JP2008053066A - Back electron impact heating device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体ウエハ等の加熱物を加熱プレートの上に載せて高温に加熱する装置に関し、特に加熱プレートの背後に設けたフィラメントから加速された電子を加熱プレートに衝突させて電子衝撃により加熱する背面電子衝撃加熱装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for heating a heated object such as a semiconductor wafer on a heating plate to heat it to a high temperature, and in particular, the electron accelerated from a filament provided behind the heating plate is collided with the heating plate and heated by electron impact. The present invention relates to a backside electron impact heating apparatus.
半導体ウェハ等の処理プロセスにおいて、その半導体ウェハ等の板状部材(以下「基板」と称する。)を加熱するための加熱手段として、加熱プレートに基板を載せて加熱する形式のヒータが使用されている。例えば、図3は加速された電子を加熱プレート32の背後から衝突させて同加熱プレート32を加熱し、その加熱プレート32に載せた基板等の加熱物40を加熱する方式の背面電子衝撃加熱装置である。
In a processing process of a semiconductor wafer or the like, a heater of a type in which a substrate is heated on a heating plate is used as a heating means for heating a plate-like member (hereinafter referred to as “substrate”) such as the semiconductor wafer. Yes. For example, FIG. 3 shows a backside electron impact heating apparatus of a type in which accelerated electrons collide from behind the heating plate 32 to heat the heating plate 32 and heat a heated
図3には示していないが、ステンレス鋼等の金属からなるテーブル36の上に真空チャンバが載せて固定されており、この真空チャンバの中に加熱容器31が設置されている。この加熱容器31は、黒鉛等からなる下面が開いた容器状のものであって、天板がシリコンウエハ等の薄形板状の加熱物40を載せるため平坦な加熱プレート32となっているものである。
Although not shown in FIG. 3, a vacuum chamber is mounted and fixed on a table 36 made of a metal such as stainless steel, and a
テーブル36の加熱容器31の側壁34の下端フランジ部44を載せる部分には、環状の溝が設けられ、この溝にフッ素系樹脂等からなる環状の真空シール38が嵌め込まれている。この溝に嵌め込まれた真空シール38の上に、前記加熱容器31の周壁34の下端フランジ部44が載せられ、この下端フランジ部44がねじでテーブル36に固定されている。
An annular groove is provided in a portion of the table 36 on which the lower
さらに、この加熱容器31の内部に立設された支柱により、加熱プレート32の背後側にフィラメント39が取り付けられている。このフィラメント39には、フィラメント加熱電源43が接続されている。さらに、このフィラメント39と加熱プレート32との間には、加速電源37により加速電圧が印加される。なお加熱プレート32を有する加熱容器31は接地され、フィラメント39に対して正電位に保持される。
前記フィラメント39の下方に位置するようにリフレクタ33が取り付けられている。このリフレクタ33は、フィラメント39に導通しており、同フィラメント39と同電位のマイナス電位とされる。
Further, a
A
このような背面電子衝撃加熱装置では、加熱容器31の中のフィラメント39に通電して加熱することにより、熱電子を発生さると共に、加速電源37によりフィラメント39と加熱プレート32との間に高電圧を印加することで、熱電子を加速し、正電位に維持された加熱プレート32に衝突させる。この熱電子の衝突による衝撃によって加熱プレート32が加熱され、加熱物40を加熱することが出来る。
In such a backside electron impact heating device, the
この背面電子衝撃加熱装置では、加熱プレート32の温度を測定しながら、加熱物40の加熱温度を適正に制御する必要がある。このような加熱プレート32の温度測定手段として、一般的には熱電対が使用されている。テーブル36に設けたフィードスルーから加熱容器の中にシース形熱電対を引き込み、その先端の測温接点を加熱プレートの背面に埋め込み、加熱プレート32の温度を測定する。
In this backside electron impact heating device, it is necessary to appropriately control the heating temperature of the
しかしながら、背面電子衝撃加熱ヒータにおいては、加熱テーブル32の背面側の加熱容器31の中で熱電子が飛びかっているので、シース型熱電対を加熱容器31の内部に入れると、電子がシース型熱電対のシースを通じアース側に流れてしまう。これにより、加熱プレート32に衝突する電子の量にムラが出て、その温度分布が変わってしまう。
However, in the backside electron impact heater, thermionic electrons are flying in the
このような場合において、シース形熱電対を使用して温度測定が出来ない場合は、図3に示すように、輻射温度計35を使用して非接触で温度の測定を行う。真空チャンバのテーブル36にビューポート41を設け、このビューポート41を通して加熱容器31の加熱プレート32の温度を非接触で測定する。
