JP2008084557A

JP2008084557A - 背面電子衝撃加熱装置

Info

Publication number: JP2008084557A
Application number: JP2006259937A
Authority: JP
Inventors: Shigetaka Haga; 重崇芳賀; Kuniaki Miura; 邦明三浦
Original assignee: Sukegawa Electric Co Ltd
Current assignee: Sukegawa Electric Co Ltd
Priority date: 2006-09-26
Filing date: 2006-09-26
Publication date: 2008-04-10

Abstract

【課題】加熱容器１とテーブル６との熱膨張率の違いに起因する熱応力をより効果的に緩和する。
【解決手段】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。そして加熱容器１を載せるテーブル６の上面と加熱容器１の側壁１３の下端フランジ部１８との間に真空シール１４を挟み、さらにこの下端フランジ部１８を軟質金属からなる緩衝部材１７を介して止め金具４で押さえ、この止め金具４をねじ１９でテーブル６に締め付けて固定した。
【選択図】図１

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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、一般的には図３に示すように、熱電対３５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３１の中にシース形熱電対２４を引き込み、その先端の測温接点を加熱プレート２２の背面に埋め込む。補償接点端子４１側は加熱容器３１の外で測定器４２と補償導線により接続し、前記加熱プレート３２の温度を測定する。

このような背面電子衝撃加熱装置を使用して加速電源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しながら加熱物４０を加熱する場合、温度を次第に上げていく過程で、加熱容器１やテーブル３６は熱膨張する。ところが、加熱容器３１は一般に黒鉛からなり、テーブル３６はステンレス等の金属からなるため、熱膨張率に違いがある。この熱膨張率の違いにより発生する熱応力については、加熱容器３１の周壁３４の下端フランジ部４４とテーブル３６との間に真空シール３８を挟んで僅かな隙間を設けて吸収している。

しかしながら、従来の加熱容器３１の取付構造では、その周壁３４の下端フランジ部４４のねじの締め付け具合により、下端フランジ部４４とテーブル３６との間の隙間が安定して保持できない。また、下端フランジ部４４の径方向への熱歪みが吸収されにくい構造であるため、熱応力の緩和には限界があった。
特開２００５−５６９６４号公報特開２００５−５６９６３号公報特開２００５−５６６２８号公報特開２００５−５６５８２号公報特開２００４−３５５８７７号公報

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、加熱容器とテーブルとの熱膨張率の違いに起因する熱応力をより効果的に緩和することが出来る背面電子衝撃加熱装置を提供するすることを目的とする。

本発明では、前記の目的を達成するため、加熱容器１の側壁１３の下端フランジ部１８とテーブル６との間に真空シール１４を挟むだけでなく、下端フランジ部１８を軟質金属からなる緩衝部材１７を介して止め金具４で上から押さえ、この止め金具４をねじ１９で下端フランジ部１８に締め付け、固定した。

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。そして加熱容器１を載せるテーブル６の上面と加熱容器１の側壁１３の下端フランジ部１８との間に真空シール１４を挟み、さらにこの下端フランジ部１８を軟質金属からなる緩衝部材１７を介して止め金具４で押さえ、この止め金具４をねじ１９でテーブル６に締め付けて固定したものである。

このような本発明による背面電子衝撃加熱装置では、止め金具４のねじ１９の締め付けにより、加熱容器１の側壁１３の下端フランジ部１８とテーブル６との間隔ｇを調整ことが出来る。この調整に当たっては、真空シール１４の弾力だけでなく、軟質金属からなる緩衝部材１７の弾力も利用出来るため、下端フランジ部１８とテーブル６との間の隙間ｇが安定して保持することが出来る。さらに、加熱容器１の側壁１３の下端フランジ部１８が直接テーブル６にねじ止めされず、軟質金属からなる緩衝部材１７を介して下端フランジ部１８に取り付けた止め金具４がテーブル６にねじ止めされることにより、加熱容器１とテーブル６との熱膨張率の違いによる熱応力を真空シール１４だけでなく、緩衝部材１７及び止め金具４が吸収する。これにより、熱応力の緩和が効果的に行われる。

以上説明した通り、本発明による背面電子衝撃加熱装置では、加熱容器１の側壁１３の下端フランジ部１８とテーブル６との間隔ｇの調整が容易であり、その間隔ｇを安定して保持出来ると共に、加熱容器１とテーブル６との熱膨張率の違いによる熱応力を安定して緩和することが可能となる。

本発明では、加熱容器１の側壁１３の下端フランジ部１８とテーブル６との間に挟んだ真空シール１４と、下端フランジ部１８と止め金具４との間に挟んだ緩衝部材１７を利用して加熱容器１とテーブル６との熱膨張率の違いによる熱応力の緩和を図るものである。
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。

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の下端フランジ部１８の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。

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。

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。

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。

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に設けたフィードスルーを通してシース型熱電対５が加熱容器１の中に挿入されており、その測温接点がある上端部が加熱プレート２の下面からその中に埋め込まれている。真空チャンバの外側のシース型熱電対５の補償導線の接点８は、補償導線を介して測定器１１に接続され、加熱プレート２の温度測定がなされる。

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。

このとき、前記の熱電対５により測定される加熱プレート２上の加熱物７の温度が把握出来る。また、この熱電対５による温度測定値により、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。

本発明による背面電子衝撃加熱装置の一実施例を示す概略縦断側面図である。本発明の実施例である背面電子衝撃加熱装置の一部を示す断面図である。背面電子衝撃加熱装置の従来例を示す概略縦断側面図である。

符号の説明

１加熱容器
２加熱プレート
４止め金具
６テーブル
７加速電源
９フィラメント
１２加熱電源
１３側壁
１４真空シール
１７緩衝部材
１８側壁の下端フランジ部
１９ねじ

Claims

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）とを有する背面電子衝撃加熱装置において、加熱容器（１）を載せるテーブル（６）の上面と加熱容器（１）の側壁（１３）の下端フランジ部（１８）との間に真空シール（１４）を挟み、この下端フランジ部（１８）を軟質金属からなるリング状の緩衝部材（１７）を介して止め金具（４）で押さえ、この止め金具（４）をねじ（１９）でテーブル（６）に締め付けて固定したことを特徴とする背面電子衝撃加熱装置。
止め金具（４）のねじ（１９）の締め付けにより、加熱容器（１）の側壁（１３）の下端フランジ部（１８）とテーブル（６）との間隔（ｇ）を調整したことを特徴とする請求項１に記載の背面電子衝撃加熱装置。