JP2001272280A - 温度測定板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 周辺部材による影響を抑えてより正確な温度
測定を可能にする。 【解決手段】 熱処理が施される半導体ウエハ等の熱履
歴を擬似的に測定する温度測定板１である。半導体ウエ
ハと同じ材質の平板状の測定板部２と、測定板部２に取
り付けられた測温部３と、測温部３から延びるリード線
４とからなる。測定板部２を２枚の平板部２Ａ，２Ｂか
ら構成し、各平板部２Ａ，２Ｂを半導体ウエハの半分の
厚さに成形して、２枚重ねることで半導体ウエハと同一
寸法にする。各平板部２Ａ，２Ｂの内側面には窪み部５
とリード線収納溝６を設けた。窪み部５に測温部３が、
リード線収納溝６にリード線４がそれぞれ収納されて、
各平板部２Ａ，２Ｂが合わされる。これにより、リード
線４は、測定板部２の周縁部から外周に向けて配設さ
れ、このリード線４による影響を解消する。

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、熱処理が施される平板状部材の熱履歴を擬似的に測
定する温度測定板に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウエハ等の平板状部材を熱処理す
る場合は、電気炉やホットプレート等が用いられる。こ
の場合、平板状部材の表面の温度をその全域で均一にす
ることは容易でない。平板状部材の寸法が大きくなるに
従ってその傾向は顕著になる。これに対する対策を施す
ために、熱処理途中の表面温度の変化を正確に検出する
ことは重要である。

【０００３】この熱処理過程での平板状部材表面の熱履
歴を正確に検出するために、本出願人は先に温度測定板
を提案した（特開平９−２２９７７７号公報）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記温度測
定板においても、リード線での放熱による影響をほとん
ど受けることなく、十分に正確な表面温度の測定が可能
であるが、近年の半導体ウエハの大型化に伴って、さら
に正確な温度測定が必要になってきた。

【０００５】本発明は上述した点に鑑みてなされたもの
で、周辺部材による影響を抑えてより正確な温度測定が
できる温度測定板を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に第１の発明に係る温度測定板は、熱処理が施される平
板状部材の熱履歴を擬似的に測定する温度測定板におい
て、上記平板状部材と同じ材質の平板状の測定板部と、
この測定板部に取り付けられた測温部と、この測温部か
ら延びるリード線とを備え、上記測定板部が２枚の平板
部からなり、各平板部の内側面の一方又は両方に上記測
温部を収納する窪み部が設けられたことを特徴とする。

【０００７】この構成により、測温部を窪み部に収納し
て２枚の測定板部で挟むことで温度測定板を構成するの
で、測温部が確実に支持される。また、測定板部の温度
測定面にリード線が存在しないため、このリード線を伝
って放熱することで温度測定面に温度むらが生じるのを
確実に防止することができる。これにより、リード線を
伝う放熱による測定誤差を解消する。

【０００８】また、温度測定面にリード線が存在しない
ため、このリード線による気流の乱れが発生しなくな
り、その気流の乱れによる温度測定面の温度むらを解消
する。

【０００９】第２の発明に係る温度測定板は、第１の発
明に係る温度測定板において、上記各平板部が上記熱処
理対象の平板状部材の半分の厚さに成形され、２枚重ね
ることで平板状部材と同一寸法になることを特徴とす
る。

【００１０】この構成により、平板部を２枚重ねて構成
された温度測定板は、その材質も寸法も熱処理対象の平
板状部材と同じになるので、より正確に温度測定を行う
ことができる。

【００１１】第３の発明に係る温度測定板は、第１また
は第２の発明に係る温度測定板において、上記各平板部
の内側面の一方又は両方に、上記窪み部に収納された測
温部から延びるリード線を収納するリード線収納溝を備
えたことを特徴とする。

【００１２】この構成により、窪み部に測温部を収納
し、リード線収納溝にリード線を収納することで、２枚
の平板部を隙間なく完全に合わせることができ、より正
確に温度測定を行うことができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を添付図
面に基づいて説明する。図１は本実施形態に係る温度測
定板を示す分解斜視図、図２は本実施形態に係る温度測
定板を示す平面図、図３は本実施形態に係る温度測定板
を示す要部断面図である。なお、本実施形態では、平板
状部材として半導体ウエハを例に説明する。

【００１４】本実施形態に係る温度測定板１は、図示す
ように、測定板部２と、測温部３と、リード線４とから
構成されている。

【００１５】測定板部２は、２枚の平板部２Ａ，２Ｂで
構成されている。各平板部２Ａ，２Ｂの内側面（上側の
平板部２Ａの下側面及び下側の平板部２Ｂの上側面）に
測温部３を収納する窪み部５がそれぞれ設けられてい
る。この窪み部５は、各平板部２Ａ，２Ｂの内側面に、
ほぼ半球状に形成されている。各窪み部５は、２枚の平
板部２Ａ，２Ｂが互いに合わさることで、測温部３を包
む空間を形成する。

【００１６】測定板部２を構成する２枚の平板部２Ａ，
２Ｂは、平板状部材と同じ材質で作られている。即ち、
熱処理対象となっている半導体ウエハで作られている。
各平板部２Ａ，２Ｂは、熱処理対象の半導体ウエハの半
分の厚さに成形され、２枚重ねることで熱処理対象の半
導体ウエハと同じ厚さ、外径寸法になるように設定され
ている。

【００１７】各平板部２Ａ，２Ｂの内側面には、各窪み
部５に接続した状態でリード線収納溝６が設けられてい
る。このリード線収納溝６は、各窪み部５と周縁とを連
続して形成されている。このリード線収納溝６は各窪み
部５に２本ずつ設けられ、測温部３から延びる２本のリ
ード線４が１本ずつ収納されるようになっている。

【００１８】各窪み部５は、各平板部２Ａ，２Ｂの内側
面の中央部と周囲の７箇所の位置に設けられている。こ
れらは、互いに等間隔に配設され、この窪み部５内の収
納された測温部３が温度測定板１の表面全体の温度をむ
らなく測定できるようになっている。なお、この窪み部
５の配設は、７箇所に限らず、測温部３の配設密度に応
じて必要な個数（１個又複数個）が適宜選択される。

【００１９】測温部３は、平板部２Ａ，２Ｂの表面の温
度を測定する温度検出手段である。この測温部３は熱電
対によって構成され、平板部２Ａ，２Ｂの各窪み部５に
収納される。窪み部５に収納された測温部３はシリコン
等で窪み部５との隙間が埋められる。これにより、平板
部２Ａ，２Ｂと測温部３との間が、平板部２Ａ，２Ｂ内
での熱伝達と同様の状態で熱伝達するようになってい
る。

【００２０】リード線４は、測温部３の熱電対から延び
た配線で、測温部３が窪み部５に収納された状態で、リ
ード線収納溝６に配設されて外部に延出され、外部の測
定器本体（図示せず）側に接続される。

【００２１】そして、窪み部５に測温部３が収納され、
リード線収納溝６にリード線４が収納された状態で、各
平板部２Ａ，２Ｂが互いに合わされ、シリコンや耐熱性
接着剤を用いて接着されることで、温度測定板１が構成
されている。このとき、リード線４には耐熱性の絶縁材
を塗布しておく。

【００２２】［動作］以上のように構成された温度測定
板１は次のように動作する。

【００２３】温度測定板１を電気炉やホットプレート等
の熱処理装置に挿入し、リード線４を外部に引き出して
測定器本体に接続する。

【００２４】この状態で熱処理装置を起動させると、温
度測定板１がその表面から加熱され、その熱が内部に伝
わる。そして、窪み部５に収納された測温部３に伝達
し、測温部３を加熱する。これにより、測温部３に発生
する熱起電力が変化し、その変化を測定器本体で温度変
化として検知する。

【００２５】このとき、リード線４は温度測定板１の周
縁部から外周に向けて延出しているため、リード線４が
温度測定板１の表面に位置することはなく、このリード
線４が温度測定板１の表面に影響を及ぼすことがなくな
る。薄板状の温度測定板１の表面は、熱が直接的に伝わ
り、加熱されやすい。それと同時に、外的要因（気流の
乱れ、熱伝達を遮断する障害物等）による影響を受けや
すい。このため、温度測定板１の表面にリード線４が配
設されると、そのリード線４によって、温度測定板１の
表面への熱の伝達が僅かに遮られ、多少の温度むらが生
じてしまう。また、熱処理装置内での加熱によって気流
を生じることがあるが、温度測定板１の表面にリード線
４が配設されると、そのリード線４によって気流が乱れ
て温度測定板１の表面を部分的に冷やしたり加熱したり
して多少の温度むらが生じてしまう。

【００２６】これに対して、リード線４を温度測定板１
の周縁部から外周に向けて延出させると、温度測定板１
の表面にリード線４が位置しなくなるため、上述のよう
な影響を解消できる。これにより、実際の半導体ウエハ
の熱処理とほぼ同様の状態を作ることができる。

【００２７】［効果］以上のように、リード線４による
影響を除去することができるので、測定板部２表面の熱
履歴をより正確に検出することができるようになる。

【００２８】［変形例］ （１） 上記実施形態では、平板状部材として半導体ウ
エハを例に説明したが、本発明は半導体ウエハに限ら
ず、熱処理をする必要のある平板状部材すべてに対して
適用することができる。熱処理をする必要のある平板状
部材であれば、加熱むらの問題が必ず伴うので、本発明
の温度測定板によって、加熱時の平板状部材の表面温度
状況を正確に測定することができる。

【００２９】（２） 上記実施形態では、測定板部２の
各平板部２Ａ，２Ｂをともに同じ厚さで、熱処理対象で
ある半導体ウエハの厚さの半分に設定したが、各平板部
２Ａ，２Ｂの厚さを異ならせてもよい。要求される測温
部３の埋設深さ（測定板部２の表面から測温部３までの
距離）が異なる場合は、それに応じて平板部２Ａ，２Ｂ
の厚さを適宜調整する。

【００３０】（３） 上記実施形態では、窪み部５及び
リード線収納溝６を、各平板部２Ａ，２Ｂの内側面の両
方（上側の平板部２Ａの下側面及び下側の平板部２Ｂの
上側面）にそれぞれ設けたが、本発明はこれに限らず、
いずれか一方に設けてもよい。また、窪み部５とリード
線収納溝６とを各平板部２Ａ，２Ｂの内側面に別々に設
けてもよい。例えば、上側の平板部２Ａの下側面に窪み
部５またはリード線収納溝６を、下側の平板部２Ｂの上
側面のリード線収納溝６または窪み部５を、それぞれ設
けるようにしてもよい。この場合も、上記実施形態同様
の作用、効果を奏することができる。

【００３１】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の温度測定
板によれば次のような効果を奏することができる。

【００３２】（１） 平板状部材と同じ材質の平板状の
測定板部と、この測定板部に取り付けられた測温部と、
この測温部から延びるリード線とを備え、上記測定板部
を２枚の平板部から構成し、各平板部の内側面の一方又
は両方に上記測温部を収納する窪み部を設けたので、測
温部は窪み部に収納された状態で２枚の測定板部で挟ま
れて確実に支持される。

【００３３】（２） 測定板部の温度測定面にリード線
が存在しないため、このリード線による影響を解消し
て、より正確な温度測定が可能になる。

【００３４】（３） 温度測定面にリード線が存在しな
いため、このリード線による気流の乱れが発生すること
がなくなり、その気流の乱れによる温度測定面の温度む
らを解消することができる。

【００３５】（４） 各平板部が熱処理対象の平板状部
材の半分の厚さに成形され、２枚重ねることで平板状部
材と同一寸法になるように構成したので、平板部を２枚
重ねて構成された温度測定板はその材質も寸法も熱処理
対象の平板状部材と同じになり、より正確に温度測定を
行うことができる。

【００３６】（５） 各平板部の内側面の一方又は両方
に、窪み部に収納された測温部から延びるリード線を収
納するリード線収納溝を備えたため、窪み部に測温部を
収納し、リード線収納溝にリード線を収納することで、
２枚の平板部を隙間なく完全に合わせることができ、よ
り正確な温度測定が可能にある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る温度測定板を示す分解斜視図であ
る。

【図２】本発明に係る温度測定板を示す平面図である。

【図３】本発明に係る温度測定板を示す要部断面図であ
る。

【符号の説明】

１：温度測定板、２：測定板部、２Ａ，２Ｂ：平板部、
３：測温部、４：リード線、５：窪み部、６：リード線
収納溝。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱処理が施される平板状部材の熱履歴を
   擬似的に測定するための温度測定板において、 上記平板状部材と同じ材質の平板状の測定板部と、この
   測定板部に取り付けられた測温部と、この測温部から延
   びるリード線とを備え、 上記測定板部が２枚の平板部からなり、各平板部の内側
   面の一方又は両方に上記測温部を収納する窪み部が設け
   られたことを特徴とする温度測定板。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の温度測定板において、 上記各平板部が上記熱処理対象の平板状部材の半分の厚
   さに成形され、２枚重ねることで平板状部材と同一寸法
   になることを特徴とする温度測定板。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の温度測定板に
   おいて、 上記各平板部の内側面の一方又は両方に、上記窪み部に
   収納された測温部から延びるリード線を収納するリード
   線収納溝を備えたことを特徴とする温度測定板。