JPH0770491B2 - Ceramics heater for heating semiconductor wafers - Google Patents

Ceramics heater for heating semiconductor wafers

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JPH0770491B2
JPH0770491B2 JP19781890A JP19781890A JPH0770491B2 JP H0770491 B2 JPH0770491 B2 JP H0770491B2 JP 19781890 A JP19781890 A JP 19781890A JP 19781890 A JP19781890 A JP 19781890A JP H0770491 B2 JPH0770491 B2 JP H0770491B2
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heating
heater
ceramic heater
semiconductor wafer
thickness
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和宏 ▲しょう▼
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、プラズマCVD、減圧CVD、プラズマエッチン
グ、光エッチング装置等に使用される半導体ウエハー加
熱用セラミックスヒーターに関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a ceramic heater for heating a semiconductor wafer used in plasma CVD, low pressure CVD, plasma etching, a photoetching apparatus and the like.

(従来の技術及びその問題点) スーパークリーンを必要とするプラズマCVD装置では、
デポジション用ガス、エッチング用ガス、クリーニング
用ガスとして塩素系ガス、弗素系ガス等の腐食性ガスが
使用されている。このため、ウエハーをこれらの腐食性
ガスに接触させた状態で加熱するための加熱装置とし
て、抵抗発熱体の表面をステンレススチール、インコネ
ル等の金属により被覆した従来のヒーターを使用するこ
とは、これらのガスへの曝露によって塩化物、酸化物、
弗化物、酸化物等の数μmの粒径のパーティクルが発生
するために好ましくない。
(Prior art and its problems) In plasma CVD equipment that requires super clean,
A corrosive gas such as a chlorine-based gas or a fluorine-based gas is used as a deposition gas, an etching gas, or a cleaning gas. Therefore, as a heating device for heating the wafer in contact with these corrosive gases, it is possible to use a conventional heater in which the surface of the resistance heating element is coated with a metal such as stainless steel or Inconel. Chloride, oxides, by exposure to gases
Particles such as fluorides and oxides having a particle diameter of several μm are generated, which is not preferable.

そこで第6図に示されるように、デポジション用ガス等
に曝露されるチャンバーの外側に赤外線ランプ20を設置
し、外壁に赤外線透過窓22を設け、グラファイト等の耐
食性良好な材質からなる被加熱体21に赤外線を放射して
その上面に置かれたウエハーを加熱する、間接加熱方式
のウエハー加熱装置が開発されている。ところがこの方
式のものは直接加熱方式のものに比較して熱損失が大き
いこと、温度上昇に時間がかかること、赤外線透過窓22
へのCVD膜の付着により赤外線の透過が次第に妨げら
れ、赤外線透過窓22で熱吸収が生じて窓が過熱され、ウ
エハー加熱面及びウエハー加熱面に装着されたウエハー
の均熱が悪いこと等の問題があった。
Therefore, as shown in FIG. 6, the infrared lamp 20 is installed outside the chamber exposed to the deposition gas and the like, the infrared transmitting window 22 is provided on the outer wall, and the heating target is made of a material having good corrosion resistance such as graphite. An indirect heating type wafer heating device has been developed which emits infrared rays to the body 21 to heat the wafer placed on the upper surface thereof. However, this method has a larger heat loss than the direct heating method, it takes time to raise the temperature, and the infrared transmission window 22
Infrared transmission is gradually hindered by the adhesion of the CVD film to the infrared transmission window 22, heat is absorbed in the infrared transmission window 22 and the window is overheated, and the temperature uniformity of the wafer heating surface and the wafer mounted on the wafer heating surface is poor. There was a problem.

(発明に至る経過) 上記の問題を解決するため、セラミックス基材内部に抵
抗発熱体を埋設した円盤状セラミックスヒーターを、例
えば熱CVD装置における半導体ウエハーの加熱に適用す
ることを検討した。
(Process leading to the invention) In order to solve the above problems, it was studied to apply a disk-shaped ceramics heater in which a resistance heating element is embedded inside a ceramics base material to, for example, heating a semiconductor wafer in a thermal CVD apparatus.

