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JP6687829B2 - Induction heating device - Google Patents

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JP6687829B2 JP2015160337A JP2015160337A JP6687829B2 JP 6687829 B2 JP6687829 B2 JP 6687829B2 JP 2015160337 A JP2015160337 A JP 2015160337A JP 2015160337 A JP2015160337 A JP 2015160337A JP 6687829 B2 JP6687829 B2 JP 6687829B2
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悠 米虫
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Description

本発明は、ウェハを真空容器内のサセプタに載置した状態で加熱する誘導加熱装置に関するものである。   The present invention relates to an induction heating device that heats a wafer placed on a susceptor in a vacuum container.

半導体の単結晶を材料ウェハの上に形成する半導体製造装置として、近時では、気密状態に密閉可能な真空容器内にサセプタを配置し、コイルに高周波電流を印加することによってサセプタを加熱するように構成された誘導加熱装置が実用化されている。このような誘導加熱装置によれば、サセプタに載置されているウェハも加熱され、当該ウェハの表面上に厚み及び不純物濃度を精密に制御した薄膜を形成することが可能である。   As a semiconductor manufacturing apparatus for forming a semiconductor single crystal on a material wafer, recently, a susceptor is placed in a vacuum container that can be hermetically sealed, and a high frequency current is applied to a coil to heat the susceptor. The induction heating device configured as above has been put into practical use. According to such an induction heating apparatus, the wafer placed on the susceptor is also heated, and it is possible to form a thin film on the surface of the wafer, the thickness and impurity concentration of which are precisely controlled.

なお、前述の誘導加熱コイルに替えてヒータを加熱源とし、ヒータからの輻射熱を利用してサセプタを加熱する装置も知られている。しかしながら、このようなヒータを加熱源とする装置は、真空容器内全体を必要な処理温度にまで上げる昇温処理自体に時間が掛かり、工程短縮化を図ることが困難であった。さらにまた、ヒータを加熱源とする装置は、処理温度が最高で1200℃程度までに制限されるため、1800℃程度までの処理温度が必要な場合、例えば、優れた物理的・化学的性質を有することからシリコン(Si)半導体を凌駕する小型・低損失の半導体デバイスの実現が可能とされるデバイスとして注目されている炭化ケイ素(SiC)半導体を製造する場合には適用することができない。   There is also known a device in which a heater is used as a heating source instead of the above-mentioned induction heating coil, and radiant heat from the heater is used to heat the susceptor. However, in an apparatus using such a heater as a heating source, it takes time to raise the temperature in the entire vacuum container to a necessary processing temperature, and it is difficult to shorten the process. Furthermore, the apparatus using a heater as a heat source is limited to a processing temperature of up to about 1200 ° C. Therefore, when a processing temperature of up to about 1800 ° C. is required, for example, excellent physical / chemical properties are required. It cannot be applied when manufacturing a silicon carbide (SiC) semiconductor, which is attracting attention as a device capable of realizing a small-sized and low-loss semiconductor device that surpasses a silicon (Si) semiconductor because of its existence.

このような技術背景もあり、1800℃程度までの処理温度にも対応可能な上述の誘導加熱装置が実用化されている。   Against such a technical background, the above-described induction heating device that can handle a processing temperature up to about 1800 ° C. has been put into practical use.

ところで、誘導加熱装置による加熱処理中にウェーハの温度分布にずれが生じると、要求されている高度な加工処理(薄膜形成処理)を実施することができず、十分な品質を確保できないことになる。したがって、誘導加熱装置には、ウェーハの温度分布を均一にする加熱処理が必要とされている。   By the way, if the temperature distribution of the wafer is deviated during the heat treatment by the induction heating device, the required high-level processing treatment (thin film forming treatment) cannot be carried out and sufficient quality cannot be secured. . Therefore, the induction heating device is required to have a heat treatment for making the temperature distribution of the wafer uniform.

そこで、例えば、下記特許文献1には、半導体の加熱を行う半導体製造装置として、リング状をなし、それぞれ直径の異なる複数のサセプタを同芯円上に分割配置し、サセプタの上部または下部に、各サセプタを誘導加熱する高周波加熱源としての誘導加熱コイルを分割配置した構成が開示されています。このような構成であれば、サセプタを複数に分割配置したことより、ウェハ加熱時の全体の温度制御は、サセプタの分割数に応じて精密に行うことが可能となり、ウェハの温度分布を均一にすることが可能であると考えられる。   Therefore, for example, in Patent Document 1 below, as a semiconductor manufacturing apparatus for heating a semiconductor, a plurality of susceptors each having a ring shape and having different diameters are separately arranged on a concentric circle, and an upper portion or a lower portion of the susceptor, Disclosed is a configuration in which induction heating coils are dividedly arranged as a high-frequency heating source for induction heating each susceptor. With such a configuration, by dividing the susceptor into a plurality of parts, the temperature control of the entire wafer heating can be precisely performed according to the number of divisions of the susceptor, and the temperature distribution of the wafer can be made uniform. It is thought possible to do.

特開2005−011868号公報JP, 2005-011868, A

しかしながら、上述の特許文献1記載の誘導加熱装置は、1枚のウェハに対して複数のサセプタ及び複数の誘導加熱コイルをそれぞれ同心円状に配置することが必須であり、所定の同心円状に配置できなければ、所望の高精度な加熱処理を実施できなかったり、加熱処理の精度が低下するおそれがある。   However, in the induction heating device described in Patent Document 1 described above, it is essential that a plurality of susceptors and a plurality of induction heating coils are arranged concentrically with respect to one wafer, and the concentric circles can be arranged in a predetermined manner. If it is not, there is a possibility that the desired highly accurate heat treatment cannot be carried out or the accuracy of the heat treatment is lowered.

また、特許文献1では言及されていないものの、複数のサセプタ及び複数の誘導加熱コイルを同心円状に配置しなければならない構成を採用して、1つの真空容器内(引用文献1における反応室20内)に複数枚のウェハを多段状に配置し、各ウェハに対する加熱処理を実施可能な誘導加熱装置を想定した場合、ウェハの段数に応じて、それぞれ同心状に配置される複数のサセプタ及び複数の誘導加熱コイルの組み合わせ(セット)も複数必要になる。そして、処理可能なウェハの枚数を多く設定するほど、サセプタ及び誘導加熱コイルのセット数も増大し、構造の複雑化を招来するとともに、各セットを構成する誘導加熱コイル単位の加熱制御が煩雑になるおそれがあり、各ウェハの温度分布を均一にすることができない事態も考えられる。特に、ある高さ位置のウェハの温度分布を均一にすべく、当該ウェハが載置されているサセプタに対して、当該サセプタと同じセットを構成する誘導加熱コイルで誘導加熱した場合に、サセプタ及び当該サセプタに載置しているウェハが、他のセットを構成する誘導加熱コイルによっても誘導加熱される事態も考慮する必要があり、各セット単位で煩雑な制御が要求されることが予想される。   Further, although not mentioned in Patent Document 1, a configuration in which a plurality of susceptors and a plurality of induction heating coils must be arranged concentrically is adopted, and one vacuum container (inside the reaction chamber 20 in Reference Document 1) is adopted. ), A plurality of wafers are arranged in a multi-stage manner, and assuming an induction heating apparatus capable of performing heat treatment on each wafer, a plurality of susceptors and a plurality of susceptors arranged concentrically are arranged according to the number of wafer stages. Multiple combinations of induction heating coils are also required. Then, as the number of wafers that can be processed is set to be larger, the number of sets of the susceptor and the induction heating coil also increases, which leads to a complicated structure and complicated heating control of the induction heating coil unit that constitutes each set. There is a risk that the temperature distribution of each wafer cannot be made uniform. In particular, in order to make the temperature distribution of the wafer at a certain height position uniform, when the wafer is placed on the susceptor by induction heating with the induction heating coil forming the same set as the susceptor, the susceptor and It is necessary to consider the situation where the wafer mounted on the susceptor is also induction-heated by the induction heating coils that form another set, and it is expected that complicated control will be required for each set. .

