(57)【要約】      （修正有）【課題】構造が簡単で、設計が合理的であり、キャリアプレートの加熱領域全体の周方向の均一な温度分布の制御を実現可能な加熱部材を提供する。【解決手段】加熱部材は、キャリアプレート１の下方に設けられ、上下に設置される第１の加熱ユニット及び第２の加熱ユニットを備え、第１の加熱ユニットは、平行に配置される複数本の第１の加熱素子４を備え、第２の加熱ユニットは、平行に配置される複数本の第２の加熱素子５を備え、第１の加熱素子は、配置方向が第２の加熱素子の配置方向に垂直であるように設置され、キャリアプレートの加熱面上への第１の加熱素子と第２の加熱素子の投影は、複数の環状の加熱領域２を構成する。【選択図】図２
2019168669.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャリアプレートの下方に設けられ、前記キャリアプレートの加熱面を加熱するための加熱部材であって、
上下に設置される第１の加熱ユニット及び第２の加熱ユニットを備え、
前記第１の加熱ユニットは、平行に配置される複数本の第１の加熱素子を備え、
前記第２の加熱ユニットは、平行に配置される複数本の第２の加熱素子を備え、
前記第１の加熱素子は、配置方向が前記第２の加熱素子の配置方向に垂直であるように設置され、
前記キャリアプレートの加熱面上への第１の加熱素子と第２の加熱素子の投影は、複数の環状の加熱領域を構成することを特徴とする、加熱部材。
【請求項２】
前記第１の加熱素子及び第２の加熱素子は、いずれも加熱セクション及び非加熱セクションを備え、
前記キャリアプレートの加熱面上への前記第１の加熱素子と第２の加熱素子の加熱セクションの投影は、ほぼ「回」字形を構成することを特徴とする、請求項１に記載の加熱部材。
【請求項３】
前記第１の加熱素子及び前記第２の加熱素子は、いずれも独立して制御される加熱ランプ管であり、
前記加熱ランプ管は、石英ガラス管及び前記石英ガラス管内に設けられるフィラメントを備えることを特徴とする、請求項１に記載の加熱部材。
【請求項４】
各前記加熱ランプ管内のフィラメントのパワーを制御するためのコントローラを更に備えることを特徴とする、請求項３に記載の加熱部材。
【請求項５】
前記加熱ランプ管における、前記フィラメントの発熱セクションに対応する管壁の下面に、反射層が設けられていることを特徴とする、請求項３に記載の加熱部材。
【請求項６】
前記加熱ランプ管は赤外線加熱ランプ管を含むことを特徴とする、請求項３に記載の加熱部材。
【請求項７】
前記第１の加熱ユニット及び前記第２の加熱ユニットは、いずれもランプハウジングを更に備え、
前記複数本の第１の加熱素子及び前記複数本の第２の加熱素子は、対応する前記ランプハウジング内に間隔をあけて設置され、
前記複数本の第１の加熱素子及び前記複数本の第２の加熱素子は、いずれも少なくとも２種類の抵抗値の抵抗線を備えることを特徴とする、請求項１に記載の加熱部材。
【請求項８】
前記第１の加熱ユニット及び前記第２の加熱ユニットのパワーを独立的に制御するためのコントローラを更に備えることを特徴とする、請求項７に記載の加熱部材。
【請求項９】
前記ランプハウジングにおける、前記抵抗線の加熱セクションに対応する管壁の下面に、反射層が設けられていることを特徴とする、請求項７に記載の加熱部材。
【請求項１０】
前記反射層は、Ａｇ層、Ａｌ層、ＡｌＮｄ層、石英層及びセラミック層のうちの１つ又は複数を備えることを特徴とする、請求項５又は９に記載の加熱部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の加工技術分野に関し、特に、加熱部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、フォトエレクトリックデバイス、太陽光デバイス及び半導体デバイスは、通常、様々な製造プロセスにより基板表面を処理して製造される。エピタキシャル膜又は材料は化学気相成長（ＣＶＤ）プロセス又は有機金属ＣＶＤ（ＭＯＣＶＤ）プロセスにより基板に成長又は堆積される方法は幅広く適用され、エピタキシャル膜又は材料は、通常、特定のデバイス、例えば、フォトエレクトリックデバイス、太陽光デバイス等に対して、いずれも成分の異なる複数の層を含む。
