JPH04239120A - 気相成長方法 - Google Patents
気相成長方法Info
- Publication number
- JPH04239120A JPH04239120A JP3012876A JP1287691A JPH04239120A JP H04239120 A JPH04239120 A JP H04239120A JP 3012876 A JP3012876 A JP 3012876A JP 1287691 A JP1287691 A JP 1287691A JP H04239120 A JPH04239120 A JP H04239120A
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- JP
- Japan
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- wafer
- temperature
- heating
- heater
- heat
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- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、エピタキシャル気相成
長等のためにウェハを１０００ないし１１００℃以上に
加熱する方法に係り、特にウェハの均一加熱の向上に関
するものである。
長等のためにウェハを１０００ないし１１００℃以上に
加熱する方法に係り、特にウェハの均一加熱の向上に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】エピタキシャル気相成長は、スリップの
発生を押えつつ１０００ないし１２００℃の高温にウェ
ハを加熱する必要があり、スリップはウェハ内に１０数
度の温度差を生じると発生すると言われている。このた
め、従来から上記のような高温においてウェハ内の温度
分布を均一に保つことのできる加熱方法および装置の実
現に多くの努力が払われてきた。従来、ウェハの加熱に
は、ウェハの支持を兼ねると共に温度の安定化を図るた
め、ウェハに比較して大きな熱容量を有する加熱板すな
わちサセプタが用いられ、このサセプタ上にウェハを直
接または間接的に載置し、サセプタを所定の温度分布と
なるように加熱することにより、ウェハを均一に加熱す
る方法が一般的に採用されてきた。
発生を押えつつ１０００ないし１２００℃の高温にウェ
ハを加熱する必要があり、スリップはウェハ内に１０数
度の温度差を生じると発生すると言われている。このた
め、従来から上記のような高温においてウェハ内の温度
分布を均一に保つことのできる加熱方法および装置の実
現に多くの努力が払われてきた。従来、ウェハの加熱に
は、ウェハの支持を兼ねると共に温度の安定化を図るた
め、ウェハに比較して大きな熱容量を有する加熱板すな
わちサセプタが用いられ、このサセプタ上にウェハを直
接または間接的に載置し、サセプタを所定の温度分布と
なるように加熱することにより、ウェハを均一に加熱す
る方法が一般的に採用されてきた。
【０００３】しかしながら、上記のようなサセプタは熱
容量が大きいために昇温，降温に長時間を要し、ウェハ
の熱的ストレスを増大させる。このような問題やウェハ
の大径化に伴う均一加熱の困難性などから、最近、エピ
タキシャル気相成長においても枚葉処理を行う傾向にあ
り、熱容量の大きなサセプタを用いず一枚のウェハを主
として輻射により加熱する方法が種々提案されている。
容量が大きいために昇温，降温に長時間を要し、ウェハ
の熱的ストレスを増大させる。このような問題やウェハ
の大径化に伴う均一加熱の困難性などから、最近、エピ
タキシャル気相成長においても枚葉処理を行う傾向にあ
り、熱容量の大きなサセプタを用いず一枚のウェハを主
として輻射により加熱する方法が種々提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】枚葉のウェハ加熱は、
加熱面積が比較的狭いため、バッチ式に比べ均一加熱を
行ない易い。ところが、ウェハの周辺部の温度が他の部
分に比べて低くなる傾向を示し、ヒータをウェハの中心
