JP2009043951A - Back surface electron bombardment heating apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the temperature gradient of a heating plate under a high temperature, and to heat a heating object at a uniform temperature. <P>SOLUTION: The back surface electron bombardment heating apparatus accelerates electrons generated in filaments 9 and makes them collide with one another from behind the heating plate 2 which is the top plate of a heating container 1 to heat the heating plate 2. Then, on a position surrounded by the filaments 9 behind the hating plate 2, an electron shielding body 4 for shielding the electrons flying to the heating plate 2 is provided. The electron shielding body 4 has the same potential as that of the filaments 9. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体ウエハ等の加熱物を高温に加熱する加熱装置に関し、特に加速した電子を加熱プレートにその背後から衝突させて加熱プレートを発熱させる形式の背面電子衝撃加熱装置であって、加熱プレートの中央部に飛来する電子を制限するための電子遮蔽板を設けた背面電子衝撃加熱装置に関する。   The present invention relates to a heating device that heats a heated object such as a semiconductor wafer to a high temperature, and in particular, it is a backside electron impact heating device of a type that heats a heating plate by colliding accelerated electrons with the heating plate from behind. The present invention relates to a backside electron impact heating device provided with an electron shielding plate for limiting electrons flying to the center of the plate.

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を加熱するための加熱手段として、加速した電子を加熱プレートの背後に衝突させて加熱プレートを発熱させる形式の背面電子衝撃加熱装置が使用されている。この背面電子衝撃加熱装置では、フィラメントに通電することにより発生した熱電子を高電圧で加速し、この熱電子を加熱プレートの背後に衝突させて、加熱プレートを発熱させる。そしてこの加熱プレートの上に載せた板体を加熱する。   As a heating means for heating a plate-like member such as a semiconductor wafer in a processing process of a semiconductor wafer or the like, there is a back surface electron impact heating device of a type in which accelerated electrons collide behind the heating plate to generate heat. in use. In this backside electron impact heating device, the thermoelectrons generated by energizing the filament are accelerated at a high voltage, and the thermoelectrons collide behind the heating plate to cause the heating plate to generate heat. Then, the plate placed on the heating plate is heated.

図5は、背面電子衝撃加熱装置の従来例を示す図である。
加熱容器1は、図示していない真空チャンバの中に設置され、この真空チャンバ内が真空とされることにより、前記加熱容器1の全体が真空空間の中に置かれる。
FIG. 5 is a diagram showing a conventional example of a backside electron impact heating device.
The heating container 1 is installed in a vacuum chamber (not shown), and the inside of the vacuum chamber is evacuated so that the entire heating container 1 is placed in a vacuum space.

この加熱容器1は、下面が開いた容器状のものであって、シリコンウエハ等の薄形板状の加熱物7を載せる天板が平坦な加熱プレート2となったものである。言い方を換えると、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13が設けられている。   The heating container 1 is a container having an open bottom surface, and a top plate on which a thin plate-like heating object 7 such as a silicon wafer is placed becomes a flat heating plate 2. In other words, the heating container 1 has a heating plate 2 as a top plate, the upper surface side thereof is closed, and a cylindrical peripheral wall 13 having an opening on the lower surface side is provided below the periphery of the heating plate 2.

加熱容器1の周壁13の下端部はフランジ状になっており、この下部フランジ部分が真空シール材8を挟んで下部フレーム6の上面に当てられると共に、導電性座金16を介して押さ え金具18により固定されている。これにより、下部フレーム6は接地されており、加熱容器1と下部フレーム6は電気的に導通しているので、加熱容器1も接地される。   The lower end portion of the peripheral wall 13 of the heating vessel 1 has a flange shape, and this lower flange portion is applied to the upper surface of the lower frame 6 with the vacuum seal material 8 interposed therebetween, and a holding metal fitting 18 through a conductive washer 16. It is fixed by. Accordingly, the lower frame 6 is grounded, and the heating container 1 and the lower frame 6 are electrically connected, so that the heating container 1 is also grounded.

このような加熱容器1の材質としては、黒鉛等の導電体が使用される。これに対し、加熱容器1がアルミナや窒化珪素のようなセラミックスで絶縁体からなる場合は、その加熱プレート2の内面や周壁13とその下部フランジの内外の全面をメタライズして導体膜を形成し、この導体膜から導電性座金16を介して押さえ金具18と前記下部フレーム6を介して接地する。   As the material of the heating container 1, a conductor such as graphite is used. On the other hand, when the heating container 1 is made of ceramics such as alumina or silicon nitride and is made of an insulator, the inner surface of the heating plate 2 and the entire inner and outer surfaces of the peripheral wall 13 and the lower flange thereof are metallized to form a conductor film. The conductor film is grounded via the conductive washer 16 and the presser fitting 18 and the lower frame 6.

この加熱容器1の内部には、下部フレーム6から支柱14が立設され、この支柱14の上端側に平板状のホルダ12が支持されている。このホルダ12からフィラメント支持柱17が立設され、このフィラメント支持柱17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の中で前記加熱プレート2の背後に設けられている。   A support column 14 is erected from the lower frame 6 inside the heating container 1, and a plate-like holder 12 is supported on the upper end side of the support column 14. A filament support column 17 is erected from the holder 12, and the filament 9 is attached to the filament support column 17. The filament 9 is provided behind the heating plate 2 in the heating container 1.

