JPH097956A - 半導体熱処理用電気抵抗発熱体 - Google Patents

半導体熱処理用電気抵抗発熱体

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JPH097956A
JPH097956A JP7171591A JP17159195A JPH097956A JP H097956 A JPH097956 A JP H097956A JP 7171591 A JP7171591 A JP 7171591A JP 17159195 A JP17159195 A JP 17159195A JP H097956 A JPH097956 A JP H097956A
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JP
Japan
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wafer
silicon carbide
base material
carbide film
heating element
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Pending
Application number
JP7171591A
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English (en)
Inventor
Eiichi Sotodani
栄一 外谷
Masahiko Ichijima
雅彦 市島
Tadashi Ohashi
忠 大橋
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Coorstek KK
Original Assignee
Toshiba Ceramics Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 使用条件下で十分な強度を確保できる半導体
熱処理用電気抵抗発熱体を提供する。 【構成】 ウエハをウエハ保持部材で支持し、該ウエハ
保持部材の下方に配置する発熱体によりウエハを加熱し
て、ウエハ表面に気相成長膜を形成する気相成長装置に
用いる発熱体において、発熱体が、炭素基材と、その表
面に設けた炭化珪素質膜からなり、炭化珪素質膜の熱膨
張係数よりも炭素基材の熱膨張係数を高くし、その炭素
基材の熱膨張係数を4.3〜6.0×10-6/℃(20
℃〜450℃)にすることを特徴とする半導体熱処理用
電気抵抗発熱体。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体熱処理用装置特に
エピタキシャル成長装置に用いられる発熱体に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から使用されている気相成長装置
は、例えば特開平5−152207号に示されている。
ウエハはウエハ保持部材で支持して、該ウエハ保持部材
の下方に配置する発熱体により加熱して、ウエハ表面に
気相成長膜を形成する。
【0003】上記の気相成長装置においては、ベースの
下面に上方に向かって伸びる中空円筒体が取付けられ、
その上端に発熱体支えが取付けられており、その上方に
は皿状の反射板が配置され、その内部に発熱体を収容す
ると共に上端に均熱板が取付けられている。上記皿状の
反射板の上端は上記均熱板の上方に位置し、この上端に
はリング状のサセプタが嵌着されている。サセプタの内
周側にはザグリが形成され、この内にウエハが配置され
る。反応室内は50〜400Torrの減圧雰囲気が形
成され、ガス導入口からジクロルシラン等の原料ガスと
水素等のキャリアガスが多量に導入され、気相成長が行
われる。ウエハ温度は1150℃程度に加熱される。
【0004】上記のような従来の気相成長装置において
は、発熱体として、高純度化処理された炭素材料あるい
はこの炭素材料の表面に炭化珪素質膜をコーティングし
た材料が用いられていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな気相成長装置においても、大量生産性が重要課題で
あり、そのためにウエハの急熱、急冷が加速され、ま
た、製造過程において処理するウエハの挿入間隔が短縮
化されてきている。
【0006】従って、従来使用されていた炭化珪素質膜
をコーティングした炭素からなる発熱体では、最近の急
熱急冷の過酷な使用条件下で熱膨張の違いから使用時の
炭化珪素質膜と炭素基材との強度が重要になってきた。
炭化珪素質膜の強度が50〜400MPaで炭素基材の
強度が20〜60MPaと少ない為に、高温の過酷な使
用条件下で基材から膜にクラックが発生しやすくなり、
充分な寿命が確保できなかった。
【0007】本発明の目的は、使用条件下で十分な強度
を確保できる半導体熱処理用電気抵抗発熱体を提供する
ことである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、ウエハをウエ
ハ保持部材で支持し、ウエハを加熱して、ウエハ表面に
気相成長膜を形成する気相成長装置において、ウエハを
加熱するための発熱体が、炭素基材と、その表面に設け
た炭化珪素質膜からなり、炭化珪素質膜の熱膨張係数よ