側から周辺側へ２ないし３ゾーンに分割して例えばＰＩ
Ｄ制御により出力制御を行なっても、ウェハ全体をより
均一に加熱することは困難で、スリップの発生を十分に
押えることができなかった。
加熱面積が比較的狭いため、バッチ式に比べ均一加熱を
行ない易い。ところが、ウェハの周辺部の温度が他の部
分に比べて低くなる傾向を示し、ヒータをウェハの中心
側から周辺側へ２ないし３ゾーンに分割して例えばＰＩ
Ｄ制御により出力制御を行なっても、ウェハ全体をより
均一に加熱することは困難で、スリップの発生を十分に
押えることができなかった。
【０００５】本発明は、前述した課題を解決し、特に問
題となっていたウェハ周辺部の温度低下をなくして全体
をより均一に加熱でき、しかも熱的ストレスを小さく押
えることのできるウェハ加熱方法を提供することを目的
としている。
題となっていたウェハ周辺部の温度低下をなくして全体
をより均一に加熱でき、しかも熱的ストレスを小さく押
えることのできるウェハ加熱方法を提供することを目的
としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、回転可能に支持されたウェハを、このウェ
ハと同心上に配置されると共に内，間，外の少くとも３
ゾーンに分割して出力制御されるうず巻状ヒータにより
加熱板を介して輻射加熱するウェハ加熱方法において、
各ゾーンを互いに独立して出力制御しつつ、６００ない
し７００℃から１０００ないし１１００℃までの昇温を
２分以内に行うものである。なお、各ゾーン毎に加熱の
時間軸に対する出力値を予じめ求めておき、それらの個
々の出力によって昇温することが好ましい。
の本発明は、回転可能に支持されたウェハを、このウェ
ハと同心上に配置されると共に内，間，外の少くとも３
ゾーンに分割して出力制御されるうず巻状ヒータにより
加熱板を介して輻射加熱するウェハ加熱方法において、
各ゾーンを互いに独立して出力制御しつつ、６００ない
し７００℃から１０００ないし１１００℃までの昇温を
２分以内に行うものである。なお、各ゾーン毎に加熱の
時間軸に対する出力値を予じめ求めておき、それらの個
々の出力によって昇温することが好ましい。
【０００７】
【作用】６００ないし７００℃から１０００ないし１１
００℃の間の加熱は、スリップの発生を押える上で重要
であると共に、この昇温過程においてウェハ周辺部の温
度低下が顕著に現われる。しかして、ヒータの内，間，
外の少くとも３ゾーンの出力を、好ましくは時間軸に対
する出力値を予じめ定めて別々に制御し、特にウェハ周
辺部をより強く加熱するようにして６００ないし７００
℃１０００ないし１１００℃までを２分以内に昇温させ
ると、ウェハに対する熱の配給と、ウェハからの熱の放
出、特に周辺部により多く生じる熱の放出とのバランス
によるものと考えられるが、ウェハ全体がより均一に加
熱され、スリップの発生をほぼ完全に押えることができ
る。
００℃の間の加熱は、スリップの発生を押える上で重要
であると共に、この昇温過程においてウェハ周辺部の温
度低下が顕著に現われる。しかして、ヒータの内，間，
外の少くとも３ゾーンの出力を、好ましくは時間軸に対
する出力値を予じめ定めて別々に制御し、特にウェハ周
辺部をより強く加熱するようにして６００ないし７００
℃１０００ないし１１００℃までを２分以内に昇温させ
ると、ウェハに対する熱の配給と、ウェハからの熱の放
出、特に周辺部により多く生じる熱の放出とのバランス
によるものと考えられるが、ウェハ全体がより均一に加
熱され、スリップの発生をほぼ完全に押えることができ
る。
【０００８】
【実施例】以下本発明の実施例について図１ないし図４
を参照して説明する。図１において、１０はヒータ，４
０は加熱板，Ｗはウェハである。ヒータ１０は、図２に
示すように、ほぼうず巻状をした抵抗ヒータで、電気絶
縁材性の複数のピン１１を介して皿状の反射板１２内に
設置されている。反射板１２は熱不良導体材料からなる
複数のピン１３を介してヒータ支え１４に取付けられ、
ヒータ支え１４は中空円筒１５を介して図示しない装置
フレームに固定されている。なお、１６はヒータ１０へ
の供電用配線パイプである。
を参照して説明する。図１において、１０はヒータ，４
