JP3833162B2 - 基板の温度測定方法、基板熱処理装置における設定温度の補正方法および基板熱処理装置 - Google Patents
基板の温度測定方法、基板熱処理装置における設定温度の補正方法および基板熱処理装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板の温度測定方法、基板熱処理装置における設定温度の補正方法および基板熱処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レジストコータやデベロッパーのベーキングユニットなどにおいては、基板の温度を測定する必要があり、従来では、白金抵抗体や熱電対などの温度検知部材をダミー用の基板の表面に貼り付けたり埋め込んだりして、その温度検知部材と、温度測定器とをワイヤーで接続している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来例の場合、ワイヤーが必要なために、ベーキングユニットなどのように密閉構造で温度を測定する必要が有る場合、ワイヤーを傷付けないように開閉シャッターに挟むようにしたり、ワイヤーを通すための穴をベーキングユニットに形成したりしなければならなかった。０．１℃程度の測定精度を必要とするレジストコータやデベロッパーのベーキングユニットなどでは、密閉度を損なう前述のような構成を採用することに問題があった。
【０００４】
また、基板の重量に比べてワイヤーの剛性が大きく、基板がベーキングプレート上から浮き上がり、測定誤差を生じる問題があった。更に、ワイヤーを介して基板に熱が伝わり、この点からも測定誤差を生じる問題があった。
【０００５】
このようなワイヤーに起因する問題を回避するために、赤外線温度計を用い、基板からの輻射赤外線を計測し、非接触で基板の温度を測定する方法もあるが、基板では表面に膜付けや回路形成がされているため、測定誤差が大きくて適用できないものであった。
【０００６】
また、半導体を用い、電池等の電源を搭載してワイヤレス化することも考えられるが、半導体等の部品の最高使用温度の制限から１５０℃程度までに制限され、２００℃近辺からそれ以上の高温雰囲気下で処理されることが多い基板に対しては適用できないものであった。
【０００７】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであって、基板の温度を精度よく測定できるようにすることを目的とする。また、他の目的は、熱処理手段による基板の処理温度の精度を上げる点にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述のような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項１に係る発明の基板の温度測定方法は、水晶振動子にコイルまたはアンテナを接続して形成される検温素子が取り付けられた基板に向けて、前記水晶振動子の固有振動数に相当する周波数の送信波を発信する過程と、前記送信波の発信を停止した後に、前記検温素子からの電磁波を受信し、その電磁波の周波数に基づいて前記基板の温度を測定する過程とを備えたことを特徴としている。
【０００９】
（作用・効果）
請求項１に係る発明は、水晶振動子が安定に発信を行う固有振動数を持ち、かつ、その固有振動数が温度変化と特定の相関を持つ特性を有していることを利用している。すなわち、検温素子が取り付けられた基板に向けて、水晶振動子の固有振動数に相当する周波数の送信波を発信する。この送信波が検温素子のコイルまたはアンテナを介して水晶振動子に伝えられることにより、水晶振動子が共振する。送信波の発信を停止すると、水晶振動子は、水晶振動子の温度（すなわち、基板の温度）に応じた振動数で減衰振動する。この減衰振動に基づく電磁波が検温素子のコイルまたはアンテナを通じて放出される。この電磁波を受信して、その周波数を検出することにより、基板の温度を測定することができる。
【００１０】
したがって、本発明によれば次の効果を奏する。
基板に温度測定用のワイヤーを接続する必要がないので、熱処理装置内の基板の温度を測定する場合などに、熱処理空間の密閉性を損なうことなく基板の温度を精度よく測定することができる。また、ワイヤーを通じて熱が逃げたり、ワイヤーの剛性によって基板が加熱プレートなどから持ち上がることがないので、基板の温度を精度よく測定することができる。水晶振動子を基板に取り付けて基板の温度を測定するので、赤外線温度計のように基板表面の影響を受ける、ということもない。また、耐熱性の高い水晶振動子を用いているので、高温でも基板の温度を精度よく測定できる。
【００１１】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の基板の温度測定方法において、 基板の搬送経路に沿って基板を搬送しながら、基板の温度を測定することを特徴としている。
【００１２】
（作用・効果）
請求項２に係る発明の基板の温度測定方法によれば、レジストコータなどからベーキングユニットなどへの搬送途中の基板の温度を容易に測定することができる。したがって、基板熱処理装置の各所での基板の温度を知ることができ、基板熱処理装置を構成する上で有用である。
【００１３】
また、請求項３に係る発明は、基板を熱処理する熱処理手段と、設定温度に基づいて前記熱処理手段の温度を制御する温度制御手段とを備えた基板熱処理装置における設定温度の補正方法であって、水晶振動子にコイルまたはアンテナを接続して形成される検温素子が取り付けられたダミー用基板を前記熱処理手段に搬入する過程と、前記熱処理手段に搬入されたダミー用基板に向けて、前記水晶振動子の固有振動数に相当する周波数の送信波を発信する過程と、前記送信波の発信を停止した後に、前記検温素子からの電磁波を受信し、その電磁波の周波数に基づいてダミー用基板の温度を測定する過程と、前記ダミー用基板の測定温度と前記設定温度との偏差に応じて前記設定温度を補正する過程とを備えたことを特徴としている。
【００１４】
（作用・効果）
請求項３に係る発明によれば、検温素子が取り付けられたダミー用基板を熱処理手段に搬入した後、このダミー用基板に向けて、水晶振動子の固有振動数に相当する周波数の送信波を発信する。続いて送信波の発信を停止した後、検温素子からの電磁波を受信し、その周波数に基づいてダミー用基板の温度を測定する。このダミー用基板の測定温度と熱処理手段の設定温度との偏差に応じて、前記設定温度を補正することにより、ダミー用基板の温度が所定の基板処理温度になるようにする。本発明によれば、検温素子を取り付けたダミー用基板を用いてダミー用基板の温度を測定することにより、熱処理手段の設定温度を正しく補正することができ、もって基板の処理温度の精度を向上させることができる。
【００１５】
また、請求項４に係る発明の基板熱処理装置は、基板を熱処理する熱処理プレートと、前記熱処理プレートの温度を昇降させる駆動手段と、前記熱処理プレートの温度を測定するプレート温度測定手段と、前記基板と熱的性質が略同じ材料からなり、前記基板と略同じ状態で前記熱処理プレート上に設けられる温度測定用部材と、前記温度測定用部材に取り付けられ、水晶振動子にコイルまたはアンテナを接続して形成される検温素子と、前記検温素子と非接触状態で設けられて、前記水晶振動子の固有振動数に相当する周波数の送信波を発信するとともに、前記検温素子からの電磁波を受信する送受信手段と、前記送受信手段で受信した電磁波の周波数に基づいて前記温度測定用部材の温度を求める温度求出手段と、前記温度求出手段で求めた前記温度測定用部材の温度と前記熱処理プレートの設定温度との偏差を算出する偏差算出手段と、前記偏差算出手段で算出された温度偏差に基づいて前記熱処理プレートの設定温度を補正する設定値補正手段と、前記プレート温度測定手段で測定された熱処理プレートの温度が前記補正された設定温度になるように、前記駆動手段を操作する温度制御手段とを備えたことを特徴としている。
【００１６】
（作用・効果）
請求項４に係る発明によれば、熱処理プレート上で基板に熱処理が施されている間、同じ熱処理プレート上に設けられた温度測定用部材の温度が測定される。温度測定用部材は、基板と熱的性質が略同じ材料からなり、基板と略同じ状態で熱処理プレート上に設けられるので、温度測定用部材の温度は基板のそれと略同じである。この温度測定用部材に検温素子を取り付けて、温度測定用部材の温度を非接触で測定する。具体的には、送受信手段が、水晶振動子の固有振動数に相当する周波数の送信波を発信するとともに、検温素子からの電磁波を受信し、温度求出手段が、受信した電磁波の周波数に基づいて温度測定用部材の温度を求める。温度測定用部材の温度が測定されると、偏差算出手段は、温度測定用部材の温度と熱処理プレートの設定温度との偏差を算出し、続いて、設定値補正手段が、この温度偏差に基づいて熱処理プレートの設定温度を補正する。このようにして補正された設定温度が温度制御手段に与えられることにより、温度制御手段は、プレート温度測定手段で測定された熱処理プレートの温度が補正された設定温度になるように、熱処理プレートの駆動手段を操作する。以上のように、本発明によれば、基板に熱処理が施されている間も、基板の温度を精度よく反映した温度測定用部材の温度が測定され、この測定温度に基づいて熱処理プレートの設定温度が逐次補正されるので、基板の処理温度の精度を向上させることができるとともに、その精度を維持することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る基板の温度測定方法および基板熱処理装置における設定温度の補正方法の第１実施例を示す全体構成図、図２は要部の平面図である。
ヒータ１を内蔵した熱処理手段としての熱処理プレート２の上面にセラミックボール３が設けられ、そのセラミックボール３を介して所定のギャップ（例えば、０．１ｍｍ）の有る状態で、被処理基板と同形状・同質のダミー用基板４が載置されている。熱処理プレート２には複数本の基板支持ピン５が上下に貫いて挿入されている。これらの基板支持ピン５が基板昇降用シリンダ６で駆動されることにより、ダミー用基板４や被処理基板が熱処理プレート２上で昇降する。
【００１８】
熱処理プレート２の上方には、チャンバー７がチャンバー昇降シリンダ８を介して昇降可能に設けられ、ダミー用基板４や被処理基板を熱処理するときに熱処理プレート２の上方空間を密閉できるように構成されている。
【００１９】
ダミー用基板４の上面中央部に、水晶振動子９にコイル１０を接続して形成される検温素子Ｓが取り付けられている。水晶振動子９はハーメチックシールされた状態で、伝熱セメントを介してダミー用基板４に取り付けられている。この水晶振動子９に、図３の要部の斜視図に示すように、コイル軸心が鉛直方向（基板面に対して垂直な方向）を向く状態でコイル１０が接続されている。
【００２０】
チャンバー７の内側上面に、コイル軸心がコイル１０と同方向になるようにセンサーコイル１１が取り付けられている。このセンサーコイル１１は切替器１２を介して発信器１３と受信器１４とに接続されている。これらの構成は本発明における送受信手段に相当し、水晶振動子９の固有振動数に相当する周波数の送信波をダミー用基板４に向けて発信するとともに、検温素子Ｓからの電磁波を受信するように構成されている。
【００２１】
受信器１４には、周波数カウンタ１５が接続され、その周波数カウンタ１５に基板温度測定手段１６が接続され、受信した電磁波の周波数を計測し、その周波数に基づいてダミー用基板４の温度を測定できるように構成されている。
【００２２】
詳述すると、水晶は、その結晶から切り出す角度により固有振動数が異なるとともに多種多様の温度特性を有し、それらのうちのいわゆるＹｓカットのものが、図４の温度と周波数との相関のグラフに示すように、温度に対する周波数の変化率が大きい。このことを利用し、基板温度測定手段１６により、
Δｆ／ｆ＝（受信電磁波の周波数−送信波の周波数）／送信波の周波数
を求め、その値とグラフとからダミー用基板４の温度を求めるようになっている。
【００２３】
ヒータ１には、熱処理プレート２の温度を昇降させる駆動手段としてのヒータ駆動回路１７が接続され、そのヒータ駆動回路１７にコントローラ１８が接続されている。また、熱処理プレート２に、その温度を測定するプレート温度測定手段１９が設けられ、そのプレート温度測定手段１９がコントローラ１８に接続されている。コントローラ１８には、基板処理温度に応じた、熱処理プレート２の設定温度が設定されるようになっている。
【００２４】
コントローラ１８は、基板温度測定手段１６で測定されたダミー用基板４の温度を参照して、熱処理プレート２の設定温度を補正し、熱処理プレート２がその補正された設定温度になるようにヒータ駆動回路１７を操作するものである。具体的には、コントローラ１８は、オフセット値算出部１８Ａ、メモリ１８Ｂ、設定値補正部１８Ｃ、および温度制御部１８Ｄを備えている。これら各部の説明は後述する動作説明において行う。
【００２５】
上記構成による動作を説明する。まず、基板温度の測定方法を説明する。
チャンバー７を下降させた状態で切替器１２を発信器１３側に設定し、水晶振動子９の固有振動数に相当する周波数の送信波を発信器１３により発信する。この送信波はセンサーコイル１１を介してコイル１０に伝えられる。これにより、コイル１０に接続している水晶振動子９が送信波の周波数で共振する。続いて、発信器１３の発振を停止するとともに、切替器１２を受信器１４側に切り替える。送信波の停止の後、水晶振動子９は、ダミー用基板４の温度に応じた周波数で減衰振動する。この減衰振動に起因した電気信号がコイル１０を介して電磁波として放出される。受信器１４は、この電磁波をセンサーコイル１１を介して取り込んで、電気信号に変換する。周波数カウンタ１５は、この電気信号の周波数を計数して、その計数値を基板温度測定手段１６に与える。基板温度測定手段１６は、周波数カウンタ１５で計数された電気信号の周波数に基づき、上述した図４の相関関係からダミー用基板４の温度を求める。
【００２６】
次に、上記のようにして得られたダミー用基板４の温度を用いて行われる、基板熱処理装置における設定温度の補正方法を説明する。
