JP2000081355A - 板状体の温度測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 炉内の高温環境下で発現する保護筒やウエハ
の反りや歪みに起因して発生する平坦面とウエハ等板状
体間に発生する隙間を自動的に解消して、平坦面をウエ
ハに常に面接触させることができ、炉内におけるウエハ
等板状体の表面温度の変化をダミーウエハを用いること
なく高精度、高応答に測定することができる板状体の温
度測定装置を提供せんとするものである。 【解決手段】 感温部を組み込んだ保護筒を一つ以上の
回動支点で揺動可能に支持するとともに保護筒先端部の
一部を平坦面となし、板状体下面に加圧接触した平坦面
が受ける荷重を原動力として前記保護筒を３次元複数方
向に回転させて平坦面を板状体下面に面接触させる姿勢
修正機構を設けた板状体の温度測定装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハ等の
板状体の温度測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体の技術進歩は著しいものが
あり、それらの加工プロセスにおいても装置制御の精密
化が要求されている。特に半導体ウエハの加工プロセス
における温度制御はその加工結果に大きな影響をおよぼ
すため極めて重要であり、測定精度の一層の向上が望ま
れている。

【０００３】半導体ウエハ等板状体の熱処理装置として
はバッチ式装置と枚葉式装置とがあり、枚葉式装置の一
つとしてＲＴＰ装置があるが、それは温度計測精度の確
保に加えて計測の迅速化と再現性が要求される。このＲ
ＴＰ装置としては放射温度計を用いる非接触方式と熱電
対や測温抵抗体の感温部を直接又は間接的に測温対象物
であるウエハ等板状体表面に接触させる接触方式とがあ
るが、これらはそれぞれ解決すべき問題点を内包してい
る。

【０００４】例えば、放射温度計を用いた場合には、ウ
エハの材質や表面状態、更にはプロセスガスの違いによ
り同表面の放射率が異なるため、この相違を補正するた
めに、別途、熱電対等を組み込んだ校正用のダミーウエ
ハを用意して放射温度計での測定結果を校正する作業が
必要であり、このため作業が煩雑で総合精度も悪くなる
という問題がある。

【０００５】一方、接触方式の代表的構造としては、複
数の支持用ピンでウエハを支え、この内の少なくとも一
つ以上の支持用ピンの先端部に設けた熱電対により、ウ
エハ温度を測定するものが知られている。支持用ピンは
石英等で構成される略円弧状の先端形状を有する支持体
であり、外表面に蒸着又はスパッタリング等により薄膜
型熱電対を形成した構成である。そして、ウエハを載置
した時に接触する前記円弧状の頂点近傍に同熱電対の温
接点部を設けることによりウエハを支持しつつ同表面温
度を測定するというものである。しかし、同構造ではウ
エハとの接触が点状、又は線状であって、接触面積が小
さいため、温度測定精度が悪く、応答速度も遅いという
問題がある。また、熱電対素材である金属が露出し、直
接ウエハに接触するためウエハ及び炉内を汚染する。さ
らに、石英等の支持部材と熱電対の熱膨張率が異なるた
め、熱サイクルにより熱電対が剥離する等の種々の問題
があった。そして、これら問題は、処理温度が高いほど
顕著であった。このような接触式の問題点の解決を目指
した注目すべき技術としては、特開平４−１４８５４５
号がある。これは、図１１、１２に示す如く、ウエハＷ
を３点支持するとともに、これら３点のうち、２点は通
常の支持凸部４０、４０で支持し、残りの１点は、図１
３に示すように、先端に平坦面４１を形成した棒状の測
温手段によって受けるというものである。そして前記平
坦面でウエハＷの荷重の一部を担わせるというものであ
り、平坦面４１をウエハＷに一定の押圧で接触させるこ
とにより、ウエハＷと平坦面との接触を確実化し、これ
によりウエハＷの表面温度の高精度な測温を可能にせん
とするものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この特開平４−１４８
５４５号記載技術によれば、ダミーウエハで温度校正す
る必要がなくなり、測定対象であるウエハＷの温度を汚
染なく直接測定することが可能になる。そして、その測
定精度は高精度なものとなる筈であるが、本発明者の研
究によれば、実際にはその精度は十分なものとはいえ
ず、又、応答性も十分なものとはいえなかった。

【０００７】本発明者は、この原因について検討したと
ころ、前記平坦面とウエハＷとの間に浮きが発生してい
ることを見いだした。特開平４−１４８５４５号では、
保護筒の平坦面の方向調整と固定は室温下で行うため、
炉内挿入後の加熱状態では保護筒に反りや歪みが発生す
る。そして、炉内にある保護筒先端部が数百度〜一千度
程度の熱サイクルの温度環境下にあるのに対し、炉外に
ある保護筒基部は常温環境下にあることから、この温度
差による熱膨張・収縮の差がもたらす保護筒の反りや歪
みは相当大きい。また、加熱状態においてウエハには反
りが発生する。このような炉内と炉外の温度差に起因し
て、本来面接触すべき平坦面４１とウエハ面との間に隙
間が生じ、これがウエハＷからの熱伝導を阻害する要因
となっていることに気づいた。このような隙間は炉内の
高温環境下で初めて発現するものであって炉内に設置す
る前には発現しないから、隙間の存在有無を炉内挿入前
に確認することはできず、また当然のことながら、この
ような隙間を解消すべく保護筒の姿勢を調整することも
不可能であった。

【０００８】本発明はかかる現況に鑑みてなされたもの
であり、炉内の高温熱サイクル環境下で発現する保護筒
及びウエハの反りや歪みに起因して発生する平坦面と板
状体間に発生する隙間を自動的に解消して、平坦面をウ
エハ面に常に面接触させることができ、炉内におけるウ
エハ等板状体の表面温度の変化をダミーウエハを用いる
ことなく高精度に、応答性良く測定することができる板
状体の温度測定装置を提供せんとするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明者は、保護筒の先端部に形成した平坦面がウ
エハ等板状体に対して３次元複数方向に回転可能となし
てその姿勢を制御する姿勢修正機構を備えさせ、この３
次元複数方向に回転自在となした保護筒の先端に位置す
る平坦面を板状体下面に接触するようにすれば、板状体
の重量の一部が平坦面に作用して、平坦面を回転させる
こととなり、この結果、平坦面と板状体が面接触するよ
うに保護筒の姿勢が自動的に修正され、この結果、平坦
面と板状体との温度的一体性が高まり、板状体の温度が
正確に測定できるとの着想を得た。

【００１０】このような考え方に立って提案された請求
項１記載発明は、加熱炉内に収容された複数支点で支持
された板状体の温度を、保護筒を外装した測温手段の感
温部を測温箇所に接触させて測定する温度測定装置であ
って、前記感温部を組み込んだ保護筒を支点で揺動可能
に支持し、且つ前記板状体下面に加圧接触した前記平坦
面が受ける荷重を原動力として前記保護筒を３次元複数
方向に回転させて平坦面を板状体下面に面接触させる姿
勢修正機構を設けたことを特徴としている。

【００１１】温度測定装置は複数支点で支持されている
板状体の一部に保護筒の平坦面が接触して、板状体の重
量の一部を保護筒平坦面が担うことになる。保護筒平坦
面は板状体の水平姿勢を維持するための支点の一つとし
て機能する場合と、単に板状体に接触しているだけで、
平坦面を板状体から離しても板状体の水平姿勢が崩れな
い場合とがあるが、いずれにせよ、平坦面に板状体の重
量の一部が担われており、平坦面は３次元的に回転し
て、板状体と面接触するように、その姿勢が修正され、
この結果、板状体の温度が高精度且つ応答性良く測定さ
れる。

【００１２】保護筒を回転させる方向は、保護筒軸方向
に直交する方向と、保護筒の軸周り方向との両方向が少
なくとも必要である。また保護筒軸方向に直交する方向
への回転には、少なくとも鉛直面内の回転が含れるが、
水平面内での回転も同時になして、これら方向の全てに
ついて姿勢修正を行うことが好ましい。

