JPS6276146A - Thermal conductor for ionic processing device - Google Patents
Thermal conductor for ionic processing deviceInfo
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- JPS6276146A JPS6276146A JP60215643A JP21564385A JPS6276146A JP S6276146 A JPS6276146 A JP S6276146A JP 60215643 A JP60215643 A JP 60215643A JP 21564385 A JP21564385 A JP 21564385A JP S6276146 A JPS6276146 A JP S6276146A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、イオン注入WF’、イオン注入と真空蒸着
とを併用するイオン蒸着薄膜形成装置、イオンビームエ
ツチング装置等のイオン処理装置に用いられて、ウェハ
等のターゲット材料とその支持体との間の熱伝導を図る
熱伝導体に関する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention is applicable to ion processing equipment such as ion implantation WF', ion evaporation thin film forming equipment that uses both ion implantation and vacuum evaporation, and ion beam etching equipment. The present invention relates to a thermal conductor that conducts heat between a target material such as a wafer and its support.
イオン注入装置等において、真空中でウェハにイオンビ
ームを照射すると、当該ウェハは非常に高温度になる。When a wafer is irradiated with an ion beam in a vacuum in an ion implanter or the like, the temperature of the wafer becomes extremely high.
例えば200KV、1mAのイオン注入装置においては
、ウェハに注入されるエネルギーは200 (KV)
X’l (mA) =200[W)にもなり、また雰
囲気が真空であるため、当該ウェハの温度は数百℃まで
上昇して輻射による放熱と釣り合うようになる。For example, in a 200KV, 1mA ion implanter, the energy injected into the wafer is 200KV.
X'l (mA) = 200 [W], and since the atmosphere is a vacuum, the temperature of the wafer rises to several hundred degrees Celsius to balance the heat dissipation due to radiation.
そこでこれを防止するため、従来から例えば第3図に示
すようなウェハホルダ2が用いられている。このウェハ
ホルダ2は、例えば生産用タイプのイオン注入装置に用
いられるものであり、上面中央部がやや凸面をした(図
には表れていない)支持体(冷却プラテンあるいは冷却
用バッキングプレートとも呼ぶ)4の上面にシリコーン
ゴムから成る熱伝導体8を設置し、その上にウェハ(例
えばシリコンウェハ)12をウェハ押え10によって押
さえ付ける構造をしており、当該熱伝導体8によってウ
ェハ12の熱を支持体4へ伝達して冷却するようにして
いる。尚、6は冷却水等の冷却媒体を通すだめの通路で
あり、14は前述したイオンビームである。In order to prevent this, a wafer holder 2 as shown in FIG. 3, for example, has conventionally been used. This wafer holder 2 is used, for example, in a production type ion implantation device, and includes a support body (also called a cooling platen or a cooling backing plate) 4 (not shown in the figure) with a slightly convex central portion of the upper surface. A thermal conductor 8 made of silicone rubber is installed on the upper surface, and a wafer (for example, a silicon wafer) 12 is pressed onto the thermal conductor 8 by a wafer holder 10.The thermal conductor 8 supports the heat of the wafer 12. It is transmitted to the body 4 and cooled. Note that 6 is a passage through which a cooling medium such as cooling water passes, and 14 is the aforementioned ion beam.
その場合、熱伝導体8としてシリコーンゴムを用いるの
は、シリコーンゴムは弾性を有しており、ウェハ12を
押し付けると当該シリコーンゴムは変形してウェハ12
および支持体4に密着して接触面積が拡大し、これによ
って熱伝導性が良好になるからである。また支持体4の
上面中央部をやや凸面にしているのは、ウェハ12の周
囲をウェハ押え10で押圧した場合、ウェハ12の中央
部にも荷重がかがりウェハ12の全体が均一に冷却され
るようにするためである。In that case, silicone rubber is used as the thermal conductor 8 because silicone rubber has elasticity, and when the wafer 12 is pressed, the silicone rubber deforms and the wafer 12
This is because the contact area is expanded by closely adhering to the support 4, thereby improving thermal conductivity. Moreover, the reason why the center part of the upper surface of the support body 4 is made slightly convex is because when the wafer holder 10 presses the periphery of the wafer 12, a load is also applied to the center part of the wafer 12, so that the entire wafer 12 is cooled uniformly. This is to ensure that.
(発明が解決しようとする問題点〕
ところが、熱伝導体8として使用されているシリコーン
ゴムは熱伝導率が低いため、上記のような工夫が払われ
ているにも拘わらず、上記のような注入条件下における
ウェハ12の温度を100°C程度以下に抑えることは
従来は不可能であった。(Problem to be solved by the invention) However, since the silicone rubber used as the thermal conductor 8 has low thermal conductivity, the above-mentioned problems occur despite the above-mentioned efforts. Conventionally, it has been impossible to suppress the temperature of the wafer 12 under implantation conditions to about 100° C. or less.
そこでこの発明は、例えば上記のような箇所に使用でき
るものであって、ウエノ\等のターゲット材料とその支
持体との間の熱伝導を一層向上させることができる熱伝
導体を提供することを目的とする。Therefore, it is an object of the present invention to provide a thermal conductor that can be used, for example, in the above-mentioned locations, and can further improve heat conduction between a target material such as Ueno and its support. purpose.
この発明の熱伝導体は、骨格が三次元の網目状をしてい
て多数の連通気孔を有する金属多孔体の少なくとも表層
部の連通気孔中にシリコーンゴムを充填して成ることを
特徴とする。The thermal conductor of the present invention is characterized in that it is formed by filling silicone rubber into the communicating pores in at least the surface layer of a metal porous body having a three-dimensional mesh-like skeleton and a large number of communicating pores.
(作用〕
金属多孔体中においては、骨格も充填されたシリコーン
ゴムも三次元連続体であり、その熱伝導率は金属そのも
のの約50%近くにも達する。また当該金属多孔体には
クッション作用があり、更に表層部に充填されたシリコ
ーンゴムには弾性があるため、ウェハ等のターゲット材
料との接触面積も大きく取れる。従ってこの熱伝導体に
よれば、ウェハ等のターゲット材料とその支持体との間
の熱伝導が一層向上する。(Function) In the metal porous body, both the skeleton and the filled silicone rubber are a three-dimensional continuum, and its thermal conductivity reaches approximately 50% of that of the metal itself.The metal porous body also has a cushioning effect. Furthermore, since the silicone rubber filled in the surface layer has elasticity, the contact area with the target material such as a wafer can be increased.Therefore, this thermal conductor can be used to connect the target material such as a wafer and its support. Heat conduction between the two is further improved.
第1図はこの発明の一実施例に係る熱伝導体を示す概略
側面図であり、第2図は第1図のA部の拡大側面図であ
る。この実施例に係る熱伝導体18は、例えば前述した
ようなウェハホルダ2の熱伝導体8の代わりに用いられ
るものであって、骨格201が三次元の網目状をしてい
て多数の連通気孔202を有する板状の金属多孔体20
の少なくとも表層部の連通気孔202中にシリコーンゴ
ム22を充填して成る。FIG. 1 is a schematic side view showing a thermal conductor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged side view of section A in FIG. The thermal conductor 18 according to this embodiment is used in place of the thermal conductor 8 of the wafer holder 2 as described above, for example, and has a skeleton 201 in the form of a three-dimensional mesh and a large number of communicating holes 202. A plate-shaped porous metal body 20 having
Silicone rubber 22 is filled in the communicating holes 202 in at least the surface layer of the holder.
金属多孔体20中においては、金属の骨格201も、連
通気孔202中に充填されたシリコーンゴム22も三次
元連続体であり、その熱伝導率は金属そのものの値の約
50%近くもあり、例えば従来よく用いられてきた、シ
リコーンゴム中に窒化ボロンを混入したBN混入シート
に比べて10倍以上の熱伝導率を示す。In the metal porous body 20, both the metal skeleton 201 and the silicone rubber 22 filled in the communicating holes 202 are three-dimensional continuums, and their thermal conductivity is approximately 50% of the value of the metal itself. For example, it exhibits a thermal conductivity that is 10 times or more higher than that of a BN-containing sheet in which boron nitride is mixed into silicone rubber, which has been commonly used in the past.