しかし、こうした加熱装置によれば、円盤状セラミック
スヒーター基材の内部に抵抗発熱体を埋設する際、製造
上の問題から、抵抗発熱体の埋設位置が、基材の厚み方
向、径方向でみて必ずしも一定しないことが解った。こ
れに加え、円盤状ヒーターの側面をグラファイト等の保
持具で保持するが、この側面からの熱放射が大きく、ウ
エハー加熱面の均一性を保持することが困難であった。
However, according to such a heating device, when the resistance heating element is embedded inside the disk-shaped ceramics heater substrate, due to manufacturing problems, the embedded position of the resistance heating element should be viewed in the thickness direction and the radial direction of the substrate. It turns out that it is not always constant. In addition to this, the side surface of the disk-shaped heater is held by a holder such as graphite, but the heat radiation from this side surface is large, and it is difficult to maintain the uniformity of the wafer heating surface.

(発明が解決しようとする課題) 本発明の課題は、金属ヒーターの場合のような汚染の問
題や、間接加熱方式の場合のような熱効率の悪化のよう
な問題を生じず、しかも、半導体ウエハー加熱面の均熱
性を高めうるような半導体ウエハー加熱用セラミックス
ヒーターを提供することである。
(Problems to be Solved by the Invention) An object of the present invention is not to cause a problem of contamination such as in the case of a metal heater or a problem such as deterioration of thermal efficiency in the case of an indirect heating method, and further, a semiconductor wafer. It is an object of the present invention to provide a ceramics heater for heating a semiconductor wafer which can enhance the soaking property of the heating surface.

(課題を解決するための手段) 本発明は、緻密質セラミックスの基材内部に抵抗発熱体
を埋設してなり、ウエハー加熱面を有する盤状セラミッ
クスヒーターであって、この盤状セラミックスヒーター
のうち周縁部の肉厚が中央部の肉厚よりも小さく、かつ
前記周縁部と前記中央部との間の肉厚が前記中央部の肉
厚以下であることを特徴とする、半導体ウエハー加熱用
セラミックスヒーターに係るものである。
(Means for Solving the Problems) The present invention relates to a plate-shaped ceramics heater having a wafer heating surface, in which a resistance heating element is embedded inside a base material of dense ceramics. Ceramics for heating semiconductor wafers, characterized in that the thickness of the peripheral portion is smaller than the thickness of the central portion, and the thickness between the peripheral portion and the central portion is equal to or less than the thickness of the central portion. It relates to the heater.

(実施例) 第1図は本発明の実施例に係る半導体ウエハー加熱用セ
ラミックスヒーターをチャンバー1に取り付けた状態を
示す概略断面図である。
(Embodiment) FIG. 1 is a schematic sectional view showing a state in which a ceramic heater for heating a semiconductor wafer according to an embodiment of the present invention is attached to a chamber 1.

第1図において、1は半導体製造用熱CVDに使用される
チャンバー、6はその内部の保持具3に取り付けられた
ウエハー加熱用の盤状セラミックスヒーター本体であ
り、その大きさは例えば4〜8インチとしてウエハーを
設置可能なサイズとしておく。
In FIG. 1, 1 is a chamber used for thermal CVD for semiconductor manufacturing, 6 is a plate-shaped ceramic heater body for heating a wafer, which is attached to a holder 3 inside the chamber, and its size is, for example, 4 to 8 The size of the wafer is set so that it can be installed in inches.

チャンバー1の内部にはガス供給孔4から熱CVD用のガ
スが供給され、吸引孔5から真空ポンプにより内部の空
気が排出される。ヒーター本体6は窒化珪素のような緻
密でガスタイトなセラミックス基材の内部にタングステ
ン系等の抵抗発熱体2をスパイラル状に埋設したもの
で、その中央部および端部のケーブル8を介して外部か
ら電力が供給され、ヒーター本体6を例えば1100℃程度
に加熱することができる。9は保持具3の上面を覆う水
冷ジャケット10付きのフランジであり、Oリング11によ
りチャンバー1の側壁との間をシールされ、チャンバー
1の天井面を構成している。
Gas for thermal CVD is supplied to the inside of the chamber 1 from the gas supply hole 4, and the air inside is exhausted from the suction hole 5 by a vacuum pump. The heater body 6 is a dense, gas-tight ceramic base material such as silicon nitride, in which a resistance heating element 2 of tungsten type is embedded in a spiral shape, and from the outside via a cable 8 at the central portion and the end portion. Electric power is supplied and the heater body 6 can be heated to, for example, about 1100 ° C. Reference numeral 9 is a flange with a water cooling jacket 10 that covers the upper surface of the holder 3, and is sealed between the side wall of the chamber 1 by an O-ring 11 and constitutes the ceiling surface of the chamber 1.

チャンバー1のフランジ9の壁面を貫通してチャンバー
1の内部に挿入された中空シース12中にステンレスシー
ス付きの熱電対14が挿入されている。半導体ウエハーW
は、図示しないチャックないしはピンによって下方から
支持され、ウエハー加熱面6aからの熱で加熱される。
A thermocouple 14 with a stainless steel sheath is inserted into a hollow sheath 12 that is inserted into the chamber 1 through the wall surface of the flange 9 of the chamber 1. Semiconductor wafer W
Is supported from below by a chuck or a pin (not shown), and is heated by heat from the wafer heating surface 6a.

盤状セラミックスヒーター6は平面円形であり、中央部
50で肉厚が最も大きく、周縁部30で肉厚が非常に小さく
なっており、この周縁部30で保持具3によって保持され
る。中央部から周縁部にかけては、断面形状でみて滑ら
かな連続的曲線を描いている。
The plate-shaped ceramics heater 6 has a circular plane shape and has a central portion.
At 50, the wall thickness is the largest, and at the peripheral edge portion 30, the wall thickness is extremely small, and the peripheral edge portion 30 holds it by the holder 3. From the central part to the peripheral part, a smooth continuous curve is drawn when viewed in cross section.

本実施例の加熱装置によれば、金属ヒーターや間接加熱
方式の場合のような汚染等の問題が生じない。そして、
周縁部30での肉厚が中央部50での肉厚よりも非常に小さ
くなっていることから、周縁部30からの熱の放射を抑え
ることができ、従ってウエハー加熱面6aでの均熱性を高
めることができる。即ち、ヒーター周縁部の表面積を小
さくしこの部分の放射面積を小さくすることにより、ヒ
ーター側方への熱損失を最小限に抑え、これによりウエ
ハー加熱面6aの中央部と周縁部との間の温度差を小さく
抑えることができたのである。
According to the heating device of the present embodiment, there is no problem such as contamination as in the case of the metal heater or the indirect heating method. And
Since the wall thickness at the peripheral edge portion 30 is much smaller than the wall thickness at the central portion 50, it is possible to suppress the radiation of heat from the peripheral edge portion 30, and thus the uniform heating at the wafer heating surface 6a can be achieved. Can be increased. That is, by reducing the surface area of the heater peripheral part and reducing the radiation area of this part, the heat loss to the side of the heater is minimized, and as a result, between the central part and the peripheral part of the wafer heating surface 6a. The temperature difference could be kept small.

特に、肉厚一定の円盤状セラミックスヒーター内部に均
等に抵抗発熱体を埋設し、抵抗発熱体の各部分を均等に
発熱させると、内側では熱放射面積が小さく、外周部で
は放射面積が大きいため、内周部から外周部へと向って
なだらかな温度低下曲線を描くことが多い。この意味
で、本実施例では中央部50から周縁部30へと向って肉厚
を徐々に小さくしており、ヒーター背面6bの断面曲線を
なだらかな曲線としていることから、上述した抵抗発熱
体の内周部から外周部へと向うなだらかな温度低下を打
ち消し、より緻密な均熱化を実施するうえで効果的であ
る。
In particular, if the resistance heating element is embedded evenly inside the disk-shaped ceramics heater with a constant wall thickness and each part of the resistance heating element is made to generate heat evenly, the heat radiation area is small inside and the radiation area is large around the periphery. Often, a gentle temperature decrease curve is drawn from the inner circumference to the outer circumference. In this sense, in this embodiment, the wall thickness is gradually reduced from the central portion 50 toward the peripheral portion 30, and the sectional curve of the heater back surface 6b is a gentle curve. This is effective in counteracting the gentle temperature decrease from the inner peripheral portion to the outer peripheral portion and implementing more precise soaking.

盤状セラミックスヒーター6の材質はデポジション用ガ
スの吸着を防止するために緻密体である必要があり、給
水率が0.01%以下の材質が好ましい。また機械的応力は
加わらないものの、常温から1100℃までの加熱と冷却に
耐えることのできる耐熱衝撃性が求められる。これらの
点から高温における強度の高いセラミックスである窒化
珪素、サイアロンを用いることが最も好ましい。
The material of the plate-shaped ceramic heater 6 needs to be a dense body in order to prevent adsorption of the deposition gas, and a material having a water supply rate of 0.01% or less is preferable. Although it is not subjected to mechanical stress, it is required to have thermal shock resistance that can withstand heating and cooling from room temperature to 1100 ° C. From these points, it is most preferable to use silicon nitride and sialon, which are ceramics having high strength at high temperature.

セラミックスヒーター6の内部に埋設される抵抗発熱体
2としては、高融点であり、しかも窒化珪素との密着性
に優れたタングステン、モリブデン、白金等を使用する
ことが適当である。またそのリード部分8は真空ガス中
に曝されるために、接点部をなるべく低温にする必要が
あり、またリード部分8にCVDコーティングをすること
によって耐食性の向上を図ることができる。
As the resistance heating element 2 embedded in the ceramic heater 6, it is suitable to use tungsten, molybdenum, platinum, or the like, which has a high melting point and has excellent adhesion to silicon nitride. Further, since the lead portion 8 is exposed to the vacuum gas, it is necessary to lower the temperature of the contact portion as much as possible. Further, by coating the lead portion 8 with CVD, the corrosion resistance can be improved.

滑らかな曲面(背面)6bを有するセラミックスヒーター
6を製造するには、次の方法が挙げられる。
The following method can be used to manufacture the ceramic heater 6 having a smooth curved surface (back surface) 6b.

(1) 抵抗発熱体2を埋設した円盤状セラミックスヒ
ーター(肉厚一定)をまず作製し、これを数値制御工作
機によって研削して製造する。
(1) First, a disk-shaped ceramics heater (having a constant wall thickness) in which the resistance heating element 2 is embedded is manufactured, and the disk-shaped ceramics heater is manufactured by grinding it with a numerical control machine tool.

(2) ホットアイソスタティックプレス等によって一
体焼結して作製する。
(2) It is manufactured by integral sintering with a hot isostatic press or the like.

第2図〜第5図は、いずれも他の実施例による盤状セラ
ミックスヒーターを示す断面図である。これらの各セラ
ミックスヒーターはいずれも周縁部30で保持具3(図示
省略)によって保持され、また上記(1),(2)の方
法で作製することができる。
2 to 5 are sectional views showing plate-shaped ceramic heaters according to other examples. Each of these ceramic heaters is held by the holder 3 (not shown) at the peripheral edge portion 30 and can be manufactured by the methods (1) and (2).

第2図のセラミックスヒーター16においては、ウエハー
加熱面16aを底面とした円錐形状の基材の内部に抵抗発
熱体2を埋設しており、ヒーターの各部の肉厚は、中央
部50から周縁部30へと向って一次関数的に減少する。従
って、ヒーターの側方への熱損失を抑えて各部分から均
等に熱放射させることができるので、第1図の加熱装置
と同様の効果を奏しうる。
In the ceramic heater 16 of FIG. 2, the resistance heating element 2 is embedded inside a conical base material having the wafer heating surface 16a as the bottom surface, and the thickness of each part of the heater is from the central portion 50 to the peripheral portion. It decreases linearly toward 30. Therefore, since it is possible to suppress the heat loss to the side of the heater and evenly radiate the heat from each portion, the same effect as that of the heating device of FIG. 1 can be obtained.

第3図のセラミックスヒーターにおいては、基本的に円
盤形状のセラミックスヒーターを断面台形とし、その側
面(保持具と接触する面)80を傾斜面として側面80の面
積を減らし、これによって上記のようにウエハー加熱面
26aの均熱化を図っている。なお、26bはヒーター背面で
ある。
In the ceramic heater of FIG. 3, basically, the disk-shaped ceramic heater has a trapezoidal cross section, and the side surface (the surface in contact with the holder) 80 is an inclined surface to reduce the area of the side surface 80. Wafer heating surface
We are trying to make the temperature of 26a uniform. In addition, 26b is the back of the heater.

第3図の例では、数値制御工業機等による複雑で、時間
がかかり、かつコストの高い加工法を用いることなく、
単に研削加工のみで行える利点があり、均熱性確保が容
易に達成できる。
In the example of FIG. 3, without using a complicated, time-consuming, and costly processing method using a numerical control industrial machine,
There is an advantage that it can be done only by grinding, and soaking property can be easily ensured.

第4図の盤状セラミックスヒーターにおいては、更に肉
厚を段階的に低減した例について示す。即ち、中央部50
付近では肉厚が比較的大きい肉厚部36bを設け、肉厚部3
6bの外周には、比較的なだらかに肉厚が減少する肉厚部
36cを設け、こうした二段階の不連続的な肉厚制御によ
ってウエハー加熱面36aの均熱化を図っている。
In the plate-shaped ceramics heater shown in FIG. 4, an example in which the thickness is further reduced stepwise is shown. That is, the central portion 50
In the vicinity, a thick portion 36b having a relatively large thickness is provided, and the thick portion 3b
On the outer periphery of 6b, a thick part where the wall thickness decreases comparatively gently
36c is provided, and the wafer heating surface 36a is soaked by such two-step discontinuous thickness control.

実施例1における変形例で、側周部では側面からの熱放
射面積を実施例1同様に減らし、均熱性に影響のない中
央部付近ではヒーターのレスポンスを向上させるために
ヒーター自身の熱容量を減らしている。
In the modified example of the first embodiment, the heat radiation area from the side surface is reduced in the side peripheral portion as in the first embodiment, and the heat capacity of the heater itself is reduced to improve the response of the heater in the vicinity of the central portion that does not affect the thermal uniformity. ing.

なお、第4図において、更に三段階以上にヒーター肉厚
を不連続的に変化させることも可能である。
In addition, in FIG. 4, it is possible to discontinuously change the heater wall thickness in three or more steps.

第5図の例においては、盤状セラミックスヒーター46の
中央部50から周縁部30へと向ってなだらかにヒーター肉
厚を減少させている点は第1図のものと同様であるが、
第1図の例と異なり左右対称の形状とはせず、第5図に
おいて左側に一層肉厚の小さい肉薄部46cを設けてあ
る。
The example of FIG. 5 is similar to that of FIG. 1 in that the heater wall thickness is gently reduced from the central portion 50 to the peripheral portion 30 of the plate-shaped ceramic heater 46.
Unlike the example of FIG. 1, the shape is not symmetrical, and a thin portion 46c having a smaller thickness is provided on the left side in FIG.

例えば、セラミックス基材内部に抵抗発熱体2を埋設す
る際には、例えば第5図に示すように右側へと抵抗発熱
体が位置ズレを起すことがあり、この場合はヒーターの
右側で発熱量が大きく、左側で小さくなる。従って、ヒ
ーターの左側に肉薄部46cを設けることにより、この部
分での側方からの熱放射をより小さくできるので、ウエ
ハー加熱面46aの均熱化に効果がある。
For example, when the resistance heating element 2 is embedded inside the ceramic substrate, the resistance heating element may be displaced to the right side as shown in FIG. 5, for example, and in this case, the heating value on the right side of the heater is increased. Is larger and smaller on the left. Therefore, by providing the thin portion 46c on the left side of the heater, the heat radiation from the side at this portion can be further reduced, which is effective in soaking the wafer heating surface 46a.

なお、盤状セラミックスヒーターの平面形状は、円形の
他、四角形、六角形等とすることもできる。
The planar shape of the plate-shaped ceramics heater may be a quadrangle, a hexagon, etc., in addition to a circle.