【０００３】
ＣＶＤ技術は、通常、反応タイプ又は圧力によって分類され、低圧ＣＶＤ（ＬＰＣＶＤ）、常圧ＣＶＤ（ＡＰＣＶＤ）、プラズマ強化ＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）、及び有機金属ＣＶＤ（ＭＯＣＶＤ）等を含む。それらの共通の特徴は、プロセス堆積に使用されるチャンバが大気から隔離され、内部において薄膜堆積プロセスに使用されるウェハ基板は、一定のプロセス温度まで加熱される必要がある。例えば、シリコンエピタキシ用のＡＰＣＶＤ及びＧａＮ堆積用のＭＯＣＶＤは、そのエピタキシャルプロセスの温度が１０００℃を超える。高温下で、温度の均一性をどのように維持するかは、プロセスの結果に大きな影響を与える。例えば、ＬＥＤ産業におけるＭＯＣＶＤ装置の温度の均一性は、１℃となることが要求される。
【０００４】
特に、平板式反応チャンバに対して、例えば、特許公開公報ＣＮ１０２４２２３９２に係る加熱ランプシステム及びその方法の実施案では、ウェハキャリアがウェハキャリアのトラックに沿ってウェハ基板をプロセス堆積チャンバ内に移送することにより、ウェハ基板を支持するためのウェハサセプタの下面が加熱ランプアセンブリから放射されたエネルギーに曝されるとともに、ウェハ基板がウェハサセプタによりプロセス温度まで加熱される。具体的には、図１に示すように、赤外線加熱ランプアセンブリは、ウェハキャリアのトラックの下方に配置され、取付高さが同じである複数の赤外線加熱ランプ管６２４を含み、複数の赤外線加熱ランプ管６２４が平行に配置されて加熱領域を形成する。しかしながら、上記の赤外線加熱ランプ管の平行配置方式を採用すると、それぞれのランプ管の電気量を独立的に調整して、ランプ管から放射されるエネルギーを制御することができるが、ランプ管の平行配置方向の温度分布のみを調整することができ、ランプ管の配置方向と垂直な方向の温度分布を調整することができず、即ち、それぞれのランプ管の長さ方向でパワーを調整することができず、当該方向の温度分布を調整することもできない。この欠陥は、従来の制御技術で温度分布がより高い均一性の要求を依然として満たすことができない原因となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、従来の加熱方式が一方向の温度分布のみを調整することができて、より高い温度均一性を満足できないという問題を解決するために、構造が簡単で、設計が合理的であり、キャリアプレートの加熱領域全体の周方向の均一な温度分布の制御を実現可能な加熱部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記技術問題を解決するために、本発明は、キャリアプレートの下方に設けられ、前記キャリアプレートの加熱面を加熱するための加熱部材であって、上下に設置される第１の加熱ユニット及び第２の加熱ユニットを備え、前記第１の加熱ユニットは、平行に配置される複数本の第１の加熱素子を備え、前記第２の加熱ユニットは、平行に配置される複数本の第２の加熱素子を備え、前記第１の加熱素子は、配置方向が前記第２の加熱素子の配置方向に垂直であるように設置され、前記キャリアプレートの加熱面上への第１の加熱素子と第２の加熱素子の投影は、複数の環状の加熱領域を構成する加熱部材を提供する。
【０００７】
上記技術案に基づいて、好ましくは、前記第１の加熱素子及び第２の加熱素子は、いずれも加熱セクション及び非加熱セクションを備え、前記キャリアプレートの加熱面上への前記第１の加熱素子と第２の加熱素子の加熱セクションの投影は、ほぼ「回」字形を構成する。
【０００８】
上記技術案に基づいて、好ましくは、前記第１の加熱素子及び第２の加熱素子は、いずれも独立して制御される加熱ランプ管であり、前記加熱ランプ管は、石英ガラス管及び前記石英ガラス管内に設けられるフィラメントを備える。
【０００９】
上記技術案に基づいて、好ましくは、各前記加熱ランプ管内のフィラメントのパワーを制御するためのコントローラを更に備える。
【００１０】
上記技術案に基づいて、好ましくは、前記加熱ランプ管における、前記フィラメントの発熱セクションに対応する管壁の下面に、反射層が設けられている。
【００１１】
上記技術案に基づいて、好ましくは、前記加熱ランプ管は赤外線加熱ランプ管を含む。
【００１２】
上記技術案に基づいて、好ましくは、前記第１の加熱ユニット及び第２の加熱ユニットは、いずれもランプハウジングを更に備え、複数本の前記第１の加熱素子及び複数本の前記第２の加熱素子は、対応する前記ランプハウジング内に間隔をあけて設置され、複数本の前記第１の加熱素子及び複数本の第２の加熱素子は、いずれも少なくとも２種類の抵抗値の抵抗線を備える。
【００１３】
上記技術案に基づいて、好ましくは、前記第１の加熱ユニット及び第２の加熱ユニットのパワーを独立的に制御するためのコントローラを更に備える。
【００１４】
上記技術案に基づいて、好ましくは、前記ランプハウジングにおける、前記抵抗線の加熱セクションに対応する管壁の下面に、反射層が設けられている。
【００１５】
上記技術案に基づいて、好ましくは、前記反射層は、Ａｇ層、Ａｌ層、ＡｌＮｄ層、石英層及びセラミック層のうちの１つ又は複数を備える。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の上記技術案は、下記の利点を有する。
【００１７】
本発明に係る加熱部材は、キャリアプレートの下方に設けられ、キャリアプレートの加熱面を加熱するためのものであり、上下に設置される第１の加熱ユニット及び第２の加熱ユニットを備え、第１の加熱ユニットは、平行に配置される複数本の第１の加熱素子を備え、第２の加熱ユニットは、平行に配置される複数本の第２の加熱素子を備え、第１の加熱素子は、配置方向が第２の加熱素子の配置方向に垂直であるように設置され、キャリアプレートの加熱面上への第１の加熱素子と第２の加熱素子の投影は、複数の環状の加熱領域を構成する。本願に係るキャリアプレートを加熱するための加熱部材は、構造が簡単で、設計が合理的であり、上下の２層の加熱ユニットが設けられ、それぞれの加熱ユニットがいずれも複数本の加熱素子を備え、かつキャリアプレートの加熱面上への２つの加熱ユニットの加熱素子の投影が共同で複数の環状の加熱領域を構成することにより、キャリアプレートの加熱面を複数の環状領域に分けることが実現でき、加熱温度分布の均一性を効果的に向上させ、一方向の加熱方式による温度ムラの問題を解決し、プロセス結果の向上に有利である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】従来技術における赤外線加熱ランプ管の配置の構造の模式図である。
【図２】本発明に係る加熱部材の実施例１において加熱されるキャリアプレートと加熱部材の配置方式の模式図である。
【図３】本発明に係る加熱部材実施例１における加熱部材の配置方式の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の実施例の目的、技術案及び利点をより明確にするために、以下、本発明の実施例における図面を参照しながら、本発明の実施例における技術案を明確かつ完全に説明し、明らかなように、説明する実施例は、すべての実施例ではなく、本発明の実施例の一部に過ぎない。本発明における実施例に基づいて、当業者が創造的な作業を行うことなく得るすべての他の実施例は、本発明の保護範囲に属する。
【００２０】
＜実施例１＞
図２〜図３に示すように、本発明の実施例は、加熱部材を提供し、当該加熱部材は、キャリアプレート１の下方に設けられ、キャリアプレート１の加熱面を加熱するためのものであり、上下に設置される第１の加熱ユニット及び第２の加熱ユニットを備え、第１の加熱ユニットは、平行に配置される複数本の第１の加熱素子４を備え、第２の加熱ユニットは、平行に配置される複数本の第２の加熱素子５を備え、第１の加熱素子４は、配置方向が第２の加熱素子５の配置方向に垂直であるように設置され、キャリアプレート１の加熱面上への第１の加熱素子４と第２の加熱素子５の投影は、環状の加熱領域を構成する。
【００２１】
本実施例では、加熱部材は、上下に設置される第１の加熱ユニット及び第２の加熱ユニットを備え、即ち、２層の加熱ユニットを備え、第１の加熱ユニットは、第２の加熱ユニットの上方に設けられてもよく、第２の加熱ユニットの下方に設けられてもよく、具体的には、実際の実施条件に応じて合理的に設置することができる。そのうち、第１の加熱ユニットは、垂直に設置される複数本の第１の加熱素子４（即ち、図１におけるＹ軸に平行）を備え、第２の加熱ユニットは、平行に設置される複数本の第２の加熱素子５（即ち、図１におけるＸ軸に平行）を備える。第１の加熱素子４及び第２の加熱素子５は、共同で、キャリアプレート１を加熱するための加熱領域を構成し、キャリアプレート１の加熱面上への第１の加熱素子４と第２の加熱素子５の投影は、環状の加熱領域を構成することにより、キャリアプレート１の加熱面を複数の環状領域に分けることができ、加熱温度分布の均一性を効果的に向上させ、一方向の加熱方式による温度ムラの問題を解決し、プロセス結果の向上に有利である。
【００２２】
特に、本実施例では、加熱される方形のキャリアプレート１は、上層加熱ユニットの上方に配置され、加熱素子と面平行に配置され、キャリアプレート１のサイズは、温度の均一性を確保するように、一般的に、加熱領域の面積より小さい。また、本願に係る加熱部材は、構造が簡単で、設計が合理的であり、加熱温度が均一であり、実用性が高く、標準的な生産及び普及に有利である。
【００２３】
上記技術案に基づいて、好ましくは、第１の加熱素子４及び第２の加熱素子５は、いずれも加熱セクション２及び非加熱セクション３を備え、キャリアプレート１加熱面上への第１の加熱素子４と第２の加熱素子５の加熱セクション２の投影は、ほぼ「回」字形を構成する。
【００２４】
第１の加熱素子４及び第２の加熱素子５が配置された後、図２〜図３に示すように、図２及び図３における太い線は、加熱セクション２を示し、残りの接続される細い線は、理論上発熱しない非加熱セクション３の部分である。このように、第１の加熱ユニットと第２の加熱ユニットが上下に設置されると、キャリアプレート１上への第１の加熱素子４と第２の加熱素子５の非加熱セクション３の投影は、重なり合う部分があるが、キャリアプレート１上への第１の加熱素子４と第２の加熱素子５の加熱セクション２の投影は、ほぼ「回」字型の複数の環状の加熱領域を形成するように、端部同士が接続され、キャリアプレート１の加熱温度分布の均一性を向上させることに有利である。
【００２５】
上記技術案に基づいて、好ましくは、第１の加熱素子４及び第２の加熱素子５は、いずれも独立して制御される加熱ランプ管であり、加熱ランプ管は、石英ガラス管及び石英ガラス管内に設けられるフィラメントを備える。
【００２６】
本実施例では、第１の加熱素子４及び第２の加熱素子５は、いずれも独立して制御される加熱ランプ管であり、加熱ランプ管は石英ガラス管及びフィラメントからなる。そのうち、図２及び図３における太い線は、フィラメントの発熱領域を示し、残りの接続される細い線は、理論上発熱しないフィラメントの導電性部分である。
【００２７】
平面図から見れば、第１の加熱素子４及び第２の加熱素子５の加熱セクション２は、個々の同心の正方形を構成し、それぞれの正方形のそれぞれの辺（フィラメント）は、いずれもパワーを個別に制御可能なものである。すべての加熱ランプ管が同じパワーで加熱する場合、加熱されたキャリアプレート１は、中心が熱く、周囲が冷たい温度分布を示し、本発明の配置方式では、キャリアプレート１を複数の環状領域に分けることが実現でき、それぞれの領域の加熱パワーが独立して制御可能であり、そして、それぞれの環状領域は、システムの他の要因によって引き起こされる熱場の非対称性を補償するために、４つの辺の加熱パワーを個別に制御することができる。
【００２８】
従って、各フィラメントのパワーを調節することにより、キャリアプレート１の加熱領域全体の周方向の均一な温度分布の制御を実現することができる。
【００２９】
上記技術案に基づいて、好ましくは、各加熱ランプ管内のフィラメントのパワーを制御するためのコントローラを更に備える。
【００３０】
更に、本願に係る加熱部材はコントローラを更に備え、コントローラは、キャリアプレート１の加熱過程中での温度変化に応じて各加熱ランプ管内のフィラメントの電流の大きさをリアルタイムに制御して、複数の環状の加熱領域の温度分布を均一にすることができる。
【００３１】
上記技術案に基づいて、好ましくは、加熱ランプ管における、フィラメントの発熱セクションに対応する管壁の下面に、反射層が設けられている。
【００３２】
好ましくは、本実施例では、フィラメントの加熱パワーをすべて上方に放射させて、加熱効率を向上させるために、加熱ランプ管の管壁の下面に反射層が設けられている。ランプ管の壁が透明であるため、下層フィラメントの高温領域は、上層ランプ管によって遮断される場合があるが、その赤外線放射効率に影響を与えず、かつ上層ランプ管は、下層ランプ管によって加熱されない。キャリアプレート１がランプ管からなる平面に平行であるため、加熱距離は熱放射効率に影響を与えない。従って、２層のランプ管の配置方式は、フィラメントとキャリアプレート１との距離が異なるが、加熱の均一性にほとんど影響を与えない。
【００３３】
上記技術案に基づいて、好ましくは、反射層は、Ａｇ層、Ａｌ層、ＡｌＮｄ層、石英層及びセラミック層のうちの１つ又は複数を備える。
【００３４】
具体的には、反射層は、金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、及びクロムのうちの１つ又は複数の合金の組み合わせを採用してもよく、石英又はセラミック等の非金属材料を採用してもよい。好ましくは、本実施例では、優れた反射効果を確保するために、反射層は、Ａｇ（銀）層、Ａｌ（アルミニウム）層、ＡｌＮｄ（アルミニウム−ネオジム合金）層、石英層又はセラミック層を採用し、そのうち、実際の実施条件に応じて合理的な反射層材料のタイプを選択することができる。
【００３５】
上記技術案に基づいて、好ましくは、加熱ランプ管は赤外線加熱ランプ管を含む。
【００３６】
好ましくは、本実施例では、加熱ランプ管は、赤外線加熱ランプ管を採用し、赤外線加熱の速度が速く、加熱効果が良好であり、キャリアプレート１の加熱効率に有利であり、そして、赤外線加熱ランプ管は、加熱の需要に応じて形状、サイズ、パワー、波長を変更することができ、更に必要な時、必要な場所に、必要な温度に達することを実現でき、柔軟性が高い。
【００３７】
＜実施例２＞
実施例１との相違点は以下のことのみである。
【００３８】
上記技術案に基づいて、好ましくは、第１の加熱ユニット及び第２の加熱ユニットは、いずれもランプハウジングを更に備え、複数本の第１の加熱素子及び複数本の第２の加熱素子は、対応するランプハウジング内に間隔をあけて設置され、複数本の第１の加熱素子及び複数本の第２の加熱素子は、いずれも少なくとも２種類の抵抗値の抵抗線を備える。
【００３９】
本実施例では、第１の加熱ユニットは、第１のランプハウジング、及び第１のランプハウジング内に設けられる複数本の第１の加熱素子を備え、複数本の第１の加熱素子は、平行配置の方式で、第１のランプハウジング内に間隔をあけて設置され、それに対応して、第２の加熱ユニットは、第２のランプハウジング、及び第２のランプハウジング内に設けられる複数本の第２の加熱素子を備え、複数本の第２の加熱素子は、平行配置の方式で、第２のランプハウジング内に間隔をあけて設置される。平面図から見れば、第１の加熱素子及び第２の加熱素子の加熱セクションは、個々の同心の正方形を構成し、すべての加熱ランプ管が同じパワーで加熱する場合、加熱されたキャリアプレートは、中心が熱く、周囲が冷たい温度分布を現れ、そのうち、本発明は、複数本の第１の加熱素子及び複数本の第２の加熱素子は、電流が導入した場合、システムの他の要因によって引き起こされる熱場の非対称性を補償するために、いずれも少なくとも２種類の抵抗値の抵抗線を備えるように設置される。