一方、サセプタ毎に個別の誘導加熱コイルを配置する構成に替えて、真空容器の外側に誘導加熱コイルを周回させて配置した構成を採用した場合、サセプタ毎に個別の誘導加熱コイルで加熱する煩雑な制御は回避できる。しかしながら、このような構成であれば、同心円状に配置された複数のサセプタのうち、誘導加熱コイルに相対的に近い位置に配置されているサセプタ(外側のサセプタ、直径の大きいサセプタ)が優先的に加熱されることになり、載置しているウェハを均一に加熱することができず、ウェハに対する高精度の加熱処理を行うことが困難である。このような不具合は、加熱室内において加熱処理可能なウェハの枚数を1枚に設定した誘導加熱装置であっても同様に生じる。   On the other hand, if the induction heating coil is placed outside the vacuum container instead of the configuration where an individual induction heating coil is placed for each susceptor, it is complicated to heat each induction heating coil for each susceptor. Control can be avoided. However, with such a configuration, among the plurality of susceptors arranged concentrically, the susceptor (outer susceptor, susceptor having a large diameter) arranged relatively close to the induction heating coil has priority. Therefore, it is difficult to uniformly heat the mounted wafer, and it is difficult to perform highly accurate heat treatment on the wafer. Such a problem also occurs in the induction heating apparatus in which the number of wafers that can be heat-treated in the heating chamber is set to one.

そもそも、複数のサセプタを同心円状に配置するという技術は、加熱室内に配置された円盤状のサセプタを、加熱室の外側に配置された誘導加熱コイルによって加熱する周知の構成であれば、誘導加熱の原理に基づき、円盤状をなすサセプタのうち誘導加熱コイルに近いエッジ部分のみが部分的に加熱されることにより、載置しているウェハを均一に加熱することができないという不具合に着目してなされたものであると推察できる。特に、近年のウェハの大型化に伴い、周知の円盤状のサセプタも単純に大型化した構成を採用すれば、上記不具合は顕著になる。しかしながら、複数のサセプタを同心円状に配置する構成であれば、上述の通り、部品点数の増加及び構造の複雑化を招来する点で不利である。   In the first place, the technique of arranging a plurality of susceptors in a concentric pattern is based on induction heating if it is a well-known configuration in which a disk-shaped susceptor placed inside a heating chamber is heated by an induction heating coil placed outside the heating chamber. Based on the principle of the above, pay attention to the problem that the mounted wafer cannot be heated uniformly because only the edge portion near the induction heating coil in the disk-shaped susceptor is partially heated. It can be inferred that this was done. In particular, with the recent increase in the size of wafers, if the known disk-shaped susceptor is simply increased in size, the above problem becomes remarkable. However, a configuration in which a plurality of susceptors are arranged concentrically is disadvantageous in that the number of parts increases and the structure becomes complicated as described above.

本発明は、このような点に着目してなされたものであって、主たる目的は、構造の複雑化を招来することなく、サセプタに載置しているウェハを均一に加熱することが可能な誘導加熱装置を提供することにある。   The present invention has been made paying attention to such a point, and a main object thereof is to uniformly heat a wafer mounted on a susceptor without inviting a complicated structure. An object is to provide an induction heating device.

すなわち本発明の誘導加熱装置は、上向き面にSiCウェハを載置可能な円盤状のサセプタと、サセプタ及びSiCウェハを収容する内部空間を気密状態に保持可能な真空容器と、真空容器の外側に巻回されるコイルとを備え、コイルに高周波電流を印加することでサセプタを誘導加熱により加熱可能な誘導加熱装置に関するものである。そして、本発明に係る誘導加熱装置は、サセプタとして、面方向の熱伝導率が厚さ方向の熱伝導率よりも高く、熱伝導率において異方性を有する黒鉛製のものを適用するとともに、サセプタの直径をSiCウェハの直径よりも所定寸法大きく設定し、サセプタの中心位置にSiCウェハの中心位置を合わせてSiCウェハをサセプタに載置した状態において、当該SiCウェハのエッジから当該サセプタのエッジまでの距離を、コイルによりサセプタに発生する磁束の浸透深さの1.5倍乃至2.0倍に設定していることを特徴としている。 That is, the induction heating device of the present invention includes a disk-shaped susceptor on which an SiC wafer can be placed on an upward surface, a vacuum container capable of keeping an internal space for accommodating the susceptor and the SiC wafer airtight, and an outside of the vacuum container. The present invention relates to an induction heating device including a wound coil and capable of heating a susceptor by induction heating by applying a high frequency current to the coil. Then, the induction heating device according to the present invention, as the susceptor, the thermal conductivity in the plane direction is higher than the thermal conductivity in the thickness direction, and while applying the graphite product having anisotropy in the thermal conductivity , The diameter of the susceptor is set to be larger than the diameter of the SiC wafer by a predetermined dimension, the center position of the SiC wafer is aligned with the center position of the susceptor, and the SiC wafer is placed on the susceptor. From the edge of the SiC wafer to the edge of the susceptor. the distance to, is characterized that you have set to 1.5 times to 2.0 times the penetration depth of the magnetic flux generated in the susceptor by the coil.

このような誘導加熱装置であれば、面方向に異方性を有するカーボン(黒鉛材)、つまり、面方向の熱伝導率が厚さ方向の熱伝導率よりも高く、熱伝導率において異方性があって、異方性方向を熱伝導方向に略一致させたカーボンで形成したサセプタを適用していることによって、ウェハの直径よりも所定寸法大きく設定したサセプタのうち、外周部(エッジ近傍領域)を高周波を用いた誘導加熱処理によって加熱すると、面方向に熱伝導率及び電気伝導率が高いサセプタの特性に基づいて、中央部分を含むサセプタ全体を均一に加熱することができ、サセプタに載置したウェハ内の温度分布の均一化を図ることが可能である。したがって、本発明に係る誘導加熱装置によれば、加熱処理中におけるウェハ内の温度分布が不均一であることに起因する不具合、すなわち、ウェハに対する高精度の加熱処理を行うことが困難であり、製造される半導体に悪影響を及ぼす欠陥が発生する事態を防止・抑制することが可能である。また、本発明に係る誘導加熱装置は、誘導加熱以外の加熱方式を採用した構成と比較して、誘導加熱方式のメリットである所定の処理温度まで昇温させる処理の短時間化を図ることが可能であり、処理工程時間全体の短縮化にも貢献する。   With such an induction heating device, carbon (graphite material) having anisotropy in the plane direction, that is, the thermal conductivity in the plane direction is higher than that in the thickness direction, and the anisotropic thermal conductivity is obtained. Since the susceptor is made of carbon, which has a high anisotropy direction and the heat conduction direction is substantially aligned with the anisotropy direction, of the susceptor set to have a predetermined dimension larger than the diameter of the wafer, the outer peripheral portion (near the edge) Area) is heated by induction heating using high frequency, the entire susceptor, including the central part, can be heated uniformly based on the characteristics of the susceptor with high thermal conductivity and electrical conductivity in the plane direction. It is possible to make the temperature distribution within the mounted wafer uniform. Therefore, according to the induction heating apparatus according to the present invention, a problem resulting from the uneven temperature distribution in the wafer during the heat treatment, that is, it is difficult to perform a highly accurate heat treatment on the wafer, It is possible to prevent and suppress the occurrence of defects that adversely affect the manufactured semiconductor. Further, the induction heating device according to the present invention can shorten the process of raising the temperature to a predetermined process temperature, which is a merit of the induction heating system, as compared with a configuration adopting a heating system other than the induction heating. It is possible and contributes to shortening the whole process time.

