JPH0945618A - 半導体製造装置におけるガス加熱方式のウエハ加熱装置 - Google Patents
半導体製造装置におけるガス加熱方式のウエハ加熱装置Info
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- JPH0945618A JPH0945618A JP7211197A JP21119795A JPH0945618A JP H0945618 A JPH0945618 A JP H0945618A JP 7211197 A JP7211197 A JP 7211197A JP 21119795 A JP21119795 A JP 21119795A JP H0945618 A JPH0945618 A JP H0945618A
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- heating gas
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ウエハクランプ部材によるウエハの保持を安
定化し、加熱ガスの流量を極く微少に制御することで、
数度単位をもって精度よくウエハ温度を微調整できるよ
うにすること。 【解決手段】 リング状のウエハ載置面１３を有し、こ
のウエハ載置面１３上に載置されたウエハＷの裏面との
間に加熱ガス室１５を画定するサセプタ１９と、ウエハ
Ｗをウエハ載置面１３に押し付けるリング状のウエハク
ランプ部材３１とを有し、加熱ガス室１５に供給される
加熱ガスによりウエハＷを加熱する半導体製造装置にお
けるガス加熱方式のウエハ加熱装置において、ウエハク
ランプ部材３１に、ウエハ載置面１３の全周に亙ってウ
エハＷをウエハ載置面１３に押し付けるリング状のウエ
ハクランプ面３３を設け、加熱ガス室１５における加熱
ガスの封じ込め性を改善する。
定化し、加熱ガスの流量を極く微少に制御することで、
数度単位をもって精度よくウエハ温度を微調整できるよ
うにすること。 【解決手段】 リング状のウエハ載置面１３を有し、こ
のウエハ載置面１３上に載置されたウエハＷの裏面との
間に加熱ガス室１５を画定するサセプタ１９と、ウエハ
Ｗをウエハ載置面１３に押し付けるリング状のウエハク
ランプ部材３１とを有し、加熱ガス室１５に供給される
加熱ガスによりウエハＷを加熱する半導体製造装置にお
けるガス加熱方式のウエハ加熱装置において、ウエハク
ランプ部材３１に、ウエハ載置面１３の全周に亙ってウ
エハＷをウエハ載置面１３に押し付けるリング状のウエ
ハクランプ面３３を設け、加熱ガス室１５における加熱
ガスの封じ込め性を改善する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置に
おけるウエハ加熱装置に関し、特にスパッタ装置などに
おいてウエハを加熱ガスにより加熱するガス加熱方式の
ウエハ加熱装置にに関する。
おけるウエハ加熱装置に関し、特にスパッタ装置などに
おいてウエハを加熱ガスにより加熱するガス加熱方式の
ウエハ加熱装置にに関する。
【０００２】
【従来の技術】スパッタ装置などに用いられるウエハ加
熱装置には、加熱ガスを熱媒体としてウエハを加熱する
ガス加熱方式のものある。
熱装置には、加熱ガスを熱媒体としてウエハを加熱する
ガス加熱方式のものある。
【０００３】図９は従来のガス加熱方式のウエハ加熱装
置を示している。このウエハ加熱装置は、ランプなどに
よるヒータ１および均熱板３を有するヒータブロック５
と、ヒータブロック５と連結され、ヒータブロック５に
より加熱されるガス加熱室７およびガス加熱室７にガス
を供給するガス供給通路９を有するガス加熱ブロック１
１と、リング状のウエハ載置面１３を有し、ウエハ載置
面１３上に載置されたウエハＷの裏面との間に形成され
た加熱ガス貯留部１５に加熱ガス供給ポート１７よりガ
ス加熱室７の加熱ガスを供給されるサセプタ１９と、ウ
エハＷをウエハ載置面１３に押し付けるリング状のウエ
ハクランプ部材２１と、ヒータブロック５の温度を測定
する熱電対２３を有し、加熱ガス貯留部１５に供給され
る加熱ガスにより、この加熱ガスを熱媒体としてウエハ
Ｗを加熱する。ウエハクランプ部材２１は、図１０に示
されているように、周方向に４５度の間隔をおいて配置
された複数個のウエハ押え用突起部２５を有し、このウ
エハ押え用突起部２５によりウエハＷをウエハ載置面１
３に押し付けている。
置を示している。このウエハ加熱装置は、ランプなどに
よるヒータ１および均熱板３を有するヒータブロック５
と、ヒータブロック５と連結され、ヒータブロック５に
より加熱されるガス加熱室７およびガス加熱室７にガス
を供給するガス供給通路９を有するガス加熱ブロック１
１と、リング状のウエハ載置面１３を有し、ウエハ載置
面１３上に載置されたウエハＷの裏面との間に形成され