このフィラメント9のリード線15は、セラミックス端子等を通して下部フレーム6から加熱容器1の外部へ引き出され、フィラメント加熱電源10に接続する。このフィラメント9には、電子加速電源11により加速電圧が印加される。前述したように、加熱プレート2を有する加熱容器1は接地されているので、フィラメント9に対して正電位に保持される。   The lead wire 15 of the filament 9 is pulled out from the lower frame 6 to the outside of the heating container 1 through a ceramic terminal or the like and connected to the filament heating power source 10. An acceleration voltage is applied to the filament 9 by an electron acceleration power source 11. As described above, since the heating container 1 having the heating plate 2 is grounded, it is held at a positive potential with respect to the filament 9.

前記支柱14の途中にフィラメント9の下方に位置するように耐熱性と導電性を有する遮蔽板3が支持されている。この遮蔽板3は、支柱14を介してフィラメント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。   A shield plate 3 having heat resistance and conductivity is supported in the middle of the column 14 so as to be positioned below the filament 9. The shielding plate 3 is electrically connected to the filament 9 through the support column 14, and is set to a negative potential that is the same as that of the filament 9.

このような背面電子衝撃加熱装置では、フィラメント加熱電源10によりフィラメント9に通電すると、フィラメント9から熱電子が放出される。さらにフィラメント9と加熱プレート2との間に電子加速電源11により一定の高電圧の加速電圧を印加すると、放出された前記の熱電子は前記加速電圧により加速されて加熱プレート2の下面に衝突する。放出された一部の熱電子もマイナス電位の遮蔽板3によって反射されるので、結果的にフィラメント9から放出された殆どの熱電子は加熱プレート2に飛来して衝突し、電子衝撃により加熱プレート2が加熱される。加熱プレート2に生じる熱は、フィラメント9の下方に設けられた遮蔽板3により反射され、出来る限り熱が不要な個所に拡散するのが防止される。加熱プレート2に衝突した電子は、加熱容器1の周壁13から下部フレーム6を介してアースに流れる。   In such a backside electron impact heating device, when the filament 9 is energized by the filament heating power source 10, thermoelectrons are emitted from the filament 9. Further, when a constant high voltage acceleration voltage is applied between the filament 9 and the heating plate 2 by the electron acceleration power source 11, the emitted thermoelectrons are accelerated by the acceleration voltage and collide with the lower surface of the heating plate 2. . Since some of the emitted thermoelectrons are also reflected by the shielding plate 3 having a negative potential, as a result, most of the thermoelectrons emitted from the filament 9 come into the heating plate 2 and collide with it. 2 is heated. The heat generated in the heating plate 2 is reflected by the shielding plate 3 provided below the filament 9, and the heat is prevented from diffusing to an unnecessary part as much as possible. Electrons that collide with the heating plate 2 flow from the peripheral wall 13 of the heating container 1 to the ground via the lower frame 6.

一般の加熱装置は、金属や黒鉛等の抵抗体に電気を通電し、この電気抵抗による発熱を利用して加熱物を加熱する電気抵抗加熱手段によるものである。しかし、前記の背面電子衝撃加熱装置は、フィラメント9で発生する電子を高電圧で加速し、フィラメント9に対して正電位に保持された加熱プレート2に衝突させて加熱するので、熱効率に優れる。加速電圧が5KV以下であれば、X線も発生せず、電子同士の反発によって電子が広がりながら加熱プレート2に衝突するので、加熱プレート2のフィラメント9の近傍のみに加熱が集中することも無い。さらに、加熱容器21の加熱プレート2のみを加熱するために、加熱プレート2に対しフィレメント9の背後側に負電位に維持した板状の遮蔽板3を設置することで、フィレメント9で発生した熱電子がこの遮蔽板3により反射され、加熱プレート2のみを加熱することが出来る。   A general heating device is based on an electric resistance heating means that supplies electricity to a resistor such as metal or graphite and heats a heated object using heat generated by the electric resistance. However, the back electron impact heating device described above is excellent in thermal efficiency because the electrons generated in the filament 9 are accelerated by a high voltage and collided with the heating plate 2 held at a positive potential with respect to the filament 9 and heated. If the acceleration voltage is 5 KV or less, X-rays are not generated and electrons collide with the heating plate 2 while spreading due to repulsion between electrons, so that heating does not concentrate only near the filament 9 of the heating plate 2. . Furthermore, in order to heat only the heating plate 2 of the heating container 21, the plate-like shielding plate 3 maintained at a negative potential is installed behind the filament 9 with respect to the heating plate 2. The thermoelectrons thus reflected are reflected by the shielding plate 3 so that only the heating plate 2 can be heated.

