JPH10150050A - 半導体装置製造用の加熱チャンバーの円形加熱板 - Google Patents

半導体装置製造用の加熱チャンバーの円形加熱板

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JPH10150050A
JPH10150050A JP9132251A JP13225197A JPH10150050A JP H10150050 A JPH10150050 A JP H10150050A JP 9132251 A JP9132251 A JP 9132251A JP 13225197 A JP13225197 A JP 13225197A JP H10150050 A JPH10150050 A JP H10150050A
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heating plate
circular
heating
wafer
chamber
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JP9132251A
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Shoitsu Ryu
承 逸 柳
Teikei Ri
貞 圭 李
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    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
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    • HELECTRICITY
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、ウェーハを均一に加熱するため
に、加熱板の形状自体を円形のウェーハと同心円状に形
成されるように成型した、半導体装置製造用の加熱チャ
ンバーの円形加熱板に関する。 【解決手段】 本発明による半導体装置製造用の加熱チ
ャンバーの円形加熱板は、ウェーハ4が加熱される加熱
チャンバー1内に加熱板が取り付けられるデュアルウェ
ーハシステムにおいて、前記加熱板が円形のウェーハ4
と同一の円形に成型された円形加熱板5からなる。従っ
て、本発明によると、円形のウェーハ4を加熱するのに
円形加熱板5を使用するので、ウェーハ4の中心と縁部
とを問わず、表面全体にかけて均一な加熱を可能にす
る。また、本発明によると、全表面にかけて均一に加熱
することによって、ウェーハ4の表面上に膜質等の均一
な形成を可能にし、半導体装置の収率を高める効果があ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
におけるウェーハを所定温度に加熱するための加熱チャ
ンバーの円形加熱板に関するもので、より詳細にはウェ
ーハを均一に加熱するために加熱板の形状自体を円形の
ウェーハと同心円状に形成されるように成型した、半導
体装置製造用の加熱チャンバーの円形加熱板に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置の製造過程において、加工さ
れるウェーハは、数回の熱処理工程を経ることになる。
【0003】半導体装置の製造における熱処理は、主に
欠陥の除去、活性素子の製造及び、内部配線の形成等に
使用される。
【0004】熱処理は大別して高圧酸化、低温処理、及
び、短時間高温処理とに分けられる。
【0005】短時間高温処理システムとしては、通常R
TPシステム(Rapid thermal processing System)が使
用される。上記RTPシステムは更にベルジャータイプ
のシングルゾーンヒーターとデュアルウェーハシステム
とに区別される。前記デュアルウェーハシステムを図1
及び図2に概略的に図示する。加熱チャンバー1とロボ
ットアーム3とを含むRTPシステムが前記デュアルウ
ェーハシステムとして通常使用されている。
【0006】しかしながら、前記のシングルゾーンヒー
ターは、ウェーハ上の温度を均一にするためにチャンバ
ーの内部をほぼ完全な黒体にしなければならず、このた
めにはチャンバーの縦横比を大きくする必要があった。
しかし、実質的にチャンバーの縦横比を無限に大きくす
ることはできないので、完璧な黒体効果を得ることがで
きないという問題があった。また、ウェーハがチャンバ
ー内に置かれる位置によって加熱温度が異なるので、ウ
ェーハを均一に加熱することができないという問題があ
った。
【0007】また、前記のデュアルウェーハシステム
は、ウェーハ4が加熱される加熱チャンバー1内の加熱
板が図7に示すような正方形と長方形の模様から構成さ
れた四角形の加熱板2からなり、ウェーハ4の均一な加
熱は不可能であったので、膜質の均一な形成が困難であ
るという問題があった。
【0008】図8及び図9に示すように、窒素ガス中で
それぞれの所定温度すなわち、760℃(図8)と82
0℃(図9)への加熱時に、ウェーハ4の中心位置の温
度と前後及び左右位置の温度がそれぞれ異なって現れる
場合があり、ウェーハ4の中心位置の温度と前後及び左
右位置の温度との偏差もまた、ウェーハ4の中心位置か
ら縁位置へ行くほど増大する傾向を見せていることが確
認された。従って、円形のウェーハ4を四角形の加熱板
2で加熱することは望ましくないことが確認された。
尚、図において、ウェーハ4が挿入される際のチャンバ
ー1の奥側にあたるウェーハ4の位置がグラフ上の後方
に、またチャンバー1の手前側にあたるウェーハ4の位
置がグラフ上の前方に該当し、ウェーハ4がチャンバー
1に挿入される方向の左側がグラフ上の左方向、右側が
グラフ上の右方向に該当する。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ウェ
ーハを均一に加熱するための半導体装置製造用の加熱チ
ャンバーの円形加熱板を提供することにある。
【0010】本発明の他の目的は、ウェーハの均一な加
熱によって、ウェーハ上に均一な膜質の形成を可能にし
た半導体装置製造用の加熱チャンバーの円形加熱板を提
供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明による半導体装置製造用の加熱チャンバーの
円形加熱板は、ウェーハが加熱される加熱チャンバー内
に加熱板が取り付けられるデュアルウェーハシステムに
おいて、前記加熱板が円形のウェーハと同一の円形に成
型された円形加熱板からなる。
【0012】前記円形加熱板は、電気抵抗で加熱する抵
抗加熱式の加熱板とすることもできる。
【0013】前記円形加熱板は、加熱されるウェーハと
同心円を成すようにウェーハが置かれる位置にその中心
が置かれるように取り付けることができる。
【0014】前記円形加熱板の直径は、加熱の対象とな
るウェーハの直径の1.1乃至1.6倍とすることがで
きる。
【0015】特に、前記円形加熱板は、1つの小さい直
径の円形加熱板と複数のリング型加熱板を同心円上に相
互に並べて配列することにより構成することができる。
【0016】前記円形加熱板が、複数のリング型加熱板
から構成される場合、1つの小さい直径の円形加熱板と
その外周面に当接する内周面を有する複数のリング型加
熱板から構成されることができる。
【0017】好ましくは、前記リング型加熱板は、2乃
至6個の要素から成ることが望ましい。
【0018】前記円形加熱板が、複数のリング型加熱板
を並べて配列される場合、内側のリング型加熱板の外周
面に、それに隣接する外側のリング型加熱板の内周面が
当接するように構成される。
【0019】前記円形加熱板及びリング型加熱板は、可
変抵抗器等の手段によって個別に発熱温度の調整が可能
である。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施例を
添付図面を参照して詳細に説明する。
【0021】図3に示すように、本発明による半導体装
置製造用の加熱チャンバーの円形加熱板は、ウェーハ4
が加熱される加熱チャンバー1内に、従来の四角形の加
熱板2の代わりに円形のウェーハ4と同一な円形に成型
された円形加熱板5を用いてなる。
【0022】前記円形加熱板5は、円形のウェーハ4の
全面にかけて均一に加熱できるように円形のウェーハ4
と同様に平たい円盤状に形成されている。
【0023】前記円形加熱板5は、電流の流れに対する
抵抗によるジュール熱で発熱させる抵抗加熱方式によっ
て加熱されるが、このような抵抗加熱方式の加熱板は当
該技術分野の熟達者には容易にそれを購入、使用するこ
とができるものである。
【0024】円形のウェーハ4を全体的に均一に加熱す
るために、前記円形加熱板5は加熱されるウェーハ4と
同心円を成すように取り付けられる。
【0025】前記円形のウェーハ4の縁における放熱に
よる熱損失等を予防するため、前記円形加熱板5の直径
を、加熱の対象となるウェーハ4の直径の1.1乃至
1.6倍となるようにすることが求められる。
【0026】前記円形加熱板5の直径がウェーハ4の直
径の1.1倍未満の場合、ウェーハ4の縁での熱損失に
よって均一に加熱できないことがあり、また、1.6倍
を超過する場合には、超過部分はウェーハ4の加熱とは
直接的に関係がない部分にも作用して、エネルギーの損
失及び冷却時の冷却時間の長期化等の逆効果のみを発生
させる。
【0027】特に、前記円形加熱板5は、1つの小さい
直径の円形加熱板5と複数のリング型加熱板6とを同心
円上に相互に並べて配列して構成することができる。ま
た、前記円形加熱板5が複数のリング型加熱板6からな
る場合、1つの小さい直径の円形加熱板とその外周面に
当接する内周面を有する複数のリング型加熱板6からな
るようにすることができる。
【0028】前記リング型加熱板6もまた、前記円形加
熱板5と同様に、電流の流れに対する抵抗によるジュー
ル熱で発熱させる抵抗加熱方式によって加熱されるもの
を使用することができる。
【0029】好ましくは、前記リング型加熱板6は、2
乃至6個の要素から構成されることが望ましい。前記リ
ング型加熱板6が2個未満の場合には、リング型加熱板
6の位置によるウェーハ4上における温度偏差が増大し
てウェーハ4の中心を基準とした波模様の温度偏差が発
生し、リング型加熱板6が6個を超過する場合には、そ
れぞれの加熱板を相互に当接するように結合させること
が困難になるばかりでなく、各リング型加熱板6の温度
調節が複雑となりウェーハ4の正確な温度調節をするこ
とが困難になる場合がある。
【0030】前記円形加熱板が、複数のリング型加熱板
6を同心円上に並べて配列してなる場合、内側のリング
型加熱板6の外周面に、それに隣接する外側のリング型
加熱板6の内周面が当接するように構成することがで
き、これは当該技術分野の熟達者には温度調節を容易に
するために必須的なものであると理解されるものであ
る。
【0031】前記円形加熱板5及びリング型加熱板6
は、可変抵抗器等の手段によって個別に発熱温度調節が
行われる。
【0032】前記において発熱温度調節のために使用さ
れる可変抵抗器としては、通常の可変抵抗器等の電子部
品が使用され、これは通過する電流量を可変可能に調節
して加熱板における発熱に必要な電力量を調節すること
によって、間接的に温度を調節するものであり、このよ
うな可変抵抗器は当該技術分野において通常の知識を有
する者が容易に入手、使用できる程度に公知なものであ
る。
【0033】図5及び図6に示すように、前記構成をも
つ本発明による一実施例としての図4に図示した円形加
熱板5を使用してウェーハを加熱する際に、従来の四角
形加熱板2との比較のため、同一条件および同一温度、
すなわち、窒素ガス中で、それぞれの所定温度すなわち
760℃(図5)と820℃(図6)への加熱時におい
て、加熱されるウェーハ4の中心位置の温度と前後及び
左右位置との温度がほぼ同一に現れることが確認され
た。また、加熱されるウェーハ4の中心位置の温度と前
後及び左右位置の温度の偏差もまた、従来の四角形加熱
板2における温度偏差に比べて、著しく小さい温度の偏
差を示すことを確認することができた。
【0034】更に、ウェーハ4の中心と縁部間の温度の
偏差を大幅に減少させ得ることが確認された。
【0035】
【発明の効果】従って、本発明によれば、円形のウェー
ハ4を加熱する際に、円形加熱板5を使用するので、ウ
ェーハ4の中心と縁部を問わず表面全体にかけて均一な
加熱を可能にするという効果がある。
【0036】また、本発明によれば、ウェーハ4の全表
面にかけて均一に加熱することにより、ウェーハ4の表
面上に膜質等の均一な形成を可能にし、半導体装置の収
率を高める効果がある。
【0037】以上において本発明は記載された具体例に
ついてのみ詳細に説明したが、本発明の技術思想範囲内
で多様な変形及び修正が可能であることは、当業者によ
って明らかなことであり、このような変形及び修正が添
付された特許請求範囲に属することは明かなものであ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の半導体装置製造用の加熱チャンバー及び
ロボットアームを概略的に図示した斜視図である。
【図2】図1の側断面図である。
【図3】図1の加熱チャンバー内に取り付けられる本発
明の1つの具体例による半導体装置製造用の加熱チャン
バーの円形加熱板の平面図である。
【図4】図1の加熱チャンバー内に取り付けられる本発
明の他の具体例による半導体装置製造用の加熱チャンバ
ーの円形加熱板の平面図である。
【図5】図4の円形加熱板によって760℃に加熱され
たウェーハの位置による温度分布を示したグラフであ
る。
【図6】図4の円形加熱板によって820℃に加熱され