た加熱ガス貯留部１５に加熱ガス供給ポート１７よりガ
ス加熱室７の加熱ガスを供給されるサセプタ１９と、ウ
エハＷをウエハ載置面１３に押し付けるリング状のウエ
ハクランプ部材２１と、ヒータブロック５の温度を測定
する熱電対２３を有し、加熱ガス貯留部１５に供給され
る加熱ガスにより、この加熱ガスを熱媒体としてウエハ
Ｗを加熱する。ウエハクランプ部材２１は、図１０に示
されているように、周方向に４５度の間隔をおいて配置
された複数個のウエハ押え用突起部２５を有し、このウ
エハ押え用突起部２５によりウエハＷをウエハ載置面１
３に押し付けている。
【０００４】このウエハ加熱装置は、赤外線ランプなど
の輻射熱によりウエハを直接加熱する方式のウエハ加熱
装置に比べてウエハの昇温速度が速いこと、ウエハの加
熱温度の均一性が向上すること、加熱温度のオーバシュ
ートが少ないことなどの利点を有しており、これらのこ
とから、近年、ガス加熱方式のウエハ加熱装置が主流に
なっている。
の輻射熱によりウエハを直接加熱する方式のウエハ加熱
装置に比べてウエハの昇温速度が速いこと、ウエハの加
熱温度の均一性が向上すること、加熱温度のオーバシュ
ートが少ないことなどの利点を有しており、これらのこ
とから、近年、ガス加熱方式のウエハ加熱装置が主流に
なっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ガス加熱方式のウエハ加熱装置は、まだ改良の余地が残
されている。近年デバイスの微細化が進むに従い、成膜
時の温度制御がその膜質や再現性に大きく影響し、より
厳格な温度コントロールが必要となっているが、従来の
ウエハ加熱装置では、ウエハ温度の微妙なばらつきを解
消できず、要求特性を満たすことができない場合があ
る。このため、得られる膜質が安定ではなかった。この
ウエハ温度のばらつきは、ウエハがウエハクランプ部材
２１によってサセプタ１９のウエハ載置面１３上に保持
される時の保持力のばらつきによるところが大きく、多
少ガス流量を変えても、加熱ガス貯留部の圧力が変わら
ないので、ウエハ温度の微調整は不可能である。
ガス加熱方式のウエハ加熱装置は、まだ改良の余地が残
されている。近年デバイスの微細化が進むに従い、成膜
時の温度制御がその膜質や再現性に大きく影響し、より
厳格な温度コントロールが必要となっているが、従来の
ウエハ加熱装置では、ウエハ温度の微妙なばらつきを解
消できず、要求特性を満たすことができない場合があ
る。このため、得られる膜質が安定ではなかった。この
ウエハ温度のばらつきは、ウエハがウエハクランプ部材
２１によってサセプタ１９のウエハ載置面１３上に保持
される時の保持力のばらつきによるところが大きく、多
少ガス流量を変えても、加熱ガス貯留部の圧力が変わら
ないので、ウエハ温度の微調整は不可能である。
【０００６】従来のウエハ加熱装置では、加熱ガス貯留
部に供給する加熱ガスの流量が３５ｓｃｃｍ以下ではウ
エハが昇温せず、加熱ガス貯留部には、５０〜１００ｓ
ｃｃｍもの加熱ガスを流してウエハを加熱しているが、
温度の変化が鈍感であり、ウエハの温度を変えるには、
ヒータブロックの温度設定を変えるしかなく、しかも温
度の調整分解能は、１０〜２０℃単位であった。また、
従来のウエハ加熱装置では、加熱ガス貯留部１５の１箇
所、あるいは円周上の数箇所からの一様に加熱ガスを吹
き出しているため、加熱ガス貯留部１５のガス温度に勾
配が生じると、その温度勾配によってウエハ面における
温度分布が不均一なものになる問題がある。
部に供給する加熱ガスの流量が３５ｓｃｃｍ以下ではウ
エハが昇温せず、加熱ガス貯留部には、５０〜１００ｓ
ｃｃｍもの加熱ガスを流してウエハを加熱しているが、
温度の変化が鈍感であり、ウエハの温度を変えるには、
ヒータブロックの温度設定を変えるしかなく、しかも温
度の調整分解能は、１０〜２０℃単位であった。また、
従来のウエハ加熱装置では、加熱ガス貯留部１５の１箇
所、あるいは円周上の数箇所からの一様に加熱ガスを吹
き出しているため、加熱ガス貯留部１５のガス温度に勾
配が生じると、その温度勾配によってウエハ面における
温度分布が不均一なものになる問題がある。
【０００７】本発明は、従来のウエハ加熱装置に於ける
上述の如き問題点に着目してなされたものであり、ウエ
ハクランプ部材によるウエハの保持を安定化し、加熱ガ
スの流量を極く微少に制御することで、数度単位をもっ
て精度よくウエハ温度を微調整でき、またウエハ面にお
ける温度分布の均一性を改善できる半導体製造装置にお
けるガス加熱方式のウエハ加熱装置を提供することを目
的としている。
上述の如き問題点に着目してなされたものであり、ウエ
ハクランプ部材によるウエハの保持を安定化し、加熱ガ
スの流量を極く微少に制御することで、数度単位をもっ
て精度よくウエハ温度を微調整でき、またウエハ面にお
ける温度分布の均一性を改善できる半導体製造装置にお