特に、本発明の誘導加熱装置は、円盤状をなすサセプタの直径をウェハの直径よりも所定寸法大きく設定し、サセプタの中心位置にウェハの中心位置を合わせた状態でウェハを前記サセプタに載置しているため、サセプタに対するウェハの載置領域が、サセプタのうち交流磁場が浸透するエッジ及びその近傍領域を避けた領域となり、ウェハに磁束が通って交流磁場による渦電流によってサセプタ上のウェハが影響を受けてしまう事態、すなわち、ウェハの損壊や不良品化が発生する事態を回避しつつ、サセプタ全体を均一に加熱することができる。また、本発明の誘導加熱装置では、1枚のウェハに対して円盤状のサセプタを1つ用意すれば十分であるため、例えば直径の異なるリング状のサセプタを複数用意し、これらリング状のサセプタを同心円状に配置する構成と比較して、構造の簡略化及び部品点数の削減を図ることができる。   Particularly, in the induction heating device of the present invention, the diameter of the disk-shaped susceptor is set to be larger than the diameter of the wafer by a predetermined dimension, and the wafer is placed on the susceptor with the center position of the wafer aligned with the center position of the susceptor. Therefore, the mounting area of the wafer on the susceptor is an area avoiding the edge of the susceptor where the AC magnetic field penetrates and the vicinity thereof, and the magnetic flux passes through the wafer to cause the eddy current due to the AC magnetic field to cause the wafer on the susceptor to move. It is possible to uniformly heat the entire susceptor while avoiding a situation in which the wafer is affected, that is, a situation in which the wafer is damaged or the product becomes defective. Further, in the induction heating apparatus of the present invention, it is sufficient to prepare one disk-shaped susceptor for one wafer, so that, for example, a plurality of ring-shaped susceptors having different diameters are prepared and these ring-shaped susceptors are prepared. It is possible to simplify the structure and reduce the number of parts as compared with the configuration in which the parts are arranged concentrically.

本発明に係る誘導加熱装置において、円盤状をなすサセプタの直径を、ウェハの直径よりも所定寸法大きく設定する際の好適な条件としては、サセプタにウェハの中心位置を合わせて載置した状態において、ウェハのエッジからサセプタのエッジまでの距離を、コイルによりサセプタに発生する磁束の浸透深さの1.5倍〜2.0倍に設定する条件を挙げることができる。このような条件を満たせば、交流磁場による渦電流によってサセプタ上のウェハが影響を受けない領域又は受け難い領域、また、交流磁場による渦電流が極小となる領域にウェハを載置することになり、ウェハにコイルから通る磁束を限りなくゼロに近付けることができ、渦電流によるウェハへの影響が出ない、または出にくい加熱処理時の環境を確保することが可能である。   In the induction heating device according to the present invention, the diameter of the disk-shaped susceptor, when setting a predetermined dimension larger than the diameter of the wafer, a suitable condition, in the state of being placed with the center position of the wafer aligned with the susceptor. The condition that the distance from the edge of the wafer to the edge of the susceptor is set to be 1.5 to 2.0 times the penetration depth of the magnetic flux generated in the susceptor by the coil. If such a condition is satisfied, the wafer will be placed in a region where the eddy current due to the alternating magnetic field does not affect the wafer on the susceptor or is hardly affected, and in a region where the eddy current due to the alternating magnetic field is minimal. The magnetic flux passing through the coil can be made as close to zero as possible on the wafer, and it is possible to secure an environment during the heat treatment in which the eddy current does not affect or does not easily affect the wafer.

加えて、本発明の誘導加熱装置は、サセプタを1つだけ備え、当該サセプタに載置した1枚のウェハを加熱処理する装置であってもよいが、処理効率の向上という観点では、複数のサセプタを多段状に支持可能なボートを真空容器内に配置した構成を採用することも可能である。このようなバッチ処理可能な誘導加熱装置であっても、各サセプタに対応付けてコイルを配置する必要はないため、各サセプタに対応付けてコイルを配置する構成と比較して、熱容量も小さく、構造の簡略化及び部品点数の削減を図ることができる。
また、本発明に係る誘導加熱装置は、上向き面にSiCウェハを載置可能な円盤状のサセプタと、サセプタ及びSiCウェハを収容する内部空間を気密状態に保持可能な真空容器と、真空容器の外側に巻回されるコイルとを備え、コイルに高周波電流を印加した状態でコイル周辺に磁束を発生させることでサセプタを誘導加熱により加熱可能な誘導加熱装置であり、サセプタは、磁束が浸透することで加熱される周辺領域と、周辺領域からの伝熱によって加熱される中心領域とを有し、SiCウェハをサセプタの中心領域に載置することでSiCウェハに対する磁束による渦電流の影響を軽減することを特徴としている。
In addition, the induction heating device of the present invention may be a device that includes only one susceptor and heat-treats a single wafer placed on the susceptor. It is also possible to adopt a configuration in which a boat capable of supporting the susceptor in multiple stages is arranged in the vacuum container. Even with such an induction heating apparatus capable of batch processing, it is not necessary to arrange the coil in association with each susceptor, so the heat capacity is small compared to the configuration in which the coil is disposed in association with each susceptor, The structure can be simplified and the number of parts can be reduced.
Further, the induction heating device according to the present invention includes a disk-shaped susceptor on which an SiC wafer can be placed on the upward surface, a vacuum container capable of keeping an internal space for accommodating the susceptor and the SiC wafer in an airtight state, and a vacuum container. An induction heating device that is equipped with a coil wound outside and that can heat the susceptor by induction heating by generating a magnetic flux around the coil while applying a high-frequency current to the coil. The magnetic flux penetrates the susceptor. It has a peripheral region to be heated by the above and a central region to be heated by heat transfer from the peripheral region, and by mounting the SiC wafer on the central region of the susceptor, the influence of the eddy current due to the magnetic flux on the SiC wafer is reduced. It is characterized by doing.

このように、本発明では、熱伝導に対し面方向の異方性を有し、その異方性方向を熱伝導する方向に略一致させた円盤状のカーボンサセプタを適用し、サセプタの直径をウェハの直径よりも所定寸法大きく設定して、サセプタの中心位置にウェハの中心位置を合わせた状態でウェハをサセプタに載置する構成を採用したことによって、構造の複雑化を招来することなく、昇温時間の短縮化を実現することが可能であるとともに、サセプタに載置しているウェハを均一に加熱することが可能な誘導加熱装置を提供することができる。   As described above, in the present invention, a disk-shaped carbon susceptor having anisotropy in the plane direction with respect to heat conduction and having the anisotropy direction substantially aligned with the direction of heat conduction is applied, and the diameter of the susceptor is changed. By setting the size larger than the diameter of the wafer and placing the wafer on the susceptor in a state where the center position of the wafer is aligned with the center position of the susceptor, without causing complication of the structure, It is possible to provide an induction heating device capable of shortening the temperature raising time and capable of uniformly heating a wafer placed on a susceptor.

本発明の一実施形態に係る誘導加熱装置の模式的な断面図。The typical sectional view of the induction heating device concerning one embodiment of the present invention. 同実施形態におけるサセプタ及びウェハの相対位置関係を模式的に示す図。The figure which shows typically the relative positional relationship of the susceptor and the wafer in the same embodiment.

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。   An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

本実施形態に係る誘導加熱装置1は、図1に示すように、ウェハWを載置可能なサセプタ2と、多段状に配置される複数のサセプタ2を支持するボート3と、サセプタ2及びボート3を内部空間4Sに収容可能な耐熱性に優れた真空容器4と、真空容器4の周囲に巻回されたコイル5とを備えたものである。   As shown in FIG. 1, the induction heating apparatus 1 according to the present embodiment includes a susceptor 2 on which a wafer W can be placed, a boat 3 that supports a plurality of susceptors 2 arranged in multiple stages, a susceptor 2 and a boat. The vacuum container 4 has excellent heat resistance and can accommodate 3 in the internal space 4S, and the coil 5 wound around the vacuum container 4.

