專利名稱：襯底加熱設(shè)備、加熱方法以及半導(dǎo)體裝置制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
OOOl]本發(fā)明涉及一種在真空中快速加熱襯底的襯底加熱設(shè)備、加
熱方法、以及采用該加熱方法的半導(dǎo)體裝置制造方法。
背景技術(shù)：
為此，熱電子不僅沿著進(jìn)入期望主動(dòng)加熱的傳導(dǎo)加熱器的側(cè) 表面的方向發(fā)射，而且也朝絲極的中心發(fā)射和向下發(fā)射。這樣，例如，在傳統(tǒng)的三線圏絲極中，由絲極下方的反射板 反射的熱電子因?yàn)殡妶?chǎng)的影響而不期望地集中在傳導(dǎo)加熱器的上部分 的中心。因此，在遠(yuǎn)離中心50mm的位置處的溫差達(dá)到接近IOO匸。由如此加熱的襯底制造的裝置的特征會(huì)變化很大，導(dǎo)致產(chǎn)量 較低。
0014當(dāng)加熱較大直徑的襯底時(shí)，中心處的電子撞擊量趨向于進(jìn)一 步增加。這可能會(huì)增加表面溫度分布的不均勻性。

發(fā)明內(nèi)容
00151因此，本發(fā)明的目的是提供一種電子撞擊加熱類型的襯底加 熱設(shè)備、加熱方法、以及采用該加熱方法的半導(dǎo)體裝置制造方法，在所 述村底加熱設(shè)備中朝待退火的襯底的表面均勻地發(fā)射熱電子以改善所 加熱襯底上的溫度分布。根據(jù)本發(fā)明的另 一方面，提供一種包括傳導(dǎo)加熱器的襯底加 熱設(shè)備，所述傳導(dǎo)加熱器布置成與處于降低壓力的容器中所保持的村底 相對(duì)并且加熱所述襯底，所述襯底加熱設(shè)備包括
布置在所述傳導(dǎo)加熱器中并連接至絲極電源以產(chǎn)生熱電子的絲極；
和
使所述熱電子在所述絲極和所述傳導(dǎo)加熱器之間加速的加速電源，
其中所述絲極通過(guò)連接以預(yù)定間隔分割與所述襯底同心的內(nèi)圓的 圓周的內(nèi)圓分割點(diǎn)和以預(yù)定間隔分割與所述內(nèi)圓同心并具有大于所述 內(nèi)圓的直徑的外圓的圓周的外圓分割點(diǎn)之中，最靠近的一個(gè)內(nèi)圓分割點(diǎn) 和最靠近的一個(gè)外圓分割點(diǎn)而形成。根據(jù)本發(fā)明，在電子撞擊類型襯底加熱設(shè)備中，改善了朝待
加熱的襯底的表面的熱電子發(fā)射，并改善了所加熱襯底的溫度分布。 [0023本發(fā)明的其他特征將從以下參照附圖的典型實(shí)施例說(shuō)明變得清楚。


渦輪分子泵(未示出)(具有450升/秒的沖程體積)能夠抽 空真空室102到l(T5Pa的量級(jí)。除了該村底以外，可以使用由諸如硅的單晶半導(dǎo)體制成的襯 底或由諸如氮化鎵的化合物半導(dǎo)體制成的襯底。圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的襯底加熱設(shè)備中的真空加熱 容器103的放大剖視圖。如圖3所示，襯底106的中心軸線和絲極132的中心的交叉 點(diǎn)被定義為中心O。絲極132具有內(nèi)周邊部分301、外周邊部分303以 及徑向部分304a和304b。內(nèi)周邊部分301和外周邊部分303分別沿著 同心圓300和302的圓周方向延伸。徑向部分304a和304b沿著徑向方 向在同心圓300和302之間延伸。內(nèi)周邊部分301、徑向部分304a、外 周邊部分303、徑向部分304b和內(nèi)周邊部分301按這種次序連接以形成 一個(gè)絲極132。如圖4所示，在距中心70mm的距離處顯示出最高溫度。傳 導(dǎo)加熱器131的上表面的中心和距傳導(dǎo)加熱器131的上表面的中心
