JPH0465119A - 半導体装置製造用熱処理装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 半導体装置の気相成長、アニール等に使用される半導体
装置製造用熱処理装置の改良に関し、均一に、しかも、
高い電力効率をもって加熱することができる電気ヒータ
を有する半導体装置製造用熱処理装置を提供することを
目的とし、グラファイトよりなる円筒状体の上面は平面
部をなし、前記の円筒状体の下部には前記の上面にお−
むね平行方向に開口が穿設されて前記の円筒状体の下部
は二つの脚部をなし、この脚部の一方から他方に通電さ
れる電気ヒータと、この電気ヒータに給電する給電部と
、この給電部と給ガス手段と排ガス手段とが設けられて
いる処理室とを有する半導体装置製造用熱処理装置をも
って構成される。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、半導体装置の気相成長、アニール等に使用さ
れる半導体装置製造用熱処理装置の改良に関する。

〔従来の技術］ 半導体装置製造用熱処理装置の加熱方法としては、ラン
プヒータを使用する方法、高周波加熱装置を使用する方
法、グラファイトよりなる電気ヒータを使用する方法等
がある。ランプヒータを使用する場合には、処理室に形
成されている光透過窓を介して、処理室の外部から処理
室内にａｔされた半導体ウェーハに赤外線を照射して加
熱するが、処理室内において発生する反応生成物が光透
過窓に付着して光の透過率が次第に低下するため、光透
過窓の洗浄が必要であるという欠点がある。また、高周
波加熱装置を使用する場合には、処理室内に高周波コイ
ルを設ける必要があるため装置の構造が複維になり、ま
た、間接加熱であるため電力効率が低く、急速に昇温す
ることができないという欠点がある。これらの欠点を伴
わない加熱方法としてグラファイトよりなる電気ヒータ
を使用する方法があり、本発明は、このグラファイトよ
りなる電気ヒータを使用して加熱する半導体装置製造用
熱処理装置の改良に間する。

従来のグラファイトよりなる電気ヒータを使用する半導
体装置製造用熱処理装置の構成を第４図に示す０図にお
いて、１は処理室であり、２は給ガス手段であり、３は
排ガス手段であり、１３はグラファイトよりなる電気ヒ
ータであり、両端が電極６に接続されている。１４は半
導体ウェーハ１５を載置する石英プレートである。グラ
ファイトよりなる電気ヒータ１３の平面図を第５図に示
す、グラファイトを蛇行状に形成したものであり、外形
ははり円形になっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

半導体ウェーハ１５が蛇行状に形成されたグラフフィト
よりなる電気ヒータ１３によって加熱されるため、半導
体ウェーハ１５の全面が均一に加熱されず、また、半導
体ウェーハ１５は電気ヒータ１３上に設けられた石英プ
レート１４を介して加熱されるため電力効率が低いとい
う欠点がある。

本発明の目的は、この欠点を解消することにあり、均一
に、しかも、高い電力効率をもって加熱することができ
る電気ヒータを有する半導体装置製造用熱処理装置を提
供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的は、グラファイトよりなる円筒状体（７）の
上面は平面部（８）をなし、前記の円筒状体（７）の下
部には前記の上面にお−むね平行方向に開口（９）が穿
設されて前記の円筒状体（７）の下部は二つの脚部（１
０）をなし、この脚部（ｌＯ）の一方から他方に通電さ
れる電気ヒータ（４）と、この電気ヒータ（４）に給電
する給電部（５）と、この給電部（５）と給ガス手段（
２）と排ガス手段（３）とが設けられている処理室（１
）とを有する半導体装置製造用熱処理装置によって達成
される。

なお、前記の電気ヒータ（４）の表面は、通電面を除い
て炭化シリコン膜をもって覆われていることが好ましい
。

また、前記の電気ヒータ（４）に穿設されている前記の
開口（９）の上面は円弧状をなすことが好ましい。

さらに、前記の電気ヒータ（４）の前記の脚部（１０）
の下面は半円状をなし、この半円状の下面には同心円状
の溝（１１）が少なくとも１個形成されており、前記の
給電部（５）は、相互に絶縁された二つの半円状をなし
、前記の脚部（１０）の同心円状溝（１１）と嵌合する
同心円状の凸部（１２）が少なくとも１個形成されてい
ることが好ましい。