以下、具体的な実施例を示す。Specific examples will be described below.

まずイットリア+アルミナ系の焼結助剤を含む窒化珪素
原料からなる円盤状基剤の内部に、タングステン製の抵
抗発熱体2を埋設したものを製造した。抵抗発熱体2は
線径が0.4mm、長さ2.5m以下のもので、これを直径が4mm
の螺旋状に巻いたものである。そのリード部分8を構成
するワイヤ端子としては直径2mmのタングステン線を使
用した。
First, a resistance heating element 2 made of tungsten was embedded inside a disk-shaped base made of a silicon nitride raw material containing a yttria + alumina-based sintering aid. The resistance heating element 2 has a wire diameter of 0.4 mm and a length of 2.5 m or less.
It is a spiral wound. A tungsten wire having a diameter of 2 mm was used as a wire terminal forming the lead portion 8.

このような抵抗発熱体2を円盤状基材の全体に螺旋状に
埋設し、第2図の形状になるように研削加工した。この
セラミックスヒーターは、直径150mm、高さ20mmの円錐
形である。抵抗発熱体は、半導体ウエハー加熱面から4m
mの深さに埋設した。また、抵抗発熱体の埋設位置につ
いては、半導体ウエハー加熱面の中心から5mm、15mm、2
5mm、35mm、45mm、55mmの位置を、螺旋状に巻回された
抵抗発熱体が通るように埋設した。
Such a resistance heating element 2 was embedded in a spiral shape in the whole disk-shaped base material and was ground so as to have the shape shown in FIG. This ceramic heater has a conical shape with a diameter of 150 mm and a height of 20 mm. The resistance heating element is 4m from the heating surface of the semiconductor wafer.
It was buried at a depth of m. Regarding the embedding position of the resistance heating element, 5mm, 15mm, 2mm from the center of the heating surface of the semiconductor wafer.
The positions of 5 mm, 35 mm, 45 mm, and 55 mm were embedded so that the resistance heating element wound in a spiral shape could pass through.

また、上記と同じように、直径150mm、高さ20mmの円盤
状セラミックスヒーターを作製した。この材質、抵抗発
熱体の埋設位置は、上記と同じにした。
Further, a disk-shaped ceramics heater having a diameter of 150 mm and a height of 20 mm was produced in the same manner as above. The material and the embedding position of the resistance heating element were the same as above.

ヒーター電源は外周側のワイヤ端子をアースする一方、
中心側のワイヤ端子に電圧を加え、さらに低電圧とし真
空中での放電を防止する形式とし、サイリスタによる電
源コントロールを行う方式とした。
While the heater power source grounds the outer wire terminal,
A voltage is applied to the wire terminal on the center side to further reduce the voltage to prevent discharge in a vacuum, and the power supply is controlled by a thyristor.

このような加熱装置を第1図のようにチャンバー1に取
付けて真空中でのウエハー加熱テストを行った。即ち、
上記した円錐状セラミックスヒーターと円錐状セラミッ
クスヒーターとのそれぞれについて、ウエハー加熱面に
4Bシリコンウエハーを設置し、このシリコンウエハーの
温度分布を熱画像装置によって測定した。この結果を第
7図に示す。第7図において、横軸はシリコンウエハー
の中心からの距離を示し、縦軸はシリコンウエハーの温
度を示す。実線のグラフAは、円錐状セラミックスヒー
ターを用いた場合の温度分布を示し、破線で示されるグ
ラフBは、円盤状セラミックスヒーターを用いた場合の
温度分布を示す。Cは、シリコンウエハーが存在する範
囲(サイズ)を示す。グラフAとBとを比較すると、グ
ラフAの方が勾配が小さい。そして、距離0mmと50mmと
における温度差ΔTを比較すると、グラフAではΔT=
8.7℃であり、グラフBではΔT=11.9℃である。従っ
て、円錐状セラミックスヒーターの方が均熱性が高い。
Such a heating device was attached to the chamber 1 as shown in FIG. 1 and a wafer heating test in vacuum was conducted. That is,
For each of the above-mentioned conical ceramics heater and conical ceramics heater, on the wafer heating surface
A 4 B silicon wafer was placed, and the temperature distribution of this silicon wafer was measured by a thermal imager. The results are shown in FIG. In FIG. 7, the horizontal axis represents the distance from the center of the silicon wafer, and the vertical axis represents the temperature of the silicon wafer. A solid line graph A shows a temperature distribution when a conical ceramics heater is used, and a broken line graph B shows a temperature distribution when a disk-shaped ceramics heater is used. C indicates the range (size) in which the silicon wafer exists. Comparing the graphs A and B, the slope of the graph A is smaller. Then, comparing the temperature difference ΔT at the distances of 0 mm and 50 mm, in graph A, ΔT =
8.7 ° C, and in graph B, ΔT = 11.9 ° C. Therefore, the conical ceramics heater has higher thermal uniformity.

間接加熱方式では、サセプターを加熱することにより、
主に伝導でウエハーを加熱する場合及びウエハーのみを
放射により加熱する場合いずれも、赤外線集光加熱であ
るので、スポット的加熱になるため直径φ150mmの広範
囲における均熱性に欠ける。実際には、直径150mmの範
囲で、1100℃±4%程度の熱勾配であった。
In the indirect heating method, by heating the susceptor,
Both in the case of heating the wafer mainly by conduction and in the case of heating only the wafer by radiation, since infrared converging heating is used, it becomes spot heating and lacks soaking property in a wide range of diameter φ150 mm. Actually, the thermal gradient was about 1100 ° C. ± 4% in the range of diameter 150 mm.

(発明の効果) 本発明に係る半導体ウエハー加熱用セラミックスヒータ
ーによれば、緻密質セラミックスの基材内部に抵抗発熱
体を埋設してなるので、従来の金属ヒーターの場合のよ
うな汚染の問題は生じない。また、盤状セラミックスヒ
ーターがウエハー加熱面を有しているので、間接加熱方
式の場合のような熱効率の悪化の問題は生じない。
(Effect of the Invention) According to the ceramic heater for heating a semiconductor wafer according to the present invention, since the resistance heating element is embedded inside the base material of the dense ceramics, there is no problem of contamination as in the case of the conventional metal heater. Does not happen. Further, since the plate-shaped ceramics heater has the wafer heating surface, the problem of deterioration of thermal efficiency unlike the case of the indirect heating method does not occur.

そして、盤状セラミックスヒーターのうち周縁部の肉厚
を中央部の肉厚よりも小さくし、周縁部と中央部との間
の肉厚も、中央部の肉厚以下とした。即ち、平板形状の
盤状セラミックスヒーターの場合には、その周縁部、即
ち側周面からの熱放射によって、中央部から側周面へと
向かって徐々に基材の温度が降下していた。しかし、周
縁部の肉厚を中央部の肉厚よりも小さくすることによっ
て、平板形状のセラミックスヒーターの周縁部の表面積
と比較して、この周縁部の近傍の表面積を小さくするこ
とができ、従って周縁部における熱放射面積を小さくす
ることができる。従って、ヒーター側方への熱損失を最
小限に抑え、ウエハー加熱面の中央部と周縁部との間の
温度差を小さくし、均熱化を図ることができる。
The thickness of the peripheral portion of the plate-shaped ceramics heater was made smaller than the thickness of the central portion, and the thickness between the peripheral portion and the central portion was also set to be equal to or less than the central portion. That is, in the case of the flat plate-shaped ceramic heater, the temperature of the base material was gradually decreased from the central portion to the side peripheral surface due to heat radiation from the peripheral portion, that is, the side peripheral surface. However, by making the thickness of the peripheral portion smaller than the thickness of the central portion, it is possible to reduce the surface area in the vicinity of this peripheral portion as compared with the surface area of the peripheral portion of the flat plate-shaped ceramic heater, and The heat radiation area in the peripheral portion can be reduced. Therefore, the heat loss to the side of the heater can be minimized, the temperature difference between the central portion and the peripheral portion of the wafer heating surface can be reduced, and uniform heating can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は盤状セラミックスヒーターを容器に取り付けた
状態を示す概略断面図、 第2図、第3図、第4図、第5図はそれぞれ他の盤状セ
ラミックスヒーターを示す断面図、 第6図は間接加熱方式によるウエハー加熱装置を示す断
面図、 第7図はシリコンウエハーの中心からの距離と温度との
関係を示すグラフである。 2……抵抗発熱体 3……保持具 6,16,26,36,46……盤状セラミックスヒーター 6a,16a,26a,36a,46a……ウエハー加熱面 6b,16b,26b……背面 30……周縁部 50……中央部
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a state in which a plate-shaped ceramics heater is attached to a container, FIGS. 2, 3, 4, and 5 are sectional views showing other plate-shaped ceramics heaters, respectively. FIG. 7 is a cross-sectional view showing a wafer heating device by an indirect heating method, and FIG. 7 is a graph showing the relationship between the distance from the center of the silicon wafer and the temperature. 2 ... Resistance heating element 3 ... Holder 6,16,26,36,46 ...... Plate ceramic heater 6a, 16a, 26a, 36a, 46a …… Wafer heating surface 6b, 16b, 26b …… Back surface 30… ... peripheral area 50 ... central area

