TWI496500B - Heater and film forming device - Google Patents
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Description
本發明係關於用以將晶圓等基板加熱的加熱器、及使用該加熱器的成膜裝置。
本申請案主張優先權之基礎之2011年9月20日所申請之日本專利申請案2011-204765中所有揭示，亦即說明書、申請專利範圍、圖示及解決手段係完全照原樣組入於本申請案中。
在作為基板的晶圓表面形成有矽等單結晶膜的磊晶晶圓製造時，大多使用單片式的成膜裝置。
成膜裝置係構成為在收納有用以載置晶圓的基座的成膜室內供給反應氣體，並且將晶圓的背面加熱，而在晶圓表面形成磊晶膜。如此之背面加熱方式係在上方不具加熱源，而可朝垂直方向供給反應氣體，因此可進行均勻的成膜處理。
此外，成膜裝置係配置：在上端連結有基座用的支持構件，且通過開設在成膜室的底壁部的貫穿孔而朝下方延伸的旋轉軸、及配置在成膜室的下方的旋轉軸用的旋轉機構部，在成膜時使晶圓旋轉，藉此形成更為均勻厚度的膜(參照例如日本特開平5-152207號公報)。
以成膜裝置的加熱源而言，係使用例如進行藉由焦耳熱所致之加熱的電阻加熱器。接著，例如若進行Si(矽)
膜的磊晶成長，晶圓的溫度係被加熱至1200℃左右。此時，屬於加熱器之發熱部的發熱體的溫度係成為比其高的溫度。因此，加熱器係使用可進行高溫加熱，並且在高溫下不會釋放出污染物質的構件所構成。
近年來，以取代Si之高耐壓的功率半導體元件用材料而言，SiC(碳化矽)備受矚目。SiC若與Si或GaAs(砷化鎵)等習知之半導體材料相比較，具有能量間隙大2~3倍，且絕緣破壞電壓大一位數程度的特徵。
SiC膜係例如在SiC晶圓上，將H2
(氫)作為載體氣體，藉由供給SiH4
(單矽烷)及C3
H8
(丙烷)所形成。具體而言，被供給至成膜室內的該等氣體係以層流而在被載置於經加熱的基座上的SiC晶圓的表面領域周繞而至予以排氣為止的期間，在SiC晶圓的表面發生磊晶成長反應。此時，SiC膜的磊晶成長係比Si膜的情形，以較高的溫度進行。因此，加熱器的溫度係形成為更高的溫度，作為其發熱部的發熱體的溫度係達至例如2000℃左右。
但是，使用習知的加熱器，若欲實現例如上述1200℃，甚至達至2000℃的高溫下的加熱時，會有加熱器的強度成為問題的情形。亦即，會有在加熱器發生的變形，尤其屬於發熱部的發熱體的變形會形成問題的情形。若在加熱時發生如此的加熱器中的變形時，變得無法將晶圓的背面均勻加熱。結果，會有在晶圓的表面無法形成均一特性的磊晶膜的情形。
本發明係鑑於如上問題所研創者。亦即，本發明之目
的在提供可確保強度的形狀的加熱器。
此外，本發明之目的在提供使用可確保強度的形狀的加熱器，可一面在高溫下將基板加熱，一面在基板上形成預定的膜的成膜裝置。
本發明之其他目的及優點應可由以下記載清楚可知。
本發明之第1態樣係關於一種加熱器，其係具有：面狀發熱體；及與前述面狀發熱體作電性連接的電極的加熱器，其特徵為：前述面狀發熱體係上面形狀為環狀或圓盤狀，且在短邊方向的剖面中具有將具有上面部與支持部的發熱體構件朝長邊方向彎曲或折返所構成的圖案。
本發明之第2態樣係關於一種成膜裝置，其係具備有：成膜室；及將被載置於前述成膜室內的基板加熱的加熱器的成膜裝置，其特徵為：前述加熱器係具有：面狀發熱體、及與前述面狀發熱體作電性連接的電極，前述面狀發熱體係上面形狀為環狀或圓盤狀，且在短邊方向的剖面中具有將具有上面部與支持部的發熱體構件