０は加熱板，Ｗはウェハである。ヒータ１０は、図２に
示すように、ほぼうず巻状をした抵抗ヒータで、電気絶
縁材性の複数のピン１１を介して皿状の反射板１２内に
設置されている。反射板１２は熱不良導体材料からなる
複数のピン１３を介してヒータ支え１４に取付けられ、
ヒータ支え１４は中空円筒１５を介して図示しない装置
フレームに固定されている。なお、１６はヒータ１０へ
の供電用配線パイプである。
【０００９】ヒータ１０には、図２に示す点Ａ，Ｂ，Ｃ
，Ｄに対し、図３に示すように、供電装置２０が接続さ
れている。２１，２２，２３は絶縁トランス，２４はＡ
Ｃ電源，２５，２６，２７は供電量を制御するためのサ
イリスタで、コントローラ２８によりヒータ１０の点Ａ
と点Ｂ，点Ｂと点Ｃ，ならびに点Ｃと点Ｄの間の３つの
ゾーンａ，ｂ，ｃに対し、互いに独立して出力制御を行
うようになっている。コントローラ２８には、図１に示
すように、ウェハ１０の内，間，外の温度を検出する温
度センサ２９，３０，３１の出力がフィードバックされ
、各内，間，外の３ゾーンａｂｃを独立して制御すると
共に、少くとも昇温過程においてウェハＷの温度が６０
０ないし７００℃に達した時点から１０００ないし１１
００℃以上の所定温度に到達するまでの間は温度センサ
２９，３０，３１の出力に関係なく、予じめ定めた所定
の出力を与えるように構成されている。
，Ｄに対し、図３に示すように、供電装置２０が接続さ
れている。２１，２２，２３は絶縁トランス，２４はＡ
Ｃ電源，２５，２６，２７は供電量を制御するためのサ
イリスタで、コントローラ２８によりヒータ１０の点Ａ
と点Ｂ，点Ｂと点Ｃ，ならびに点Ｃと点Ｄの間の３つの
ゾーンａ，ｂ，ｃに対し、互いに独立して出力制御を行
うようになっている。コントローラ２８には、図１に示
すように、ウェハ１０の内，間，外の温度を検出する温
度センサ２９，３０，３１の出力がフィードバックされ
、各内，間，外の３ゾーンａｂｃを独立して制御すると
共に、少くとも昇温過程においてウェハＷの温度が６０
０ないし７００℃に達した時点から１０００ないし１１
００℃以上の所定温度に到達するまでの間は温度センサ
２９，３０，３１の出力に関係なく、予じめ定めた所定
の出力を与えるように構成されている。
【００１０】図１に戻って、加熱板４０はカーボン製で
ヒータ１０により容易に加熱されるように薄く形成され
、カーボン，石英ガラスまたはセラミック製の円環状の
外筒４１の内周面上に支持され、ヒータ１０と平行で数
ｍｍの間隔を有するように配置されている。外筒４１は
カーボン製の回転体４２に支持されている。回転体４２
は中空円筒１５を囲んで同心上に回転可能に取付けられ
、図示しない駆動装置により回転を与えられるようにな
っている。
ヒータ１０により容易に加熱されるように薄く形成され
、カーボン，石英ガラスまたはセラミック製の円環状の
外筒４１の内周面上に支持され、ヒータ１０と平行で数
ｍｍの間隔を有するように配置されている。外筒４１は
カーボン製の回転体４２に支持されている。回転体４２
は中空円筒１５を囲んで同心上に回転可能に取付けられ
、図示しない駆動装置により回転を与えられるようにな
っている。
【００１１】外筒４１の上端にはカーボン製のリング状
をしたホルダ４３が取付けられている。ホルダ４３は容
易に加熱されるように薄く形成され、内周寄りに設けた
段差部４３ａにウェハＷを嵌入して保持するようになっ
ている。ホルダ４３とウェハＷの接触はウェハＷの周辺
部の極く狭い部分に限定されている。ウェハＷとか寝付
いた４０は平行で数ｍｍの間隔が設けられている。
をしたホルダ４３が取付けられている。ホルダ４３は容
易に加熱されるように薄く形成され、内周寄りに設けた
段差部４３ａにウェハＷを嵌入して保持するようになっ
ている。ホルダ４３とウェハＷの接触はウェハＷの周辺
部の極く狭い部分に限定されている。ウェハＷとか寝付
いた４０は平行で数ｍｍの間隔が設けられている。
【００１２】次いで上記ウェハ加熱装置による本発明の
ウェハ加熱方法について説明する。回転体４２を駆動し
て加熱板４０，ホルダ４３並びにウェハＷを回転させつ
つヒータ１０の内，間，外の各ゾーンａ，ｂ，ｃに予じ
め定めた電力を給電して昇温を開始する。ヒータ１０の