背面電子衝撃加熱装置の加熱容器1内の遮蔽板3は、電子を反射すると共に加熱プレート22からの輻射熱も反射する。
一般に熱が伝わる態様には、熱輻射、熱伝導、熱対流の3形態がある。しかし、真空中における電熱は熱輻射のみであり、大気中であっても、発熱体と加熱物とが至近にあると、実質的に熱輻射と熱伝導のみよる加熱が行われる。また、発熱体の温度が500℃以下の場合は、輻射熱による加熱は効果が無い等、加熱温度、加熱方式、温度分布等の条件により伝熱形態は様々である。
The shielding plate 3 in the heating container 1 of the backside electron impact heating device reflects electrons and also reflects the radiant heat from the heating plate 22.
In general, there are three forms of heat transfer: heat radiation, heat conduction, and heat convection. However, the electric heat in the vacuum is only heat radiation, and even in the atmosphere, heating by heat radiation and heat conduction is performed substantially when the heating element and the heated object are close to each other. In addition, when the temperature of the heating element is 500 ° C. or less, the heat transfer form varies depending on the conditions such as the heating temperature, the heating method, the temperature distribution, etc., such as heating by radiant heat is not effective.

これに対し、背面電子衝撃加熱装置において、輻射熱の反射と共に電子の反射が求められる遮蔽板では、輻射熱を反射するだけの遮蔽板とは異なり、単に輻射率が低いだけでは電子の反射は出来ない。すなわち、加熱プレート2に対して負電位に維持し、且つフィラメント9とほぼ同じ電位にまで加熱プレート22に対する負電圧を高めないと、電子の反射は悪い。   On the other hand, in a backside electron impact heating device, a shield plate that requires reflection of electrons together with reflection of radiant heat is different from a shield plate that only reflects radiant heat, and it cannot reflect electrons simply by low emissivity. . That is, unless the negative voltage with respect to the heating plate 22 is maintained at a negative potential with respect to the heating plate 2 and the negative voltage with respect to the heating plate 22 is not increased to substantially the same potential as the filament 9, the reflection of electrons is bad.

このように、遮蔽板3を加熱プレート2に対して負電位に維持するためには、遮蔽板3が良導電体でなければならない。セラミックスのような絶縁体からなる板でも、熱電子のチャージアップにより熱電子の反射は出来るが、前縁体のため電位分布差が大きく、不安定である。しかもフィラメントの電位に応じてチャージアップ電位が変わることから、制御が困難であるという問題もある。このため、背面電子衝撃加熱装置に使用する遮蔽板3としては、容易にフィラメントと同電位に出来、しかも電気的接続が容易な金属が用いられており、その中でも輻射熱も反射する輻射率の低い材料が好ましいということになる。   Thus, in order to maintain the shielding plate 3 at a negative potential with respect to the heating plate 2, the shielding plate 3 must be a good conductor. Even with a plate made of an insulator such as ceramics, thermionic charge can be reflected by charging up thermionic electrons, but because of the leading edge, the potential distribution difference is large and unstable. In addition, since the charge-up potential changes according to the potential of the filament, there is a problem that control is difficult. For this reason, as the shielding plate 3 used for the backside electron impact heating device, a metal that can be easily made to have the same potential as the filament and is easily electrically connected is used, and among them, the radiation rate that reflects the radiation heat is low. The material is preferred.

背面電子衝撃加熱装置において、加熱プレート2への電子の衝突により発生した熱は、加熱プレート2を加熱し、その上に載せた加熱物7を加熱する。このとき、加熱プレート2の熱は、加熱容器1の周壁13を介して下部フレーム6に伝達され、放熱される。そのため、加熱プレート2はその中心部よりも周囲の部分の放熱量が大きくい。このような理由から、加熱プレート2はその中央部の温度がその周辺部の温度より高くなるという温度勾配を生じる。すなわち、均一な温度分布が得られない。   In the backside electron impact heating device, the heat generated by the collision of electrons with the heating plate 2 heats the heating plate 2 and heats the heated object 7 placed thereon. At this time, the heat of the heating plate 2 is transmitted to the lower frame 6 through the peripheral wall 13 of the heating container 1 and radiated. For this reason, the heat plate 2 has a larger amount of heat radiation in the surrounding area than in the center. For this reason, the heating plate 2 has a temperature gradient in which the temperature at the center is higher than the temperature at the periphery. That is, a uniform temperature distribution cannot be obtained.

一般に電子と電子は、同一電荷(マイナス)なので反発して加熱プレート2の中央より外へ広がろうとするが、この効果だけで加熱プレート2の温度が均一になることは無い。従って、このような温度勾配が生じることの対策として、フィラメント9をリング状として加熱プレート2の背後の特にその周囲の部分に電子が多く衝突するように配置している。しかし、フィラメント9をリング状に配置しただけでは、加熱プレート2の中央部に比べてその周囲の部分に電子を十分集めることが出来ず、どうしても加熱プレート2の周囲の部分比べてその中央部の温度が高くなるという温度勾配が生じるのを避けることが出来ない。
特開2005−056582号公報 特開2004−355877号公報 特開2003−178864号公報
In general, since electrons and electrons are the same charge (minus), they repel and try to spread outside the center of the heating plate 2, but this effect alone does not make the temperature of the heating plate 2 uniform. Therefore, as a countermeasure against the occurrence of such a temperature gradient, the filament 9 is arranged in a ring shape so that a large number of electrons collide with the back of the heating plate 2, particularly in the surrounding area. However, if the filaments 9 are simply arranged in a ring shape, electrons cannot be sufficiently collected in the peripheral portion of the heating plate 2 compared to the central portion of the heating plate 2, and the central portion of the heating plate 2 is inevitably compared with the peripheral portion of the heating plate 2. It is unavoidable that a temperature gradient occurs as the temperature increases.
Japanese Patent Laid-Open No. 2005-056582 JP 2004-355877 A JP 2003-178864 A

本発明では、前記従来の背面電子衝撃加熱装置における課題に鑑み、高温下での加熱プレートの温度勾配を小さくし、その上に載せた加熱物7の加熱温度分布を平準化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 problems in the conventional backside electron impact heating device, the backside that can reduce the temperature gradient of the heating plate at high temperature and level the heating temperature distribution of the heated object 7 placed thereon. An object is to provide an electron impact heating device.

本発明では、前記の目的を達成するため、フィラメント9から加熱プレート2に向けて飛翔する電子の飛来先を加熱プレート2の周辺部に制限し得る電子遮蔽体4を設け、温度が高くなりやすい加熱プレート2の中央部への電子の飛来を制限し、加熱プレート2の周辺部により熱電子が集まり易くし、温度の偏りを抑えるものである。   In the present invention, in order to achieve the above object, the electron shield 4 that can restrict the destination of electrons flying from the filament 9 toward the heating plate 2 to the peripheral portion of the heating plate 2 is provided, and the temperature tends to increase. It restricts the flying of electrons to the center of the heating plate 2, makes it easier for hot electrons to gather around the periphery of the heating plate 2, and suppresses temperature deviation.

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の背後からフィラメント9で発生した電子を加速して衝突させて同加熱プレート2を加熱するものである。そして前記加熱プレート2の背後であって、フィラメント9に囲まれた位置に、前記加熱プレート2に向けて飛翔する電子を遮蔽する電子遮蔽体4を設けている。   That is, the back surface electron impact heating apparatus according to the present invention heats the heating plate 2 by accelerating and colliding electrons generated in the filament 9 from behind the heating plate 2 which is the top plate of the heating container 1. is there. An electron shield 4 that shields electrons flying toward the heating plate 2 is provided behind the heating plate 2 and surrounded by the filament 9.

このような背面電子衝撃加熱装置では、加熱プレート2の背後であって、フィラメント9に囲まれた位置に、前記加熱プレート2の中央部に向けて飛翔する電子を遮蔽する電子遮蔽体4を設けているため、加熱プレート2の中央部に電子が飛来するのが制限され、その分だけ加熱プレート2の周辺部分に電子を集めて飛来させることが出来る。これにより、温度が高くなりやすい加熱プレート2の中央部の加熱が抑制されると共に、放熱しやすい加熱プレート2の周辺部の加熱が促進される。よって加熱プレート2の温度勾配を小さくすることが出来る。   In such a backside electron impact heating apparatus, an electron shield 4 for shielding electrons flying toward the center of the heating plate 2 is provided behind the heating plate 2 and surrounded by the filament 9. For this reason, electrons are restricted from flying to the central portion of the heating plate 2, and electrons can be collected and fly to the peripheral portion of the heating plate 2 accordingly. This suppresses heating of the central portion of the heating plate 2 that tends to increase in temperature, and promotes heating of the peripheral portion of the heating plate 2 that easily radiates heat. Therefore, the temperature gradient of the heating plate 2 can be reduced.

電子遮蔽体4はフィラメント9から加熱プレート2に向けて飛翔する電子を透過する細かい電子通過孔を分散して設けている。加えて、加熱プレート2に対する電子遮蔽体4の電位を負電位から0電位若しくは正電位の間で可変することが出来るようにする。これにより、加熱プレート2に向けて飛翔する電子を電子遮蔽体4の電子透過孔を通して透過し、或いは反射することにより、加熱プレート2に向けて飛翔する電子量を制御することが出来る。すなわち、加熱プレート2の中央部の温度を制御し、その温度分布を制御することが出来る。   The electron shield 4 is provided with fine electron passing holes that transmit electrons flying from the filament 9 toward the heating plate 2. In addition, the potential of the electron shield 4 with respect to the heating plate 2 can be varied from a negative potential to a zero potential or a positive potential. Thus, the amount of electrons flying toward the heating plate 2 can be controlled by transmitting or reflecting the electrons flying toward the heating plate 2 through the electron transmission holes of the electron shield 4. That is, the temperature at the center of the heating plate 2 can be controlled to control the temperature distribution.