また、上記の同心円状の溝に代えて、同心円状に配設さ
れる複数の溝（形状は自由である。）としてもよい。

〔作用］ 本発明に係る半導体装置製造用熱処理装置に使用される
グラファイトよりなる電気ヒータの斜視図を第２図に示
す、二つの脚部１０の断面積を十分大きく形成すること
によって、主として上部の平面部８において発熱するよ
うにしである。しかも、開口９の上面を円弧状に形成す
ることによって、第２図にＡ−Ａ　’、Ｂ−Ｂ　’、ｃ
−ｃ　′等をもって示す断面（平面部８を流れる電流の
方向に直交する断面）は、それぞれ同一の断面積を有す
るように形成されているため、平面部８の抵抗値は電流
の流れる方向に一様に分布し、平面部８は均一に加熱さ
れる。

電気ヒータ４の脚部１０と給電部５とは、電気ヒータ４
の脚部１０に設けられた溝１１と給電部５に設けられた
凸部１２とを介して相互に嵌合しているので、電気ヒー
タ４が熱膨張することによって発生する応力は嵌合部に
おいて緩和され、電気ヒータ４にクランクが発生するこ
とが防止される。また、電気ヒータ４をなすグラファイ
トの表面を、通電面を除いて炭化シリコン膜をもって覆
うことによって反応ガスに対する耐蝕性が向上する。

〔実施例〕

以下、図面を参照しつ一１本発明の一実施例に係る半導
体装置製造用熱処理装置について説明する。

第１図参照 第１図に、半導体装置製造用熱処理装置の構成図を示す
０図において、１は処理室であり、２は給ガス手段であ
り、３は排ガス手段である。４はグラファイトよりなる
電気ヒータであり、上面に半導体ウェーハ１５が載置さ
れる。５は電気ヒータ４に給電するグラファイトよりな
る給電部であり、電極６を介して電源（図示せず）に接
続される。

第２図・第３図参照 第２図は、電気ヒータ４と給電部５の斜視図であり、第
３図は、第２図の一部断面を含む側面図であり、左半分
に電気ヒータ４を紙面に平行する面で切断した断面を示
し、右半分に電気ヒータ４の側面図を示す、よって、右
半分の側面図に示される破線は、左半分の断面図に実線
をもって示される端面を示す、電気ヒータ４は、グラフ
ァイトよりなる円筒状体７の上部に表面が平面をなす平
面部８が形成され、円筒状体７の下部に円筒状体７の上
面には一平行に開口９が穿設されて二つの脚部１０が形
成されている。開口９の上面は円弧状に形成されており
、平面部８の電流の流れる方向に直交する断面、すなわ
ち、第２図にＡ−Ａ　’Ｂ−Ｂ　′、ｃ−ｃ　′等をも
って示す断面の断面積はお＼むね同一になるように形成
されている。

脚部１０の下面は半円状に近い形をなしており、第３図
に示すように、同心円状の複数の溝１１が形成されてい
る。

一方、半円状をなす二つの給電部５はグラファイトより
なり、上面には複数の同心円状の凸部１２が形成されて
おり、この凸部１２のそれぞれは電気ヒータ４の脚部１
０に形成されている複数の溝１１のそれぞれと嵌合し、
電気ヒータ４を支持する。

電気ヒータ４の脚部１０に形成された溝１１と給電部５
に形成された凸部１２との嵌合面と、給電部５の電極６
との接触面とを除いて、電気ヒータ４と給電部５のグラ
ファイト表面に炭化シリコン膜をコーティングする。

排気手段３をもって処理室１内を真空にし、給ガス手段
２からＩＯ５ＣＣＭのジシラン（Ｓｔ。

Ｈ，）と３０３ＣＣＭの水素とＩＳＯＣＭのホスフィン
（ＰＨｓ）とを供給しながら処理室内の圧力を５Ｔｏ　
ｒ　ｒに保持し、電極６と給電部５とを介して電気ヒー
タ４の一方の脚部から他方の脚部に向かって通電して、
電気ヒータ４の平面部８上に載置した直径６インチのシ
リコンウェーハ１５を９５０−ｊＣに加熱し、シリコン
−ウェーハ１５上にシリコンのエピタキシャル層を成長
する工程を１００枚のシリコンウェーハについて実行し
た結果、すべてのシリコンウェーハ１５上にスリップラ
インが発生することがなく、良好なエピタキシャル層を
成長することができた。この事実は、電気ヒータ４の平
面部８上のすべての領域がお−むね同一の温度に保持さ
れていることを示す。

第６図参照 また、第６図（ａ）に示すように、４インチのシリコン
ウェーハ１５の表面の半分（図においては右半分）に二
酸化シリコン膜１６を形成し、全面に本発明の方法を使
用してシリコン層を気相成長して、第６図（ｂ）に示す
ように、左半分にエピタキシャルシリコン層１７を、ま
た、右半分に多結晶シリコン層１８を形成し、次いで、
第６図（Ｃ）に示すように、多結晶シリコン層１８の右
半分にエツチングをなして、中央領域の５閣幅の帯状領
域を除く領域から多結晶シリコン層１８を除去し、中央
領域の５閣幅の帯状領域に多結晶シリコン層１８を残留
する。そして、中央領域に帯状に残留した多結晶シリコ
ン層１８の厚さを、第６図（ｄ）に示すａ、ｂｓ−−−
、ｌの各点において測定した結果を、第１表に示す、測
定はイ、口、ハ、二の四つの独立の試料について実施し
た。