けるガス加熱方式のウエハ加熱装置を提供することを目
的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１によるウエハ加熱装置は、リング
状のウエハ載置面を有し該ウエハ載置面上に載置された
ウエハの裏面との間に加熱ガス貯留部を形成するサセプ
タと、ウエハを前記ウエハ載置面に押し付けるリング状
のウエハクランプ部材とを有し、前記加熱ガス貯留部に
供給される加熱ガスにより前記ウエハを加熱する半導体
製造装置におけるガス加熱方式のウエハ加熱装置におい
て、前記ウエハクランプ部材は前記ウエハ載置面の全周
に亘ってウエハを前記ウエハ載置面に押し付けるリング
状のウエハクランプ面を有していることを特徴としてい
る。
に、本発明の請求項１によるウエハ加熱装置は、リング
状のウエハ載置面を有し該ウエハ載置面上に載置された
ウエハの裏面との間に加熱ガス貯留部を形成するサセプ
タと、ウエハを前記ウエハ載置面に押し付けるリング状
のウエハクランプ部材とを有し、前記加熱ガス貯留部に
供給される加熱ガスにより前記ウエハを加熱する半導体
製造装置におけるガス加熱方式のウエハ加熱装置におい
て、前記ウエハクランプ部材は前記ウエハ載置面の全周
に亘ってウエハを前記ウエハ載置面に押し付けるリング
状のウエハクランプ面を有していることを特徴としてい
る。
【０００９】本発明の請求項２によるウエハ加熱装置
は、請求項１に記載のウエハ加熱装置において、前記サ
セプタの加熱ガス貯留部に加熱ガスを供給する加熱ガス
供給ポートが複数個設けられ、その複数個の加熱ガス供
給ポートが複数個のグループに区分されてその各グルー
プ毎に加熱ガスを個別に供給する加熱ガス供給手段を有
していることを特徴としている。
は、請求項１に記載のウエハ加熱装置において、前記サ
セプタの加熱ガス貯留部に加熱ガスを供給する加熱ガス
供給ポートが複数個設けられ、その複数個の加熱ガス供
給ポートが複数個のグループに区分されてその各グルー
プ毎に加熱ガスを個別に供給する加熱ガス供給手段を有
していることを特徴としている。
【００１０】本発明の請求項３によるウエハ加熱装置
は、請求項１また２に記載のウエハ加熱装置において、
前記加熱ガス貯留部のガス圧力を検出するガス圧力検出
器と、前記ガス圧力検出器により検出された前記加熱ガ
ス貯留部のガス圧力に応じて前記加熱ガス貯留部に供給
する加熱ガスの流量を制御する制御手段とを有している
ことを特徴としている。
は、請求項１また２に記載のウエハ加熱装置において、
前記加熱ガス貯留部のガス圧力を検出するガス圧力検出
器と、前記ガス圧力検出器により検出された前記加熱ガ
ス貯留部のガス圧力に応じて前記加熱ガス貯留部に供給
する加熱ガスの流量を制御する制御手段とを有している
ことを特徴としている。
【００１１】本発明の請求項４によるウエハ加熱装置
は、請求項１に記載のウエハ加熱装置において、前記サ
セプタの加熱ガス貯留部内は複数の領域に区画され、こ
の各領域に複数の加熱ガス供給ポートを設け、この各加
熱ガス供給ポートから前記各領域毎に加熱ガスを個別に
供給する加熱ガス供給手段を有していることを特徴とす
る。
は、請求項１に記載のウエハ加熱装置において、前記サ
セプタの加熱ガス貯留部内は複数の領域に区画され、こ
の各領域に複数の加熱ガス供給ポートを設け、この各加
熱ガス供給ポートから前記各領域毎に加熱ガスを個別に
供給する加熱ガス供給手段を有していることを特徴とす
る。
【００１２】本発明の請求項５によるウエハ加熱装置
は、請求項４に記載のウエハ加熱装置において、前記加
熱ガス貯留部の前記領域毎にガス圧力を検出するガス圧
力検出器と、前記ガス圧力検出器により検出された前記
加熱ガス貯留部のガス圧力に応じて前記領域に供給する
加熱ガスの流量を制御する制御手段とを有していること
を特徴としている。
は、請求項４に記載のウエハ加熱装置において、前記加
熱ガス貯留部の前記領域毎にガス圧力を検出するガス圧
力検出器と、前記ガス圧力検出器により検出された前記
加熱ガス貯留部のガス圧力に応じて前記領域に供給する
加熱ガスの流量を制御する制御手段とを有していること
を特徴としている。
【００１３】請求項１によるウエハ加熱装置では、ウエ
ハクランプ部材がリング状のウエハクランプ面を有して
いるから、ウエハはウエハ載置面の全周に亘って均等に
押し付けられ、ウエハクランプ部材によるウエハの保持
が安定化する。これにより加熱ガス貯留部の加熱ガスが
ウエハとウエハ載置面との間より漏れる量が低減し、加
熱ガス貯留部における加熱ガスの封じ込め性が改善さ
れ、加熱ガスの流量を極く微少に制御することで、数度
単位をもって精度よくウエハ温度を微調整することが可
能になる。
ハクランプ部材がリング状のウエハクランプ面を有して
いるから、ウエハはウエハ載置面の全周に亘って均等に
押し付けられ、ウエハクランプ部材によるウエハの保持
