KR101874168B1 - Heater and apparatus for manufacturing semiconductor apparatus using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시 형태에 따른 히터는, 면형의 발열부와, 일단부가 발열부의 외주에, 타단부가 발열부의 전향부 내에 각각 배치되어 직선형으로 개구 형성된 직선형 슬릿과, 타단부에 연속하여 개구 형성되고, 개구 직경이 직선형 슬릿의 슬릿폭보다 큰 전향부를 가지며, 통전에 의해 발열하는 히터 엘리먼트와, 히터 엘리먼트의 소정면에 접속되어, 히터 엘리먼트로의 통전시에 전압이 인가되는 한 쌍의 전극을 구비한다.A heater according to an embodiment of the present invention includes a flat heat generating portion, a straight slit whose one end is disposed on the outer periphery of the heat generating portion and the other end is disposed in the turning portion of the heat generating portion, A pair of electrodes connected to a predetermined surface of the heater element and to which a voltage is applied for passage to the heater element, the heater element having a turning part whose opening diameter is larger than the slit width of the straight slit, do.

Description

히터 및 이것을 이용한 반도체 장치의 제조 장치{HEATER AND APPARATUS FOR MANUFACTURING SEMICONDUCTOR APPARATUS USING THE SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a heater and an apparatus for manufacturing a semiconductor device using the same. BACKGROUND ART < RTI ID = 0.0 >

본 발명의 실시 형태는, 주로 히터 및 이것을 이용한 반도체 장치의 제조 장치에 관한 것이다.An embodiment of the present invention relates mainly to a heater and an apparatus for manufacturing a semiconductor device using the same.

최근, 반도체 장치의 저가격화, 고성능화의 요구에 수반하여, 웨이퍼의 성막 공정에서의 높은 생산성과 함께, 막 두께 균일성의 향상 등 고품질화가 요구되고 있다.In recent years, along with a demand for a reduction in cost and a higher performance of a semiconductor device, a demand for higher productivity, such as an improvement in film thickness uniformity, has been demanded with a high productivity in a film formation process of a wafer.

이러한 요구를 만족시키기 위해, 낱장식의 에피택셜 성막 장치를 사용하여, 예를 들어 반응실 내에 있어서 900rpm 이상으로 웨이퍼를 고속 회전하면서, 반응실 내에 프로세스 가스를 공급하고, 저항 발열체로 구성된 히터를 사용하여 이면측으로부터 웨이퍼를 가열하는 이면 가열 방식이 이용되고 있다.In order to satisfy such a demand, a single-type epitaxial film forming apparatus is used, for example, a process gas is supplied into the reaction chamber while the wafer is rotated at 900 rpm or higher in the reaction chamber at a speed of 900 rpm or more, And the wafer is heated from the back side.

상기와 같은 에피택셜 성막 장치에서는, 열응답성을 향상시키기 위하여 히터의 열용량을 저감할 것이 요구되고 있다. 히터의 열용량을 저감하는 방법으로서는, 히터의 두께를 얇게 하는 것을 생각할 수 있지만, 원하는 전기 저항값으로 조정하기 위해서는 히터의 전향 폭을 넓게 해야 한다.In such an epitaxial film forming apparatus, it is required to reduce the heat capacity of the heater in order to improve the thermal response. As a method of reducing the heat capacity of the heater, it is conceivable to reduce the thickness of the heater. However, in order to adjust to the desired electric resistance value, the width of the heater must be increased.

그러나, 전류는 히터 엘리먼트를 균일하게 흐르는 것이 아니라, 전향부에 집중된다. 그 결과, 전향부의 파손에 의해 히터 수명이 짧아져 버린다고 하는 문제가 있었다.However, the current does not flow uniformly through the heater element but is concentrated in the converging portion. As a result, there is a problem that the life of the heater is shortened due to breakage of the turning part.

본 발명의 실시 형태는, 히터 엘리먼트의 전향부에서의 전류 집중을 억제하여 수명을 연장시키는 것이 가능한 히터 및 이것을 이용한 반도체 장치의 제조 장치를 제공한다.An embodiment of the present invention provides a heater capable of suppressing current concentration in a turning portion of a heater element to prolong its service life and an apparatus for manufacturing a semiconductor device using the heater.

본 실시 형태의 히터는, 통전에 의해 발열하는 히터 엘리먼트와, 히터 엘리먼트의 소정면에 접속되어, 상기 히터 엘리먼트로의 통전시에 전압이 인가되는 한 쌍의 전극을 구비한다. 히터 엘리먼트는, 면형의 발열부와, 일단부가 발열부의 외주에, 타단부가 발열부 내에 각각 배치되어 직선형으로 개구 형성된 직선형 슬릿과, 타단부에 연속하여 개구 형성되고, 개구폭이 직선형 슬릿의 슬릿폭보다 큰 전향부를 갖는다.The heater of this embodiment includes a heater element that generates heat by energization and a pair of electrodes that are connected to predetermined surfaces of the heater element and to which a voltage is applied for passage to the heater element. The heater element comprises a flat heating element, a linear slit having one end formed on the outer periphery of the heat generating element and the other end disposed in the heating element and linearly opened, and a slit having an opening width continuous with the other end, Width direction.

