JPH0817842A - Heater structure - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To make uniform the temperature distribution on both surfaces of a semiconductor wafer by a method wherein at least the thickness of the circumferential part of one of a pair of heaters is formed thinner than the center part. CONSTITUTION:This heater structure is composed of a pair of opposing heaters 30 arranged in a reaction chamber 32 leaving a space between them, a susceptor 34 on which a wafer 36 which is inserted between the heaters, and a susceptor supporting rod 38. Between a pair of heaters 30, the circumferential part of at least one of the heaters is thinly formed leaving the part opposing to the wafer in the center part. As resistance becomes higher on the thin part of the heaters 30, the temperature rises on the thin part, and on the contrary, the temperature of the thick part goes down. As a result, the temperature distribution on the plane of the wafer 36 can be maintained uniform even when the space between the opposing heaters becomes small, because the temperature rise in the center of the wafer 36 by the effect of the radiation from the heaters 30 can be decreased.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウエハの加熱に
用いるヒ−タ構造に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heater structure used for heating a semiconductor wafer.

【０００２】[0002]

【従来の技術】半導体ウエハ（以下、ウエハと称す
る。）を加熱するためのヒ−タは、例えばアニ−ル装置
において用いられる。図３はアニ−ル装置の概略図であ
る。図３において、このアニ−ル装置は反応室１２内の
ヒ−タ１０上に、石英板１８などの絶縁物、ウエハ１６
を乗せるサセプタ１４で構成される。また、対向する一
対のヒ−タと、その間に挿入するウエハ１６を乗せるサ
セプタ１４で構成されるアニ−ル装置もある。2. Description of the Related Art A heater for heating a semiconductor wafer (hereinafter referred to as a wafer) is used, for example, in an annealing device. FIG. 3 is a schematic view of the anneal device. In FIG. 3, this anneal device comprises a heater 10 inside a reaction chamber 12, an insulator such as a quartz plate 18, a wafer 16 and the like.
It is composed of a susceptor 14 for carrying a vehicle. There is also an anneal device including a pair of opposing heaters and a susceptor 14 on which a wafer 16 inserted between them is placed.

【０００３】図４（ａ）はヒ−タ１０の平面図である。
図４（ｂ）は図４（ａ）のＢ−Ｂでの断面図である。ヒ
−タ１０は、例えばカ−ボン板で、ほぼ正方形状であ
り、切り込み２２を入れることにより作成している。ま
た、ヒ−タ１０の厚さは、一様である。FIG. 4A is a plan view of the heater 10.
FIG. 4B is a sectional view taken along line BB of FIG. The heater 10 is, for example, a carbon plate, which has a substantially square shape, and is formed by making notches 22. The thickness of the heater 10 is uniform.

【０００４】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図３に
示すヒ−タ１０を一枚用いたアニ−ル装置では、ウエハ
１６両面の温度分布は均一だが昇温に時間がかかるとい
う問題がある。また、対向する一対のヒ−タ１０を用い
たアニ−ル装置では、ウエハ１６が対向するヒ−タ１０
内の空間にあるので、ヒ−タ１０を１枚用いたアニ−ル
装置に比べて昇温時間は速いが、対向するヒ−タ１０の
間隔が狭くなると、ウエハ１６面内の温度分布が不均一
になるという問題がある。However, the annealing apparatus using one heater 10 shown in FIG. 3 has a problem that the temperature distribution on both surfaces of the wafer 16 is uniform, but it takes time to raise the temperature. Further, in an annealing device using a pair of opposing heaters 10, the wafer 16 faces the opposing heater 10.
Since it is in the inner space, the temperature rising time is faster than that of the annealing apparatus using one heater 10, but when the interval between the opposing heaters 10 becomes narrow, the temperature distribution in the plane of the wafer 16 becomes smaller. There is a problem of non-uniformity.

【０００５】その原因としてはヒ−タ１０の端に行くほ
どアニ−ル時に導入する雰囲気ガスの対流の効果が大き
くなるが、ヒ−タ１０の中央付近ではヒ−タ１０からの
輻射の効果が主となり、ガスの対流により熱が外へ逃げ
にくくなることがあげられる。したがって、ウエハ１６
両面の温度分布は中央付近が高く周辺が低くなってしま
う。The cause is that the effect of convection of the atmospheric gas introduced at the time of annealing increases as it goes to the end of the heater 10, but the effect of radiation from the heater 10 near the center of the heater 10. The main reason is that heat is difficult to escape to the outside due to gas convection. Therefore, the wafer 16
The temperature distribution on both sides is high near the center and low around the periphery.

【０００６】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明のヒ−タ構造は、
上記問題点を解決するために、対向する一対のヒ−タを
有し、その間にウエハを乗せるサセプタを挿入して加熱
するヒ−タ構造において、その一対のヒ−タのうち少な
くとも一方を周辺部の厚さが中央部よりも薄くなるよう
に構成したものである。The heater structure of the present invention comprises:
In order to solve the above-mentioned problems, in a heater structure having a pair of opposed heaters and inserting a susceptor for placing a wafer between them, and heating the susceptor, at least one of the pair of heaters is surrounded. The thickness of the portion is smaller than that of the central portion.

【０００７】[0007]

【作用】本発明によれば、ヒ−タの厚さにより中央では
温度が低く、周辺では温度が高くすることができ、ヒ−
タ上に温度分布を形成することができる。According to the present invention, the temperature can be low in the center and high in the periphery due to the thickness of the heater.
A temperature distribution can be formed on the surface.

【０００８】[0008]

【実施例】ウエハを加熱するためのヒ−タ構造は、例え
ば、アニ−ル装置において用いられる。図１に本発明の
実施例のヒ−タ構造を用いたアニ−ル装置を示す。図１
において反応室３２内には、対向する一対のヒ−タ３０
が間隔をおいて配置され、その間に挿入されたウエハ３
６を乗せるサセプタ３４と、そのサセプタ３４を支える
サセプタ支持棒３８により構成されている。また、反応
室３２はガス導入口４０とガス排出口４１を有する。EXAMPLE A heater structure for heating a wafer is used, for example, in an annealing system. FIG. 1 shows an annealing device using a heater structure according to an embodiment of the present invention. FIG.
In the reaction chamber 32, a pair of opposing heaters 30
Wafers 3 that are arranged at intervals and are inserted between them
It is composed of a susceptor 34 on which the 6 is placed and a susceptor support rod 38 that supports the susceptor 34. Further, the reaction chamber 32 has a gas inlet 40 and a gas outlet 41.

【０００９】図２（ａ）はヒ−タ３０の平面図であり図
２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａでの断面図である。ヒ−
タ３０は、例えばカ−ボン板で、ほぼ正方形状であり、
１本の道になるように互い違いに等間隔で入れた切り込
み４２と、１辺の両端に電極線接触部４４を有する。ま
た、中央に厚さｔ２で直径ｗ１の円を残して、周辺を厚
さｔ１に削りヒ−タ３０の厚さに差をつけてある。FIG. 2A is a plan view of the heater 30, and FIG. 2B is a sectional view taken along line AA of FIG. 2A. Hee
The target 30 is, for example, a carbon plate and has a substantially square shape.
It has notches 42 which are alternately formed at equal intervals so as to form one path, and electrode wire contact portions 44 at both ends of one side. Further, a circle having a thickness t2 and a diameter w1 is left in the center, and the periphery is ground to a thickness t1 so that the thickness of the heater 30 is different.

【００１０】ヒ−タ３０の変形例として、中央から周辺
に向かって徐々に薄くなるように、ヒ−タ３０の厚み全
体にテ−パをつけたヒ−タ３０の断面図を図２（Ｃ）に
示す。なお、この実施例では、図２（ｂ）に示した構造
のヒ−タ３０を用いた例について説明するが図２（Ｃ）
に示した構造のヒ−タ３０であっても、同様の効果が得
られる。As a modified example of the heater 30, a cross-sectional view of the heater 30 in which a taper is attached to the entire thickness of the heater 30 so as to be gradually thinned from the center to the periphery is shown in FIG. It is shown in C). In addition, in this embodiment, an example using the heater 30 having the structure shown in FIG. 2B will be described, but FIG.
The same effect can be obtained even with the heater 30 having the structure shown in FIG.

【００１１】このように構成されたアニ−ル装置におい
て、ガス導入口４０から雰囲気ガスを注入し、電極線接
触部４４に電圧を印加することで、アニ−ルを行う。な
お、雰囲気ガスはアニ−ルのあいだ流し続け、ガス排出
口４１より排出される。In the anneal device constructed as described above, an anneal is performed by injecting an atmospheric gas from the gas inlet 40 and applying a voltage to the electrode wire contact portion 44. The atmosphere gas continues to flow during the anneal and is discharged from the gas discharge port 41.

【００１２】ヒ−タ３０の厚さが変わることにより、ヒ
−タ３０の薄い部分では抵抗が高くなるために温度が高
くなり、逆にヒ−タ３０の厚い部分では抵抗が低くなる
ために温度が低くなる。したがって、ヒ−タ３０内で温
度分布をつけることによりウエハ３６面内での温度分布
を互いに相殺することができる。As the thickness of the heater 30 changes, the resistance increases in the thin portion of the heater 30 and the temperature increases, and conversely, the resistance decreases in the thick portion of the heater 30. The temperature drops. Therefore, by providing the temperature distribution within the heater 30, the temperature distributions within the surface of the wafer 36 can be offset from each other.

【００１３】次に本発明のヒ−タ３０の効果を確認する
ために、図２において例えば一辺を１８０ｍｍ、中央に
厚さｔ２が３ｍｍで直径ｗ１が１００ｍｍの円を残し
て、周辺の厚さｔ１が２ｍｍになるように削ったヒ−タ
３０を作成し、その特性を測定した。Next, in order to confirm the effect of the heater 30 of the present invention, in FIG. 2, for example, a circle having a side of 180 mm, a thickness t2 of 3 mm and a diameter w1 of 100 mm is left in the center, and the peripheral thickness is A heater 30 was cut so that t1 was 2 mm, and its characteristics were measured.

【００１４】図１において、例えば、ウエハ３６に４イ
ンチＳｉウエハを用い、対向するヒ−タ３０の間隔を３
０ｍｍとし、ガス導入口４０から雰囲気ガスとしてＡｒ
０．３ＳＬＭを注入する。また、ヒ−タ温度は４００℃
から８５０℃に昇温する。In FIG. 1, for example, a 4-inch Si wafer is used as the wafer 36, and the interval between the opposing heaters 30 is 3.
0 mm, Ar from the gas inlet 40 as an atmospheric gas
Inject 0.3 SLM. Also, the heater temperature is 400 ° C.
To 850 ° C.

【００１５】対向する一対のヒ−タ３０を用いたアニ−
ル装置においてウエハ３６のアニ−ルを行うと、ヒ−タ
３０が８５０℃となったときウエハ３６の中央と周辺の
温度差は６℃となり、昇温にかかる時間は約１分５０秒
である。なお、ヒ−タ３０を上下片方のみ用いた場合に
も同様の結果が得られる。しかし、図３に示す従来のヒ
−タ１０を用いた場合、昇温にかかる時間は同様だが、
中央と周辺の温度差は１１〜１２℃となる。An animation using a pair of heaters 30 facing each other
When the wafer 36 is annealed in the tool, when the heater 30 reaches 850 ° C., the temperature difference between the center and the periphery of the wafer 36 becomes 6 ° C., and the temperature rise time is about 1 minute 50 seconds. is there. Similar results are obtained when the heater 30 is used only on one side. However, in the case of using the conventional heater 10 shown in FIG.
The temperature difference between the center and the periphery is 11 to 12 ° C.

【００１６】なお、実施例ではヒ−タ３０を用いるウエ
ハ加熱装置として、アニ−ル装置を用いたが、シンタ装
置や結晶成長装置などにおいても本発明のヒ−タ３０を
用いることができる。また、ヒ−タ３０の材料はＳｉＣ
コ−トしたカ−ボンやＳｉＣでもかまわず、形状も角型
に限らず、円型、その他の形状でもかまない。また、切
り込み４２の入れかた、幅など、他の寸法についても何
らこれに限定される必要はない。Although the anneal apparatus is used as the wafer heating apparatus using the heater 30 in the embodiment, the heater 30 of the present invention can also be used in a sintering apparatus, a crystal growth apparatus or the like. The material of the heater 30 is SiC
The coated carbon or SiC may be used, and the shape is not limited to a square shape, and may be a circular shape or another shape. Further, other dimensions such as how to make the notch 42 and width need not be limited to this.

【００１７】[0017]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によればヒ
−タの厚さを中央を厚く、周辺を薄く形成することで、
ヒ−タの温度を中央では低く周辺では高くできる。した
がって、対向する一対のヒ−タを用いる、例えばアニ−
ル装置において、対向するヒ−タの間隔が狭くなった場
合でもヒ−タからの輻射の効果によるウエハの中央での
温度上昇を低減して、ウエハ面内の温度分布を均一に保
つことができる。As described above, according to the present invention, the heater is formed thick at the center and thin at the periphery,
The temperature of the heater can be low in the center and high in the periphery. Therefore, using a pair of opposing heaters, for example, an annealer
In this case, even if the distance between the opposing heaters becomes narrower, the temperature rise in the center of the wafer due to the effect of radiation from the heaters can be reduced and the temperature distribution in the wafer surface can be kept uniform. it can.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】本発明の実施例のヒ−タを用いたアニ−ル装置
を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic view showing an annealing device using a heater according to an embodiment of the present invention.

【図２】本発明の実施例のヒ−タ構造を示す平面図と断
面図である。FIG. 2 is a plan view and a cross-sectional view showing a heater structure of an embodiment of the present invention.

【図３】従来のヒ−タを用いたアニ−ル装置を示す概略
図である。FIG. 3 is a schematic view showing an annealing device using a conventional heater.

【図４】従来のヒ−タ構造を示す平面図と断面図であ
る。FIG. 4 is a plan view and a cross-sectional view showing a conventional heater structure.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

３０ ヒ−タ ３２ 反応室 ３４ サセプタ ３６ ウエハ ３８ サセプタ支持棒 ４０ ガス導入口 ４１ ガス排出口 ４２ 切り込み ４４ 電極線接触部 30 Heater 32 Reaction Chamber 34 Susceptor 36 Wafer 38 Susceptor Support Rod 40 Gas Inlet 41 Gas Outlet 42 Notch 44 Electrode Wire Contact Part

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 対向する一対のヒ−タを有し、その間に
挿入した半導体ウエハを加熱するヒ−タ構造において、
前記一対のヒ−タのうち少なくとも１方のヒ−タは、周
辺部の厚さが中央部よりも薄いことを特徴とするヒ−タ
構造。1. A heater structure having a pair of heaters facing each other and heating a semiconductor wafer inserted between the heaters,
At least one of the pair of heaters has a peripheral portion having a thickness smaller than that of a central portion of the heater structure. 【請求項２】 前記一対のヒ−タのうち少なくとも１方
のヒ−タは、中央部から周辺に向かって徐々に薄く形成
されていることを特徴とする請求項１記載のヒ−タ構
造。2. The heater structure according to claim 1, wherein at least one of the pair of heaters is gradually thinned from the central portion toward the periphery. .