JP2000260720A - 半導体製造装置 - Google Patents

半導体製造装置

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JP2000260720A
JP2000260720A JP11066695A JP6669599A JP2000260720A JP 2000260720 A JP2000260720 A JP 2000260720A JP 11066695 A JP11066695 A JP 11066695A JP 6669599 A JP6669599 A JP 6669599A JP 2000260720 A JP2000260720 A JP 2000260720A
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Japan
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heater
segment
wafer
susceptor
emissivity
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JP11066695A
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English (en)
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Katsunao Kasatsugu
克尚 笠次
Satoshi Kakizaki
智 柿崎
Shinichi Shimada
真一 島田
Toshimitsu Miyata
敏光 宮田
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Kokusai Electric Corp
Original Assignee
Kokusai Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】コストを増大させることなく、処理中の被処理
基板の温度の均一化を図り、膜厚の均一性の向上を図
る。 【解決手段】ヒータ台3の上にサセプタ20を介して被
処理基板11を載置させ各種プロセス処理を行う半導体
製造装置に於いて、前記サセプタを複数のセグメント2
0a,20bに分割し、該各セグメントの放射率をそれ
ぞれ異ならせた構成とし、前記内側のセグメントより所
要量多く前記外側のセグメントから発熱させ、前記被処
理基板の温度を均一にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置、
特にヒータ台上にサセプタを介してシリコンウェーハ等
被処理基板を載置させ各種プロセス処理を行う枚葉式半
導体製造装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体製造装置の1つである枚葉式半導
体製造装置は、真空処理室内のヒータ台上にサセプタを
介してウェーハ等被処理基板を載置させ、該被処理基板
を加熱して成膜処理等を行うものである。斯かる処理中
の前記被処理基板の温度は膜質に大きく影響し、膜質を
向上させる為には前記被処理基板を均一の温度に加熱す
ることが必要となる。
【0003】図3及び図4に於いて、枚葉式半導体製造
装置の従来例を説明する。
【0004】反応容器1で画成される処理室2には、ヒ
ータ台3が設けられている。該ヒータ台3は偏平なヒー
タケース4内に円板形状のヒータ保持板5と、外周縁が
該ヒータ保持板5の外周縁と合致する様該ヒータ保持板
5上に載置されるヒータ6と、前記ヒータ保持板5と前
記ヒータ6の下方及び側方を囲繞する断面凹形状の2枚
の反射板7,8(1枚又3枚以上の場合もある)とを有
している。前記ヒータ保持板5の下面中央部には下方鉛
直方向に細長円柱形状の軸9が突設され、該軸9は前記
反射板7,8、前記ヒータケース4及び反応容器1を気
密に貫通し、前記ヒータ台3は前記軸9を中心に水平回
転可能となっている。
【0005】前記ヒータ6は同心状に外側ヒータ6aと
内側ヒータ6bとに分割されている。該外側ヒータ6a
の外径は後述するウェーハ11の外径より大きく、前記
内側ヒータ6bの外径は後述するウェーハ11の外径よ
り小さくなっている。
【0006】前記ヒータ台3上には前記外側ヒータ6a
の外径に略等しい外径の円形形状のサセプタ10が前記