が安定化する。これにより加熱ガス貯留部の加熱ガスが
ウエハとウエハ載置面との間より漏れる量が低減し、加
熱ガス貯留部における加熱ガスの封じ込め性が改善さ
れ、加熱ガスの流量を極く微少に制御することで、数度
単位をもって精度よくウエハ温度を微調整することが可
能になる。
【００１４】本発明の請求項２によるウエハ加熱装置で
は、加熱ガス供給手段が各グループ毎に加熱ガスを個別
に供給することで、ウエハ面における温度分布の均一性
を改善できる。
は、加熱ガス供給手段が各グループ毎に加熱ガスを個別
に供給することで、ウエハ面における温度分布の均一性
を改善できる。
【００１５】本発明の請求項３によるウエハ加熱装置で
は、ガス圧力検出器によって加熱ガス貯留部のガス圧力
を検出し、このガス圧力検出器により検出される加熱ガ
ス貯留部のガス圧力に応じて加熱ガス貯留部に供給する
加熱ガスの流量を制御手段によってフィードバック制御
する。これによりウエハの加熱温度が高精度に定値制御
される。
は、ガス圧力検出器によって加熱ガス貯留部のガス圧力
を検出し、このガス圧力検出器により検出される加熱ガ
ス貯留部のガス圧力に応じて加熱ガス貯留部に供給する
加熱ガスの流量を制御手段によってフィードバック制御
する。これによりウエハの加熱温度が高精度に定値制御
される。
【００１６】本発明の請求項４によるウエハ加熱装置で
は、仕切り壁により仕切られている加熱ガス貯留部の各
領域に加熱ガスが個別に供給することで、ウエハ面にお
ける温度分布の均一性をより一層的確に改善できる。
は、仕切り壁により仕切られている加熱ガス貯留部の各
領域に加熱ガスが個別に供給することで、ウエハ面にお
ける温度分布の均一性をより一層的確に改善できる。
【００１７】本発明の請求項５によるウエハ加熱装置で
は、ガス圧力検出器によって加熱ガス貯留部の各領域の
ガス圧力を検出し、このガス圧力検出器により検出され
る加熱ガス貯留部のガス圧力に応じてその各領域に供給
する加熱ガスの流量を制御手段によってフィードバック
制御する。これにより各領域の加熱温度が各々高精度に
定値制御され、ウエハ面における温度分布を高精度に均
一化できる。
は、ガス圧力検出器によって加熱ガス貯留部の各領域の
ガス圧力を検出し、このガス圧力検出器により検出され
る加熱ガス貯留部のガス圧力に応じてその各領域に供給
する加熱ガスの流量を制御手段によってフィードバック
制御する。これにより各領域の加熱温度が各々高精度に
定値制御され、ウエハ面における温度分布を高精度に均
一化できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下に添付の図を参照して本発明
を実施例について詳細に説明する。なお、本発明の実施
例において上述の従来例と同一構成の部分は、上述の従
来例に付した符号と同一の符号を付してその説明を省略
する。図１、図２は本発明によるウエハ加熱装置の一実
施例を示している。このウエハ加熱装置のウエハクラン
プ部材３１は、ウエハ載置面１３の全周に亘ってウエハ
Ｗをウエハ載置面１３に押し付けるリング状のウエハク
ランプ面３３を有している。これによりウエハ載置面１
３上に載置されたウエハＷは、ウエハクランプ部材３１
のウエハクランプ面３３によってウエハ載置面１３の全
周に亘って均等に押し付けられ、ウエハクランプ部材３
１によるウエハＷの保持が安定化し、加熱ガス貯留部１
５の加熱ガスがウエハＷとウエハ載置面１３との間より
漏れる量が低減し、加熱ガス貯留部１５における加熱ガ
スの封じ込め性が改善される。
を実施例について詳細に説明する。なお、本発明の実施
例において上述の従来例と同一構成の部分は、上述の従
来例に付した符号と同一の符号を付してその説明を省略
する。図１、図２は本発明によるウエハ加熱装置の一実
施例を示している。このウエハ加熱装置のウエハクラン
プ部材３１は、ウエハ載置面１３の全周に亘ってウエハ
Ｗをウエハ載置面１３に押し付けるリング状のウエハク
ランプ面３３を有している。これによりウエハ載置面１
３上に載置されたウエハＷは、ウエハクランプ部材３１
のウエハクランプ面３３によってウエハ載置面１３の全
周に亘って均等に押し付けられ、ウエハクランプ部材３
１によるウエハＷの保持が安定化し、加熱ガス貯留部１
５の加熱ガスがウエハＷとウエハ載置面１３との間より
漏れる量が低減し、加熱ガス貯留部１５における加熱ガ
スの封じ込め性が改善される。
【００１９】この結果、加熱ガスの流量を２〜２０ｓｃ
ｃｍ程度の極く微少に制御することで、数度単位をもっ
て精度よくウエハ温度を微調整することが可能になる。
これによると、例えば、３００℃にヒーターブロックを
加熱した場合（なお、この温度は熱電対２３による検出
温度であり、実際のガス温度より低いものになる）、ウ
エハ温度は、図３に示されているように、ガス流量を４
ｓｃｃｍとすると３３２℃、１０ｓｃｃｍでは３４３
