものであったとしても、それらの領域により供 給される熱量を異なるようにできる加熱ソールを得ることが望まれていた。

このために、本発明は、その表面に載置した対象物の加熱を確実に行なうための 加熱ソール、すなわち高い熱伝導性を有する材料で作成されたベッドまたはベー スプレートが組み込まれた前記ソールに関するものである。

本発明の特徴によれば、ベッドプレートはｎ個の領域を含み、それらの各内部に は、強度Ｉｎの電流が通過するとともにベッドプレート領域に対応した加熱を確 実に行なうことが意図された長さＬｎの電導エレメント、および各領域の端部に 位置してベッドプレートの表面温度を測定するためのｎ＋１個のセンサが配置さ れ、ｎはｌより大きい整数とされて、さらに、加熱される対応領域を取り囲む測 定センサから供給されるデータの処理を対で行なうための手段、少な（とも一つ の基準値と処理手段から供給される値とを比較する手段、および比較手段に依存 して各電導エレメントを流れる電流の強度１ｎを調節する手段が配置されている 。

したがって、本発明の結果として、加熱ソール表面をいくつかの加熱される領域 に細分化することが可能となる。その領域の数は要求される加熱の精度の関数と して決定されるものである。２つの温度測定センサは加熱される各領域と関係し ている。これらセンサによる測定値は処理手段に送られ、処理手段により計算値 が得られる。そして、計算値は前記領域において要求される温度に対応した基準 値と比較される。この基準値は全ての領域に対して同一であっても異なっていて も良い。前記基準値が特殊な値である場合、ベッドプレートの温度プロファイル は平坦となる。しかしながら、基準値が翼なる場合、例えばべ、ドブレートの中 央部が上昇したカーブとなるというように、異なった温度プロファイルとなる。

さらに、平坦な温度プロファイルを維持することを目的とする場合であっても、 局所的な熱損失を考慮すれば２つの連続的な領域が伝導エレメントにから異なる 熱量を受け取ることが可能である。したがって、これら伝導エレメントは異なる 表面分布と長さＬｎとを持つことができる。また、調節手段の結果として、前記 伝導エレメントを通して流れる電流の強度Ｉｎが異なるように変化させることも 可能である。

べＩドブレートは円形であること、および興なるベッドプレート領域は環状かつ 同心状であることが好ましい。

一般的に円形である基板のような対象物を取り扱うという点において、大抵の場 合、それら対象物はシリコンウエハーであるため、ベッドプレートの形状が円形 であることおよび加熱領域の形状が同心状であることは、この種の応用にとって は特に適切なものである。しかしながら、異なった形状を持つ対象物では、本発 明の範囲を越えない限りにおいてベッドプレートや領域を他の形に想定するのが 可能であるごとは明らかである。

好都合なことに、伝導エレメントは螺旋形に従った各領域の内部に配置されてい る。特に伝導エレメントが固定されたものである場合には、前記エレメントの分 離を引き起こすことのできる曲線の逃げがあるため、この特殊な配置は有効な６ のである。

温度測定センサはそれぞれ熱電対と合体されていることが望ましく、それは商業 上有効なものである。しかしながら、例えばベッドプレートの外部に配置される 光学高温計のような他の温度測定センサを用いることもまた可能である。

好都合なことに、加熱される領域を取り囲む２つの測定センサからのデータ処理 手段によって、与えられた２つの温度の平均値を計算することが可能である。

また、測定センサにより与えられる２つの温度を基準として他の計算の実施を想 定することも可能である。この計算は、ベッドプレートにおいて要求される温度 プロファイルに依存する。

最後に、調節手段は、ｎ個の電流供給手段が合体したものであり、それら電流供 給手段の各々には１個の電導エレメントの両端部が接続されている。これらの手 段は製造が容易でかつ安価である。計算値と基準値との差の関数として、調節手 段は、比較手段に依存するものであり、各伝導エレメントの端子における電流強 度を変化させるように作動する。

また、本発明は、その表面上に厚さが薄い基板を載置することを意図した上記の ような加熱ソールを有し、前記基板の化学処理用反応器に関するものである。

本発明を、適切な具体例を用い、添付図面を参照して以下詳細に記述する。

図１　上方から見たソールである本発明の図面。

図２　本発明に係わる加熱ソールの断面図。

記述を明確にするために、加熱フロアまたはソールに載置する対象物の例として 基板を用いる。

図２に示すように、本発明に係わる加熱ソールは、表面２上に載置する図示しな い基板を加熱するために使用されるものである。ソールは、高い熱伝導性を有す る材料で作成されるベッドまたはベースプレート４を備えている。また、この材 料は、使用温度に適合した良好な機械的挙動を有していなければならない。例え ば、窒化ホウ素、グラファイト、またはある橿の金属を使用することが可能であ る。

このベッドプレート４は、平坦な螺旋形状を有する連続した溝６が内部に形成さ れ、溝内にはｎ（ｎはｌより大きい整数である）個の伝導エレメント８が配置さ れて半田付けされている。これら伝導エレメント８は図１にのみ概略を示す。

本発明の適切な具体例においては、処理する基板が円形であるために加熱ソール のベアドブレート４もまた円形である。したがって、伝導エレメント８は、溝６ に沿って螺旋状に巻回される方法によって配置されることが好ましい。各場合に よってｎ個の電導エレメント８は興なる長さＬｎを有している。各電導エレメン ト８は、ベッドプレート４表面において対応領域ｌＯを規定する。特に、各領域 は伝導エレメント８の曲がりと寸法により規定される。したがって、伝導エレメ ントの長さＬｎとその表面分布の関数として、領域ｌＯは変化する幅を有するも のである。領域ＩＯは環状かつ同心状である。

