(57)【要約】【課題】  被処理ウエハの急速な昇温が可能であり、しかもユニット本体上方からガスを導入することによって成膜形成ができ、あるいは被処理ウエハがパーティクル等によって汚染されることが少ない昇温ユニットを提供する。【解決手段】  ユニット本体１Ａと、前記ユニット本体内部の上方に設けられた、前記被処理ウエハＷを加熱するヒータ３と、被処理ウエハを移動するリフトピン８と、ユニット本体内部にガスを導入するガス導入口５と、前記ユニット本体内部に導入された前記ガスを排出する排出口６とを備え、前記ヒータ３は、石英ガラス基体に埋設されたカーボンワイヤ発熱体３ｃを有すると共に、前記カーボンワイヤ発熱体が存在しない箇所に、前記ガス導入口から導入されたガスが通過する複数の貫通穴３ｂを有することを特徴としている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユニット本体と、前記ユニット本体内部の上方に設けられた、前記被処理ウエハを加熱するヒータと、被処理ウエハを移動するリフトピンと、ユニット本体内部にガスを導入するガス導入口と、前記ユニット本体内部に導入された前記ガスを排出する排出口とを備え、
前記ヒータは、石英ガラス基体に埋設されたカーボンワイヤ発熱体を有すると共に、前記カーボンワイヤ発熱体が存在しない箇所に、前記ガス導入口から導入されたガスが通過する複数の貫通穴を有することを特徴とする昇温ユニット。
【請求項２】
前記被処理ウエハを載置する載置台と、前記載置台を貫通し、被処理ウエハを移動するリフトピンと、前記載置台を移動するリフトピンとを備えていることを特徴とする請求項１に記載された昇温ユニット。
【請求項３】
前記ヒータにおいて、被処理ウエハの中央部分に対応する部分には、被処理ウエハの周辺部に対応する部分に形成された貫通穴より、多くの貫通穴が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された昇温ユニット。
【請求項４】
前記ガス導入口とヒータとの間に、シャワープレートが配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載された昇温ユニット。
【請求項５】
ユニット本体と、前記ユニット本体内部の上方に設けられた、前記被処理ウエハを加熱するヒータと、被処理ウエハを移動するリフトピンと、ユニット本体内部にガスを導入するガス導入口と、前記ユニット本体内部に導入された前記ガスを排出する排出口と、前記ユニット本体内部の下方に設けられた冷却部とを備え、
前記ヒータは、石英ガラス基体に埋設されたカーボンワイヤ発熱体を有すると共に、前記カーボンワイヤ発熱体が存在しない箇所に、前記ガス導入口から導入されたガスが通過する複数の貫通穴を有することを特徴とする昇降温ユニット。
【請求項６】
前記被処理ウエハを載置する載置台と、前記載置台を貫通し、被処理ウエハを移動するリフトピンと、前記載置台を移動するリフトピンとを備えていることを特徴とする請求項５に記載された昇降温ユニット。
【請求項７】
前記ヒータにおいて、被処理ウエハの中央部分に対応する部分には、被処理ウエハの周辺部に対応する部分に形成された貫通穴より、多くの貫通穴が形成されていることを特徴とする請求項５または請求項６に記載された昇降温ユニット。
【請求項８】
前記ガス導入口とヒータとの間に、シャワープレートが配置されていることを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれかに記載された昇降温ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、昇温ユニット及び昇降温ユニットに関し、特に半導体製造装置に用いられる昇温ユニット及び昇降温ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造分野において、被処理物である半導体ウエハに対して様々な熱処理が施されている。これら熱処理に用いられる昇降温ユニットは、一般的に、ユニット本体内部下方にヒータを内蔵した載置台を設け、半導体ウエハを載置台に載置した状態で、半導体ウエハを加熱するように構成されている。
【０００３】
図５に基づいて具体的に説明すると、従来の昇降温ユニット３０は、被処理ウエハＷを載置する載置台３１と、前記載置台３１の内部に設けられたヒータ３２と、前記載置台３１を貫通し、被処理ウエハＷを持ち上げるリフトピン３３とを備えている。
なお、載置する載置台３１はその熱容量を大きくし、ヒータパターンによって現れる被処理ウエハの面内温度差を小さくするようになされている。
【０００４】
また、この昇降温ユニット３０には、成膜ガス、キャリャガス、クリーニングガス等のガスをユニット本体内部に導入するガス導入口３４と、前記ユニット本体内部に導入された前記ガスを排出する排出口３５とが設けられている。
更に、この昇降温ユニット３０の本体内部上方には、前記ガス導入口３４から導入されたガスを均一化するために、多数の貫通穴が形成されたシャワープレート３６が設けられている。
【０００５】
このように構成された昇降温ユニット３０では、載置台３１の内部にヒータ３２が配置されているため、前記載置台３１の熱容量を大きくし、被処理ウエハの面内温度差を小さくしている。しかしながら、昇降温ユニット３０にあっては、前記載置台３１の熱容量が大きいために、被処理うえはの急速な昇温を行うことができないという問題があった。
【０００６】
かかる問題を解決する昇降温ユニットとして、特開平５−２５１３３３号公報に示された昇降温ユニットがある。この昇降温ユニットについて、図６に基づいて説明する。
この昇降温ユニット４０は、被処理ウエハＷの上部に設けられたヒータからなる加熱部４１と、該被処理ウエハＷの下部に設けられた冷却部４２と、該加熱部４１と該冷却部４２との間を該被処理ウエハＷが上下に移動でき、かつ加熱位置と冷却位置に該被処理ウエハを停止して保持できるウエハ移動機構４３、４４とを有している。
なお、図５中、符号４５は冷却部４２に一定温度の冷却水を供給する供給ユニットであり、符号４６はユニット内部に被処理ウエハＷを搬入する搬入口、符号４７は搬出口である。
【０００７】
昇降温ユニット４０で加熱処理する場合には、被処理ウエハＷが移動機構４３，４４によって加熱部４１の近傍に移動し、加熱されるため、急速な昇温がなされる。そして、加熱処理後、前記移動機構４３，４４によって被処理ウエハＷを冷却部４２上に載置し、被処理ウエハを冷却する。
このように、加熱部４１と冷却部４２の間を、被処理ウエハを移動させる機構４３，４４が設けられ、一連の動作で加熱と冷却を行えるため、急速な昇温、降温を行うことができる。しかも、加熱部４１と冷却部４２の間の移動時間を所定時間以内で一定にできるため，加熱時間のばらつきを抑制することができる。
【特許文献１】特開平５−２５１３３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、前記した図６に示した昇降温ユニットにあっては、上部にヒータ等の加熱部が設けられているため、成膜ガス、キャリャガス、クリーニングガス等のガスをユニット本体内部に導入することができなかった。
言い換えれば、前記昇降温ユニットは成膜装置等には用いることができず、またベーキング処理等の熱処理においても、クリーニングガス等のガスを導入することができないため、被処理ウエハがパーティクル等によって汚染される虞があった。
【０００９】
本発明は、前記したような事情の下になされたものであり、被処理ウエハの急速な昇温が可能であり、しかもユニット本体上方からガスを導入することによって成膜形成ができ、あるいは被処理ウエハがパーティクル等によって汚染されることが少ない昇温ユニットを提供することを目的とするものである。
また、本発明は、前記したような事情の下になされたものであり、被処理ウエハの急速な昇温、降温が可能であり、しかもユニット本体上方からガスを導入することによって成膜形成ができ、あるいは被処理ウエハがパーティクル等によって汚染されることが少ない昇降温ユニットを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記した課題を解決するために、本発明に係る昇温ユニットは、ユニット本体と、前記ユニット本体内部の上方に設けられた、前記被処理ウエハを加熱するヒータと、被処理ウエハを移動するリフトピンと、ユニット本体内部にガスを導入するガス導入口と、前記ユニット本体内部に導入された前記ガスを排出する排出口とを備え、前記ヒータは、石英ガラス基体に埋設されたカーボンワイヤ発熱体を有すると共に、前記カーボンワイヤ発熱体が存在しない箇所に、前記ガス導入口から導入されたガスが通過する複数の貫通穴を有することを特徴としている。
【００１１】
このように構成されているため、被処理ウエハの急速な昇温が可能である。また、ユニット本体の上側からガスを流下させることができるため、成膜処理を行うことができる。また、クリーニングガス等のガスを導入することができるため、被処理ウエハのパーティクル等による汚染を抑制できる。
【００１２】
ここで、前記被処理ウエハを載置する載置台と、前記載置台を貫通し、被処理ウエハを移動するリフトピンと、前記載置台を移動するリフトピンとを備えていることが望ましい。
【００１３】
前記ヒータにおいて、被処理ウエハの中央部分に対応する部分には、被処理ウエハの周辺部に対応する部分に形成された貫通穴より、多くの貫通穴が形成されていることが望ましい。
このように貫通穴が被処理ウエハの中央部分に対応する部分に多く形成されているため、昇温速度の遅い被処理ウエハの中央部の急速に昇温させることができ、昇温時間の短縮、面内温度分布の均一化を図ることができる。
【００１４】
また、前記ガス導入口とヒータとの間に、シャワープレートが配置されていることが望ましい。このように、シャワープレートが配置されている場合には、ガスの流れをより制御することができる。
【００１５】
前記した課題を解決するために、本発明に係る昇降温ユニットは、ユニット本体と、前記ユニット本体内部の上方に設けられた、前記被処理ウエハを加熱するヒータと、被処理ウエハを移動するリフトピンと、ユニット本体内部にガスを導入するガス導入口と、前記ユニット本体内部に導入された前記ガスを排出する排出口と、前記ユニット本体内部の下方に設けられた冷却部とを備え、前記ヒータは、石英ガラス基体に埋設されたカーボンワイヤ発熱体を有すると共に、前記カーボンワイヤ発熱体が存在しない箇所に、前記ガス導入口から導入されたガスが通過する複数の貫通穴を有することを特徴としている。
【００１６】
このように構成されているため、被処理ウエハの急速な昇温、降温が可能である。また、ユニット本体の上側からガスを流下させることができるため、成膜処理を行うことができる。また、クリーニングガス等のガスを導入することができるため、被処理ウエハのパーティクル等による汚染を抑制できる。
更に、しかも、ヒータと冷却部の間の移動時間を所定時間以内で一定にできるため，加熱時間のばらつきを抑制することができる。 
【００１７】
ここで、前記被処理ウエハを載置する載置台と、前記載置台を貫通し、被処理ウエハを移動するリフトピンと、前記載置台を移動するリフトピンとを備えていることが望ましい。
【００１８】
ここで、前記ヒータにおいて、被処理ウエハの中央部分に対応する部分には、被処理ウエハの周辺部に対応する部分に形成された貫通穴より、多くの貫通穴が形成されていることが望ましい。この構成により、既に述べたように昇温時間の短縮、面内温度分布の均一化を図ることができる。
【００１９】
また、前記ガス導入口とヒータとの間に、シャワープレートが配置されていることが望ましい。この構成により、既に述べたようにシャワープレートが配置されている場合には、ガスの流れをより制御することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明にかかる昇温ユニットよれば、被処理ウエハの急速な昇温が可能であり、しかもユニット本体内部上方からガスを導入することができるため、被処理ウエハがパーティクル等によって汚染されることが少ない。
また、本発明にかかる昇降温ユニットによれば、被処理ウエハの急速な昇温、降温が可能であり、しかもユニット上方からガスを導入することができるため、被処理ウエハがパーティクル等によって汚染されることが少ない。更に、加熱時間を高精度に制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明にかかる実施の形態につき、図に基づいて説明する。先ず、図１乃至図３に基づき、本発明の第一の実施形態について説明する。図１は、第一の実施形態に係る昇温ユニットの基本構成を示す断面図である。図２は、図１に用いられているシャワープレートの平面図、図３は図１に用いられているヒータの平面図である。
【００２２】
図１に示す昇温ユニット１は、被処理ウエハＷを載置するＳｉＣ製の載置台２と、載置台２の上方に設けられたヒータ３と、前記載置台２を持ち上げるリフトピン４と，前記載置台２を貫通し、被処理ウエハＷを持ち上げるリフトピン８とを備えている。
前記ＳｉＣ製載置台２は、図５に示した従来の載置台とは異なり、その熱容量は小さく、その内部にはヒータは配置されていない。