さらに、前記の電子遮蔽体4が加熱プレート2に対する距離を可変調整出来るように設けられていると、この電子遮蔽体4の加熱プレート2に対する距離の調整により、加熱プレート2の中央部に飛来する電子の量を加減することが出来る。これにより、発生する温度勾配に応じて電子遮蔽体4の加熱プレート2に対して適正な距離とすることが出来る。また、電子遮蔽体4の大きさや形状を変えることにより、加熱プレート2の中央部分への電子に飛来を制限出来るエリアを変えることが出来るので、状況に応じて温度分布の均一化がより確実に行える。   Further, when the electronic shield 4 is provided so that the distance to the heating plate 2 can be variably adjusted, the distance from the electronic shield 4 to the heating plate 2 is adjusted to fly to the center of the heating plate 2. The amount of electrons can be adjusted. Thereby, it can be set as an appropriate distance with respect to the heating plate 2 of the electron shield 4 according to the generated temperature gradient. In addition, by changing the size and shape of the electron shield 4, it is possible to change the area where the flying of electrons to the central part of the heating plate 2 can be restricted, so that the temperature distribution can be made more uniform according to the situation. Yes.

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、温度が高くなりやすい加熱プレート2の中央部の加熱が抑制されると共に、放熱しやすい加熱プレート2の周辺部の加熱が促進されることにより、加熱プレート2の温度勾配を小さくすることが出来るので、加熱物7の加熱温度分布を平準化することが出来る。これにより、適正な加熱物の加熱が可能となる。   As described above, in the backside electron impact heating device according to the present invention, heating of the central portion of the heating plate 2 that tends to increase in temperature is suppressed, and heating of the peripheral portion of the heating plate 2 that easily releases heat is promoted. Thus, the temperature gradient of the heating plate 2 can be reduced, so that the heating temperature distribution of the heated object 7 can be leveled. Thereby, heating of an appropriate heating thing is attained.

本発明では、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の中央部に電子が飛来するのを制限する電子遮蔽体4を設けることで、前記の目的を達成した。
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, in the backside electron impact heating apparatus according to the present invention, the above-described object is achieved by providing the electron shield 4 that restricts electrons from flying at the center of the heating plate 2.
Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to examples.

図1は、本発明による背面電子衝撃加熱装置の一実施形態を示す図である。
ステンレス鋼等の金属からなる下部フレーム6の上に加熱容器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、シリコンウエハ等の薄形板状の加熱物7を載せる天板が平坦な加熱プレート2となったものである。換言すると、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13が設けられている。加熱容器1の周壁13の下端部はフランジ状になっている。この加熱容器1は、図示してない真空チャンバの中に設置され、真空チャンバ内が減圧されることにより、加熱容器1の全体が真空空間となる。
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a backside electron impact heating apparatus according to the present invention.
A heating container 1 is installed on a lower frame 6 made of a metal such as stainless steel. The heating container 1 is a container having an open bottom surface, and a top plate on which a thin plate-like heating object 7 such as a silicon wafer is placed becomes a flat heating plate 2. In other words, the heating container 1 has a heating plate 2 as a top plate, the upper surface side thereof is closed, and a cylindrical peripheral wall 13 having an opening on the lower surface side is provided below the periphery of the heating plate 2. A lower end portion of the peripheral wall 13 of the heating container 1 has a flange shape. The heating container 1 is installed in a vacuum chamber (not shown), and the whole of the heating container 1 becomes a vacuum space by reducing the pressure in the vacuum chamber.

下部フレーム6の加熱容器1のフランジ部分を載せる部分には、下部フレーム6の中心軸の周りに同心円状に溝が設けられ、この溝に真空シール材8が嵌め込まれている。この溝に嵌め込まれた真空シール材8の上に、前記加熱容器1の周壁13の下端部のフランジ部分が載せられ、さらにこのフランジ部分が導電性座金16を介して押さえ金具18によって下部フレーム6に固定されている。この状態で加熱容器1と下部フレーム6とは電気的に導通すると共に、前記真空シール材8により気密にシールされる。下部フレーム6は接地され、従って加熱容器1も接地される。   A portion of the lower frame 6 on which the flange portion of the heating container 1 is placed is provided with a concentric groove around the central axis of the lower frame 6, and a vacuum seal material 8 is fitted into the groove. A flange portion at the lower end portion of the peripheral wall 13 of the heating container 1 is placed on the vacuum seal material 8 fitted in the groove, and this flange portion is further supported by the lower frame 6 by the holding metal fitting 18 via the conductive washer 16. It is fixed to. In this state, the heating container 1 and the lower frame 6 are electrically connected and are hermetically sealed by the vacuum sealing material 8. The lower frame 6 is grounded, and thus the heating container 1 is also grounded.

このような加熱容器1の材質としては、黒鉛等の導電体が使用される。これに対し、加熱容器1がアルミナや窒化珪素のようなセラミックスで絶縁体からなる場合は、その加熱プレート2の内面や周壁13の内外面の全面をメタライズして導体膜を形成し、この導体膜から導電性座金16を介して押さえ金具18と下部フレーム6を介して接地する。   As the material of the heating container 1, a conductor such as graphite is used. On the other hand, when the heating container 1 is made of ceramics such as alumina or silicon nitride and is made of an insulator, the inner surface of the heating plate 2 and the entire inner and outer surfaces of the peripheral wall 13 are metallized to form a conductor film. The film is grounded via the holding washer 18 and the lower frame 6 via the conductive washer 16.

この加熱容器1の内部には、下部フレーム6から支柱14が立設され、この支柱14の上端側に平板状のホルダ12が支持されている。このホルダ12からフィラメント支持柱17が立設され、このフィラメント支持柱17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、リング状のものであり、このリングを水平とし、図示の場合は、上下に3重のリング状のフィラメント9が配置されている。このフィラメント9は前記加熱容器1の中でその加熱プレート2の背後に設けられているが、リング状のため、主に加熱プレート2の周辺部分の背後に配置されている。   A support column 14 is erected from the lower frame 6 inside the heating container 1, and a plate-like holder 12 is supported on the upper end side of the support column 14. A filament support column 17 is erected from the holder 12, and the filament 9 is attached to the filament support column 17. This filament 9 is ring-shaped, and this ring is horizontal. In the case of the figure, triple ring-shaped filaments 9 are arranged vertically. The filament 9 is provided behind the heating plate 2 in the heating container 1, but is disposed mainly behind the peripheral portion of the heating plate 2 because of the ring shape.

このフィラメント9のリード線15は、セラミックス端子等を通して下部フレーム6から加熱容器1の外部へ引き出され、フィラメント加熱電源10に接続する。さらに、このフィラメント9のリード線4の一方には、電子加速電源11により加速電圧が印加される。なお加熱プレート2を有する加熱容器1は接地され、フィラメント9に対して正電位に保持される。   The lead wire 15 of the filament 9 is pulled out from the lower frame 6 to the outside of the heating container 1 through a ceramic terminal or the like and connected to the filament heating power source 10. Further, an acceleration voltage is applied to one of the lead wires 4 of the filament 9 by an electron acceleration power source 11. The heating container 1 having the heating plate 2 is grounded and held at a positive potential with respect to the filament 9.

前記フィラメント支持柱17には、フィラメント9の下方に位置するように遮蔽板3が支持されている。この遮蔽板3は、遮蔽板支持柱18を介してフィラメント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。この遮蔽板3は、黒鉛を基材とし、この基材の表面に黒鉛より3倍程度熱伝導率の高い熱分解生成黒鉛をコーティングしたものやMoやW等の高融点金属からなっている。   A shielding plate 3 is supported on the filament support column 17 so as to be positioned below the filament 9. The shielding plate 3 is electrically connected to the filament 9 through the shielding plate support column 18 and has a negative potential that is the same as that of the filament 9. This shielding plate 3 is made of graphite as a base material, and the surface of the base material is coated with pyrolytic graphite having a thermal conductivity about three times higher than that of graphite, or a high melting point metal such as Mo or W.

前記ホルダ12からは、前記フィラメント支持柱17とは別の支柱5が立設され、この支柱5の上端に電子遮蔽体4が取り付けられている。この電子遮蔽体4は、前記遮蔽板3と同様の材料からなるものであるが、メッシュやパンチングメタルのように、フィラメント9から加熱プレート2に向けて飛翔する電子を透過する細かい電子通過孔を分散して設けている。図示の例では、カップを伏せたような形状をしている。その位置は、加熱プレート2の中心部分の背後であって、加熱プレート2と遮蔽板3との間であり、リング状のフィラメント9に囲まれた位置である。この電子遮蔽体4は、その加熱プレート2に対する電位を負電位から0電位若しくは正電位の間で可変することが出来るようになっている。また、この電子遮蔽体4の加熱プレート2に対する距離、すなわち図1における上下位置が前記支柱5への取付位置を調整することで変えることが出来る。   From the holder 12, a support column 5 different from the filament support column 17 is erected, and the electron shield 4 is attached to the upper end of the support column 5. This electron shield 4 is made of the same material as that of the shield plate 3, but has a fine electron passage hole that transmits electrons flying from the filament 9 toward the heating plate 2 like a mesh or punching metal. It is distributed. In the illustrated example, the shape is such that the cup is turned down. The position is behind the center portion of the heating plate 2, between the heating plate 2 and the shielding plate 3, and is a position surrounded by the ring-shaped filament 9. The electron shield 4 can change the potential with respect to the heating plate 2 from a negative potential to a zero potential or a positive potential. Further, the distance of the electron shield 4 to the heating plate 2, that is, the vertical position in FIG. 1, can be changed by adjusting the mounting position on the column 5.

このような背面電子衝撃加熱装置では、フィラメント9と加熱プレート2との間に高電圧の加速電圧を印加すると共に、フィラメント9に通電すると、フィラメント9から熱電子が放出されると共に、前記加速電圧により加速されて加熱プレート2の下面に衝突する。このため、電子衝撃により加熱プレート2が加熱される。一部の熱電子はマイナス電位になった遮蔽板3と電子遮蔽体4によって反射される。また加熱プレート2に生じる熱は、フィラメント9の下方に設けられた遮蔽板3により反射され、出来る限り熱が不要な個所に拡散するのが防止される。加熱プレート2に衝突した電子は、加熱容器1の周壁13から導電性座金16、押え金具18、下部フランジ6を介してアースに流れる。   In such a backside electron impact heating device, a high voltage acceleration voltage is applied between the filament 9 and the heating plate 2, and when the filament 9 is energized, thermoelectrons are emitted from the filament 9 and the acceleration voltage is applied. And collide with the lower surface of the heating plate 2. For this reason, the heating plate 2 is heated by electron impact. Some of the thermoelectrons are reflected by the shielding plate 3 and the electron shielding body 4 having a negative potential. Further, the heat generated in the heating plate 2 is reflected by the shielding plate 3 provided below the filament 9, and it is possible to prevent the heat from diffusing to an unnecessary part as much as possible. Electrons that collide with the heating plate 2 flow to the ground from the peripheral wall 13 of the heating container 1 through the conductive washer 16, the presser fitting 18, and the lower flange 6.