ヒータ台3と同心に載置され、前記サセプタ10上にウ
ェーハ11が載置可能となっている。
【0007】前記処理室2で前記ウェーハ11を加熱す
る際、前記サセプタ10上に同心に前記ウェーハ11を
載置し、前記外側ヒータ6aの発熱量が前記内側ヒータ
6bの発熱量より多くなる様、該外側ヒータ6a、内側
ヒータ6bへの通電量を制御する。該外側ヒータ6a、
内側ヒータ6bからの発熱は前記ヒータケース4及びサ
セプタ10を介して前記ウェーハ11に伝達され、該ウ
ェーハ11が加熱される。この時、前記ヒータ6から側
方及び前記ヒータ保持板5を介して下方への放熱は前記
反射板7,8により遮られ最小限に抑制される。
【0008】次に、図5に於いて枚葉式半導体製造装置
の他の従来例を説明する。尚、図5中、図3及び図4中
と同等のものには同符号を付し、説明は省略する。
【0009】前記ヒータ台3上には該ヒータ台3と同心
にサセプタ12が載置され、該サセプタ12は円環形状
の外側セグメント12aと円板形状の内側セグメント1
2bとに分割されている。
【0010】前記外側セグメント12aと内側セグメン
ト12bとは同一材質製であり、前記外側セグメント1
2aは前記外側ヒータ6aに対応する位置に配設される
と共に前記内側セグメント12bは前記内側ヒータ6b
に対応する位置に配設され、前記内側セグメント12b
上に前記ウェーハ11が載置される様になっている。
【0011】前記処理室2で前記ウェーハ11を加熱す
る際、該ウェーハ11を前記内側セグメント12b上に
同心に載置し、前記外側ヒータ6aの発熱量が前記内側
ヒータ6bの発熱量より多くなる様、前記外側ヒータ6
a、内側ヒータ6bへの通電量を制御する。前記外側ヒ
ータ6aからの発熱は前記ヒータケース4を介して主と
して前記外側セグメント12aに伝達され、該外側セグ
メント12aからの発熱により前記ウェーハ11の外周
空間が加熱されると共に前記内側ヒータ6bからの発熱
は主として前記内側セグメント12bを介して前記ウェ
ーハ11に伝達され該ウェーハ11が加熱される。又、
前記外側ヒータ6a、内側ヒータ6bから側方及び前記
ヒータ保持板5を介して下方への放熱は前記反射板7,
8により遮られ最小限に抑制される。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】前記反応容器1の内壁
側面は前記ヒータ6に対峙しておらず、処理中、前記処
理室2の他の部分と比べて低温となるので、前記反応容
器1の内壁側面に近い前記ウェーハ11の外周部は該ウ
ェーハ11の中央部より放熱量が多くなる。その為、上
記した従来例ではヒータ6を外側ヒータ6aと内側ヒー
タ6bとに分割し、前記外側ヒータ6aの発熱量が前記
内側ヒータ6bの発熱量より多くなる様、前記外側ヒー
タ6a、内側ヒータ6bの通電量を制御している。
【0013】然し、外側ヒータ6aと内側ヒータ6bと
は熱的に完全に分離することは不可能であるので外側ヒ
ータ6aと内側ヒータ6bとの間での熱移動は避けられ
ず、通電量を制御しても外側ヒータ6aと内側ヒータ6
bの温度を所定の値に制御することは極めて困難であっ
た。
【0014】更に、前者の従来例では、前記サセプタ1
0が前記外側ヒータ6a、内側ヒータ6bに対応して分
割されていないので、前記外側ヒータ6aの発熱量を前
記内側ヒータ6bの発熱量より多くしても前記サセプタ
10の外周部から中央部方向へ熱移動が生じ、該サセプ
タ10の外周部と中央部間で温度差が余りつかず、前記
ウェーハ11の外周部を充分に加熱することが困難であ
った。
【0015】又、後者の従来例では、前記サセプタ12
の外周部と中央部間で温度差をつける為、前記サセプタ
12を前記外側ヒータ6a、内側ヒータ6bに対応させ
て分割しているが、この場合も熱的に完全に分離するこ
とはできず、サセプタ12の外周部と中央部間での温度
差はつきにくく、更に半導体製造装置全体の大きさの制
限から前記ヒータケース4の寸法も制限されているの
で、該ヒータケース4内の前記ウェーハ11の外周空間
に対応する位置に必要出力の前記外側ヒータ6aを配設
することは物理的に困難であった。
【0016】従って、前記ウェーハ11の外周部の加熱
量が不足し、該ウェーハ11を均一な温度に加熱できな
い虞れがあった。
【0017】又、前記サセプタ10の外周部や前記外側
セグメント12aからの発熱量を増加させる為、前記ヒ
ータケース4の厚さを薄くして、前記外側ヒータ6aか