【００１３】より好ましい形態として、平坦面で板状体
の水平姿勢を支持する形態が提案される。この形態は次
のようなものである。加熱炉内に収容された板状体の温
度を、保護筒を外装した測温手段の感温部を測温箇所に
接触させて測定する温度測定装置であって、前記感温部
を組み込んだ保護筒の先端部の一部を平坦面となし、こ
の平坦面が少なくとも板状体の一部を支持して他の支持
凸部と協動して板状体を略水平に支える構造となすとと
もに、前記保護筒をその軸方向に直交する方向に回転さ
せる機構及び保護筒を軸周りに回転させる機構の一方又
は双方を組み込み、前記保護筒平坦面が板状体から受け
る荷重によって前記各方向への回転力を生成させ、保護
筒と支持凸部とによって支えられた板状体が平衡するよ
うにした板状体の温度測定装置である。ここで保護筒軸
方向に直交する方向とは、鉛直面内及び水平面内での移
動方向、更にはこれら両面内の移動方向を組み合わせた
方向も含んでいる。

【００１４】この装置では、先ず最初にウエハ等板状体
が炉内所定位置まで搬送されて複数の支持凸部によって
ウエハ等板状体が支持される。これら複数の支持箇所の
うちの内１カ所は先端を平坦面に加工した保護筒によっ
て支えられる。この保護筒の上にウエハ等板状体が載せ
られてウエハ重量の一部が保護筒先端部によって受け取
られると、この重量は保護筒を保護筒を回転させる回転
力として作用することになる。この結果、平坦面とウエ
ハとの間の微少隙間が解消する方向に保護筒が回転し、
保護筒とウエハとが平衡した状態となって落ち着く。平
衡状態では、平坦面とウエハ等板状体との間には隙間は
存在せず、平坦面はウエハ等板状体に一定の押圧力で面
接触することになる。ここで、保護筒の回転動作は保護
筒が直接的に支点によって支えられている場合と、保護
筒と支点間に保護筒の支持強度を補うために中間部材と
しての支持部材を介在させる場合とがある。

【００１５】請求項６記載の発明は、保護筒を軸周り
と、軸に直交する方向への回転構造を具体的に規定した
ものであり、支持部材を設けた場合の具体的構造を規定
したものである。その内容は、保護筒の長手方向におい
て離間した位置で案内支持する少なくとも２つ以上の案
内支持部を備えた支持部材と、該支持部材をその鉛直面
内及び水平面内において回転させる一つの支点とを備
え、支持部材上に載置した保護筒が平衡する位置に前記
支点を配置したことを特徴としている。

【００１６】請求項７記載の発明は、保護筒を軸周りに
回転させる機構を具体的に規定したもので、その内容
は、保護筒先端部に形成した平坦面形成箇所の横断面形
状が円弧状の下面を有し、その平面幅ｄと高さｈの比ｄ
／ｈを１〜５の範囲に設定したことを特徴としている。

【００１７】

【発明の実施の形態】次に発明の詳細を図示した実施例
に基づき詳細に説明する。図１は本発明の温度測定装置
の一実施例の組立前の状態を示す説明用斜視図であり、
図２は組立後の同実施例装置にウエハＷを載置した状態
を示す正面図である。本装置は、ウエハ等板状体を支持
する機構と、測定手段を内挿した保護筒１１を支持する
機構とを備え、両支持機構の結合位置に感温部が形成さ
れた保護筒１１の先端部を位置づけている。また保護筒
を支持する機構は前記保護筒の姿勢修正機構を備えてい
る。

【００１８】本実施例では、半導体ウエハの表面温度の
測定を対象とした場合を例にして説明するが、本発明装
置の測定対象物は半導体ウエハに限定されず、他の板状
体にも適宜応用できる。

【００１９】図例のウエハＷは３点支持構造によって略
水平姿勢で支えられるが、そのうち２点は単機能の支持
凸部２で支え、残る１点は保護筒１１の先端部で支持す
る。この場合、保護筒先端部ではウエハ重量の約１／３
の荷重が担われることになる。支持凸部２、２及び保護
筒１１の先端部はウエハＷの円周方向において等間隔、
例えば、１２０度間隔で配置される。図示しないが支持
凸部２、２は取り扱い上、共通の環状体上に設けること
が好ましい。支持凸部２、２及びこれら支持凸部２、２
と一体形成される環状体の材質としては、炉内温度に耐
える耐熱性を有し且つウエハを汚染しないものであるこ
とが必要であり、例えば石英等が使用できる。