真空容器4は、筒状の形態を有することからチューブとも称されるものであり、給気口41から真空容器内4Sに供給され上方に流れるガスG(キャリアガス、ケイ素原料ガス、炭素原料ガス等)を排気口42から排出可能に構成されている。本実施形態では、給気口41及び排気口42を真空容器4の下端部近傍に形成している。真空容器4は、内部空間4Sを、サセプタ2及びボート3を収容しているメイン空間4Saと、真空容器4の周壁に沿って高さ方向に延びるサブ空間4Sbとに区分けし、これらメイン空間4Sa及びサブ空間4Sbを真空容器4のうち中空の部分球状をなす天井壁近傍の内部空間43Sを介して相互に連通させている。本実施形態では、給気口41をメイン空間4Saに直通する位置に形成し、排気口42をサブ空間4Sbに直通する位置に形成している。したがって、給気口41からメイン空間4Saに供給されたガスGは、図1において矢印で示すように、サセプタ2及びウェハWが配置されるメイン空間4Saを通過した後に、サブ空間4Sbを通じて排気口42から排気される。すなわち、メイン空間4Saは、ガスGが供給されるガス供給対象空間として機能し、サブ空間4Sbは、排気口42を通じて真空引きされる排気経路として機能する。また、給気口41には、真空容器内4SへのガスGの供給量を調整して、サセプタ2及びウェハWが配置される空間(メイン空間、加熱室)を通過するガス流量を調整可能なガス供給制御弁(図示省略)を接続し、排気口42には真空容器内4Sの圧力を調整可能な圧力調整弁(図示省略)を接続し、これら各弁に接続した図示しない圧力調整装置により、各弁を制御して真空容器内4Sの圧力を所定値に調整するように構成している。真空容器4については、水冷2重構造のものを適用することも可能である。   The vacuum container 4 is also called a tube because it has a cylindrical shape, and is a gas G (carrier gas, silicon source gas, carbon source gas) that is supplied from the air supply port 41 to the inside 4S of the vacuum container and flows upward. Etc.) can be discharged from the exhaust port 42. In the present embodiment, the air supply port 41 and the exhaust port 42 are formed near the lower end of the vacuum container 4. The vacuum container 4 divides the internal space 4S into a main space 4Sa that houses the susceptor 2 and the boat 3 and a sub-space 4Sb that extends in the height direction along the peripheral wall of the vacuum container 4, and these main spaces 4Sa The sub-space 4Sb is communicated with the sub-space 4Sb via the internal space 43S near the ceiling wall of the vacuum container 4, which has a partially spherical shape. In the present embodiment, the air supply port 41 is formed in a position that directly communicates with the main space 4Sa, and the exhaust port 42 is formed in a position that directly communicates with the sub space 4Sb. Therefore, the gas G supplied from the air supply port 41 to the main space 4Sa passes through the main space 4Sa in which the susceptor 2 and the wafer W are arranged, and then passes through the sub space 4Sb as shown in FIG. Exhausted from 42. That is, the main space 4Sa functions as a gas supply target space to which the gas G is supplied, and the sub space 4Sb functions as an exhaust path that is evacuated through the exhaust port 42. In addition, the supply amount of the gas G to the vacuum container 4S can be adjusted to the air supply port 41 to adjust the gas flow rate passing through the space (main space, heating chamber) in which the susceptor 2 and the wafer W are arranged. Gas supply control valve (not shown) is connected, a pressure adjusting valve (not shown) capable of adjusting the pressure in the vacuum container 4S is connected to the exhaust port 42, and a pressure adjusting device (not shown) connected to each of these valves is connected. Thus, each valve is controlled to adjust the pressure in the vacuum container 4S to a predetermined value. As the vacuum container 4, it is also possible to apply a water-cooled double structure.

コイル5は、真空容器4の外壁から所定距離離れた位置において真空容器4を取り巻くように螺旋状に配置した誘導加熱コイルである。ソレノイド状に巻回された誘導加熱コイル5には、任意の周波数の交流電力を出力可能な図示しない電源装置(高周波電源)が接続され、電源装置から誘導加熱コイル5に対して交流電力を供給することで、誘導加熱コイル5の周囲に交番磁場を発生させ、この交番磁場を浸透対象物であるサセプタ2に浸透させて誘導加熱する。   The coil 5 is an induction heating coil that is spirally arranged so as to surround the vacuum container 4 at a position apart from the outer wall of the vacuum container 4 by a predetermined distance. An unillustrated power supply device (high frequency power supply) capable of outputting AC power of an arbitrary frequency is connected to the induction heating coil 5 wound like a solenoid, and supplies AC power to the induction heating coil 5 from the power supply device. By doing so, an alternating magnetic field is generated around the induction heating coil 5, and this alternating magnetic field is permeated into the susceptor 2 which is an object to be permeated to perform induction heating.

サセプタ2は、誘導加熱処理時の最高温度よりも融点が高い高融点金属材料である黒鉛から形成されたカーボンサセプタである。本実施形態では、所定厚みに設定された円盤状のサセプタ2を水平姿勢で配置している。そして、本実施形態に係る誘導加熱装置1では、面方向に大きな熱伝導率を有する異方性黒鉛シートによってサセプタ2を形成している。具体的には、例えば、面方向の熱伝導率が200W/m・K以上であるサセプタ2を適用している。また、本実施形態では、面方向の導電率が1000S/cm以上であるサセプタ2を適用している。なお、本実施形態では、厚み方向の熱伝導率が50W/m・K以下であり、厚み方向の導電率が50S/cm以下のサセプタ2を適用している。本実施形態のサセプタ2は、このような面方向に大きな熱伝導率を有する異方性黒鉛シートを複数枚重ねて形成されたものである。これにより、サセプタ2の面内をより一層均一に加熱することが可能である。なお、図1及び後述の図2では複数枚の黒鉛シートを積層状に形成したサセプタ2全体を示し、各黒鉛シートについては省略している。   The susceptor 2 is a carbon susceptor made of graphite, which is a high melting point metal material having a melting point higher than the maximum temperature during the induction heating treatment. In this embodiment, the disk-shaped susceptor 2 having a predetermined thickness is arranged in a horizontal posture. Then, in the induction heating device 1 according to the present embodiment, the susceptor 2 is formed by the anisotropic graphite sheet having a large thermal conductivity in the surface direction. Specifically, for example, the susceptor 2 having a thermal conductivity of 200 W / m · K or more in the surface direction is applied. Further, in the present embodiment, the susceptor 2 having the conductivity in the plane direction of 1000 S / cm or more is applied. In this embodiment, the susceptor 2 having a thermal conductivity of 50 W / m · K or less in the thickness direction and a conductivity of 50 S / cm or less in the thickness direction is applied. The susceptor 2 of the present embodiment is formed by stacking a plurality of anisotropic graphite sheets having such a large thermal conductivity in the plane direction. This makes it possible to heat the surface of the susceptor 2 more uniformly. It should be noted that FIG. 1 and FIG. 2 described later show the entire susceptor 2 in which a plurality of graphite sheets are formed in a laminated shape, and the respective graphite sheets are omitted.