加熱により加熱板４０が加熱され、ウェハＷは加熱板４
０からの輻射熱を主体に、ウェハＷと加熱板４０の間の
雰囲気ガスの熱伝達によって加熱される。ウェハＷから
は、図１において上面における輻射および雰囲気ガスの
熱伝達による放熱と、外周部におけるホルダ４３および
外筒４１への熱伝達による放熱があり、ウェハＷは上記
加熱と放熱との差によって昇温する。なお、本実施例に
おいては、ウェハＷからホルダ４３を介して外筒４１へ
放熱される熱を押えるため、ホルダ４３もヒータ１０に
より加熱板４０を介して加熱するように構成してあり、
ヒータ１０の外ゾーンＣは、ウェハＷのみならずホルダ
４３の加熱量を制御するようになっている。
ウェハ加熱方法について説明する。回転体４２を駆動し
て加熱板４０，ホルダ４３並びにウェハＷを回転させつ
つヒータ１０の内，間，外の各ゾーンａ，ｂ，ｃに予じ
め定めた電力を給電して昇温を開始する。ヒータ１０の
加熱により加熱板４０が加熱され、ウェハＷは加熱板４
０からの輻射熱を主体に、ウェハＷと加熱板４０の間の
雰囲気ガスの熱伝達によって加熱される。ウェハＷから
は、図１において上面における輻射および雰囲気ガスの
熱伝達による放熱と、外周部におけるホルダ４３および
外筒４１への熱伝達による放熱があり、ウェハＷは上記
加熱と放熱との差によって昇温する。なお、本実施例に
おいては、ウェハＷからホルダ４３を介して外筒４１へ
放熱される熱を押えるため、ホルダ４３もヒータ１０に
より加熱板４０を介して加熱するように構成してあり、
ヒータ１０の外ゾーンＣは、ウェハＷのみならずホルダ
４３の加熱量を制御するようになっている。
【００１３】上記給電開始からウェハＷが６００ないし
７００℃になるまでを第１昇温段階とし、この段階では
、温度センサ２８，２９，３０の出力をコントローラ２
８にフィードバックして各サイリスタ２５，２６，２７
によりヒータ１０の内，間，外の各ゾーンａ，ｂ，ｃの
出力制御を行う。この第１昇温段階は、ウェハＷからの
放熱が後述する第２昇温段階より小さいため。上記フィ
ードバック制御によりウェハＷの内，間，外の温度の均
一性が比較的容易に得られる。なお、ウェハＷは、６０
０ないし７００℃付近までは弾塑性域であるため、この
機械的性質からこの第１昇温段階においてもウェハＷ全
体をてせきるだけ均一な温度に保って昇温させることが
好ましい。こうしてウェハＷの全体の温度が６００ない
し７００℃付近の所定温度に安定したところで次の第２
昇温段階に入る。なお、上記第１昇温段階も制御精度を
損わない範囲で出来るだけ昇温スピードを上げることが
好ましい。
７００℃になるまでを第１昇温段階とし、この段階では
、温度センサ２８，２９，３０の出力をコントローラ２
８にフィードバックして各サイリスタ２５，２６，２７
によりヒータ１０の内，間，外の各ゾーンａ，ｂ，ｃの
出力制御を行う。この第１昇温段階は、ウェハＷからの
放熱が後述する第２昇温段階より小さいため。上記フィ
ードバック制御によりウェハＷの内，間，外の温度の均
一性が比較的容易に得られる。なお、ウェハＷは、６０
０ないし７００℃付近までは弾塑性域であるため、この
機械的性質からこの第１昇温段階においてもウェハＷ全
体をてせきるだけ均一な温度に保って昇温させることが
好ましい。こうしてウェハＷの全体の温度が６００ない
し７００℃付近の所定温度に安定したところで次の第２
昇温段階に入る。なお、上記第１昇温段階も制御精度を
損わない範囲で出来るだけ昇温スピードを上げることが
好ましい。
【００１４】第２昇温段階は、ヒータ１０の内，間，外
の各ゾーンを予じめ定めた出力に制御して１０００ない
し１１００℃以上の所定の処理温度までウェハＷを加熱
する。このとき、従来のように昇温速度を例えば５００
℃／５ｍｉｎ程度の比較的ゆるやかに行うと、ホルダ４
３や外筒４１からの放熱と、ヒータ１０によるか熱のバ
ランスを取り難く、前述したようにウェハＷの周辺の昇
温不足による温度低下を的確に改善することができない
が、この第２昇温段階を２分以内に行うとウェハＷの周
辺の温度低下が改善され、ウェハＷの内，間，外の温度
差を数℃の範囲に押えることができる。
の各ゾーンを予じめ定めた出力に制御して１０００ない
し１１００℃以上の所定の処理温度までウェハＷを加熱
する。このとき、従来のように昇温速度を例えば５００
℃／５ｍｉｎ程度の比較的ゆるやかに行うと、ホルダ４
３や外筒４１からの放熱と、ヒータ１０によるか熱のバ
ランスを取り難く、前述したようにウェハＷの周辺の昇
温不足による温度低下を的確に改善することができない
が、この第２昇温段階を２分以内に行うとウェハＷの周
辺の温度低下が改善され、ウェハＷの内，間，外の温度
差を数℃の範囲に押えることができる。
【００１５】なお、ヒータ１０の内，間，外の各ゾーン
の出力は、加熱の時間軸に対して所定の値に変化するよ
うに制御してもよい。図４は、６００℃から１０００℃
までを１分間、１０００℃から１１５０℃までを４５秒
、合計１分４５秒で６００℃から１１５０℃まで昇温さ
せたときのウェハＷの内，間，外の温度上昇を示す図で
ある。なお、この図４は、紙面の都合上、９００℃から
上の部分のみを取出して示している。同図から明らかな
ように、内，間，外の温度差は１０℃以内に納まってお
り、スリップの発生も見られなかった。なお、図４は、
６インチ（直径１５０ｍｍ）のシリコンウェハＷを用い
、ヒータ１０の内，間，外の出力をそれぞれ２．８ＫＷ
，４．０ＫＷ，５．７ＫＷに設定したものである。 ウェハ温度が１１５０℃達した後は温度センサ２９−３
０，３１の出力をフィードバックして各ゾーンａ，ｂ，
ｃの出力制御を行い、１１５０℃に保持するが、昇温過
程においてウェハＷの内，間，外の温度がほぼ均一に保
たれているため、図４から明らかなようにスムーズに１
１５０℃に安定する。
の出力は、加熱の時間軸に対して所定の値に変化するよ
うに制御してもよい。図４は、６００℃から１０００℃
までを１分間、１０００℃から１１５０℃までを４５秒
、合計１分４５秒で６００℃から１１５０℃まで昇温さ
せたときのウェハＷの内，間，外の温度上昇を示す図で
ある。なお、この図４は、紙面の都合上、９００℃から
上の部分のみを取出して示している。同図から明らかな
ように、内，間，外の温度差は１０℃以内に納まってお
り、スリップの発生も見られなかった。なお、図４は、
６インチ（直径１５０ｍｍ）のシリコンウェハＷを用い
、ヒータ１０の内，間，外の出力をそれぞれ２．８ＫＷ
，４．０ＫＷ，５．７ＫＷに設定したものである。 ウェハ温度が１１５０℃達した後は温度センサ２９−３
０，３１の出力をフィードバックして各ゾーンａ，ｂ，
ｃの出力制御を行い、１１５０℃に保持するが、昇温過
程においてウェハＷの内，間，外の温度がほぼ均一に保
たれているため、図４から明らかなようにスムーズに１
１５０℃に安定する。
【００１６】前述した実施例は、ウェハＷの周辺が全長
にわたってホルダ４３に接触保持される例を示したが、
これに限らず本発明はウェＷの周辺近傍の裏面を数個で
点または線接触式に支持するものにも同様に適用できる
ことは言うまでもない。
にわたってホルダ４３に接触保持される例を示したが、
これに限らず本発明はウェＷの周辺近傍の裏面を数個で
点または線接触式に支持するものにも同様に適用できる
ことは言うまでもない。
【００１７】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、ウェ
ハ全体をより均一に加熱することができ、スリップの発
生をほぼ完全に押えることができる。また、極めて短時
間に昇温できるため、ウェハの熱的ストレスを小さく押
えることができ、後工程への悪影響を軽減することがで
きる効果も得られる。
ハ全体をより均一に加熱することができ、スリップの発
生をほぼ完全に押えることができる。また、極めて短時
間に昇温できるため、ウェハの熱的ストレスを小さく押
えることができ、後工程への悪影響を軽減することがで
きる効果も得られる。
【図１】本発明を適用するウェハ加熱装置の一例を示す
要部断面図である。
要部断面図である。
【図２】図１に示したヒータの平面図である。
【図３】ヒータへの給電装置の一例を示す図である。
【図４】本発明によるウェハ内，間，外の温度上昇の実
施例を示す図である。
施例を示す図である。
Ｗ ウェハ
１０ ヒータ
１２ 反射板
１４ ヒータ支え
１６ 給電用配線パイプ
２０ 給電装置
２１ 絶縁トランス
２２ 絶縁トランス
２３ 絶縁トランス