測定されたダミー用基板４の温度データは、コントローラ１８のオフセット値算出部１８Aに入力される。オフセット値算出部１８Aは、コントローラ１８に予め入力設定されている設定温度と、ダミー用基板４の測定温度との偏差（オフセット値）を算出する。このオフセット値はメモリ１８Bに記憶される。例えば、設定温度が１５０°Cで、ダミー用基板４の測定温度が１４９°Cであれば、オフセット値「+１」がメモリ１８Bに記憶される。設定値補正部１８Cは、メモリ１８Bに記憶されたオフセット値で設定温度を補正し、その補正された設定温度を温度制御部１８Dに与える。上記の例では、設定温度「１５０°C」にオフセット値「+１」が加算されて、補正された設定温度「１５１°C」が温度制御部１８Dに与えられる。温度制御部１８Dは、プレート温度測定手段１９で測定された熱処理プレート２の温度が、補正された設定温度になるように、ヒータ駆動回路１７を操作する。その結果、熱処理プレート２の温度が補正された設定温度（例えば、１５１°C）になり、ダミー用基板４の温度は、補正されたオフセット値に相当する温度だけ引き上げられて、所定の基板処理温度（この場合、当初の設定温度と同じ１５０°Ｃ）に一層近づいた温度になる。好ましくは、上述したダミー用基板４の温度測定と、その測定結果に基づく設定温度の補正処理は、ダミー用基板４の温度が許容温度範囲内になるまで繰り返し行われる。
【００２７】
なお、種々の設定温度に対するオフセット値を予め求めてメモリ１８Bに記憶しておけば、設定温度の変更の都度、オフセット値を求めなくてもよいので便利である。また、上記の実施例では、基板温度測定手段１６で求められたダミー用基板４の測定データが自動的にコントローラ１８に入力設定されるように構成したが、人手によって設定するようにしてもよい。例えば、オフセット値算出部１８Aとメモリ１８Bに代えて、いわゆるデジタルスイッチを設定値補正部１８Cに接続しておく。そして、測定されたダミー用基板４の温度と設定温度との偏差（オフセット値）をオペレータが前記デジタルスイッチに設定するようにしてもよい。あるいは、温度制御部１８Ｄにデジタルスイッチを接続し、補正された設定温度をオペレータが直接に設定するようにしてもよい。
【００２８】
検温素子Ｓを取り付けたダミー用基板４による設定温度の補正処理は、上述のようなベーキングに限らず、ベーキング後の冷却処理、レジスト塗布や現像処理など、基板処理装置の一連の工程に適宜適用し、その基板処理装置の立ち上げ時や定期的なメンテナンス時に行い、各処理部の設定温度の補正値であるオフセット値を自動的に更新するのが好ましい。
【００２９】
また、基板温度測定手段を装置近辺に常設しておき、温度監視が必要な処理部を搬送するレシピを予め入力しておけば、定期メンテナンス等の必要時にインデクサから検温素子Ｓを取り付けたダミー基板４を、このレシピを使って流すことにより、ワイヤー等を接続することなく、非常に簡単に熱処理プレート等の監視が必要な部分の基板温度測定が可能になる。
【００３０】
図５は、基板の温度測定方法の第２実施例を示す全体構成図、図６はその平面図であり、上述の第１実施例と異なるところは次の通りである。
すなわち、ダミー用基板４の温度分布を測定するために、前述した切り出し角度により固有振動数を互いに異ならせた５個の水晶振動子９を個別に備えた検温素子Ｓが分散して取り付けられている。
【００３１】
センサーコイル１１と受信器１４との間に周波数弁別器２１が介装され、その周波数弁別器２１と基板温度測定手段１６に、発信器１３から発信した送信波の周波数に対応する信号が送られるように構成されている。
【００３２】
すなわち、発信器１３により、５個の水晶振動子９の固有振動数に相当する周波数（ｆ1、ｆ2、ｆ3、ｆ4、ｆ5）の送信波の発信と停止とが順に行われ、周波数弁別器２１においてそれぞれに対応する周波数を中心とした所定帯域の電磁波を各検温素子Ｓから順に受信し、受信した電磁波の周波数を計測し、その周波数と前述した送信波の周波数とを比較することによって各検温素子Ｓの設置箇所でのダミー用基板４の温度を測定し、ダミー用基板４全体としての温度分布を知ることができるように構成されている。
【００３３】
図５では、熱処理プレート２に関連したヒータ駆動回路１７およびコントローラ１８は図示を省略しているが、測定されたダミー用基板４の温度分布データに基づくオフセット値の設定は上述した例と同様である。例えば、温度分布データから平均温度を算出し、この平均温度に基づいてオフセット値を設定する。なお、熱処理プレート２の各部の温度（例えば、中央部と周辺部の温度）を個別にコントロールするように構成している場合には、測定されたダミー用基板４の温度分布データに基づき、各コントローラに個別のオフセット値が設定される。
【００３４】
図７は、基板の温度測定方法の第３実施例を示す全体構成図、図８はその平面図である。この実施例の特徴は次の通りである。
すなわち、ダミー用基板４に取り付けられた５個の検温素子Ｓのそれぞれの上方に対応させて、チャンバー７に小径のセンサーコイル１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅが設けられている。
【００３５】
各センサーコイル１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅと、発信器１３および受信器１４との間に、発信器１３に接続する状態と、受信器１４に接続する状態と、いずれにも接続しない中立状態の３状態に切替え可能な切替器１２ａが介装されている。
【００３６】
この実施例では、５個の検温素子Ｓのそれぞれに近接させてセンサーコイル１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅを設けるため、各検温素子Ｓの水晶振動子９の固有振動数は同じにしても良く、前述の第２実施例におけるような周波数弁別器２１は不要である。他の構成は第２実施例と同じであるので、同じ符号を付すことによりその説明は省略する。
【００３７】
この実施例によれば、各センサーコイル１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅについて、順に、発信器１３に接続し、発信器１３により、水晶振動子９の固有振動数に相当する周波数の送信波を発信した後に受信器１４に接続し、検温素子Ｓからの電磁波を受信し、受信した電磁波の周波数を計測し、その周波数と前述した送信波の周波数とを比較することによって各検温素子Ｓの設置箇所でのダミー用基板４の温度を測定し、ダミー用基板４全体としての温度分布を知ることができる。
【００３８】
図９は、基板熱処理装置の実施例を示す全体構成図であり、前述の各実施例と異なるところは次の通りである。
すなわち、熱処理プレート２上に、被処理基板３２と熱的性質が略同じ材料からなる温度測定用部材３３が、被処理基板３２と略同じ状態で設けられている。例えば、被処理基板３２がシリコンウエハである場合、温度測定用部材３３としては、略同じ厚みのシリコン片を用い、このシリコン片を被処理基板３２の場合と略同じセラミックボール３１を介して熱処理プレート２上に載置する。この温度測定用部材３３に、検温素子Ｓが取り付けられている。具体的には、ハーメチックシールされた水晶振動子３４が伝熱セメントを介して温度測定用部材３３の上面に取り付けられ、その水晶振動子３４に、コイル軸心が鉛直方向を向く状態でコイル３５が接続されている。