このような加熱プレート2の加熱時において、電子遮蔽体4は、加熱プレート2の中心部分の背後であって、リング状のフィラメント9に囲まれた位置にある。この電子遮蔽体4の電位を加熱プレート2に対して負電位とすると、図2と図3(A)に模式的に示すように、フィラメント9から加熱プレート2の中心部分に向かって飛翔する電子を反射し、加熱プレート2の周辺部分に向かって飛翔させる。こうして電子遮蔽体4によって加熱プレート2の中心部分に飛来する電子が制限され、その分だけ電子が加熱プレート2の周辺部分に向けられる。この結果、温度が高くなりやすい加熱プレート2の中央部の加熱が抑制されると共に、放熱しやすい加熱プレート2の周辺部の加熱が促進され、加熱プレート2の温度勾配を小さくすることが出来る。   During heating of the heating plate 2, the electron shield 4 is behind the central portion of the heating plate 2 and is surrounded by the ring-shaped filament 9. If the potential of the electron shield 4 is a negative potential with respect to the heating plate 2, electrons flying from the filament 9 toward the central portion of the heating plate 2 as schematically shown in FIGS. 2 and 3A. Are reflected and fly toward the peripheral portion of the heating plate 2. In this way, electrons flying to the central portion of the heating plate 2 are limited by the electron shield 4, and the electrons are directed toward the peripheral portion of the heating plate 2 by that amount. As a result, the heating of the central portion of the heating plate 2 that tends to increase in temperature is suppressed, the heating of the peripheral portion of the heating plate 2 that easily radiates heat is promoted, and the temperature gradient of the heating plate 2 can be reduced.

他方、図3(B)に模式的に示すように、電子遮蔽体4の電位を加熱プレート2に対して0電位とすると、フィラメント9から加熱プレート2の中心部分に向かって飛翔する電子を透過し、電子が加熱プレート2に衝突する。これにより、加熱プレート2の中心部分の温度が高められる。
このようにして、電子遮蔽体4の電位を可変することで、加熱プレート2の温度分布を任意に制御することが出来る。
On the other hand, as schematically shown in FIG. 3B, when the potential of the electron shield 4 is 0 with respect to the heating plate 2, the electrons flying from the filament 9 toward the central portion of the heating plate 2 are transmitted. Then, the electrons collide with the heating plate 2. Thereby, the temperature of the center part of the heating plate 2 is raised.
Thus, the temperature distribution of the heating plate 2 can be arbitrarily controlled by varying the potential of the electron shield 4.

この電子遮蔽体4の加熱プレート2に対する距離を調整することにより、加熱プレート2の中央部に飛来する電子の量の制限する程度を変えて、その中央部部に飛来する電子の量を加減することが出来る。これにより、発生する温度勾配に応じて電子遮蔽体4の加熱プレート2に対して適正な距離とすることが出来る。   By adjusting the distance of the electron shield 4 to the heating plate 2, the degree of restriction of the amount of electrons flying to the central portion of the heating plate 2 is changed, and the amount of electrons flying to the central portion is adjusted. I can do it. Thereby, it can be set as an appropriate distance with respect to the heating plate 2 of the electron shield 4 according to the generated temperature gradient.

加熱プレート2が予め定められた温度に達すると、フィラメント9に通電する電力が下げられ、加熱プレート2の温度が定められた温度に維持される。そして、予め定められた時間が経過すると、フィラメント9への通電が停止され、加熱プレート2の加熱を停止する。その後、加熱容器1の殆どの熱は、導電性座金16を有する押え金具18と下部フレーム6の図示はしていないが冷却液通路に通している冷却液により下部フレーム6や加熱容器1が冷却され、加熱プレート2が降温される。   When the heating plate 2 reaches a predetermined temperature, the electric power supplied to the filament 9 is reduced, and the temperature of the heating plate 2 is maintained at the predetermined temperature. And when predetermined time passes, the electricity supply to the filament 9 will be stopped and the heating of the heating plate 2 will be stopped. After that, most of the heat in the heating container 1 is cooled by the coolant passing through the coolant passage (not shown) of the presser fitting 18 having the conductive washer 16 and the lower frame 6, but the cooling fluid passing through the coolant passage. Then, the temperature of the heating plate 2 is lowered.