りも炭素基材の熱膨張係数を高くし、その炭素基材の熱
膨張係数を4.3〜6.0×10-6/℃(20℃〜45
0℃)にすることを特徴とする半導体熱処理用電気抵抗
発熱体を要旨とする。
【0009】好ましくは、炭化珪素質膜がβ−SiC結
晶粒子の中にα−SiCを筋状に介在させた複合組織の
ものである。
【0010】
【実施例】本発明による発熱体は、ウエハをウエハ保持
部材で支持し、ウエハ保持部材の下方に配置する発熱体
によりウエハを加熱して、ウエハ表面に気相成長膜を形
成する気相成長装置に用いる。発熱体が、炭素基材と、
その表面に設けた炭化珪素質膜からなる。
【0011】発熱体は、熱膨張係数が4.3〜6.0×
10-6/℃(20℃〜450℃)である等方性炭素を基
材として使用し、その炭素基材の表面にCVDコーティ
ング法により炭化珪素質膜を形成し、炭素基材が炭化珪
素質膜で覆われている。炭化珪素質膜の熱膨張係よりも
炭素基材の熱膨張係数を高くする。これにより、膜に残
留応力が残るようになり、高温の過酷な使用条件下で充
分な寿命が確保できる。なお、本発明の炭化珪素質膜の
熱膨張係数は、3.8×10-6/℃(20℃〜450
℃)である。
【0012】炭化珪素質膜は、β−SiCとα−SiC
の複合組織であって、かつ少量のα−SiCがβ−Si
Cの中に点在している状態にする。たとえば、α−Si
Cは炭化珪素質膜全体の中で0.01〜5容量%、好ま
しくは約0.1〜2容量%を占めるようにする。
【0013】図2は、炭化珪素質膜のX線回析スペクト
ルを示しており、粉末のほとんどがβ−SiC(白丸で
示している)であるが、トレース程度のα−SiC(黒
丸で示す6H及び15R)が存在する形で検出されてい
る。
【0014】図3は結晶構造を示す走査透過電子顕微鏡
像で、筋状の黒線部分がα−SiC結晶である。
【0015】図4は結晶構造を示すTEM高分解能像で
ある。横縞部分がα−SiC結晶である。
【0016】図5は結晶構造を示す制限視野電子回析像
である。白く流れる線の存在がα−SiC結晶を示す。
【0017】図6は約3000倍のSiC膜の模式図で
ある。
【0018】このような結晶構成にすることにより高温
における変形が少なくなり、耐浸食性が向上するなど高
温安定性が向上する。
【0019】炭化珪素質膜は炉内部を高純度処理しか
つ、従来の温度(たとえば約1300℃)よりも高温
(たとえば1600〜1900℃)でCVDコーティン
グ法により形成する。
【0020】本発明の発熱体は、炭化珪素質膜の厚みを
45〜300μmにするのが望ましい。
【0021】CVDコーティング法により形成された結
晶炭化珪素質膜が前述のようにβ−SiCとα−SiC
の特別な複合組織で構成されていて、1400℃以上の
非酸化性雰囲気においてβ−SiC結晶の昇華を抑制で
き高寿命となる。
【0022】図示例 以下に本発明の図示例について説明する。
【0023】図1において、ベース10の下面には上方
に向かって伸びる中空円筒体11が取付けられ、その上
端にヒータ支え12が取付けられている。ヒータ支え1
2には絶縁棒13、反射板14及び絶縁棒15を介して
ヒータ16が取付けられている。中空円筒体11の下端
はフタ18によって閉じられ、中空円筒体11の内部に
はフタ18を貫通してヒータ16に接続された給電用配
線17が設けられている。
【0024】中空円筒体11の周囲を囲むように中空回
転軸20が設けられ、中空回転軸20はベアリング21
により中空円筒体11と無関係に回転自在にベース10
に取付けられている。中空回転軸20にはプーリ22が
取付けられ、ベルト23により図示しないモータにより
回転を与えられるようになっている。
【0025】中空回転軸20の上端は、一部のみを示す
ベルジャ24によってベース10の上面上方に形成され
る反応室25内に伸び、その上端にはキー26を介して
炭素製の支持円盤27が固着されている。支持円盤27
には石英ガラス、炭素又はセラミックス製の支持リング
28が支持円盤27と一体的に回転可能に取付けられて
いる。
【0026】支持リング28は、ヒータ支え12、反射
板14及びヒータ16の外周を囲んで、ヒータ16より
上方へ伸びている。支持リング28の内周面の上方寄り
の途中には段部29が形成され、段部29に加熱板30
が嵌着されている。加熱板30はヒータ16と間隔を置
いてほぼ平行に配置され、ヒータ16に非接触で加熱さ
れるようになっている。
【0027】支持リング28の上端には段部31が形成
され、段部31にリング状のウエハ保持板32が嵌着さ
れ、ウエハ保持板32の上面内周寄りに形成された段部
33内にウエハWを保持するようになっている。ウエハ
保持板32に支持されたウエハWは、加熱板30と好ま
しくは3mm以上の所定の間隔Cを有するように置かれ
る。
【0028】支持リング28の外周には所定の隙間をも
って円筒状の保温筒40が同心状に配置されている。
【0029】次いで前述の気相成長装置の作用について
説明する。
【0030】ヒータ16に給電し、加熱板30を加熱す
ると共に、中空回転軸20を回転させ、加熱板30、ウ
エハ保持板32及びウエハWを回転させる。ウエハWと
ウエハ保持板32は加熱板30によって加熱される。
【0031】ウエハ保持板32は、間隔Cを所定値に保
つようにウエハWを支持すると共に、加熱板30によっ
て加熱され、ウエハWの外周を加熱して該外周の温度低
下を抑え、ウエハWの中心から外周までの全域にわた
り、均一な温度分布とする役目を有している。
【0032】
【発明の効果】ヒータが、前述のような特別な発熱体で
形成されていると、次のような効果が得られる。すなわ
ち、炭素基材の表面に形成した炭化珪素質膜の強度が顕
著である。とくに高温の使用条件下で膜の強度が安定し
ており、粒子の形状が乱されない。特に渦巻形状等の複
雑な形状の場合に効果がある。膜形成時の条件を適切に
選択して気相成長の条件下で炭化珪素質膜に所望の残留
応力が残るようにすると、強度がさらに大となる。膜に
残留応力が残るようになり、高温の過酷な使用条件下で
充分な寿命が確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す図。
【図2】β−SiC中にα−SiCが点在している状態
を示すX線強度スペクトルのグラフ。
【図3】結晶構造を示す走査透過電子顕微鏡像である。
【図4】結晶構造を示すTEM高分解能像である。
【図5】結晶構造を示す制限視野電子回析像である。
【図6】約3000倍のSiC膜の模式図である。
【符号の説明】
10 ベース 11 中空円筒体 12 ヒータ支え 13,15 絶縁棒 14 反射板 16 ヒータ 17 給電用配線 18 フタ 20 中空回転軸 21 ベアリング 22 プーリ 23 ベルト 24 ベルジャ 25 反応室 27 支持円盤 28 支持リング 29 段部 30 加熱板 31,33 段部 32 ウエハ保持板 40 保温筒 W ウエハ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成7年6月30日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0010
【補正方法】変更
【補正内容】
【0010】
【実施例】本発明による発熱体は、ウエハをウエハ保持
部材で支持し、ウエハ保持部材の下方に配置する発熱体
によりウエハを加熱して、ウエハ表面に気相成長膜を形
成する気相成長装置に用いる。発熱体は、炭素基材と、
その表面に設けた炭化珪素質膜からなる。炭化珪素質膜
の熱膨張係数よりも炭素基材の熱膨張係数を高くする。
炭素基材の熱膨張係数は、4.3〜6.0×10−6
℃(20℃〜450℃)で、炭化珪素質膜の熱膨張係数
は、3.8×10−6/℃(20℃〜450℃)にする
のが好ましい。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0017
【補正方法】変更
【補正内容】
【0017】図6は約3,000倍のSiC膜の模式図
である。図4、図5及び図6から明らかなように、α−
SiCがβ−SiC結晶粒子の中に筋状に介在されてい
る。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ウエハをウエハ保持部材で支持し、ウエ
    ハを加熱して、ウエハ表面に気相成長膜を形成する気相
    成長装置において、ウエハを加熱するための発熱体が、
    炭素基材と、その表面に設けた炭化珪素質膜からなり、
    炭化珪素質膜の熱膨張係数よりも炭素基材の熱膨張係数
    を高くし、炭素基材の熱膨張係数を4.3〜6.0×1
    -6/℃(20℃〜450℃)にすることを特徴とする
    半導体熱処理用電気抵抗発熱体。
  2. 【請求項2】 ウエハをウエハ保持部材で支持し、ウエ
    ハを加熱して、ウエハ表面に気相成長膜を形成する気相
    成長装置において、ウエハを加熱するための発熱体が、
    炭素基材と、その表面に設けた炭化珪素質膜からなり、
    炭化珪素質膜がβ−SiC結晶粒子の中にα−SiCを
    筋状に介在させた複合組織であることを特徴とする半導
    体熱処理用電気抵抗発熱体。
  3. 【請求項3】室温で−50〜−400MPaの残留応力
    が残るように炭化珪素質膜が炭素基材の表面に形成され
    ている請求項1〜2のいずれか1項に記載の半導体熱処
    理用電気抵抗発熱体。
JP7171591A 1995-06-15 1995-06-15 半導体熱処理用電気抵抗発熱体 Pending JPH097956A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10212181A (ja) * 1997-01-30 1998-08-11 Toyo Tanso Kk アンモニア雰囲気炉用炭素複合材料
US6541344B2 (en) 2000-10-19 2003-04-01 Hitachi Kokusai Electric Inc. Substrate processing apparatus and semiconductor device manufacturing method
JP2006156686A (ja) * 2004-11-29 2006-06-15 Chemitoronics Co Ltd 熱処理システム
CN111501004A (zh) * 2020-05-09 2020-08-07 北京北方华创微电子装备有限公司 温度控制方法和系统、半导体设备

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