(57)【要約】【課題】ウェハの均熱化をさらに向上するとともに、ウェハの温度低下を抑制することを可能とする半導体製造装置を提供する。【解決手段】半導体装置１００は、第１領域２０Ａ、第２領域２０Ｂ及び第３領域２０Ｃを少なくとも含む均熱部材２０を備える。第１領域２０Ａ、第２領域２０Ｂ及び第３領域２０Ｃは、均熱部材２０の中心を基準とする同心円によって区切られる。第１領域２０Ａにおいて第１貫通孔２１Ａが占める割合は、３５％以上かつ５５％以下である。第２領域２０Ｂにおいて第２貫通孔２１Ｂが占める割合は、８０％以上である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒータとウェハとの間に板状形状の均熱部材を備える半導体製造装置であって、
前記均熱部材の直径は、前記ウェハの直径よりも大きく、
前記均熱部材は、前記均熱部材の中心を含む第１領域と、前記均熱部材の径方向において前記第１領域よりも外側に配置される第２領域と、前記均熱部材の径方向において前記第２領域よりも外側に配置される第３領域とを少なくとも含み、
前記第１領域、前記第２領域及び前記第３領域は、前記均熱部材の中心を基準とする同心円によって区切られており、
前記第１領域には、前記ヒータ側から前記ウェハ側に前記均熱部材を貫通する第１貫通孔が設けられており、
前記第２領域には、前記ヒータ側から前記ウェハ側に前記均熱部材を貫通する第２貫通孔が設けられており、
前記第３領域には、前記ヒータ側から前記ウェハ側に前記均熱部材を貫通する貫通孔が設けられておらず、
前記第１領域において前記第１貫通孔が占める割合は、３５％以上かつ５５％以下であり、
前記第２領域において前記第２貫通孔が占める割合は、８０％以上であることを特徴とする半導体製造装置。
【請求項２】
前記均熱部材の直径は、前記ウェハの直径の１．２倍以上１．５倍以下であり、
前記第１領域の直径は、前記ウェハの直径の１倍以上１．１倍以下であり、
前記第２領域の直径は、前記ウェハの直径の１．１倍以上１．３倍以下であり、
前記第３領域の直径は、前記ウェハの直径の１．２倍以上１．５倍以下であることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置。
【請求項３】
前記均熱部材の厚みは、１．０ｍｍ以上５．０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置。
【請求項４】
前記均熱部材の熱伝導率は、１８０Ｗ／ｍｋ以上２３０Ｗ／ｍｋ以下であることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置。
【請求項５】
前記均熱部材の輻射率は、０．８以上０．９以下であることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒータとウェハとの間に均熱部材を備える半導体製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ヒータとウェハとの間に均熱部材を配置することによって、ヒータのパターンがウェハに転写される事象を抑制する半導体製造装置が提案されている。また、均熱部材とヒータとの距離を部分的に変更することによって、ウェハの均熱化が図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１００６７４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した均熱部材を採用しても、ウェハの均熱化が不十分であり、ウェハの均熱化をさらに向上する必要がある。また、ヒータから放射される熱が均熱部材によって遮蔽されるため、ウェハの温度が低下してしまう。
【０００５】