℃、２０ｓｃｃｍでは３４７℃となり、１ｓｃｃｍ／１
℃と、微細な温度調整ができた。また、４〜２０ｓｃｃ
ｍという極く微量のガス流量でも、図４（ａ）〜（ｂ）
に示されているように、２００℃から３００℃へのウエ
ハ温度の上昇を約３５秒という充分な昇温特性が得られ
た。
ｃｍ程度の極く微少に制御することで、数度単位をもっ
て精度よくウエハ温度を微調整することが可能になる。
これによると、例えば、３００℃にヒーターブロックを
加熱した場合（なお、この温度は熱電対２３による検出
温度であり、実際のガス温度より低いものになる）、ウ
エハ温度は、図３に示されているように、ガス流量を４
ｓｃｃｍとすると３３２℃、１０ｓｃｃｍでは３４３
℃、２０ｓｃｃｍでは３４７℃となり、１ｓｃｃｍ／１
℃と、微細な温度調整ができた。また、４〜２０ｓｃｃ
ｍという極く微量のガス流量でも、図４（ａ）〜（ｂ）
に示されているように、２００℃から３００℃へのウエ
ハ温度の上昇を約３５秒という充分な昇温特性が得られ
た。
【００２０】図５は本発明によるウエハ加熱装置の他の
実施例を示している。この実施例では、加熱ガス貯留部
１５に加熱ガスを供給する加熱ガス供給ポート３５が複
数個設けられ、その複数個の加熱ガス供給ポート３５が
複数個のグループ、この実施例では３つのグループに区
分され、その各グループ毎に個別の加熱ガス供給通路３
７、３９、４１が設けられ、加熱ガス供給通路３７、３
９、４１により各グループの加熱ガス供給ポート３５へ
加熱ガスを個別に供給する。
実施例を示している。この実施例では、加熱ガス貯留部
１５に加熱ガスを供給する加熱ガス供給ポート３５が複
数個設けられ、その複数個の加熱ガス供給ポート３５が
複数個のグループ、この実施例では３つのグループに区
分され、その各グループ毎に個別の加熱ガス供給通路３
７、３９、４１が設けられ、加熱ガス供給通路３７、３
９、４１により各グループの加熱ガス供給ポート３５へ
加熱ガスを個別に供給する。
【００２１】加熱ガス供給通路３７、３９、４１には各
々最大流量が５０ｓｃｃｍ程度の低流量用の流量制御弁
（マスフローコントローラ）４３、４５、４７が接続さ
れてあり、また流量制御弁４３、４５、４７より加熱ガ
ス貯留部１５側の加熱ガス供給通路３７、３９、４１に
は各々圧力検出器としてバラトロンメータ４９、５１、
５３が接続されている。流量制御弁４３、４５、４７は
制御装置５５により制御される。制御装置５５はバラト
ロンメータ４９、５１、５３より加熱ガス供給通路３
７、３９、４１の圧力（加熱ガス貯留部１５の内圧と等
価の圧力）データを入力し、この圧力データに応じて対
応する流量制御弁４３、４５、４７の開弁量を定量的に
フィードバック制御する。加熱ガス貯留部１５の内圧の
制御目標値は数Ｔｏｒｒ〜数ｍＴｏｒｒの範囲にある一
定値に設定されればよく、またウエハ面における温度の
ばらつきを補償する必要がある場合には、各加熱ガス供
給通路３７、３９、４１による加熱ガス貯留部内圧の制
御目標値を各々個別に設定すればよい。
々最大流量が５０ｓｃｃｍ程度の低流量用の流量制御弁
（マスフローコントローラ）４３、４５、４７が接続さ
れてあり、また流量制御弁４３、４５、４７より加熱ガ
ス貯留部１５側の加熱ガス供給通路３７、３９、４１に
は各々圧力検出器としてバラトロンメータ４９、５１、
５３が接続されている。流量制御弁４３、４５、４７は
制御装置５５により制御される。制御装置５５はバラト
ロンメータ４９、５１、５３より加熱ガス供給通路３
７、３９、４１の圧力（加熱ガス貯留部１５の内圧と等
価の圧力）データを入力し、この圧力データに応じて対
応する流量制御弁４３、４５、４７の開弁量を定量的に
フィードバック制御する。加熱ガス貯留部１５の内圧の
制御目標値は数Ｔｏｒｒ〜数ｍＴｏｒｒの範囲にある一
定値に設定されればよく、またウエハ面における温度の
ばらつきを補償する必要がある場合には、各加熱ガス供
給通路３７、３９、４１による加熱ガス貯留部内圧の制
御目標値を各々個別に設定すればよい。
【００２２】図６、図７は本発明によるウエハ加熱装置
の他の実施例を示している。この実施例では、サセプタ
１９の加熱ガス貯留部１５が仕切り壁５７により複数
個、この実施例では３個の領域Ａ、Ｂ、Ｃに区画され、
その各領域Ａ、Ｂ、Ｃの各々に加熱ガスを供給する加熱
ガス供給ポート３５が設けられ、その各領域Ａ、Ｂ、Ｃ
の供給ポート毎に加熱ガス供給通路３７、３９、４１が
設けられ、加熱ガス供給通路３７、３９、４１により各
領域Ａ、Ｂ、Ｃの加熱ガス供給ポート３５へ加熱ガスを
個別に供給する。
の他の実施例を示している。この実施例では、サセプタ
１９の加熱ガス貯留部１５が仕切り壁５７により複数
個、この実施例では３個の領域Ａ、Ｂ、Ｃに区画され、
その各領域Ａ、Ｂ、Ｃの各々に加熱ガスを供給する加熱
ガス供給ポート３５が設けられ、その各領域Ａ、Ｂ、Ｃ
