JP3065065B1 - 冷却器付基板加熱装置 - Google Patents

冷却器付基板加熱装置

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JP3065065B1
JP3065065B1 JP11044324A JP4432499A JP3065065B1 JP 3065065 B1 JP3065065 B1 JP 3065065B1 JP 11044324 A JP11044324 A JP 11044324A JP 4432499 A JP4432499 A JP 4432499A JP 3065065 B1 JP3065065 B1 JP 3065065B1
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勇治 阿部
邦明 三浦
信 浅葉
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Sukegawa Electric Co Ltd
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Abstract

【要約】 【課題】 基板の加熱だけでなく、基板の冷却も十分に
行えるようにする。 【解決手段】 冷却器付基板加熱装置は、温度分布を均
一にして基板aを均一に加熱する熱伝導良好な均熱板1
0と、この均熱板10の外周側と内周側とに分けて埋め
込まれた複数組のヒータ25、26と、均熱板10の前
記ヒータ25、26の間に形成され、ヒータ25、26
が無い間隙部分24と、この均熱板10の背後側にあっ
て、均熱板10を介して基板aを冷却する冷却器13と
を有する。この装置では、基板aを載せる加熱板1を備
え、この加熱板1の背後に均熱板10が接するように配
置されている。

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
の分野において使用され、冷却器とヒータとを備え、半
導体ウエハに成膜或いは加工する工程において、半導体
ウエハ等の基板を加熱すると共に冷却し、半導体ウエハ
を所定の温度に維持する冷却器付基板加熱装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】半導体ウエハ等の基板を加熱する冷却器
付基板装置では、半導体ウエハを加熱するマイクロヒー
タ(シーズヒータ)と水冷管からなる冷却器の双方を備
えている。ヒータは加熱する基板を載せる加熱板に近い
側に配置し、冷却器は加熱板に対してヒータより遠い位
置に配置する。これは、この逆に冷却器を加熱板に近い
側に配置し、ヒータを加熱板に対して遠い位置に配置す
ると、基板の冷却は効率よく行えるが、基板を加熱する
ときは、冷却器側の空間によってヒータからの熱伝達が
遮断され、基板の加熱ができなくなるからである。
【0003】前記ヒータは、熱を均等に伝達するための
熱伝導率良好な均熱板に螺旋状に掘られた溝の中に埋め
込まれ、ロウ付け等の手段で固定されている。また、冷
却器を構成する水冷管は、螺旋状に曲げられると共に、
均熱板の前記ヒータを埋め込んだ側の面に当てた状態で
ロウ付けすることにより固定されている。
【0004】
【発明が解決しようとしている課題】このような冷却器
付基板加熱装置を使用し、化学的気相成長法(CVD
法)等を用いてシリコンウエハ等の基板上に金属膜を成
膜する場合、成膜雰囲気は300〜500℃である。こ
の雰囲気温度で、基板を500℃前後に加熱する場合と
50℃以下に冷却して成膜する場合がある。このうち冷
却する条件のもとでは、基板をそれが常温になるように
常に冷却する必要がある。このときは、冷却器を構成す
る冷却管に水を流し、均熱板及び加熱板を介して基板を
冷却する。
【0005】ところが、基板を載せる加熱板と冷却器と
の間にマイクロヒータがあると、ヒータの中に熱伝導率
が小さなマグネシア等の絶縁材が充填されているため、
加熱板側から冷却器に吸収させるべき熱が遮断され、基
板の冷却が十分に行えないという課題がある。本発明
は、このような従来の冷却器付基板加熱装置における課
題に鑑み、基板の加熱だけでなく、基板の冷却も十分に
行える冷却器付基板加熱装置を提供することを目的とす
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明では、前記の目的
を達成するため、複数組のヒータ25、26を、熱伝導
率が良好な均熱板10の外周側と内周側に分離して配置
し、これらヒータ25、26の間にヒータ25、26が
無い間隙部分24を設け、この間隙部分24を通して、
均熱板10の背後側にある冷却器13から加熱板1上に
載せた基板側に熱が伝達できるようにしたものである。
【0007】本発明により冷却器付基板加熱装置は、基
板aを加熱するヒータ25、26と、基板を冷却する冷
却器13とを備え、温度分布を均一にして基板aを均一
に加熱する熱伝導良好な均熱板10と、この均熱板10
の外周側と内周側とに分けて埋め込まれた複数組のヒー
タ25、26と、均熱板10の前記ヒータ25、26の
間に形成され、ヒータ25、26が無い間隙部分24
と、この均熱板10の背後側にあって、均熱板10を介
して基板aを冷却する冷却器13とを有することを特徴
とするものである。この装置では、基板aを載せる加熱
板1を備え、この加熱板1の背後に均熱板10が接する
ように配置され、ロー付等で接合されている。
【0008】このような冷却器付器基板加熱装置では、
加熱板1上に載せられる基板aに対して、冷却器13が
ヒータ25、26の背後側にあるが、均熱板10の中間
部に第一と第二のヒータ25、26が無い間隙部分24
があるため、加熱板1側からこの間隙部分24を通して
冷却器13側に熱を伝導させ、基板aを確実に冷却する
ことができる。しかも、ヒータ25、26と冷却器13
は、熱伝導良好な均熱板10を直接加熱または冷却する
ように設けられているため、加熱及び冷却時の温度分布
を均一にすることができ、基板aを均一な温度分布で加
熱または冷却することができる。
【0009】例えば、ヒータ25、26は、均熱板10
の外周と内周に配置された第一と第二のヒータ25、2
6からなり、この第一と第二のヒータ25、25の間に