本実施形態で適用する円盤状のサセプタ2は、図2に示すように、その半径を、当該サセプタ2に載置する円盤状のウェハWの半径よりも所定寸法大きく設定している。具体的には、カーボンサセプタ2はウェハWよりも半径を図2に示す所定寸法L分だけ大きく設定している。本実施形態では、Lの値を、コイル5によりサセプタ2に発生する浸透深さ(以下、「浸透深さδ」とする)よりも大きな値(例えば浸透深さδの1.5倍から2.0倍)に設定している。ここで、浸透深さについて、表面からxの部分の導体(加熱体)内部を流れる電流と浸透深さの関係は、
Ix=Io exp(−x/δ)
但し、Ix:表面から深さxにおける電流、Io:導体の表面を流れる渦電流、δ:浸透深さ、であらわすことができる。したがって、浸透深さδのところに流れる電流は、1/e=0.37となり、表面を流れる電流の0.37倍に減衰した電流が流れることになる。この関係は、磁場でも同じ関係である。
また、周波数fと浸透深さδの関係は、以下の式1で表すことができる。
As shown in FIG. 2, the disc-shaped susceptor 2 applied in the present embodiment has a radius larger than the radius of the disc-shaped wafer W mounted on the susceptor 2 by a predetermined dimension. Specifically, the carbon susceptor 2 has a radius larger than that of the wafer W by a predetermined dimension L shown in FIG. In the present embodiment, the value of L is larger than the penetration depth (hereinafter referred to as “penetration depth δ”) generated in the susceptor 2 by the coil 5 (for example, from 1.5 times the penetration depth δ to 2). .0). Here, regarding the penetration depth, the relationship between the penetration current and the current flowing inside the conductor (heating body) at the portion x from the surface is:
Ix = Io exp (−x / δ)
However, it can be represented by Ix: current at the depth x from the surface, Io: eddy current flowing on the surface of the conductor, and δ: penetration depth. Therefore, the current flowing at the penetration depth δ becomes 1 / e = 0.37, and the current attenuated by 0.37 times the current flowing on the surface flows. This relationship is the same in a magnetic field.
The relationship between the frequency f and the penetration depth δ can be expressed by the following equation 1.

Figure 0006687829
Figure 0006687829

本実施形態のサセプタ2は、上述のように、面方向の導電率が1000S/cm以上であり、抵抗率は1000μ.Ω・cmであるため、式1より、周波数が20KHzであれば、浸透深さδは1.12cmとなる。このことは、周波数が20KHzである場合に、サセプタ2の外縁2Eから中心2Sに向かって1.12cmまでの領域に多くの磁束が入り、その部分が誘導加熱されることを意味する。したがって、コイル5から発生する磁束は、サセプタ2のエッジ2Eから中心2Sに向かった所定領域であって且つ浸透深さδに相当する領域(図2における領域2A)に渦電流を発生させてジュール損によりサセプタ2を加熱する。以上より、サセプタ2のうち、加熱電力が入る(通る)のはエッジ2Eを含むエッジ近傍領域2Aであることが把握できる。   As described above, the susceptor 2 of the present embodiment has a conductivity in the plane direction of 1000 S / cm or more and a resistivity of 1000 μ. Since it is Ω · cm, the penetration depth δ is 1.12 cm from the formula 1 when the frequency is 20 KHz. This means that when the frequency is 20 KHz, a large amount of magnetic flux enters a region of 1.12 cm from the outer edge 2E of the susceptor 2 toward the center 2S, and that portion is induction-heated. Therefore, the magnetic flux generated from the coil 5 generates an eddy current in a region (region 2A in FIG. 2) corresponding to the penetration depth δ, which is a predetermined region extending from the edge 2E of the susceptor 2 toward the center 2S, and generates a joule. The susceptor 2 is heated by the loss. From the above, it can be understood that in the susceptor 2, the heating power enters (passes) in the edge vicinity region 2A including the edge 2E.

そして、サセプタ2の半径をウェハWの半径よりも、浸透深さδ(電流の浸透深さδ)よりも大きな値(δの1.5倍から2倍)に設定することで、中心WSをサセプタ2の中心2Sに一致させた姿勢でサセプタ2に載置したウェハWに、コイル5からサセプタ2への磁束が極めて通りにくい状況を確保することができ、コイル5から発生する磁界の影響によってウェハWにダメージが与えられる不具合を防止することが可能である。一方で、面方向に大きな熱伝導率を持つ異方性黒鉛材を用いて構成したサセプタ2を適用していることで、ジュール損により加熱したサセプタ2のエッジ近傍領域2Aから当該サセプタ2の面方向中央部分に向けて(図2でサセプタ2の中央2Sに向かう矢印の方向に)熱が伝わり、サセプタ2全体を均熱化することができる。したがって、サセプタ2に載置したウェハW全体を均熱化することができ、ウェハW内の温度分布も均一にすることが可能である。   Then, the center WS is set by setting the radius of the susceptor 2 to be larger than the radius of the wafer W and larger than the penetration depth δ (current penetration depth δ) (1.5 to 2 times δ). It is possible to secure a situation in which the magnetic flux from the coil 5 to the susceptor 2 is extremely difficult to pass through the wafer W placed on the susceptor 2 in a posture matched with the center 2S of the susceptor 2. It is possible to prevent the defect that the wafer W is damaged. On the other hand, since the susceptor 2 configured by using the anisotropic graphite material having a large thermal conductivity in the surface direction is applied, the surface of the susceptor 2 is heated from the edge vicinity region 2A of the susceptor 2 heated by Joule loss. Heat is transmitted toward the central portion in the direction (in the direction of the arrow toward the center 2S of the susceptor 2 in FIG. 2), and the entire susceptor 2 can be soaked. Therefore, the entire temperature of the wafer W placed on the susceptor 2 can be equalized, and the temperature distribution in the wafer W can be made uniform.

本実施形態の誘導加熱装置1は、このような構成及び特性を有するサセプタ2を、その中心2Sを真空容器4の中心、より具体的には、真空容器4のメイン空間4Saの中心に一致させた状態でメイン空間4Saに配置している。   In the induction heating device 1 of the present embodiment, the center 2S of the susceptor 2 having such a configuration and characteristics is made to coincide with the center of the vacuum container 4, more specifically, the center of the main space 4Sa of the vacuum container 4. It is arranged in the main space 4Sa in a closed state.

ボート3は、多段状に配置される複数枚のサセプタ2を所定ピッチで支持するものである。このようなボート3によって、真空容器4のメイン空間4Saに、ウェハWを載置したサセプタ2を多段状に積み込むことができる。図1では模式的に10枚のサセプタ2を支持可能なボート3を例示しているが、数十枚以上のサセプタ2を支持可能なボートを適用することも可能である。なお、ボート3や真空容器4は、1800℃の処理温度に耐える耐熱性に優れた材質、例えばSiC等で構成することができる。また、処理温度が1200℃以下である場合には、石英を材質とするボートや真空容器を適用しても構わない。   The boat 3 supports a plurality of susceptors 2 arranged in multiple stages at a predetermined pitch. With such a boat 3, the susceptor 2 on which the wafer W is placed can be stacked in multiple stages in the main space 4Sa of the vacuum container 4. Although FIG. 1 schematically illustrates the boat 3 capable of supporting 10 susceptors 2, it is also possible to apply a boat capable of supporting several tens or more susceptors 2. The boat 3 and the vacuum container 4 can be made of a material having excellent heat resistance that withstands a processing temperature of 1800 ° C., such as SiC. Further, when the processing temperature is 1200 ° C. or lower, a boat or a vacuum container made of quartz may be applied.

また、本実施形態の誘導加熱装置1では、誘導加熱コイル5で加熱されたサセプタ2から放出される熱が真空容器4の外部へ漏れないように遮断する機能を発揮し得る断熱材(図示省略)を適宜の箇所に配置することもできる。断熱材としては、導電性及び耐熱性を有し且つ発熱体であるサセプタ2よりも十分に大きい体積固有抵抗率を有する素材から形成されたものを挙げることができる。なお、断熱材とサセプタ2は適宜の手段によって電気的に絶縁状態に設定すればよい。   In addition, in the induction heating device 1 of the present embodiment, a heat insulating material (not shown) that can exert a function of blocking the heat emitted from the susceptor 2 heated by the induction heating coil 5 from leaking to the outside of the vacuum container 4 ) Can also be arranged at an appropriate place. Examples of the heat insulating material include those made of a material having electrical conductivity and heat resistance and having a volume specific resistance sufficiently higher than that of the susceptor 2 which is a heating element. The heat insulating material and the susceptor 2 may be electrically insulated by an appropriate means.