朝長邊方向彎曲或折返所構成的圖案。
如上所述，在成膜裝置中欲使用加熱器來將晶圓加熱成高溫時，會有圖求例如1200℃，甚至達至2000℃的高溫下的加熱的情形。此時，圖求藉由加熱器所致之非常高溫的發熱。
進行藉由焦耳熱所致之加熱的電阻加熱類型的加熱器係可使用進行發熱的發熱體、及對該發熱體施加電壓的電極來構成。接著，電阻加熱類型的加熱器的發熱係可藉由透過該電極而被施加至加熱器的發熱體的電壓來進行控制。亦即，藉由在加熱器的發熱體及電極流通的電流值、及加熱器的發熱體的電阻值予以控制。
在加熱器中，為了實現更高的發熱而使施加電壓增大時，若加熱器的發熱體的電阻值為一定，則在加熱器的發熱體流通的電流值會增大。此時，關於加熱器的電流值，有因電極或與該等相連接的配線材料等所致之限制的情形不少。因此，對於加熱器的發熱，不易進行在使施加電壓增大的方向下的控制的情形不少。
例如，如上所述由因電極或配線材料等所致的限制，在加熱器流通的電流值的上限被限制在300A(安培)時，若加熱器的發熱體的電阻值為0.5 Ω(歐姆)，施加電壓的上限係被限制在約150V(伏特)。因此，難以藉由將施加電壓增大至150V以上來提高加熱器的發熱。
因此，在有如上所示之電流值的限制時，若可先提高加熱器的發熱體的電阻，即有可能增大施加電壓。例如，若可將加熱器的發熱體的電阻值形成為1 Ω，即使使施加電壓由150V增大至300V，在加熱器流通的電流值係大約成為300A以下，而被抑制在上述因配線材料等所致之限制的範圍內。接著，在加熱器中，可實現更高的發熱。因此，為了提高加熱器的發熱，控制加熱器的電阻，更具體而言，控制加熱器的發熱體的電阻的方法較為有效。
以控制加熱器的發熱體的電阻的方法之一而言，係有一種控制加熱器的發熱體的形狀的方法。
圖6係以模式顯示習知之加熱器的發熱體的構造的斜視圖。
如圖6所示，習知之加熱器的發熱體1000係將短邊方向的剖面成為長方形的條帶狀(ribbon)的發熱體構件1001形成為基本構造所構成。在如上所示之習知之加熱器中，係可藉由形狀來控制發熱體1000的電阻，此時，控制發熱體構件1001的厚度Ya乃較為有效。具體而言，可進行藉由使發熱體構件1001的厚度Ya變薄來提高加熱器的發熱體1000的電阻的控制。
但是，在如此之控制方法中，隨著提高發熱體1000的電阻，發熱體1000的厚度Ya會變薄。結果，加熱器的發熱雖會增大，但是變得難以確保發熱體1000的強度，會有發生如上所述之加熱器的變形問題的情形。
例如，在成膜裝置中，可將加熱器的發熱體1000配
置在晶圓的下方來使用。此時，較佳為以兩端支持將發熱體構件1001形成為基本構造的發熱體1000，以發熱體構件1001的上面Sa與晶圓的背面相對向的方式進行配置。但是，若發熱體1000的Ya較薄時，例如在發熱時，會有發熱體1000因本身重量而發生朝下方側撓曲的變形的情形。
在成膜裝置中，係以晶圓的加熱以所希望的條件進行的方式，來設定晶圓與加熱器的發熱體之間的距離。因此，若在發熱體發生撓曲，晶圓與加熱器的發熱體之間的距離會偏離當初的設定值，變得無法進行所希望條件下的晶圓的加熱。此外，無法將晶圓由背面均勻加熱，而會有無法在晶圓上形成均一特性的磊晶膜。
本發明之實施形態的加熱器係鑑於如上之習知之加熱器的問題，加熱器的發熱體具有可確保強度的形狀而構成。同時，使得控制加熱器的發熱體的形狀所進行的加熱器的電阻的控制較為容易。接著，本發明之實施形態的加熱器係適用於本實施形態之成膜裝置。
以下使用圖示，更加詳細說明本發明之實施形態。其中，在圖示之記載中，針對共通的構成要素，係標註相同的符號。而且省略重複說明。
圖1係以模式顯示本實施形態之加熱器的發熱體的構造的斜視圖。
本實施形態之加熱器的發熱體1係將長條狀平板的短邊方向的兩端經折曲的形狀的發熱體構件形成為基本構造所構成。接著，更具體而言，如圖1所示，本實施形態之加熱器的發熱體1係將短邊方向的剖面成為字形狀的條帶狀的發熱體構件2形成為基本構造所構成。
亦可以字形狀的發熱體構件的中央的面最為接近基板的方式予以配置。
作為支持部的發熱體構件的側面亦可配置在不同的位置。例如，如圖1d所示，亦可接近於上面部的中心。在該情形下，強度亦被保持。
如圖1b所示，發熱體構件的短邊方向的剖面亦可為T字形狀。T字之上形成為上面部，T字之下形成為支持部。
如圖1c所示，發熱體構件的短邊方向的剖面亦可為L字形狀。L字之上形成為上面部，L字之下形成為支持部。
此外，發熱體構件亦可由彼此以90度的角度予以配置的2個側面所成。其中一方側面係成為支持部，另一方側面係成為上面。發熱體構件並不侷限於上述構造。上面部與支持部的任一者若被配置在上述位置即可。
關於對於字形狀，僅由1個支持部所成的發熱體構件，如圖1c所示，當將上面的寬度設為a、支持部的寬度設為X時，即成為a/X=1.5~5。
該比係以a/X=2~4為佳。
在本實施形態之加熱器的發熱體1中，形成基本構造的發熱體構件2的上部的厚度Y、側緣部的厚度X、短邊方向的寬度a、及側緣部的高度b的關係係考慮到電氣特性來決定。接著，較佳為假想另外將發熱體構件2的上部面S以與晶圓的背面相對向的方式配置在成膜裝置內的情形，而形成為可確保發熱體1的強度的關係。例如，上部的厚度Y與側緣部的厚度X係可形成為相同。此外，短邊方向的寬度a與側緣部的厚度X的比(a/X)係以3~10為佳，以4~8為更佳。藉由形成為如此構造，發熱體1係具備有較佳的電阻，可具有有效於確保強度的形狀。
接著，形成發熱體1的基本構造而構成發熱體1的發熱體構件2係可使用選自由碳材、在碳材或SiC材塗敷有SiC的材料、及SiC材所成群組的材料所構成。
以上之本實施形態之加熱器的發熱體構件2係具有可確保強度的形狀。接著，發熱體1係可將發熱體構件2的上部面S以與晶圓的背面相對向的方式配置在晶圓的下方。接著，在發熱體1將晶圓的背面加熱時，減低在發熱體1發生撓曲，而可抑制變形發生。結果，本實施形態之加熱器係實現在成膜裝置內在所希望條件下的晶圓的加熱，並且可進行來自晶圓背面的均勻加熱。
此外，本實施形態之加熱器的發熱體1的發熱體構件2係具有剖面為字形狀且可確保強度的形狀，因此與圖6之習知加熱器的發熱體1000的發熱體構件1001相比，可將相對應的上部的厚度Y控制為較薄。亦即，本實施形
態之加熱器係若欲控制發熱體1的形狀來控制其電阻時，可使發熱體1的電阻控制範圍比習知技術為更大。結果，在本實施形態之加熱器中，係可以進行更為高溫的發熱的方式進行控制，例如在圖求2000℃等非常高溫下的加熱的成膜裝置中亦可適於使用。
接著，如圖1所示，本實施形態之加熱器的發熱體1係將剖面為字形狀的條帶狀的發熱體構件2形成為基本構造。因此，藉由將發熱體構件2形成為基本構造，且在發熱體1的內部設置朝長邊方向彎曲的構造，發熱體1係可實現多樣的形狀。此外，將圖1所示之發熱體構件2形成為基本構造，藉由形成為複數組合的構造，可實現更加多樣的形狀。例如，使發熱體構件2彎曲或折返，構成上面為面狀的發熱體1。具體而言，可構成管狀(環狀)或圓盤狀的面狀發熱體等。
圖2係以模式說明本實施形態之加熱器的發熱體之一例圖，圖2(a)係以模式說明本實施形態之加熱器的發熱體之一例的構造的平面圖，圖2(b)係以模式顯示沿著圖2(a)之A-A’線的剖面圖。
作為圖2(a)所示之本實施形態之一例的加熱器的發熱體10係將圖1所示剖面為字形狀的條帶狀的發熱體構件2形成為基本構造，具備朝長邊方向彎曲的構造而形成圓盤狀，而構成面狀發熱體者。接著，發熱體10藉由兩端部分的各個來與未圖示之電極作電性連接，構成作為本實施形態之一例的加熱器。如圖2(b)所示，在發熱體
10中，構成面狀發熱體的各部的剖面因發熱體構件2的構造而構成為具有字形狀。關於構成發熱體10的發熱體構件2的構成材料，如上所述，可形成為選自由碳材、在碳材或SiC材塗敷有SiC的材料、及SiC材所成群組的材料。具有構成如上所示之面狀發熱體的發熱體10之本實施形態之加熱器係形成為適於成膜裝置且適於晶圓加熱的加熱器。
接著，在圖2(a)及圖2(b)所示之發熱體10中，由具有字形狀的發熱體構件2的上部面S構成1個面，以發熱體10全體而言，構成1個上面。因此，晶圓與本實施形態之加熱器之間的距離可最適化成相等。
此外，如上所述，發熱體10係將剖面為字形狀的發熱體構件2形成為基本構造，具有可確保強度的形狀。因此，適用於成膜裝置，而可使發熱體10的上面與晶圓的背面相對向而配置在晶圓的下方。如此一來，在作為本實施形態之一例的加熱器中，係可減低發熱體10中發生撓曲，而抑制變形發生。結果，可在成膜裝置內實現在所希望條件下的晶圓的加熱，並且可進行來自晶圓背面的均勻加熱。
圖3係以模式說明本實施形態之加熱器的發熱體之其他一例圖，圖3(a)係以模式說明本實施形態之加熱器的發熱體之其他一例之構造的平面圖，圖3(b)係以模式說明沿著圖3(a)的B-B’線的剖面圖。
作為圖3(a)所示之本實施形態之其他一例的加熱器
的發熱體20係將圖1所示之條帶狀的發熱體構件2形成為基本構造，具備有朝長邊方向彎曲的構造，形成在一部分具有切口部分的管狀(環狀)，而構成面狀發熱體者。接著，發熱體20係藉由兩端部分的各個來與未圖示的電極作電性連接，構成作為本實施形態之其他一例的加熱器。
如圖3(b)所示，在發熱體20中，係構成為具有剖面為字型的形狀，且具有可確保強度的形狀。關於構成發熱體20的發熱體構件2的構成材料，如上所述，可形成為選自由碳材、在碳材或SiC材塗敷有SiC的材料、及SiC材所成群組的材料。具有構成如上所示之面狀發熱體的發熱體20之本實施形態之加熱器係形成為適用於成膜裝置且適於晶圓加熱的加熱器。
在圖3(a)及圖3(b)所示之發熱體20中，係除了夾著中央的開口部而相對向的部分彼此以外，由具有字形狀的發熱體構件2的上部面S構成1個面，以發熱體20全體而言，構成1個上面。因此，具有發熱體20之本實施形態之加熱器係可適用於成膜裝置，而可輕易且高精度地設定晶圓與發熱體20之間的距離。
此外，如上所述，在發熱體20中係剖面具有字形狀，具有可確保強度的形狀。因此，適用於成膜裝置，而可使發熱體20的上面與晶圓的背面相對向而配置在晶圓的下方。如此一來，在作為本實施形態之其他一例的加熱器中，係可減低發熱體20中發生撓曲，而抑制變形發
生。結果，可實現在成膜裝置內在所希望條件下的晶圓的加熱，並且可進行來自晶圓背面的均勻加熱。
接著，使用圖示，說明使用本實施形態之加熱器所構成之本實施形態之成膜裝置。
圖4係本實施形態中之單片式成膜裝置的模式剖面圖。在以下說明中，係以SiC膜的成膜為例，來說明本實施形態之成膜裝置100的構造。接著，使用SiC晶圓101來作為基板。但是，本實施形態並非侷限於該等例。本實施形態亦可適用於Si膜的磊晶成長等。接著，關於基板，亦可視情形而使用矽晶圓等由其他材料所成的晶圓。
成膜裝置100係具有作為成膜室的腔室103。
在腔室103的上部係設有供給用以在經加熱的SiC晶圓101的表面成膜結晶膜的原料氣體的氣體供給部123。此外，在氣體供給部123係連接有形成多數個原料氣體吐出孔的噴淋板124。將噴淋板124與SiC晶圓101的表面相對向配置，藉此可對SiC晶圓101的表面供給原料氣體。
以原料氣體而言，係可使用SiH4
(單矽烷)及C3
H8
(丙烷)，在與作為載體氣體的氫氣相混合的狀態下，由氣體供給部123導入至腔室103的內部。其中，亦可使用SiH6
(二矽烷)、SiH3
Cl(一氯甲矽烷)、SiH2
Cl2
(二氯矽烷)、SiHCl3
(三氯矽烷)、SiCl4
(四氯矽烷)等，來
取代SiH4
。
在腔室103的下部係設有複數個用以將反應後的原料氣體進行排氣的氣體排氣部125。氣體排氣部125係與由調整閥126及真空泵127所構成的排氣機構128相連接。排氣機構128係藉由未圖示的控制機構予以控制而將腔室103內調整為預定的壓力。
在腔室103的內部係在旋轉部104之上設有基座102。基座102係由：支持SiC晶圓101的外周部的第1基座部102a、及被密嵌在第1基座部102a之開口部分的第2基座部102b所構成。第1基座部102a與第2基座部102b係被曝露在高溫下，因此使用例如高純度的SiC所構成。
基座102亦可為第1基座部102a與第2基座部102b經一體化者。此外，基座102亦可不具第2基座部102b而僅由第1基座部102a所構成。但是，由防止因在加熱器11或旋轉部104所發生的污染物質而使SiC晶圓101被污染的方面來看，較佳為形成為設置第2基座部102b的構成。
旋轉部104係具有：旋轉胴104a、旋轉基底104b、及旋轉軸104c。支持基座102的旋轉胴104a係被固定在旋轉基底104b之上。旋轉胴104a係與本發明之支持部相對應而分別在上部配置基座102，在內部配置加熱器11。此外，旋轉基底104b係藉由螺絲106而與旋轉軸104c相連接。
旋轉軸104c係延伸設置至腔室103的外部，與未圖示的旋轉機構相連接。由於旋轉軸104c進行旋轉，可透過旋轉基底104b及旋轉胴104a來使基座102旋轉，進而使被支持在基座102的SiC晶圓101旋轉。藉由在成膜時使SiC晶圓101旋轉，可形成均勻厚度的膜。較佳為旋轉胴104a係通過SiC晶圓101的中心，而且以與SiC晶圓101呈正交的線為軸來旋轉。
在圖4中，旋轉胴104a為上部形成開放的構造，藉由設置基座102，上部被覆蓋而形成中空領域(以下稱為P2
領域)。其中，若不具第2基座部102b時，SiC晶圓101由第1基座部102a予以支持而形成P2
領域。在此，若將腔室103內設為P1
領域，P2
領域係成為藉由基座102而實質上與P1
領域隔開的領域。
在P2
領域係設有將SiC晶圓101由背面加熱的加熱器11。加熱器11係具有屬於面狀發熱體之上述第1實施形態的發熱體10、及電極122。在加熱器11中，發熱體10係藉由臂狀的匯電條121予以支持。匯電條121係以與支持發熱體10之側為相反側的端部與電極122相連接。亦即，在加熱器11中，係透過支持發熱體10的匯電條121而使發熱體10與電極122作電性連接。
關於構成發熱體10的材料，可形成為選自由碳材、在碳材或SiC材塗敷有SiC的材料、及SiC材所成群組的材料。在本實施形態中，較佳為選擇在碳材或SiC材塗敷有SiC的材料、或SiC材。
在加熱器11的發熱體10中，係將圖1所示之發熱體構件2形成為基本構造，具有剖面為字形狀，具有可確保強度的形狀。因此，在加熱器11中，即使發熱體10在成膜裝置100內被配置在SiC晶圓101的下方加以使用，亦可減低發熱體10發生撓曲，且抑制變形發生。接著，加熱器11係實現在成膜裝置100中在所希望條件下的SiC晶圓101的加熱，並且可進行來自SiC晶圓101的背面的均勻加熱。
支持發熱體10的匯電條121係導電性的高耐熱性構件，例如由塗敷有SiC的碳材所成。電極122為Mo(鉬)製。藉此，在加熱器11中，係可透過作為加熱器支持部的匯電條121，由電極122對發熱體10進行供電。具體而言，由電極122對發熱體10進行通電而使發熱體10發熱、升溫。
因加熱而改變的SiC晶圓101的表面溫度係藉由設在腔室103的上部的放射溫度計140予以計測。放射溫度計140係構成本發明中的溫度測定部。其中，藉由將噴淋板124形成為透明石英製，可不會因噴淋板124而妨礙藉由放射溫度計140所為之溫度測定。所計測出的溫度資料係在被送至未圖示的控制機構之後，被反饋至加熱器11的輸出控制。藉此，可將SiC晶圓101以成為所希望的溫度的方式進行加熱。
接著，在本實施形態中，亦可形成為藉由內加熱器與外加熱器之兩種加熱器來加熱SiC晶圓101的構成。此
時，可形成為外加熱器係主要將基座102的周緣部加熱，內加熱器係被配置在外加熱器的下部，主要將基座102的周緣部以外加熱。
圖5係說明本實施形態之成膜裝置之其他例的構造的模式剖面圖。
圖5所示之本實施形態之其他例的成膜裝置200係具有藉由內加熱器與外加熱器的兩種加熱器來加熱SiC晶圓101的構成。接著，以內加熱器而言，係可使用與圖4所示之成膜裝置100同樣的本實施形態的加熱器11。以外加熱器而言，係可使用具有作為面狀發熱體的圖3之第1實施形態的發熱體20的加熱器21。關於成膜裝置200的其他主要構造，係可形成為與上述成膜裝置100相同。
加熱器21係除了發熱體20的形狀不同以外，具備有與上述加熱器11相同的構造，作為面狀發熱體的發熱體20係透過支持發熱體20的匯電條(未圖示)而與電極122作電性連接。關於構成加熱器21的發熱體20的材料，係可形成為選自由碳材、在碳材或SiC材塗敷有SiC的材料、及SiC材所成群組的材料。在本實施形態中，較佳為選擇在碳材或SiC材塗敷有SiC的材料、或SiC材。
藉由具有以上構成，成膜裝置200係可將SiC晶圓101由背面更為均勻地加熱，因此SiC晶圓101的溫度分布均勻性會提升。接著，加熱器11及加熱器21係各自的發熱體10及發熱體20均將剖面為字形狀的發熱體構件2形成為基本構造，具有可確保強度的形狀。因此，在加
熱器11及加熱器21中，即使發熱體10及發熱體20在成膜裝置200內被配置在SiC晶圓101的下方加以使用，亦減低該等發生撓曲，且抑制變形發生。結果，可在成膜裝置200中維持進行在所希望條件下的SiC晶圓101的加熱。
本發明之特徵與優點彙整如下。
藉由本發明之第1態樣，可提供一種發熱體具有可確保強度的形狀，且適用於成膜裝置而抑制變形發生的加熱器。
藉由本發明之第2態樣，可提供一種可使用具有可確保強度的形狀的發熱體的加熱器，一面在高溫下將基板加熱一面在基板上形成預定的膜的成膜裝置。
其中，本發明並非限定於上述實施形態，可在未脫離本發明之主旨的範圍內作各種變形來實施。
在上述實施形態中，係敘述一面使被載置在成膜室內的晶圓旋轉一面進行成膜處理之例，惟本發明並非侷限於此。本發明之成膜裝置亦可不使晶圓旋轉來進行成膜。
此外，在上述加熱器係包含有藉由組合字形狀的發熱體構件與平面狀的發熱體構件所形成的環狀或圓盤狀的發熱體構造。
此外，在上述實施形態中，係列舉磊晶成長裝置作為成膜裝置之一例，惟本發明並非侷限於此。若為對成膜室內供給反應氣體，一面將晶圓加熱一面在其表面形成膜的成膜裝置，則亦可為CVD(Chemical Vapor Deposition，
化學汽相沈積)裝置等其他成膜裝置。
1‧‧‧發熱體
2‧‧‧發熱體構件
10‧‧‧發熱體
11‧‧‧加熱器
20‧‧‧發熱體
21‧‧‧加熱器
100‧‧‧成膜裝置
101‧‧‧SiC晶圓
102‧‧‧基座
102a‧‧‧第1基座部
102b‧‧‧第2基座部
103‧‧‧腔室
104‧‧‧旋轉部
104a‧‧‧旋轉胴
104b‧‧‧旋轉基底
104c‧‧‧旋轉軸
106‧‧‧螺絲
121‧‧‧匯電條
122‧‧‧電極
123‧‧‧氣體供給部
124‧‧‧噴淋板
125‧‧‧氣體排氣部
126‧‧‧調整閥
127‧‧‧真空泵
128‧‧‧排氣機構
140‧‧‧放射溫度計
200‧‧‧成膜裝置
1000‧‧‧發熱體
1001‧‧‧發熱體構件
S‧‧‧上部面
圖1a係以模式顯示本實施形態之字形狀的加熱器的發熱體構件的構造的斜視圖。
圖1b係以模式顯示本實施形態之T字形狀的加熱器的發熱體構件的構造的斜視圖。
圖1c係以模式顯示本實施形態之L字形狀的加熱器的發熱體構件的構造的斜視圖。
圖1d係以模式顯示本實施形態之具有由上面以90度的角度作配置的2個支持部的發熱體構件的斜視圖。
圖2a係顯示本實施形態之字形狀的發熱體的構造的平面圖。
圖2b係複數字形狀的發熱體構件的剖面圖。
圖3a係以模式說明本實施形態之加熱器的發熱體之其他一例圖。
圖3b係以模式顯示沿著圖3a之B-B’線的剖面圖。
圖4係本實施形態中之單片式成膜裝置的模式剖面圖。
圖5係說明本實施形態之成膜裝置之其他例的構造的模式剖面圖。
圖6係以模式顯示習知之加熱器的發熱體的構造的斜視圖。
2‧‧‧發熱體構件
S‧‧‧上部面
Claims (5)
- 一種加熱器，其係具有：面狀發熱體；及與前述面狀發熱體作電性連接的電極，該加熱器之特徵為：前述面狀發熱體係上面形狀為環狀或圓盤狀，前述面狀發熱體係具有發熱體構件，該發熱體構件係：具有朝長邊方向彎曲或折返所構成的圖案，短邊方向的剖面遍及長邊方向的全體具有上面部與支持部。
- 如申請專利範圍第1項之加熱器，其中，前述發熱體構件係短邊方向的剖面為字形狀、T字形狀、L字形狀。
- 如申請專利範圍第1項之加熱器，其中，前述發熱體構件係使用選自由碳材、在碳材或SiC材塗敷有SiC的材料、及SiC材所成群組的材料所構成。
- 如申請專利範圍第1項之加熱器，其中，前述發熱體構件具有2個前述支持部，前述上面部的寬度(a)與2個前述支持部的厚度(X)的比(a/X)為3~10。
- 一種成膜裝置，其係具備有：成膜室；及將被載置於前述成膜室內的基板加熱的加熱器，該成膜裝置之特徵為： 前述加熱器係具有：面狀發熱體、及與前述面狀發熱體作電性連接的電極，前述面狀發熱體係上面形狀為環狀或圓盤狀，前述面狀發熱體係具有發熱體構件，該發熱體構件係：具有朝長邊方向彎曲或折返所構成的圖案，短邊方向的剖面遍及長邊方向的全體具有上面部與支持部。
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3391270A (en) * | 1965-07-27 | 1968-07-02 | Monsanto Co | Electric resistance heaters |
| TWI317156B (en) * | 2005-08-09 | 2009-11-11 | Shinetsu Chemical Co | Heating element |
| US7679034B2 (en) * | 2005-04-20 | 2010-03-16 | Ngk Insulators, Ltd. | Power-supplying member and heating apparatus using the same |
| TW201035372A (en) * | 2008-12-02 | 2010-10-01 | Tokyo Electron Ltd | Film deposition apparatus |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3497969B2 (ja) * | 1997-06-23 | 2004-02-16 | 信越化学工業株式会社 | 複層セラミックスヒータ |
| JP4009100B2 (ja) * | 2000-12-28 | 2007-11-14 | 東京エレクトロン株式会社 | 基板加熱装置および基板加熱方法 |
| JP2005217317A (ja) * | 2004-01-30 | 2005-08-11 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 基板処理装置 |
| KR100811389B1 (ko) * | 2006-03-24 | 2008-03-07 | 가부시키가이샤 뉴플레어 테크놀로지 | 반도체 제조 장치와 히터 |
| JP4690297B2 (ja) * | 2006-12-01 | 2011-06-01 | モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社 | ヒータ |
| US8164028B2 (en) * | 2008-01-18 | 2012-04-24 | Momentive Performance Materials Inc. | Resistance heater |
| JP2010080909A (ja) * | 2008-08-26 | 2010-04-08 | Nuflare Technology Inc | ヒータ、半導体製造装置および半導体製造方法 |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3391270A (en) * | 1965-07-27 | 1968-07-02 | Monsanto Co | Electric resistance heaters |
| US7679034B2 (en) * | 2005-04-20 | 2010-03-16 | Ngk Insulators, Ltd. | Power-supplying member and heating apparatus using the same |
| TWI317156B (en) * | 2005-08-09 | 2009-11-11 | Shinetsu Chemical Co | Heating element |
| TW201035372A (en) * | 2008-12-02 | 2010-10-01 | Tokyo Electron Ltd | Film deposition apparatus |
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