(57)【要約】本発明は、ヒーターの下部のみならず、ヒーターの表面でも発熱温度を均一に維持することで、ウエハーの上部に蒸着される薄膜の厚さを均一にしてヒーター温度が補償される化学気相蒸着装置に適用される。このようなヒーター温度を均一にする化学気相蒸着装置は、前記化学気相蒸着装置のヒーターの均一な発熱温度を維持するためにヒーターの下部でヒーター熱を反射させるための反射断熱板と、前記反射断熱板とヒーターとの間のヒーターの高温領域に直接接触するように形成される放熱部材とを含んでおり、ヒーターの高温領域の下部に放熱部材を接触するように設置し、ウエハーと直接接触するヒーター表面のうち他の領域に比べて高温領域に一定に意図された形態の溝を形成し、前記反射断熱板とヒーターとの間のヒーター領域のうち高温領域に接触して反射熱を減少させるための放熱部材をさらに備える装置として、ヒーターの上下部の温度が均一な化学気相蒸着装置を提供する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒーター温度を均一にする化学気相蒸着装置において、
前記化学気相蒸着装置のヒーターの下部熱を選択的に減少させ、均一な発熱温度を維持するために、ヒーターの高温領域の下部に放熱部材を接触するように設置することを特徴とするヒーター温度を均一にする化学気相蒸着装置。
【請求項２】
ヒーター温度を均一にする化学気相蒸着装置において、
ヒーターの下部でヒーター熱を反射させるための反射断熱板と、
前記反射断熱板とヒーターとの間のヒーター領域のうち高温領域に直接接触して高熱を放熱させる放熱部材と、を含むヒーター温度を均一にする化学気相蒸着装置。
【請求項３】
ヒーター領域のうち高温領域に該当する部分の反射熱を低減するために、前記反射断熱板に開放領域（Ｂ）を形成することを特徴とする請求項２に記載のヒーター温度を均一にする化学気相蒸着装置。
【請求項４】
前記放熱部材の材料は、セラミック、ＡＩＮ、Ｎｉ、Ｉｎｃｏｎｅｌのうち何れか一つであることを特徴とする請求項１乃至３のうち何れか１項に記載のヒーター温度を均一にする化学気相蒸着装置。
【請求項５】
ヒーター温度を均一にする化学気相蒸着装置において、
ウエハーと直接接触するヒーター表面のうち他の領域に比べて高温領域に溝を形成したことを特徴とするヒーター温度を均一にする化学気相蒸着装置。
【請求項６】
前記反射断熱板とヒーターとの間のヒーター領域のうち高温領域に接触して反射熱を減少させるための放熱部材をさらに備える請求項５に記載のヒーター温度を均一にする化学気相蒸着装置。
【請求項７】
ヒーター領域のうち低温領域に該当する部分の反射熱を低減するために、反射断熱板に開放領域（Ｂ）を形成することを特徴とする請求項６に記載のヒーター温度を均一にする化学気相蒸着装置。
【請求項８】
前記溝の深さは０．００５〜０．５ｍｍであることを特徴とする請求項５に記載のヒーター温度を均一にする化学気相蒸着装置。
【請求項９】
前記放熱部材の材料は、セラミック、ＡＩＮ、Ｎｉ、Ｉｎｃｏｎｅｌのうち何れか一つであることを特徴とする請求項６に記載のヒーター温度を均一にする化学気相蒸着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒーターの下部のみならず、ヒーターの表面でも発熱温度を均一に維持することで、ウエハーの上部に蒸着される薄膜の厚さを均一にするヒーター温度が補償される化学気相蒸着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、上昇されたウエハーの上部に反応ガスが塗布されながら、熱による化学的反応によって蒸着が行われるので、ウエハーが均一な温度で上昇できなくなると、蒸着面の一部が設計の仕様と異なるように蒸着され、後工程によって生産される半導体素子に不良が発生するようになる。
【０００３】
従来の化学気相蒸着装置に装着されるヒーターには、生産環境による固有の発熱温度差がある。
【０００４】