そこで、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、ウェハの均熱化をさらに向上するとともに、ウェハの温度低下を抑制することを可能とする半導体製造装置を提供することを目的する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１実施形態に係る半導体製造装置は、ヒータとウェハとの間に板状形状の均熱部材を備える。前記均熱部材の直径は、前記ウェハの直径よりも大きい。前記均熱部材は、前記均熱部材の中心を含む第１領域と、前記均熱部材の径方向において前記第１領域よりも外側に配置される第２領域と、前記均熱部材の径方向において前記第２領域よりも外側に配置される第３領域とを少なくとも含む。前記第１領域、前記第２領域及び前記第３領域は、前記均熱部材の中心を基準とする同心円によって区切られている。前記第１領域には、前記ヒータ側から前記ウェハ側に前記均熱部材を貫通する第１貫通孔が設けられている。前記第２領域には、前記ヒータ側から前記ウェハ側に前記均熱部材を貫通する第２貫通孔が設けられている。前記第３領域には、前記ヒータ側から前記ウェハ側に前記均熱部材を貫通する貫通孔が設けられていない。前記第１領域において前記第１貫通孔が占める割合は、３５％以上かつ５５％以下である。前記第２領域において前記第２貫通孔が占める割合は、８０％以上である。
【０００７】
第１の特徴において、前記均熱部材の直径は、前記ウェハの直径の１．２倍以上１．５倍以下である。前記第１領域の直径は、前記ウェハの直径の１倍以上１．１倍以下である。前記第２領域の直径は、前記ウェハの直径の１．１倍以上１．３倍以下である。前記第３領域の直径は、前記ウェハの直径の１．２倍以上１．５倍以下である。
【０００８】
第１の特徴において、前記均熱部材の厚みは、１．０ｍｍ以上５．０ｍｍ以下である。
【０００９】
第１の特徴において、前記均熱部材の熱伝導率は、１８０Ｗ／ｍｋ以上２３０Ｗ／ｍｋ以下である。
【００１０】
第１の特徴において、前記均熱部材の輻射率は、０．８以上０．９以下である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ウェハの均熱化をさらに向上するとともに、ウェハの温度低下を抑制することを可能とする半導体製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、第１実施形態に係る半導体装置１００を示す図である。
【図２】図２は、第１実施形態に係る均熱部材２０を示す図である。
【図３】図３は、評価結果を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下において、本発明の実施形態に係る半導体製造装置について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。
【００１４】
ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１５】
［実施形態の概要］
実施形態に係る半導体製造装置は、ヒータとウェハとの間に板状形状の均熱部材を備える。前記均熱部材の直径は、前記ウェハの直径よりも大きい。前記均熱部材は、前記均熱部材の中心を含む第１領域と、前記均熱部材の径方向において前記第１領域よりも外側に配置される第２領域と、前記均熱部材の径方向において前記第２領域よりも外側に配置される第３領域とを少なくとも含む。前記第１領域、前記第２領域及び前記第３領域は、前記均熱部材の中心を基準とする同心円によって区切られている。前記第１領域には、前記ヒータ側から前記ウェハ側に前記均熱部材を貫通する第１貫通孔が設けられている。前記第２領域には、前記ヒータ側から前記ウェハ側に前記均熱部材を貫通する第２貫通孔が設けられている。前記第３領域には、前記ヒータ側から前記ウェハ側に前記均熱部材を貫通する貫通孔が設けられていない。前記第１領域において前記第１貫通孔が占める割合は、３５％以上かつ５５％以下である。前記第２領域において前記第２貫通孔が占める割合は、８０％以上である。
【００１６】
実施形態では、第１領域において第１貫通孔が占める割合が３５％以上であるため、均熱部材の遮蔽に伴うウェハの温度低下が抑制される。第１領域において第１貫通孔が占める割合が５５％以下であるため、ウェハの均熱性が阻害されない。一方で、第２領域において第２貫通孔が占める割合が８０％以上であるため、均熱部材の遮蔽に伴うウェハの温度低下が抑制される。
【００１７】
［第１実施形態］
（半導体製造装置の構成）
以下において、第１実施形態に係る半導体製造装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る半導体装置１００を示す図である。
【００１８】
図１に示すように、半導体装置１００は、ヒータ１０と、均熱部材２０とを有する。半導体装置１００は、均熱部材２０を挟んでヒータ１０の反対側に配置されたウェハ２００を加熱する。
【００１９】
ヒータ１０は、ウェハ２００を加熱する熱源である。ヒータ１０は、特に限定されるものではないが、所定パターンを有する電熱線によって構成される。
【００２０】
均熱部材２０は、ヒータ１０から放射される熱をウェハ２００に均一に伝達する部材である。均熱部材２０は、板状形状を有する。均熱部材２０は、例えば、炭素材料によって構成される基材がＳｉＣ（炭化珪素）材料でコーティングされた部材である。
【００２１】
第１実施形態において、均熱部材２０の厚みは、１．０ｍｍ以上５．０ｍｍ以下であることが好ましい。均熱部材２０の熱伝導率は、１８０Ｗ／ｍｋ以上２３０Ｗ／ｍｋ以下であることが好ましい。均熱部材２０の輻射率は、０．８以上０．９以下であることが好ましい。
【００２２】
（均熱部材の構成）
以下において、第１実施形態に係る均熱部材について、図面を参照しながら説明する。図２は、第１実施形態に係る均熱部材２０を示す図である。図２は、均熱部材２０の主面（ウェハ２００の主面と平行な面）を示す図である。
【００２３】
図２に示すように、均熱部材２０は、円形形状（円盤形状）を有する。均熱部材２０は、第１領域２０Ａと、第２領域２０Ｂと、第３領域２０Ｃとを少なくとも含む。第１領域２０Ａ、第２領域２０Ｂ及び第３領域２０Ｃは、均熱部材２０の中心を基準とする同心円によって区切られる。
【００２４】
第１領域２０Ａは、均熱部材２０の中心を含む領域である。第１領域２０Ａには、ヒータ１０側からウェハ２００側に均熱部材２０を貫通する第１貫通孔２１Ａが設けられる。第１領域２０Ａには、複数の第１貫通孔２１Ａが設けられることが好ましい。複数の第１貫通孔２１Ａは、第１領域２０Ａの全面に亘って均等な間隔で設けられることが好ましい。
【００２５】
第１領域２０Ａにおいて第１貫通孔２１Ａが占める割合は、３５％以上かつ５５％以下である。第１領域２０Ａにおいて第１貫通孔２１Ａが占める割合が３５％以上であるため、均熱部材２０の遮蔽に伴うウェハ２００の温度低下が抑制される。第１領域２０Ａにおいて第１貫通孔２１Ａが占める割合が５５％以下であるため、ウェハ２００の均熱性が阻害されない。
【００２６】
第１貫通孔２１Ａの形状及びサイズは、特に限定されるものではないが、第１貫通孔２１Ａの形状は円形であり、第１貫通孔２１Ａのサイズはφ４ｍｍ以上φ６ｍｍ以下であってもよい。第１貫通孔２１Ａのサイズがφ４ｍｍ以上であることによって、均熱部材２０の遮蔽に伴うウェハ２００の温度低下が抑制される。第１貫通孔２１Ａのサイズがφ６ｍｍ以下であることによって、ウェハ２００の均熱性が阻害されない。
【００２７】
第２領域２０Ｂは、均熱部材２０の径方向において第１領域２０Ａよりも外側に配置される領域である。第２領域２０Ｂには、ヒータ１０側からウェハ２００側に均熱部材２０を貫通する第２貫通孔２１Ｂが設けられる。第２領域２０Ｂには、複数の第２貫通孔２１Ｂが設けられることが好ましい。複数の第２貫通孔２１Ｂは、均熱部材２０の中心を基準とする同心円に沿った形状を有することが好ましい。
【００２８】
第２領域２０Ｂにおいて第２貫通孔２１Ｂが占める割合は、８０％以上である。第２領域２０Ｂにおいて第２貫通孔２１Ｂが占める割合が８０％以上であるため、均熱部材２０の遮蔽に伴うウェハ２００の温度低下が抑制される。
【００２９】
第２貫通孔２１Ｂの形状及びサイズは、特に限定されるものではない。第２貫通孔２１Ｂのサイズは、第１貫通孔２１Ａのサイズよりも大きいことが好ましい。
【００３０】
第３領域２０Ｃは、均熱部材２０の径方向において第２領域２０Ｂよりも外側に配置される領域である。第３領域２０Ｃには、ヒータ１０側からウェハ２００側に均熱部材２０を貫通する貫通孔が設けられていない。これによって、均熱部材２０を支持する支柱等を第３領域２０Ｃに設けることが容易である。
【００３１】
第１実施形態において、均熱部材２０の直径は、ウェハ２００の直径よりも大きい。具体的には、均熱部材２０の直径は、ウェハ２００の直径の１．２倍以上１．５倍以下であることが好ましい。
【００３２】
均熱部材２０の直径がウェハ２００の直径の１．２倍以上であることによって、第１領域２０Ａ、第２領域２０Ｂ及び第３領域２０Ｃを適切な範囲に設けることが可能である。均熱部材２０の直径がウェハ２００の直径の１．５倍以下であることによって、均熱部材２０のサイズが大きくなり過ぎない。
【００３３】
第１実施形態において、第１領域２０Ａの直径は、ウェハ２００の直径の１倍以上１．１倍以下であることが好ましい。言い換えると、第１領域２０Ａは、ウェハ２００と対応する位置において、ウェハ２００と対応する範囲に設けられる。
【００３４】
第１領域２０Ａの直径がウェハ２００の直径の１倍以上であることによって、均熱部材２０の主面（ウェハ２００の主面）の投影面上において、第２貫通孔２１Ｂが占める割合が大きい第２領域２０Ｂがウェハ２００の外側に位置するため、ウェハ２００の均熱性が阻害されない。一方で、第１領域２０Ａの直径がウェハ２００の直径の１．１倍以下であることによって、ヒータ１０から放射される熱が第２領域２０Ｂから回り込みやすく、ウェハ２００の温度低下が抑制される。
【００３５】
第２領域２０Ｂの直径は、ウェハ２００の直径の１．１倍以上１．３倍以下であることが好ましい。第２領域２０Ｂの直径が１．１倍以上であることによって、均熱部材２０の主面（ウェハ２００の主面）の投影面上において、第２領域２０Ｂがウェハ２００と重ならず、ウェハ２００の均熱性が阻害されない。第２領域２０Ｂの直径が１．３倍以下であることによって、均熱部材２０のサイズが大きくなり過ぎない。
【００３６】
第３領域２０Ｃの直径は、ウェハ２００の直径の１．２倍以上１．５倍以下であることが好ましい。これによって、均熱部材２０のサイズが大きくなり過ぎない。なお、第３領域２０Ｃの直径は、均熱部材２０の直径と同様である。
【００３７】
（作用及び効果）
第１実施形態では、第１領域２０Ａにおいて第１貫通孔２１Ａが占める割合が３５％以上であるため、均熱部材２０の遮蔽に伴うウェハ２００の温度低下が抑制される。第１領域２０Ａにおいて第１貫通孔２１Ａが占める割合が５５％以下であるため、ウェハ２００の均熱性が阻害されない。一方で、第２領域２０Ｂにおいて第２貫通孔２１Ｂが占める割合が８０％以上であるため、均熱部材２０の遮蔽に伴うウェハ２００の温度低下が抑制される。
【００３８】
[評価結果]
以下において、評価結果について説明する。具体的には、比較例に係る均熱部材として、貫通孔を有していない均熱部材を準備した。実施例に係る均熱部材として、貫通孔を有する均熱部材（図２を参照）を準備した。ここで、均熱部材のサイズは、φ３００ｍｍである。実施例に係る均熱部材において、φ２００ｍｍ未満の領域（第１領域）において貫通孔が占める割合は５０％であり、φ２００ｍｍ以上φ２５０ｍｍ未満の領域（第２領域）において貫通孔が占める割合は１００％であり、φ２５０ｍｍ以上の領域（第３領域）において貫通孔が占める割合は０％である。
【００３９】
比較例及び実施例に係る均熱部材を用いて、ウェハの温度、ウェハの均熱性、損失温度、均熱部材の温度を測定した。このような測定結果は、図３に示す通りである。なお、ヒータの温度条件についても、図３に示す通りである。ヒータ温度（ＩＮ）は、均熱部材２０の主面（ウェハ２００の主面）の投影面上において、ヒータの中心を基準とする同心円の内側のヒータ温度である。ヒータ温度（ＯＵＴ）は、均熱部材２０の主面（ウェハ２００の主面）の投影面上において、ヒータの中心を基準とする同心円の外側のヒータ温度である。
【００４０】
図３に示すように、実施例では、比較例と比べて、損失温度が小さくなっており、ヒータの温度が略一定である場合に、ウェハの温度が上昇することが確認された。また、実施例では、貫通孔が占める割合が大きい第２領域が設けられているため、比較例と比べて、ヒータ温度（ＯＵＴ）が低くても、均熱性が向上することが確認された。
【００４１】
［その他の実施形態］
本発明は上述した実施形態によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
【符号の説明】
【００４２】
１０…ヒータ、２０…均熱部材、２０Ａ…第１領域、２０Ｂ…第２領域、２０Ｃ…第３領域、２１Ａ…第１貫通孔、２１Ｂ…第２貫通孔、１００…半導体装置、２００…ウェハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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