도 1은, 제1 실시 형태의 저항 가열 히터를 구성하는 히터 엘리먼트를 도시하는 상면도.
도 2는, 종래형의 히터 엘리먼트에서의 전향부 주변의 발열 분포를 설명하는 도면.
도 3은, 도 1에 도시하는 히터 엘리먼트에서의 전향부 주변의 발열 분포를 설명하는 도면.
도 4는, 제1 실시 형태의 저항 가열 히터를 사용한 반도체 제조 장치의 개략 구성을 도시하는 도면.
도 5는, 제2 실시 형태의 저항 가열 히터를 구성하는 히터 엘리먼트를 도시하는 상면도.
도 6은, 도 5에 도시하는 히터 엘리먼트의 전기적 접속을 도시하는 도면.
도 7은, 제3 실시 형태의 저항 가열 히터를 구성하는 히터 엘리먼트를 도시하는 상면도.
도 8은, 제1 실시 형태의 히터 엘리먼트에서의 발열 분포를 설명하는 도면.
도 9는, 도 7에 도시하는 히터 엘리먼트에서의 발열 분포를 설명하는 도면.
도 10은, 제4 실시 형태의 저항 가열 히터를 구성하는 히터 엘리먼트를 도시하는 상면도.1 is a top view showing a heater element constituting a resistance heating heater according to the first embodiment;
2 is a view for explaining a heat generation distribution around a turning portion in a conventional type heater element;
Fig. 3 is a view for explaining a heat generation distribution around the turning portion in the heater element shown in Fig. 1; Fig.
4 is a diagram showing a schematic configuration of a semiconductor manufacturing apparatus using a resistance heating heater according to the first embodiment;
Fig. 5 is a top view showing a heater element constituting the resistance heating heater according to the second embodiment; Fig.
6 is a view showing electrical connection of the heater element shown in Fig. 5; Fig.
7 is a top view showing a heater element constituting the resistance heating heater according to the third embodiment.
8 is a view for explaining a heat generation distribution in the heater element of the first embodiment;
9 is a view for explaining a heat generation distribution in the heater element shown in Fig.
10 is a top view showing a heater element constituting the resistance heating heater according to the fourth embodiment.

이하, 본 발명의 실시 형태를 도면에 기초하여 설명한다.DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

<제1 실시 형태>&Lt; First Embodiment >

도 1은, 본 실시 형태의 히터인 저항 가열 히터를 구성하는 히터 엘리먼트(16a)를 도시하는 상면도이다. 도 1에 도시되는 바와 같이, 히터 엘리먼트(16a)는, 외형이 원반형인 발열부(160)와, 직선형으로 개구 형성된 직선형 슬릿(163)을 갖는다. 직선형 슬릿(163)은, 일단부가 발열부(160)의 외주에, 타단부가 발열부(160) 내에 각각 배치되어 있다. 그리고, 이 타단부에 연속하여 개구 성형되고, 개구 직경이 직선형 슬릿(163)의 슬릿폭보다 큰 전향부(162)가 설치되어 있다.1 is a top view showing a heater element 16a constituting a resistance heating heater which is a heater of the present embodiment. As shown in Fig. 1, the heater element 16a has a heat generating portion 160 having a disk-shaped outer shape, and a linear slit 163 having a linearly-formed opening. One end of the linear slit 163 is disposed on the outer periphery of the heat generating portion 160 and the other end is disposed in the heat generating portion 160, respectively. Further, the turning portion 162 is formed so as to be continuous with the other end portion, and the opening diameter is larger than the slit width of the straight slit 163.

본 실시 형태에 있어서는, 또한, 도 1 중의 Y축 방향의 거리가 발열부(160)의 중심점에 가장 가까운 2개의 직선형 슬릿(163)을 제외하고, 나머지 6개의 직선형 슬릿(163)의 단부로부터 소정 거리(D)(예를 들어 5 내지 10mm)까지의 단부(163c)가, 직선형 슬릿(163)의 도 1 중의 X축 방향 부분인 본체부(163b)의 중심선으로부터 히터 엘리먼트(16a)의 외측 테두리의 동심원(E)을 따르는 방향으로 굴곡되어 있다.In this embodiment, except for the two linear slits 163 closest to the center point of the heat generating portion 160 in the Y-axis direction in Fig. 1, the remaining six linear slits 163 The end portion 163c of the distance D (for example, 5 to 10 mm) extends from the center line of the main body portion 163b, which is the X-axis direction portion in Fig. 1, of the linear slit 163 to the outside edge of the heater element 16a In the direction along the concentric circle (E).

또한, 발열부(160) 내의 각 전향부(162)는, 단부(163c)와 연속하여 모두 동심원(E) 상에서 본체부(163b)의 중심선으로부터 소정 각도 θ 어긋나도록 배치되어 있고, 발열부(160)는 전체로서 점대칭의 형상으로 되어 있다. 도 2는, 종래형의 히터 엘리먼트(16a)에서의 전향부(162) 주변의 발열 분포를 설명하는 도면이다. 여기에서는 전향부(162)에서 전류 집중이 발생하여, 고온으로 될 때까지 발열하고 있음이 도시되어 있다. 또한, 선단 부분의 주변 영역에 대해서도, 온도 구배가 크고, 발열량도 크게 되어 있다.Each of the turning portions 162 in the heating portion 160 is disposed so as to be continuous with the end portion 163c and deviated from the center line of the main body portion 163b on the concentric circle E by a predetermined angle? ) Have a point-symmetrical shape as a whole. 2 is a view for explaining heat generation distribution around the turning portion 162 in the conventional heater element 16a. Here, it is shown that current concentration occurs in the turning portion 162 and the heat is generated until the temperature becomes high. Further, the temperature gradient is large and the amount of heat generation is also large in the peripheral region of the tip portion.