また熱伝導率と共に重要な要素である接触面積に関して
は、金属多孔体20にはクッション作用があり、更に金
属多孔体20の表層部に充填されたシリコーンゴム22
には弾性があるため、ウェハ12(第3図参照)等のタ
ーゲット材料との接触面積も大きく取れる。Regarding the contact area, which is an important factor along with thermal conductivity, the metal porous body 20 has a cushioning effect, and the silicone rubber 22 filled in the surface layer of the metal porous body 20 also has a cushioning effect.
Since the material has elasticity, the contact area with the target material such as the wafer 12 (see FIG. 3) can be increased.
その場合、シリコーンゴム22は、金属多孔体20のウ
ェハ12が押圧される側の表面をも覆うようにしても良
く、その場合は例えば第1図および第2図に示すように
、金属多孔体20の表面からウェハ12が押圧される面
倒に突起状に突出している構造のものが好ましい。これ
は、そのようにすれば、単なる面状の場合に比べて、ウ
ェハ12に反り等がある場合に、各突起がそれぞれ伸縮
してウェハ12に対する接触がウェハ12の表面全体に
分散して一様に行われ易くなるからである。In that case, the silicone rubber 22 may also cover the surface of the metal porous body 20 on which the wafer 12 is pressed. It is preferable to have a structure in which the wafer 12 is pressed against the surface of the wafer 20 and protrudes like a protrusion. In this way, when the wafer 12 is warped, each protrusion expands and contracts, and the contact with the wafer 12 is distributed over the entire surface of the wafer 12, making it uniform. This is because it becomes easier to perform the same procedure.
その場合のシリコーンゴム22の突起の高さHは、ウェ
ハ12の予想される反りに伸縮して対応できる程度、例
えば反りの2〜3倍以上あれば良い。In this case, the height H of the protrusion of the silicone rubber 22 should be such that it can expand and contract to accommodate the expected warpage of the wafer 12, for example, at least 2 to 3 times the warp.
またシリコーンゴム22は、金属多孔体20内の全体に
完全に充填しても良いけれども、むしろ例えば第2図に
示すように金属多孔体20の表層部(例えば深さD)の
連通気孔202中のみに充填する方が好ましい。これは
、一旦金属である骨格201に熱が伝われば後は当該骨
格201が主たる熱伝導手段になるため、シリコーンゴ
ム22から当該骨格20【に熱伝導するに必要な深さの
みシリコーンゴム22が充填されていれば十分であり、
またその方が、シリコーンゴム22の下方にシリコーン
ゴム22が伸縮できる空間が生じて当該シリコーンゴム
22の伸縮率が大きくなり、ウニハエ2との接触が一層
良好となるからである。Furthermore, although the silicone rubber 22 may be completely filled in the entire inside of the metal porous body 20, it is rather contained in the communicating holes 202 in the surface layer portion (for example, depth D) of the metal porous body 20, as shown in FIG. It is preferable to fill only the This is because once the heat is transferred to the metal skeleton 201, the skeleton 201 becomes the main heat conduction means. Therefore, the silicone rubber 22 is spread only to the depth necessary to conduct heat from the silicone rubber 22 to the skeleton 20. It is enough if it is filled,
This is also because a space is created below the silicone rubber 22 in which the silicone rubber 22 can expand and contract, increasing the expansion and contraction rate of the silicone rubber 22, and making contact with the sea urchin fly 2 even better.
上記金属多孔体20としては、例えば住友電気工業(株
)製のセルメノト(商品名)が利用できる。当該セルメ
ノトは、Ni またはNi−Crから成り、気孔率(即
ち単位体積に占める気孔体積の割合)を最大98%まで
取ることができる。As the metal porous body 20, for example, Selumenoto (trade name) manufactured by Sumitomo Electric Industries, Ltd. can be used. The cell membrane is made of Ni or Ni-Cr, and can have a porosity (ie, the ratio of pore volume to unit volume) of up to 98%.
もっとも金属多孔体20の気孔率は、90〜98%の範
囲が有効であり、特に94〜97%の範囲が好ましい。However, the porosity of the metal porous body 20 is preferably in the range of 90 to 98%, particularly preferably in the range of 94 to 97%.
