JP2007178253A - 温度測定装置および温度測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明の目的は、自動化に適し、耐熱性を高めてウェハの温度分布を測定できるウェハ温度計およびその製造方法を提供する。
【解決手段】ウェハ１の上面を複数の領域に区分し、区分された各領域に複数の温度センサ２１，２２…２ｎを配置し、複数の温度センサ２１，２２…２ｎの出力信号を変換処理回路４により温度データに変換して処理する。変換処理回路４は、その周囲がナノクリスタルシリコン層からなる断熱材で形成された収納室に収納される。
【選択図】図１

Description

この発明は、温度測定装置およびウェハ型温度計の製造方法に関し、例えばウェハを加熱する加熱板の温度を測定する温度測定装置およびウェハ型温度計の製造方法に関する。

半導体デバイスの製造におけるフォトリソグラフィー工程においては、半導体ウェハ（以下、「ウェハ」）の表面にレジスト液を塗布した後の加熱処理（プリベーキング）や、パターンの露光を行った後の加熱処理（ポストエクスポージャーベーキング）、各加熱処理後に行われる冷却処理などの種々の熱処理が、例えばウェハを所定温度に維持された加熱・冷却装置により行われている。

図１５は、従来の加熱・冷却装置６０の縦断面図であり、図１６は図１５の線Ａ−Ａに沿う横断面図である。

図１５おいて、加熱・冷却装置６０の筐体９０内には、冷却用の冷却板６１と加熱用の加熱板６２が並べられて設けられている。冷却板６１および加熱板６２は、厚みのある円盤状に形成されている。冷却板６１には、図示しない例えばペルチェ素子等が内蔵されており、冷却板６１を所定温度に冷却することができる。

また、冷却板６１の下方には、ウェハを冷却板６１上に載置する際に、ウェハを支持して昇降させるための昇降ピン６３が設けられている。この昇降ピン６３は、昇降駆動機構６４により上下に移動自在であり、冷却板６１の下方から冷却板６１を貫通し、冷却板６１上に突出できるように構成されている。

一方、加熱板６２には、ヒータ６５と加熱板温度センサ６２ａが内蔵されており、加熱板６２の温度は、コントローラ６６が加熱板温度センサ６２ａの温度に基づいて、ヒータ６５の発熱量を制御することによって設定温度に維持される。加熱板６２の下方には、冷却板６１と同様に昇降ピン６７と昇降駆動機構６８とが設けられており、この昇降ピン６７によって、ウェハを加熱板６２上に載置自在になっている。

また、図１６示すように冷却板６１と加熱板６２との間には、ウェハを加熱板６２に搬送し、またウェハを加熱板６２から冷却板６１に搬送するための搬送装置６９が設けられている。加熱・冷却装置６０の筐体９０の冷却板６２側には、ウェハを加熱・冷却装置６０内に搬入出するための搬送口７０が設けられている。

また、この搬送口７０には、加熱・冷却装置６０内の雰囲気を所定の雰囲気に維持するためのシャッタ７１が設けられている。シャッタ７１に対向するように搬送アーム８０が設けられており、シャッタ７１が開かれたときに、この搬送アーム８０によりウェハが搬送口７０から加熱・冷却装置６０内に搬送され、搬送装置６９により加熱板６２上に搬送される。

このような加熱・冷却装置６０を用いて、加熱板６２上に載置されるウェハの温度分布を事前に測定して加熱板６２上での温度特性を把握し、その結果に基づいて適宜補正して、加熱板６２上のウェハを均一に加熱することが重要である。従来そのような加熱板６２上のウェハの温度分布を測定するために、温度測定装置を用いて、実際のウェハの処理前にウェハの温度分布を把握し、ウェハの温度分布を修正するようにしていた。

図１７従来の温度測定装置の各種例を示す図である。図１７（Ａ）に示すように、温度測定用ウェハＫ上に送信装置１０３を設け、各温度センサ１０１と送信装置１０３とをケーブル１０２で接続し、各温度センサ１０１で検出したデータを無線で送信し、加熱・冷却装置６０内あるいは外に受信装置を設けて、無線で送信されたデータを受信するように構成したものである。

検出した温度データを無線で送信する装置として、例えば特開２００４−２４５５１号公報（特許文献１）に記載されているセンサシステム用半導体がある。このセンサシステム用半導体装置は、Ａ／Ｄ変換回路と、メモリと、送信回路とを基板の一方面に形成し、基板の他方面に電力発生装置を形成したものである。しかし、Ａ／Ｄ変換回路は、温度が上昇すると変換精度が悪くなるという特性を有しているため、１５０℃くらいまでの温度の測定は可能であっても、２５０℃まで温度が上昇する雰囲気中では使用することができない。したがって、特許文献１に記載されているセンサシステム用半導体を図１７（Ａ）に示した送信装置１０３に適用しても２５０℃の高温下では使用することができない。

特開２００２−１２４４５７号公報（特許文献１）には、図１７（Ｂ）に示すように、図１７（Ａ）に示した送信装置１０３を温度測定用ウェハＫとは別個に設けた円盤Ｓに設け、温度測定用ウェハＫの各温度センサ１０１をケーブル１０２で送信装置１０３に接続する例が示されている。この例では、温度測定用ウェハＫのみを加熱板６２上に載置し、円盤Ｓを温度測定用ウェハＫよりも離した上に位置させることで、加熱板６２から離すことが可能であるため、送信装置１０３に内蔵されているＡ／Ｄコンバータが高温によって精度が劣化することはない。
特開２００４−２４５５１号公報 特開２００２−１２４４５７号公報

しかし、温度測定用ウェハＫの上側に円盤Ｓを位置させた状態で、図１６に示した搬送装置６９および搬送アーム８０で搬送するのは困難であり、搬送装置６９および搬送アーム８０として特殊なものを用意する必要があり、コストが高くなってしまう。

そこで、この発明の目的は、自動化に適し、耐熱性を高めてウェハの温度分布を測定できるウェハ温度計およびその製造方法を提供することである。

この発明は、ウェハと、ウェハ上面を複数の領域に区分し、区分された各領域に配置された複数の温度センサと、複数の温度センサの出力信号を温度データに変換して処理するための変換処理手段と、ウェハに設けられ、その周囲がナノクリスタルシリコン（ｎｃ−Ｓｉ）層からなる断熱材で形成され、変換処理手段を収納する収納室とを備える。

ナノクリスタルシリコン層からなる断熱材で収納室を形成して変換処理手段を収納することで、耐熱性を高めることができるので、高温下でも変換処理手段の変換精度を悪化させることがない。

好ましい実施形態では、収納室には、変換処理手段に電源電圧を供給する電池が収納される。電池を収納することにより、外部から電源電圧を供給する必要がなくなる。

より具体的には、収納室には、断熱材を貫通する切欠き孔が形成されていて、電池は、一部が断熱材の切欠き孔から露出するように設けられ、断熱材内の温度と断熱材外の温度との温度差で電圧を発生するペルチェ熱電池が用いられる。

収納室には、ペルチェ熱電池で発電された電圧を一定電圧にするための定電圧回路が設けられる。

より好ましくは、変換処理手段は、温度データを記憶する記憶手段を含む。記憶手段に温度データを記憶することで測定した温度データを蓄積できる。

より好ましくは、温度データを無線で送信するための送信手段を含む。無線で温度データを送信することにより、自動搬送装置などで搬送するのが容易になる。

変換処理手段は、温度データを有線で出力するためのインタフェース手段を含む。

この発明の他の局面は、ウェハと、ウェハ上面を複数の領域に区分し、区分された各領域に配置された複数の温度センサと、複数の温度センサの出力信号を温度データに変換して処理するための変換処理手段と、ウェハ内に設けられ、その周囲が断熱材で形成され、変換処理手段を収納する収納室と、収納室に収納され、一部が収納室からウェハ外に露出し、断熱材内の温度と断熱材外の温度との温度差で電圧を発生して変換処理手段に電源電圧として供給するペルチェ熱電池を備える。ペルチェ熱電池を内蔵させることで通常の電池を用いる場合に比べて寿命を長くできる。

この発明のさらに他の局面は、ウェハの温度を測定するウェハ型温度計の製造方法であって、ウェハ表面の複数の領域に分布して温度センサを形成する工程と、ウェハの温度センサが形成された領域外の領域にナノクリスタルシリコン層からなる断熱部分を形成する工程と、断熱部分上に温度センサの出力信号を処理する変換処理回路を配置する工程と、ウェハの断熱部分に対向する領域にナノクリスタルシリコン層からなる断熱部分を有するキャップ部材によって変換処理回路を覆う工程とを備える。

この発明によれば、ウェハ上面を複数の領域に区分し、区分された各領域に複数の温度センサを配置するとともに、複数の温度センサの出力信号を変換処理手段によって温度データに変換して処理し、周囲がナノクリスタルシリコン層からなる断熱材で形成された収納室内に、変換処理手段を収納するようにしたので、高温下でも変換処理手段による変換精度が劣化することがなく、自動化に適し、耐熱性を高めてウェハの温度分布を測定できる。

また、ウェハ上面を複数の領域に区分し、区分された各領域に複数の温度センサを配置するとともに、複数の温度センサの出力信号を変換処理手段によって温度データに変換して処理し、ペルチェ熱電池から変換処理手段に電源を供給することで、電源の寿命を長くできる。

図１はこの発明の一実施形態のウェハ型温度計を示す外観図である。

図１において、ウェハ型温度計１０は、ウェハ１と、温度センサ２１，２２…２ｎと、変換処理回路４とを含む。ウェハ１は複数の領域に区分されており、各領域に温度センサ２１，２２…２ｎが分布して配置されている。各温度センサ２１，２２…２ｎは、配線３を介して変換処理回路４に接続されている。変換処理回路４は、各温度センサ２１，２２…２ｎの出力値であるアナログ信号をデジタル信号に変換して出力する。変換処理回路４は、後述の図３で説明するが、断熱構造で形成された収納室内に収納されている。

ウェハ型温度計１０は、図１５に示した加熱板６２上に載置されて加熱板６２上に載置される処理用のウェハの温度分布を事前に検出して加熱板６２上での温度特性を把握し、その結果に基づいて適宜補正して、加熱板６２上の処理用のウェハを均一に加熱する温度を測定するために設けられている。温度センサ２１，２２…２ｎは、熱電対や測温抵抗体（ＲＴＤ）などの温度変化を検出できる素子であればどのようなものでも適用できる。温度センサ２１，２２…２ｎは、ウェハ１の表面に密封して埋め込むことにより、高温ガス雰囲気下においても劣化するのを防止できる。

図２は図１に示した変換処理回路４を示す回路図である。図２において、図１に示した温度センサ２１，２２…２ｎの出力信号は、アンプ３１，３２…３ｎに入力されて増幅され、Ａ／Ｄコンバータ４１に与えられる。Ａ／Ｄコンバータ４１は温度センサ２１，２２…２ｎの出力信号であるアナログ信号をパラレルなデジタルデータに変換して出力する。変換されたデジタルデータはデータバッファ４２を介してデータ転送回路４３に与えられる。

データ転送回路４３はデジタルデータをメモリ４４、Ｉ／Ｆ回路４５および送信回路４６に転送する。メモリ４４は、例えば不揮発性メモリからなり、各温度センサで検出された温度データを自ら記憶する。Ｉ／Ｆ回路４５は温度データを有線で出力する。このために、Ｉ／Ｆ回路４５の出力にはケーブル４７が接続される。送信回路４６は温度データを無線で送信する。このために、送信回路４６にはアンテナ４８が接続される。なお、メモリ４４、Ｉ／Ｆ回路４５および送信回路４６は全て必要とされるものではなく、必要に応じて選択的に設ければよい。

クロック発生回路４９は、クロック信号を発生して、Ａ／Ｄコンバータ４１やデータ転送回路４３などに供給する。各回路に電源電圧を供給するためにペルチェ熱電池５０が設けられている。ペルチェ熱電池５０は、ペルチェ素子を用いて構成されており、ウェハ１外の高温と、ウェハ１内の低温との温度差に基づいて電圧を発電する。ペルチェ熱電池５０は、例えば、温度差が１３０℃で３〜４Ｖの出力電圧を発電することができる。ペルチェ熱電池５０で発電された電圧は、定電圧回路５１に与えられる。

定電圧回路５１は、ペルチェ熱電池５０で発電された電圧を一定電圧に定電圧化して各回路に供給する。なお、ペルチェ熱電池５０に代えて通常使用されている電池を用いてもよい。また、Ｉ／Ｆ回路４５の出力を有線で取出す場合は、ペルチェ熱電池５０や通常使用される電池などを内蔵させることなく、有線で変換処理回路４に電源電圧を供給するようにしてもよい。

また、図２に示した変換処理回路４はペルチェ熱電池５０を除いて集積回路上に形成される。

図３は、図１に示したウェハ１の線Ａ−Ａに沿う収納室１１０の断面図である。図３において、ウェハ１には、図２に示した変換処理回路４を集積化した集積回路４０と、ペルチェ熱電池５０を収納するための収納室１１０が設けられている。収納室１１０の底部と側部は断熱層１０１によって囲まれている。収納室１１０にはキャップ部材としての基板１０２が被せられており、基板１０２には収納室１１０の上部を覆う断熱層１０３が形成されている。断熱層１０１と１０３は、ｎｃ−Ｓｉ（ナノクリスタルシリコン）層によって形成されている。基板１０２と断熱層１０３とには、貫通する切欠き孔(図示せず)が形成されている。

収納室１１０の底部には配線導体１０５が形成されていて、この配線導体１０５の一端にはペルチェ熱電池５０の図示しない電極が接続されており、配線導体１０５の他端は導電ペースト１０７により集積回路４０に接続されている。また、図２に示したＩ／Ｆ回路４５にケーブル４７を接続するために配線導体１０４が収納室１１０の底部から断熱層１０１とウェハ１を貫通して、ウェハ１の表面に延びるように形成されている。配線導体１０４と集積回路４０とは導電ペースト１０６により接続されている。

ペルチェ熱電池５０は、基板１０２と断熱層１０３との切欠き孔を貫通して、その一部である頂部がウェハ１外に露出して配置されている。ペルチェ熱電池５０はウェハ１外の温度と、収納室１１０内の温度との温度差により発電して、電源電圧を集積回路４０に供給する。この図３に示した例では、集積回路４０を収納する収納室１１０を断熱層１０１および１０３で覆うことにより、集積回路４０内のＡ／Ｄコンバータ４１が高熱にさらされることがないので、変換精度が劣化するのを防止できる。しかも、変換処理回路４の電源としてペルチェ熱電池５０を用いているので、通常使用される電池を用いる場合に比べて寿命を長持ちさせることができる。

図４は、図３に示した収納室の他の例を示す断面図である。図４に示した例は、図３に示したペルチェ熱電池５０に代えて通常使用される電池５２を収納室１１０内に配置したものであり、その他の構成は図３と同じである。この例ではペルチェ熱電池５０に代えて通常使用されている電池５２を用いることでコストを安価にできる。

図５は、収納室１１０の他の例を示す図である。図３および図４に示した例は、収納室１１０をウェハ１側に形成したのに対して、図５に示した例は基板１１２側に収納室１１０を形成したものである。すなわち、ウェハ１の上面には断熱層１１１が形成されており、断熱層１１１上に配線導体１０５と１１４とが形成されている。配線導体１０５の一方側には電池５２の図示しない電極が接続されており、他方側は導電ペースト１０７により集積回路４０に接続されている。配線導体１１４の一端は導電ペースト１０６により集積回路４０に接続されている。

集積回路４０と電池５２を覆うように収納室１１０が形成されたキャップ部材としての基板１１２が被せられる。基板１１２の収納室１１０の天井部と側部には、断熱層１１３が形成されている。この図５に示した例においても、集積回路４０を収納する収納室１１０を断熱層１１１および１１３で覆うことにより、集積回路４０内のＡ／Ｄコンバータ４１が高熱にさらされることがないので、変換精度が劣化するのを防止できる。

図６〜図８は、図５に示したウェハ型温度計の収納室１１０の製造方法を示す図であり、図６はウェハ１に断熱層１１１を形成する工程を示し、図７は基板１１２に断熱層１１３を形成する工程を示し、図８は組立工程を示す図である。

図６（Ａ）において、ウェハ１には図示しないが図１に示した複数の温度センサ２１，２２…２ｎが形成されている。このウェハ１上に図５に示した収納室１１０の底部を除いてレジスト１１７を塗布し、レジスト１１７で覆われていない部分に断熱層１１１を形成する。断熱層１１１は、ナノクリスタルシリコン層で形成される。ナノクリスタルシリコン層は、例えば陽極酸化法により形成することができる。ナノクリスタルシリコン層は、その他にＣＶＤ法やイオン注入法などにより形成することもできる。このような方法により、Ｓｉウェハに４ｎｍ〜５ｎｍのサイズのＳｉ結晶を形成することができ、このようなＳｉ結晶を形成することで、量子効果が変わってくることによりＳｉウェハをポーラス状態にすることができ、断熱性が良好になるので断熱効果をもたせることができる。ナノクリスタルシリコン層の断熱層１１１を形成した後、レジスト１１７を除去する。

次に、図７（Ａ）に示すように、基板１１２を用意し、図７（Ｂ）に示すように基板１１２の周囲にレジスト１１５を塗布し、エッチングを行って、図７（Ｃ）に示すように凹部１１６を形成する。そして、図６（Ｂ）と同様にして、断熱層１１３に相当する部分を除いてレジスト１１８を塗布し、凹部１１６の底部と側部に、例えば陽極酸化法などによりナノクリスタルシリコン層を形成することで、図７（Ｃ）に示すように収納室１１０を囲む断熱層１１３を形成する。その後、レジスト１１８を除去する。

図８（Ａ）に示すように断熱層１１１上に配線導体１０５を形成し、ウェハ１と断熱層１１１とにまたがるように配線導体１１４を形成し、配線導体１０５に電池５２の電極を接続し、配線導体１０７と集積回路４０とを導電ペースト１０７で接続し、配線導体１１４と集積回路４０とを導電ペースト１０６で接続する。

さらに、図８（Ｂ）に示すように、収納室１１０を形成したキャップ部材としての基板１１２を集積回路４０および電池５２を覆うように被せる。これにより、ウェハ型温度計１０を形成することができる。なお、上述の説明では、断熱層１１１および１１３をナノクリスタルシリコン層によって形成したが、これに限ることなく他の断熱材で形成してもよい。

図９は、図１に示したウェハ型温度計１０を加熱・冷却装置６０ａに配置して温度を測定する例を示す図である。

図９において、加熱・冷却装置６０ａは、図１３および図１４に示した加熱・冷却装置６０とほぼ同様にして構成されている。筐体６０ｂ内には、図１３で説明したステージとしての加熱板６２が配置されており、冷却板６１は図示を省略している。加熱板６２には加熱板温度センサ６２ａが内蔵されている。筐体６０ｂの天井部にはアンテナ１１が配置されている。アンテナ１１は、例えば導体を渦巻き状に巻回したコイルなどで構成される。アンテナ１１は、ウェハ温度計１０から無線で送信されたデータを捕らえてロガー１２に与える。ロガー１２は、受信したデータをサンプリング時間ごとにサンプリングして時系列のデータにし、その時系列のデータに基づいて、例えば平均値や偏差値などの数値加工を行って表示するとともに、温度データをコンピュータ１３に出力する。

コンピュータ１３には、加熱板６２の設定温度Ｔと、算出した温度データに基づいて加熱板６２の温度を調節するための補正値を算出するプログラムが組み込まれており、コンピュータ１３はロガー１２から温度データを受け取ると、例えば自動的にプログラムを実行し、一定のアルゴリズムにしたがって補正値を算出する。コントローラ１４が、ウェハ温度計１０と同じ温度を表示する加熱板温度センサ６２ａで測定された温度に基づいて加熱板６２に内蔵されているヒータ（図示せず）を制御する。

図１０は、ウェハ型温度計１０とロガー１６とを有線で接続した実施形態を示す図である。ウェハ型温度計１０の変換処理回路４と、ロガー１６はケーブル１８によって接続されており、変換処理回路４に電池から電源を供給しない場合には、ウェハ型温度計１０の変換処理回路４と電源回路１７とがケーブル１９によって接続される。ロガー１６は、ケーブル１８を介して入力されたデータをサンプリング時間ごとにサンプリングして時系列のデータにし、その時系列のデータに基づいて、例えば平均値や偏差値などの数値加工を行って表示するとともに、温度データをコンピュータ１３に出力する。

この図１０に示した実施形態では、ロガー１６はウェハ型温度計１０の各領域に配置されている温度センサ２１，２２…２ｎで検出されたそれぞれの温度データが直接入力されているので、ウェハ１上の各領域を特定できる。これに対して、図９に示した無線でウェハ型温度計１０からの温度データを送信する場合には、各領域を判別する必要がある。例えば、各温度センサ２１，２２…２ｎで検出された温度データを変換処理回路４で時分割で送信し、それをロガー１２で認識して、各領域の温度を判別するなどの方法を適用できる。

図１１（Ａ）〜（Ｃ）は、この発明の一実施形態のウェハ型温度計１０を用いて加熱板６２と冷却板６１の温度を測定する一例を説明するための図である。図１１（Ａ）において、筐体６０ｂ内には、図１５の説明と同様にして、冷却板６１と加熱板６２とが配置されている。なお、冷却板６１と加熱板６２には、図１５で説明した駆動昇降機構が設けられているが、図示を省略している。加熱板６２上には開閉可能なカバー部材としてのチャンバーカバー７１が設けられている。

筐体６０ｂの冷却板６１と加熱板６２との間の天井部には、図９で説明したアンテナ１１が配置されている。アンテナ１１を加熱板６２の真上に設けていないので、アンテナ１１の温度上昇を避けることができる。チャンバーカバー７１には、図示しないが電波の透過窓が形成されている。なお、図９に示したロガー１２と、コンピュータ１３と、コントローラ１４は、加熱板６２から離れた常温雰囲気中に置かれている。

次に、図１１（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、温度の測定方法について説明する。まず、図１６で説明した搬送アームにより、ウェハ型温度計１０が筐体６０ｂの図示しない搬送口から搬送され、加熱板６２上のチャンバーカバー７１が上昇して開かれ、図１６で説明した搬送装置により、ウェハ型温度計１０が加熱板６２上に搬送され、領域がアライメントされる。その後、図１１（Ａ）に示すように、チャンバーカバー７１が下降して加熱板６２の上部が閉じられて、アンテナ１１によってウェハ型温度計１０から送信された温度データがアンテナ１１によって捕らえられると、図１１（Ｂ）に示すように、再びチャンバーカバー７１が上昇して、搬送装置によりウェハ型温度計１０が加熱板６２上から冷却板５１方向へ移動される。

この搬送途中においてもウェハ型温度計１０からアンテナ１１を介して温度データが送信されている。さらに、図１１（Ｃ）に示すように、ウェハ型温度計１０が冷却板５１上に搬送された後も、温度データをアンテナ１１を介して受信することができるので、ウェハ型温度計１０の各領域に応じた温度を検出できる。したがって、ウェハ型温度計１０により冷却後の温度の検出も可能になる。

このように図１１（Ａ）〜（Ｃ）に示した例においては、加熱板６２による加熱中および冷却板６１による冷却中においてもアンテナ１１を介して温度データの受信が可能になるので、加熱温度および冷却温度の測定を継続して行うことができる。

図１２（Ａ）〜（Ｃ）は、この発明の一実施形態のウェハ型温度計１０によって加熱板６２と冷却板６１の温度を測定する他の例を説明するための図である。

この例は、筐体６０ｂの冷却板６１の上の天井部にアンテナ１１を配置し、チャンバーカバー７１内に補助アンテナ１５を配置したものである。補助アンテナ１５は、チャンバーカバー７１内に複数設けてもよい。チャンバーカバー７１が開かれて、ウェハ型温度計１０が加熱板６２上に搬送される。図１２（Ａ）に示すように、ウェハ型温度計１０から各領域に応じた温度データを、補助アンテナ１５を介して受信できる。

加熱処理が終了すると、図１２（Ｂ）に示すように、チャンバーカバー７１が開かれ、ウェハ型温度計１０が加熱板６２上から冷却板６１側に移動される。この時点において、温度データの受信が補助アンテナア１５から冷却板６１上のアンテナ１１に切換られ、搬送中のウェハ型温度計１０から温度データが受信される。図１２（Ｃ）に示すように冷却板６１上にウェハ型温度計１０が搬送された後は、アンテナ１１を介して温度データが受信される。

なお、この例においては、補助アンテナ１５として２００℃以上の高熱に耐える特性を有する金属材料で形成されており、図３に示したロガー１２と、コンピュータ１３と、コントローラ１４は、加熱板６２から離れた常温雰囲気中に置かれている。

このように図１２（Ａ）〜（Ｃ）に示した例においては、加熱板６２による加熱中は補助アンテナ１５により温度データの受信を行い、冷却板６１による冷却中においてはアンテナ１１により温度データの受信が可能になるので、加熱温度および冷却温度の測定を継続して行うことができる。

図１３（Ａ）〜（Ｃ）は、この発明の一実施形態の温度測定機能を有する温度測定装置によって加熱板と冷却板の温度を測定するさらに他の例を説明するための図である。

前述の図１１および図１２に示した例は、図１６に示したように冷却板６１と搬送装置６９とを別個に設けていたのに対して、図１３に示した例は、冷却板６３が搬送機能を有するように構成したものである。それ以外の構成は図１６と同じである。

まず、チャンバーカバー７１が上昇して開かれ、冷却板６３が搬送口に搬送されたウェハ型温度センサ１０を加熱板６２上に搬送し、チャンバーカバー７１を下降させて加熱板６２を閉じ、アンテナ１１から所定の帯域幅の高周波信号が放射され、ウェハ型温度センサ１０上のＳＡＷ素子２から、周波数信号がアンテナ１１に返されてくる。加熱処理が終了すると、図１３（Ｂ）に示すように、チャンバーカバー７１が上昇して、冷却板６３が加熱板６２上に移動し、ウェハ型温度センサ１０が加熱板６２から引き出される。

この搬送途中においてもアンテナ１１からウェハ型温度センサ１０には所定の帯域幅の高周波信号が放射されており、ウェハ型温度センサ１０の各領域に応じた周波数信号が送り返されている。さらに、図１３（Ｃ）に示すように、冷却板６３が搬送を停止する。この状態においてもウェハ型温度センサ１０がアンテナ１１から所定の周波数帯域幅の高周波信号を送信することができるので、ウェハ型温度センサ１０の各領域に応じた周波数信号が送り返されている。その後、ウェハ型温度センサ１０が搬送アームにより取出される。

図１４（Ａ）〜（Ｃ）は、この発明の一実施形態の温度測定機能を有する温度測定装置によって加熱板と冷却板の温度を測定するさらに他の例を説明するための図である。

この例は、図１２と同様にして筐体６０ｃの冷却板６１の上の天井部にアンテナ１１を配置し、チャンバーカバー７１内に補助アンテナ１５を配置したものであり、冷却板６３は搬送機能を有するようにしたものである。搬送動作、加熱動作および冷却動作は図１１と同様であり、ウェハ型温度センサ１０とアンテナ１１，１５との信号のやり取りは図１２と同じであるため、説明を省略する。

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示された実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

この発明のウェハ型温度計およびその製造方法は、加熱・冷却装置における冷却板や加熱板上に載置されるウェハの表面温度を測定するのに利用される。

この発明の一実施形態のウェハ型温度計を示す外観図である。 図１に示した変換処理回路を示す回路図である。 図１に示したウェハの線Ａ−Ａに沿う収納室の断面図である。 図３に示した収納室の他の例を示す断面図である。 図３に示した収納室のさらに他の例を示す図である。 ウェハに断熱層を形成する工程を示す図である。 基板に断熱層を形成する工程を示す図である。 ウェハ型温度計の組立工程を示す図である。 図１に示したウェハ型温度計を加熱・冷却装置に配置して無線にて温度データを送信する例を示す図である。 図１に示したウェハ型温度計を加熱・冷却装置に配置して有線にて温度データを送信する例を示す図である。 この発明の一実施形態のウェハ型温度計を用いて加熱板と冷却板の温度を測定する一例を説明するための図である。 この発明の一実施形態のウェハ型温度計を用いて加熱板と冷却板の温度を測定する他の例を説明するための図である。 この発明の一実施形態の温度測定機能を有する温度測定装置によって加熱板と冷却板の温度を測定するさらに他の例を説明するための図である。 この発明の一実施形態の温度測定機能を有する温度測定装置によって加熱板と冷却板の温度を測定するさらに他の例を説明するための図である。 従来の加熱・冷却装置６０の縦断面図である。 図１５の線Ａ−Ａに沿う横断面図である。 従来の温度測定装置の各種例を示す図である。

符号の説明

１ ウェハ、１０ ウェハ型温度計、１１ アンテナ、１２，１６ ロガー、１３ コンピュータ、１４ コントローラ、１７ 電源回路、１８，１９ ケーブル、２１，２２…２ｎ 温度センサ、３１，３２…３ｎ アンプ、４０ 集積回路、４１ Ａ／Ｄコンバータ、４２ データバッファ、４３ データ転送回路、４４ メモリ、４５ Ｉ／Ｆ回路、４６ 送信回路、４７ ケーブル、４８ アンテナ、４９ クロック発生回路、５０ ペルチェ熱電池、５１ 定電圧回路、５２ 電池、６０ｂ，６０ｃ 筐体、６１，６３ 冷却板、６２ 加熱板、６２ａ 加熱板温度センサ、７１ チャンバーカバー、１０１，１０３，１１１，１１３ 断熱層、１０４，１１４，１０５ 配線導体、１０６，１０７ 導電ペースト、１１０ 収納室、１１２ 基板、１１５，１１７，１１８ レジスト、１１６ 凹部。

Claims (9)

1. ウェハと、
   前記ウェハ上面を複数の領域に区分し、区分された各領域に配置された複数の温度センサと、
   前記複数の温度センサの出力信号を温度データに変換して処理するための変換処理手段と、
   前記ウェハに設けられ、その周囲がナノクリスタルシリコン（ｎｃ−Ｓｉ）層からなる断熱材で形成され、前記変換処理手段を収納する収納室とを備える、ウェハ型温度計。
2. 前記収納室には、前記変換処理手段に電源電圧を供給する電池が収納される、請求項１に記載のウェハ型温度計。
3. 前記収納室には、前記断熱材を貫通する切欠き孔が形成されていて、
   前記電池は、一部が前記断熱材の切欠き孔から露出するように設けられ、前記断熱材内の温度と前記断熱材外の温度との温度差で電圧を発生するペルチェ熱電池である、請求項１に記載のウェハ型温度計。
4. 前記収納室には、前記ペルチェ熱電池で発電された電圧を一定電圧にするための定電圧回路が設けられる、請求項３に記載のウェハ型温度計。
5. 前記変換処理手段は、前記温度データを記憶する記憶手段を含む、請求項１から４のいずれかに記載のウェハ型温度計。
6. 前記変換処理手段は、前記温度データを無線で送信するための送信手段を含む、請求項１から５のいずれかに記載のウェハ型温度計。
7. 前記変換処理手段は、前記温度データを有線で出力するためのインタフェース手段を含む、請求項１から５のいずれかに記載のウェハ型温度計。
8. ウェハと、
   前記ウェハ上面を複数の領域に区分し、区分された各領域に配置された複数の温度センサと、
   前記複数の温度センサの出力信号を温度データに変換して処理するための変換処理手段と、
   前記ウェハ内に設けられ、その周囲が断熱材で形成され、前記変換処理手段を収納する収納室と、
   前記収納室に収納され、一部が前記収納室から前記ウェハ外に露出し、前記断熱材内の温度と前記断熱材外の温度との温度差で電圧を発生して前記変換処理手段に電源電圧として供給するペルチェ熱電池を備える、ウェハ型温度計。
9. ウェハの温度を測定するウェハ型温度計の製造方法であって、
   前記ウェハ表面の複数の領域に分布して温度センサを形成する工程と、
   前記ウェハの前記温度センサが形成された領域を除いた領域内にナノクリスタルシリコン層からなる断熱部分を形成する工程と、
   前記断熱部分上に前記温度センサの出力信号を処理する変換処理回路を配置する工程と、
   前記ウェハの断熱部分に対向する領域にナノクリスタルシリコン層からなる断熱部分を有するキャップ部材によって前記変換処理回路を覆う工程とを備える、ウェハ型温度計の製造方法。

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