また、図示しないが、本実施形態の誘導加熱装置1は、真空容器4の内部温度を計測する温度計や、温度計で計測した温度に基づいてコイル5の出力を制御する出力制御装置を備えたものである。   Although not shown, the induction heating device 1 of the present embodiment includes a thermometer that measures the internal temperature of the vacuum container 4 and an output control device that controls the output of the coil 5 based on the temperature measured by the thermometer. It is a thing.

以上の構成を有する本実施形態の誘導加熱装置1は、真空容器4の内部空間4Sを反応室として機能させ、反応室全体を加熱するホットウォール型のCVD(Chemical Vapor Deposition・化学気相成長)、エピタキシャル装置、アニール等の熱処理装置である。   The induction heating apparatus 1 of the present embodiment having the above-described configuration causes the internal space 4S of the vacuum container 4 to function as a reaction chamber and heats the entire reaction chamber by a hot wall type CVD (Chemical Vapor Deposition / Chemical Vapor Deposition). , An epitaxial device, and a heat treatment device such as annealing.

次に、このような構成をなす誘導加熱装置1の動作及び作用効果について説明する。   Next, operations and effects of the induction heating device 1 having such a configuration will be described.

本実施形態に係る誘導加熱装置1は、ウェハWを載置したサセプタ2をボート3によって多段状に支持している状態で、電源装置からコイル5に交流電力を供給することによって、コイル5の周囲に交番磁場が生成され、この交番磁場は、黒鉛からなるサセプタ2に浸透し、サセプタ2を誘導加熱する。この際、交流磁場は、サセプタ2のうち、外縁(エッジ2E)から浸透深さδに相当する距離分だけ中心2Sに寄った位置までの領域(図2の領域2A)に多く浸透して、この領域2Aに多くの電力が入りサセプタ2を加熱する一方で、サセプタ2のうち当該領域2A、つまり交流磁場が多く浸透する領域2AにはウェハWが載置されていないことにより、交流磁場がウェハWを通過して浸透する量を最小限にとどめる(限りなくゼロに近付ける)ことができる。   In the induction heating device 1 according to the present embodiment, the AC power is supplied from the power supply device to the coil 5 in a state where the susceptor 2 on which the wafer W is placed is supported by the boat 3 in a multi-stage manner. An alternating magnetic field is generated in the surroundings, and this alternating magnetic field permeates the susceptor 2 made of graphite and induction-heats the susceptor 2. At this time, the AC magnetic field penetrates much into the region (region 2A in FIG. 2) of the susceptor 2 from the outer edge (edge 2E) to a position closer to the center 2S by a distance corresponding to the penetration depth δ, While a large amount of electric power is supplied to this area 2A to heat the susceptor 2, the wafer W is not placed in the area 2A of the susceptor 2, that is, the area 2A in which a large amount of the AC magnetic field penetrates. The amount of penetration through the wafer W can be minimized (close to zero).

そして、本実施形態では、面方向に異方性を有し、面方向の熱伝導率に優れ、また面方向には誘導加熱の実施に適した電気抵抗を持ったサセプタ2を適用しているため、サセプタ2のうち、交流磁場が多く浸透する領域であるエッジ2Eの近傍領域2Aが加熱されると、面方向に熱が伝わり、サセプタ2の中心2Sを含むサセプタ2全体を均一な加熱状態にすることが可能である。すなわち、サセプタ2のエッジ2Eには、コイル5による誘導加熱によって多くの電力が入り、浸透深さδの部分では、表面(サセプタ2のエッジ2E)の0.14倍の電力に減り(加熱電力はI^2×Rで表されるので浸透深さδ部分では電流の2乗となる)、浸透深さδよりも内側(中心側)に近づくほどに電力は弱まるが、面方向に異方性を有するサセプタ2を適用しているため、サセプタ2のうち、交流磁場が多く浸透する領域であるエッジ2Eの近傍領域2Aが加熱されると、面方向に熱が伝わり、サセプタ2の中心2Sを含むサセプタ2全体を均一な加熱状態にすることができる。   Further, in this embodiment, the susceptor 2 having anisotropy in the plane direction, excellent thermal conductivity in the plane direction, and having electric resistance suitable for performing induction heating in the plane direction is applied. Therefore, when the region 2A near the edge 2E, which is a region where a large amount of the AC magnetic field penetrates, is heated in the susceptor 2, heat is transferred in the surface direction, and the entire susceptor 2 including the center 2S of the susceptor 2 is uniformly heated. It is possible to That is, a large amount of electric power is applied to the edge 2E of the susceptor 2 due to induction heating by the coil 5, and the electric power is reduced to 0.14 times the electric power of the surface (edge 2E of the susceptor 2) at the penetration depth δ (heating power). Is expressed by I ^ 2 × R, so the current is squared at the penetration depth δ portion), and the electric power weakens as it approaches the inside (center side) of the penetration depth δ, but it is anisotropic in the plane direction. Since the susceptor 2 having the property of being applied is applied, when the region 2A near the edge 2E, which is a region in which a large amount of AC magnetic field penetrates, is heated in the susceptor 2, heat is transferred in the surface direction and the center 2S of the susceptor 2 is transmitted. The entire susceptor 2 including can be brought into a uniform heating state.

以上の処理により、各サセプタ2はそれぞれ面方向において均一に加熱され、各サセプタ2に載置したウェハWをそれぞれ所定の目標温度(エピタキシャル成長温度、例えば1800℃)まで均一に加熱することができる。なお、所定の処理に到達した時点で、その温度を保持するようにコイル5の出力(電源装置からコイル5への交流電力供給量に応じたコイル5の出力)を制御し、高温の平衡状態を維持する。また、圧力調整装置により、真空容器内4Sの圧力値が所定の値となるように、ガス供給制御弁及び圧力調整弁を制御する。真空容器内4Sであって且つサセプタ2よりも真空容器4の周壁側に近い位置に断熱材を配置した構成であれば、コイル5の周囲に生成される交番磁場交番磁場は、断熱材を通ってサセプタ2に浸透することになる。   By the above processing, each susceptor 2 is uniformly heated in the surface direction, and the wafer W placed on each susceptor 2 can be uniformly heated to a predetermined target temperature (epitaxial growth temperature, for example, 1800 ° C.). When the predetermined process is reached, the output of the coil 5 (the output of the coil 5 according to the amount of AC power supplied from the power supply device to the coil 5) is controlled so as to maintain the temperature, and the high temperature equilibrium state is reached. To maintain. Further, the pressure adjusting device controls the gas supply control valve and the pressure adjusting valve so that the pressure value in the vacuum container 4S becomes a predetermined value. If the heat insulating material is arranged in the vacuum container 4S and closer to the peripheral wall side of the vacuum container 4 than the susceptor 2, the alternating magnetic field generated around the coil 5 passes through the heat insulating material. Will penetrate into the susceptor 2.