【００２０】支持凸部２の数は３点以上であってもよ
い。この場合、ウエハＷの水平姿勢は支持凸部２によっ
て維持される。したがってこの場合、保護筒先端部がウ
エハＷに接触しているか否かに係わらず、保護筒先端部
はウエハＷを支持しているのではなく、単に加圧接触さ
せているだけである。バランスをとるための微妙な調整
は不要であるから、保護筒先端部によるウエハＷ下面へ
の当接圧の設定には厳密さは要求されない。例えば、支
持凸部２の数が３点以上で等間隔配置されるとき、保護
筒先端部がウエハＷの下面を支えなくてもウエハＷは水
平姿勢を保つことができる。この場合、保護筒先端部の
ウエハ下面への当接圧は、保護筒先端部がウエハＷを持
ち上げない範囲で適宜設定することができる。したがっ
てバランスをとるための微妙な調整作業は不要であり、
したがって装置設計が容易となるとともに使用に際して
の煩雑さもない。このように、支点数の増加はウエハＷ
を水平姿勢で安定化するうえでは有利であるものの、そ
の反面、支点の増加は熱漏洩につながる可能性があるこ
とから、実際的には支点数は少ない方が好ましい。

【００２１】一方、保護筒１１には測温手段が組み込ま
れ、この保護筒１１がシーソー動作をする保護筒支持部
材１０によって支えられている。保護筒１１は測温手段
を保護するためのものである。本実施例ではシース熱電
対を用いていることから、シースが保護筒１１に該当す
るが、一般型熱電対又は測温抵抗体等のシースを伴わな
い他の測温手段を用いる場合には、測温手段を外装する
保護筒を別途設ける。保護筒１１の表面材質は炉内高温
環境下でも変質せずウエハＷを汚染するような物質を生
じず且つ熱伝導度の高いものを使用することが望まれ、
例えばＣＶＤ法によりＳｉＣの厚膜を形成することなど
が例示できる。

【００２２】保護筒先端の平坦面１２は、上述したよう
にウエハＷ下面に面接触するよう配置されるが、平坦面
１２がウエハＷに面接触するように保護筒１１の姿勢を
修正する姿勢修正機構が設けられている。炉内での加熱
によって保護筒１１及びウエハＷが受ける熱膨張や反り
等の変形は多様であるため姿勢修正機構は、全方向に対
して姿勢修正ができる必要がある。本実施例ではこのよ
うな全方向への姿勢修正を、保護筒１１の軸周りの回転
と、鉛直面内での回転と水平面内での回転との３方向へ
の回転を組み合わすことで可能にしている。

【００２３】姿勢修正機構は保護筒１１の軸周りの回転
動作と、保護筒１１の軸方向に直交する方向への回転動
作を行うことが可能な構造を有し、更に、後者には、保
護筒を鉛直面内で回転させる動作と水平面内で回転させ
る動作とを含ませている。鉛直面内と水平面内での両回
転動作を組み合わせることもある。先ず、保護筒１１を
軸周りに回転させる機構及び保護筒１１を鉛直面内で回
転させる機構について説明する。保護筒１１の先端部に
おけるウエハＷを支える部分は図３に示すように上面に
平坦面１２を形成し、下面を断面円弧状の周面１３とな
した構成であり、前記平坦面１２をウエハＷ下面に面的
に接触させることにより、この保護筒先端部に形成した
平坦部でウエハＷの重量の一部を支える構造となってい
る。この平坦面１２を形成した箇所の平面幅ｄと高さｈ
の比ｄ／ｈは１〜５の範囲とすることが好ましい。この
範囲であれば、ウエハＷとの十分な接触面積を確保して
熱伝導を良好にするとともに、ウエハＷから受けた荷重
が保護筒を軸周りに回転させるための十分な回転力を得
ることができ、しかもその比較的なだらかな周面１３に
よって回転動作も安定して行うこともできる。