이에 반해, 도 3은, 본 실시 형태의 히터 엘리먼트(16a)에서의 전향부(162) 주변의 발열 분포를 설명하는 도면이다. 여기에서는, 도 2의 경우와 달리, 전향부(162)는 개구 직경(W2)에서 슬릿(163)의 슬릿폭(W1)보다 넓은 폭을 갖고 있다. 이로 인해, 전향부(162)의 주변에 있어서 전류가 선단 부분의 한점에 집중되는 일이 없어지고, 온도 구배도 완만하게 되어 있다.On the other hand, FIG. 3 is a view for explaining the heat generation distribution around the turning portion 162 in the heater element 16a of the present embodiment. Here, unlike the case of Fig. 2, the turning portion 162 has a width wider than the slit width W1 of the slit 163 at the opening diameter W2. As a result, the current does not concentrate at one point of the tip portion in the vicinity of the turning portion 162, and the temperature gradient is also gradual.

이러한 히터 엘리먼트(16a)는, 히터 엘리먼트(16a)를 지지하는 히터 전극부(16b, 16c)와 접착, 융착 등에 의해 일체 형성되어, 히터를 구성한다. 히터 엘리먼트(16a) 및 히터 전극부(16b, 16c)에는, 예를 들어 SiC 분말을 소결하여 얻어지는 SiC 소결체가 사용된다. 이때, SiC 분말에 첨가되는 불순물 농도를 제어함으로써, 전기 저항률을 조정하는 것이 가능하다. 또한, 원하는 형상ㆍ두께로 가공하는 것이 가능하며, 예를 들어 히터 엘리먼트(16a)의 직경은 φ250mm, 두께는 2mm로 할 수 있다. 또한, 직선형 슬릿(163), 전향부(162)는, SiC 소결 기판에 와이어 방전 가공을 실시함으로써 형성할 수 있다. 또한, 히터 엘리먼트 표면에는 고순도의 SiC막이 형성되어, 불순물의 확산이 방지된다.The heater element 16a is integrally formed with the heater electrode portions 16b and 16c that support the heater element 16a by adhesion, fusion, or the like to constitute a heater. For the heater element 16a and the heater electrode portions 16b and 16c, for example, a SiC sintered body obtained by sintering SiC powder is used. At this time, it is possible to adjust the electric resistivity by controlling the impurity concentration added to the SiC powder. In addition, it is possible to process a desired shape and thickness. For example, the heater element 16a may have a diameter of 250 mm and a thickness of 2 mm. The straight slit 163 and the turning portion 162 can be formed by subjecting the SiC sintered substrate to wire electric discharge machining. Further, a high-purity SiC film is formed on the surface of the heater element, and diffusion of impurities is prevented.

이러한 히터는, 반도체 제조 장치에 있어서, 반도체 기판(웨이퍼)을 이면으로부터 가열하기 위한 히터로서 사용된다.Such a heater is used as a heater for heating a semiconductor substrate (wafer) from the back surface in a semiconductor manufacturing apparatus.

도 4는, 본 실시 형태의 저항 가열 히터를 사용한 반도체 제조 장치의 개략 구성을 도시하는 도면이다. 도 4에 도시되는 바와 같이, 반도체 제조 장치는 성막 처리를 행하기 위한 반응실(10)을 갖고 있다. 이 반응실(10)의 상부에는, 가스 공급구(11a, 11b)가 설치되어 있다. 가스 공급구(11a, 11b)로부터는 원료 가스(예를 들어, 암모니아 가스(NH3 가스), 트리메틸알루미늄 가스(TMA 가스), 트리메틸갈륨 가스(TMG 가스), 트리에틸갈륨 가스(TEG 가스), 트리에틸인듐 가스(TMI 가스), 비즈(시클로펜타디에닐)마그네슘 가스(Cp2Mg 가스), 모노메틸실란 가스(SiH3CH3 가스), 모노실란 가스(SiH4 가스), 디클로로실란 가스(SiH2Cl2 가스), 트리클로로실란 가스(SiHCl3 가스)) 및 캐리어 가스(예를 들어 수소(H2) 가스)를 포함하는 프로세스 가스가 반응실(10)의 내부에 도입된다.4 is a diagram showing a schematic configuration of a semiconductor manufacturing apparatus using the resistance heating heater according to the present embodiment. As shown in Fig. 4, the semiconductor manufacturing apparatus has a reaction chamber 10 for performing a film forming process. Gas supply openings 11a and 11b are provided in the upper part of the reaction chamber 10. (For example, ammonia gas (NH 3 gas), trimethyl aluminum gas (TMA gas), trimethyl gallium gas (TMG gas), triethyl gallium gas (TEG gas), or the like) is supplied from the gas supply ports (11a, triethyl indium gas (TMI gases), beads (cyclopentadienyl) magnesium gas (Cp 2 Mg gas), monomethyl silane gas (SiH 3 CH 3 gas), monosilane gas (SiH 4 gas), dichlorosilane gas ( (SiH 2 Cl 2 gas), a trichlorosilane gas (SiHCl 3 gas), and a carrier gas (for example, hydrogen (H 2 ) gas) are introduced into the reaction chamber 10.

또한, 가스 공급구(11a, 11b)의 하방에는, 구멍이 다수 형성된 정류판(12)이 웨이퍼(w)의 표면에 대향하도록 배치되어 있다. 정류판(12)은, 웨이퍼(w)의 표면에 가스 공급구(11a, 11b)로부터 공급된 프로세스 가스를 정류 상태로 웨이퍼(w) 상에 공급한다.Further, below the gas supply ports 11a and 11b, a rectifying plate 12 having a plurality of holes is disposed so as to face the surface of the wafer w. The rectifying plate 12 supplies the process gas supplied from the gas supply ports 11a and 11b to the surface of the wafer w on the wafer w in a rectified state.