1270mm的距離處的部分之間的溫差大約是+ 60'C。當(dāng)與多線圏絲極(在 遠(yuǎn)離中心50mm的部分處提供IOO'C的溫差(參見圖8))的情況比較 時(shí)，改善了相對(duì)于傳導(dǎo)加熱器中心的溫差。如圖5A所示，絲極132的配線通過(guò)結(jié)合與中心O分離的方 向、接近中心O的方向、和與中心O等距離的方向而在與襯底106平 行的平面上形成。圖5B示出絲極132的配線的示例，其通過(guò)在圖5A所示的與 中心O分離的方向、接近中心O的方向、和與中心O等距離的方向中， 消除與交叉點(diǎn)等距離的配線并且結(jié)合與交叉點(diǎn)分離的方向和接近交叉 點(diǎn)的方向而形成。在該實(shí)施例中，采用一個(gè)絲極132。或者，具有相同布置的 多個(gè)絲極132可以布置成相互重疊。同樣，如圖3、 5A和5B所示，具 有不同布置的絲極可以用于相互重疊。
[0078I例如，可以使用每個(gè)都具有如圖3所示的形狀的絲極，以便 具有較小直徑的絲極疊在具有較大直徑的絲極內(nèi)，使得兩個(gè)絲極共有相 同的中心。
0079關(guān)于使用該實(shí)施例的絲極處理的襯底的植入層的片電阻，與 其中用多線圈絲極處理襯底的情況相比有很大的改善。也提高了半導(dǎo)體 裝置的產(chǎn)量。
[0080I本發(fā)明可以在襯底加熱設(shè)備中和用于加熱由碳化硅(SiC )等 制成的襯底的處理方法中使用，并適于半導(dǎo)體裝置的制造。
[0081雖然已經(jīng)參照典型實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明，但應(yīng)理解本發(fā)明不限 于所公開的典型實(shí)施例。下述權(quán)利要求的范圍將與最廣泛解釋一致，從 而包含所有這些修改和等同結(jié)構(gòu)以及功能。
權(quán)利要求
1. 一種包括傳導(dǎo)加熱器的襯底加熱設(shè)備，所述傳導(dǎo)加熱器布置成與處于降低壓力的容器中所保持的襯底相對(duì)并且加熱所述襯底，所述襯底加熱設(shè)備包括布置在所述傳導(dǎo)加熱器中并連接至絲極電源以產(chǎn)生熱電子的絲極；和使所述熱電子在所述絲極和所述傳導(dǎo)加熱器之間加速的加速電源，其中所述絲極包括沿著與所述襯底同心的內(nèi)圓以預(yù)定間隔形成的內(nèi)周邊部分，在與所述內(nèi)圓同心且具有大于所述內(nèi)圓的直徑的外圓上以預(yù)定間隔形成的外周邊部分，和通過(guò)連接各個(gè)內(nèi)周邊部分的端點(diǎn)和相對(duì)應(yīng)的外周邊部分的端點(diǎn)而形成的區(qū)域。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中各個(gè)外周邊部分通過(guò)連接在所 述外圓上以預(yù)定間隔布置的兩個(gè)端點(diǎn)而形成，并且所述兩個(gè)端點(diǎn)之一連接到所述內(nèi)周邊部分中最靠近的一個(gè)內(nèi)周邊 部分的端點(diǎn)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中各個(gè)外周邊部分由在所述外圓 上以預(yù)定間隔布置的端點(diǎn)中的一個(gè)端點(diǎn)形成，并且所述一個(gè)端點(diǎn)連接至所述內(nèi)周邊部分中最靠近的一個(gè)內(nèi)周邊部分 的端點(diǎn)。