In such a case, when temperature measurement cannot be performed using a sheathed thermocouple, temperature measurement is performed in a non-contact manner using a
熱電対は構造が簡単なため、コスト的に有利であり、加熱プレートの温度をその周囲の条件が変わっても測定出来る点に最大の利点がある。他方、輻射温度計は、コストが高いうえに、単色輻射温度計の場合は、測定物の輻射率が変わるごとに輻射率調整ボリュームによりアンプ倍率を調整しなければ正しい温度を測定することが出来ない。加えて、単色輻射温度計は、その測定波長(検出波長)が赤外に及ぶものが多く、ビューポートに一般的に使用される石英ガラスは赤外線をあまり透過しないのでさらにビューポートのガラスの温度の影響を受けやすい。このため、赤外線以上の長い波長を使わない2色(2波長)輻射温度計を用いる必要がある。 A thermocouple is advantageous in terms of cost because of its simple structure, and has the greatest advantage in that the temperature of the heating plate can be measured even if the ambient conditions change. On the other hand, radiation thermometers are expensive, and in the case of monochromatic radiation thermometers, the correct temperature can be measured unless the amplifier magnification is adjusted with the radiation rate adjustment volume each time the radiation rate of the measured object changes. Absent. In addition, many monochromatic radiation thermometers have a measurement wavelength (detection wavelength) that extends to the infrared, and quartz glass generally used for viewports does not transmit much infrared, so the temperature of the glass in the viewport Susceptible to. For this reason, it is necessary to use a two-color (two-wavelength) radiation thermometer that does not use a longer wavelength than infrared rays.
2色輻射温度計は、被測定物の輻射率の影響を受けずに温度測定することが出来、ビューポートのガラスの影響を受けないように、2波長とも同じ透過率を有するガラスを選択することにより、被測定物の温度を正しく測定出来る利点がある。またビューポートの大きさ等により制約はあるが、輻射温度計自体をずらせば被測定物の温度測定位置をずらすことが出来るので、被測定物の温度分布も測定することが可能である。 The two-color radiation thermometer can measure temperature without being affected by the emissivity of the object to be measured, and selects a glass having the same transmittance for both wavelengths so that it is not affected by the glass of the viewport. Thus, there is an advantage that the temperature of the object to be measured can be correctly measured. Although there are restrictions depending on the size of the viewport and the like, since the temperature measurement position of the object to be measured can be shifted by shifting the radiation thermometer itself, the temperature distribution of the object to be measured can also be measured.
この輻射温度計35による温度測定において問題となるのは、加熱プレート32によって反射されて測定障害が生じる場合が2つある。一般にフィラメント39が加熱プレートより温度が高いため、同フィラメント39から放出される輻射熱による測定障害と、そのフィラメントからの輻射熱による測定障害とである。輻射温度計35がこれらの輻射熱を拾ってしまうと、加熱プレート32から発射される輻射熱だけを正確に測定出来ず、その温度測定値に誤差が生じる原因となる。
本発明では、前記従来の背面電子衝撃加熱装置の課題に鑑み、フィラメントからの輻射熱の放射や加熱プレートの表面からの輻射熱の反射等に影響されることなく、輻射温度計により加熱プレートの温度を正確に測定することが出来る背面電子衝撃加熱装置を提供することを目的とする。 In the present invention, in view of the problem of the conventional backside electron impact heating device, the temperature of the heating plate is adjusted by a radiation thermometer without being affected by radiation heat radiation from the filament or reflection of radiation heat from the surface of the heating plate. An object of the present invention is to provide a backside electron impact heating apparatus capable of accurately measuring.
