专利名称：衬底加热设备、加热方法以及半导体装置制造方法
技术领域：
OOOl]本发明涉及一种在真空中快速加热衬底的衬底加热设备、加
热方法、以及采用该加热方法的半导体装置制造方法。
背景技术：
为此，热电子不仅沿着进入期望主动加热的传导加热器的侧 表面的方向发射，而且也朝丝极的中心发射和向下发射。这样，例如，在传统的三线圏丝极中，由丝极下方的反射板 反射的热电子因为电场的影响而不期望地集中在传导加热器的上部分 的中心。因此，在远离中心50mm的位置处的温差达到接近IOO匸。由如此加热的衬底制造的装置的特征会变化很大，导致产量 较低。
0014当加热较大直径的衬底时，中心处的电子撞击量趋向于进一 步增加。这可能会增加表面温度分布的不均匀性。
发明内容
00151因此，本发明的目的是提供一种电子撞击加热类型的衬底加 热设备、加热方法、以及采用该加热方法的半导体装置制造方法，在所 述村底加热设备中朝待退火的衬底的表面均匀地发射热电子以改善所 加热衬底上的温度分布。根据本发明的另 一方面，提供一种包括传导加热器的衬底加 热设备，所述传导加热器布置成与处于降低压力的容器中所保持的村底 相对并且加热所述衬底，所述衬底加热设备包括
布置在所述传导加热器中并连接至丝极电源以产生热电子的丝极；
和
使所述热电子在所述丝极和所述传导加热器之间加速的加速电源，
其中所述丝极通过连接以预定间隔分割与所述衬底同心的内圆的 圆周的内圆分割点和以预定间隔分割与所述内圆同心并具有大于所述 内圆的直径的外圓的圆周的外圆分割点之中，最靠近的一个内圆分割点 和最靠近的一个外圓分割点而形成。根据本发明，在电子撞击类型衬底加热设备中，改善了朝待
加热的衬底的表面的热电子发射，并改善了所加热衬底的温度分布。 [0023本发明的其他特征将从以下参照附图的典型实施例说明变得清楚。
涡轮分子泵(未示出)(具有450升/秒的冲程体积)能够抽 空真空室102到l(T5Pa的量级。除了该村底以外，可以使用由诸如硅的单晶半导体制成的衬 底或由诸如氮化镓的化合物半导体制成的衬底。图2是根据本发明第一实施例的衬底加热设备中的真空加热 容器103的放大剖视图。如图3所示，衬底106的中心轴线和丝极132的中心的交叉 点被定义为中心O。丝极132具有内周边部分301、外周边部分303以 及径向部分304a和304b。内周边部分301和外周边部分303分别沿着 同心圆300和302的圆周方向延伸。径向部分304a和304b沿着径向方 向在同心圆300和302之间延伸。内周边部分301、径向部分304a、外 周边部分303、径向部分304b和内周边部分301按这种次序连接以形成 一个丝极132。如图4所示，在距中心70mm的距离处显示出最高温度。传 导加热器131的上表面的中心和距传导加热器131的上表面的中心
1270mm的距离处的部分之间的温差大约是+ 60'C。当与多线圏丝极(在 远离中心50mm的部分处提供IOO'C的温差(参见图8))的情况比较 时，改善了相对于传导加热器中心的温差。如图5A所示，丝极132的配线通过结合与中心O分离的方 向、接近中心O的方向、和与中心O等距离的方向而在与衬底106平 行的平面上形成。图5B示出丝极132的配线的示例，其通过在图5A所示的与 中心O分离的方向、接近中心O的方向、和与中心O等距离的方向中， 消除与交叉点等距离的配线并且结合与交叉点分离的方向和接近交叉 点的方向而形成。在该实施例中，采用一个丝极132。或者，具有相同布置的 多个丝极132可以布置成相互重叠。同样，如图3、 5A和5B所示，具 有不同布置的丝极可以用于相互重叠。
[0078I例如，可以使用每个都具有如图3所示的形状的丝极，以便 具有较小直径的丝极叠在具有较大直径的丝极内，使得两个丝极共有相 同的中心。
0079关于使用该实施例的丝极处理的衬底的植入层的片电阻，与 其中用多线圈丝极处理衬底的情况相比有很大的改善。也提高了半导体 装置的产量。