ヒータ25、26が無い間隙部分24がある。これらの
ヒータ25、26は、均熱板10の表面に螺旋状に設け
られた溝27に埋め込まれ、固定されている。また、冷
却器13は、均熱板10のヒータ25、26が取り付け
られた面側に当接して固定された螺旋状の水冷管14を
備える。
【0010】
【発明の実施の形態】次に、図面を参照しながら、本発
明の実施の形態について、具体的且つ詳細に説明する。
図1〜図3は、本発明による冷却器付基板加熱装置の加
熱部分を示すものであり、加熱電源、冷却水供給源、反
応性ガス供給源等は図示を省略してある。
【0011】パイプ4の上端にフランジ状に円盤状の底
板3が固着されており、このパイプ4の下端には真空チ
ャンバのポートフランジ(図示せず)に取り付けられる
フランジ(図示せず)が設けられている。パイプ4の先
端側を真空チャンバのポートからその中に導入し、前記
フランジをポートフランジに固定することにより、冷却
器付基板加熱装置が真空チャンバ内に設置される。
【0012】パイプ4の中心位置にガスパイプ12が配
置され、このガスパイプ12は後述する加熱板1と均熱
板10の中心を貫通し、固定されている。このガスパイ
プ12を介してシランガスやホスフィンガス等の反応性
原料ガスが基板aの成膜面上に供給される。前記底板3
は円盤状の加熱板1と平行に対向された状態で、これら
底板3と加熱板1の外周に嵌め込まれた円筒形の側板2
により互いに固定されている。加熱板1の上面は平坦で
あり、この上に加熱される半導体ウエハ等の図示してな
い基板aが搭載される。
【0013】加熱板1の下面には、均熱板10が重ね合
わせられており、この均熱板10は熱伝導性の良い銅板
等でできており、前記側板2の内側に嵌め込まれてい
る。均熱板10の下面には、螺旋状の溝27が形成され
ている。この溝27にヒータ25、26が埋め込まれ、
ロウ付け等の手段で固定されている。さらに、均熱板1
0の下面に45゜間隔でヒータサポート16が放射状に
取り付けられ、このヒータサポート16がネジ9により
均熱板10の下面に固定されている。
【0014】図2はこのヒータ25、26の配置を示し
ている。ヒータ25、26は、均熱板10の外周側に配
置した第一のヒータ25と均熱板10の内周側に配置し
た第二のヒータ26とからなっている。均熱板10の第
一と第二のヒータ25、26が配置された部分の間にヒ
ータ25、26が存在しない間隙部分24が設けられて
いる。この間隙部分には、加熱板1、均熱板10及び底
板3を貫通するように、円筒棒状のガイドパイプ11が
設けられ、また前記ヒータサポート16を均熱板10の
下面に固定するネジ9が設けられている。
【0015】この均熱板10には、その温度を測定する
測温素子として熱電対27、28が配置されている。図
示の実施形態では、熱電対27、28が2つ配置されて
いる。第一の熱電対27は、第一のヒータ25が配置さ
れた均熱板10の外周側に配置され、第二の熱電対は、
第二のヒータ26が配置された均熱板10の内周側に配
置されている。これら熱電対27、28は、加熱板1上
に載せた基板aを加熱、冷却するときに、その加熱、冷
却温度を制御するために使用する。
【0016】図1に示すように、均熱板10の下面に
は、前記ヒータサポート16を介して冷却器13を構成
する水冷管14が取り付けられている。図3は、この冷
却管14の配置を示している。冷却管14は、二条の冷
却管14を水冷ジョイント15を介して接続しており、
ここに水やその他の冷却液を送ることにより、均熱板1
0を冷却することができる。均熱板10の冷却性能を高
める為、冷却管14は均熱板10やヒータサポート16
にロー付等にて接合されている。
【0017】加熱板1側の熱は、均熱板10を通して水
冷管14に吸収される。特に前述のように均熱板10
は、その外周側と内周側の中間部にヒータ25、26が
無い間隙部分24を有するため、均熱板10の間隙部分
24が熱の通路となり、加熱板1側の熱が水冷管14に
円滑に吸収される。これにより、加熱板1の上に載せた
基板aを迅速且つ確実に冷却することが可能となる。な
お、前記の実施形態では、ヒータ25、26が2組のヒ
ータからなるが、ヒータ25、26は3組以上であって
もよい。例えば、3組みのヒータの場合は、ヒータの無
い間隙部分は2個所設けることができる。
【0018】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、冷
却器13をヒータ25、26の背後に配置しても、均熱
板10にヒータ25、26が無い間隙部分24を有する
ため、ヒータ25、26に含まれるマグネシア等の絶縁
材があっても、前記間隙部分24を介して加熱板1側と
冷却器13との熱伝達が行われることにより、均熱板1
0と加熱板1を介して加熱板1上の基板aを円滑且つ確
実に冷却することができる。これにより、基板aの加熱
と冷却を応答性よく行うことが可能となり、基板aの正
確な温度制御ができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による冷却器付基板加熱装置の基板加熱
部を示す要部縦断側面図である。
【図2】図1のA−A線断面図である。
【図3】図1のB−B線断面図である。
【符号の説明】
1 加熱板 10 均熱板 13 冷却器 14 水冷管 25 ヒータ 26 ヒータ 24 間隙部分 27 溝 a 基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 照山 雄三 茨城県日立市滑川本町3丁目19番5号 助川電気工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平10−112437(JP,A) 特開 平4−239120(JP,A) 特開 平7−273053(JP,A) 特開 平11−1775(JP,A) 特開 平8−107071(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23C 14/00 - 14/58 C23C 16/00 - 16/56 C30B 25/00 - 25/22 H01L 21/205 H01L 21/22 H01L 21/285 H01L 21/31 H01L 21/324

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板(a)を加熱するヒータ(25)、
    (26)と、基板を冷却する冷却器(13)とを備えた
    冷却器付基板加熱装置において、温度分布を均一にして
    基板(a)を均一に加熱する熱伝導良好な均熱板(1
    0)と、この均熱板(10)の外周側と内周側とに分け
    て埋め込まれた複数組のヒータ(25)、(26)と、
    均熱板(10)の前記ヒータ(25)、(26)の間に
    形成され、ヒータ(25)、(26)が無い間隙部分
    (24)と、この均熱板(10)の背後側にあって、均
    熱板(10)を介して基板(a)を冷却する冷却器(1
    3)とを有することを特徴とする冷却器付基板加熱装
    置。
  2. 【請求項2】 基板(a)を載せる加熱板(1)を備
    え、この加熱板(1)の背後に均熱板(10)が接する
    ように配置されていることを特徴とする請求項1に記載
    の冷却器付基板加熱装置。
  3. 【請求項3】 冷却器(13)は、ヒータ(25)、
    (26)が無い間隙部分(24)にも設けられているこ
    とを特徴とする請求項1または2に記載の冷却器付基板
    加熱装置。
  4. 【請求項4】 ヒータ(25)、(26)は、均熱板
    (10)の外周と内周に配置された第一と第二のヒータ
    (25)、(26)からなることを特徴とする請求項2
    〜3に記載の冷却器付基板加熱装置。
  5. 【請求項5】 ヒータ(25)、(26)は、均熱板
    (10)の表面に螺旋状に設けられた溝(27)に埋め
    込まれ、固定されていることを特徴とする請求項2〜4
    の何れかに記載の冷却器付基板加熱装置。
  6. 【請求項6】 冷却器(13)は、均熱板(10)のヒ
    ータ(25)、(26)が取り付けられた面側に当接し
    て固定された螺旋状の水冷管(14)を備えることを特
    徴とする請求項2〜5の何れかに記載の冷却器付基板加
    熱装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2022252708A1 (zh) * 2021-06-01 2022-12-08 浙江求是半导体设备有限公司 外延生长装置的加热体

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