JP2005340291A - Substrate heat state measuring device and substrate heat state analysis control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体ウエハ等の基板の熱状態を測定するための技術に関し、例えば、その測定結果に基づいて、基板の熱状態を分析し、及び/又は、その基板に対する加熱又は冷却の度合いを制御するための技術に関する。 The present invention relates to a technique for measuring the thermal state of a substrate such as a semiconductor wafer. For example, the thermal state of the substrate is analyzed based on the measurement result, and / or the degree of heating or cooling of the substrate is determined. It relates to a technique for controlling.
例えば、半導体プロセスにおいて、被処理基板(例えば半導体ウエハ)は、一般に、プロセスチャンバと呼ばれる熱処理容器内で処理される。プロセスチャンバ(以下、チャンバ)内には、被処理基板の温度を調節する例えばプレート状の温度調節装置(以下、温度調節プレート)が備えられる。温度調節プレートには、一定の距離(例えば50μm)を隔てて被処理基板が載置される。この場合、被処理基板の裏面は、温度調節プレートから発生した熱を受ける入熱面となり、それの表面は、熱を発する放熱面となる。 For example, in a semiconductor process, a substrate to be processed (for example, a semiconductor wafer) is generally processed in a heat treatment container called a process chamber. In the process chamber (hereinafter referred to as “chamber”), for example, a plate-shaped temperature control device (hereinafter referred to as “temperature control plate”) for adjusting the temperature of the substrate to be processed is provided. The substrate to be processed is placed on the temperature adjustment plate at a certain distance (for example, 50 μm). In this case, the back surface of the substrate to be processed is a heat input surface that receives heat generated from the temperature control plate, and the surface thereof is a heat dissipation surface that generates heat.
被処理基板の温度は、模試的には、裏面からの入熱流量と、表面からの放熱流量(換言すれば表面熱流束)との和で表すことができる。そして、被処理基板の温度分布は、入熱流量と表面熱流束とのバランスによって決定される。 The temperature of the substrate to be processed can be represented by the sum of the heat input flow rate from the back surface and the heat radiation flow rate from the front surface (in other words, the surface heat flux). The temperature distribution of the substrate to be processed is determined by the balance between the heat input flow rate and the surface heat flux.
通常、半導体プロセスでは、製品の歩留まりを向上する等の理由から、被処理基板の温度分布を均一にすることが要求される。また、温度調節プレートと被処理基板とが離れているために、被処理基板の温度に遅れが生じる。 Usually, in a semiconductor process, it is required to make the temperature distribution of a substrate to be processed uniform for reasons such as improving product yield. Further, since the temperature control plate and the substrate to be processed are separated from each other, the temperature of the substrate to be processed is delayed.
例えば、特許文献1(特許2984060号公報)には、複数の温度センサを搭載した温度測定用基板が開示されている。このような温度測定用基板を温度調節プレートに載置し、温度調節プレートの制御状態に基づく基板温度を前もって測定しておくことで、その測定結果を基に、実プロセスにおいて、被処理基板の温度分布が均一になるように温度調節プレートを制御することが図れる。 For example, Patent Document 1 (Japanese Patent No. 2998460) discloses a temperature measurement substrate on which a plurality of temperature sensors are mounted. By placing such a temperature measurement substrate on the temperature adjustment plate and measuring the substrate temperature based on the control state of the temperature adjustment plate in advance, based on the measurement result, in the actual process, It is possible to control the temperature adjustment plate so that the temperature distribution is uniform.
また、例えば、特許文献2(特許第2759116号公報)には、温度調節プレートに温度センサを取り付け、被処理基板から離れた場所に熱流束センサを取り付け、それらによって、温度調節プレートの温度と、被処理基板への入熱とを擬似的にモニタすることにより、被処理基板の温度の遅れを回避することが開示されている。 Further, for example, in Patent Document 2 (Japanese Patent No. 2759116), a temperature sensor is attached to the temperature adjustment plate, and a heat flux sensor is attached to a place away from the substrate to be processed. It is disclosed that a delay in temperature of the substrate to be processed is avoided by simulating the heat input to the substrate to be processed.
ところで、通常、被処理基板の裏面は、温度調節プレートから熱を受ける入熱面となり、それの表面は、熱を発する放熱面となる。 By the way, normally, the back surface of the substrate to be processed is a heat input surface that receives heat from the temperature control plate, and the surface thereof is a heat dissipation surface that generates heat.
被処理基板表面の各単位面積当りの温度は、模試的には、その単位面積への入熱流量と、その単位面積からの放熱量(換言すれば表面熱流束)との和で表すことができる。そして、被処理基板の温度分布は、それの入熱流量と表面熱流束とのバランスによって決定される。 The temperature per unit area on the surface of the substrate to be processed can be represented by the sum of the heat input flow rate to the unit area and the heat dissipation from the unit area (in other words, the surface heat flux). it can. The temperature distribution of the substrate to be processed is determined by the balance between the heat input flow rate and the surface heat flux.
しかし、被処理基板では、場所によって、入熱流量と表面熱流束とのバランスが異なることがある。また、被処理基板では、例えば以下の理由(1)〜(4)の少なくとも1つによって、被処理基板の表面熱流束が不均一になることがある。 However, in the substrate to be processed, the balance between the heat input flow rate and the surface heat flux may differ depending on the location. Further, in the substrate to be processed, the surface heat flux of the substrate to be processed may become non-uniform due to, for example, at least one of the following reasons (1) to (4).
(1)被処理基板表面に塗布されたレジストから発生したガス(以下、レジストガス)をチャンバ外に排出するためのパージガスをチャンバ内に流入させることがある。そのため、被処理基板の表面の気体の流れが不均一になり、それ故に、被処理基板の表面熱流束が不均一になる。 (1) A purge gas for discharging a gas (hereinafter referred to as a resist gas) generated from a resist applied to the surface of the substrate to be processed may flow into the chamber. Therefore, the gas flow on the surface of the substrate to be processed becomes non-uniform, and therefore the surface heat flux of the substrate to be processed becomes non-uniform.
(2)半導体プロセスにおいて複数のチャンバが使用される場合、それら複数のチャンバが、予め用意されたラック内の異なる位置に搭載されることがあり、ラックの外側では、或る方向(例えば下方向)への気流が生じていることがある。この場合、チャンバが搭載された場所、ラック外側の気流、及びチャンバ同士の熱干渉によって、被処理基板の表面熱流束が不均一になる。 (2) When a plurality of chambers are used in a semiconductor process, the plurality of chambers may be mounted at different positions in a rack prepared in advance, and in a certain direction (for example, downward direction) outside the rack ) May be generated. In this case, the surface heat flux of the substrate to be processed becomes non-uniform due to the place where the chamber is mounted, the airflow outside the rack, and the thermal interference between the chambers.
(3)チャンバ内の被処理基板表面の上方には、温度調節プレートのリッドが備えられることがある。リッドの温度は、被処理基板の表面熱流束に影響を与える。被処理基板の温度分布は、リッドからの温度を受けることで、ばらつく場合があり、それにより、被処理基板の表面熱流束が不均一になる。 (3) A lid of a temperature adjustment plate may be provided above the surface of the substrate to be processed in the chamber. The temperature of the lid affects the surface heat flux of the substrate to be processed. The temperature distribution of the substrate to be processed may vary due to the temperature from the lid, and thereby the surface heat flux of the substrate to be processed becomes non-uniform.
(4)パージガスの流量に異常が生じた等の原因によって、被処理基板の表面熱流束が不均一になる。 (4) The surface heat flux of the substrate to be processed becomes non-uniform due to an abnormality in the flow rate of the purge gas.
また、被処理基板の入熱流量も不均一になってしまうことがある。それは、例えば、以下の(A)〜(B)の少なくとも一方の原因による。 In addition, the heat input flow rate of the substrate to be processed may be uneven. This is due to, for example, at least one of the following (A) to (B).
(A)温度調節プレート内の温度センサが時間経過によって変化(例えば劣化)した場合、その温度センサによって検出された温度に基づいて温度調節プレートが制御されるため、被処理基板への入熱流量が変化してしまう。 (A) When the temperature sensor in the temperature adjustment plate changes (eg, deteriorates) over time, the temperature adjustment plate is controlled based on the temperature detected by the temperature sensor, so the heat input flow rate to the substrate to be processed Will change.
(B)温度調節プレート表面の或る場所にゴミが付着した等によって、被処理基板と温度調節プレートとの間の間隙距離が場所によって違った場合(例えば、被処理基板が温度調節プレートに対して傾いてしまった場合)、被処理基板への入熱流量が変化してしまう。 (B) When the gap distance between the substrate to be processed and the temperature adjustment plate differs depending on the location due to dust adhering to a certain location on the surface of the temperature adjustment plate (for example, the substrate to be processed is The heat input flow rate to the substrate to be processed changes.
例えば特許文献1に開示の技術によれば、温度測定用基板の温度分布が不均一になってしまった場合、それを検出することができるであろう。しかし、温度分布が不均一になった原因が、表面熱流束と入熱流量のどちらのばらつきによるものかを特定するためには、温度だけでなく、表面熱流束と入熱流量の少なくとも一方を測定することができる新たな測定基板を提供する必要があると考えられる。なぜなら、被処理基板の温度は、上述したように、模式的に、被処理基板への入熱流量と表面熱流束との和で表すことができるため、基板温度の他に、表面熱流束と入熱流量の少なくとも一方が分かれば、他方も分かるからである。
For example, according to the technique disclosed in
しかし、特許文献1及び2のいずれに開示の技術でも、基板での表面熱流束と入熱流量の少なくとも一方を測定することはできない。なぜなら、特許文献1の技術では、基板温度のみしか測定できるようになっていないからである。また、特許文献2の技術では、被処理基板から離れた場所に熱流束センサがあるので、基板表面の熱流束を測定できるようになっておらず、そもそも、この特許文献2の技術は、制御の遅れを回避するためのものであり、基板の面内分布を均一にすることは困難であるからである。そのため、従来は、温度測定基板表面の温度分布がばらついた場合、例えば、まず、温度測定基板表面にゴミが付着したことを疑って、その基板表面をクリーニングし、それでも、温度分布がばらついている場合には、次に、別の原因を疑ってというように、考えられる原因を疑いそれを解消するための処理を行うということを繰り返す必要が生じ得る。
However, neither of the techniques disclosed in
基板の表面熱流束を測定する方法として、従来知られている熱流束センサを、特許文献2に開示のような温度測定基板に搭載することが考えられる。
As a method for measuring the surface heat flux of the substrate, it is conceivable to mount a conventionally known heat flux sensor on a temperature measurement substrate as disclosed in
しかし、従来の熱流束センサは、それ自体を単体で使用することが前提になっており、大きさや熱容量等の点で、温度測定基板に搭載するには不適切である(例えば、従来の熱流束センサの大きさはセンチメートルオーダである)。このような熱流束センサを温度測定基板に搭載してしまうと、例えば誤差0.1度以内という厳密な温度制御が要求された場合には、それを実現することはできない。なぜなら、その熱流束センサの影響で、温度測定基板の面内温度分布が、要求される誤差よりも大きく変化してしまうためである。 However, it is assumed that the conventional heat flux sensor itself is used alone, and is unsuitable for mounting on a temperature measurement board in terms of size, heat capacity, etc. (for example, conventional heat flux sensor) The size of the bundle sensor is on the order of centimeters). If such a heat flux sensor is mounted on a temperature measurement board, for example, when strict temperature control with an error of 0.1 degrees or less is required, it cannot be realized. This is because the in-plane temperature distribution of the temperature measurement substrate changes more than the required error due to the influence of the heat flux sensor.
従って、本発明の目的は、基板の温度に加えて、基板の表面熱流束も測定することができるようにすることにある。 Accordingly, it is an object of the present invention to be able to measure the surface heat flux of a substrate in addition to the temperature of the substrate.
本発明の別の目的は、基板の面内温度分布の原因を迅速に判断することができるようにすることにある。 Another object of the present invention is to make it possible to quickly determine the cause of the in-plane temperature distribution of the substrate.
本発明のまた別の目的は、基板の温度分布を精度良く制御することにある。 Another object of the present invention is to accurately control the temperature distribution of the substrate.
本発明の他の目的は、後の記載から明らかになるであろう。 Other objects of the present invention will become clear from the following description.
この欄の記述において、カッコ内の符号は、添付の図面に記載の要素との対応関係を例示するものであるが、これは、単なる説明のための例示にすぎず、本発明の技術的範囲を限定する趣旨ではない。 In the description of this column, the reference numerals in parentheses exemplify the correspondence with the elements described in the accompanying drawings, but this is merely an example for explanation and the technical scope of the present invention. It is not intended to limit.
本発明に従う基板熱状態測定装置は、基板(5)の熱状態を分析し、及び/又は、前記基板(5)に対する加熱又は冷却の度合いを制御するための基板熱状態測定装置であって、基板(5)と、前記基板(5)を加熱又は冷却する温度調節装置(7)と、前記基板(5)の基板温度を検出し、検出された基板温度に応じた値の温度信号を出力する基板温度センサ(11A、51)と、前記基板(5)の表面からの熱流束を検出し、検出された熱流束に応じた値の熱流束信号を出力する熱流束センサ(11)と、前記基板温度センサ(11A、51)から出力された温度信号を受信し、受信した温度信号に基づいて、前記基板温度を出力(又は測定)する基板温度出力部(45)と、前記熱流束センサ(11)から出力された熱流束信号を受信し、受信した熱流束信号に基づいて、前記熱流束を出力(又は測定)する熱流束出力部(41)とを備える。なお、この基板熱状態測定装置は、例えば、前記出力された基板温度及び熱流束に基づいて、前記基板(5)の熱状態を分析し、及び/又は、前記温度調節装置(7)を制御して、前記基板(5)に対する加熱又は冷却の度合いを調節する分析/制御部(47、43)とを備えてもよい。この場合、また、基板(5)の面内温度分布の原因を迅速に判断することができる。また、基板(5)の温度分布を精度良く制御することができる。 The substrate thermal state measuring device according to the present invention is a substrate thermal state measuring device for analyzing the thermal state of the substrate (5) and / or controlling the degree of heating or cooling of the substrate (5), A substrate (5), a temperature adjusting device (7) for heating or cooling the substrate (5), and a substrate temperature of the substrate (5) are detected, and a temperature signal having a value corresponding to the detected substrate temperature is output. A substrate temperature sensor (11A, 51) that detects heat flux from the surface of the substrate (5), and a heat flux sensor (11) that outputs a heat flux signal having a value corresponding to the detected heat flux; A substrate temperature output unit (45) for receiving a temperature signal output from the substrate temperature sensor (11A, 51) and outputting (or measuring) the substrate temperature based on the received temperature signal; and the heat flux sensor Receives heat flux signal output from (11) , Based on the received heat flux signal, and an output the heat flux (or measurement) is heat flux output unit (41). In addition, this board | substrate thermal condition measuring apparatus analyzes the thermal state of the said board | substrate (5) based on the said output substrate temperature and heat flux, and / or controls the said temperature control apparatus (7), for example. And an analysis / control unit (47, 43) for adjusting the degree of heating or cooling of the substrate (5). In this case, the cause of the in-plane temperature distribution of the substrate (5) can be quickly determined. In addition, the temperature distribution of the substrate (5) can be controlled with high accuracy.
本発明の第1の実施態様では、前記基板温度センサ(11A、51)及び前記熱流束センサ(11)は、前記基板(5)に備えられ、且つ、前記基板温度センサ(11A、51)は、前記熱流束センサ(11)の近傍に備えられる。 In the first embodiment of the present invention, the substrate temperature sensor (11A, 51) and the heat flux sensor (11) are provided on the substrate (5), and the substrate temperature sensor (11A, 51) is In the vicinity of the heat flux sensor (11).
本発明の第2の実施態様では、前記基板温度センサ(11A、51)及び前記熱流束センサ(11)のセットが、複数個備えられる。この場合、例えば、前記分析/制御部(47、43)は、基板(5)の基板温度分布、入熱流量分布及び熱流束分布を特定することができる。また、前記分析/制御部(47、43)は、基板(5)の複数場所における基板温度及び熱流束に基づいて、基板温度分布、入熱流量分布及び熱流束分布の少なくとも1つの分布のばらつきの原因を推定することができる。具体的には、例えば、前記分析/制御部(47、43)は、その原因が、センサの劣化、基板(5)が傾いた、及び基板(5)表面の気流に乱れが生じた、のうちのどれであるかを推定することができる。 In the second embodiment of the present invention, a plurality of sets of the substrate temperature sensor (11A, 51) and the heat flux sensor (11) are provided. In this case, for example, the analysis / control unit (47, 43) can specify the substrate temperature distribution, the heat input flow rate distribution, and the heat flux distribution of the substrate (5). Further, the analysis / control unit (47, 43) may vary at least one of the substrate temperature distribution, the heat input flow rate distribution, and the heat flux distribution based on the substrate temperature and the heat flux at a plurality of locations of the substrate (5). Can be estimated. Specifically, for example, the analysis / control unit (47, 43) is caused by sensor deterioration, substrate (5) tilted, and turbulence in the surface of the substrate (5). You can estimate which one of them.
本発明の第3の実施態様では、前記熱流束センサ(11)は、第1温度センサ(11A)と第2温度センサ(11B)とを有し、前記第1温度センサ(11A)が、前記基板温度センサ(11A、51)である。 In the third embodiment of the present invention, the heat flux sensor (11) includes a first temperature sensor (11A) and a second temperature sensor (11B), and the first temperature sensor (11A) It is a substrate temperature sensor (11A, 51).
本発明の基板熱状態測定装置を構成する基板温度測定部(45)及び熱流束測定部(41)(又は分析/制御部(47、43))のうちの少なくとも1つは、専用ハードウェア、プログラムされたコンピュータ、又はそれらの組合せのいずれによっても実現することができる。また、コンピュータにより実施する場合、そのためのコンピュータプログラムは、ディスク型ストレージ、半導体メモリ及び通信ネットワークなどの各種媒体を通じてコンピュータにインストール又はロードすることができる。 At least one of the substrate temperature measurement unit (45) and the heat flux measurement unit (41) (or the analysis / control unit (47, 43)) constituting the substrate thermal state measurement device of the present invention is a dedicated hardware, It can be realized either by a programmed computer or a combination thereof. When implemented by a computer, a computer program for that purpose can be installed or loaded into the computer through various media such as disk storage, semiconductor memory, and communication network.
本発明に従うシステムによれば、基板(5)の表面熱流束を測定することができる。 With the system according to the invention, the surface heat flux of the substrate (5) can be measured.
本発明の第1の実施態様によれば、基板温度センサ(11A、51)及び熱流束センサ(11)は、基板(5)に備えられ、且つ、基板温度センサ(11A、51)が熱流束センサ(11)の近傍に備えられるので、基板温度と熱流束との正確な相関を取得することができる。 According to the first embodiment of the present invention, the substrate temperature sensor (11A, 51) and the heat flux sensor (11) are provided on the substrate (5), and the substrate temperature sensor (11A, 51) is a heat flux. Since it is provided in the vicinity of the sensor (11), an accurate correlation between the substrate temperature and the heat flux can be obtained.
本発明の第2の実施態様によれば、基板温度センサ(11A、51)及び熱流束センサ(11)のセットが、複数個備えられるので、基板(5)の温度分布や熱流束分布を特定することができる。 According to the second embodiment of the present invention, since a plurality of sets of substrate temperature sensors (11A, 51) and heat flux sensors (11) are provided, the temperature distribution and heat flux distribution of the substrate (5) are specified. can do.
本発明の第3の実施態様によれば、熱流束センサ(11)が、第1温度センサ(11A)と第2温度センサ(11B)とを有し、第1温度センサ(11A)が、基板温度センサ(11A、51)なので、部品点数を節約することができる。 According to the third embodiment of the present invention, the heat flux sensor (11) has a first temperature sensor (11A) and a second temperature sensor (11B), and the first temperature sensor (11A) is a substrate. Since it is a temperature sensor (11A, 51), the number of parts can be saved.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態の全体構成図である。 FIG. 1 is an overall configuration diagram of an embodiment of the present invention.
チャンバ1内には、プロセス空間8が設けられる。プロセス空間8内には、プレート状の温度調節装置(以下、温度調節プレート)7が備えられる。半導体プロセスでは、プロセス空間8内において、温度調節プレート7によって、図示しない被処理基板が温度調節されつつ処理される。
A
温度調節プレート7は、表面と裏面とを有する。温度調節プレート7の表面には、被処理基板や後述する測定基板等の基板5を載置するための複数(例えば3つ)の支持ピン9が搭載されている。温度調節プレート7に載置される基板5は、それら複数の支持ピン9によって支持される。すなわち、温度調節プレート7には、それの表面から一定の距離(換言すれば、支持ピン9が有する高さ)を隔てて、基板5が載置される。その距離は、例えば数十〜数百μm(一例として約50〜100μm)である。
The
温度調節プレート7は、種々のタイプを採用することができる。例えば、温度調節プレート7は、それの内部に空洞を有し、その空洞内に、温度調節された熱媒体(例えば気体又は液体)が通過することで、表面を介して基板5に対し、加熱又は冷却を行っても良い。また、例えば、温度調節プレート7は、それの表面に、フォイルヒータ(箔状のパターン配線された電熱線ヒータ)が貼付され、そのフォイルヒータに流す電流量を制御することによって、基板5に対して加熱を行っても良い。また、例えば、温度調節プレート7は、直列且つ二次元に配列されたP型半導体素子とN型半導体素子とを有し、ペルチェ効果によって、基板5に対し、加熱或いは吸熱を行う熱交換プレートであっても良い。また、例えば、温度調節プレート7は、互いに独立した複数の温度調節領域を備え、それにより、基板5の温度を各領域毎に調節しても良い。
Various types of
プロセス空間8は、基板5が載置された温度調節プレート7の上空を覆うリッド3によって、チャンバ1内の別の空間と仕切られることで、形成されている。なお、リッド3の温度が、基板5に輻射の影響を与え、それにより、基板5表面の熱流束も影響を受けてしまう。
The
また、このプロセス空間8には、気体流入口72及び気体流出口74が備えられる。気体流入口72及び気体流出口74の少なくとも一方は、例えば、後述する温度コントローラによって開閉可能に構成されていても良い。気体流入口72から所定成分の気体(例えばパージガス)が入り、プロセス空間8内の気体(例えばパージガス)が気体流出口74から流出することで、基板5の表面上に気体の流れ(換言すれば風)が生じ、それにより、基板5の表面熱流束に変化が生じる。
Further, the
基板5は、表面と裏面とを有する。基板5の裏面は、温度調節プレート7から熱を受ける入熱面となり、基板5の表面は、基板5からの放熱面となる。基板5表面の各単位面積の温度は、模式的には、その単位面積への入熱流量と、その単位面積における熱流束(つまり、その単位面積から流れ出る熱流量)との和で表すことができる。
The
本実施形態では、基板5の種類の一つとして、基板表面における各所定位置の熱流束を測定することができるように構成された測定基板5が使用される。以下、その測定基板5について詳述する。
In the present embodiment, as one type of the
図2(A)は、本実施形態に係る測定基板5の上面図を示す。図2(B)は、図2(A)に示した測定基板5のB−B切断面を示す。なお、図2(A)及び(B)では、後述する各温度センサ11A及び11Bと、後述する温度調節コントローラ49との間の接続構成(例えば配線パターン)の図示は実質的に省略している。
FIG. 2A shows a top view of the
測定基板5は、1又は複数種類の所定の材質で構成された基板、例えば半導体ウェハである。測定基板5には、複数の熱流束センサ11が配置されている。複数の熱流束センサ11は、例えば、測定基板5の実質的に全域に亘って、例えば密に配置される。各熱流束センサ11と、それと直近の熱流束センサ11との距離は、例えば50mm(ミリメートル)、換言すれば、複数の熱流束センサ11は50mmビッチで配置される。各熱流束センサ11は、測定基板5の表面に載置されても良いし、測定基板5の内部に埋め込まれても良い。
The
各熱流束センサ11は、複数の温度センサ、例えば、第1の温度センサ11Aと、第2の温度センサ11Bとを備える。第2の温度センサ11Bは、第1の温度センサ11Aの近傍に備えられる。また、第2の温度センサ11Bと測定基板5との間には、第1の温度センサ11Aと測定基板5との間に存在する第1熱抵抗(図示せず)の値K1よりも大きな第2熱抵抗値K2を有する第2熱抵抗91Bが介在する。第2熱抵抗91Bは、例えば、第1の温度センサ11Aと測定基板5との間の第1熱伝導率よりも小さな第2熱伝導率を有する低熱伝導材13である。低熱伝導材13は、例えば、測定基板5の熱伝導率よりも小さい材料、具体例として、ポリイミド、セラミックス、二酸化ケイ素、空気或いはそれらの組合せである。より具体的には、例えば、測定基板5の表面に、第2の温度センサ11Bを埋め込むための第2センサ穴(或いは溝)15が形成され、その第2センサ穴15の底に、低熱伝導材13が敷かれ、その低熱伝導材13の上に、第2の温度センサ11Bが搭載されて、第2の温度センサ11Bが低熱伝導材13を介して測定基板5に接合される。
Each
以上の構成により、例えば、或る熱流束センサ11を含んだ測定基板5領域の温度は同じであっても、その或る熱流束センサ11において、第1の温度センサ11Aによって検出されて出力される第1温度T1(単位は例えば「℃」或いは「K(ケルビン)」)と、第2の温度センサ11Bによって検出されて出力される第2温度T2とは異なる。各熱流束センサ11によって検出された各熱流束値Qは、各熱流束センサ11から出力された第1温度T1及び第2温度T2と、第1熱抵抗値K1及び第2熱抵抗値K2とを用いて、第1熱抵抗値K1は第2熱抵抗値K2に比べて非常に小さいとして、以下の(1)式、
Q=(T1−T2)/K2・・・・(1)
によって算出することができる。なお、この(1)式は、表面と裏面とを有する第1温度センサ11Aの表面積S1(例えば放熱面の面積)と、表面と裏面とを有する第2温度センサ11Bの表面積S2(例えば放熱面の面積)とが同一の場合の式である。この(1)式を用いた計算は、例えば、各熱流束センサ11の温度センサ11A及び11Bに導線等を介して接続された温度調節コントローラ49が行うことができる。温度調節コントローラ49は、例えば、CPUとメモリとを備え、そのメモリに、例えば以下の(A)〜(D)のデータ、
(A)複数の熱流束センサ11の各々を識別するための熱流束センサID、
(B)複数の熱流束センサ11の各々の位置を表す位置データ、
(C)第1熱抵抗値K1(複数の第1温度センサ11Aについて第1熱抵抗値K1が異なっている場合には、各第1熱抵抗値K1)、
(D)第2熱抵抗値K2(複数の第2温度センサ11Bについて第2熱抵抗値K2が異なっている場合には、各第2熱抵抗値K2)、
の少なくとも1つが記憶される。温度調節コントローラ49のCPUは、メモリに記憶された(A)〜(D)の情報と、各熱流束センサ11からの各第1温度T1及び第2温度T2とに基づいて、測定基板5における各場所での表面熱流束値を算出したり、その算出結果に基づいて、表面熱流束の分布を測定したりする。なお、例えば、第1温度センサ11Aが測定基板5に接触している場合、第1熱抵抗K1の値を無限小(実質的にゼロ)と取扱うことができる。その場合、例えば上記(C)のデータは記憶されていなくても良い。また、その場合、例えば、温度調節コントローラ49のCPUは、各第1温度センサ11Aから入力された各第1温度T1を、測定基板5の各位置における実際の温度として取扱い、各第1温度T1や、各表面熱流束値の算出結果に基づいて、温度調節プレート7を制御する(例えば、温度調節プレート7の測定基板5に対する加熱量を制御する)。また、温度調節コントローラ49のCPUは、第1の温度センサ11Aにより測定された第1温度(T1)を、そのまま測定基板(5)の温度として制御を行うことができる。
With the above configuration, for example, even if the temperature of the
Q = (T1-T2) / K2 (1)
Can be calculated. In addition, this (1) type | formula is the surface area S1 (for example, area of a thermal radiation surface) of 11 A of 1st temperature sensors which has a surface and a back surface, and the surface area S2 (for example, thermal radiation surface) of the
(A) a heat flux sensor ID for identifying each of the plurality of
(B) position data representing the position of each of the plurality of
(C) 1st thermal resistance value K1 (When the 1st thermal resistance value K1 is different about several
(D) 2nd thermal resistance value K2 (when the 2nd thermal resistance value K2 is different about a plurality of
At least one of is stored. The CPU of the
以下、熱流束センサ11について更に説明する。
Hereinafter, the
図3は、熱流束センサ11の構成を示す。
FIG. 3 shows the configuration of the
前述したように、第2温度センサ11Bは、第1温度センサ11Aの近傍に配置されている。第1温度センサ11Aと第2温度センサ11Bとの距離Dは、例えば、10mm以内(例えば、2〜3mm)、或いは、10mm〜20mmである。第2温度センサ11Bは、第1温度センサ11Aに対して、測定基板5の表面方向或いは測定基板5表面を横切る方向(例えば直交方向)に隣り合うように配置することができる。
As described above, the
第1温度センサ11A及び第2温度センサ11Bとしては、例えば、電気抵抗体、熱電対、熱電素子、又はサーミスタを採用することができる。電気抵抗体としては、例えば、金属薄膜の抵抗体や、測定基板5表面に不純物をドーピングして抵抗体としたものであってもよい。なお、必ずしも、第1温度センサ11Aと第2温度センサ11Bとの種類が同一でなくても良い。
As
第1温度センサ11Aも第2温度センサ11Bも面積を有する。ここで、第1温度センサ11Aの面積を第1面積S1とし、第2温度センサ11Bの面積を第2面積S2とする。第1面積S1と第2面積S2は、同じであっても異なっていても良い。
Both the
第2熱抵抗値K2は、第2温度センサ11Bと測定基板5との間の、測定基板5の厚さ方向に介在する介在部材(ここでは低熱伝導材13)の厚さを、その介在部材の熱伝導率で除算して求められる値である。なお、第1熱抵抗値K1の値も同様に、第1温度センサ11Aと測定基板5との間の、測定基板5の厚さ方向に介在する介在部材の厚さを、その介在部材の熱伝導率で除算することで求めることができる。なお、図3に例示するように、第1温度センサ11Aと測定基板5との間に介在部材が存在しない場合、換言すれば、第1温度センサ11Aが測定基板5に接触している場合は、第1抵抗値K1の値を実質的にゼロとして取扱うことができる。
The second thermal resistance value K2 is the thickness of the interposed member (here, the low thermal conductive material 13) interposed in the thickness direction of the
以上の構成により、熱流束センサ11の第1温度センサ11Aを、例えば、測定基板5の基板温度を検出する温度センサとして取扱うことができる。すなわち、各第1温度センサ11Aによって検出された各第1温度T1を、測定基板5の各位置における基板温度として取扱うことができる。これにより、測定基板5の温度分布を把握することができる。
With the above configuration, the
また、第1温度センサ11Aと第2温度センサ11Bは近接しているので、第1温度センサ11Aが存在する領域の熱流束Q1と、第2温度センサ11Bが存在する領域の熱流束Q2とは、完全に或いは実質的に同じであると考えられる。これにより、上述した(1)式を用いて、熱流束センサ11が存在する場所における熱流束Qを算出することができる。なお、第2温度T2の値よりも第1温度T1の値の方が大きい場合には、測定基板5の表面から熱が放出されていることを意味し、逆に、第1温度T1の値よりも第2温度T2の値の方が大きい場合には、測定基板5の表面を介して吸熱が行われていることを意味する。
Also, since the
また、第1温度センサ11Aと第2温度センサ11Bについて、以下の(2)式の関係、
K2/S2>K1/S1・・・・(2)
が成り立つ。なぜなら、第2熱抵抗値K2は第1熱抵抗値K1よりも大きく、且つ、第2面積S2と第1面積S1とを同じ値にすることができるからである。なお、K2/S2の値は、例えば、K1/S1の値の少なくとも2倍以上である。
Moreover, about the
K2 / S2> K1 / S1 (2)
Holds. This is because the second thermal resistance value K2 is larger than the first thermal resistance value K1, and the second area S2 and the first area S1 can be the same value. Note that the value of K2 / S2 is, for example, at least twice the value of K1 / S1.
この実施形態によれば、測定基板5の各位置の基板温度と表面熱流束とを一緒に測定することができる。
According to this embodiment, the substrate temperature and the surface heat flux at each position of the
また、この実施形態によれば、測定基板5の熱流束センサ11は、測定基板5の温度分布に実質的に影響を与えない複数の温度センサ(換言すれば、測定基板5の温度測定に適した複数の温度センサ)によって構成される。このため、測定基板5の温度分布に大きな影響を与えることなく、測定基板5の各位置の表面熱流束を測定することができる。
Further, according to this embodiment, the
ところで、熱流束センサ11の搭載方法には、幾つかのバリエーションが考えられる。また、測定基板5の基板温度を測定するための温度センサを、上述した熱流束センサ11とは別体で備えることも考えられる。更に、温度調節コントローラ49の制御方法にも、幾つかのバリエーションが考えられる。以下、それらについて、説明する。
By the way, several variations can be considered for the mounting method of the
図4は、熱流束センサの搭載方法の第1のバリエーションを示す。 FIG. 4 shows a first variation of the mounting method of the heat flux sensor.
第1の実施例では、測定基板5の表面に、第1温度センサ11Aを埋め込むための第1センサ穴(或るいは溝等の凹み)21が形成される。第1センサ穴21には、第1温度センサ11Aが置かれて、ドータイト等の接着剤23が流し込まれる。これにより、第1温度センサ11Aの裏面が、測定基板5に接触しつつ、第1温度センサ11Aが測定基板5に対して固定される。
In the first embodiment, a first sensor hole (or a recess such as a groove) 21 for embedding the
第2温度センサ11Aは、低熱伝導材13を介して、測定基板5の表面に接合(例えば接着)される。
The
図5は、熱流束センサの搭載方法の第2のバリエーションを示す。 FIG. 5 shows a second variation of the mounting method of the heat flux sensor.
第2の実施例では、第1温度センサ11Aは、第1実施例と同様の方法で搭載される。
In the second embodiment, the
そして、第2温度センサ11Bは、上述した実施形態と同用の方法で搭載される。
And the
以上の構成により、測定基板5の表面は平らになる。
With the above configuration, the surface of the
図6(A)は、熱流束センサの搭載方法の第3のバリエーションを示す。図6(B)は、第2センサ穴15の上面図である。
FIG. 6A shows a third variation of the mounting method of the heat flux sensor. FIG. 6B is a top view of the
第3の実施例では、第1温度センサ11Aは、第1実施例と同様の方法で搭載される。
In the third embodiment, the
測定基板5の表面には、第2センサ穴15が形成される。この第3実施例における第2センサ穴15は、エッチング加工等によって形成された空洞である。第2センサ穴15の入口には、第2温度センサ11Bを測定基板5に接合するための橋25が備えられる。第2温度センサ11Bは、橋25を介して、測定基板5に接合(例えば接着)される。そして、第2温度センサ11Bの裏面と、第2センサ穴15の底との間には、低熱伝導材として空気が介在する。
A
すなわち、第2温度センサ11Bと測定基板5との間には、2種類の熱抵抗体として、橋25と空気とが存在する。ここで、橋25の熱抵抗値をK21とし、空気の熱抵抗値をK22とすると、上述した第2熱抵抗値K2は、以下の(3)式、
K2=1/{(1/K21)+(1/K22)}・・・・(3)
によって算出することができる。
That is, between the
K2 = 1 / {(1 / K21) + (1 / K22)} (3)
Can be calculated.
図7は、熱流束センサの搭載方法の第4のバリエーションを示す。 FIG. 7 shows a fourth variation of the mounting method of the heat flux sensor.
第4の実施例では、第1温度センサ11Aも第2温度センサ11Bも、熱伝導材を介して測定基板5に接合される。しかし、その場合、第1熱抵抗値K1よりも第2熱抵抗値K2の方が大きくなるようにされる。第1温度センサ11Aに使用される熱伝導材12と、第2温度センサ11Bに使用される熱伝導材14とは、同じ種類であっても異なる種類であっても良い。
In the fourth embodiment, both the
例えば、2つの熱伝導材12及び14は、材質が同じ低熱伝導材である。そして、第1温度センサ11Aに使用される熱伝導材12よりも、第2温度センサ11Bに使用される熱伝導材14の方が厚くされる。換言すれば、第1温度センサ11Aと測定基板5表面との間には、薄い低熱伝導材12が介在され、第2温度センサ11Bと測定基板5表面との間には、厚い低熱伝導材14が介在される。
For example, the two
この第4の実施例では、第1温度センサ11Aに対して低熱伝導材が使用されても、その低熱伝導材は薄いので、第1温度センサ11Aによって検出された第1温度T1を基板温度として採用しても差し支えない。
In the fourth embodiment, even if a low thermal conductive material is used for the
図8は、熱流束センサの搭載方法の第5のバリエーションを示す。 FIG. 8 shows a fifth variation of the mounting method of the heat flux sensor.
第5実施例では、測定基板5の表面に、第1温度センサ11A及び第2温度センサ11Bの両方が入るための共通センサ穴27が設けられる。すなわち、第5実施例では、同一の位置(例えば1つの穴27)に、温度センサ11A及び11B(つまり1つの熱流束センサ11)が搭載される。なお、必ずしも穴27を形成する必要は無く、例えば、測定基板5表面に、この図8に示す熱流束センサ11が載置されても良い。
In the fifth embodiment, a common sensor hole 27 is provided on the surface of the
この第5実施例では、熱流束センサ11は積層構造を有している。測定基板5の表面側を上側とし、それの裏面側を下側とすると、具体的には、第1温度センサ11Aは、最下位に位置し、第2温度センサ11Bは、最上位に位置し、低熱伝導材13は、第1温度センサ11Aと第2温度センサ11Bとの間の層に位置する。より具体的には、第1温度センサ11Aの裏面は、測定基板5に接触し、第1温度センサ11Aの表面に、低熱伝導材13が接合(例えば接着)され、低熱伝導材13の表面に、第2温度センサ11Bが接合(例えば接着)される。この場合、例えば、最上位に位置する第2温度センサ11Bの表面が、測定基板5の表面に凹凸を形成させないように搭載される。換言すれば、それを実現できるように、低熱伝導材13の厚さ、及び、共通センサ穴27の深さの少なくとも一方が調節される。
In the fifth embodiment, the
この第5実施例によれば、熱流束センサ11の面積を抑えることができるので、熱流束センサ11をより密に測定基板5表面に配備することができる。
According to the fifth embodiment, since the area of the
図9は、熱流束センサの搭載方法の第6のバリエーションを示す。 FIG. 9 shows a sixth variation of the mounting method of the heat flux sensor.
第6実施例では、第1温度センサ11Aは、半導体加工技術を用いて、測定基板5表面に、金属等(例えば白金やニッケル)を蒸着して作成されたものである。一方、第2の温度センサ11Bは、第1実施例と同様に、ポリイミド等の低熱伝導材13を介して測定基板5に接合(例えば接着)されたものである。
In the sixth embodiment, the
図10は、各熱流束センサ11の各温度センサ11A及び11Bと、温度調節コントローラ49との間の接続構成のバリエーションの説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram of variations of the connection configuration between the
上述した実施形態では、各温度センサ11A及び11Bから出力された信号(以下、温度検出信号)が、配線を介して温度調節コントローラ49に送信されるようになっているが、この第7実施例では、温度検出信号が無線で温度調節コントローラ49に送信されるようになっている。
In the above-described embodiment, signals (hereinafter, temperature detection signals) output from the
例えば、測定基板5には、各温度センサ11A及び11Bに接続された検出器31が備えられる。検出器31は、図示しないが、信号処理部と、メモリと、無線通信部とを備える。信号処理部は、各温度センサ11A及び11Bからの温度検出信号を処理して、処理結果に関するデータ(例えば、測定基板5の各位置の基板温度及び熱流束値)をメモリに格納する。無線通信部は、メモリに格納されているデータを、温度調節コントローラ49等の外部機器に無線送信する。
For example, the
なお、各温度センサ11A及び11Bで検出された温度は、これまでに説明した方法とは別の方法で、有線で或いは無線で、所定の外部機器、例えば温度調節コントローラ49に送信されても良い。
Note that the temperatures detected by the
図11は、本発明の第8実施例に係る測定基板の上面図を示す。図12は、本発明の第8実施例に係る温度制御システムの構成を示す。なお、図11では、一例として、7つの熱流束センサ11−1〜11−7を示し、且つ、温度調節コントローラ49との接続機構は図示を省略する。図12には、図11のA−A断面図が含まれる。
FIG. 11 shows a top view of a measurement substrate according to the eighth embodiment of the present invention. FIG. 12 shows the configuration of the temperature control system according to the eighth embodiment of the present invention. In FIG. 11, as an example, seven heat flux sensors 11-1 to 11-7 are shown, and a connection mechanism with the
この第8実施例では、温度調節プレート7には、互いに独立した複数の温度調節領域(以下、単に「ゾーン」と言う)、例えば3つのゾーンZ1〜Z3が備えられている。具体的には、例えば、第1ゾーンZ1は、温度調節プレート7の中央を含んだ領域である。第2ゾーンZ2は、温度調節プレート7から第1ゾーンZ1を除いた、温度調節プレート7の周縁を含んだドーナツ状の領域の半分である。第3ゾーンZ3は、そのドーナツ状の領域のもう半分である。温度調節プレート7には、複数のゾーンZ1〜Z3の各々に、そのゾーンの温度を検出するためのゾーン温度センサ61を備えている。図12の参照番号61Aは、第1ゾーンZ1に対応したゾーン温度センサであり、参照番号61Bは、第2ゾーンZ2に対応したゾーン温度センサであり、参照番号61Cは、第3ゾーンZ3に対応したゾーン温度センサである。
In the eighth embodiment, the
温度調節コントローラ49は、温度調節プレート7を制御する装置である。温度調節コントローラ49は、記憶部40と、ゾーン温度測定部63と、基板温度測定部41と、熱流束測定部45と、基板熱状態分析部47と、基板温度制御部43とを備える。
The
記憶部40は、メモリ或いはハードディスク等であり、データを記憶する。記憶部40のデータ構成を図13に例示する。図13に示した例によれば、記憶部40は、各熱流束センサ11−1〜11−7のIDと、その熱流束センサの第1温度センサ11Aによって検出された基板温度と、その熱流束センサによって検出された熱流束値と、各ゾーン毎のIDと、そのゾーンの温度(各ゾーン温度センサ61A〜61Cによって検出された温度)とを記憶する。記憶部40は、それらを、履歴として記憶し続けることができる。また、図13に示した例によれば、記憶部40は、各ゾーン毎に、それのIDと、それの目標温度と、そのゾーンに属する熱流束センサのIDとを記憶する。また、記憶部40は、格別図示しないが、各ゾーンZ1〜Z3の領域範囲を示す位置情報や、各熱流束センサ11−1〜11−7の位置を表す位置情報を記憶しても良い。
The
再び図11及び図12を参照する。ゾーン温度測定部63は、複数のゾーン温度センサ61A〜61Cに接続されており、複数のゾーン温度センサ61A〜61Cの各々によって検出されたゾーン温度を表すゾーン温度信号を、各ゾーン温度センサ61A〜61Cから受信する。ゾーン温度測定部63は、受信した各ゾーン温度信号が表すゾーン温度を、記憶部40に書き込む。
Refer to FIGS. 11 and 12 again. The zone
基板温度測定部41は、各熱流束センサ11−1〜11−7の各第1温度センサ11Aに接続されており、各第1温度センサ11Aによって検出された第1温度(この第8実施例では基板温度)を表す第1温度信号を、各第1温度センサ11Aから受信する。基板温度測定部41は、受信した各第1温度信号が表す第1温度を、記憶部40に書き込む。
The substrate
熱流束測定部45と、各熱流束センサ11−1〜11−7の双方の温度センサ11A及び11Bに接続されており、各温度センサ11A及び11Bによって検出された第1温度及び第2温度をそれぞれ表す第1温度信号及び第2温度信号を、各温度センサ11A及び11Bから受信する。そして、熱流束測定部45は、各熱流束センサ11−1〜11−7毎に、受信した第1温度信号が表す第1温度と、第2温度信号が表す第2温度とに基づいて、上述した(1)式から熱流束値を算出し、算出された熱流束値を、記憶部40に書き込む。
The first and second temperatures detected by the
基板熱状態分析部47は、記憶部40に記憶されているデータ、例えば、複数の熱流束センサ11−1〜11−7にそれぞれ対応した複数の基板温度及び熱流束値に基づいて、測定基板5の温度分布、入熱流量分布、及び熱流束分布の少なくとも1つの分布を特定し(入熱流量は、例えば、基板温度と熱流束値との差を算出することによって求めることができる)、特定された分布を記憶部40に書き込む。また、例えば、基板熱状態分析部47は、特定された分布から、その分布の要素値(基板温度、入熱流量、又は熱流束値)にばらつきが生じていることが検出された場合、例えば、複数の熱流束センサ11−1〜11−7にそれぞれ対応した複数の基板温度及び熱流束値等に基づいて、そのばらつきが生じた原因を推定し、推定結果を図示しないディスプレイ画面(例えば温度調節コントローラ49のモニタ画面)に表示しても良い。
The substrate thermal
基板温度制御部43は、記憶部40に記憶されているデータ、例えば、複数の熱流束センサ11−1〜11−7にそれぞれ対応した複数の基板温度及び熱流束値や、各ゾーンIDに対応した各目標温度や、各ゾーン温度に基づいて、温度調節プレート7の各ゾーンZ1〜Z3(別の観点から言えば、各ゾーンZ1〜Z3に対応した、測定基板5上の各領域に対する加熱量又は吸熱量)を制御する。例えば、基板温度制御部43は、上記複数の基板温度及び熱流束値にばらつきが生じないように、各ゾーンZ1〜Z3を制御する。
The substrate
以下、この第8実施例について、幾つか例を採り、より詳細に説明する。 Hereinafter, the eighth embodiment will be described in more detail by taking some examples.
(1)第1の例。 (1) First example.
3つのゾーンZ1〜Z3にそれぞれ対応した3つの目標温度を全て110℃とした場合、各熱流束センサ11−1〜11−7によって検出される基板温度及び熱流束値の正常値の一例が、図14に示した通りであったとする。この図14からは、基板温度と熱流束値とは、一定の相関があることがわかる。すなわち、例えば、熱流束値が10〔W/m2〕異なると、基板温度が約0.1℃変わることがわかる。 When the three target temperatures respectively corresponding to the three zones Z1 to Z3 are set to 110 ° C., examples of the normal values of the substrate temperature and the heat flux value detected by the heat flux sensors 11-1 to 11-7 are as follows: Assume that it is as shown in FIG. FIG. 14 shows that the substrate temperature and the heat flux value have a certain correlation. That is, for example, when the heat flux value differs by 10 [W / m 2 ], it can be seen that the substrate temperature changes by about 0.1 ° C.
この場合、例えば人間が、図15に示すように、第1ゾーンZ1の目標温度を109.0℃、第2ゾーンZ2の目標温度を110.5℃、第3ゾーンZ3の目標温度を110.5℃に設定し直したとする。そうすると、上記の理論に従って、図15に例示するように、熱流束センサ11−7において検出される基板温度は略110.0℃になり、他の熱流束センサ11−1〜11−6において検出される各基板温度は略0.5℃上昇し、それ故、基板温度分布は±0.2℃の範囲内に収まる。 In this case, for example, as shown in FIG. 15, the person sets the target temperature of the first zone Z1 to 109.0 ° C., the target temperature of the second zone Z2 to 110.5 ° C., and the target temperature of the third zone Z3 to 110.degree. It is assumed that the temperature is reset to 5 ° C. Then, according to the above theory, as illustrated in FIG. 15, the substrate temperature detected by the heat flux sensor 11-7 is approximately 110.0 ° C., and is detected by the other heat flux sensors 11-1 to 11-6. Each substrate temperature is increased by approximately 0.5 ° C., and therefore the substrate temperature distribution is within the range of ± 0.2 ° C.
この第8実施例によれば、少ない測定回数(例えば1回の測定)で、換言すれば、短時間で、温度調節プレート7の各ゾーンZ1〜Z3の目標温度を適切な値に設定することができる。
According to the eighth embodiment, the target temperature of each zone Z1 to Z3 of the
(2)第2の例。 (2) Second example.
第2の例は、半導体熱プロセス装置の立ち上げ時の検査や定期診断等で、測定基板5の基板温度に異常が発生した場合の例である。
The second example is an example in the case where an abnormality occurs in the substrate temperature of the
各ゾーンZ1〜Z3の目標温度を、図15に例示した値に設定し直した後に、各基板温度及び熱流束値が、図16(A)に例示した値になったとする。 It is assumed that after the target temperatures of the zones Z1 to Z3 are reset to the values illustrated in FIG. 15, the substrate temperatures and the heat flux values become the values illustrated in FIG.
図16(A)によれば、熱流束センサ11−1及び11−6の基板温度が0.3℃低下し、基板温度分布が、目標誤差±0.2℃の範囲よりも大きくばらついてしまった。 According to FIG. 16A, the substrate temperature of the heat flux sensors 11-1 and 11-6 decreases by 0.3 ° C., and the substrate temperature distribution varies more than the target error range of ± 0.2 ° C. It was.
しかし、図16(A)によれば、熱流束センサ11−1及び11−6に基づいて測定された各熱流束値は、変化してない。 However, according to FIG. 16 (A), each heat flux value measured based on the heat flux sensors 11-1 and 11-6 does not change.
このことから、熱流束センサ11−1及び11−6における基板温度は、基板表面からの熱流束値が変化したために低下したのではなく、温度調節プレート7からの入熱流量に変化があったために低下したと考えられる。入熱流量の変化の原因として、第2ゾーンZ2内のゾーン温度センサ61Bが経時変化を起こしたか、第2ゾーンZ2と測定基板5とのギャップが何らかの原因で変わったかのいずれかが考えられる。
From this, the substrate temperature in the heat flux sensors 11-1 and 11-6 did not decrease because the heat flux value from the substrate surface changed, but the heat input flow rate from the
ここで、前者が原因であれば、熱流束センサ11−5における基板温度にも変化が生じるはずであるが、その基板温度には変化が生じていないので、前者の原因である可能性は低い。従って、後者の原因、例えば、測定基板5と第2ゾーンZ2との間に、その初期のギャップよりも大きなゴミが付着し、これが、そのギャップを大きくしてしまったことが原因である可能性が高いと判定することができる。この判定は、上記のような実測値に基づいて、基板熱状態分析部47(例えば、或るコンピュータプログラムを読み込んだCPU)が行うが、それに代えて、人間が行っても良い。このような判定が行われた場合、例えば、温度調節プレート7の第2ゾーンZ2の表面を、メタノール等の薬品でクリーニングすればよい。
Here, if the former is the cause, the substrate temperature in the heat flux sensor 11-5 should also change, but since the substrate temperature has not changed, the possibility of the former is low. . Therefore, the latter cause, for example, dust larger than the initial gap may have adhered between the
(3)第3の例。 (3) Third example.
第3の例は、半導体熱プロセス装置の立ち上げ時の検査や定期診断等で、測定基板5の基板温度に異常が発生した場合の別の例である。
The third example is another example in the case where an abnormality occurs in the substrate temperature of the
各ゾーンZ1〜Z3の目標温度を、図15に例示した値に設定し直した後に、各基板温度及び熱流束値が、図17(A)に例示した値になったとする。 Assume that after the target temperatures of the zones Z1 to Z3 are reset to the values illustrated in FIG. 15, the substrate temperatures and the heat flux values become the values illustrated in FIG.
図17(A)によれば、熱流束センサ11−2及び11−3の基板温度が0.5℃〜0.7℃低下し、基板温度分布が、目標誤差±0.2℃の範囲よりも大きくばらついてしまった。 According to FIG. 17A, the substrate temperatures of the heat flux sensors 11-2 and 11-3 are reduced by 0.5 ° C. to 0.7 ° C., and the substrate temperature distribution is less than the target error of ± 0.2 ° C. Has also varied greatly.
また、図16(A)によれば、熱流束センサ11−2及び11−3に基づいて測定された各熱流束値が増加した。 Moreover, according to FIG. 16 (A), each heat flux value measured based on the heat flux sensors 11-2 and 11-3 increased.
また、図16(A)によれば、熱流束センサ11−7に基づいて測定された熱流束値が減少した。 Moreover, according to FIG. 16 (A), the heat flux value measured based on the heat flux sensor 11-7 decreased.
以上の結果からすぐに分かることは、測定基板5表面からの熱流束が変化したことが原因で、基板温度が変化したということである。熱流束センサ11−2及び11−3において、熱流束値が50〔W/m2〕ほど増加しているのは、測定基板5表面上に空気流れの擾乱が発生したと考えられる。特に、熱流束センサ11−2及び11−3においては、熱流束は増加しそれに伴って基板温度は減少しているのに対して、熱流束センサ11−7においては、逆に、熱流束は減少しそれに伴って基板温度は上昇している。これは、図17(B)に示すように、例えば、リッド3の傾きが変化し、外部から空気流れが入り込んでしまったことが考えられる。従って、リッド3の傾きを早急に直すことが必要であることがわかる。
It can be seen immediately from the above results that the substrate temperature has changed due to the change in the heat flux from the surface of the
このような判断は、上記のような実測値に基づいて、基板熱状態分析部47(例えば、或るコンピュータプログラムを読み込んだCPU)が行うが、それに代えて、人間が行っても良い。 Such a determination is made by the substrate thermal state analysis unit 47 (for example, a CPU that reads a computer program) based on the actually measured values as described above, but instead, it may be made by a human.
以上のように、第8実施例によれば、測定基板5の温度分布に異常が生じた場合、測定基板5の複数の場所にそれぞれ対応した複数の基板温度測定値及び熱流束測定値から、その異常の原因を迅速に特定することができる。例えば、その異常が、熱流束によるものなのか入熱流量によるものなのかを迅速に特定し、それによって、その異常に対する対処方法を早く判断することができる。
As described above, according to the eighth embodiment, when an abnormality occurs in the temperature distribution of the
図18は、第8実施例の一変形例を示す。 FIG. 18 shows a modification of the eighth embodiment.
第9実施例では、熱流束センサ11とは別に、その熱流束センサ11近傍の基板温度を測定するための基板温度センサ51が測定基板5に備えられる。
In the ninth embodiment, apart from the
基板温度センサ51は、第1温度センサ11Aと同様の種類であっても良い。また、基板温度センサ51は、測定基板5に埋め込まれていても良いし、表面に接合されていても良い。
The substrate temperature sensor 51 may be of the same type as the
一方、熱流束センサ11の搭載方法としては、例えば、上述した実施形態及び第1〜第8実施例のうちの1つを採用することができる。ちなみに、図18に示した熱流束センサ11は、第5実施例の搭載方法を採用した場合のものである。
On the other hand, as a mounting method of the
以上、上述した実施形態及び第1実施例〜第9実施例のいずれにおいても、上述した(1)式によって熱流束値を算出することができる。また、上述した(2)式の関係も常に成り立つ。また、熱流束センサ11の搭載方法(例えば、第1温度センサ11A及び第2温度センサ11Bの搭載方法)は、上述した実施形態及び第1実施例〜第9実施例を適宜に組み合わせることもできる。
As described above, in any of the above-described embodiment and the first to ninth examples, the heat flux value can be calculated by the above-described equation (1). Further, the relationship of the above-described formula (2) always holds. Further, the mounting method of the heat flux sensor 11 (for example, the mounting method of the
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、これは本発明の説明のための例示であって、本発明の範囲をこの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、他の種々の形態でも実施することが可能である。例えば、各温度センサ11A及び11Bの配線は、測定基板5の内部に埋め込まれていても良い。
The preferred embodiment of the present invention has been described above, but this is an example for explaining the present invention, and the scope of the present invention is not limited to this embodiment. The present invention can be implemented in various other forms. For example, the wiring of each
1…チャンバ、3…リッド、5…測定基板、7…温度調節プレート、11…熱流束センサ、11A…第1温度センサ、11B…第2温度センサ、13…低熱伝導材、40…記憶部、41…熱流束測定部、43…基板温度制御部、45…基板温度測定部、47…基板熱状態分析部、49…温度調節コントローラ、61A〜61C…ゾーン温度センサ、63…ゾーン温度測定部、91A…第1熱抵抗、91B…第2熱抵抗、Z1…第1温度調節領域(第1ゾーン)、Z2…第2温度調節領域(第2ゾーン)、Z3…第3温度調節領域(第3ゾーン)
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記基板(5)の基板温度を検出し、検出された基板温度に応じた値の温度信号を出力する基板温度センサ(11A、51)と、
前記基板(5)の表面からの熱流束を検出し、検出された熱流束に応じた値の熱流束信号を出力する熱流束センサ(11)と、
前記基板温度センサ(11A、51)から出力された温度信号を受信し、受信した温度信号に基づいて、前記基板温度を出力する基板温度出力部(45)と、
前記熱流束センサ(11)から出力された熱流束信号を受信し、受信した熱流束信号に基づいて、前記熱流束を出力する熱流束出力部(41)と
を備える基板熱状態測定装置。 A substrate (5);
A substrate temperature sensor (11A, 51) for detecting a substrate temperature of the substrate (5) and outputting a temperature signal having a value corresponding to the detected substrate temperature;
A heat flux sensor (11) for detecting a heat flux from the surface of the substrate (5) and outputting a heat flux signal having a value corresponding to the detected heat flux;
A substrate temperature output unit (45) for receiving a temperature signal output from the substrate temperature sensor (11A, 51) and outputting the substrate temperature based on the received temperature signal;
A substrate thermal condition measuring device comprising: a heat flux output unit (41) that receives a heat flux signal output from the heat flux sensor (11) and outputs the heat flux based on the received heat flux signal.
請求項1記載の基板熱状態測定装置。 The substrate temperature sensor (11A, 51) and the heat flux sensor (11) are provided on the substrate (5), and the substrate temperature sensor (11A, 51) is in the vicinity of the heat flux sensor (11). Prepared for,
The substrate thermal state measuring apparatus according to claim 1.
請求項1記載の基板熱状態測定装置。 A plurality of sets of the substrate temperature sensor (11A, 51) and the heat flux sensor (11) are provided.
The substrate thermal state measuring device according to claim 1.
前記第1温度センサ(11A)が、前記基板温度センサ(11A、51)である、
請求項1記載の基板熱状態測定装置。 The heat flux sensor (11) has a first temperature sensor (11A) and a second temperature sensor (11B),
The first temperature sensor (11A) is the substrate temperature sensor (11A, 51).
The substrate thermal state measuring apparatus according to claim 1.
前記基板(5)の表面からの熱流束を検出し、検出された熱流束に応じた値の熱流束信号を出力する熱流束検出ステップと、
前記出力された温度信号を受信し、受信した温度信号に基づいて、前記基板温度を測定する基板温度測定ステップと、
前記出力された熱流束信号を受信し、受信した熱流束信号に基づいて、前記熱流束を測定する熱流束測定ステップと、
前記測定された基板温度及び熱流束に基づいて、前記基板(5)の熱状態を分析し、及び/又は、前記基板(5)に対する加熱又は冷却の度合いを調節するステップと
を有する基板熱状態分析制御方法。 A substrate temperature detecting step of detecting a substrate temperature of the substrate (5) and outputting a temperature signal having a value corresponding to the detected substrate temperature;
A heat flux detecting step for detecting a heat flux from the surface of the substrate (5) and outputting a heat flux signal having a value corresponding to the detected heat flux;
A substrate temperature measuring step of receiving the output temperature signal and measuring the substrate temperature based on the received temperature signal;
A heat flux measurement step of receiving the output heat flux signal and measuring the heat flux based on the received heat flux signal;
Analyzing the thermal state of the substrate (5) based on the measured substrate temperature and heat flux and / or adjusting the degree of heating or cooling to the substrate (5). Analysis control method.
請求項5記載の基板熱状態分析制御方法。 The substrate temperature detection step is performed in the vicinity of the heat flux detection step.
The substrate thermal state analysis control method according to claim 5.
請求項5記載の基板熱状態分析制御方法。 The substrate temperature detection step and the heat flux detection step are performed at a plurality of locations on the substrate (5).
The substrate thermal state analysis control method according to claim 5.
前記第1温度センサ(11A)と第2温度センサ(11B)とを用いて、前記熱流束検出ステップが行われる、
請求項5記載の基板熱状態分析制御方法。 The substrate temperature detection step is performed using the first temperature sensor (11A),
The heat flux detection step is performed using the first temperature sensor (11A) and the second temperature sensor (11B).
The substrate thermal state analysis control method according to claim 5.
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Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007119359A1 (en) * | 2006-03-16 | 2007-10-25 | Tokyo Electron Limited | Wafer-shaped measuring apparatus and method for manufacturing same |
JP2008187085A (en) * | 2007-01-31 | 2008-08-14 | Tokyo Electron Ltd | Inspecting device and inspecting method for substrate for temperature monitoring |
JP2010519768A (en) * | 2007-02-23 | 2010-06-03 | ケーエルエー−テンカー・コーポレーション | Process condition measuring device |
US20140355643A1 (en) * | 2013-05-30 | 2014-12-04 | Kla-Tencor Corporation | Method and System for Measuring Heat Flux |
KR20150076121A (en) * | 2013-12-26 | 2015-07-06 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | Heat-flux measuring method, substrate processing system, and heat-flux measuring member |
WO2017131875A1 (en) * | 2016-01-28 | 2017-08-03 | Applied Materials, Inc. | Self-aware production wafers |
JP2019211377A (en) * | 2018-06-06 | 2019-12-12 | 株式会社デンソー | Electronic device |
JP7317284B1 (en) | 2023-02-07 | 2023-07-31 | 株式会社東京精密 | Temperature control system and temperature control method |
-
2004
- 2004-05-24 JP JP2004153650A patent/JP2005340291A/en active Pending
Cited By (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007119359A1 (en) * | 2006-03-16 | 2007-10-25 | Tokyo Electron Limited | Wafer-shaped measuring apparatus and method for manufacturing same |
JP2008187085A (en) * | 2007-01-31 | 2008-08-14 | Tokyo Electron Ltd | Inspecting device and inspecting method for substrate for temperature monitoring |
JP2010519768A (en) * | 2007-02-23 | 2010-06-03 | ケーエルエー−テンカー・コーポレーション | Process condition measuring device |
JP2016523356A (en) * | 2013-05-30 | 2016-08-08 | ケーエルエー−テンカー コーポレイション | Method and system for measuring heat flux |
US20140355643A1 (en) * | 2013-05-30 | 2014-12-04 | Kla-Tencor Corporation | Method and System for Measuring Heat Flux |
US9719867B2 (en) * | 2013-05-30 | 2017-08-01 | Kla-Tencor Corporation | Method and system for measuring heat flux |
KR102336091B1 (en) | 2013-12-26 | 2021-12-06 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | Heat-flux measuring method, substrate processing system, and heat-flux measuring member |
JP2015125866A (en) * | 2013-12-26 | 2015-07-06 | 東京エレクトロン株式会社 | Heat flux measurement method, substrate processing system, and heat flux measurement member |
KR20150076121A (en) * | 2013-12-26 | 2015-07-06 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | Heat-flux measuring method, substrate processing system, and heat-flux measuring member |
WO2017131875A1 (en) * | 2016-01-28 | 2017-08-03 | Applied Materials, Inc. | Self-aware production wafers |
KR20180100072A (en) * | 2016-01-28 | 2018-09-06 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | Self-aware production wafers |
JP2019509625A (en) * | 2016-01-28 | 2019-04-04 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials,Incorporated | Self-recognizing production wafer |
KR102655725B1 (en) | 2016-01-28 | 2024-04-05 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | Self-aware production wafers |
JP2019211377A (en) * | 2018-06-06 | 2019-12-12 | 株式会社デンソー | Electronic device |
JP7024614B2 (en) | 2018-06-06 | 2022-02-24 | 株式会社デンソー | Electronic device |
JP7317284B1 (en) | 2023-02-07 | 2023-07-31 | 株式会社東京精密 | Temperature control system and temperature control method |
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