２４ ＡＣ電源
２５ サイリスタ
２６ サイリスタ
２７ サイリスタ
２８ コントローラ
２９ 温度センサ
３０ 温度センサ
３１ 温度センサ
４０ 加熱板
４１ 外筒
４２ 回転体
４３ ホルダ
Claims (2)
- 【請求項１】 回転可能に支持されたウェハを、この
ウェハと同心上に配置されると共に内，間，外の少くと
も３ゾーンに分割して出力制御されるうず巻状ヒータに
より加熱板を介して輻射加熱するウェハ加熱方法におい
て、前記各ゾーンを互いに独立して出力制御しつつ、６
００ないし７００℃から１０００ないし１１００℃まで
の昇温を２分以内に行うことを特徴とするウェハ加熱方
法。 - 【請求項２】 各ゾーン毎に加熱の時間軸に対する出
力値を予じめ求めておき、それらの個々の出力によって
昇温することを特徴とする請求項１のウェハ加熱方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1287691A JP3074312B2 (ja) | 1991-01-10 | 1991-01-10 | 気相成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1287691A JP3074312B2 (ja) | 1991-01-10 | 1991-01-10 | 気相成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04239120A true JPH04239120A (ja) | 1992-08-27 |
| JP3074312B2 JP3074312B2 (ja) | 2000-08-07 |
Family
ID=11817628
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1287691A Expired - Lifetime JP3074312B2 (ja) | 1991-01-10 | 1991-01-10 | 気相成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3074312B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0533524U (ja) * | 1991-10-04 | 1993-04-30 | 国際電気株式会社 | 枚葉式ｃｖｄ装置用ヒータ |
| WO1999040497A1 (fr) * | 1998-02-03 | 1999-08-12 | Komatsu Ltd. | Regulateur de temperature pour appareil de chauffage a separation de zones |
| DE19907497A1 (de) * | 1999-02-22 | 2000-08-31 | Steag Hamatech Ag | Vorrichtung und Verfahren zum thermischen Behandeln von Substraten |
| JP2005166451A (ja) * | 2003-12-03 | 2005-06-23 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 通電発熱ヒータ及び該ヒータを搭載した半導体製造装置 |
| US7699604B2 (en) | 2006-08-02 | 2010-04-20 | Nuflare Technology, Inc. | Manufacturing apparatus for semiconductor device and manufacturing method for semiconductor device |
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-
1991
- 1991-01-10 JP JP1287691A patent/JP3074312B2/ja not_active Expired - Lifetime
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