また、加熱ソールは、ｎ＋１個の温度測定センサ１２を有しており、それらセン サは、各電導エレメント８の両端部とその高さが十分に揃って配置されることが 好ましい。換言すれば、各測定センサ１２は、エレメント８の隣接した巻きの端 部同士の間に配置されている。これらセッサは熱電対であることが好ましい。

したがって、図１に示すように、一方で熱電対が領域ｌＯにおける内側の環状の 軸上に配置され、池の熱電対が前記と同じ領域における外側の軸上に配置される ことが考えられ得る。これら熱電灯は、従来からある種類のものであり、詳細に は記述しない。図２に示すように、それらにより前記熱電対１２上方のべ１ドブ レ一ト４表面の点１３における温度を記録することが可能となる。

図１に示すように、本発明に係わる加熱ソールは、測定センサ１２から供給され 、たデータを処理するための手段１４を有している。これら処理手段１４は、同 一の領域ｌＯの両端部に配置された２つの測定センサ１２から供給されたデータ を一対のものとして処理することが可能なコンビ二一夕を含んでいる。処理手段 １４により、例えば、領域１０の両側部において記録された２つの温度の平均値 を計算すること・、およびその値から前記領域におけるソールの表面レベルに広 がる平均温度を推定することが可能となる。

また、ソールは、データ処理手段１４に接続されて、処理手段１４により計算さ れ供給された値と処理領域に対応した基準値１８とを比較し得る比較手段１６を 有している。比較手段１６は、一般的な基準値２０が与えられて各伝導エレメン ト中に流れる電流の強度Ｉｎを調節するための手段と接続されている。これら調 節手段２０は、そのうちの１個のみを図１に示したが、ｎ個の可変の電流供給手 段２２を有している。各手段２２は、伝導エレメントの両端部に接続されている 。

本発明は、その製造の間、もしくは操作の間に加熱温度を調節し得るソールを製 造することを可能にしている。

製造の間には、各伝導エレメント８の長さＬｎを、一定の領域において要求され る熱量に対応した表面分布を持つように調節することができる。また、各伝導エ レメント８の長さＬｎはソールの寸法により調節される。

操作の間には、供給手段２２により伝導エレメント８に注入された電流強度を変 化させることができ、伝導エレメントはベッドプレート４の対応表面２上の温度 を変化させる効果を有している。

最ｆｆｌに、各伝導エレメント８の数は、ベッドプレート４表面における温度プ ロファイルの要求精度の関数として決定される。

本発明に係わるソールは、特に、化学処理反応器に使用するのみならず、対象物 を厳密に加熱することが要求される他の目的のためにも使用することが可能であ る。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．良好な熱伝導性を有する材料で形成されたベッドプレート（４）を有し、表 面（２）に載置する基板のような対象物を加熱するための加熱ソールであって、 ベッドプレート（４）が、強度（Ｉｎ）の電流を通過させるとともに対応ベッド プレート領域（１０）の加熱を保証することが意図された長さ（Ｌｎ）の電導エ レメント（８）が、内部にそれぞれ配置きれたｎ個の領域（１０）と、各領域（ １０）の端部に配置され、ｎが１より大きい整数とされて、ベッドプレート（４ ）の表面温度を測定するためのｎ＋１個のセンサ（１２）と、加熱される対応頭 場（１０）を取り囲む測定センサ（１２）により供給きれるデータを一対のもの として処理するための手段（１４）と、処理手段（１４）により供給される値と 少なくとも一つの基準値（１８）とを比較するための手段（１６）と、 比較手段（１６）に依存して、各電導エレメント（８）を流れる電流（Ｉｎ）の 強度を調節するための手段（２０）とを備えていることを特徴とする加熱ソール 。
2. ２．クレーム１に記載の加熱ソールにおいて、ベッドプレート（４）が円形とさ れ、異なるベッドプレート領域（１０）が環状かつ同心状とされたことを特徴と する加熱ソール。
3. ３．クレーム１または２に記載の加熱ソールにおいて、伝導エレメント（８）が 各領域（１０）の内部で螺旋状に配置されていることを特徴とする加熱ソール。
4. ４．クレーム３に記載の加熱ソールにおいて、ベッドプレート（４）の内部に前 記伝導エレメント（８）が内部に半田付けされた螺旋状の溝（６）が形成されて いることを特徴とする加熱ソール。
5. ５．クレーム１に記載の加熱ソールにおいて、温度測定センサ（１２）がそれぞ れ熱電対を含んでいることを特徴とする加熱ソール。
6. ６．クレーム１に記載の加熱ソールにおいて、加熱される領域（１０）を取り囲 む２つの測定センサ（１２）により供給されるデータを処理するための手段（１ ４）により、供給きれる２つの温度の平均値の計算が可能とされていることを特 徴とする加熱ソール。
7. ７．クレーム６に記載の加熱ソールにおいて、比較手段（１６）が、温度の平均 値と基準値（１８）とを比較することを特徴とする加熱ソール。
8. ８．クレーム１に記載の加熱ソールにおいて、調節手段（２０）が、その各々が 電導エレメント（８）の両端部と接続されたｎ個の可変電流供給手段（２２）を 含むことを特徴とする加熱ソール。
9. ９．基板の化学処理を行なうための反応器であって、表面（２）上に前記基板が 載置される、クレーム１ないし８のいずれかに記載の加熱ソールを備えたことを 特徴とする反応器。 表面上に載置した対象物を加熱するための加熱ソールおよびこのソールを備えた 化学処珪反応器発明の詳細な説明