JP3825760B2 - 電子衝撃加熱装置 - Google Patents
電子衝撃加熱装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3825760B2 JP3825760B2 JP2003150265A JP2003150265A JP3825760B2 JP 3825760 B2 JP3825760 B2 JP 3825760B2 JP 2003150265 A JP2003150265 A JP 2003150265A JP 2003150265 A JP2003150265 A JP 2003150265A JP 3825760 B2 JP3825760 B2 JP 3825760B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heating plate
- heated object
- support member
- heating
- object support
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Landscapes
- Control Of Resistance Heating (AREA)
- Discharge Heating (AREA)
- Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
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衝突させて加熱プレートを発熱させる形式の電子衝撃加熱装置に関し、特に耐熱応力性に優れた電子衝撃加熱装置に関する。
【0002】
【発明の属する技術分野】
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電子衝撃加熱装置が使用されている。この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。
【0003】
図4は、電子衝撃加熱装置の従来例を示すものである。図4では図示して無いが、ステージ部6の上の部分は真空容器の中にあり、加熱プレート2の部分は真空雰囲気におかれる。
ステージ部6の壁には、冷却液通路7が形成され、この冷却液通路7に水等の冷却液を通すことにより、ステージ部6が冷却される。
【0004】
このステージ部6の上には、シリコンウエハ等の薄形板状の加熱物を載せる平坦な加熱プレート2を有する耐熱性の加熱物支持部材1が設置され、その内部は同加熱物支持部材1により、その外側の空間と気密に仕切られる空間を有する。より具体的には、加熱物支持部材1は、上面側が加熱プレート2により閉じられ、下面側が開口した円筒形状を有している。加熱物支持部材1の下端部は、ステージ部6の上面に当てられて固定されると共に、真空シール材8により気密にシールされている。
【0005】
このような加熱物支持部材1の材質としては、耐熱性を有するシリコン含浸シリコンカーバイトやアルミナ、窒化珪素等のセラミックが使用される。加熱物支持部材1がこのようなシリコン含浸シリコンカーバイトやセラミックのような絶縁体からなる場合は、その加熱プレート2の内面をメタライズして導体膜を形成し、この導体膜をステージ部6を介して接地する。
ステージ部6には、排気通路4が形成され、この排気通路4に接続された真空ポンプ5により、加熱物支持部材1の内部の空間が排気され、真空にされる。
【0006】
さらに、この加熱物支持部材1の内部には、フィラメント9が設置されている。フィラメント9は、加熱物支持部材1の加熱プレート2の背後に設けられ、このフィラメント9には、フィラメント加熱電源10が接続されている。さらに、このフィラメント9と加熱プレート2との間には、加熱物支持部材1を介して電子加速電源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。
【0007】
このような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共に、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、この熱電子が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。
【0008】
【発明が解決しようとしている課題】
加熱物支持部材1は、その下端側がステージ部6の冷却液通路7に通す水等の冷却液により、ステージ部6を介して冷却される。他方、加熱物支持部材1の上壁を形成する加熱プレート2は、フィラメント9から放出され、高電圧の電子加速電源11により加速された電子により衝撃され、加熱される。このため、加熱物支持部材1の上壁を形成する加熱プレート2とステージ部6と接する加熱物支持部材1の下端部との間には急勾配の温度勾配が形成される。
【0009】
ところが、加熱物支持部材1は、耐熱性を有するシリコン含浸シリコンカーバイトやアルミナ、窒化珪素等のセラミックからなり、熱応力に弱い。そのため、加熱プレート2の加熱を開始すると、加熱物支持部材1の上壁を形成する加熱プレート2のみが熱膨張する。これにより、加熱物支持部材1が変形し、特に周壁部と加熱プレート2との間の肩部に熱応力が集中する。そしてこのような加熱プレート2の加熱と冷却を繰り返すと、物支持部材1が繰り返し熱応力を受け、次第に疲労して劣化し、破断するという課題があった。
【0010】
本発明は、従来の電子衝撃加熱装置におけるこのような課題に鑑み、加熱物支持部材の電子衝撃により加熱される加熱プレートとステージ部を介して冷却される加熱物支持部材の下端部との間の温度差により生じる熱応力を緩和し、加熱プレートの加熱と冷却を繰り返しても、加熱物支持部材が疲労しにくく、長期にわたって破断することが無い電子衝撃加熱装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明では、前記の目的を達成するため、天壁として加熱プレート2を有する加熱物支持部材1を、単一径の円筒形のものとせず、その中間に少なくとも1段以上の段差を設けた。すなわち、加熱物支持部材1の上下部分を異なる径の円筒形の多段の周壁部分13a、13bにより形成し、これらの周壁部分13a、13bをそれらの径方向に延びるリング状の横壁15で連結した。これにより、多段の周壁部分13a、13bとそれらを連結する横壁15とにより、加熱物支持部材1の加熱プレート2とその下端部との間の温度差により生じる熱応力を緩和し、その早期の破損を防止するようにしたものである。
【0012】
すなわち、本発明による電子衝撃加熱装置は、フィラメント9で発生した熱電子を加速して加熱プレート2に衝突させて加熱プレート2を発熱させる電子衝撃加熱装置であって、加熱プレート2を天壁とする加熱物支持部材1の周壁が径が異なる上下の多段の周壁部分13a、13bからなり、これらの周壁部分13a、13bがそれらの径方向に延びるリング状の横壁15で連結されているものである。
【0013】
このような本発明による電子衝撃加熱装置では、加熱プレート2を天壁とする加熱物支持部材1の周壁が上下の径が異なる多段の周壁部分13a、13bからなり、これらの周壁部分13a、13bがそれらの径方向に延びるリング状の横壁15で連結されているため、加熱時に加熱物支持部材1の加熱プレート2とその下端部との間に温度差が生じても、多段の周壁部分13a、13bとそれらを連結する横壁15とにより、熱応力が緩和される。特に熱応力が集中する加熱物支持部材1の肩部が3個所以上となるため、特定の肩部に熱応力が集中しにくくなる。従って、加熱と常温への冷却を繰り返しても、加熱物支持部材1の全体の熱応力が小さくなり、早期の破損が防止出来る。
【0014】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について、具体的且つ詳細に説明する。
図1は、本発明による電子衝撃加熱装置の一実施形態を示すものであり、図4の従来例と同じ部分は同じ符号で示している。ステージ部6の上の部分は真空容器の中にあり、加熱プレート2の部分は真空雰囲気におかれることは、図4による説明した従来例と同様である。
【0015】
ステージ部6の壁には、冷却液通路7が形成され、この冷却液通路7に水等の冷却液を通すことにより、ステージ部6が冷却される。
このステージ部6の上には、シリコンウエハ等の薄形板状の加熱物を載せる平坦な加熱プレート2を有する耐熱性の加熱物支持部材1が設置され、その内部は同加熱物支持部材1により、その外側の空間と気密に仕切られる空間を有する。より具体的には、加熱物支持部材1は、上面側が加熱プレート2により閉じられ、下面側が開口した円筒形状を有しており、加熱プレート2の平坦な上面は、シリコンウエハ等の薄形板状の加熱物より広くなっている。加熱物支持部材1の下端部にはフランジが設けられ、このフランジ部分がステージ部6の上面に当てられて固定されると共に、真空シール材8により気密にシールされている。
【0016】
加熱物支持部材1はその全体または少なくとも加熱プレート2がシリコン含浸シリコンカーバイトやアルミナ、窒化珪素等のセラミックからなる。加熱物支持部材1がセラミックのような絶縁体からなる場合は、その加熱プレート2の内面をメタライズして導体膜を形成し、この導体膜をステージ部6を介して接地する。また、加熱プレート2を形成する材料の中に導体材料を含ませて導電性を持たせることによっても同様の目的を達し得る。
【0017】
図1に示すように、加熱物支持部材1の周壁は下段の径が大きく、上段の径が小さい2段の円筒形状となっている。下段の径の大きな周壁部分13bと上段の径の小さな周壁部分13aとは、加熱物支持部材1の周壁全体の中間の高さ位置において、その周壁の径方向に延びるリング状の横壁15で連結されている。これら径が異なる上下の周壁部分13a、13b及びそれらを連結する横壁15は、一体成型するのがよい。
【0018】
ステージ部6には、排気通路4が形成され、この排気通路4に接続された真空ポンプ5により、加熱物支持部材1の内部の空間が排気され、真空にされる。
さらに、この加熱物支持部材1の内部には、フィラメント9とリフレクタ3が設置されている。
【0019】
フィラメント9は、加熱物支持部材1の加熱プレート2の背後に設けられ、このフィラメント9には、絶縁シール端子を介してフィラメント加熱電源10が接続されている。このフィラメント加熱電源10は、フィラメント9側が高圧、電力調整器17側が低圧になるように絶縁されている。さらに、このフィラメント9と加熱プレート2との間には、加熱物支持部材1を介して電子加速電源11により加速電圧が印加されている。なお加熱プレート2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。
【0020】
リフレクタ3は、加熱物支持部材1の加熱プレート2に対しフィラメント9の背後側に設けられている。このリフレクタ3は、金、銀等の反射率の高い金属、またはモリブデン等の融点の高い金属で形成される。リフレクタ3の加熱物支持部材1の加熱プレート2に対向した面は、鏡面となっており、輻射熱を反射する。このリフレクタ3は、加熱物支持部材1とは電気的に絶縁されるがフィラメント9とは略同電位の状態におかれる。このことにより、リフレクタ3には電子が飛来せず、電子衝撃による加熱は起こらない。このようなフィラメント9は、多重に配置することができる。
【0021】
リフレクタ3の中央部には、円筒状の導体からなるシールド16が起立しており、このシールド16とリフレクタ3とは電気的に導通し、同電位となっている。このシールド16の上端側は加熱物支持部材1の加熱プレート2の下面近くに達し、そのシールド16の上端部から外側にフランジが延設され、このフランジが加熱プレート2の下面と対向している。
【0022】
前記ステージ部6の中央部から測温素子としてのシース形の熱電対12が垂直に挿入され、この上端側は前記シールド16の中に非接触状態で配置される。この熱電対12の上端は一対の熱電対線を接合した測温点となっており、この接合点が加熱プレート2の下面に接触している。熱電対12は、ステージ部6から真空チャンバの外側に引き出され、その補償導線が零点補償回路を含む温度測定器14に接続される。
【0023】
このような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共に、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、この熱電子が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。このとき、ステージ部6の冷却液通路7に冷却液が通され、加熱物支持部材1が冷却される。
【0024】
加熱プレート2の温度が、熱電対12により加熱プレート2の温度を測定しながら昇温し、予め定められた温度に加熱プレート2の温度が達すると、フィラメント9に通電するフィラメント加熱電源10の電力が下げられ、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の加熱を停止し、ステージ部6の冷却液通路7に通している冷却液により冷却され、加熱プレート2が降温される。
【0025】
このようにして、加熱プレート2の加熱時に加熱物支持部材1の下端部は、ステージ部6の壁に設けられた冷却液通路7に通す冷却水により冷却される。このため、加熱物支持部材1の下端部と加熱プレート2との間には大きな温度勾配を生じる。他方、加熱プレート2の加熱前と冷却時は、加熱物支持部材1の下端部と加熱プレート2とは共に常温付近にあり、その間に温度勾配は殆ど無い。このように、加熱と降温を繰り返すことにより、加熱物支持部材1の下端部と加熱プレート2との間の温度勾配は繰り返し大きな変化を受ける。
【0026】
このとき、図2に示すように、加熱物支持部材1の加熱プレート2、上下の周壁部分13a、13b及び横壁15がそれぞれ膨張し、変形するが、互いに隣接する壁が前記膨張を吸収する。また、図4に示す従来の電子衝撃型加熱装置の加熱物支持部材1の加熱プレート2と周壁部分との間の肩部が1個所であるのに対し、図1に示した電子衝撃型加熱装置ではその肩部が3個所となり、肩部に集中する応力もより分散される。これにより、繰り返し加熱と冷却を繰り返しても、それにより繰り返し受ける熱応力により早期の破損が起こり難くなる。
【0027】
図3は、本発明による電子衝撃加熱装置の他の実施形態を示すものであり、図1に示した電子衝撃加熱装置の実施形態と同じ部分は同じ符号で示している。図3に示した電子衝撃加熱装置の実施形態は、図1に示した電子衝撃加熱装置の実施形態と殆どの部分が共通している。そのため、相違している部分のみを説明すると、この図3に示した実施形態では、径の小さな周壁部分13aが下にあり、径の大きな周壁部分13bが上にあり、それられの間が横壁15で連結されている。図1に示した実施形態に比べて、加熱物支持部材1の天壁である加熱パネル2の面積を広く取れる。
【0028】
なお、前述した2つの実施形態では、加熱物支持部材1の周壁を径が異なる2段の周壁部分に分けたが、製造の容易性等を特に考慮しなければ、加熱物支持部材1の径が異なる周壁部分を3段以上とすることも出来る。周壁部分の段を増やすことにより、熱応力の分散性はさらに良くなるが、他の外力に対しては脆弱性を増すため、周壁部分の段は2段が最良であり、多くても3段が限度となる。
【0029】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明による電子衝撃加熱装置では、加熱物支持部材1の複数段の周壁部分13a、13bと横壁15により温度変化に伴う熱応力が分散されるため、繰り返して加熱と冷却を繰り返すことにより生じる熱応力による疲労破壊が生じにくくなる。このため、加熱物支持部材1の早期の破壊が防止され、より寿命の永い加熱物支持部材1を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による電子衝撃加熱装置の一実施形態を示す概略縦断面図である。
【図2】電子衝撃加熱装置の同実施形態の加熱物支持部材の一部を示す要部断面図である。
【図3】本発明による電子衝撃加熱装置の他の実施形態を示す概略縦断面図である。
【図4】電子衝撃加熱装置の従来例を示す概略縦断面図である。
【符号の説明】
9 フィラメント
2 加熱プレート
1 加熱物支持部材
13a 周壁部分
13b 周壁部分
15 横壁
Claims (1)
- フィラメント(9)で発生した熱電子を加速して加熱プレート(2)に衝突させて加熱プレート(2)を発熱させる電子衝撃加熱装置であって、加熱プレート(2)を天壁とする加熱物支持部材(1)の周壁が径が異なる上下の多段の周壁部分(13a)、(13b)からなり、これらの周壁部分(13a)、(13b)がそれらの径方向に延びるリング状の横壁(15)で連結されていることを特徴とする電子衝撃加熱装置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003150265A JP3825760B2 (ja) | 2003-05-28 | 2003-05-28 | 電子衝撃加熱装置 |
US10/821,081 US7320733B2 (en) | 2003-05-09 | 2004-04-08 | Electron bombardment heating apparatus and temperature controlling apparatus and control method thereof |
US11/444,727 US7586730B2 (en) | 2003-05-09 | 2006-06-01 | Electron bombardment heating apparatus and temperature controlling apparatus |