本発明では、前記の目的を達成するため、加熱容器1の加熱プレート2に凹部11を設け、この凹部11の温度を輻射温度計5で測定することにより、フィラメントからの輻射熱の放射や加熱プレートの表面からの輻射熱の反射等の影響を防止するようにした。
In the present invention, in order to achieve the above object, the heating plate 2 of the heating container 1 is provided with a
すなわち、本発明による背面電子衝撃加熱装置は、加熱容器1の天板となっている加熱プレート2の背後に設けられたフィラメント9と、このフィラメント9を加熱する加熱電源12と、このフィラメント9に加速電圧を印加する加速電源7とを有する。そして、加熱プレート2の温度測定位置に凹部11を設け、この凹部11の中の輻射熱を輻射温度計5により測定するものである。この加熱プレート2の温度測定位置に設けた凹部11は、温度測定点がある奥側より入口側で狭くなっていることが好ましい。
That is, the back surface electron impact heating apparatus according to the present invention includes a filament 9 provided behind the heating plate 2 serving as the top plate of the heating container 1, a
このような本発明による背面電子衝撃加熱装置では、加熱プレート2に設けた凹部11内から放射される輻射熱のみを輻射温度計5で検知して温度を測定するため、加熱プレート2の内部の温度を測定することが出来る。そして、凹部11内から放射される輻射熱を輻射温度計5で検知するため、フィラメント9から放射される輻射熱や加熱プレート2の表面から反射される輻射熱の影響を受けず、加熱プレート2に設けた凹部11内から放射される加熱プレート2自体の温度を示す輻射熱のみを輻射温度計5で検知して温度を測定することが出来る。
In such a backside electron impact heating apparatus according to the present invention, the temperature inside the heating plate 2 is measured because only the radiant heat radiated from the
さらに、この加熱プレート2の温度測定位置に設けた凹部11が、温度測定点がある奥側より入口側で狭くなっていると、輻射温度計5で温度を測定する位置にフィラメント9から放射される輻射熱や加熱プレート2の表面から反射される輻射熱が進入しにくいため、それら温度測定の障害となる輻射熱の影響をより小さくすることが出来る。
Further, if the
以上説明した通り、フィラメント9から放射される輻射熱や加熱プレート2の表面から反射される輻射熱の影響を受けず、加熱プレート2に設けた凹部11内から放射される輻射熱のみを輻射温度計5で検知して温度を正確に測定することが出来る。
As described above, only the radiant heat radiated from the
本発明では、加熱容器1の加熱プレート2に凹部11内から放射される輻射熱のみを検知して温度を輻射温度計5で測定することにより、フィラメントからの輻射熱の放射や加熱プレートの表面からの輻射熱の反射等の影響を防止するようにした。
以下、本発明を実施するための最良の形態について、実施例をあげて詳細に説明する。
In the present invention, by detecting only the radiant heat radiated from the
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to examples.
図1は、背面電子衝撃加熱装置の一例を示す図であり、図2は、加熱容器1の加熱プレート2の中央部分を示す拡大図である。
図示していないが、ステンレス鋼等の金属からなるテーブル6の上に真空チャンバが載せて固定されており、この真空チャンバの中に加熱容器1が設置されている。この加熱容器1は、下面が開いた容器状のものであって、その平坦な天板がシリコンウエハ等の薄形板状の加熱物7、例えば基板を載せる加熱プレート2となっている。より具体的には、加熱容器1は、加熱プレート2が天板となってその上面側が閉じられ、加熱プレート2の周囲の下方には、下面側が開口した円筒形状の周壁が設けられている。加熱容器1の周壁の下端部はフランジ状になっている。
FIG. 1 is a diagram showing an example of a backside electron impact heating device, and FIG. 2 is an enlarged view showing a central portion of a heating plate 2 of a heating container 1.