반응실(10)의 내부에는, 도입된 웨이퍼(w)를 적재하는 서셉터(13)가 설치되어 있다. 또한, 서셉터(13)의 외주부는, 원통형의 회전 부재(14)의 상부에 고정되어 있다. 서셉터(13)는, 반응실(10)의 내부에서 고온 상태로 되기 때문에, 예를 들어 SiC 재료를 사용하여 제조된다. 또한, 본 실시 형태에서는 웨이퍼 지지 부재의 예로서 원판형의 서셉터(13)를 사용하고 있지만, 환형의 홀더를 사용할 수도 있다.Inside the reaction chamber 10, a susceptor 13 for loading the introduced wafer w is provided. The outer circumferential portion of the susceptor 13 is fixed to the upper portion of the cylindrical rotating member 14. Since the susceptor 13 is brought into a high temperature state inside the reaction chamber 10, it is manufactured using, for example, a SiC material. Further, in the present embodiment, the disk-shaped susceptor 13 is used as an example of the wafer support member, but an annular holder may also be used.

회전 부재(14)는 회전 몸통(14a), 회전 베이스(14b) 및 회전축(14c)을 갖고 있다. 회전 몸통(14a)은 서셉터(13)의 외주부를 지지하고, 회전 베이스(14b)의 외주 상부에 고정된 환형의 부품이다. 회전 베이스(14b)는, 원통형의 회전축(14c)이 고정되어 있다. 회전축(14c)의 축 중심은, 웨이퍼(w)의 중심을 통과한다.The rotary member 14 has a rotary body 14a, a rotary base 14b, and a rotary shaft 14c. The rotating body 14a is an annular part that supports the outer periphery of the susceptor 13 and is fixed to the outer periphery of the rotating base 14b. In the rotary base 14b, a cylindrical rotary shaft 14c is fixed. The axis center of the rotary shaft 14c passes through the center of the wafer w.

또한, 회전축(14c)은 반응실(10)의 외부까지 연장 설치되어 있고, 회전 구동 제어 기구(15)에 접속되어 있다. 회전 구동 제어 기구(15)는, 회전축(14c)을 회전시킴으로써, 회전 베이스(14b) 및 회전 몸통(14a)을 통하여 서셉터(13)를 예를 들어 50 내지 3000rpm으로 회전시킨다.The rotation shaft 14c extends to the outside of the reaction chamber 10 and is connected to the rotation drive control mechanism 15. [ The rotation drive control mechanism 15 rotates the susceptor 13 through the rotation base 14b and the rotation body 14a at, for example, 50 to 3000 rpm by rotating the rotation shaft 14c.

회전 몸통(14a) 내에는, 웨이퍼(w)를 이면으로부터 가열하기 위한 상술한 히터(16)가 설치되어 있다. 히터(16)는 아암형의 전극 부품인 부스 바(17a, 17b)에 의해 지지되어 있다. 부스 바(17a, 17b)는, 히터 전극부(16b, 16c)를 지지하는 측과는 반대측의 단부에 있어서 전극(18a, 18b)과 접속되어 있다.In the rotating body 14a, the above-described heater 16 for heating the wafer w from the back surface is provided. The heater 16 is supported by bus bars 17a and 17b which are arm-shaped electrode parts. The bus bars 17a and 17b are connected to the electrodes 18a and 18b at the ends opposite to the side supporting the heater electrode portions 16b and 16c.

부스 바(17a, 17b)는 도전성과 고내열성을 겸비한 전극 부품이며, 예를 들어 C(카본)재로 이루어진다. 전극(18a, 18b)은 Mo(몰리브덴) 등의 금속 부재이며, 상단부측에서 부스 바(17a, 17b)에 접속되고, 타단부측에서 외부 전원(도시 생략함)에 접속되어 있다. 외부 전원으로부터 전극(18a, 18b)에, 예를 들어 115V, 50Hz의 전압이 인가되고, 부스 바(17a, 17b) 및 히터 전극부(16b, 16c)를 통하여 히터 엘리먼트(16a)가 발열한다.The bus bars 17a and 17b are electrode parts having conductivity and high heat resistance, and are made of, for example, carbon (C). The electrodes 18a and 18b are metal members such as Mo (molybdenum) and are connected to the bus bars 17a and 17b at the upper end side and connected to an external power source (not shown) at the other end side. A voltage of, for example, 115 V and 50 Hz is applied to the electrodes 18a and 18b from the external power source and the heater element 16a generates heat through the bus bars 17a and 17b and the heater electrode portions 16b and 16c.

또한, 도 4에 도시되는 바와 같이, 반응실(10)의 상부에는, 웨이퍼(w)의 표면 온도(면 내 온도)를 측정하기 위하여 방사 온도계(19a, 19b)가 설치되어 있다. 본 실시 형태에서는, 반응실(10)의 상벽의 일부 및 정류판(12)을 투명 석영제로 함으로써, 방사 온도계(19a, 19b)에 의한 온도 측정은 정류판(12)에 의해 방해되지 않는 것으로 한다. 방사 온도계(19a, 19b)는, 히터(16)의 발열에 따라 변화하는 웨이퍼(w)의 중심부 및 외주부에서의 표면 온도를 각각 계측하고, 그 온도 데이터를 온도 제어 기구(20)로 출력한다. 온도 제어 기구(20)는, 온도 데이터에 기초하여 히터(16)의 출력 제어를 행하여, 웨이퍼(w)의 표면 온도가 소정의 성막 온도(예를 들어, 1100℃)로 되도록 가열한다.4, radiation thermometers 19a and 19b are provided in the upper part of the reaction chamber 10 in order to measure the surface temperature (in-plane temperature) of the wafer w. It is assumed that the temperature measurement by the radiation thermometers 19a and 19b is not disturbed by the rectifying plate 12 by forming a part of the upper wall of the reaction chamber 10 and the rectifying plate 12 as transparent quartz . The radiation temperature gauges 19a and 19b respectively measure the surface temperature at the central portion and the outer peripheral portion of the wafer w that changes with the heat of the heater 16 and output the temperature data to the temperature control mechanism 20. [ The temperature control mechanism 20 controls the output of the heater 16 based on the temperature data to heat the surface of the wafer w so that the surface temperature becomes a predetermined film forming temperature (for example, 1100 占 폚).

또한, 도 4에 도시되는 바와 같이, 반응실(10)의 하부에는, 반응시에 잉여로 된 프로세스 가스 및 반응 부생성물을 포함하는 가스를 배기하기 위하여 가스 배기구(21a, 21b)가 설치되어 있다. 가스 배기구(21a, 21b)는, 조정 밸브(22) 및 진공펌프(23)를 포함하는 가스 배기 기구(24)에 각각 접속되어 있다. 가스 배기 기구(24)는 제어 기구(도시 생략함)에 의해 제어되어, 반응실(10) 내를 소정의 압력으로 조정한다.4, gas exhaust ports 21a and 21b are provided in the lower portion of the reaction chamber 10 in order to exhaust gas containing a process gas and a reaction by-product as surplus during the reaction . The gas exhaust ports 21a and 21b are connected to the gas exhaust mechanism 24 including the adjustment valve 22 and the vacuum pump 23, respectively. The gas exhaust mechanism 24 is controlled by a control mechanism (not shown) to adjust the inside of the reaction chamber 10 to a predetermined pressure.

이와 같이, 본 실시 형태에 따르면, 히터 엘리먼트(16a)의 전향부(162)를 설치함으로써, 통전시의 전류 집중을 대폭 억제할 수 있다.As described above, according to the present embodiment, by providing the turning portion 162 of the heater element 16a, it is possible to greatly suppress current concentration in the passage.

또한, 전류는 최단 거리로 흐르려고 하기 때문에, 전향부(162)의 외측에서는 전류가 흐르지 않아 발열하지 않는 영역이 발생하지만, 직선형 슬릿(163)의 단부를 경사지게 하여 배치함으로써, 전류가 흐르는 영역을 넓게 할 수 있어, 한층 더 전류 집중의 억제를 도모할 수 있다.Since the current tries to flow at the shortest distance, a current does not flow outside the turning portion 162 and an area not generating heat is generated. By arranging the end portion of the straight slit 163 at an inclined angle, So that the current concentration can be further suppressed.

이와 같이, 전류 집중을 억제함으로써, 히터 수명을 연장시킬 수 있기 때문에, 히터의 부재 교환 빈도를 감소시켜, 반도체 제조 장치의 저비용화 및 다운 타임 저감을 도모할 수 있다.By thus suppressing the current concentration, the heater life can be prolonged, so that the replacement frequency of the heater member can be reduced, and the cost and the downtime of the semiconductor manufacturing apparatus can be reduced.

<제2 실시 형태>&Lt; Second Embodiment >

본 발명의 제2 실시 형태에 대하여 설명한다. 또한, 제1 실시 형태에 있어서 첨부된 부호와 공통되는 부호는 동일한 대상을 나타낸다. 도 5는, 본 실시 형태의 저항 가열 히터를 구성하는 히터 엘리먼트(26a)를 도시하는 상면도이다. 도 5에 도시되는 바와 같이, 히터 엘리먼트(26a)는, 외형이 원반형인 발열부(260)와, 발열부(260) 내에 형성된 사행형 슬릿(261)과, 일단부가 발열부(260)의 외주에 배치되고, 타단부에 발열부(260)의 전향부(262)가 형성된 예를 들어 8군데의 직선형 슬릿(263)을 갖고 있다. 전향부(262)의 폭(직경)은, 사행형 슬릿(261), 직선형 슬릿(263)의 슬릿폭보다 크다.A second embodiment of the present invention will be described. The same reference numerals as those in the first embodiment denote the same objects. 5 is a top view showing the heater element 26a constituting the resistance heating heater of the present embodiment. 5, the heater element 26a includes a heat generating portion 260 having a disk-shaped outer shape, a meandering slit 261 formed in the heat generating portion 260, For example, eight straight slits 263 formed at the other end of the heat generating portion 260 and having a turning portion 262 formed therein. The width (diameter) of the turning portion 262 is larger than the slit width of the meandering slit 261 and the straight slit 263.

슬릿(261, 263)은, 이들에 의해 히터 전극부(26b, 26c)와 접속부(26b', 26c') 사이에서 각각 전류가 분리하여 흐르는 거리가 동등해지도록 배치되어 있다.The slits 261 and 263 are disposed such that the distances between the heater electrode portions 26b and 26c and the connecting portions 26b 'and 26c' are equal to each other.

