JP3196246B2 - イオン注入用ウエファディスクの冷却装置 - Google Patents
イオン注入用ウエファディスクの冷却装置Info
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- JP3196246B2 JP3196246B2 JP20454391A JP20454391A JP3196246B2 JP 3196246 B2 JP3196246 B2 JP 3196246B2 JP 20454391 A JP20454391 A JP 20454391A JP 20454391 A JP20454391 A JP 20454391A JP 3196246 B2 JP3196246 B2 JP 3196246B2
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- Japan
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- wafer
- disk
- cooling plate
- ion implantation
- wafer disk
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、熱放射を利用したイオ
ン注入用ウエファディスクの冷却装置に関する。
ン注入用ウエファディスクの冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】図６は、半導体ウエファのバッチ処理型
イオン注入装置における、冷媒による冷却手段を有する
イオン注入用ウエファディスク部の断面図を示す。ウエ
ファディスク１の周辺部に複数個の傾斜凹部が形成さ
れ、その底部にウエファ２を載置する円形のウエファ載
置面３が形成されている。イオン注入時、ウエファディ
スク１の回転に伴い、ウエファ２は遠心力によって載置
面３に密着保持され、ウエファディスク１に対し所定の
方向から入射するイオンビ−ムでウエファ２にイオンが
注入される。イオン注入に伴うウエファの温度上昇を防
止するために、ウエファディスク１に冷媒通路４が設け
られており、同通路４に連通する冷媒の供給通路５、排
出通路６は、環状通路７及びＯリングシ−ル８を有する
冷媒導入回転シ−ル機構９を経て図示しない冷媒供給源
に連通し、冷媒通路４に冷媒が供給され、ウエファディ
スク１を冷却する。
イオン注入装置における、冷媒による冷却手段を有する
イオン注入用ウエファディスク部の断面図を示す。ウエ
ファディスク１の周辺部に複数個の傾斜凹部が形成さ
れ、その底部にウエファ２を載置する円形のウエファ載
置面３が形成されている。イオン注入時、ウエファディ
スク１の回転に伴い、ウエファ２は遠心力によって載置
面３に密着保持され、ウエファディスク１に対し所定の
方向から入射するイオンビ−ムでウエファ２にイオンが
注入される。イオン注入に伴うウエファの温度上昇を防
止するために、ウエファディスク１に冷媒通路４が設け
られており、同通路４に連通する冷媒の供給通路５、排
出通路６は、環状通路７及びＯリングシ−ル８を有する
冷媒導入回転シ−ル機構９を経て図示しない冷媒供給源
に連通し、冷媒通路４に冷媒が供給され、ウエファディ
スク１を冷却する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】かかる冷却態様は、回
転するウエファディスク１に冷媒を供給する関係上、流
体導入回転シ−ル機構９を要し、ウエファディスク１の
高速回転、高速化には不向きなものであり、また、冷媒
の流通に伴い冷媒に摩擦電気が発生する。近時の注入ウ
エファの高品質化の要請に応じて、イオン注入量の管理
もまた正確さが要求されているところであり、このた
め、ウエファディスク１ないしウエファディスク駆動軸
を接地接続する経路に電流計を挿入接続しイオン電流の
計測が行われている（イオンの加速電源の一端は接地さ
れている。）が、上述の摩擦電気の電荷による電流も電
流計に流れてしまう。イオンビ−ム電流がｍＡ（ミリ・
アンペア）を超えるオ−ダの場合にはかかる摩擦電気に
よる電流は無視することができるが、高エネルギ・ビ−
ム例えばＭＶ（メガ・ボルト）級の加速電圧によるイオ
ンビ−ムにあっては、イオン電流の値は多くて１００μ
Ａ程度であるため、上述の摩擦電気による電流がイオン
ビ−ム電流に対してノイズとなり、正確なイオン電流の
計測を阻害することになる。
転するウエファディスク１に冷媒を供給する関係上、流
体導入回転シ−ル機構９を要し、ウエファディスク１の
高速回転、高速化には不向きなものであり、また、冷媒