このようにヒーターによって発熱される温度が同一でない場合、ウエハーに伝達される熱に差が生じ、これによって、ウエハーの温度が設計時の仕様と異なる温度になるので、蒸着膜が均一に蒸着されなくなる。
【０００５】
すなわち、ヒーターの発熱温度が局部的に異なる場合、他の領域に比べて相対的に温度の高い領域には薄膜が厚く蒸着され、相対的に温度の低い領域には薄膜が薄く蒸着されるので、ウエハーの上部に蒸着される蒸着膜が全体的に不均一に蒸着されるという問題点がある。
【０００６】
添付された図面のうち図１及び図２は、ウエハーの上部に薄膜を蒸着するための従来技術に係る化学気相蒸着装置（以下、ＣＶＤ装置または化学気相蒸着装置という。）とヒーターの高温領域を示す概略図である。
【０００７】
図１及び図２に示した従来の化学気相蒸着装置において、薄膜蒸着が行われるプロセスチャンバー１００の内部には、反応ガスが噴射されるシャワーヘッド１０２と、ウエハーが搭載されるセラミックまたはＡｌＮからなるヒーター１０３とが装着される。また、従来の化学気相蒸着装置は、プロセスチャンバー１００の内部に反応ガスを流入させるインレットガスライン１０１、蒸着後に反応ガスを排出させるポンピングライン１０４、前記ヒーター１０３を支持するヒーターサポート１０５、前記ヒーターサポート１０５を保護するためのベローズ１０６及び反射断熱板１２０を含んで構成される。
【０００８】
このような構成を有する従来のＣＶＤ装置においては、図１及び図２に示すように、ヒーターのウエハー搭載面の温度を全体的に同一に維持するために、ヒーターの発熱温度が他の領域に比べて相対的に高い領域または低い領域に該当する部分を開放した構造を有する反射断熱板が、固定ピンによってヒーターの下部に結合されることを提案している。
【０００９】
このように、反射断熱板の下部に開放領域を形成することで反射熱を下方に排出する方式は、熱の伝達が輻射熱の形態でヒーター下部の反射断熱板の開放部分のみに熱を排出することで実現されるので、ヒーター温度の均一性向上方法としては制限的であった。
【００１０】
熱の伝達は、上記のような輻射熱の他に、直接的な接触による伝導熱、気体による対流熱の形態でも行われるので、これをより効率的に適用する必要がある。  
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、ヒーターの下部で温度の比較的高い領域から下方に伝導熱を放熱することで温度を低下させ、ヒーターの温度を均一にすることにある。
【００１２】
本発明の他の目的は、従来知られた反射断熱板によるヒーター温度の均一性向上構造の開放部分を放熱手段を通して具現できる化学気相蒸着装置を提供することにある。
【００１３】
本発明の更に他の目的は、ヒーターの高温領域の表面を凹入させることで温度を均一にすることにある。
【００１４】
本発明の更に他の目的は、このようなヒーター表面の深さを調節すると同時に、上記のような反射断熱板の放熱手段が適用された複合方式の化学気相蒸着装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記のような目的を達成するための本発明のヒーター温度を均一にする化学気相蒸着装置は、前記化学気相蒸着装置のヒーター下部の輻射熱を放熱するために、ヒーターの下部に放熱部材を設置したことを特徴とする。
【００１６】
上記のような目的を達成するための本発明のヒーター温度を均一にする化学気相蒸着装置は、ヒーターの下部でヒーターの下部熱を反射させるための反射断熱板とヒーターとの間のヒーター領域のうち高温領域に放熱部材を含んで達成される。
【００１７】
上記のような目的を達成するための本発明の化学気相蒸着装置の前記放熱部材の材料としては、セラミック、ＡＩＮ、Ｎｉ、Ｉｎｃｏｎｅｌのうち何れか一つの金属が使用可能である。
【００１８】
上記のような目的を達成するための本発明のヒーター温度を均一にする化学気相蒸着装置は、ウエハーと直接接触するヒーター表面のうち局部的に高温を形成する部分に溝を形成することで達成されることを特徴とする。前記溝の深さは０．００５〜０．５ｍｍであることが好ましい。
【００１９】
上記のような目的を達成するための本発明の化学気相蒸着装置は、前記反射断熱板とヒーターとの間の高温領域に放熱部材を設置するとともに、ヒーター表面のうち高温領域に溝を形成することで、複合的な温度補償構造を提供することを特徴とする。
【００２０】
このような複合的なヒーター温度補償構造が設けられる化学気相蒸着装置の前記放熱部材の材料としては、セラミック、ＡＩＮ、Ｎｉ、Ｉｎｃｏｎｅｌのうち何れか一つが使用可能である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明のヒーター温度を均一にする化学気相蒸着装置は、ヒーターの下部で温度の比較的高い領域から下方に放熱される伝導熱の温度を放熱部材によって低下させることで、ヒーターの全体温度を均一にするという効果を有する。
【００２２】
本発明のヒーター温度を均一にする化学気相蒸着装置は、従来知られた反射断熱板によるヒーター温度の均一性向上構造における短所を改善することで、より強制的な下部放熱が具現されるという効果を有する。
【００２３】
本発明のヒーター温度を均一にする化学気相蒸着装置は、ヒーター表面の高温領域でヒーター表面の深さを調節することで、化学気相蒸着装置のヒーター温度を均一にするという効果を有する。
【００２４】
本発明は、このようなヒーター表面の高温領域に溝を形成すると同時に、上記のような放熱方式を一緒に適用したり、または、ヒーター表面の高温領域に溝を形成すると同時に、反射断熱板をヒーターの下部に構成する複合方式でヒーター温度を均一にする化学気相蒸着装置を提供することで、上述した独立的なヒーター温度を均一にする化学気相蒸着装置より一層改善したヒーター温度の均一性が可能になる化学気相蒸着装置を提供するという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】ウエハーの上部に薄膜を蒸着するための従来技術に係る化学気相蒸着装置と高温領域を示す概略図である。
【図２】ウエハーの上部に薄膜を蒸着するための従来技術に係る化学気相蒸着装置と高温領域を示す概略図である。
【図３】本発明のヒーター温度を均一にする化学気相蒸着装置の第１実施例を示す断面図である。
【図４】本発明のヒーター温度を均一にする化学気相蒸着装置の第２実施例を示す断面図である。
【図５】本発明の化学気相蒸着装置の第３実施例を示す断面図である。
【図６】本発明のヒーター温度を均一にする化学気相蒸着装置の要部抜粋図である。
【図７】本発明のヒーター温度を均一にする化学気相蒸着装置のヒーターを示す平面図である。
【図８】本発明のヒーター温度を均一にする化学気相蒸着装置の反射断熱板を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の好適な実施例を添付された図面に基づいて具体的に説明する。
【００２７】
添付された図面のうち図３は、本発明のヒーター温度を均一にする化学気相蒸着装置の第１実施例を示す断面図である。
【００２８】
図３に示した本発明の化学気相蒸着装置は、従来の化学気相蒸着装置と同様に、プロセスチャンバー１００、インレットガスライン１０１、シャワーヘッド１０２、ヒーター１０３、ポンピングライン１０４、ヒーターサポート１０５及びベローズ１０６を含んで構成される。
【００２９】
本発明の化学気相蒸着装置のヒーター１０３においては、下部の熱を低減するためにヒーター１０３の下部に放熱部材１１０が設置される。このとき、放熱部材１１０が、ヒーター１０３の高温領域Ａ２に集中的に設置され、ヒーター１０３の下部に密着／接触することで、ヒーター１０３下部の発散熱が放熱部材１１０に伝導されて放熱される。このような放熱部材１１０は、必要によって別途の支持部材（図示せず）を通して支持される。このような放熱部材１１０の材料としては、セラミック、ＡＩＮ、Ｎｉ、Ｉｎｃｏｎｅｌのうち何れか一つの金属が適用される。
【００３０】