이와 같이 구성되는 히터는, 도 5에 도시되는 바와 같이, 히터 전극부(26b)와의 접속부(26b')와 히터 전극부(26c)와의 접속부(26c') 사이에 전압이 인가되면, 도면 중의 화살표로 나타낸 바와 같이, 전류가 사행형 슬릿(261), 직선형 슬릿(263)에 의해 2개의 경로로 나뉘어져 흐름으로써 발열한다.5, when a voltage is applied between the connection portion 26b 'of the heater electrode portion 26b and the connection portion 26c' of the heater electrode portion 26c, The current is divided into two paths by the meandering type slit 261 and the straight type slit 263 to generate heat.

도 6은, 도 5에 도시하는 히터 엘리먼트(26a)의 전기적 접속을 도시하는 도면이다. 여기에서는, 후술하는 바와 같이, 히터 엘리먼트(26a), 히터 전극부(16b, 16c), 부스 바(17a, 17b), 및 외부 전원에 접속된 전극(18a, 18b)에 의해 전기 회로가 구성되는 것이 도시되어 있다. 또한, 저항 발열체인 히터 엘리먼트(26a)는 내부에서 병렬화되어 있고, 히터 전극부(16b, 16c)에 각각 접속되어 있다. 상술한 바와 같이, 히터 엘리먼트(16a) 내의 전류가 분리하여 흐르는 2 경로의 거리는 동등해지기 때문에, 2개의 저항 성분(R1, R2)은 동등하다. 따라서, 히터 전극부(16b, 16c)로부터 히터 엘리먼트(26a)로 흐르는 전류량을 I라고 하면, 히터 엘리먼트(26a) 내의 2 경로에서의 전류량은 I/2로 된다.Fig. 6 is a diagram showing the electrical connection of the heater element 26a shown in Fig. Here, as will be described later, an electric circuit is constituted by the heater element 26a, the heater electrode portions 16b and 16c, the bus bars 17a and 17b, and the electrodes 18a and 18b connected to an external power source Are shown. The heater element 26a, which is a resistance heating element, is internally parallelized and connected to the heater electrode portions 16b and 16c, respectively. As described above, since the distances of the two paths through which the current in the heater element 16a flows separately become equal, the two resistance components R1 and R2 are equivalent. Therefore, when the amount of current flowing from the heater electrode portions 16b and 16c to the heater element 26a is I, the amount of current in the two paths in the heater element 26a is I / 2.

이와 같이, 본 실시 형태에 따르면, 사행형 슬릿(261)을 설치함으로써, 히터 엘리먼트(26a)의 발열부(260)에 2개의 경로로 나뉘어져 전류가 흐르기 때문에, 전향부(262)에 흐르는 전류량을 종래의 것보다 저감할 수 있다. 이 결과, 제1 실시 형태의 경우보다 형상은 복잡해지지만, 통전시에 히터 엘리먼트(26a)의 전향부(262)에서의 전류 집중을 대폭으로 억제하여 히터 수명을 연장시킬 수 있다. 그리고, 히터(26)의 부재 교환 빈도를 감소시켜, 반도체 제조 장치의 저비용화 및 다운 타임 저감을 도모할 수 있다.As described above, according to the present embodiment, by providing the meandering slit 261, current flows by being divided into two paths to the heat generating portion 260 of the heater element 26a. Therefore, the amount of current flowing through the turning portion 262 is It can be reduced more than the conventional one. As a result, although the shape is more complicated than in the case of the first embodiment, the current concentration at the turning portion 262 of the heater element 26a can be greatly suppressed and the heater life can be prolonged. In addition, the frequency of replacing the members of the heater 26 can be reduced, and the cost and the downtime of the semiconductor manufacturing apparatus can be reduced.

또한, 본 실시 형태에서는, 히터 엘리먼트(26a)에서의 전류를 2개의 경로로 하였지만, 적절히 슬릿을 형성함으로써, 전류가 분리하여 흐르는 거리가 동등한 3개 이상의 경로로 해도 된다. 또한, 히터 엘리먼트(26a)는 원반 형상에 한정되지 않는다. 또한, 본 실시 형태와 같이 전류 경로를 분할함에 따른 효과는, 전향부(262)를 형성하지 않는 경우라도 마찬가지이다.In the present embodiment, the current in the heater element 26a is two paths. However, by forming the slit appropriately, three or more paths in which the current flows separately may be equal to each other. The heater element 26a is not limited to a disc shape. The effect of dividing the current path as in the present embodiment is the same even when the turning portion 262 is not formed.

<제3 실시 형태>&Lt; Third Embodiment >

도 7은, 본 실시 형태의 저항 가열 히터를 구성하는 히터 엘리먼트(36a)를 도시하는 상면도이다. 제2 실시 형태와의 차이는, 발열부(360)에 있어서, 슬릿으로 분리된 위치의 전위가 거의 동일해지는 히터 엘리먼트(36a)의 중심부나, 히터 전극부(16b, 16c)와의 접속 위치의 근방 등에 사행형 슬릿(361)을 설치하고 있지 않은 점이다.7 is a top view showing the heater element 36a constituting the resistance heating heater of the present embodiment. The difference from the second embodiment is that in the heat generating portion 360, the central portion of the heater element 36a where the electric potential at the position separated by the slit becomes substantially equal to the central portion of the heater element 36a, Type slit 361 is not provided on the inner surface of the outer tube 361. [