Although not shown, a vacuum chamber is placed and fixed on a table 6 made of metal such as stainless steel, and the heating container 1 is installed in the vacuum chamber. The heating container 1 is a container having an open bottom surface, and the flat top plate is a thin plate-
テーブル6の加熱容器1の下端フランジ部18を載せる位置には、環状の溝が設けられ、この溝にフッ素樹脂等のOリングからなる真空シール14が嵌め込まれている。この溝に嵌め込まれた真空シール14の上に、前記加熱容器1の周壁13の下端フランジ部18が載せられている。さらに、加熱容器1の下端フランジ部18の上には、アルミニウム、銀、金等の比較的弾性係数が小さい軟質金属製からなる板状の緩衝部材17を介して止め金具4が取り付けられている。この止め金具4は、側面形状が片卍形アングル状の金具であり、その上片が加熱容器1の下端フランジ部18の上に緩衝部材17を介して載せられている。また、止め金具の下片は、テーブル6上に設置され、ねじ19により同テーブル6に締め付け、固定される。
An annular groove is provided at a position where the lower
ねじ19の締め付けにより、緩衝部材17を介して止め金具4で加熱容器1の下端フランジ部18を締め付けると、真空シール14が圧縮され、その断面が平平に潰れると共に、若干ではあるが緩衝部材17も圧縮変形する。この真空シール14の圧縮変形と緩衝部材17の圧縮変形による反力の均衡によって加熱容器1の下端フランジ部18とテーブル6との間の隙間gが設定される。
When the lower
加熱容器1の内部には、テーブル6から支柱10が立設され、この支柱10の上端側に平板状のホルダ15が支持されている。さらにこのホルダ15の上にリフレクタ3が支持されている。
真空チャンバのテーブル6に設けたフィードスルーを通してフィラメントサポートを兼ねる柱状の電極16、16が挿入、立設されており、この電極16、16にフィラメント9が取り付けられている。このフィラメント9は、加熱容器1の中でその加熱プレート2の背後に設けられている。またこのフィラメント9には、電極16、16を介してフィラメント加熱電源12が接続されている。さらに、このフィラメント9と加熱容器1との間には、高電圧の加速電源7が接続され、この加速電源7によりフィラメント9に加速電圧が印加される。
A
加熱プレート2を有する加熱容器1は接地され、加熱容器1はフィラメント9に対して正電位に保持される。また、前記のリフレクタ3は、フィラメント9に導通しており、同フィラメント9と同電位のマイナス電位とされる。
真空チャンバのテーブル6に設けたビューイングポート8を通して前記加熱容器1の加熱プレート2の下面に対向して輻射温度計5が設けられている。また、前記加熱容器1の加熱プレート2の下面の輻射温度計5と対向した位置には、凹部11が設けられている。これにより、輻射温度計5は、この凹部11の中の壁面から放出される輻射熱により加熱プレート2の温度を測定する。
The heating container 1 having the heating plate 2 is grounded, and the heating container 1 is held at a positive potential with respect to the filament 9. The reflector 3 is electrically connected to the filament 9 and has a negative potential that is the same as that of the filament 9.
A radiation thermometer 5 is provided facing the lower surface of the heating plate 2 of the heating container 1 through a viewing port 8 provided on the table 6 of the vacuum chamber. A
図1(a)に示すように、この凹部11は奥に比べて入口が狭くなっており、その奥はフィラメント9から放出される輻射熱は加熱プレート2の他の部位で反射される輻射熱の影響を受け難い。
図2(b)〜(c)は、この凹部11の他の例を示す。図2(b)は、凹部11の輻射温度計5と対向する面を粗面にしたものである。その表面を粗くし、輻射熱の反射を低減している。図2(c)は、凹部11の表面に輻射率が1に近い黒鉛層15を形成し、輻射温度計によるよる温度測定の精度の向上を図っている。随2(d)は、凹部11の内面を球面等の曲面としている。
As shown in FIG. 1A, the
2B to 2C show other examples of the
この背面電子衝撃加熱装置では、加熱容器1の中のフィラメント9に通電して加熱することにより、熱電子を発生さると共に、加速電源7によりフィラメント9と加熱プレート2との間に高電圧を印加することで、熱電子を加速し、正電位に維持された加熱プレート2に衝突させる。この熱電子の衝突による衝撃によって加熱プレート2が加熱され、加熱物7を加熱することが出来る。
In this backside electron impact heating device, the filament 9 in the heating container 1 is energized and heated to generate thermoelectrons and a high voltage is applied between the filament 9 and the heating plate 2 by the
このとき、輻射温度計5により、前記加熱プレート2の凹部11内の温度が測定され、加熱物7の温度が把握出来る。また、この温度測定値により、フィラメント9の加熱電流、加速電圧が制御され、加熱物7の加熱温度が調整されることになる。
At this time, the temperature in the
1 加熱容器
2 加熱プレート
5 輻射温度計
6 テーブル
7 加速電源
9 フィラメント
11 加熱プレートの凹部
12 加熱電源
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heating container 2 Heating plate 5 Radiation thermometer 6 Table 7 Acceleration power source 9
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---|---|---|---|
JP2006228536A JP2008053066A (en) | 2006-08-25 | 2006-08-25 | Back electron impact heating device |
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