US12/229,843 US7968828B2 (en) | 2003-05-09 | 2008-08-27 | Temperature controlling method of electron bombardment heating apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003150265A JP3825760B2 (ja) | 2003-05-28 | 2003-05-28 | 電子衝撃加熱装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004355877A JP2004355877A (ja) | 2004-12-16 |
JP3825760B2 true JP3825760B2 (ja) | 2006-09-27 |
Family
ID=34046121
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003150265A Expired - Lifetime JP3825760B2 (ja) | 2003-05-09 | 2003-05-28 | 電子衝撃加熱装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3825760B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4919668B2 (ja) * | 2006-01-31 | 2012-04-18 | 助川電気工業株式会社 | 熱電子放出用フィラメント支持構造 |
JP2007220458A (ja) * | 2006-02-16 | 2007-08-30 | Sukegawa Electric Co Ltd | 電子衝撃加熱装置 |
JP4839123B2 (ja) * | 2006-04-12 | 2011-12-21 | 助川電気工業株式会社 | 背面電子衝撃加熱装置 |
JP2008053066A (ja) * | 2006-08-25 | 2008-03-06 | Sukegawa Electric Co Ltd | 背面電子衝撃加熱装置 |
-
2003
- 2003-05-28 JP JP2003150265A patent/JP3825760B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2004355877A (ja) | 2004-12-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9490104B2 (en) | Heat treatment apparatus | |
US20140008352A1 (en) | Heat treatment apparatus | |
US7968828B2 (en) | Temperature controlling method of electron bombardment heating apparatus | |
JP3825760B2 (ja) | 電子衝撃加熱装置 | |
JP4839123B2 (ja) | 背面電子衝撃加熱装置 | |
JPH06244143A (ja) | 処理装置 | |
JP2912913B1 (ja) | 板体加熱装置 | |
JP3929947B2 (ja) | 電子衝撃加熱装置 | |
JP3950089B2 (ja) | 電子衝撃加熱装置 | |
JP2912616B1 (ja) | 板体加熱装置 | |
JP3828527B2 (ja) | 電子衝撃加熱装置 | |
JP4955357B2 (ja) | 背面電子衝撃加熱装置 | |
JP2007220458A (ja) | 電子衝撃加熱装置 | |
JP2975927B1 (ja) | 板体加熱装置 | |
JP3866685B2 (ja) | 電子衝撃加熱器の温度制御装置と温度制御方法 | |
JP5253774B2 (ja) | 背面電子衝撃加熱装置 | |
JP2966397B1 (ja) | 板体加熱装置 | |
JP2009253061A (ja) | 基板支持部材 | |
JP2000353492A (ja) | 電界放出冷陰極の高圧動作 | |
JPH0685395B2 (ja) | 半導体製造装置等における加熱装置 | |
KR20240105017A (ko) | 기판 처리 장치 | |
JP4919709B2 (ja) | 背面電子衝撃加熱装置 | |
JPH0715352B2 (ja) | 真空加熱装置 | |
JP5581124B2 (ja) | 背面電子衝撃加熱装置 | |
JP2015106595A (ja) | 熱処理装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060606 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060630 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 3825760 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090707 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120707 Year of fee payment: 6 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150707 Year of fee payment: 9 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |