(57)【要約】【課題】フィラメントからの輻射熱の放射や加熱プレートの表面からの輻射熱の反射等に影響されることなく、輻射温度計により加熱プレートの温度を正確に測定する。【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、加熱プレート２の温度測定位置に凹部１１を設け、この凹部１１の中の輻射熱を輻射温度計５により測定するものである。この加熱プレート２の温度測定位置に設けた凹部１１は、温度測定点がある奥側より入口側で狭くなっていることが好ましい。【選択図】図１
2008053066.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、加熱プレート（２）の温度測定位置に凹部（１１）を設け、この凹部（１１）の中の輻射熱を輻射温度計（５）により測定することを特徴とする背面電子衝撃加熱装置。
【請求項２】
加熱プレート（２）の温度測定位置に設けた凹部（１１）は、温度測定点がある奥側より入口側で狭くなっ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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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、一般的には熱電対が使用されている。テーブル３６に設けたフィードスルーから加熱容器の中にシース形熱電対を引き込み、その先端の測温接点を加熱プレートの背面に埋め込み、加熱プレート３２の温度を測定する。
【０００８】
しかしながら、背面電子衝撃加熱ヒータにおいては、加熱テーブル３２の背面側の加熱容器３１の中で熱電子が飛びかっているので、シース型熱電対を加熱容器３１の内部に入れると、電子がシース型熱電対のシースを通じアース側に流れてしまう。これにより、加熱プレート３２に衝突する電子の量にムラが出て、その温度分布が変わってしまう。
【０００９】
このような場合において、シース形熱電対を使用して温度測定が出来ない場合は、図３に示すように、輻射温度計３５を使用して非接触で温度の測定を行う。真空チャンバのテーブル３６にビューポート４１を設け、このビューポート４１を通して加熱容器３１の加熱プレート３２の温度を非接触で測定する。
【００１０】
熱電対は構造が簡単なため、コスト的に有利であり、加熱プレートの温度をその周囲の条件が変わっても測定出来る点に最大の利点がある。他方、輻射温度計は、コストが高いうえに、単色輻射温度計の場合は、測定物の輻射率が変わるごとに輻射率調整ボリュームによりアンプ倍率を調整しなければ正しい温度を測定することが出来ない。加えて、単色輻射温度計は、その測定波長（検出波長）が赤外に及ぶものが多く、ビューポートに一般的に使用される石英ガラスは赤外線をあまり透過しないのでさらにビューポートのガラスの温度の影響を受けやすい。このため、赤外線以上の長い波長を使わない２色（２波長）輻射温度計を用いる必要がある。
【００１１】
２色輻射温度計は、被測定物の輻射率の影響を受けずに温度測定することが出来、ビューポートのガラスの影響を受けないように、２波長とも同じ透過率を有するガラスを選択することにより、被測定物の温度を正しく測定出来る利点がある。またビューポートの大きさ等により制約はあるが、輻射温度計自体をずらせば被測定物の温度測定位置をずらすことが出来るので、被測定物の温度分布も測定することが可能である。
【００１２】
この輻射温度計３５による温度測定において問題となるのは、加熱プレート３２によって反射されて測定障害が生じる場合が２つある。一般にフィラメント３９が加熱プレートより温度が高いため、同フィラメント３９から放出される輻射熱による測定障害と、そのフィラメントからの輻射熱による測定障害とである。輻射温度計３５がこれらの輻射熱を拾ってしまうと、加熱プレート３２から発射される輻射熱だけを正確に測定出来ず、その温度測定値に誤差が生じる原因となる。
【特許文献１】特開２００５−５６９６４号公報
【特許文献２】特開２００５−５６９６３号公報
【特許文献３】特開２００５−５６６２８号公報
【特許文献４】特開２００５−５６５８２号公報
【特許文献５】特開２００４−３５５８７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
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、フィラメントからの輻射熱の放射や加熱プレートの表面からの輻射熱の反射等に影響されることなく、輻射温度計により加熱プレートの温度を正確に測定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。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明では、前記の目的を達成するため、加熱容器１の加熱プレート２に凹部１１を設け、この凹部１１の温度を輻射温度計５で測定することにより、フィラメントからの輻射熱の放射や加熱プレートの表面からの輻射熱の反射等の影響を防止するようにした。
【００１５】
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、加熱プレート２の温度測定位置に凹部１１を設け、この凹部１１の中の輻射熱を輻射温度計５により測定するものである。この加熱プレート２の温度測定位置に設けた凹部１１は、温度測定点がある奥側より入口側で狭くなっていることが好ましい。
【００１６】
このような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に設けた凹部１１内から放射される輻射熱のみを輻射温度計５で検知して温度を測定するため、加熱プレート２の内部の温度を測定することが出来る。そして、凹部１１内から放射される輻射熱を輻射温度計５で検知するため、フィラメント９から放射される輻射熱や加熱プレート２の表面から反射される輻射熱の影響を受けず、加熱プレート２に設けた凹部１１内から放射される加熱プレート２自体の温度を示す輻射熱のみを輻射温度計５で検知して温度を測定することが出来る。
【００１７】
さらに、この加熱プレート２の温度測定位置に設けた凹部１１が、温度測定点がある奥側より入口側で狭くなっていると、輻射温度計５で温度を測定する位置にフィラメント９から放射される輻射熱や加熱プレート２の表面から反射される輻射熱が進入しにくいため、それら温度測定の障害となる輻射熱の影響をより小さくすることが出来る。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明した通り、フィラメント９から放射される輻射熱や加熱プレート２の表面から反射される輻射熱の影響を受けず、加熱プレート２に設けた凹部１１内から放射される輻射熱のみを輻射温度計５で検知して温度を正確に測定することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明では、加熱容器１の加熱プレート２に凹部１１内から放射される輻射熱のみを検知して温度を輻射温度計５で測定することにより、フィラメントからの輻射熱の放射や加熱プレートの表面からの輻射熱の反射等の影響を防止するようにした。
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。
【００２０】
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の加熱プレート２の中央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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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に設けたビューイングポート８を通して前記加熱容器１の加熱プレート２の下面に対向して輻射温度計５が設けられている。また、前記加熱容器１の加熱プレート２の下面の輻射温度計５と対向した位置には、凹部１１が設けられている。これにより、輻射温度計５は、この凹部１１の中の壁面から放出される輻射熱により加熱プレート２の温度を測定する。
【００２５】
図１（ａ）に示すように、この凹部１１は奥に比べて入口が狭くなっており、その奥はフィラメント９から放出される輻射熱は加熱プレート２の他の部位で反射される輻射熱の影響を受け難い。
図２（ｂ）〜（ｃ）は、この凹部１１の他の例を示す。図２（ｂ）は、凹部１１の輻射温度計５と対向する面を粗面にしたものである。その表面を粗くし、輻射熱の反射を低減している。図２（ｃ）は、凹部１１の表面に輻射率が１に近い黒鉛層１５を形成し、輻射温度計によるよる温度測定の精度の向上を図っている。随２（ｄ）は、凹部１１の内面を球面等の曲面としている。
【００２６】
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。
【００２７】
このとき、輻射温度計５により、前記加熱プレート２の凹部１１内の温度が測定され、加熱物７の温度が把握出来る。また、この温度測定値により、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。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】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。
【図２】本発明の実施例である背面電子衝撃加熱装置の加熱プレートの凹部の形状の各例を示す部分断面図である。
【図３】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】
【００２９】
１    加熱容器
２    加熱プレート
５    輻射温度計
６    テーブル
７    加速電源
９    フィラメント
１１  加熱プレートの凹部
１２  加熱電源
【図１】
2008053066.tif 000003
【図２】
2008053066.tif 000004
【図３】
2008053066.tif 000005