(57)【要約】      （修正有）【課題】ウェハー加熱装置において、ウェハー加熱面に現れる主として周方向の温度分布を抑制する。【解決手段】ウエハー加熱装置１６は、ウエハー加熱面１３ａと背面１３ｂとを有する板状体１３、および板状体１３の背面１３ｂ側に設けられているヒーター６を備える。板状体１３がヒーター６に対して相対的に回動可能である。好ましくは、板状体１３がヒーター６の中心軸Ｄを中心として回動可能であり、また、板状体１３とヒーター６との間に間隙１４を設ける。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハー加熱面と背面とを有する板状体、および前記板状体の背面側に設けられているヒーターを備えており、前記板状体が前記ヒーターに対して相対的に回動可能であることを特徴とする、ウエハー加熱装置。
【請求項２】
前記板状体が前記ヒーターの中心軸を中心として回動可能であることを特徴とする、請求項１記載の加熱装置。
【請求項３】
前記板状体と前記ヒーターとの間に間隙が設けられていることを特徴とする、請求項１または２記載の加熱装置。
【請求項４】
前記板状体および前記ヒーターに、前記ウエハーを支持するリフトピンを挿入するための孔が形成されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つの請求項に記載の加熱装置。
【請求項５】
前記ウエハーと前記板状体との間にクリアランスが設けられていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一つの請求項に記載の加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はウエハー加熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置においては、熱ＣＶＤなどによってシランガスなどの原料ガスから半導体薄膜を製造するに当たって、ウエハーを加熱するためのセラミックヒーターが採用されている。このようなヒーターにおいては、加熱面を高温に維持しながら、加熱面の温度の均一性を確保することによって、半導体不良を防止する必要がある。しかし、セラミックヒーターは、セラミック基体の内部に発熱体を埋設したものであり、加熱面にある程度の温度のバラツキが発生する。
特許文献１、２には、セラミックヒーターのウエハー加熱面の温度の均一性を高める技術が開示されている。
【特許文献１】特開平６−５３１４５号公報
【特許文献２】特開２００２−５０６５７号公報
【発明の開示】
【０００３】
例えば、図１、図２に示すようなセラミックヒーター１１について述べる。ヒーター１１は、円板形状のセラミック基体２と、基体２内に埋設された抵抗発熱体４と、発熱体４に電力を供給する端子５とを備えている。基体２の加熱面２ａにウエハーを載置する。２ｂは、端子５が露出する背面であり、２ｃは側面である。この加熱面２ａには、発熱体４の埋設状態の変位などによって、ヒーターの一部に周方向に向かって延びるホットスポットやコールドスポットＣが発生することがある。
ヒーター加熱面２ａにおいて、径方向に向かって温度勾配がある場合には、ヒーター上にリングを設置したり、ヒーターをリングによって包囲することによって、側面２ｃからの輻射エネルギーを変え、径方向の温度分布が小さくなるように制御できる。しかし、図２に示すような周方向の温度分布を縮小させることは、こうした方法では設計上困難である。
【０００４】
本発明の課題は、ウエハー加熱装置において、ウエハー加熱面に現れる主として周方向の温度分布を抑制することである。
【０００５】
本発明は、ウエハー加熱面と背面とを有する板状体、および板状体の背面側に設けられているヒーターを備えており、板状体がヒーターに対して相対的に回動可能であることを特徴とする、ウエハー加熱装置に係るものである。
【０００６】
ヒーター内における発熱体の変位などの原因によって、ヒーターの加熱面において周方向に温度分布が生じた場合であっても、ヒーター上に別体の板状体を設置し、板状体をヒーターに対して相対的に回動させることができる。これによって、ヒーター表面に温度分布が生じていても、ヒーター表面の周方向へ向かう板状体の回動によって、板状体表面の周方向の温度分布は抑制される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
例えば図３に示すようなヒーター６に板状体１３を組み合わせ、図４に示す加熱装置１６を構成する。本例のヒーター６は、円板形状の基体７、基体７内に埋設された抵抗発熱体８、抵抗発熱体８に電力を供給するための端子５、基体７の背面７ｂ側に設けられた管状の取り付け部１０を備えている。取り付け部１０の内側空間１２には端子５が固定され、保護されている。
【０００８】
ここで、基体７の加熱面７ａ側に、例えば図５に示すように、周方向に延びるコールドスポットＣが発生したものとする。こうしたコールドスポットＣは、例えば加熱面の径方向に見たときの発熱体８の埋設間隔のずれによって発生する。こうした周方向のコールドスポットＣは、径方向の温度分布とは異なり、基体７の側面７ｃからの放熱を制御することによっては消去できない。
【０００９】
ここで、本発明においては、図４に示すように、基体７上に板状体１３を設置する。板状体１３の背面１３ｂは基体７の加熱面７ａに対向しており、背面１３ｂと加熱面７ａとの間には間隙１４が形成されている。板状体１３の加熱面１３ａ上に、直接，あるいは所定間隔をおいてウエハーＷを設置し、加熱する。板状体１３は、ヒーター６の中心軸Ｄを中心として回動可能である。本例では、板状体１３の背面１３ｂ側に回転軸１５が取り付けられている。回転軸１５が、基体７の中央貫通孔７ｃに挿通され、更に取り付け部１０の内側空間１２に挿通され、図示しない回動機構に連結されている。
【００１０】
この結果、例えば図５に示すようにコールドスポットＣが基体７の加熱面７ａに発生した場合にも、図６に示すように、板状体１３を軸Ｄを中心として矢印Ａのように回動させると、コールドスポットＣ上に過剰な熱量が配分される。この結果、板状体１３の加熱面１３上で回動方向Ａに向かうコールドスポットが抑制される。
【００１１】
本発明において、ヒーターの形態は特に限定されない。例えば、ヒーターは、導電体からなる盤状体であってよく、また絶縁体からなる盤状体内に抵抗発熱体を埋設したものであってよい。導電体としては、ニッケル、ニッケル合金、ステンレス、アルミニウム、アルミニウム合金を例示できる。絶縁体としてはセラミックスが特に好ましい。セラミックスとしては、好ましくは、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化ホウ素及びサイアロンなどの窒化物セラミックス、アルミナー炭化ケイ素複合材料などの公知のセラミックス材料であってよい。ハロゲン系ガスなどの腐食性ガスに対して高い耐腐食性を付与するためには、窒化アルミニウムやアルミナが特に好ましい。また、いわゆるシースヒーターであってよい。
【００１２】
基体７の形状は特に限定されないが、円板形状が好ましい。加熱面７ａの形状は、ポケット形状、エンボス形状、溝形状が施される場合もある。基体７の製法は限定されないが、ホットプレス製法、ホットアイソスタティックプレス製法が好ましい。発熱体８の形状は、コイル形状、リボン形状、メッシュ形状、板状、膜状であってよい。
【００１３】
板状体１３の形態は特に限定されない。また、板状体１３の材質は、セラミックス、ガラス等の絶縁体であってよい。セラミックスとしては、好ましくは、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化ホウ素及びサイアロンなどの窒化物セラミックス、アルミナー炭化ケイ素複合材料などの公知のセラミックス材料であってよい。
板状体１３の厚さは特に限定されない。板状体１３の厚さを０．５ｍｍ以上とすることは、ヒーター６の加熱面における温度分布を縮小させる上で好ましい。この観点からは、板状体１３の厚さを１ｍｍ以上とすることが一層好ましい。また、板状体１３の厚さが大きすぎると、熱効率が低下し、板状体１３の加熱面１３ａにおける温度制御が難しくなる。この観点からは、板状体１３の厚さは１０ｍｍ以下であることが好ましく、５ｍｍ以下であることが一層好ましい。
【００１４】
板状体１３とヒーター６とは互いに接触させることもできるが、若干の間隙１４を設けることもできる。間隙１４を設ける場合には、回転時の摩擦、接触を低減するという観点からは、間隙１４は０．０５ｍｍ以上であることが好ましく、０．１ｍｍ以上であることが更に好ましい。また、間隙１４にバックサイドガスを流すことによって、ヒーター６から板状体１３への熱伝導を促進することもできる。
【００１５】
本発明においては、ヒーター６と板状体１３とを相対的に回動させる。この際には、ヒーター６を固定し、板状体１３を回動させることができる。また板状体１３を固定し、ヒーター６を回動させることができる。更に、ヒーター６と板状体１３との両方を回動させることができる。板状体１３等の回動機構は特に限定されず、通常のモーター装置を利用できる。
【００１６】
本発明の加熱装置は、半導体製造装置一般に好適に適用できる。ここで半導体製造装置とは、幅広い半導体製造プロセスにおいて使用される装置のことを意味している。これには、成膜装置の他、エッチング装置、ベーキング装置、キュアリング装置、クリーニング装置、検査装置が含まれる。
【００１７】
好適な実施形態においては、板状体およびヒーターに、ウエハー支持用リフトピンを挿入するための孔を形成する。この場合には、板状体をヒーターに対して静止させたときに、板状体の孔とヒーターの孔とが連通するようにし、これによってリフトピンを板状体の孔とヒーターの孔とに挿入できるようにすることが好ましい。例えば図７に示す例においては、板状体１３に、リフトピン挿入用の孔２０Ｂが設けられており、ヒーター６に、リフトピン挿入用の孔２０Ａが設けられている。板状体１３の回転を停止ししたときに、孔２０Ｂが孔２０Ａの上に位置し、両者が一体の貫通孔をなすように、板状体１３を位置決めする。
【００１８】
また、好適な実施形態においては、ウエハーと板状体との間にクリアランスを設ける。これによって板状体からウエハーへの熱伝達を制御し、ウエハーの温度分布を制御することができる。例えば、図８の例では、板状体１３Ａの表面１３ａ側に凹部２２が形成されており、これによって、板状体１３とウエハーＷとの間にクリアランスが形成されている。このクリアランスの大きさを変更することによって、板状体１３Ａからウエハーへの熱伝達を変え、ウエハーＷの温度分布を変えることができる。例えば、板状体１３ＡとウエハーＷとのクリアランスを、ウエハーＷの中央部分では大きくし、ウエハーＷの周縁部では小さくすることができる。
【比較例】
【００１９】
図３に示すヒーター６を製造した。ここで基体７の材質は窒化アルミニウム焼結体とし、基体７の直径は３５０ｍｍとし、厚さは１０ｍｍとした。基体７の内部には、モリブデン製のコイルスプリング形状の発熱体８を埋設した。電力供給部材５はニッケル製である。
【００２０】
このヒーター６を昇温し、加熱面７ａの設定温度が約５００℃となるようにした。この設定温度は熱電対によって確認した。そして、加熱面７ａの温度分布を赤外線放射温度計によって観測した。この結果、相対的に低温（４９０℃以下）の領域Ｃが生成していた。
【実施例】
【００２１】
比較例のヒーター６の上に板状体１３を設置した。板状体１３の材質は窒化アルミニウム焼結体とし、板状体１３の直径は３５０ｍｍとし、厚さは３ｍｍとした。板状体１３と基体７との間隙１４は０．５ｍｍとした。加熱装置を昇温し、加熱面１３ａの設定温度が約４５０℃となるようにした。板状体１３を１０〜２０rpmの速さで回転させて、加熱面１３ａの温度分布を赤外線放射温度計によって観測した。加熱面１３ａには周方向に延びるコールドスポット１３が観測されず、温度差は２℃であった。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】セラミックヒーター１１を模式的に示す断面図である。
【図２】セラミックヒーター１１の加熱面２ａを示す平面図である。
【図３】ヒーター６を模式的に示す断面図である。
【図４】ヒーター６および板状体１３を備えた加熱装置１６を模式的に示す断面図である。
【図５】ヒーター６の加熱面７ａを示す平面図である。
【図６】板状体１３の加熱面１３ａを示す平面図である。
【図７】板状体１３およびヒーター６に孔２０Ｂ、２０Ａを設けた例を示す断面図である。
【図８】板状体１３ＡとウエハーＷとの間にクリアランス２２を設けた例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２３】
６  ヒーター        ７  基体        ７ａ  ヒーター６の加熱面        ８  発熱体        １３、１３Ａ  板状体        １３ａ  板状体１３の加熱面        １３ｂ  板状体１３の背面        １４  板状体１３と基体７との間隙        １６  加熱装置        Ａ  回動        Ｄ  ヒーターの中心軸        Ｗ  ウエハー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2005294606.tif 000006
【図５】
2005294606.tif 000007
【図６】
2005294606.tif 000008
【図７】
2005294606.tif 000009
【図８】
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