또한, 히터 엘리먼트(36a)에는, 반응실(10) 내에 도입된 웨이퍼(w)를 수취하여, 서셉터(13) 상에 적재하는 밀어올림 핀(도시 생략함)의 통로로 되는 3개의 핀 구멍(364)이, 발열 면적의 감소를 억제하기 위하여, 사행형 슬릿(361)과 연결되도록 형성되어 있다. 또한, 핀 구멍(364)에 의해 도전 부분이 좁아지지 않도록, 근접하는 직선형 슬릿(363)에 전류 호 형상부(363a)가 형성되어 있다. 또한, 밀어올림 핀 구멍(364)의 배치에 따라서는, 핀 구멍(364)은 직선형 슬릿(363)과 연결되어도 된다. 그 경우 근접하는 사행형 슬릿(361)에 전류 호 형상부(363a)가 배치되게 된다.The heater element 36a receives the wafer w introduced into the reaction chamber 10 and is provided with three pin holes 34a and 34b serving as passages of a push-up pin (not shown) for mounting on the susceptor 13, Shaped slit 361 is formed so as to be connected to the meandering slit 361 in order to suppress the reduction of the heating area. In addition, a current arc-shaped portion 363a is formed in the linear slit 363 close to the pin hole 364 so that the conductive portion is not narrowed. Further, depending on the arrangement of the push-up pin holes 364, the pin holes 364 may be connected to the straight slits 363. In this case, the arc-shaped portion 363a is disposed on the adjacent meandering slit 361. [

본 실시 형태에 따르면, 사행형 슬릿(361)이 등전위의 히터 엘리먼트(36a)의 중심부에서 분단되어 있다. 이로 인해, 전류 분포에 영향을 주지 않고, 사행형 슬릿(361)의 총 면적을 작게 억제할 수 있어, 도 6에 도시한 제2 실시 형태의 경우보다 히터(36) 전체로서의 강도를 향상시킬 수 있다.According to the present embodiment, the meandering slit 361 is divided at the central portion of the heater element 36a of the equal potential. Therefore, the total area of the meandering slits 361 can be suppressed to be small without affecting the current distribution, and the strength of the heater 36 as a whole can be improved more than that of the second embodiment shown in Fig. 6 have.

도 8은, 제1 실시 형태와 마찬가지의 히터 엘리먼트(16a)를 도시하는 도면이다. 전향부(162)의 주연부(A)의 외주의 도면 부호 B에서는, 도면 부호 A에서의 발열량의 약 55％ 정도로 되고, 전향부(162)로부터 이격된 도면 부호 C에서의 발열량은 도면 부호 A에서의 발열량의 13％ 정도로 된다. 또한, 전류가 흐르기 어려운 도면 부호 D에서의 발열량은 도면 부호 A에서의 발열량의 6％ 정도로 되어, 면 내의 발열량에 변동이 있음을 알 수 있다.Fig. 8 is a view showing a heater element 16a similar to that of the first embodiment. The heat generation amount at the reference numeral C spaced from the turning portion 162 is about 55% of the heat generation amount at the reference A in the reference numeral B of the outer periphery of the peripheral portion A of the turning portion 162, 13% of the calorific value of the liquid. In addition, it can be seen that the calorific value at the reference symbol D, in which the current hardly flows, is about 6% of the calorific value at the reference letter A, and the calorific value in the plane fluctuates.

한편, 도 9에 도시하는 본 실시 형태의 히터 엘리먼트(36a)에 있어서는, 전향부(362)의 주연부(A')에서의 발열량이, 도 8의 도면 부호 A에서의 발열량에 비하여 75％ 정도로 저감된다. 또한, 도면 부호 A'에서의 발열량에 대하여, 도면 부호 B'에서는 약 60％, 도면 부호 C'에서는 약 30％로 되고, 도면 부호 D'와 같이 전류가 흐르기 어려운 부분의 면적도 작아진다. 이와 같이, 사행형 슬릿(361)을 설치함으로써, 더 전계 집중이 억제됨과 함께, 면 내 분포가 개선되는 것을 알 수 있다.On the other hand, in the heater element 36a of the present embodiment shown in Fig. 9, the heat generation amount at the periphery A 'of the turning portion 362 is reduced to about 75% of the heat generation amount at A in Fig. do. Further, about 60% in the case of the reference numeral B 'and about 30% in the case of the reference numeral C' with respect to the calorific value at the reference numeral A ', and the area of the portion where the current hardly flows as shown by the reference numeral D' is also reduced. As described above, by providing the meandering slit 361, the electric field concentration is further suppressed and the in-plane distribution is improved.

<제4 실시 형태>&Lt; Fourth Embodiment &

도 10은, 본 실시 형태의 저항 가열 히터를 구성하는 히터 엘리먼트(46a)를 도시하는 상면도이다. 도 10에 도시되는 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 히터 엘리먼트(46a)에서는, 직선형 슬릿(463)은, 발열부(460)의 외주측의 단부 모두에 모따기 가공이 실시되어 있는 점이 상이하다. 또한, 슬릿 단부뿐만 아니라, 발열부(460)의 모든 코너부에 모따기 가공이 실시되어도 된다. 이와 같이, 전류가 흐르기 어려운 단부에 있어서 모따기 가공을 실시함으로써, 온도 분포로의 영향을 억제하여 히터 엘리먼트(46a)의 파손 방지를 도모할 수 있다.10 is a top view showing the heater element 46a constituting the resistance heating heater of the present embodiment. 10, in the heater element 46a according to the present embodiment, the linear slit 463 is different from the linear slit 463 in that chamfering is applied to both ends of the outer circumferential side of the heat generating portion 460. Not only the slit end but also all corner portions of the heat generating portion 460 may be chamfered. By performing chamfering at the end where the current hardly flows, it is possible to suppress the influence on the temperature distribution and to prevent breakage of the heater element 46a.