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】緻密質セラミックスの基材内部に抵抗発熱
体を埋設してなり、ウエハー加熱面を有する盤状セラミ
ックスヒーターであって、この盤状セラミックスヒータ
ーのうち周縁部の肉厚が中央部の肉厚よりも小さく、か
つ前記周縁部と前記中央部との間の肉厚が前記中央部の
肉厚以下であることを特徴とする、半導体ウエハー加熱
用セラミックスヒーター。
1. A disk-shaped ceramics heater having a wafer heating surface in which a resistance heating element is embedded inside a dense ceramics substrate, wherein the peripheral wall thickness of the disk-shaped ceramics heater is the central portion. And a thickness between the peripheral portion and the central portion is equal to or less than the thickness of the central portion, the ceramic heater for heating a semiconductor wafer.
【請求項2】前記中央部から前記周縁部へと向かって前
記盤状セラミックスヒーターの肉厚が徐々に減少してい
ることを特徴とする、請求項1記載の半導体ウエハー加
熱用セラミックスヒーター。
2. The ceramic heater for heating a semiconductor wafer according to claim 1, wherein the thickness of the plate-shaped ceramic heater gradually decreases from the central portion toward the peripheral portion.
【請求項3】前記基材が円錐形状をなしていることを特
徴とする、請求項2記載の半導体ウエハー加熱用セラミ
ックスヒーター。
3. The ceramic heater for heating a semiconductor wafer according to claim 2, wherein the base material has a conical shape.
【請求項4】前記基材の断面形状が台形をなしており、
この基材の側面が傾斜面であることを特徴とする、請求
項1記載の半導体ウエハー加熱用セラミックスヒータ
ー。
4. The cross-sectional shape of the base material is trapezoidal,
The ceramic heater for heating a semiconductor wafer according to claim 1, wherein the side surface of the base material is an inclined surface.
【請求項5】前記基材の中央部側に相対的に肉厚が大き
い肉厚部が設けられており、前記基材の周縁部側に相対
的に肉厚が小さい肉薄部が設けられていることを特徴と
する、請求項1記載の半導体ウエハー加熱用セラミック
スヒーター。
5. A thick portion having a relatively large thickness is provided on the center side of the base material, and a thin portion having a relatively small thickness is provided on the peripheral edge side of the base material. The ceramic heater for heating a semiconductor wafer according to claim 1, wherein
【請求項6】前記基材の平面形状が略円形であることを
特徴とする、請求項1〜5のいずれか一つの請求項に記
載の半導体ウエハー加熱用セラミックスヒーター。
6. The ceramic heater for heating a semiconductor wafer according to claim 1, wherein the substrate has a substantially circular planar shape.
【請求項7】前記緻密質セラミックスが窒化珪素又はサ
イアロンであることを特徴とする、請求項1記載の半導
体ウエハー加熱用セラミックスヒーター。
7. The ceramic heater for heating a semiconductor wafer according to claim 1, wherein the dense ceramic is silicon nitride or sialon.
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