の供給ポート毎に加熱ガス供給通路３７、３９、４１が
設けられ、加熱ガス供給通路３７、３９、４１により各
領域Ａ、Ｂ、Ｃの加熱ガス供給ポート３５へ加熱ガスを
個別に供給する。
【００２３】加熱ガス供給通路３７、３９、４１には各
々最大流量が５０ｓｃｃｍ程度の低流量用の流量制御弁
４３、４５、４７が接続されてあり、また流量制御弁４
３、４５、４７より加熱ガス貯留部１５側の加熱ガス供
給通路３７、３９、４１には各々圧力検出器としてバラ
トロンメータ４９、５１、５３が接続されている。流量
制御弁４３、４５、４７は制御装置５５により制御され
る。制御装置５５はバラトロンメータ４９、５１、５３
より加熱ガス供給通路３７、３９、４１の圧力（各領域
Ａ、Ｂ、Ｃの内圧と等価の圧力）データを入力し、この
圧力データに応じて対応する流量制御弁４３、４５、４
７の開弁量を定量的にフィードバック制御する。
々最大流量が５０ｓｃｃｍ程度の低流量用の流量制御弁
４３、４５、４７が接続されてあり、また流量制御弁４
３、４５、４７より加熱ガス貯留部１５側の加熱ガス供
給通路３７、３９、４１には各々圧力検出器としてバラ
トロンメータ４９、５１、５３が接続されている。流量
制御弁４３、４５、４７は制御装置５５により制御され
る。制御装置５５はバラトロンメータ４９、５１、５３
より加熱ガス供給通路３７、３９、４１の圧力（各領域
Ａ、Ｂ、Ｃの内圧と等価の圧力）データを入力し、この
圧力データに応じて対応する流量制御弁４３、４５、４
７の開弁量を定量的にフィードバック制御する。
【００２４】この実施例では、ウエハ面における温度の
ばらつきに応じて各加熱ガス供給通路３７、３９、４１
による加熱ガス貯留部内圧の制御目標値を各々個別に設
定することによりウエハ面の温度ばらつきを解消でき
る。この場合、ウエハ面の温度ばらつきを低減し、ウエ
ハＷの加熱起因による成膜の膜質均一性向上のために、
各領域Ａ、Ｂ、Ｃにおける制御目標内圧を予めテストし
て得たウエハの温度分布に合わせて設定する。これによ
り温度が低いところには、ガス流量を若干多めに、逆に
高いところは、ガス流量を若干低めに設定することで、
従来のウエハ面の温度ばらつきが２０〜３０℃であった
ところが１０℃程度まで改善できる。
ばらつきに応じて各加熱ガス供給通路３７、３９、４１
による加熱ガス貯留部内圧の制御目標値を各々個別に設
定することによりウエハ面の温度ばらつきを解消でき
る。この場合、ウエハ面の温度ばらつきを低減し、ウエ
ハＷの加熱起因による成膜の膜質均一性向上のために、
各領域Ａ、Ｂ、Ｃにおける制御目標内圧を予めテストし
て得たウエハの温度分布に合わせて設定する。これによ
り温度が低いところには、ガス流量を若干多めに、逆に
高いところは、ガス流量を若干低めに設定することで、
従来のウエハ面の温度ばらつきが２０〜３０℃であった
ところが１０℃程度まで改善できる。
【００２５】また、仕切り壁５７は、直上のウエハの温
度特性を変動させる要因になるので、壁幅は１ｍｍ以下
で、加熱ガス貯留部１６の深さは０．３〜１．０ｍｍと
することが好ましい。さらに、領域Ａ、Ｂ、Ｃは温度が
低い領域と高い領域とで幾つかに分けるものであり、領
域は、図７に示されている同心円以外に、図８（ａ）に
示されているように、所定回転角毎に分割されても、ま
た図８（ｂ）に示されているように、島状に区画されて
もよい。
度特性を変動させる要因になるので、壁幅は１ｍｍ以下
で、加熱ガス貯留部１６の深さは０．３〜１．０ｍｍと
することが好ましい。さらに、領域Ａ、Ｂ、Ｃは温度が
低い領域と高い領域とで幾つかに分けるものであり、領
域は、図７に示されている同心円以外に、図８（ａ）に
示されているように、所定回転角毎に分割されても、ま
た図８（ｂ）に示されているように、島状に区画されて
もよい。
【００２６】なお、ウエハの面内温度の均一性を向上さ
せるだけではなく、各領域の圧力の制御目標値の設定の
如何により、ウエハのある特定の部分を故意に少し高
く、あるいは低くすることも可能である。また、ある特
定の部分を区分したサセプタを作製すると、ウェハ面内
の温度を自由に可変設定することができることは云うま
でもない。
せるだけではなく、各領域の圧力の制御目標値の設定の
如何により、ウエハのある特定の部分を故意に少し高
く、あるいは低くすることも可能である。また、ある特
定の部分を区分したサセプタを作製すると、ウェハ面内
の温度を自由に可変設定することができることは云うま
でもない。
【００２７】
【発明の効果】以上の説明より明かなように、請求項１
によるウエハ加熱装置では、リング状のウエハクランプ
面を有するウエハクランプ部材によってウエハがウエハ
載置面の全周に亘って均等に押し付けられるから、加熱
ガス貯留部の加熱ガスがウエハとウエハ載置面との間よ
り漏れる量が低減し、加熱ガス貯留部における加熱ガス