図4は、電子遮蔽体4の各例を示す縦断側面図である。図4(A)は、図1と図2により前述したカップを伏せた形の電子遮蔽体4である。図4(B)は、上下が開口した円筒形の電子遮蔽体4である。図4(C)は、傘形の電子遮蔽体4である。図4(D)は、傘形と円筒形を組み合わせた電子遮蔽体4である。図4(E)は平板状の電子遮蔽体4である。これらの遮蔽体を加熱プレート2に生じる温度勾配に応じて適宜使用する。また、これらの形状の選択に加え、電子遮蔽体4の大きさを変えることにより、加熱プレート2の中央部分への電子に飛来を制限出来るエリアを変えることが出来るので、状況に応じて温度分布の均一化がより確実に行える。   FIG. 4 is a longitudinal side view showing each example of the electron shield 4. FIG. 4A shows the electron shield 4 in the shape of the cup which has been turned down with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 4B shows a cylindrical electron shield 4 whose top and bottom are open. FIG. 4C shows an umbrella-shaped electronic shield 4. FIG. 4D shows an electronic shield 4 that combines an umbrella shape and a cylindrical shape. FIG. 4E shows a flat electron shield 4. These shields are appropriately used according to the temperature gradient generated in the heating plate 2. In addition to the selection of these shapes, by changing the size of the electron shield 4, it is possible to change the area where the flying of electrons to the central part of the heating plate 2 can be restricted, so that the temperature distribution according to the situation Can be made more uniform.

本発明による背面電子衝撃加熱装置は、加熱プレート2を高温に加熱することが出来ると共に、加熱プレート2の温度勾配を小さくすることが出来るので、半導体ウエハ等の加熱物を均等な温度で高温に加熱するのに適し、半導体製造プロセスの半導体ウエハの加熱工程等に利用出来る。   The backside electron impact heating apparatus according to the present invention can heat the heating plate 2 to a high temperature and can reduce the temperature gradient of the heating plate 2, so that a heated object such as a semiconductor wafer can be heated to a high temperature at a uniform temperature. It is suitable for heating and can be used for a heating process of a semiconductor wafer in a semiconductor manufacturing process.

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面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view which shows one Example of the back surface electron impact heating apparatus by this invention. 本発明による背面電子衝撃加熱装置の電子遮蔽体による電子の遮蔽動作を示す要部概念図である。It is a principal part conceptual diagram which shows the shielding operation of the electron by the electron shield of the back surface electron impact heating apparatus by this invention. 本発明による背面電子衝撃加熱装置の電子遮蔽体の電位を変えたときの電子の動作を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the operation | movement of an electron when the electric potential of the electron shield of the back surface electron impact heating apparatus by this invention is changed. 本発明による背面電子衝撃加熱装置の一実施例の電子遮蔽体の各例を示す縦断側面図である。It is a vertical side view which shows each example of the electronic shielding body of one Example of the back surface electron impact heating apparatus by this invention. 背面電子衝撃加熱装置の従来例を示す概略縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view which shows the prior art example of a back surface electron impact heating apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1 加熱容器
2 加熱プレート
3 遮蔽板
4 電子遮蔽体
9 フィラメント
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heating container 2 Heating plate 3 Shielding plate 4 Electronic shielding body 9 Filament

Claims (4)

加熱容器(1)の天板となっている加熱プレート(2)の背後からフィラメント(9)で発生した電子を加速して衝突させて同加熱プレート(2)を加熱する背面電子衝撃加熱装置において、前記加熱プレート(2)の背後であって、フィラメント(9)に囲まれた位置に、前記加熱プレート(2)の中央部に向けて飛翔する電子を遮蔽する電子遮蔽体(4)を設けたことを特徴とする背面電子衝撃加熱装置。 In a backside electron impact heating device that heats the heating plate (2) by accelerating and colliding electrons generated in the filament (9) from behind the heating plate (2) which is the top plate of the heating container (1) An electron shield (4) for shielding electrons flying toward the center of the heating plate (2) is provided behind the heating plate (2) and surrounded by the filament (9). A backside electron impact heating device characterized by the above. 電子遮蔽体(4)はフィラメント(9)から加熱プレート(2)に向けて飛翔する電子を透過する細かい電子通過孔を分散して設けている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。 2. The backside electron according to claim 1, wherein the electron shield (4) is provided with dispersed fine electron passage holes that transmit electrons flying from the filament (9) toward the heating plate (2). Impact heating device. 加熱プレート(2)に対する電子遮蔽体(4)の電位を負電位から0電位若しくは正電位の間で可変し、加熱プレート(2)に向けて飛翔する電子量を制御して同加熱プレート(2)の温度分布を制御する請求項2に記載の背面電子衝撃加熱装置。 The potential of the electron shield (4) with respect to the heating plate (2) is varied from a negative potential to 0 potential or a positive potential, and the amount of electrons flying toward the heating plate (2) is controlled to control the heating plate (2 The backside electron impact heating apparatus according to claim 2, which controls the temperature distribution of 電子遮蔽体(4)は加熱プレート(2)に対する距離を可変調整出来るように設けられていることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の背面電子衝撃加熱装置。 The backside electron impact heating device according to any one of claims 1 to 3, wherein the electron shield (4) is provided so that the distance to the heating plate (2) can be variably adjusted.
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