【００２３】
また、この昇温ユニット１には、成膜ガス、キャリャガス、クリーニングガス等のガスをユニット本体内に導入するガス導入口５と、前記ユニット本体内に導入された前記ガスを排出する排出口６とが設けられている。
更に、この昇温ユニット１の本体内部の上部には、前記ガス導入口５から導入されたガスを均一化するために、シャワープレート７が設けられている。
【００２４】
このシャワープレート７は、図２に示すように、多数の貫通穴７ａが形成されている。この貫通孔７ａはガス導入口５から導入されたガスを整流する機能を有する。また、前記貫通穴７ａは被処理ウエハＷの中央部分に多く形成し、その周辺部には数少なく形成されている。このように貫通穴７ａが被処理ウエハの中央部分に多く形成されている場合には、昇温速度の遅い被処理ウエハの中央部の急速に昇温させることができ、昇温時間の短縮、面内温度分布の均一化を図ることができる。
【００２５】
次に、ヒータ３について図３に基づいて説明する。このヒータ３は、石英ガラス基体３ａに多数の貫通穴３ｂ及びヒータ部３ｃが形成されている。
この貫通孔３ｂは、前記シャワープレート７の貫通穴７ａから導出されたガスを更に整流する機能を有する。また、前記貫通穴３ｂは被処理ウエハＷの中央部分に多く形成し、その周辺部には数少なく形成されている。即ち、このように貫通穴３ｂが被処理ウエハＷの中央部分に多く形成されているため、昇温速度の遅い被処理ウエハＷの中央部を急速に昇温させることができ、昇温時間の短縮、面内温度分布の均一化を図ることができる。
【００２６】
このように、ヒータ３には貫通穴３ｂが設けられているため、前記したシャワープレート７と同様な機能を有するものである。そのため、前記したシャワープレート７は、必ずしも必要ではなく、このヒータ３によって、シャワープレートを兼用しても良い。
【００２７】
また、ヒータ部３ｃは、カーボンワイヤ発熱体からなり、前記石英ガラス基体３ａに埋設されている。前記ヒータ部３ｃは、一つのヒータとしてカーボンワイヤ発熱体が螺旋状に形成されている。
なお、図３では、一つのカーボンワイヤ発熱体、言い換えれば一つのヒータ部３ｃが形成されている場合を示したが、ヒータ部３ｃを複数に区分し、その区分毎に夫々ヒータ（カーボンワイヤ発熱体）を形成するのが好ましい。即ち、複数のヒータ（カーボンワイヤ発熱体）を用い、区分毎に（ヒータ（カーボンワイヤ発熱体）毎に）、細かな温度制御を行うことによって、被処理ウエハの面内温度分布の均一性をより向上させることができる。
【００２８】
前記カーボンワイヤ発熱体としては、直径５乃至１５μｍのカーボンファイバー、例えば、直径７μｍのカーボンファイバーを約３０００乃至３５００本程度束ねたファイバー束を９束程度用いて直径約２ｍｍの編紐、あるいは組紐形状に編み込んだ等のカーボンワイヤが用いられる。
前記の場合において、ワイヤの編み込みスパンは２乃至５ｍｍ程度であり、カーボンファイバーによる表面の毛羽立ちは０．５乃至２．５ｍｍ程度である。なお、前記毛羽立ちとは、カーボンファイバーが切断されたものの一部が、カーボンワイヤの外周面から突出したものである。
【００２９】
また、このヒータ３は、次のようにして製作される。
先ず、円板状の石英ガラスからなる一の基体の表面に、螺旋状の溝を形成する。その後、前記溝にカーボンワイヤ発熱体を収容し、その上に円板状の石英ガラスからなる他の基体で覆う。そして、前記一の基体と他の基体とを融着し一体化する。これにより、前記溝は密閉され、カーボンワイヤ発熱体は基体中に埋設される。なお、前記一の基体と他の基体とを融着一体化する際、前記溝内を減圧すると共に、窒素雰囲気とする。これにより、カーボンワイヤ発熱体の酸化が抑制され、耐久性を向上させることができる。
【００３０】
そして、最後に、前記貫通穴３ｂを、ドリル等の手段を用いて形成する。この貫通穴３ｂは、前記したように被処理ウエハＷの中央部分に対応する部分に多く形成し、被処理ウエハＷの周辺部に対応する部分に数少なく形成する。
【００３１】
このように構成された昇温ユニット１において、被処理ウエハＷを加熱する場合には、被処理ウエハＷが載置された載置台２をリフトピン４で、ヒータ３方向に移動させ、ヒータ３から所定の距離をおいて配置する。このとき、ガス導入口５から所定のガス、例えば、クリーニングガスが導入される。
その結果、被処理ウエハＷはヒータ３に近接し直接加熱されるため、急速に昇温する。また、前記したように、しかもユニット本体１Ａの内部上方からガスが導入、流下するため、パーティクル等による汚染が抑制される。
なお、被処理ウエハＷの昇温ユニット１に対する搬入、搬出は、リフトピン８によって、載置台２上から被処理ウエハＷを持ち上げ、図示しない搬送装置により移動させることにより行う。
【００３２】
次に、第二の実施形態として急速に被処理ウエハの、昇温、降温を行うことができる昇降温ユニットを、図４に基づいて説明する。尚、図１において示した部材と同一あるいは相当する部材は、同一符号を付することにより、その詳細な説明は省略する。
図４に示すように、昇降温ユニット１０は、ユニット本体内部の下部に冷却部１１が設けられている。この冷却部６には恒温水ユニット１２から所定温度の冷却水が供給されるように構成されている。
なお、図中、符号１３はリフトピン４を上下動させる駆動手段であり、符号１４はリフトピン８を上下動させる駆動手段である。
【００３３】
このように構成された昇降温ユニット１０にあっては、被処理ウエハＷを加熱する場合には、被処理ウエハＷが載置されたＳｉＣ製の載置台２をリフトピン４で、ヒータ３方向に移動させ、ヒータ３から所定の距離をおいて配置する。このとき、ガス導入口５から所定のガス、例えば、クリーニングガスが導入される。
したがって、被処理ウエハはヒータに近接し直接加熱されるため、急速に昇温する。また、前記したように、しかもユニット本体内部上方からガスが導入、流下するため、パーティクル等による汚染が抑制される。
【００３４】
その後、リフトピン４を駆動手段１３によって下降させることにより、被処理ウエハＷが載置されたＳｉＣ載置台２を冷却部１１の上に載置する。この冷却部１１には、一定温度の冷却水が流れているため、前記被処理ウエハＷは均一に冷却される。また、前記ＳｉＣ製載置台２の存在によって、被処理ウエハＷの破損ならびに汚染の危険性を極力回避することができる。
冷却終了後、被処理ウエハＷをリフトピン８で上昇させ、図示しない搬送装置によりユニット本体１０Ａの外に搬出される。
【００３５】
なお、前記第二の実施形態において、前記被処理ウエハＷは載置台２と共に移動させ、加熱、冷却を行っている。しかし、これに限定されるものではなく、加熱時に前記被処理ウエハＷのみをヒータ側に移動させると共に、載置台２を冷却部１１に移動させ、加熱処理後、冷却部１１に位置する載置台２に被処理ウエハＷを載置し、冷却処理を行っても良い。
【００３６】
また、上記第一、第二の実施形態において、前記被処理ウエハＷを載置台２の上に載置する場合について説明したが、載置台２を省略し、リフトピン８の上に被処理ウエハＷを載置しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明にかかる昇温ユニット及び昇降温ユニットは、半導体製造装置として好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】図１は、本発明の第一の実施形態に係る昇温ユニットの基本構成を示す断面図である。
【図２】図２は、図１に用いられているシャワープレートの平面図である。
【図３】図３は、図１に用いられているヒータの平面図である。
【図４】図４は、本発明の第二の実施形態に係る昇降温ユニットの基本構成を示す断面図である。
【図５】図５は、従来の昇温ユニットの基本構成を示す断面図である。
【図６】図６は、従来の昇降温ユニットの基本構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１      昇温ユニット
１Ａ    ユニット本体
２      載置台
３      ヒータ
３ａ    石英ガラス基体
３ｂ    貫通穴
３ｃ    ヒータ部（カーボンワイヤ発熱体）
４      リフトピン
５      ガス導入口
６      排出口
７      シャワープレート
７ａ    貫通穴
８      リフトピン
１０    昇降温ユニット
１０Ａ  ユニット本体
１１    冷却部
１２    恒温水ユニット
１３    駆動手段
１５    駆動手段
Ｗ      被処理ウエハ
【図１】
2006100743.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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