【００３９】
チャンバー７の内側上面の、コイル３５の上方箇所に、コイル軸心がコイル３５と同方向になるようにセンサーコイル３６が取り付けられている。このセンサーコイル３６に切替器３７を介して発信器３８と受信器３９とが接続され、水晶振動子３４の固有振動数に相当する周波数の送信波を水晶振動子３４に発信するとともに、検温素子Ｓからの電磁波を受信するように送受信手段が構成されている。
【００４０】
受信器３９には、周波数カウンタ４０が接続され、その周波数カウンタ４０に温度求出手段４１が接続され、受信した電磁波の周波数を計測し、その周波数と前述した送信波の周波数とを比較することによって温度測定用部材３３の温度を求めるように構成されている。
【００４１】
前述の各実施例と同様に、ヒータ１には、熱処理プレート２の温度を昇降する駆動手段としてのヒータ駆動回路１７が接続され、そのヒータ駆動回路１７にコントローラ４２が接続されるとともに、コントローラ４２に温度求出手段４１が接続されている。
【００４２】
熱処理プレート２に、その温度を測定するプレート温度測定手段４３が設けられ、そのプレート温度測定手段４３がコントローラ４２に接続されている。コントローラ４２には、オフセット値算出部４２Ａ、設定値補正部４２Ｂ、温度制御部４２Ｃが備えられている。
【００４３】
この基板熱処理装置によれば、被処理基板３２が搬入されて熱処理されている間も、温度測定用部材３３の温度が継続して測定され、その温度データがコントローラ４２に逐次与えられる。コントローラ４２のオフセット値算出部４２Ａは、設定温度と、温度測定用部材３３の測定温度との偏差であるオフセット値を逐次算出し、そのオフセット値を設定値補正部４２Ｂに与える。設定値補正部４２Ｂは、与えられたオフセット値で設定温度を補正する。補正された設定温度は温度制御部４２Ｃに逐次与えられる。温度制御部４２Ｃは、プレート温度測定手段４３で測定された熱処理プレート２の温度が、補正された設定温度になるようにヒータ駆動回路１７を操作する。
【００４４】
以上のように、被処理基板３２が熱処理を受けている間も、温度測定用部材３３の温度が継続的に測定されて、オフセット値が更新され続けるので、例えば熱処理中に外乱の影響で被処理基板３２の温度が変動すると、これに追随して温度測定用部材３３の温度も変動するので、オフセット値がリアルタイムに更新される。したがって、被処理基板３２の処理温度を精度よく維持することができる。
【００４５】
本発明方法は、上述した各実施例のような基板熱処理装置における基板温度の測定に用いられるだけでなく、搬送途中の基板温度の測定にも用いることができる。例えば、インデクサーユニットからホットプレートやクールプレート、レジスト塗布処理部や現像処理部などとの間の、基板搬送経路に沿って送受信手段を取り外し可能に設け、搬送状態のダミー用基板４の温度を測定するようにしても良い。
【００４６】
また、本発明としては、上述のようなヒータを内蔵したホットプレートでの基板処理に係る温度の測定に限らず、例えば、熱処理手段としてのペルチェ素子を内蔵したクールプレート、レジスト塗付処理部、現像処理部、洗浄処理部、露光機、エッチャー、成膜装置（ＣＶＰ）、膜厚や線幅などの検査装置等、各種の半導体製造装置での基板処理に係る温度の測定に適用できる。
【００４７】
さらに、上述の実施例では、水晶振動子にコイルを接続して検温素子を形成したが、コイルに代えて種々の構成のアンテナを接続してもよい。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明に係る基板の温度測定方法によれば、基板にワイヤーを接続することなく、基板温度を非接触で測定するので、基板の温度を精度よく短時間の準備で測定することができる。また、水晶振動子を基板に取り付けて基板の温度を測定するので、赤外線温度計のように基板表面の影響を受ける、ということもない。また、耐熱性の高い水晶振動子を用いているので、高温でも基板の温度を精度よく測定できる。
【００４９】
請求項３記載の発明に係る基板熱処理装置における設定温度の補正方法によれば、検温素子を取り付けたダミー用基板を用いてダミー用基板の温度を測定することにより、熱処理手段の設定温度を正しく補正することができ、もって基板の処理温度の精度を向上させることができる。
【００５０】
請求項４記載の発明に係る基板熱処理装置によれば、基板に熱処理が施されている間も、基板の温度を精度よく反映した温度測定用部材の温度が測定され、この測定温度に基づいて熱処理プレートの設定温度が逐次補正されるので、基板の処理温度の精度を向上させることができるとともに、その精度を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る基板の温度測定方法および基板熱処理装置における処理温度の補正方法の第１実施例を示す全体構成図である。
【図２】第１実施例の要部の平面図である。
【図３】第１実施例の要部の斜視図である。
【図４】温度と周波数との相関を示すグラフである。
【図５】本発明に係る基板の温度測定方法の第２実施例を示す全体構成図である。
【図６】第２実施例の要部の平面図である。
【図７】本発明に係る基板の温度測定方法の第３実施例を示す全体構成図である。
【図８】第３実施例の要部の平面図である。
【図９】本発明に係る基板熱処理装置の実施例を示す全体構成図である。
【符号の説明】
２…熱処理プレート（熱処理手段）
４…ダミー用基板
Ｓ…検温素子
９…水晶振動子
１０…コイル
１１…センサーコイル（送受信手段）
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ
…センサーコイル（送受信手段）
１２…切替器（送受信手段）
１２ａ…切替器（送受信手段）
１３…発信器（送受信手段）
１４…受信器（送受信手段）
１６…基板温度測定手段
１７…ヒータ駆動回路（駆動手段）
３２…被処理基板
３３…温度測定用部材
３４…水晶振動子
３５…コイル
３６…センサーコイル（送受信手段）
３７…切替器（送受信手段）
３８…発信器（送受信手段）
３９…受信器（送受信手段）
４１…温度求出手段
４２Ａ…オフセット値算出部（偏差算出手段）
４２Ｂ…設定値補正部（設定値補正手段）
４２Ｃ…温度制御部（温度制御手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板の温度測定方法、基板熱処理装置における設定温度の補正方法および基板熱処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レジストコータやデベロッパーのベーキングユニットなどにおいては、基板の温度を測定する必要があり、従来では、白金抵抗体や熱電対などの温度検知部材をダミー用の基板の表面に貼り付けたり埋め込んだりして、その温度検知部材と、温度測定器とをワイヤーで接続している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来例の場合、ワイヤーが必要なために、ベーキングユニットなどのように密閉構造で温度を測定する必要が有る場合、ワイヤーを傷付けないように開閉シャッターに挟むようにしたり、ワイヤーを通すための穴をベーキングユニットに形成したりしなければならなかった。０．１℃程度の測定精度を必要とするレジストコータやデベロッパーのベーキングユニットなどでは、密閉度を損なう前述のような構成を採用することに問題があった。
【０００４】
また、基板の重量に比べてワイヤーの剛性が大きく、基板がベーキングプレート上から浮き上がり、測定誤差を生じる問題があった。更に、ワイヤーを介して基板に熱が伝わり、この点からも測定誤差を生じる問題があった。
【０００５】
このようなワイヤーに起因する問題を回避するために、赤外線温度計を用い、基板からの輻射赤外線を計測し、非接触で基板の温度を測定する方法もあるが、基板では表面に膜付けや回路形成がされているため、測定誤差が大きくて適用できないものであった。
【０００６】
また、半導体を用い、電池等の電源を搭載してワイヤレス化することも考えられるが、半導体等の部品の最高使用温度の制限から１５０℃程度までに制限され、２００℃近辺からそれ以上の高温雰囲気下で処理されることが多い基板に対しては適用できないものであった。
【０００７】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであって、基板の温度を精度よく測定できるようにすることを目的とする。また、他の目的は、熱処理手段による基板の処理温度の精度を上げる点にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述のような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項１に係る発明の基板の温度測定方法は、水晶振動子にコイルまたはアンテナを接続して形成される検温素子が取り付けられた基板に向けて、前記水晶振動子の固有振動数に相当する周波数の送信波を発信する過程と、前記送信波の発信を停止した後に、前記検温素子からの電磁波を受信し、その電磁波の周波数に基づいて前記基板の温度を測定する過程とを備えたことを特徴としている。
【０００９】
（作用・効果）
請求項１に係る発明は、水晶振動子が安定に発信を行う固有振動数を持ち、かつ、その固有振動数が温度変化と特定の相関を持つ特性を有していることを利用している。すなわち、検温素子が取り付けられた基板に向けて、水晶振動子の固有振動数に相当する周波数の送信波を発信する。この送信波が検温素子のコイルまたはアンテナを介して水晶振動子に伝えられることにより、水晶振動子が共振する。送信波の発信を停止すると、水晶振動子は、水晶振動子の温度（すなわち、基板の温度）に応じた振動数で減衰振動する。この減衰振動に基づく電磁波が検温素子のコイルまたはアンテナを通じて放出される。この電磁波を受信して、その周波数を検出することにより、基板の温度を測定することができる。
【００１０】
したがって、本発明によれば次の効果を奏する。
基板に温度測定用のワイヤーを接続する必要がないので、熱処理装置内の基板の温度を測定する場合などに、熱処理空間の密閉性を損なうことなく基板の温度を精度よく測定することができる。また、ワイヤーを通じて熱が逃げたり、ワイヤーの剛性によって基板が加熱プレートなどから持ち上がることがないので、基板の温度を精度よく測定することができる。水晶振動子を基板に取り付けて基板の温度を測定するので、赤外線温度計のように基板表面の影響を受ける、ということもない。また、耐熱性の高い水晶振動子を用いているので、高温でも基板の温度を精度よく測定できる。
【００１１】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の基板の温度測定方法において、 基板の搬送経路に沿って基板を搬送しながら、基板の温度を測定することを特徴としている。
【００１２】
（作用・効果）
請求項２に係る発明の基板の温度測定方法によれば、レジストコータなどからベーキングユニットなどへの搬送途中の基板の温度を容易に測定することができる。したがって、基板熱処理装置の各所での基板の温度を知ることができ、基板熱処理装置を構成する上で有用である。
【００１３】
また、請求項３に係る発明は、基板を熱処理する熱処理手段と、設定温度に基づいて前記熱処理手段の温度を制御する温度制御手段とを備えた基板熱処理装置における設定温度の補正方法であって、水晶振動子にコイルまたはアンテナを接続して形成される検温素子が取り付けられたダミー用基板を前記熱処理手段に搬入する過程と、前記熱処理手段に搬入されたダミー用基板に向けて、前記水晶振動子の固有振動数に相当する周波数の送信波を発信する過程と、前記送信波の発信を停止した後に、前記検温素子からの電磁波を受信し、その電磁波の周波数に基づいてダミー用基板の温度を測定する過程と、前記ダミー用基板の測定温度と前記設定温度との偏差に応じて前記設定温度を補正する過程とを備えたことを特徴としている。
【００１４】
（作用・効果）
請求項３に係る発明によれば、検温素子が取り付けられたダミー用基板を熱処理手段に搬入した後、このダミー用基板に向けて、水晶振動子の固有振動数に相当する周波数の送信波を発信する。続いて送信波の発信を停止した後、検温素子からの電磁波を受信し、その周波数に基づいてダミー用基板の温度を測定する。このダミー用基板の測定温度と熱処理手段の設定温度との偏差に応じて、前記設定温度を補正することにより、ダミー用基板の温度が所定の基板処理温度になるようにする。本発明によれば、検温素子を取り付けたダミー用基板を用いてダミー用基板の温度を測定することにより、熱処理手段の設定温度を正しく補正することができ、もって基板の処理温度の精度を向上させることができる。
【００１５】
また、請求項４に係る発明の基板熱処理装置は、基板を熱処理する熱処理プレートと、前記熱処理プレートの温度を昇降させる駆動手段と、前記熱処理プレートの温度を測定するプレート温度測定手段と、前記基板と熱的性質が略同じ材料からなり、前記基板と略同じ状態で前記熱処理プレート上に設けられる温度測定用部材と、前記温度測定用部材に取り付けられ、水晶振動子にコイルまたはアンテナを接続して形成される検温素子と、前記検温素子と非接触状態で設けられて、前記水晶振動子の固有振動数に相当する周波数の送信波を発信するとともに、前記検温素子からの電磁波を受信する送受信手段と、前記送受信手段で受信した電磁波の周波数に基づいて前記温度測定用部材の温度を求める温度求出手段と、前記温度求出手段で求めた前記温度測定用部材の温度と前記熱処理プレートの設定温度との偏差を算出する偏差算出手段と、前記偏差算出手段で算出された温度偏差に基づいて前記熱処理プレートの設定温度を補正する設定値補正手段と、前記プレート温度測定手段で測定された熱処理プレートの温度が前記補正された設定温度になるように、前記駆動手段を操作する温度制御手段とを備えたことを特徴としている。
【００１６】
（作用・効果）