の流通に伴い冷媒に摩擦電気が発生する。近時の注入ウ
エファの高品質化の要請に応じて、イオン注入量の管理
もまた正確さが要求されているところであり、このた
め、ウエファディスク１ないしウエファディスク駆動軸
を接地接続する経路に電流計を挿入接続しイオン電流の
計測が行われている（イオンの加速電源の一端は接地さ
れている。）が、上述の摩擦電気の電荷による電流も電
流計に流れてしまう。イオンビ−ム電流がｍＡ（ミリ・
アンペア）を超えるオ−ダの場合にはかかる摩擦電気に
よる電流は無視することができるが、高エネルギ・ビ−
ム例えばＭＶ（メガ・ボルト）級の加速電圧によるイオ
ンビ−ムにあっては、イオン電流の値は多くて１００μ
Ａ程度であるため、上述の摩擦電気による電流がイオン
ビ−ム電流に対してノイズとなり、正確なイオン電流の
計測を阻害することになる。
【０００４】本発明は、ウエファディスクの熱を熱放射
により放散させてウエファディスクを冷却することによ
り、ウエファディスク内部に冷媒を通流する冷却方式に
おける上述の問題点を回避することのできる冷却装置を
提供することを目的とするものである。
により放散させてウエファディスクを冷却することによ
り、ウエファディスク内部に冷媒を通流する冷却方式に
おける上述の問題点を回避することのできる冷却装置を
提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、イオン注入用
ウエファディスクの冷却装置において、放熱部としてウ
エファディスクに形成された環状溝に低温冷却板を挿入
配置し、環状溝の内面と低温冷却板の表面が接触せずに
対向していることを主たる特徴とするものであり、ウエ
ファディスクの熱は熱放射によって低温冷却板に伝達、
吸収され、ウエファディスクの冷却が行われる。
ウエファディスクの冷却装置において、放熱部としてウ
エファディスクに形成された環状溝に低温冷却板を挿入
配置し、環状溝の内面と低温冷却板の表面が接触せずに
対向していることを主たる特徴とするものであり、ウエ
ファディスクの熱は熱放射によって低温冷却板に伝達、
吸収され、ウエファディスクの冷却が行われる。
【０００６】
【実施例】本発明の実施例について図１ないし図５を参
照し説明する。図１は本発明の基本的な実施例における
ウエファディスクの中心を通る位置での断面図、図２は
上面図である。ウエファディスク１に、その円周側面か
ら、ウエファ載置面３の背部全面に達する深さの環状溝
１０が形成され、ウエファディスク１の放熱部を構成す
る。この溝１０に、冷却板１１が挿入され、溝１０の内
面と冷却板１２の表面は接触せずに対向する。冷却板１
１は、ヘリウムの圧縮、膨張を利用したヘリウム冷却
機、クライオポンプによって、或いは図３に示すよう
に、冷却板１１の基部１２にパイプ１３を溶接して取り
付け、このパイプに液体窒素を循環させることによっ
て、液体窒素温度（７７Ｋ）程度以下に冷却する。
照し説明する。図１は本発明の基本的な実施例における
ウエファディスクの中心を通る位置での断面図、図２は
上面図である。ウエファディスク１に、その円周側面か
ら、ウエファ載置面３の背部全面に達する深さの環状溝
１０が形成され、ウエファディスク１の放熱部を構成す
る。この溝１０に、冷却板１１が挿入され、溝１０の内
面と冷却板１２の表面は接触せずに対向する。冷却板１
１は、ヘリウムの圧縮、膨張を利用したヘリウム冷却
機、クライオポンプによって、或いは図３に示すよう
に、冷却板１１の基部１２にパイプ１３を溶接して取り
付け、このパイプに液体窒素を循環させることによっ
て、液体窒素温度（７７Ｋ）程度以下に冷却する。
【０００７】ウエファディスク１の熱は熱放射され、低
温状態にある冷却板１１が結果的に吸熱する。ウエファ
ディスク１の温度は３００Ｋ程度であり、熱放射は赤外
線領域で行われるから、ウエファディスク１の溝１０及
び冷却板１１は、赤外線領域における熱放射率を向上さ
せるべく表面処理が施される。例えば、溝１０の内面及
び冷却板１１がアルミニウムの場合、熱放射率は、鏡面
状態では完全黒体の場合のせいぜい５％止まりである
が、電解酸化処理を行うと８０％程度に達する。表面に
黒色塗料を塗ることによっても熱放射率を向上させるこ
とができる。
温状態にある冷却板１１が結果的に吸熱する。ウエファ
ディスク１の温度は３００Ｋ程度であり、熱放射は赤外
線領域で行われるから、ウエファディスク１の溝１０及
び冷却板１１は、赤外線領域における熱放射率を向上さ
せるべく表面処理が施される。例えば、溝１０の内面及
び冷却板１１がアルミニウムの場合、熱放射率は、鏡面
状態では完全黒体の場合のせいぜい５％止まりである