の封じ込め性が改善され、加熱ガスの流量を極く微少に
制御することで、数度単位をもって精度よくウエハ温度
を微調整することが可能になる。これによりガス加熱装
置の様々な経時変化、例えば、ヒータの劣化、ウエハ保
持力の変化、サセプタ等に変質による熱伝導率の変化な
どに起因する僅かな温度変動を簡単な制御で補償でき、
これらのことにより数日間装置を停止してヒータ機構の
交換を行うと云うようなこと無くなり、また機器間のば
らつきも加熱ガス貯留部のガス流量を僅かに変えること
で、プロセスに影響を与えることなく合わせ込むことが
可能になる。
によるウエハ加熱装置では、リング状のウエハクランプ
面を有するウエハクランプ部材によってウエハがウエハ
載置面の全周に亘って均等に押し付けられるから、加熱
ガス貯留部の加熱ガスがウエハとウエハ載置面との間よ
り漏れる量が低減し、加熱ガス貯留部における加熱ガス
の封じ込め性が改善され、加熱ガスの流量を極く微少に
制御することで、数度単位をもって精度よくウエハ温度
を微調整することが可能になる。これによりガス加熱装
置の様々な経時変化、例えば、ヒータの劣化、ウエハ保
持力の変化、サセプタ等に変質による熱伝導率の変化な
どに起因する僅かな温度変動を簡単な制御で補償でき、
これらのことにより数日間装置を停止してヒータ機構の
交換を行うと云うようなこと無くなり、また機器間のば
らつきも加熱ガス貯留部のガス流量を僅かに変えること
で、プロセスに影響を与えることなく合わせ込むことが
可能になる。
【００２８】本発明の請求項２によるウエハ加熱装置で
は、加熱ガス供給手段が各グループ毎に加熱ガスを個別
に供給することで、ウエハ面における温度分布の均一性
を改善でき、ウエハの歩留り、膜の信頼性が向上する。
は、加熱ガス供給手段が各グループ毎に加熱ガスを個別
に供給することで、ウエハ面における温度分布の均一性
を改善でき、ウエハの歩留り、膜の信頼性が向上する。
【００２９】本発明の請求項３によるウエハ加熱装置で
は、ガス圧力検出器によって加熱ガス貯留部のガス圧力
を検出し、このガス圧力検出器により検出される加熱ガ
ス貯留部のガス圧力に応じて加熱ガス貯留部に供給する
加熱ガスの流量を制御手段によってフィードバック制御
するから、ウエハの加熱温度が高精度に定値制御され、
ウエハの歩留り、膜の信頼性がより一層向上する。
は、ガス圧力検出器によって加熱ガス貯留部のガス圧力
を検出し、このガス圧力検出器により検出される加熱ガ
ス貯留部のガス圧力に応じて加熱ガス貯留部に供給する
加熱ガスの流量を制御手段によってフィードバック制御
するから、ウエハの加熱温度が高精度に定値制御され、
ウエハの歩留り、膜の信頼性がより一層向上する。
【００３０】本発明の請求項４によるウエハ加熱装置で
は、仕切り壁により仕切られている加熱ガス貯留部の各
領域に加熱ガスが個別に供給することで、ウエハ面にお
ける温度分布の均一性をより一層的確に改善でき、ウエ
ハの歩留り、膜の信頼性が著しく向上する。
は、仕切り壁により仕切られている加熱ガス貯留部の各
領域に加熱ガスが個別に供給することで、ウエハ面にお
ける温度分布の均一性をより一層的確に改善でき、ウエ
ハの歩留り、膜の信頼性が著しく向上する。
【００３１】本発明の請求項５によるウエハ加熱装置で
は、ガス圧力検出器によって加熱ガス貯留部の各領域の
ガス圧力を検出し、このガス圧力検出器により検出され
る加熱ガス貯留部のガス圧力に応じてその各領域に供給
する加熱ガスの流量を制御手段によってフィードバック
制御するから、各領域の加熱温度が各々高精度に定値制
御され、ウエハ面における温度分布を高精度に均一化で
き、このことによってウエハの歩留り、膜の信頼性が著
しく向上する。
は、ガス圧力検出器によって加熱ガス貯留部の各領域の
ガス圧力を検出し、このガス圧力検出器により検出され
る加熱ガス貯留部のガス圧力に応じてその各領域に供給
する加熱ガスの流量を制御手段によってフィードバック
制御するから、各領域の加熱温度が各々高精度に定値制
御され、ウエハ面における温度分布を高精度に均一化で
き、このことによってウエハの歩留り、膜の信頼性が著
しく向上する。
【図１】本発明によるウエハ加熱装置の一実施例を示す
断面図である。
断面図である。
【図２】本発明によるウエハ加熱装置に使用されるウエ
ハクランプ部材の底面図である。
ハクランプ部材の底面図である。
【図３】本発明によるウエハ加熱装置におけるガス流量
とウエハ温度との関係を示すグラフである。
とウエハ温度との関係を示すグラフである。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は各々本発明によるウエハ加熱
装置におけるウエハ昇温特性を示すグラフである。
装置におけるウエハ昇温特性を示すグラフである。
【図５】本発明によるウエハ加熱装置の加熱ガス流量制
御系の一実施例を示す概略構成図である。