請求項４に係る発明によれば、熱処理プレート上で基板に熱処理が施されている間、同じ熱処理プレート上に設けられた温度測定用部材の温度が測定される。温度測定用部材は、基板と熱的性質が略同じ材料からなり、基板と略同じ状態で熱処理プレート上に設けられるので、温度測定用部材の温度は基板のそれと略同じである。この温度測定用部材に検温素子を取り付けて、温度測定用部材の温度を非接触で測定する。具体的には、送受信手段が、水晶振動子の固有振動数に相当する周波数の送信波を発信するとともに、検温素子からの電磁波を受信し、温度求出手段が、受信した電磁波の周波数に基づいて温度測定用部材の温度を求める。温度測定用部材の温度が測定されると、偏差算出手段は、温度測定用部材の温度と熱処理プレートの設定温度との偏差を算出し、続いて、設定値補正手段が、この温度偏差に基づいて熱処理プレートの設定温度を補正する。このようにして補正された設定温度が温度制御手段に与えられることにより、温度制御手段は、プレート温度測定手段で測定された熱処理プレートの温度が補正された設定温度になるように、熱処理プレートの駆動手段を操作する。以上のように、本発明によれば、基板に熱処理が施されている間も、基板の温度を精度よく反映した温度測定用部材の温度が測定され、この測定温度に基づいて熱処理プレートの設定温度が逐次補正されるので、基板の処理温度の精度を向上させることができるとともに、その精度を維持することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る基板の温度測定方法および基板熱処理装置における設定温度の補正方法の第１実施例を示す全体構成図、図２は要部の平面図である。
ヒータ１を内蔵した熱処理手段としての熱処理プレート２の上面にセラミックボール３が設けられ、そのセラミックボール３を介して所定のギャップ（例えば、０．１ｍｍ）の有る状態で、被処理基板と同形状・同質のダミー用基板４が載置されている。熱処理プレート２には複数本の基板支持ピン５が上下に貫いて挿入されている。これらの基板支持ピン５が基板昇降用シリンダ６で駆動されることにより、ダミー用基板４や被処理基板が熱処理プレート２上で昇降する。
【００１８】
熱処理プレート２の上方には、チャンバー７がチャンバー昇降シリンダ８を介して昇降可能に設けられ、ダミー用基板４や被処理基板を熱処理するときに熱処理プレート２の上方空間を密閉できるように構成されている。
【００１９】
ダミー用基板４の上面中央部に、水晶振動子９にコイル１０を接続して形成される検温素子Ｓが取り付けられている。水晶振動子９はハーメチックシールされた状態で、伝熱セメントを介してダミー用基板４に取り付けられている。この水晶振動子９に、図３の要部の斜視図に示すように、コイル軸心が鉛直方向（基板面に対して垂直な方向）を向く状態でコイル１０が接続されている。
【００２０】
チャンバー７の内側上面に、コイル軸心がコイル１０と同方向になるようにセンサーコイル１１が取り付けられている。このセンサーコイル１１は切替器１２を介して発信器１３と受信器１４とに接続されている。これらの構成は本発明における送受信手段に相当し、水晶振動子９の固有振動数に相当する周波数の送信波をダミー用基板４に向けて発信するとともに、検温素子Ｓからの電磁波を受信するように構成されている。
【００２１】
受信器１４には、周波数カウンタ１５が接続され、その周波数カウンタ１５に基板温度測定手段１６が接続され、受信した電磁波の周波数を計測し、その周波数に基づいてダミー用基板４の温度を測定できるように構成されている。
【００２２】
詳述すると、水晶は、その結晶から切り出す角度により固有振動数が異なるとともに多種多様の温度特性を有し、それらのうちのいわゆるＹｓカットのものが、図４の温度と周波数との相関のグラフに示すように、温度に対する周波数の変化率が大きい。このことを利用し、基板温度測定手段１６により、
Δｆ／ｆ＝（受信電磁波の周波数−送信波の周波数）／送信波の周波数
を求め、その値とグラフとからダミー用基板４の温度を求めるようになっている。
【００２３】
ヒータ１には、熱処理プレート２の温度を昇降させる駆動手段としてのヒータ駆動回路１７が接続され、そのヒータ駆動回路１７にコントローラ１８が接続されている。また、熱処理プレート２に、その温度を測定するプレート温度測定手段１９が設けられ、そのプレート温度測定手段１９がコントローラ１８に接続されている。コントローラ１８には、基板処理温度に応じた、熱処理プレート２の設定温度が設定されるようになっている。
【００２４】
コントローラ１８は、基板温度測定手段１６で測定されたダミー用基板４の温度を参照して、熱処理プレート２の設定温度を補正し、熱処理プレート２がその補正された設定温度になるようにヒータ駆動回路１７を操作するものである。具体的には、コントローラ１８は、オフセット値算出部１８Ａ、メモリ１８Ｂ、設定値補正部１８Ｃ、および温度制御部１８Ｄを備えている。これら各部の説明は後述する動作説明において行う。
【００２５】
上記構成による動作を説明する。まず、基板温度の測定方法を説明する。
チャンバー７を下降させた状態で切替器１２を発信器１３側に設定し、水晶振動子９の固有振動数に相当する周波数の送信波を発信器１３により発信する。この送信波はセンサーコイル１１を介してコイル１０に伝えられる。これにより、コイル１０に接続している水晶振動子９が送信波の周波数で共振する。続いて、発信器１３の発振を停止するとともに、切替器１２を受信器１４側に切り替える。送信波の停止の後、水晶振動子９は、ダミー用基板４の温度に応じた周波数で減衰振動する。この減衰振動に起因した電気信号がコイル１０を介して電磁波として放出される。受信器１４は、この電磁波をセンサーコイル１１を介して取り込んで、電気信号に変換する。周波数カウンタ１５は、この電気信号の周波数を計数して、その計数値を基板温度測定手段１６に与える。基板温度測定手段１６は、周波数カウンタ１５で計数された電気信号の周波数に基づき、上述した図４の相関関係からダミー用基板４の温度を求める。
【００２６】
次に、上記のようにして得られたダミー用基板４の温度を用いて行われる、基板熱処理装置における設定温度の補正方法を説明する。
測定されたダミー用基板４の温度データは、コントローラ１８のオフセット値算出部１８Aに入力される。オフセット値算出部１８Aは、コントローラ１８に予め入力設定されている設定温度と、ダミー用基板４の測定温度との偏差（オフセット値）を算出する。このオフセット値はメモリ１８Bに記憶される。例えば、設定温度が１５０°Cで、ダミー用基板４の測定温度が１４９°Cであれば、オフセット値「+１」がメモリ１８Bに記憶される。設定値補正部１８Cは、メモリ１８Bに記憶されたオフセット値で設定温度を補正し、その補正された設定温度を温度制御部１８Dに与える。上記の例では、設定温度「１５０°C」にオフセット値「+１」が加算されて、補正された設定温度「１５１°C」が温度制御部１８Dに与えられる。温度制御部１８Dは、プレート温度測定手段１９で測定された熱処理プレート２の温度が、補正された設定温度になるように、ヒータ駆動回路１７を操作する。その結果、熱処理プレート２の温度が補正された設定温度（例えば、１５１°C）になり、ダミー用基板４の温度は、補正されたオフセット値に相当する温度だけ引き上げられて、所定の基板処理温度（この場合、当初の設定温度と同じ１５０°Ｃ）に一層近づいた温度になる。好ましくは、上述したダミー用基板４の温度測定と、その測定結果に基づく設定温度の補正処理は、ダミー用基板４の温度が許容温度範囲内になるまで繰り返し行われる。
【００２７】
なお、種々の設定温度に対するオフセット値を予め求めてメモリ１８Bに記憶しておけば、設定温度の変更の都度、オフセット値を求めなくてもよいので便利である。また、上記の実施例では、基板温度測定手段１６で求められたダミー用基板４の測定データが自動的にコントローラ１８に入力設定されるように構成したが、人手によって設定するようにしてもよい。例えば、オフセット値算出部１８Aとメモリ１８Bに代えて、いわゆるデジタルスイッチを設定値補正部１８Cに接続しておく。そして、測定されたダミー用基板４の温度と設定温度との偏差（オフセット値）をオペレータが前記デジタルスイッチに設定するようにしてもよい。あるいは、温度制御部１８Ｄにデジタルスイッチを接続し、補正された設定温度をオペレータが直接に設定するようにしてもよい。
【００２８】
検温素子Ｓを取り付けたダミー用基板４による設定温度の補正処理は、上述のようなベーキングに限らず、ベーキング後の冷却処理、レジスト塗布や現像処理など、基板処理装置の一連の工程に適宜適用し、その基板処理装置の立ち上げ時や定期的なメンテナンス時に行い、各処理部の設定温度の補正値であるオフセット値を自動的に更新するのが好ましい。
【００２９】
また、基板温度測定手段を装置近辺に常設しておき、温度監視が必要な処理部を搬送するレシピを予め入力しておけば、定期メンテナンス等の必要時にインデクサから検温素子Ｓを取り付けたダミー基板４を、このレシピを使って流すことにより、ワイヤー等を接続することなく、非常に簡単に熱処理プレート等の監視が必要な部分の基板温度測定が可能になる。
【００３０】
図５は、基板の温度測定方法の第２実施例を示す全体構成図、図６はその平面図であり、上述の第１実施例と異なるところは次の通りである。
すなわち、ダミー用基板４の温度分布を測定するために、前述した切り出し角度により固有振動数を互いに異ならせた５個の水晶振動子９を個別に備えた検温素子Ｓが分散して取り付けられている。
【００３１】
センサーコイル１１と受信器１４との間に周波数弁別器２１が介装され、その周波数弁別器２１と基板温度測定手段１６に、発信器１３から発信した送信波の周波数に対応する信号が送られるように構成されている。
【００３２】
すなわち、発信器１３により、５個の水晶振動子９の固有振動数に相当する周波数（ｆ1、ｆ2、ｆ3、ｆ4、ｆ5）の送信波の発信と停止とが順に行われ、周波数弁別器２１においてそれぞれに対応する周波数を中心とした所定帯域の電磁波を各検温素子Ｓから順に受信し、受信した電磁波の周波数を計測し、その周波数と前述した送信波の周波数とを比較することによって各検温素子Ｓの設置箇所でのダミー用基板４の温度を測定し、ダミー用基板４全体としての温度分布を知ることができるように構成されている。
【００３３】
図５では、熱処理プレート２に関連したヒータ駆動回路１７およびコントローラ１８は図示を省略しているが、測定されたダミー用基板４の温度分布データに基づくオフセット値の設定は上述した例と同様である。例えば、温度分布データから平均温度を算出し、この平均温度に基づいてオフセット値を設定する。なお、熱処理プレート２の各部の温度（例えば、中央部と周辺部の温度）を個別にコントロールするように構成している場合には、測定されたダミー用基板４の温度分布データに基づき、各コントローラに個別のオフセット値が設定される。
【００３４】
図７は、基板の温度測定方法の第３実施例を示す全体構成図、図８はその平面図である。この実施例の特徴は次の通りである。
すなわち、ダミー用基板４に取り付けられた５個の検温素子Ｓのそれぞれの上方に対応させて、チャンバー７に小径のセンサーコイル１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅが設けられている。
【００３５】
各センサーコイル１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅと、発信器１３および受信器１４との間に、発信器１３に接続する状態と、受信器１４に接続する状態と、いずれにも接続しない中立状態の３状態に切替え可能な切替器１２ａが介装されている。
【００３６】
この実施例では、５個の検温素子Ｓのそれぞれに近接させてセンサーコイル１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅを設けるため、各検温素子Ｓの水晶振動子９の固有振動数は同じにしても良く、前述の第２実施例におけるような周波数弁別器２１は不要である。他の構成は第２実施例と同じであるので、同じ符号を付すことによりその説明は省略する。
【００３７】
この実施例によれば、各センサーコイル１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅについて、順に、発信器１３に接続し、発信器１３により、水晶振動子９の固有振動数に相当する周波数の送信波を発信した後に受信器１４に接続し、検温素子Ｓからの電磁波を受信し、受信した電磁波の周波数を計測し、その周波数と前述した送信波の周波数とを比較することによって各検温素子Ｓの設置箇所でのダミー用基板４の温度を測定し、ダミー用基板４全体としての温度分布を知ることができる。
【００３８】
図９は、基板熱処理装置の実施例を示す全体構成図であり、前述の各実施例と異なるところは次の通りである。
すなわち、熱処理プレート２上に、被処理基板３２と熱的性質が略同じ材料からなる温度測定用部材３３が、被処理基板３２と略同じ状態で設けられている。例えば、被処理基板３２がシリコンウエハである場合、温度測定用部材３３としては、略同じ厚みのシリコン片を用い、このシリコン片を被処理基板３２の場合と略同じセラミックボール３１を介して熱処理プレート２上に載置する。この温度測定用部材３３に、検温素子Ｓが取り付けられている。具体的には、ハーメチックシールされた水晶振動子３４が伝熱セメントを介して温度測定用部材３３の上面に取り付けられ、その水晶振動子３４に、コイル軸心が鉛直方向を向く状態でコイル３５が接続されている。
【００３９】
チャンバー７の内側上面の、コイル３５の上方箇所に、コイル軸心がコイル３５と同方向になるようにセンサーコイル３６が取り付けられている。このセンサーコイル３６に切替器３７を介して発信器３８と受信器３９とが接続され、水晶振動子３４の固有振動数に相当する周波数の送信波を水晶振動子３４に発信するとともに、検温素子Ｓからの電磁波を受信するように送受信手段が構成されている。
【００４０】
受信器３９には、周波数カウンタ４０が接続され、その周波数カウンタ４０に温度求出手段４１が接続され、受信した電磁波の周波数を計測し、その周波数と前述した送信波の周波数とを比較することによって温度測定用部材３３の温度を求めるように構成されている。