【００２４】またこのような保護筒１１は保護筒支持部
材１０上に略非拘束な状態、即ち、熱膨張・収縮による
保護筒軸方向の伸縮及び軸周りの回転を許容する状態で
載置されている。またこの支持部材１０は、前記保護筒
１１を載置した状態で保護筒１１を鉛直面内及び水平面
内において回転させることができるように構成されてい
る。具体的には、例えば保護筒先端部は図４に示すよう
に保護筒先端部の下部周面１３の曲率半径ｒ１よりも大
きな曲率半径ｒ２を有する緩やかな内周面を形成した凹
状に湾曲面２０を有する案内支持部２１によって受け止
め、これにより軸周りの回転を許容している。この構造
は保護筒１１の基部側においても同様であり、凹状の湾
曲面２２を有する案内支持部２３によって保護筒１１の
基部を支える構造となしている。案内支持部２１、２３
は湾曲面２０、２２が形成された上部側に向かうにした
がって、熱容量が少なくなるよう、上部側ほどその幅を
狭めている。保護筒１１は非拘束な状態で案内支持部２
１上に載置されているが、保護筒１１の軸方向に対して
は、図１に示すようにリミットリング２８，２８を設け
てその軸方向のずれを防止している。保護筒１１はこの
ような構造により軸周りに回転する自由度が与えられて
いる。これにより、ウエハＷが載置されたときには、平
坦面１２に作用するウエハＷの荷重が保護筒１１を軸周
りに回転させる回転力としても作用し、平坦面１２とウ
エハＷとの間に存在する軸周り方向の隙間が解消され
る。

【００２５】一方、鉛直面内での回転動作は、支持部材
１０が保護筒１１を載置した状態で回動支点２４を中心
としてシーソーのような動作することによって行われ
る。支持部材１０は前記案内支持部２１、２３を上面に
離間配置した棒状のバランス杆２５を回動支点２４を中
心にして回動可能に支持した構造である。一方の案内支
持部２３はバランス杆２５の始端位置に、他方の案内支
持部２１はバランス杆２５の終端位置に設置され、この
バランス杆２５には重量バランスをとるためのウェィト
２６が付属されている。ウェィト２６はバランス杆２５
上でその長手方向に移動でき且つ任意箇所で固定できる
ものであれば採用でき、例えば図例のように断面コ字状
の部材などが採用可能である。案内支持部２１、２３
は、保護筒１１を非拘束な状態で支持でき、且つ保護筒
１１が脱落しない構造を有するものであれば図例のもの
以外も適宜採用でき、例えば、図５に示すように鞍状体
３０の両側に壁体３１，３１を設けたものなども採用し
うる。

【００２６】バランス杆２５を支持する回動支点２４
は、保護筒１１を鉛直面内で回転動作させるための回動
支点であると同時に水平面内で回転動作させるための回
動支点としても機能させている。このため回動支点２４
を受け入れてバランス杆２５を鉛直面内及び水平面内に
おいて回転可能とする受容部３２がバランス杆２５の下
面に設けられている。このような機能を具備させた回動
支点２４及び受容部３２の構造は図８，９で示される。
図８はバランス杆２５の下面に形成した受容部３２の構
造を上下反転させた状態で表したものであり、図９
（ａ）は同受容部３２の底面図である。図示するように
受容部３２はバランス杆２５下面に一対の隆起壁３３，
３３を対面配置し、その隆起壁３３，３３間に前記回動
支点２４の受容空間３５を形成した構成である。受容空
間３５を挟んで隆起壁３３，３３の対向面３４、３４を
対面させた構成となし、且つ対向面３４、３４のバラン
ス杆２５の幅方向中央部分には幅狭部３６を形成し、他
方、この受容空間３５に受け入れられる回動支点２４側
には前記幅狭部３６に対応する凹部２４ａを形成してい
る。前記幅狭部３６における最も狭い部分の幅Ｓ２は回
動支点２４の凹部２４ａの外径寸法にほぼ一致させると
ともに、この中央部を挟むバランス杆２５の幅方向両側
における隆起壁３３，３３間の間隔Ｓ１を回動支点２４
の外径寸法よりも大きく設定することにより、前記幅狭
部３６で回動支点２４の凹部２４ａ表面に点接触したバ
ランス杆２５が回動支点２４に対して揺動可能となり、
バランス杆２５が回動支点２４を中心にして鉛直面内及
び水平面内のいずれの方向、更にはこれら両面内の移動
方向を組み合わせた方向に対しても回転できるように構
成されている。尚、ここでは回動支点２４としては円柱
形状のものを示しているが、その形状はバランス杆２５
を揺動可能に支持できるものであれば、特に限定されな
い。回動支点２４はバランス杆２５を回動させる支点と
なるもので、それ自体は基底面に対して固定的に設置さ
れている必要がある。ここでいう基底面とは、例えばウ
エハＷを支える複数の支持凸部２が一体的に形成された
環状体等を指している。回動支点は図９（ｂ）のような
形状とすることもできる。この回動支点２４’は基底面
３７から隆起した形状であり、基底面と一体化してい
る。また、ここでは保護筒１１の姿勢修正を、保護筒１
１を載置する支持部材１０の姿勢を変更することで行っ
ているが、このような支持部材を設けることなく保護筒
１１に前記構成の受容部３２と同様の動作が可能な受容
部を形成し、この受容部に回動支点２４を係合させるこ
とにより行ってもよい。このような回動機構を設けた本
実施例装置はウエハＷが、支持凸部２、２及び保護筒先
端の平坦面１２の上に３点支持状態で載置されたとき
に、図２に示すように回動支点２４を挟んでその両側に
位置する保護筒１１と、ウエハＷとの重量が平衡し、保
護筒１１の軸線とウエハＷの下面とが略同一面内に存在
するようになる。

【００２７】回動支点２４がこのようなシーソー動作を
行うことにより、保護筒１１先端部の平坦面１２をウエ
ハＷに面接触させることができるようになる。ウエハＷ
が載置されると回動支点２４を中心として支持部材１０
が保護筒の軸方向に直交する方向に回転し、その平坦面
１２とウエハＷとの間の隙間をなくすように動作する。

【００２８】このように本実施例では、鉛直面内（図１
０（ｂ）においてＢで示す方向）と、水平面内（図８に
おいてＣで示す方向）、保護筒１１の軸周り方向（図６
においてＡで示した回転方向）の３方向に自在に回転し
うる構成となして、平坦面１２がウエハＷに当接する姿
勢を３方向で修正しているが、修正方向はいずれか１方
向あるいは、２方向である場合も除外するものではな
い。

【００２９】本装置の動作態様は図１０（ａ）〜（ｃ）
で示される。各図に対応する各段階の動作は次のとおり
である。ここでは回動支点の構造として図９（ｂ）で説
明した基底面と一体化した回動支点２４’を用いてい
る。 （ａ）ウエハＷが載置される前の段階では保護筒支持部
材１０は、保護筒側が下がっている。（ｂ）ウエハＷが
載置され、ウエハＷの重量が支持凸部２、２と保護筒１
１の平坦面１２とで３点支持され、ウエハＷの重量の一
部が平坦面１２に作用する。平坦面１２に作用した荷重
は、回動支点２４を中心とした回転力に変換され、保護
筒１１を載置した支持部材１０を鉛直面内（図１０
（ｂ）においてＢで示す方向）、水平面内、あるいはこ
れらを複合させた方向に回転させる。またこの回転と同
時に保護筒１１の軸周りの回転も行われ、保護筒１１は
３方向においてその姿勢が修正される。 （ｃ）回転した保護筒１１及び保護筒支持部材１０は、
保護筒１１の軸線とウエハＷ面とが略同一面となった位
置で平衡し、平坦面１２がウエハＷに接触して停止す
る。このような姿勢修正は炉内温度の変化により保護筒
１１及びウエハＷに熱膨張・収縮し、反った場合にも自
動的にはたらき、平坦面１２とウエハＷとが常に面接触
するような状態にその姿勢が修正される。また、保護筒
１１は非拘束な状態で支持部２１、２３上に載置されて
いるだけであるから、保護筒１１に熱膨張・収縮力が作
用しても、常に面接触を保つことができる。

【００３０】以上、説明した保護筒支持部材の構造は一
例に過ぎず、ウエハ重量の一部を受けて回転動作し、保
護筒１１とウエハＷとの面接触状態が自動的に実現され
るものであれば、他の構造も適宜採用される。

【００３１】

【実施例】本発明者等は、本発明の効果を確認すべく比
較試験を行った。比較試験は図１で示した本発明装置を
用いて行い、この装置を本発明実施例として扱い、他
方、この装置の姿勢修正機構を拘束して平坦面１２が固
定姿勢でウエハＷに接触するようにしたものを比較例と
して扱った。この実施例と比較例の装置を用いて熱電対
を表面から一定深さ埋め込んだ８インチのシリコンウエ
ハの測温を行った。ダミーウエハは炉内でランプ加熱を
行い、その昇温時の温度追従性と高温定常時の温度指示
値（測定精度）をダミーウエハの熱電対による測定結果
及び放射温度計による測定結果と比較した。その結果、
比較例では１秒間に約５０度の温度追従性しか得られな
かったのに対し、本発明装置では１秒間に約１００度の
温度追従性が得られた。この追従性はダミーウエハの熱
電対による測定結果及び放射温度計による測定結果と極
めて近似しており、また、高温定常時の温度指示値もダ
ミーウエハの熱電対による測定結果及び放射温度計によ
る測定結果と極めて近似しており、本発明装置がシリコ
ンウエハの温度を正確且つ応答性良く測定できているこ
とが確認できた。

【００３２】

【発明の効果】本発明は、ウエハ重量の一部を受けて保
護筒を３次元複数方向に回転させる姿勢修正機構を設
け、平坦面をウエハに隙間なく面接触させるようにした
ので、炉内温度変化により保護筒及びウエハの反りや歪
みに起因して保護筒平坦面とウエハ等板状体間に隙間が
発生しても、これを自動的に解消して、平坦面をウエハ
に常に面接触させることができ、ウエハ温度の高精度且
つ応答性に優れた測定が可能となる。

【００３３】請求項２記載のように、保護筒を回転させ
る方向を、支点を中心にして保護筒軸方向に直交する方
向と、保護筒の軸周り方向との両方向となした場合、姿
勢修正機構による姿勢修正の自由度が高まり、更に請求
項４記載のように、保護筒軸方向に直交する方向への回
転を、鉛直面内の回転と水平面内の回転とを含むように
した場合、一層その姿勢修正の自由度は高まる。

【００３４】請求項５のように、平坦面を板状体を支持
する支点の一つとして用いた場合、平坦面の板状体に対
する接触は、より確実に行われる。

【００３５】請求項６に記載するような構造体で保護筒
を支持するようにした場合は、保護筒を回動支点を中心
に円滑に回転させることができる。また保護筒は略非拘
束状態で支持されているから、熱膨張・収縮力が作用し
ても保護筒平坦面とウエハは常に面接触を保つことがで
きる。

【００３６】請求項７記載のように、平坦面形成箇所の
横断面形状において、平面幅ｄと高さｈの比ｄ／ｈが１
〜５の範囲となるよう設定したときには、ウエハ面から
の十分な熱伝導が確保されるとともに、保護筒の軸周り
方向への姿勢修正のため十分な回転力を得ることがで
き、しかもその回転動作も過敏過ぎずに適度に安定した
ものとなすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる温度測定装置の一実施例を示す
説明用斜視図

【図２】同実施例装置にウエハを載置した状態を示す正
面図

【図３】同実施例における保護筒先端部とこれを回転自
在に支える構造を示す断面図

【図４】同実施例における保護筒先端部下面の周面とこ
れを受ける支持部内周面の曲率半径の比較図

【図５】同実施例において保護筒先端部を受ける案内支
持部の他の構造を示す斜視図

【図６】同実施例における保護筒の先端部とこれを支え
る支持部の構造を示す斜視図

【図７】同実施例における保護筒の先端部とこれを支え
る支持部の構造を示す断面図

【図８】同実施例における回動支点とその周辺の構造を
示す説明斜視図。

【図９】同実施例における回動支点とその周辺の構造を
示し、（ａ）は回動支点受容部の底面図、（ｂ）は回動
支点受容部の断面図

【図１０】（ａ）（ｂ）（ｃ）同実施例の装置にウエハ
を載置したときの変化を示す説明図

【図１１】従来の温度測定装置の平面図

【図１２】従来の温度測定装置の同正面図

【図１３】従来の温度測定装置の要部を示す斜視図

【符号の説明】 Ｗ ウエハ １ 保護筒 ２ 支持凸部 １０ 保護筒支持部材 １１ 保護筒 １２ 平坦面 １３ 周面 ２０ 湾曲面 ２１ 案内支持部 ２２ 湾曲面 ２３ 案内支持部 ２４ 回動支点 ２４’ 回動支点 ２４ａ 凹部 ２５ バランス杆 ２６ ウェィト ２８ リミットリング ３１ 壁体 ３２ 受容部 ３３ 隆起壁 ３４ 対向面 ３５ 受容空間 ３６ 幅狭部 ３７ 基底面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 敬二 奈良県天理市嘉幡町229番地 光洋リンド バーグ株式会社内 (72)発明者 米下 一也 大阪府高槻市三島江１丁目５番24号 山里 産業株式会社内 (72)発明者 長門 正彦 大阪府大阪市西区江戸堀２丁目２番１号 山里産業株式会社内 Ｆターム(参考） 2F056 WA03 WA06 4M106 AA01 BA20 CA70 DH01 DH15

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱炉内に収容された複数支点で支持さ
   れた板状体の温度を、保護筒を外装した測温手段の感温
   部を測温箇所に接触させて測定する温度測定装置であっ
   て、前記感温部を組み込んだ保護筒先端部の一部を平坦
   面となすとともに当該保護筒を支点で揺動可能に支持
   し、且つ前記板状体下面に加圧接触した前記平坦面が受
   ける荷重を原動力として前記保護筒を３次元複数方向に
   回転させて平坦面を板状体下面に面接触させる姿勢修正
   機構を設けた板状体の温度測定装置。
2. 【請求項２】 保護筒を回転させる方向が、支点を中心
   にした保護筒軸方向に直交する方向と、保護筒の軸周り
   方向とである請求項１記載の板状体の温度測定装置。
3. 【請求項３】 保護筒軸方向に直交する方向への回転
   が、少なくとも鉛直面内の回転を含む請求項２記載の板
   状体の温度測定装置。
4. 【請求項４】 保護筒軸方向に直交する方向への回転
   が、少なくとも鉛直面内の回転と水平面内の回転の両方
   を含む請求項２記載の板状体の温度測定装置。
5. 【請求項５】 加熱炉内に収容された板状体の温度を、
   保護筒を外装した測温手段の感温部を測温箇所に接触さ
   せて測定する温度測定装置であって、前記感温部を組み
   込んだ保護筒の先端部の一部を平坦面となし、この平坦
   面が少なくとも板状体の一部を支持して他の支持凸部と
   協動して板状体を略水平に支える構造となすとともに、
   当該保護筒を保護筒軸方向に直交する方向に回転させる
   機構及び保護筒を軸周りに回転させる機構を組み込み、
   前記板状体下面に加圧接触した前記平坦面が受ける荷重
   を原動力として前記保護筒を３次元複数方向に回転させ
   る回転力を生成し、平坦面を板状体下面に面接触させる
   とともに保護筒と支持凸部とによって支えられた板状体
   が平衡するようにした板状体の温度測定装置。
6. 【請求項６】 保護筒の長手方向において離間した位置
   で案内支持する少なくとも２つ以上の案内支持部を備え
   た支持部材と、該支持部材をその鉛直面内及び水平面内
   において回転させる一つの支点とを備え、支持部材上に
   載置した保護筒が平衡する位置に前記支点を配置した請
   求項５記載の板状体の温度測定装置。
7. 【請求項７】 保護筒先端部に形成した平坦面形成箇所
   の横断面形状が円弧状の下面を有し、その平面幅ｄと高
   さｈの比ｄ／ｈを１〜５の範囲に設定した請求項５又は
   ６記載の板状体の温度測定装置。