ら前記サセプタ10,12への伝熱効率を高めることも
行われているが、強度上薄くするにも限界があり、前記
ヒータケース4の厚さを薄くするだけで前記ウェーハ1
1の外周部の加熱量の不足を補うことは難しく、別のヒ
ータを増設することが必要となり、コストの増大等の要
因となっていた。
【0018】本発明は斯かる実情に鑑み、コストを増大
させることなく、処理中の被処理基板の温度の均一化を
図り、膜厚の均一性の向上を図るものである。
【0019】
【課題を解決するための手段】本発明は、ヒータ台の上
にサセプタを介して被処理基板を載置させ各種プロセス
処理を行う半導体製造装置に於いて、前記サセプタを複
数のセグメントに分割し、該各セグメントの放射率をそ
れぞれ異ならせた半導体製造装置に係り、又、前記サセ
プタを同心状に複数のセグメントに分割し、外側のセグ
メントの放射率を内側のセグメントの放射率より大きく
した半導体製造装置に係り、更に、前記セグメントを放
射率の異なる材質とし、該セグメントを外側に向って漸
次放射率が大きくなる様に配設した半導体製造装置に係
り、前記内側のセグメントより所要量多く前記外側のセ
グメントから発熱させ、前記被処理基板の温度を均一に
する。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、図1及び図2を参照しつつ
本発明の実施の形態を説明する。尚、図1及び図2中、
図3及び図4中と同等のものには同符号を付し、説明は
省略する。
【0021】ヒータ台3内のヒータ保持板5上にヒータ
18が載置され、該ヒータ18は同心状に外側ヒータ1
8a、内側ヒータ18bに分割されている。該外側ヒー
タ18aと内側ヒータ18bとの間には円環状に隙間1
9が形成され、該隙間19により前記外側ヒータ18a
と内側ヒータ18b間の半径方向の熱移動が不連続とな
り、ゾーン温度制御が可能となっている。又、前記外側
ヒータ18aの外径はウェーハ11の外径より大きく、
前記内側ヒータ18bの外径は前記ウェーハ11の外径
より小さくなっている。
【0022】前記ヒータ台3上には該ヒータ台3と同心
にサセプタ20が載置され、該サセプタ20は円環形状
の外側セグメント20aと円板形状の内側セグメント2
0bとに分割されている。前記サセプタ20の分割位置
は、例えば前記ウェーハ11の外径より5mm程度小さい
直径の同心円であり、該外側セグメント20aと内側セ
グメント20bとの間には円環状の隙間21が形成され
ている。
【0023】前記外側セグメント20aは例えば放射率
0.9の炭化硅素製で、前記内側セグメント20bは例
えば放射率0.7の石英製で、前記外側セグメント20
aは前記内側セグメント20bより放射率の大きい材質
となっている。前記外側セグメント20aは前記外側ヒ
ータ18aに対応する位置に配設されると共に前記内側
セグメント20bは前記内側ヒータ18bに対応する位
置に配設され、前記外側セグメント20aと内側セグメ
ント20b上に前記ウェーハ11が載置可能となってい
る。
【0024】以下、作用を説明する。
【0025】前記ウェーハ11を前記サセプタ20上に
同心に載置し、前記ウェーハ11の周縁部を前記外側セ
グメント20aに接触させると共に前記ウェーハ11の
中央部を前記内側セグメント20bに接触させる。前記
外側セグメント20aの発熱量が前記ウェーハ11の外
周部からの放熱分を補うだけの所要量、前記内側セグメ
ント20bの発熱量より多くなる様、前記外側ヒータ1
8a、内側ヒータ18bへの通電量を制御する。
【0026】前記外側ヒータ18aからの発熱は前記ヒ
ータケース4、外側セグメント20aを介して前記ウェ
ーハ11の外周部に伝達され、該ウェーハ11の外周部
が加熱されると共に前記外側セグメント20aからの発
熱により前記ウェーハ11の外周空間が加熱される。
又、前記内側ヒータ18bからの発熱は前記ヒータケー
ス4、内側セグメント20bを介して前記ウェーハ11
の中央部に伝達され、該ウェーハ11の中央部が加熱さ
れる。
【0027】前記外側ヒータ18aと内側ヒータ18b
間の熱移動は前記隙間19により抑制されていると共に
前記外側セグメント20aと内側セグメント20b間の
熱移動は前記隙間21により抑制されており、又、前記
外側ヒータ18aと前記外側セグメント20a及び前記
内側ヒータ18bと前記内側セグメント20bとはそれ
ぞれ1対1で対応しているので、前記外側ヒータ18
a、内側ヒータ18bへの通電量が直接前記外側セグメ