これは気孔率が90%未満になると金属多孔体20のク
ッション作用が小さく可撓性が減少してウェハ12との
接触が悪くなるからであり、98%を越えると三次元連
続網目状構造の骨格201が形成されなくなるからであ
る。特に、三次元網状多孔構造を形成すると共にクッシ
ョン作用が良好なのは気孔率が94〜97%の範囲であ
る。尚、金属多孔体20の連通気孔202内に充填され
たシリコーンゴム22は、当該金属多孔体20のクッシ
ョン作用を高める作用もする。This is because when the porosity is less than 90%, the cushioning effect of the metal porous body 20 is small and the flexibility is reduced, resulting in poor contact with the wafer 12. When the porosity exceeds 98%, the three-dimensional continuous network structure This is because the skeleton 201 is no longer formed. In particular, a three-dimensional network porous structure is formed and the cushioning effect is good when the porosity is in the range of 94 to 97%. The silicone rubber 22 filled in the communicating holes 202 of the porous metal body 20 also acts to enhance the cushioning effect of the porous metal body 20.
上記のような熱伝導体18においては、ウェハ等のター
ゲット材料とその支持体との間の熱伝導がシリコーンゴ
ム等に比べて一層向上する。例えば上記のような熱伝導
体18を第3図のようなウェハホルダ2の熱伝導体8と
して用い、例えば200KVX1mAのイオン注入を行
うような場合、ウェハ12の温度は約90℃程度にまで
低下させることが可能となる。In the thermal conductor 18 as described above, thermal conduction between a target material such as a wafer and its support is further improved compared to silicone rubber or the like. For example, when the thermal conductor 18 as described above is used as the thermal conductor 8 of the wafer holder 2 as shown in FIG. 3, and ion implantation is performed at 200 KV x 1 mA, for example, the temperature of the wafer 12 is lowered to about 90°C. becomes possible.
尚、上記のような熱伝導体18は、上に例示したような
ウェハホルダ2以外のウェハホルダ、あるいはバッチ式
の装置におけるディスクとウェハとの間にも用いること
ができる。また、上記熱伝導体18は、上に例示したよ
うなイオン注入装置に限られることなく、一番初めに例
示したようなイオン処理装置におけるウェハ等のターゲ
ット材料の冷却に広く使用することができるのは勿論で
ある。The thermal conductor 18 as described above can also be used in a wafer holder other than the wafer holder 2 illustrated above, or between a disk and a wafer in a batch type apparatus. Furthermore, the thermal conductor 18 is not limited to the ion implantation equipment as exemplified above, but can be widely used for cooling target materials such as wafers in the ion processing equipment as exemplified first. Of course.
以上のようにこの発明によれば、ウェハ等のターゲット
材料とその支持体との間の熱伝導体が一層向上する。As described above, according to the present invention, thermal conductivity between a target material such as a wafer and its support is further improved.
第1図は、この発明の一実施例に係る熱伝導体を示す概
略側面図である。第2図は、第1図のA部の拡大側面図
である。第3図は、イオン注入装置のウェハホルダの一
例を示す断面図である。FIG. 1 is a schematic side view showing a thermal conductor according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an enlarged side view of section A in FIG. 1. FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of a wafer holder of an ion implantation device.
Claims (1)
を有する金属多孔体の少なくとも表層部の連通気孔中に
シリコーンゴムを充填して成ることを特徴とするイオン
処理装置用熱伝導体。(1) Heat conduction for an ion processing device characterized by filling silicone rubber into the communicating pores in at least the surface layer of a metal porous body having a three-dimensional mesh-like skeleton and a large number of communicating pores. body.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60215643A JPS6276146A (en) | 1985-09-27 | 1985-09-27 | Thermal conductor for ionic processing device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60215643A JPS6276146A (en) | 1985-09-27 | 1985-09-27 | Thermal conductor for ionic processing device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6276146A true JPS6276146A (en) | 1987-04-08 |
Family
ID=16675801
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60215643A Pending JPS6276146A (en) | 1985-09-27 | 1985-09-27 | Thermal conductor for ionic processing device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6276146A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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CN111279451A (en) * | 2017-11-03 | 2020-06-12 | 瓦里安半导体设备公司 | Polytropic component density for thermal insulation |
-
1985
- 1985-09-27 JP JP60215643A patent/JPS6276146A/en active Pending
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