が、電解酸化処理を行うと８０％程度に達する。表面に
黒色塗料を塗ることによっても熱放射率を向上させるこ
とができる。
【０００８】図４は、ウエファディスク１の溝１０及び
冷却板１１を多層構造、例えば４層構造として、熱放射
面積を増加させたものであり、ウエファディスク１に４
個の環状溝１１が設けられ、各溝に共通の基部１２から
延出する各冷却板１２が挿入される。これによって、ウ
エファ冷却能力を向上させることができる。
冷却板１１を多層構造、例えば４層構造として、熱放射
面積を増加させたものであり、ウエファディスク１に４
個の環状溝１１が設けられ、各溝に共通の基部１２から
延出する各冷却板１２が挿入される。これによって、ウ
エファ冷却能力を向上させることができる。
【０００９】図５は、図４と同じく溝１０及び冷却板１
１を多層構造としたものであるが、溝１０及び冷却板１
１を垂直方向に、一例として、６個、６枚の溝１０、冷
却板１１を垂直方向に配置したものであり、これにより
各溝及び冷却板のウエファ２に対する配置関係を適切に
することができるから、熱放射面積の増加による冷却能
力の向上、増大に加えて、ウエファ２を均一に冷却する
ことが可能となる。
１を多層構造としたものであるが、溝１０及び冷却板１
１を垂直方向に、一例として、６個、６枚の溝１０、冷
却板１１を垂直方向に配置したものであり、これにより
各溝及び冷却板のウエファ２に対する配置関係を適切に
することができるから、熱放射面積の増加による冷却能
力の向上、増大に加えて、ウエファ２を均一に冷却する
ことが可能となる。
【００１０】ウエファディスク１の熱放射量をＷ〔Ｗ〕
とすると、ステファン・ボルツマンの法則により、 Ｗ＝σＴ4εＳ である。ここで、 σ：ステファン・ボルツマン定数（5.67/1012〔Ｗ／
（ｃｍ2・Ｋ4）〕） Ｔ：絶対温度〔Ｋ〕 ε：熱放射率（電解酸化アルミニウムでおよそ０．８） Ｓ：表面積〔ｃｍ2〕 したがって、冷却板１２の大きさを表裏合わせて２０ｃ
ｍ×１８０ｃｍ（８インチのウエファおよそ９枚分）と
すれば、 Ｓ＝７．２×１０3〔ｃｍ2〕 ウエファディスク表面温度 Ｔ＝３００〔Ｋ〕（２７℃） ε＝０．８とすれば、 冷却能力 Ｗ＝２６０〔Ｗ〕となる。 これを図４、図５に示した多層構造を採用し、溝１１、
冷却板１２を５層とすれば、 Ｗ＝１３００〔Ｗ〕となり、従来の冷媒によるウエファ
ディスク冷却法と同程度の冷却能力のものが得られる。
とすると、ステファン・ボルツマンの法則により、 Ｗ＝σＴ4εＳ である。ここで、 σ：ステファン・ボルツマン定数（5.67/1012〔Ｗ／
（ｃｍ2・Ｋ4）〕） Ｔ：絶対温度〔Ｋ〕 ε：熱放射率（電解酸化アルミニウムでおよそ０．８） Ｓ：表面積〔ｃｍ2〕 したがって、冷却板１２の大きさを表裏合わせて２０ｃ
ｍ×１８０ｃｍ（８インチのウエファおよそ９枚分）と
すれば、 Ｓ＝７．２×１０3〔ｃｍ2〕 ウエファディスク表面温度 Ｔ＝３００〔Ｋ〕（２７℃） ε＝０．８とすれば、 冷却能力 Ｗ＝２６０〔Ｗ〕となる。 これを図４、図５に示した多層構造を採用し、溝１１、
冷却板１２を５層とすれば、 Ｗ＝１３００〔Ｗ〕となり、従来の冷媒によるウエファ
ディスク冷却法と同程度の冷却能力のものが得られる。
【００１１】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成した
ので、ウエファディスクは、熱放射により、その熱を放
散することができ、従来の冷媒をウエファディスク内部
に通流させるものにおける流体導入回転シール機構を必
要とせず、放熱部としてウエファディスクに形成された
環状溝に低温冷却板を挿入配置し、環状溝の内面と低温
冷却板の表面を接触せずに対向させるだけであるから、
構造が極めて簡単となり、また摩擦電気も発生しないか
ら、イオンビーム電流を正確に測定することが可能であ
り、ウエファディスクの回転の高速化、注入ウエファの
高品質化を図ることができる。
ので、ウエファディスクは、熱放射により、その熱を放
散することができ、従来の冷媒をウエファディスク内部
に通流させるものにおける流体導入回転シール機構を必
要とせず、放熱部としてウエファディスクに形成された
環状溝に低温冷却板を挿入配置し、環状溝の内面と低温
冷却板の表面を接触せずに対向させるだけであるから、
構造が極めて簡単となり、また摩擦電気も発生しないか
ら、イオンビーム電流を正確に測定することが可能であ
り、ウエファディスクの回転の高速化、注入ウエファの
高品質化を図ることができる。
【００１２】ウエファディスクに形成された環状溝に低
温冷却板を挿入配置することにより、熱放射面の増加、