ント20a、内側セグメント20bの発熱量に反映され
る。但し、この場合でも外側ヒータ18aと内側ヒータ
18b、外側セグメント20aと外側セグメント20b
は熱的には完全に分離することはできないので、サセプ
タ20の外周部と中央部間での温度差はつきにくい。本
実施の形態に於いては、更に、前記外側セグメント20
aは、前記内側セグメント20bより放射率が大きく、
ヒータへの通電量に対するセグメントからの発熱量の比
率が前記内側セグメント20bの場合より大きいので、
発熱量を所要量だけ該内側セグメント20bの発熱量よ
り大きくすることが容易となる。従って、外側ヒータ1
8a、内側ヒータ18b及び外側セグメント20aと内
側セグメント20bとが熱的に分離していなくても、セ
グメントの放射率の相違によって、外側セグメント20
aと内側セグメント20bとの間の温度分布を大きくす
ることができ、前記外側セグメント20a及び内側セグ
メント20bからの発熱量の制御の精度を高めることが
でき、制御性が向上する。
【0028】前記ウェーハ11の外周部は中央部に比べ
て前記処理室2の低温域である反応容器1の内壁側面に
近接しているが、前記外側セグメント20aからの発熱
量が前記内側セグメント20bからの発熱量より多く、
前記ウェーハ11の外周部からの放熱分を補うことがで
きるので、該ウェーハ11の外周部の放熱による温度低
下は抑止され、該ウェーハ11の温度の均一化を図るこ
とができる。
【0029】尚、上記実施の形態に於いては、前記サセ
プタ20を前記外側セグメント20aと内側セグメント
20bとに2分割しているが、3分割以上であってもよ
く、又、前記外側セグメント20aと内側セグメント2
0bの形状は前述した形状に限るものではない。
【0030】更に、前記ヒータ18は分割せずに一体型
としてもよい。
【0031】
【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、外側セ
グメント及び内側セグメントからの発熱量の制御の精度
を高め、被処理基板の外周部からの放熱分を補う様、前
記内側セグメントより所要量多く前記外側セグメントか
ら発熱する様ヒータを制御することができるので処理中
の被処理基板の温度の均一化が図れ、膜厚の均一化の向
上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を示す断面図である。
【図2】該実施の形態を示す斜視図である。
【図3】従来例を示す断面図である。
【図4】従来例を示す斜視図である。
【図5】他の従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
3 ヒータ台 11 ウェーハ 18 ヒータ 18a 外側ヒータ 18b 内側ヒータ 20 サセプタ 20a 外側セグメント 20b 内側セグメント
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 島田 真一 東京都中野区東中野三丁目14番20号 国際 電気株式会社内 (72)発明者 宮田 敏光 東京都中野区東中野三丁目14番20号 国際 電気株式会社内 Fターム(参考) 5F004 AA01 BA19 BB18 BB26 BC08 BD04 5F045 BB02 DP02 EK07 EK22 EM02 EM09

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ヒータ台の上にサセプタを介して被処理
    基板を載置させ各種プロセス処理を行う半導体製造装置
    に於いて、前記サセプタを複数のセグメントに分割し、
    該各セグメントの放射率をそれぞれ異ならせたことを特
    徴とする半導体製造装置。
  2. 【請求項2】 前記サセプタを同心状に複数のセグメン
    トに分割し、外側のセグメントの放射率を内側のセグメ
    ントの放射率より大きくした請求項1の半導体製造装
    置。
  3. 【請求項3】 前記セグメントを放射率の異なる材質と
    し、該セグメントを外側に向って漸次放射率が大きくな
    る様に配設した請求項1の半導体製造装置。
JP11066695A 1999-03-12 1999-03-12 半導体製造装置 Pending JP2000260720A (ja)

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