添付された図面のうち図４は、本発明のヒーター温度を均一にする化学気相蒸着装置の第２実施例を示す断面図である。
【００３１】
図４に示した本発明の化学気相蒸着装置は、従来の化学気相蒸着装置と同様に、プロセスチャンバー１００、インレットガスライン１０１、シャワーヘッド１０２、ヒーター１０３、ポンピングライン１０４、ヒーターサポート１０５及びベローズ１０６を備えている。さらに、本発明の化学気相蒸着装置は、ヒーター１０３の下部でヒーター１０３の下部熱を反射させるための反射断熱板１２０と、前記反射断熱板１２０とヒーター１０３との間のヒーター１０３領域のうち高温領域Ａ２に直接接触するように設置される放熱部材１１０とを備えている。この放熱部材１１０の材料としては、セラミック、ＡＩＮ、Ｎｉ、Ｉｎｃｏｎｅｌのうち何れか一つの金属が適用される。
【００３２】
このようなヒーター１０３と反射断熱板１２０との間で、特にヒーター１０３の高温領域Ａ２に接触した放熱部材１１０は、他の領域に比べて相対的に高い熱を放熱させることで温度を低下させる。
【００３３】
従来の反射断熱板１２０のみの高熱低減構成においては開放部のみを形成したが、本発明においては、放熱部材１１０によって高熱の排出を強制的に処理することで、温度の均等を強化するようになる。
【００３４】
添付された図面のうち図５は、本発明の化学気相蒸着装置の第３実施例を示す断面図である。
【００３５】
図５に示した本発明の化学気相蒸着装置は、従来の化学気相蒸着装置と同様に、プロセスチャンバー１００、インレットガスライン１０１、シャワーヘッド１０２、ヒーター１０３、ポンピングライン１０４、ヒーターサポート１０５及びベローズ１０６を備えている。また、ウエハーと直接接触するヒーター１３０表面のうち部分的に高温が形成される部分（高温領域）Ａ１には、０．００５〜０．５ｍｍの深さを有する溝１３０が形成される。
【００３６】
この高温領域Ａ１の温度は、略５００℃〜８５０℃の高温であり、工程条件において差が生じるが、これを勘案するとき、溝１３０の深さは０．００５〜０．５ｍｍであることが適当である。
【００３７】
すなわち、温度が高いほど深さを深くし、温度が低いほど深さを薄くするように調節することで、該当のヒーターの温度特性を均一に調節する。
【００３８】
特に、本発明のヒーター温度を均一にする化学気相装置は、このようなヒーター１０３と前記反射断熱板１２０との間のヒーター領域のうち他の位置に形成される高温領域Ａ２に対して輻射熱を放熱／減少させる放熱部材１１０をさらに備えることで、溝１３０、放熱部材１１０及び反射断熱板１２０が複合的に具現された複合的なヒーター補償構造を提供するようになる。
【００３９】
このとき、放熱部材１１０の材料としては、セラミック、ＡＩＮ、Ｎｉ、Ｉｎｃｏｎｅｌのうち何れか一つの金属が適用される。
【００４０】
前記ヒーターの製造物質の純度、製造時の異物質の混合可否、密度の差、熱素子の配列状態及び外部の影響などによって、ウエハーのローディング時に前記ヒーターの温度が部分的に高い部分または低い部分が発生するが、本発明に係るヒーター温度を均一にする化学気相蒸着装置の放熱部材１１０のみの装置、溝１３０のみの装置、複合的に反射断熱板１２０及び溝１３０からなる装置、または反射断熱板１２０、溝１３０及び放熱部材１１０の複合的なヒーター温度均一構成方式を通して、互いに温度の異なる領域を均一に補償できるようになる。
【００４１】
添付された図面のうち図６乃至図７は、本発明のヒーター温度を均一にする化学気相蒸着装置の最も好適な例として、図６は、化学気相蒸着装置の要部抜粋図で、図７は、本発明の化学気相蒸着装置のヒーターのみを抜粋した平面図で、図８は、本発明の化学気相蒸着装置の反射断熱板の抜粋図である。
【００４２】
図７に示すように、ヒーター１０３の全体領域のうち符号「Ａ１」または「Ａ２」で示すような相対的に温度の高い領域が１個以上存在する。
【００４３】