たウェーハの位置による温度分布を示したグラフであ
る。
【図7】図1の加熱チャンバー内に取り付けられる従来
の四角形加熱板の平面図である。
【図8】図7の四角形加熱板によって760℃に加熱さ
れたウェーハの位置による温度分布を示したグラフであ
る。
【図9】図7の四角形加熱板によって820℃に加熱さ
れたウェーハの位置による温度分布を示したグラフであ
る。
【符号の説明】
1: 加熱チャンバー 2: 四角形加熱板 3: ロボットアーム 4: ウェーハ 5: 円形加熱板 6: リング型加熱板

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ウェーハが加熱される加熱チャンバー内
    に加熱板が取り付けられるデュアルウェーハシステムに
    おいて、 前記加熱板が円形のウェーハと同一の円形に成型された
    円形加熱板からなることを特徴とする半導体装置製造用
    の加熱チャンバーの円形加熱板。
  2. 【請求項2】 前記円形加熱板が電気抵抗により加熱さ
    れる抵抗加熱式加熱板であることを特徴とする請求項1
    記載の半導体装置製造用の加熱チャンバーの円形加熱
    板。
  3. 【請求項3】 前記円形加熱板が、加熱されるウェーハ
    と同心円を成すようにウェーハが置かれる位置にその中
    心が置かれるように取り付けられることを特徴とする請
    求項1記載の半導体装置製造用の加熱チャンバーの円形
    加熱板。
  4. 【請求項4】 前記円形加熱板の直径が、加熱の対象と
    なるウェーハの直径の1.1乃至1.6倍となることを
    特徴とする請求項1記載の半導体装置製造用の加熱チャ
    ンバーの円形加熱板。
  5. 【請求項5】 前記円形加熱板が、可変抵抗器により発
    熱温度の調節が行われることを特徴とする請求項1記載
    の半導体装置製造用の加熱チャンバーの円形加熱板。
  6. 【請求項6】 ウェーハが加熱される加熱チャンバー内
    に加熱板が取り付けられるデュアルウェーハシステムに
    おいて、 前記加熱板が1つの小さい直径の円形加熱板と複数のリ
    ング型加熱板とを相互に並べて配列させて成ることを特
    徴とする半導体装置製造用の加熱チャンバーの円形加熱
    板。
  7. 【請求項7】 前記円形加熱板が電気抵抗により加熱さ
    れる抵抗加熱式加熱板であることを特徴とする請求項6
    記載の半導体装置製造用の加熱チャンバーの円形加熱
    板。
  8. 【請求項8】 前記円形加熱板が、加熱されるウェーハ
    と同心円を成すようにウェーハが置かれる位置にその中
    心が置かれるように取り付けられることを特徴とする請
    求項6記載の半導体装置製造用の加熱チャンバーの円形
    加熱板。
  9. 【請求項9】 前記円形加熱板の直径が、加熱の対象と
    なるウェーハの直径の1.1乃至1.6倍となることを
    特徴とする請求項6記載の半導体装置製造用の加熱チャ
    ンバーの円形加熱板。
  10. 【請求項10】 前記加熱板が、前記円形加熱板とその
    外周面に当接する内周面をもつ複数のリング型加熱板か
    ら構成されることを特徴とする請求項6記載の半導体装
    置製造用の加熱チャンバーの円形加熱板。
  11. 【請求項11】 前記複数のリング型加熱板において、
    内側の各リング型加熱板の外周面に、それに隣接する外
    側のリング型加熱板の内周面が当接するように構成され
    ることを特徴とする半導体装置製造用の加熱チャンバー
    の円形加熱板。
  12. 【請求項12】 前記リング型加熱板が、2乃至6個の
    要素で構成されることを特徴とする請求項6記載の半導
    体装置製造用の加熱チャンバーの円形加熱板。
  13. 【請求項13】 前記円形加熱板及び各リング型加熱板
    が、可変抵抗器により個別に発熱温度の調節が行われる
    ことを特徴とする請求項6記載の半導体装置製造用の加
    熱チャンバーの円形加熱板。
JP9132251A 1996-11-13 1997-05-22 半導体装置製造用の加熱チャンバーの円形加熱板 Pending JPH10150050A (ja)

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KR1996-53762 1996-11-13
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