本実施形態に係る誘導加熱装置1は、以上の処理を経て、高温(1800℃程度)の平衡状態を維持し、各サセプタ2に載置しているウェハWの表面に均一な膜厚の薄膜、本実施形態では単結晶SiC薄膜(SiCエピ膜とも称されるものであり、以下では、「SiC薄膜」と称す)を形成することができる。そして、給気口41から真空容器内4S(ガス供給対象空間、メイン空間4Sa)に供給する原料ガスGの供給量に比例してSiC薄膜の成長速度は増加することから、ガスGを効率良く加熱して十分なガスGの分解と供給を行うことでSiC薄膜の高速成長を得ることができる。つまり、本実施形態に係る誘導加熱装置1は、ウェハW上にSiC薄膜を形成するエピタキシャル成長を実現するCVDエピタキシャル装置として機能し、ウェハW上にエピタキシャル成長によってSiC薄膜を堆積させたエピタキシャルウェハWを生産することができる。   The induction heating apparatus 1 according to the present embodiment maintains a high temperature (approximately 1800 ° C.) equilibrium state through the above-described processing, and a thin film having a uniform film thickness on the surface of the wafer W placed on each susceptor 2. In the present embodiment, it is possible to form a single crystal SiC thin film (also referred to as a SiC epi film and hereinafter referred to as “SiC thin film”). Then, since the growth rate of the SiC thin film increases in proportion to the supply amount of the source gas G supplied from the air supply port 41 to the vacuum container 4S (gas supply target space, main space 4Sa), the gas G is efficiently supplied. By heating to sufficiently decompose and supply the gas G, it is possible to obtain high-speed growth of the SiC thin film. That is, the induction heating device 1 according to the present embodiment functions as a CVD epitaxial device that realizes epitaxial growth for forming a SiC thin film on the wafer W, and produces an epitaxial wafer W on which a SiC thin film is deposited by epitaxial growth. can do.

本実施形態の誘導加熱装置1は、厚み及び不純物濃度を精密に制御したSiC薄膜をウェハW上に堆積させた高品質なエピタキシャルウェハを安定して供給することができ、SiC半導体デバイス実用化に多いに貢献する。   The induction heating apparatus 1 of the present embodiment can stably supply a high-quality epitaxial wafer in which a SiC thin film whose thickness and impurity concentration are precisely controlled is deposited on the wafer W, and is suitable for practical use of SiC semiconductor devices. Contribute to many.

このように、本実施形態に係る誘導加熱装置1は、これまでに着想されることのなかった技術的思想、すなわち、面方向に異方性を有するカーボン(黒鉛材)で形成したサセプタ2を適用するという技術的思想を採用したことによって、高周波を用いた誘導加熱処理によってサセプタ2の外周部(エッジ近傍領域2A)を加熱すると、面方向に熱伝導率及び電気伝導率が高いサセプタ2の特性に基づいて、中央部分を含むサセプタ2全体を均一に加熱することができ、サセプタ2に載置したウェハW内の温度分布の均一化を図ることが可能である。したがって、本実施形態に係る誘導加熱装置1によれば、温度分布の不均一に起因する不具合、すなわち、製造される半導体の抵抗率やキャリアの存続時間(長寿命化)等に悪影響を及ぼす欠陥の発生を防止・抑制することができる。また、本実施形態に係る誘導加熱装置1は、誘導加熱以外の加熱方式を採用した構成と比較して、誘導加熱方式のメリットである所定の処理温度まで昇温させる処理の短時間化を図ることが可能であり、処理工程時間全体の短縮化にも貢献する。   As described above, the induction heating device 1 according to the present embodiment has the technical idea that has not been conceived up to now, that is, the susceptor 2 formed of carbon (graphite material) having anisotropy in the plane direction. By adopting the technical idea of applying, when the outer peripheral portion (the area 2A near the edge) of the susceptor 2 is heated by the induction heating process using the high frequency, the susceptor 2 having a high thermal conductivity and a high electrical conductivity in the surface direction is obtained. Based on the characteristics, the entire susceptor 2 including the central portion can be uniformly heated, and the temperature distribution in the wafer W placed on the susceptor 2 can be made uniform. Therefore, according to the induction heating device 1 according to the present embodiment, a defect caused by uneven temperature distribution, that is, a defect that adversely affects the resistivity of a manufactured semiconductor, the lifetime of carriers (long life), and the like. Can be prevented or suppressed. In addition, the induction heating device 1 according to the present embodiment aims to shorten the processing time for raising the temperature to a predetermined processing temperature, which is an advantage of the induction heating method, as compared with a configuration that employs a heating method other than the induction heating method. It is also possible to contribute to shortening the whole process time.

特に、本実施形態の誘導加熱装置1は、サセプタ2の直径をウェハWの直径よりも所定寸法大きく設定し(具体的にはサセプタ2の直径をウェハWの直径よりも浸透深さδの1.5倍乃至2.0倍の寸法に設定し)、サセプタ2のうち、交流磁場が多く浸透する領域であるエッジ近傍領域2AにウェハWを載置する構成ではなく、交流磁場による渦電流によってサセプタ2上のウェハWが影響を受けない領域又は受け難い領域、また交流磁場による渦電流が極小となる領域にウェハWを載置する構成を採用しているため、ウェハWに多くの磁束を通す事態を回避して、渦電流によるウェハWへの影響が出ない、または出にくい状況下でサセプタ2全体を均一に加熱することができる。その結果、ウェハWの破壊や不良品化を回避することができる。   In particular, the induction heating apparatus 1 according to the present embodiment sets the diameter of the susceptor 2 to be larger than the diameter of the wafer W by a predetermined dimension (specifically, the diameter of the susceptor 2 is larger than the diameter of the wafer W by a penetration depth δ of 1). The size is set to 0.5 to 2.0 times), and the wafer W is not mounted on the edge vicinity region 2A of the susceptor 2 where the AC magnetic field penetrates a lot, but by the eddy current generated by the AC magnetic field. Since the wafer W on the susceptor 2 is placed in an area where the wafer W is not affected or hard to be affected, and an area where the eddy current due to the alternating magnetic field is minimal, a large amount of magnetic flux is applied to the wafer W. It is possible to avoid the situation of passing through and to uniformly heat the entire susceptor 2 under a situation where the wafer W is not affected by the eddy current or is less likely to occur. As a result, it is possible to avoid the destruction of the wafer W and the production of defective products.

加えて、本実施形態の誘導加熱装置1は、複数のサセプタ2を多段状に支持するボート3を真空容器内4Sに配置しているため、複数のウェハWに対する加工処理を同時に実施するバッチ処理が可能になり、処理効率を向上させることができる。加えて、バッチ処理可能な誘導加熱装置1でありながら、各サセプタに対応付けてコイルを個別に配置する構成を採用していないことによって、各サセプタに対応付けてコイルを個別に配置する構成と比較して、熱容量も小さく、構造の簡略化及び部品点数の削減を図ることができる。   In addition, in the induction heating apparatus 1 of the present embodiment, the boat 3 that supports the plurality of susceptors 2 in multiple stages is arranged in the vacuum container 4S. Therefore, the batch processing that simultaneously performs the processing on the plurality of wafers W is performed. It is possible to improve the processing efficiency. In addition, since the induction heating apparatus 1 is capable of batch processing, the coil is not individually arranged in association with each susceptor. Therefore, the coil is individually arranged in association with each susceptor. In comparison, the heat capacity is small, and the structure can be simplified and the number of parts can be reduced.

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、上述の実施形態では、化学的気相成長(CVD)によってウェハ上にエピタキシャル成長膜を作成する装置として機能する誘導加熱装置を例示したが、本発明の誘導加熱装置は、化学的気相成長(CVD)によってウェハ上に、エピタキシャル成長膜以外の有用な膜を作成する装置として機能させることもできる。   The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above-described embodiment, the induction heating apparatus that functions as an apparatus for forming an epitaxial growth film on a wafer by chemical vapor deposition (CVD) is illustrated, but the induction heating apparatus of the present invention is a chemical vapor deposition apparatus. It can also function as an apparatus for forming a useful film other than the epitaxially grown film on the wafer by (CVD).

また、誘導加熱装置は、加熱対象物であるウェハに対して化学反応を利用して適宜の処置を施すものであってもよいし、加熱対象物に対して焼結又は溶解を利用して適宜の処理を施すものであってもよい。   Further, the induction heating device may be a device that performs an appropriate treatment using a chemical reaction on a wafer that is an object to be heated, or appropriately uses sintering or melting on the object to be heated. The processing may be performed.

また、サセプタは、面方向に異方性を有するものであればよく、面方向の熱伝導率や面方向の電気伝導率の値は特に制限されない。さらにまた、本発明では、サセプタにウェハの中心位置を合わせて載置した状態において、ウェハのエッジからサセプタのエッジまでの距離を、ウェハへの影響が出ない範囲であれば、コイルによりサセプタに発生する磁束の浸透深さの2.0倍よりも大きな値に設定したり、あるいは、コイルによりサセプタに発生する磁束の浸透深さの1.5倍よりも小さな値に設定することも可能である。   Further, the susceptor may be any one having anisotropy in the plane direction, and the values of thermal conductivity in the plane direction and electric conductivity in the plane direction are not particularly limited. Furthermore, in the present invention, the distance from the edge of the wafer to the edge of the susceptor in a state where the wafer is placed on the susceptor with the center position aligned with the susceptor is within a range that does not affect the wafer. It can be set to a value greater than 2.0 times the penetration depth of the generated magnetic flux, or a value smaller than 1.5 times the penetration depth of the magnetic flux generated in the susceptor by the coil. is there.

上述の実施形態では、真空容器内に複数のサセプタを多段状に配置し、複数枚のウェハを同時に加熱処理可能な誘導加熱装置を例示したが、真空容器内に1つのサセプタを配置し、このサセプタに載置した1枚のウェハに対して加熱処理可能な誘導加熱装置であってもよい。   In the above-described embodiment, a plurality of susceptors are arranged in a multi-stage manner in the vacuum container, and an induction heating device capable of performing heat treatment on a plurality of wafers at the same time is illustrated. However, one susceptor is arranged in the vacuum container. It may be an induction heating device capable of performing heat treatment on one wafer placed on the susceptor.

また、加熱処理時に用いる高周波は、1KHz以上であることが好ましいが、特に制限されない。高周波の値によって電流の浸透深さδも変化するため、加熱状態においてサセプタのうちコイルからの交流磁場が浸透する領域を除く領域の上向き面にウェハを載置できるように、サセプタの直径を適宜の値に設定すればよい。   The high frequency used during the heat treatment is preferably 1 KHz or higher, but is not particularly limited. Since the penetration depth δ of the electric current also changes depending on the value of the high frequency, the diameter of the susceptor is appropriately set so that the wafer can be placed on the upper surface of the susceptor in the heated state except the region where the AC magnetic field from the coil penetrates. Set to the value of.

サセプタが、シート状の黒鉛材を重ねて形成されたものではなく、単一のブロック状またはシート状の黒鉛材を用いて形成されたものであっても構わない。   The susceptor may not be formed by stacking sheet-shaped graphite materials, but may be formed by using a single block-shaped or sheet-shaped graphite material.

さらにはまた、サセプタが、面方向に異方性を有する黒鉛材の表面をSiCコーティングしたものであってもよい。この場合、黒鉛材とウェハとが直接接触する事態を回避し、ウェハへの汚染、無用なパーティクルの発生を抑制することができるとともに、プロセスガスとの意図しない反応を低減することが期待できる。   Furthermore, the susceptor may be a graphite material having anisotropy in the plane direction, which is coated with SiC. In this case, it is possible to avoid the situation where the graphite material and the wafer come into direct contact with each other, it is possible to suppress contamination of the wafer and generation of useless particles, and it is expected to reduce an unintended reaction with the process gas.

その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。   In addition, the specific configuration of each unit is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

1…誘導加熱装置
2…サセプタ
3…ボート
4…真空容器
5…コイル
W…ウェハ
1 ... Induction heating device 2 ... Susceptor 3 ... Boat 4 ... Vacuum container 5 ... Coil W ... Wafer

Claims (3)

上向き面にSiCウェハを載置可能な円盤状のサセプタと、
前記サセプタ及び前記SiCウェハを収容する内部空間を気密状態に保持可能な真空容器と、
前記真空容器の外側に巻回されるコイルとを備え、
前記コイルに高周波電流を印加することで前記サセプタを誘導加熱により加熱可能な誘導加熱装置であり、
前記サセプタは、面方向の熱伝導率が厚さ方向の熱伝導率よりも高く、熱伝導率において異方性を有する黒鉛製のものであり、
前記サセプタの直径を前記SiCウェハの直径よりも所定寸法大きく設定し、前記サセプタの中心位置に前記SiCウェハの中心位置を合わせて前記SiCウェハを前記サセプタに載置した状態において、当該SiCウェハのエッジから当該サセプタのエッジまでの距離を、前記コイルにより前記サセプタに発生する磁束の浸透深さの1.5倍乃至2.0倍に設定していることを特徴とする誘導加熱装置。
A disk-shaped susceptor on which an SiC wafer can be placed on the upward surface,
A vacuum container capable of holding an internal space containing the susceptor and the SiC wafer in an airtight state;
A coil wound on the outside of the vacuum container,
An induction heating device capable of heating the susceptor by induction heating by applying a high frequency current to the coil,
The susceptor has a higher thermal conductivity in the plane direction than the thermal conductivity in the thickness direction , and is made of graphite having anisotropy in thermal conductivity ,
The diameter of the susceptor is set to be larger than the diameter of the SiC wafer by a predetermined dimension, the center position of the SiC wafer is aligned with the center position of the susceptor, and the SiC wafer is placed on the susceptor . the distance from edge to edge of the susceptor, the induction heating device characterized that you have set to 1.5 times to 2.0 times the penetration depth of the magnetic flux generated in the susceptor by the coil.
上向き面にSiCウェハを載置可能な円盤状のサセプタと、
前記サセプタ及び前記SiCウェハを収容する内部空間を気密状態に保持可能な真空容器と、
前記真空容器の外側に巻回されるコイルとを備え、
前記コイルに高周波電流を印加した状態で前記コイル周辺に磁束を発生させることで前記サセプタを誘導加熱により加熱可能な誘導加熱装置であり、
前記サセプタは、前記磁束が浸透することで加熱される周辺領域と、前記周辺領域からの伝熱によって加熱される中心領域とを有し、
前記SiCウェハを前記サセプタの前記中心領域に載置することで前記SiCウェハに対する前記磁束による渦電流の影響を軽減することを特徴とする誘導加熱装置。
A disk-shaped susceptor on which an SiC wafer can be placed on the upward surface,
A vacuum container capable of holding an internal space containing the susceptor and the SiC wafer in an airtight state;
A coil wound on the outside of the vacuum container,
An induction heating device capable of heating the susceptor by induction heating by generating a magnetic flux around the coil while applying a high-frequency current to the coil,
The susceptor has a peripheral region heated by the penetration of the magnetic flux, and a central region heated by heat transfer from the peripheral region,
An induction heating apparatus , wherein the influence of an eddy current due to the magnetic flux on the SiC wafer is reduced by placing the SiC wafer on the central region of the susceptor .
前記SiCウェハはその中心位置を前記サセプタの中心位置に合わせて載置され、
前記コイルに印加する前高周波電流の周波数は1kHz以上であり、
前記SiCウェハのエッジから当該サセプタのエッジまでの距離を、前記コイルにより前記サセプタに発生する磁束の浸透深さの1.5倍乃至2.0倍に設定し、
複数の前記サセプタを多段状に支持可能なボートを前記真空容器内に配置している請求項2に記載の誘導加熱装置。
The SiC wafer is placed with its center position aligned with the center position of the susceptor,
The frequency of the high-frequency current before applying to the coil is 1 kHz or more,
The distance from the edge of the SiC wafer to the edge of the susceptor is set to 1.5 times to 2.0 times the penetration depth of the magnetic flux generated in the susceptor by the coil,
The induction heating device according to claim 2, wherein a boat capable of supporting a plurality of the susceptors in multiple stages is arranged in the vacuum container.
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