前記「Ａ１」、「Ａ２」領域の温度がヒーター１０３の他の領域に比べて相対的に高い場合、前記「Ａ１」、「Ａ２」領域に相応する位置に置かれるウエハーの上部領域に形成される蒸着膜の厚さは、ヒーター１０３の他の領域に比べて厚く形成されるようになる。
【００４４】
したがって、これら二箇所の温度を均一にする目的で前記「Ａ２」領域の温度を低下させるために、図６に示すように、放熱部材１１０がヒーター１０３と反射断熱板１２０との間に適用されるとともに、ヒーター１０３の表面のうち「Ａ１」領域には０．００５〜０．５ｍｍの深さを有する溝１３０を形成することで、ヒーター１０３の表面のみならず、ヒーター１０３の下部でも温度の放熱が行われるようになり、温度の均一化が行われる。
【００４５】
このように構成されるヒーター１０３の「Ａ１」領域は、ヒーターの上部で発熱される高温領域であるが、溝１３０の深さが他の部分に比べて薄いので、ヒーター１０３の他の領域と同一の温度を維持できるようになり、ヒーター１０３の全体領域の温度が均一になる。
【００４６】
上記のような放熱部材１１０は、その大きさや設置方法が位置と形状によって制限されることなく、ヒーター１０３の発熱温度差によって位置と形状が変化するように設計される。
【００４７】
すなわち、ヒーター１０３の局部的な温度の差が、製造されるヒーターごとにそれぞれ異なるので、 放熱部材１１０の位置と形状は、ヒーター１０３に応じてそれぞれ異なるように設計されるべきである。
【００４８】
ヒーター１０３の局部的な温度差を除去するためには、ヒーター１０３をチャンバーに装着する前に発熱状態を点検し、発熱時に局部的に温度差が発生する部分を含む全領域の温度値を確認した後、各ヒーターごとに適用される放熱部材及び反射断熱板を設計するようになる。
【００４９】
前記反射断熱板１２０は、セラミック、または、大きい反射率及び良好な断熱性を有する金属（Ｉｎｃｏｎｅｌ）材質で形成されることが好ましく、ヒーター１０３の下部面または下部面及び側面を覆うように構成される。
【００５０】
一方、上記の例とは反対に、ヒーター１０３の特定領域の温度が他の領域に比べて相対的に低い場合も発生する。この場合、添付された図面のうち図８に示すように、前記温度の低い領域に対してのみ反射断熱板１２０を適用し、高温領域に対応して開放領域Ｂを形成することで熱の発散が行われ、ヒーター１０３の全体領域の温度を均一に調節できるようになる。
【００５１】
本発明では、他の領域に比べて相対的に温度が高い部分または低い部分の温度を補償するための構造を有する反射断熱板１２０の他に、ヒーター１０３の表面側の高温領域に溝１３０を適用することを重要な特徴とする。これによって、ヒーター１０３表面の温度を均一にするという特徴を有するが、このようなヒーター１０３の上部のみならず、ヒーター１０３の下部でも反射断熱板１２０によって高温領域Ａ１，Ａ２に開放領域Ｂを選択的に適用することで、高温領域の温度を低下させて均一にすることもできる。
【００５２】
このような反射断熱板１２０の開放領域Ｂや放熱部材１１０の適用は、ヒーター１０３との選択的な複合構成からなる場合に最も好ましい装置を提供する。
【００５３】
このような反射断熱板１２０、放熱部材１１０及び溝１３０の独立的な構造や選択的結合によってヒーター１０３の全体領域の温度を同一にすることができ、その結果、ウエハーの上部に蒸着される薄膜が均一な厚さで蒸着されるようになる。  
【符号の説明】
【００５４】
１１０  放熱部材
１２０  反射断熱板
１３０  溝
【図１】
2010509493.tif 000003
【図２】
2010509493.tif 000004
【図３】
2010509493.tif 000005
【図４】
2010509493.tif 000006
【図５】
2010509493.tif 000007
【図６】
2010509493.tif 000008
【図７】
2010509493.tif 000009
【図８】
2010509493.tif 000010
【国際調査報告】
2010509493.tif 000011
2010509493.tif 000012