[0080I本发明可以在衬底加热设备中和用于加热由碳化硅(SiC )等 制成的衬底的处理方法中使用，并适于半导体装置的制造。
[0081虽然已经参照典型实施例说明本发明，但应理解本发明不限 于所公开的典型实施例。下述权利要求的范围将与最广泛解释一致，从 而包含所有这些修改和等同结构以及功能。
权利要求
1. 一种包括传导加热器的衬底加热设备，所述传导加热器布置成与处于降低压力的容器中所保持的衬底相对并且加热所述衬底，所述衬底加热设备包括布置在所述传导加热器中并连接至丝极电源以产生热电子的丝极；和使所述热电子在所述丝极和所述传导加热器之间加速的加速电源，其中所述丝极包括沿着与所述衬底同心的内圆以预定间隔形成的内周边部分，在与所述内圆同心且具有大于所述内圆的直径的外圆上以预定间隔形成的外周边部分，和通过连接各个内周边部分的端点和相对应的外周边部分的端点而形成的区域。
2. 根据权利要求1所述的设备，其中各个外周边部分通过连接在所 述外圆上以预定间隔布置的两个端点而形成，并且所述两个端点之一连接到所述内周边部分中最靠近的一个内周边 部分的端点。
3. 根据权利要求1所述的设备，其中各个外周边部分由在所述外圆 上以预定间隔布置的端点中的一个端点形成，并且所述一个端点连接至所述内周边部分中最靠近的一个内周边部分 的端点。
4. 一种包括传导加热器的衬底加热设备，所述传导加热器布置成与 处于降低压力的容器中所保持的衬底相对并且加热所述衬底，所述衬底 加热i殳备包才舌布置在所述传导加热器中并连接至丝极电源以产生热电子的丝极；和使所述热电子在所述丝极和所述传导加热器之间加速的加速电源， 其中所述丝极通过连接以预定间隔分割与所述衬底同心的内圆的圆周的内圆分割点和以预定间隔分割与所述内圆同心并具有大于所述 内圆的直径的外圆的圆周的外圆分割点之中，最靠近的 一个内圆分割点 和最靠近的一个外圆分割点而形成。
5. 根据权利要求1所述的设备，其中所述丝极的两端连接至所述丝 极电源。
6. 根据权利要求4所述的设备，其中所述丝极的两端连接至所述丝 极电源。
7. 根据权利要求1所述的设备，其中所述丝极通过在所述传导加热 器中重叠多个具有相同布置的配线或多个具有不同布置的配线而形成。
8. 根据权利要求4所述的设备，其中所述丝极通过在所述传导加热 器中重叠多个具有相同布置的配线或多个具有不同布置的配线而形成。
9. 根据权利要求1所述的设备，其中所述村底由单晶半导体和化合 物半导体之一制成。
10. 根据权利要求4所述的设备，其中所述衬底由单晶半导体和化 合物半导体之一制成。
11. 一种加热方法，包括使用根据权利要求1所述的衬底加热设备 来加热衬底的加热步骤。
12. —种加热方法，包括使用根据权利要求4所述的衬底加热设备 来加热衬底的加热步骤。
13. —种制造由单晶半导体和化合物半导体之一制成的半导体装置 的半导体装置制造方法，包括使用根据权利要求11所述的加热方法来 加热衬底的加热步骤。
14. 一种制造由单晶半导体和化合物半导体之一制成的半导体装置 的半导体装置制造方法，包括使用根据权利要求12所述的加热方法来 加热衬底的加热步骤。
全文摘要
本发明涉及衬底加热设备、加热方法以及半导体装置制造方法。本发明涉及一种具有加热衬底的传导加热器的衬底加热设备，其包括布置在传导加热器中并连接至丝极电源以产生热电子的丝极、以及使热电子在丝极和传导加热器之间加速的加速电源。丝极具有沿着与衬底同心的内圆以预定间隔形成的内周边部分、在与内圆同心且具有大于内圆的直径的外圆上以预定间隔形成的外周边部分、和通过连接各个内周边部分的端点与相对应的外周边部分的端点而形成的区域。
文档编号H01L21/324GK101499419SQ20091000970
公开日2009年8月5日 申请日期2009年1月23日 优先权日2008年1月30日
发明者佐佐木俊秋, 土井浩志, 柴垣真果, 江上明宏, 长谷川晋也 申请人:佳能安内华工程股份有限公司;佳能安内华股份有限公司