ａ　　　　７０３５ ｂ　　　　７０００ ｃ　　　　７０６５ ｄ　　　　７１２０ ｅ　　　　７０３５ ｆ　　　　７０２０ ｇ　　　　７０３５ ｈ　　　　７０２０ ｉ　　　　６９８０ 分布　上１゜０％ 全体の分布 上１゜７　　％ ±３゜ 上２゜２　　％ １％ 土２，１　％ なお、 表中の分布の欄に記載した数値は、 より求めた値である。

第１表のデータから明らかなように、シリコンウェーハ
１５上にははり均一に多結晶シリコン層１８が形成され
ており、また、シリコンウェーハ１５の左半分に形成さ
れたエピタキシャルシリコン層１７の結晶性も良好であ
ることが確認された。これらの測定結果から、シリコン
ウェーハ１５の全面力均一に加熱されていることが証明
された。

〔発明の効果〕

以上説明せるとおり、本発明に係る半導体装置製造用熱
処理装置においては、電気ヒータ上部の半導体ウェーハ
が載置される平面部の電流の流れる方向に直交する断面
の面積は、電流の流れる方向に添って同一になるように
形成されているので、電気ヒータ上部の平面部は全領域
にわたって均一に加熱され、平面部上に直接載置された
半導体ウェーハは均一に加熱されると−もに、直接加熱
のため電力効率も高（なる。また、電気ヒータの脚部と
給電部とは溝と凸部とをもって嵌合されているので、電
気ヒータの熱膨張によって発生する応力は嵌合部におい
て吸収され、電気ヒータにクランクが発生することが防
止される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る半導体装置製造用熱
処理装置の構成図である。 第２図は、電気ヒータの斜視図である。 第３図は、電気ヒータの一部断面を含む側面図である。 第４図は、従来技術に係る半導体装置製造用熱処理装置
の構成図である。 第５図は、従来技術に係る半導体装置製造用熱処理装置
に使用される電気ヒータの平面図である。 第６図は、シリコンの気相成長膜厚測定方法の説明図で
ある。 １・・・処理室、 ２・・・給ガス手段、 ３・・・排ガス手段、 ４・・・電気ヒータ、 ５・・・給電部、 ６・・・電極、 ７・・・電気ヒータの円筒状体、 ８・・・電気ヒータの平面部、 ９・・・電気ヒータの側面に設けられる開口、１０・・
・電気ヒータの脚部、 １１・・・電気ヒータに設けられる溝、１２・・・給電
部に設けられる凸部、 １３・・・電気ヒータ（従来技術）、 １４・・・石英プレート（従来技術）、１５・・・半導
体ウェーハ、 １６・・・二酸化シリコン層、 １７・・・エピタキシャルシリコン層、１８・・・多結
晶シリコン層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ［１］グラファイトよりなる円筒状体（７）の上面は平
   面部（８）をなし、前記円筒状体（７）の下部には前記
   上面におゝむね平行方向に開口（９）が穿設されて前記
   円筒状体（７）の下部は二つの脚部（１０）をなし、該
   脚部（１０）の一方から他方に通電される電気ヒータ（
   ４）と、 該電気ヒータ（４）に給電する給電部（５）と、該給電
   部（５）と給ガス手段（２）と排ガス手段（３）とが設
   けられてなる処理室（１）とを有することを特徴とする
   半導体装置製造用熱処理装置。 ［２］前記電気ヒータ（４）の表面は、通電面を除いて
   炭化シリコン膜をもって覆われてなることを特徴とする
   請求項［１］記載の半導体装置製造用熱処理装置。 ［３］前記電気ヒータ（４）に穿設されてなる前記開口
   （９）の上面は円弧状をなす ことを特徴とする請求項［１］または［２］記載の半導
   体装置製造用熱処理装置。 ［４］前記電気ヒータ（４）の前記脚部（１０）の下面
   は半円状をなし、 該半円状の下面には同心円状の溝（１１）が少なくとも
   一つ形成されてなり、 前記給電部（５）は、相互に絶縁された二つの半円状を
   なし、前記脚部（１０）の同心円状溝（１１）と嵌合す
   る同心円状の凸部（１２）が少なくとも一つ形成されて
   なる ことを特徴とする請求項［１］、［２］、または、［３
   ］記載の半導体装置製造用熱処理装置。