御系の一実施例を示す概略構成図である。
【図６】本発明によるウエハ加熱装置の他の実施例を示
す概略構成図である。
す概略構成図である。
【図７】本発明によるウエハ加熱装置の加熱ガス流量制
御系の他の実施例を示す概略構成図である。
御系の他の実施例を示す概略構成図である。
【図８】（ａ）、（ｂ）は各々本発明によるウエハ加熱
装置にて使用するサセプタの他の実施例を示す平面図で
ある。
装置にて使用するサセプタの他の実施例を示す平面図で
ある。
【図９】従来のガス加熱方式のウエハ加熱装置の断面図
である。
である。
【図１０】ウエハクランプ部材の平面図である。
１ ヒータ ３ 均熱板 ５ ヒータブロック ７ ガス加熱室 ９ ガス供給通路 １１ ガス加熱ブロック １３ ウエハ載置面 １５ 加熱ガス貯留部 １７ 加熱ガス供給ポート １９ サセプタ ２１ ウエハクランプ部材 ２３ 熱電対 ２５ ウエハ押え用突起部 ３１ ウエハクランプ部材 ３３ ウエハクランプ面 ３５ 加熱ガス供給ポート ３７、３９、４１ 加熱ガス供給通路 ４３、４５、４７ 流量制御弁 ４９、５１、５３ バラトロンメータ ５５ 制御装置 ５７ 仕切り壁
Claims (6)
- 【請求項１】 リング状のウエハ載置面を有し該ウエハ
載置面上に載置されたウエハの裏面との間に加熱ガス貯
留部を形成するサセプタと、ウエハを前記ウエハ載置面
に押し付けるリング状のウエハクランプ部材とを有し、
前記加熱ガス貯留部に供給される加熱ガスにより前記ウ
エハを加熱する半導体製造装置におけるガス加熱方式の
ウエハ加熱装置において、 前記ウエハクランプ部材は前記ウエハ載置面の全周に亘
ってウエハを前記ウエハ載置面に押し付けるリング状の
ウエハクランプ面を有している、 ことを特徴とするウエハ加熱装置。 - 【請求項２】 前記サセプタの加熱ガス貯留部に加熱ガ
スを供給する加熱ガス供給ポートが複数個設けられ、そ
の複数個の加熱ガス供給ポートが複数個のグループに区
分されてその各グループ毎に加熱ガスを個別に供給する
加熱ガス供給手段を有している請求項１記載のウエハ加
熱装置。 - 【請求項３】 前記サセプタの加熱ガス貯留部内は複数
の領域に区画され、この各領域に複数の加熱ガス供給ポ
ートを設け、この各加熱ガス供給ポートから前記各領域
毎に加熱ガスを個別に供給する加熱ガス供給手段を有し
ている請求項１記載のウエハ加熱装置。 - 【請求項４】 前記加熱ガス貯留部のガス圧力を検出す
るガス圧力検出器と、前記ガス圧力検出器により検出さ
れた前記加熱ガス貯留部のガス圧力に応じて前記加熱ガ
ス貯留部に供給する加熱ガスの流量を制御する制御手段
とを有している請求項１または２記載のウエハ加熱装
置。 - 【請求項５】 前記サセプタの加熱ガス貯留部内は複数
の領域に区画され、この各領域に複数の加熱ガス供給ポ
ートを設け、この各加熱ガス供給ポートから前記各領域
毎に加熱ガスを個別に供給する加熱ガス供給手段を有し
ている請求項１記載のウエハ加熱装置。 - 【請求項６】 前記加熱ガス貯留部の前記領域毎にガス
圧力を検出するガス圧力検出器と、前記ガス圧力検出器
により検出された前記加熱ガス貯留部のガス圧力に応じ
て前記領域に供給する加熱ガスの流量を制御する制御手
段とを有している請求項４記載のウエハ加熱装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7211197A JPH0945618A (ja) | 1995-07-26 | 1995-07-26 | 半導体製造装置におけるガス加熱方式のウエハ加熱装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7211197A JPH0945618A (ja) | 1995-07-26 | 1995-07-26 | 半導体製造装置におけるガス加熱方式のウエハ加熱装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0945618A true JPH0945618A (ja) | 1997-02-14 |
Family
ID=16601985
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7211197A Pending JPH0945618A (ja) | 1995-07-26 | 1995-07-26 | 半導体製造装置におけるガス加熱方式のウエハ加熱装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0945618A (ja) |
-
1995
- 1995-07-26 JP JP7211197A patent/JPH0945618A/ja active Pending
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