4. 一種包括傳導(dǎo)加熱器的襯底加熱設(shè)備，所述傳導(dǎo)加熱器布置成與 處于降低壓力的容器中所保持的襯底相對(duì)并且加熱所述襯底，所述襯底 加熱i殳備包才舌布置在所述傳導(dǎo)加熱器中并連接至絲極電源以產(chǎn)生熱電子的絲極；和使所述熱電子在所述絲極和所述傳導(dǎo)加熱器之間加速的加速電源， 其中所述絲極通過(guò)連接以預(yù)定間隔分割與所述襯底同心的內(nèi)圓的圓周的內(nèi)圓分割點(diǎn)和以預(yù)定間隔分割與所述內(nèi)圓同心并具有大于所述 內(nèi)圓的直徑的外圓的圓周的外圓分割點(diǎn)之中，最靠近的 一個(gè)內(nèi)圓分割點(diǎn) 和最靠近的一個(gè)外圓分割點(diǎn)而形成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述絲極的兩端連接至所述絲 極電源。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中所述絲極的兩端連接至所述絲 極電源。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述絲極通過(guò)在所述傳導(dǎo)加熱 器中重疊多個(gè)具有相同布置的配線或多個(gè)具有不同布置的配線而形成。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中所述絲極通過(guò)在所述傳導(dǎo)加熱 器中重疊多個(gè)具有相同布置的配線或多個(gè)具有不同布置的配線而形成。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述村底由單晶半導(dǎo)體和化合 物半導(dǎo)體之一制成。
10. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中所述襯底由單晶半導(dǎo)體和化 合物半導(dǎo)體之一制成。
11. 一種加熱方法，包括使用根據(jù)權(quán)利要求1所述的襯底加熱設(shè)備 來(lái)加熱襯底的加熱步驟。
12. —種加熱方法，包括使用根據(jù)權(quán)利要求4所述的襯底加熱設(shè)備 來(lái)加熱襯底的加熱步驟。
13. —種制造由單晶半導(dǎo)體和化合物半導(dǎo)體之一制成的半導(dǎo)體裝置 的半導(dǎo)體裝置制造方法，包括使用根據(jù)權(quán)利要求11所述的加熱方法來(lái) 加熱襯底的加熱步驟。
14. 一種制造由單晶半導(dǎo)體和化合物半導(dǎo)體之一制成的半導(dǎo)體裝置 的半導(dǎo)體裝置制造方法，包括使用根據(jù)權(quán)利要求12所述的加熱方法來(lái) 加熱襯底的加熱步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及襯底加熱設(shè)備、加熱方法以及半導(dǎo)體裝置制造方法。本發(fā)明涉及一種具有加熱襯底的傳導(dǎo)加熱器的襯底加熱設(shè)備，其包括布置在傳導(dǎo)加熱器中并連接至絲極電源以產(chǎn)生熱電子的絲極、以及使熱電子在絲極和傳導(dǎo)加熱器之間加速的加速電源。絲極具有沿著與襯底同心的內(nèi)圓以預(yù)定間隔形成的內(nèi)周邊部分、在與內(nèi)圓同心且具有大于內(nèi)圓的直徑的外圓上以預(yù)定間隔形成的外周邊部分、和通過(guò)連接各個(gè)內(nèi)周邊部分的端點(diǎn)與相對(duì)應(yīng)的外周邊部分的端點(diǎn)而形成的區(qū)域。
文檔編號(hào)H01L21/324GK101499419SQ20091000970
公開日2009年8月5日 申請(qǐng)日期2009年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月30日
發(fā)明者佐佐木俊秋, 土井浩志, 柴垣真果, 江上明宏, 長(zhǎng)谷川晉也 申請(qǐng)人:佳能安內(nèi)華工程股份有限公司;佳能安內(nèi)華股份有限公司