또한, 제2, 제3 실시 형태에 나타낸 히터 엘리먼트에 있어서도, 본 실시 형태와 같이 직선형 슬릿의 외주측의 단부에 모따기 가공을 실시해도 된다.Also in the heater element shown in the second and third embodiments, the outer peripheral side end portion of the straight slit may be chamfered as in the present embodiment.

본 발명의 몇 가지 실시 형태를 설명했지만, 이들 실시 형태는 예로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하고 있지 않다. 이들 신규의 실시 형태는, 그 밖의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하며, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다. 이들 실시 형태나 그 변형은 발명의 범위나 요지에 포함됨과 함께, 특허청구범위에 기재된 발명과 그 균등의 범위에 포함된다.While several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are provided by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These new embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, and alterations can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and their modifications fall within the scope and spirit of the invention, and are included in the scope of the invention as defined in the claims and their equivalents.

Claims (10)

면형의 발열부와, 일단부가 상기 발열부의 외주에, 타단부가 상기 발열부 내에 각각 배치되어 직선형으로 개구 형성된 직선형 슬릿과, 상기 타단부에 연속하여 개구 형성되고, 상기 직선형 슬릿의 슬릿폭보다 큰 개구 직경을 갖는 원형상의 전향부를 가지며, 통전에 의해 발열하는 히터 엘리먼트와,
상기 히터 엘리먼트의 소정면에 접속되어, 상기 히터 엘리먼트로의 통전시에 전압이 인가되는 한 쌍의 전극을 구비하고,
상기 직선형 슬릿은, 상기 타단부로부터 소정 거리의 사이의 단부가 상기 발열부의 외측 테두리의 동심원을 따르는 방향으로 굴곡되고,
상기 전향부는, 상기 동심원 상에서 상기 직선형 슬릿의 상기 일단부로부터 상기 단부에 이르는 본체부의 중심선으로부터 소정 각도 어긋나도록 배치되는, 히터.A linear slit having a planar heat generating portion and one end formed on the outer periphery of the heat generating portion and the other end disposed in the heat generating portion so as to be linearly opened and an opening formed continuously to the other end portion, A heater element having a circular turning portion having an opening diameter and generating heat by energization;
And a pair of electrodes connected to a predetermined surface of the heater element to apply a voltage to the heater element,
The linear slit is bent in a direction along a concentric circle of an outer edge of the heat generating portion at a predetermined distance from the other end,
Wherein the turning portion is disposed so as to be shifted by a predetermined angle from the center line of the main body portion extending from the one end to the end portion of the straight slit on the concentric circle. 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 직선형 슬릿은, 상기 일단부에 모따기 가공이 실시되어 있는, 히터.The heater according to claim 1, wherein the linear slit has a chamfered portion at one end thereof. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 웨이퍼가 도입되는 반응실과,
상기 반응실에 프로세스 가스를 공급하는 가스 공급 기구와,
상기 반응실로부터 가스를 배기하는 가스 배기 기구와,
상기 웨이퍼가 적재되는 웨이퍼 지지 부재와,
상기 웨이퍼 지지 부재의 외주부에 접속되어, 상기 웨이퍼를 회전시키는 회전 부재와,
상기 회전 부재와 접속되어, 상기 회전 부재의 회전 구동을 제어하는 회전 구동 제어 기구와,
면형의 발열부와, 일단부가 상기 발열부의 외주에, 타단부가 상기 발열부 내에 각각 배치되어 직선형으로 개구 형성된 직선형 슬릿과, 상기 타단부에 연속하여 개구 형성되고, 직선형 슬릿폭보다 큰 개구 직경을 갖는 원형상의 전향부를 가지며, 통전에 의해 발열하는 히터 엘리먼트와, 상기 히터 엘리먼트의 소정면에 접속되어, 상기 히터 엘리먼트로의 통전시에 전압이 인가되는 한 쌍의 전극을 갖는 히터를 구비하고,
상기 직선형 슬릿은, 상기 타단부로부터 소정 거리의 사이의 단부가 상기 발열부의 외측 테두리의 동심원을 따르는 방향으로 굴곡되고,
상기 전향부는, 상기 동심원 상에서 상기 직선형 슬릿의 상기 일단부로부터 상기 단부에 이르는 본체부의 중심선으로부터 소정 각도 어긋나도록 배치되는, 반도체 장치의 제조 장치.A reaction chamber into which a wafer is introduced,
A gas supply mechanism for supplying a process gas to the reaction chamber,
A gas exhaust mechanism for exhausting gas from the reaction chamber,
A wafer holding member on which the wafer is loaded,
A rotating member connected to an outer peripheral portion of the wafer supporting member for rotating the wafer,
A rotation drive control mechanism connected to the rotation member for controlling rotation of the rotation member,
A linear slit in which one end is disposed on the outer periphery of the heat generating portion and the other end is disposed in the heat generating portion so as to be linearly opened and an opening diameter continuously larger than the straight slit width And a heater connected to a predetermined surface of the heater element and having a pair of electrodes to which a voltage is applied for passage to the heater element,
The linear slit is bent in a direction along a concentric circle of an outer edge of the heat generating portion at a predetermined distance from the other end,
Wherein the turning portion is arranged so as to be shifted by a predetermined angle from a center line of the main body portion extending from the one end to the end portion of the linear slit on the concentric circle. 삭제delete 제7항에 있어서, 상기 직선형 슬릿은, 상기 일단부에 모따기 가공이 실시되어 있는, 반도체 장치의 제조 장치.The apparatus for manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein the linear slit is chamfered at the one end. 삭제delete
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