有効活用を図ることができ、環状溝及び冷却板を多層構
造とすることにより一層熱放射面積を増加させ、冷却能
力を向上させることができる。
温冷却板を挿入配置することにより、熱放射面の増加、
有効活用を図ることができ、環状溝及び冷却板を多層構
造とすることにより一層熱放射面積を増加させ、冷却能
力を向上させることができる。
【００１３】環状溝及び冷却板をウエファディスクに対
し垂直方向に位置させて多層に形成することにより、熱
放射面積の増加、冷却能力の増加に加えて、ウエファを
均一に冷却することができる。
し垂直方向に位置させて多層に形成することにより、熱
放射面積の増加、冷却能力の増加に加えて、ウエファを
均一に冷却することができる。
【００１４】環状溝及び冷却板の表面を電解酸化処理、
黒色塗装することにより、熱放射率を増大させることが
できる。
黒色塗装することにより、熱放射率を増大させることが
できる。
【図１】本発明の実施例の断面図である。
【図２】実施例の上面図である。
【図３】冷却板の冷却についての説明図である。
【図４】他の実施例の断面図である。
【図５】更に他の実施例の断面図である。
【図６】従来例の断面図である。
1 ウエファディスク 2 ウエファ 3 ウエファ載置面 10 環状溝 11 低温冷却板
Claims (3)
- 【請求項１】 放熱部としてウエファディスクに形成さ
れた環状溝に低温冷却板を挿入配置し、環状溝の内面と
低温冷却板の表面が接触せずに対向していることを特徴
とするイオン注入用ウエファディスクの冷却装置。 - 【請求項２】 環状溝及び低温冷却板を、多層に構成し
たことを特徴とする請求項１記載のイオン注入用ウエフ
ァディスクの冷却装置。 - 【請求項３】 請求項１ないし２記載のイオン注入用ウ
エファディスクの冷却装置において、放熱部としてウエ
ファディスクに形成した環状溝の表面及び低温冷却板の
表面が電解酸化処理又は黒色塗装されていることを特徴
とするイオン注入用ウエファディスクの冷却装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20454391A JP3196246B2 (ja) | 1991-07-22 | 1991-07-22 | イオン注入用ウエファディスクの冷却装置 |
| US07/917,208 US5338940A (en) | 1991-07-22 | 1992-07-21 | Apparatus for ion implantation including contactless cooling and beam current measurement means |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20454391A JP3196246B2 (ja) | 1991-07-22 | 1991-07-22 | イオン注入用ウエファディスクの冷却装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0528952A JPH0528952A (ja) | 1993-02-05 |
| JP3196246B2 true JP3196246B2 (ja) | 2001-08-06 |
Family
ID=16492261
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20454391A Expired - Fee Related JP3196246B2 (ja) | 1991-07-22 | 1991-07-22 | イオン注入用ウエファディスクの冷却装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3196246B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8149256B2 (en) * | 2008-06-04 | 2012-04-03 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Techniques for changing temperature of a platen |
-
1991
- 1991-07-22 JP JP20454391A patent/JP3196246B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0528952A (ja) | 1993-02-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |