JP3246737B2 - 温度測定方法、温度測定装置及び熱処理装置 - Google Patents

温度測定方法、温度測定装置及び熱処理装置

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JP3246737B2 JP29275490A JP29275490A JP3246737B2 JP 3246737 B2 JP3246737 B2 JP 3246737B2 JP 29275490 A JP29275490 A JP 29275490A JP 29275490 A JP29275490 A JP 29275490A JP 3246737 B2 JP3246737 B2 JP 3246737B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は温度測定方法、温度測定装置及び熱処理装置
に関する。
(従来の技術) 一般に、半導体デバイスの製造工程における成膜工程
や熱拡散工程では、例えば被処理物である半導体ウエハ
を収容する反応管の周囲にヒータを配置して構成した熱
処理装置が使用されている。
このような熱処理装置においては、反応管外部や内部
に複数配置された温度検出器からの信号を順次測定回路
に送り、各温度検出器の配置位置の温度を測定し、この
測定温度に基づいてヒータに印加する電力を制御してお
り、これにより反応管内の温度を所定の温度に制御して
いる。
ところで、上記したように複数の温度検出器、例えば
熱電対を配置する際には、例えばマルチプレクサ等によ
って複数の検出信号を順次切り替えながら測定回路に送
ることにより、それぞれの温度測定を行うことが行われ
ている。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、複数箇所の温度測定を行う際に、上記
したようなマルチプレクサ等によって検出信号の切り替
えを行うと、例えばマルチプレクサのオン抵抗やオフ抵
抗の温度変化や接続部の異種金属部から発生する熱起電
力や検出信号を増幅する際の増幅器のドリフト等によっ
て、測定誤差が生じやすいという問題があった。例えば
熱電対による温度測定では、検出信号が10数μV/℃程度
と極めて小さいため、僅かな熱起電力によっても測定誤
差が極めて大きくなってしまう。
本発明は、このような従来技術の課題に対処するため
になされたもので、複数箇所の温度測定を正確かつ容易
に行うことを可能とした温度測定方法、温度測定装置及
び熱処理装置を提供することを目的としている。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) すなわち本発明の温度測定方法は、複数の温度検出器
からの検出信号を、信号切替え手段によって順次温度測
定回路に送り、個々の検出信号に基づいて前記複数の温
度検出器が設置されたそれぞれの箇所の温度を測定する
に際し、 前記信号切替え手段に、前記複数の検出信号と、互い
に異なる基準電圧値とされた少なくとも2つの基準信号
とを順次入力し、 前記信号切替え手段を介して前記温度測定回路に順次
入力された2つの前記基準信号の入力電圧値の前記基準
電圧値からのずれに基づいて、前記複数の検出信号から
それぞれ求められる温度を補正することを特徴とする。
請求項2の温度測定方法は、半導体ウエハを反応管内
に収容して熱処理する熱処理装置の所定箇所に設けられ
た複数の温度検出器からの検出信号を、信号切替え手段
によって順次温度測定回路に送り、個々の検出信号に基
づいて前記複数の温度検出器が設置されたそれぞれの箇
所の温度を測定するに際し、 前記信号切替え手段に、前記複数の検出信号と、互い
に異なる基準電圧値とされた少なくとも2つの基準信号
とを順次入力し、 前記信号切替え手段を介して前記温度測定回路に順次
入力された2つの前記基準信号の入力電圧値の前記基準
電圧値からのずれに基づいて、前記複数の検出信号から
それぞれ求められる温度を補正することを特徴とする。
請求項3の温度測定装置は、複数の温度検出器からの
検出信号を、信号切替え手段によって順次温度測定回路
に送り、個々の検出信号に基づいて前記複数の温度検出
器が設置されたそれぞれの箇所の温度を測定する温度測
定装置であって、 前記信号切替え手段に、前記複数の検出信号と、互い
に異なる基準電圧値とされた少なくとも2つの基準信号
とを順次入力し、 前記信号切替え手段を介して前記温度測定回路に順次
入力された2つの前記基準信号の入力電圧値の前記基準
電圧値からのずれに基づいて、前記複数の検出信号から
それぞれ求められる温度を補正することを特徴とする。
請求項4の熱処理装置は、半導体ウエハを反応管内に
収容し、所定箇所に設けられた複数の温度検出器からの
検出信号を、信号切替え手段によって順次温度測定回路
に送り、個々の検出信号に基づいて前記複数の温度検出
器が設置されたそれぞれの箇所の温度を測定しつつ熱処
理する熱処理装置であって、 前記信号切替え手段に、前記複数の検出信号と、互い
に異なる基準電圧値とされた少なくとも2つの基準信号
とを順次入力し、 前記信号切替え手段を介して前記温度測定回路に順次
入力された2つの前記基準信号の入力電圧値の前記基準
電圧値からのずれに基づいて、前記複数の検出信号から
それぞれ求められる温度を補正することを特徴とする。
(作 用) 本発明の温度測定方法、温度測定装置及び熱処理装置
においては、複数の温度検出器からの検出信号と共に、
少なくとも2つの基準信号を信号切替え手段に入力し、
検出信号と同様に基準信号の測定を行うことにより、信
号経路例えばマルチプレクサや増幅器等によって生じた
誤差を測定することができる。そして、少なくとも2つ
の基準信号からの出力に基づいて、個々の検出信号によ
る出力の補正を行うことにより、正確な温度測定を行う
ことが可能となる。また、このような正確な温度測定
を、検出信号と共に基準信号を信号切替え手段に入力す
るだけで行うことができる。
(実施例) 以下、本発明方法を熱処理装置の温度測定に適用した
実施例について図面を参照して説明する。
第1図は、本発明の温度測定方法を適用した熱処理装
置の概略構成を示す図であり、同図に示す熱処理装置1
は、例えば円筒形状の石英等からなる反応管2の周囲
に、加熱用ヒータ3が配置されて構成されており、上記
反応管2内に例えばウエハボート4に収納された多数の
半導体ウエハ5が収容され、所望の熱処理が施される。
上記熱処理装置1では、例えば反応管2の長手方向に
5分割された領域A、B、C、D、E毎にヒータ3に印
加する電力を制御し、これらの領域A〜E毎に反応管2
内の温度を制御する。5ゾーン温度制御方式を採用して
いる。
そして、上記5ゾーン温度制御方式を実施するため
に、反応管2外部の加熱用ヒータ3の近傍には、各領域
A、B、C、D、E毎に、温度検出器例えば熱電対6、
7がそれぞれ2本づつ設置されている。また、反応管2
の内部にも、各領域A、B、C、D、E毎にそれぞれ温
度検出器例えば熱電対8が設置されている。
各熱電対6、7、8は、補償導線9を介してコネクタ
である接続器10と接続されている。この際、反応管2の
外部に設置された熱電対のうち、第1の熱電対6はそれ
ぞれ第1の接続器10aと、第2の熱電対7はそれぞれ第
2の接続器10bと接続されており、反応管2の内部に設
置された熱電対8はそれぞれ第3の接続器10cと接続さ
れている。各接続器10a、10b、10cには、これら接続器
自体の温度測定を行うための補償用温度センサ11がそれ
ぞれ設置されている。
各熱電対6、7、8からの検出信号は、第2図に示す
ように、上記補償用温度センサ11からの出力信号と共
に、信号切替え手段例えば半導体からなるアナログマル
チプレクサ12へと送られる。なお、第1の接続器10aか
らの検出信号は第1のマルチプレクサ12aへ、第2の接
続器10bからの検出信号は第2のマルチプレクサ12bへ、
第3の接続器10cからの検出信号は第3のマルチプレク
サ12cへと送られる。
上記各マルチプレクサ12a、12b、12cには、上記各熱
電対6、7、8からの検出信号等と共に、少なくとも2
つの基準信号C01、C02がそれぞれ入力されている。
これら基準信号C01、C02としては、例えば測定対象に
応じた最大温度に相当する電圧と零電圧等が使用され
る。この実施例では、測定温度範囲は0℃〜1399.9℃で
あり、C01には測定最大温度以上の約1412℃に相当す
る。+16.2mVの基準電源13を接続し、C02はアース電位
に接続した。なお、この基準信号は2つに限られるもの
ではなく、基準信号数を増加することによって、より正
確な測定が期待できるが、測定対象の信号入力数の低下
を招くため、通常は2つの基準信号で十分である。
そして、各マルチプレクサ12a、12b、12cは、温度測
定回路20と接続されており、これらマルチプレクサ12に
入力された熱電対6、7、8からの検出信号C1〜C18
基準信号C01、C02等は、各マルチプレクサ12a、12b、12
cで切り替えられて、順次温度測定回路20側に送られ
る。
上記温度測定回路20は、3台のマルチプレクサ12a、1
2b、12cからの信号を切り替える半導体アナログスイッ
チ21、22と、検出信号等を増幅するためのアンプ23と、
A/Dコンバータ24と、検出信号や基準信号等を温度に変
換する演算式や基準信号C01、C02からの出力温度値に応
じて検出信号からの出力温度値を補正する演算式等が予
め記憶されているROM25と、これら演算過程での出力値
を一時記憶するRAM26と、上記ROM25に記憶されている演
算式に基づいて、検出信号や基準信号等を温度に変換
し、かつ検出信号からの出力温度値を補正して、測定温
度として出力すると共に、この補正後の測定温度に基づ
いて加熱用ヒータ3に印加する電力値の指令信号を出力
するCPU27と、この指令信号に応じて加熱用ヒータ3へ
の印加電力を制御するSCR28等とから構成されている。
ここで、上記基準信号C01、C02を利用した熱電対6、
7、8からの検出信号C1〜C18の温度補正について説明
する。
まず、マルチプレクサ12によって切り替えられて、検
出信号C1〜C18と同様に順次温度測定回路20へと基準信
号C01、C02が送られると、これら基準信号C01、C02に基
づく電圧が出力される。この際、第3図に示すように、
これら基準信号C01、C02による出力電圧値が予め定めら
れた値A、Bであれば、検出信号C1〜C18による温度に
相当する電圧Cはそのまま測定温度に相当した電圧とし
て出力される。また、基準信号C01、C02を測定した電圧
の値が、例えばマルチプレクサ12のオン抵抗、オフ抵抗
の変動や、接続器10の異種金属部から発生する熱起電力
や、検出信アンプ23の増幅度の温度ドリフト等によっ
て、設定電圧値A、BからずれてA′、B′と測定され
た場合には、設定電圧Aと測定電圧値A′とのおよび設
定電圧Bと測定電圧値B′の差に基づいて検出信号C1
C18による出力電圧値は所定の補正がなされ、例えば補
正前の電圧C′は電圧Cと補正されて出力される。
上記温度補正は、例えば基準信号C01、C02により測定
した電圧A′、B′と設定電圧A、Bとの差に基づいた
比例計算によって行うことができる。このような温度補
正は、検出信号C1〜C18と共に基準信号C01、C02を順次
入力して行ってもよいし、温度測定回路20を例えば毎秒
校正するように構成してもよい。
上述したような温度補正によって、各熱電対6、7、
8からの検出信号C1〜C18は、信号経路等の例えば温度
ドリフトに起因して生じた誤差が補正されて、正確な温
度値として出力される。
なお、上記した外部温度検出器(6、7)と内部温度
検出器(8)とによる反応管2内の温度制御は、例えば
内部温度検出器(8)からの出力温度値と外部温度検出
器(6、7)からの出力温度値との平均値を所定の比率
によって演算し、この平均値に応じて加熱用ヒータ3に
印加する電力を制御することにより行う。
このように、上記実施例の熱処理装置1においては、
複数の熱電対6、7、8からの検出信号C1〜C18と共
に、2つの基準信号C01、C02を各マルチプレクサ12に入
力し、上記基準信号C01、C02による出力温度値に基づい
て、温度測定回路20を校正しているため、検出信号がマ
ルチプレクサ12に入力されてからA/Dコンバータ24によ
ってデジタル変換されるまでに生じた誤差が補正され、
正確な温度測定を行うことができ、よって反応管2の温
度コントロールをより正確に行うことが可能となる。
また、このような正確な温度測定が、検出信号C1〜C
18と共に2つの基準信号C01、C02を各マルチプレクサ12
に入力するという簡単な操作で行えるため、装置上の負
担等も少なくてすむ。
なお、上記実施例においては、本発明の温度測定方法
を熱処理装置の温度制御に適用した例について説明した
が、本発明はこれに限定されるものではなく、複数の温
度検出器からの検出信号を順次温度測定回路に送るよう
な、各種の温度測定に適用することができる。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明の温度測定方法、温度測
定装置及び熱処理装置によれば複数箇所の温度測定を信
号切替え手段を用いて順次行うような場合に、それぞれ
の温度測定を正確かつ容易に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の温度測定方法を適用した熱
処理装置の概略構成を示す図、第2図はその温度測定回
路を示す図、第3図は本発明による温度の補正方法を説
明するための図である。 1……熱処理装置、2……反応管、3……加熱用ヒー
タ、6、7、8……熱電対、10……接続器、12……マル
チプレクサ、13……基準電源、20……温度測定回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01L 21/324 H01L 21/324 Z (56)参考文献 特開 昭61−199101(JP,A) 特開 昭53−67366(JP,A) 特開 昭56−60327(JP,A) 特開 昭62−110127(JP,A) 特開 昭61−142737(JP,A) 特開 平2−18928(JP,A) 特開 昭63−155715(JP,A) 特開 昭62−165336(JP,A) 特開 昭63−148623(JP,A) 実開 昭61−205043(JP,U) 実開 平1−87531(JP,U) 実開 平2−88131(JP,U) 実開 平1−174917(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/66 H01L 21/205 H01L 21/22 H01L 21/283 H01L 21/31 H01L 21/324

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数の温度検出器からの検出信号を、信号
    切替え手段によって順次温度測定回路に送り、個々の検
    出信号に基づいて前記複数の温度検出器が設置されたそ
    れぞれの箇所の温度を測定するに際し、 前記信号切替え手段に、前記複数の検出信号と、互いに
    異なる基準電圧値とされた少なくとも2つの基準信号と
    を順次入力し、 前記信号切替え手段を介して前記温度測定回路に順次入
    力された2つの前記基準信号の入力電圧値の前記基準電
    圧値からのずれに基づいて、前記複数の検出信号からそ
    れぞれ求められる温度を補正することを特徴とする温度
    測定方法。
  2. 【請求項2】半導体ウエハを反応管内に収容して熱処理
    する熱処理装置の所定箇所に設けられた複数の温度検出
    器からの検出信号を、信号切替え手段によって順次温度
    測定回路に送り、個々の検出信号に基づいて前記複数の
    温度検出器が設置されたそれぞれの箇所の温度を測定す
    るに際し、 前記信号切替え手段に、前記複数の検出信号と、互いに
    異なる基準電圧値とされた少なくとも2つの基準信号と
    を順次入力し、 前記信号切替え手段を介して前記温度測定回路に順次入
    力された2つの前記基準信号の入力電圧値の前記基準電
    圧値からのずれに基づいて、前記複数の検出信号からそ
    れぞれ求められる温度を補正することを特徴とする温度
    測定方法。
  3. 【請求項3】複数の温度検出器からの検出信号を、信号
    切替え手段によって順次温度測定回路に送り、個々の検
    出信号に基づいて前記複数の温度検出器が設置されたそ
    れぞれの箇所の温度を測定する温度測定装置であって、 前記信号切替え手段に、前記複数の検出信号と、互いに
    異なる基準電圧値とされた少なくとも2つの基準信号と
    を順次入力し、 前記信号切替え手段を介して前記温度測定回路に順次入
    力された2つの前記基準信号の入力電圧値の前記基準電
    圧値からのずれに基づいて、前記複数の検出信号からそ
    れぞれ求められる温度を補正することを特徴とする温度
    測定装置。
  4. 【請求項4】半導体ウエハを反応管内に収容し、所定箇
    所に設けられた複数の温度検出器からの検出信号を、信
    号切替え手段によって順次温度測定回路に送り、個々の
    検出信号に基づいて前記複数の温度検出器が設置された
    それぞれの箇所の温度を測定しつつ熱処理する熱処理装
    置であって、 前記信号切替え手段に、前記複数の検出信号と、互いに
    異なる基準電圧値とされた少なくとも2つの基準信号と
    を順次入力し、 前記信号切替え手段を介して前記温度測定回路に順次入
    力された2つの前記基準信号の入力電圧値の前記基準電
    圧値からのずれに基づいて、前記複数の検出信号からそ
    れぞれ求められる温度を補正することを特徴とする熱処
    理装置。
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