【００４０】
従って、異なる加熱ランプをグループ化した後のパワー調節により、キャリアプレートの加熱領域全体の周方向の均一な温度分布の制御を実現することができる。
【００４１】
上記技術案に基づいて、好ましくは、第１の加熱ユニット及び第２の加熱ユニットのパワーを独立して制御するためのコントローラを更に備える。
【００４２】
更に、本願に係る加熱部材はコントローラを更に備え、コントローラは、キャリアプレートの加熱過程中での温度変化に応じて第１の加熱ユニット及び第２の加熱ユニットの電流の大きさをリアルタイムに制御して、複数の環状の加熱領域の温度分布を均一にすることができる。
【００４３】
上記技術案に基づいて、好ましくは、ランプハウジングにおける、抵抗線の加熱セクションに対応する管壁の下面に、反射層が設けられている。そのうち、ランプハウジングは、透明な石英ガラスで製造される。
【００４４】
実施例１と同様に、本実施例では、フィラメントの加熱パワーをすべて上方に放射させて、加熱効率を向上させるために、ランプハウジングの管壁の下面に反射層が設けられている。好ましくは、反射層は、金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、及びクロムの１つ又は複数の合金の組み合わせを採用してもよく、石英又はセラミック等の非金属材料で製造されてもよい。
【００４５】
他の技術案は、実施例１と同じであり、重複を避けるために、繰り返して説明しない。
【００４６】
以上のように、本発明に係る加熱部材は、キャリアプレートの下方に設けられ、キャリアプレートの加熱面を加熱するためのものであり、上下に設置される第１の加熱ユニット及び第２の加熱ユニットを備え、第１の加熱ユニットは、平行に配置される複数本の第１の加熱素子を備え、第２の加熱ユニットは、平行に配置される複数本の第２の加熱素子を備え、第１の加熱素子は、配置方向が第２の加熱素子の配置方向に垂直であるように設置され、キャリアプレートの加熱面上への第１の加熱素子と第２の加熱素子の投影は、複数の環状の加熱領域を構成する。本願に係るキャリアプレートを加熱するための加熱部材は、構造が簡単で、設計が合理的であり、上下の２層の加熱ユニットが設け、それぞれの加熱ユニットがいずれも複数本の加熱素子を備え、かつキャリアプレートの加熱面上への２つの加熱ユニットの加熱素子の投影が共同で複数の環状の加熱領域を構成することにより、キャリアプレートの加熱面を複数の環状領域に分けることができ、加熱温度分布の均一性を効果的に向上させ、一方向の加熱方式による温度ムラの問題を解決し、プロセス結果の向上に有利である。
【００４７】
最後に、上記実施例は、本発明の技術案を限定するためのものではなく、説明するためのものに過ぎず、前述の実施例を参照して本発明を詳細に説明したが、当業者であれば、前述の各実施例に記載された技術案を修正し、又はその一部の技術的特徴を等価的に置き換えることができ、これらの修正又は置き換えが、対応する技術案の本質を本発明の各実施例の技術案の精神及び範囲から逸脱させるものではないと理解できるはずである。
【符号の説明】
【００４８】
６２４  赤外線加熱ランプ管
１  キャリアプレート
２  加熱セクション
３  非加熱セクション
４  第１の加熱素子
５  第２の加熱素子
【図１】
2019168669.tif 000003
【図２】
2019168669.tif 000004
【図３】
2019168669.tif 000005