【００４１】
前述の各実施例と同様に、ヒータ１には、熱処理プレート２の温度を昇降する駆動手段としてのヒータ駆動回路１７が接続され、そのヒータ駆動回路１７にコントローラ４２が接続されるとともに、コントローラ４２に温度求出手段４１が接続されている。
【００４２】
熱処理プレート２に、その温度を測定するプレート温度測定手段４３が設けられ、そのプレート温度測定手段４３がコントローラ４２に接続されている。コントローラ４２には、オフセット値算出部４２Ａ、設定値補正部４２Ｂ、温度制御部４２Ｃが備えられている。
【００４３】
この基板熱処理装置によれば、被処理基板３２が搬入されて熱処理されている間も、温度測定用部材３３の温度が継続して測定され、その温度データがコントローラ４２に逐次与えられる。コントローラ４２のオフセット値算出部４２Ａは、設定温度と、温度測定用部材３３の測定温度との偏差であるオフセット値を逐次算出し、そのオフセット値を設定値補正部４２Ｂに与える。設定値補正部４２Ｂは、与えられたオフセット値で設定温度を補正する。補正された設定温度は温度制御部４２Ｃに逐次与えられる。温度制御部４２Ｃは、プレート温度測定手段４３で測定された熱処理プレート２の温度が、補正された設定温度になるようにヒータ駆動回路１７を操作する。
【００４４】
以上のように、被処理基板３２が熱処理を受けている間も、温度測定用部材３３の温度が継続的に測定されて、オフセット値が更新され続けるので、例えば熱処理中に外乱の影響で被処理基板３２の温度が変動すると、これに追随して温度測定用部材３３の温度も変動するので、オフセット値がリアルタイムに更新される。したがって、被処理基板３２の処理温度を精度よく維持することができる。
【００４５】
本発明方法は、上述した各実施例のような基板熱処理装置における基板温度の測定に用いられるだけでなく、搬送途中の基板温度の測定にも用いることができる。例えば、インデクサーユニットからホットプレートやクールプレート、レジスト塗布処理部や現像処理部などとの間の、基板搬送経路に沿って送受信手段を取り外し可能に設け、搬送状態のダミー用基板４の温度を測定するようにしても良い。
【００４６】
また、本発明としては、上述のようなヒータを内蔵したホットプレートでの基板処理に係る温度の測定に限らず、例えば、熱処理手段としてのペルチェ素子を内蔵したクールプレート、レジスト塗付処理部、現像処理部、洗浄処理部、露光機、エッチャー、成膜装置（ＣＶＰ）、膜厚や線幅などの検査装置等、各種の半導体製造装置での基板処理に係る温度の測定に適用できる。
【００４７】
さらに、上述の実施例では、水晶振動子にコイルを接続して検温素子を形成したが、コイルに代えて種々の構成のアンテナを接続してもよい。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明に係る基板の温度測定方法によれば、基板にワイヤーを接続することなく、基板温度を非接触で測定するので、基板の温度を精度よく短時間の準備で測定することができる。また、水晶振動子を基板に取り付けて基板の温度を測定するので、赤外線温度計のように基板表面の影響を受ける、ということもない。また、耐熱性の高い水晶振動子を用いているので、高温でも基板の温度を精度よく測定できる。
【００４９】
請求項３記載の発明に係る基板熱処理装置における設定温度の補正方法によれば、検温素子を取り付けたダミー用基板を用いてダミー用基板の温度を測定することにより、熱処理手段の設定温度を正しく補正することができ、もって基板の処理温度の精度を向上させることができる。
【００５０】
請求項４記載の発明に係る基板熱処理装置によれば、基板に熱処理が施されている間も、基板の温度を精度よく反映した温度測定用部材の温度が測定され、この測定温度に基づいて熱処理プレートの設定温度が逐次補正されるので、基板の処理温度の精度を向上させることができるとともに、その精度を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る基板の温度測定方法および基板熱処理装置における処理温度の補正方法の第１実施例を示す全体構成図である。
【図２】第１実施例の要部の平面図である。
【図３】第１実施例の要部の斜視図である。
【図４】温度と周波数との相関を示すグラフである。
【図５】本発明に係る基板の温度測定方法の第２実施例を示す全体構成図である。
【図６】第２実施例の要部の平面図である。
【図７】本発明に係る基板の温度測定方法の第３実施例を示す全体構成図である。
【図８】第３実施例の要部の平面図である。
【図９】本発明に係る基板熱処理装置の実施例を示す全体構成図である。
【符号の説明】
２…熱処理プレート（熱処理手段）
４…ダミー用基板
Ｓ…検温素子
９…水晶振動子
１０…コイル
１１…センサーコイル（送受信手段）
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ
…センサーコイル（送受信手段）
１２…切替器（送受信手段）
１２ａ…切替器（送受信手段）
１３…発信器（送受信手段）
１４…受信器（送受信手段）
１６…基板温度測定手段
１７…ヒータ駆動回路（駆動手段）
３２…被処理基板
３３…温度測定用部材
３４…水晶振動子
３５…コイル
３６…センサーコイル（送受信手段）
３７…切替器（送受信手段）
３８…発信器（送受信手段）
３９…受信器（送受信手段）
４１…温度求出手段
４２Ａ…オフセット値算出部（偏差算出手段）
４２Ｂ…設定値補正部（設定値補正手段）
４２Ｃ…温度制御部（温度制御手段）
Claims (4)
- 水晶振動子にコイルまたはアンテナを接続して形成される検温素子が取り付けられた基板に向けて、前記水晶振動子の固有振動数に相当する周波数の送信波を発信する過程と、
前記送信波の発信を停止した後に、前記検温素子からの電磁波を受信し、その電磁波の周波数に基づいて前記基板の温度を測定する過程と
を備えたことを特徴とする基板の温度測定方法。 - 請求項１に記載の基板の温度測定方法において、
基板の搬送経路に沿って基板を搬送しながら、基板の温度を測定することを特徴とする基板の温度測定方法。 - 基板を熱処理する熱処理手段と、設定温度に基づいて前記熱処理手段の温度を制御する温度制御手段とを備えた基板熱処理装置における設定温度の補正方法であって、
水晶振動子にコイルまたはアンテナを接続して形成される検温素子が取り付けられたダミー用基板を前記熱処理手段に搬入する過程と、
前記熱処理手段に搬入されたダミー用基板に向けて、前記水晶振動子の固有振動数に相当する周波数の送信波を発信する過程と、
前記送信波の発信を停止した後に、前記検温素子からの電磁波を受信し、その電磁波の周波数に基づいてダミー用基板の温度を測定する過程と、
前記ダミー用基板の測定温度と前記設定温度との偏差に応じて前記設定温度を補正する過程と
を備えたことを特徴とする基板熱処理装置における設定温度の補正方法。 - 基板を熱処理する熱処理プレートと、
前記熱処理プレートの温度を昇降させる駆動手段と、
前記熱処理プレートの温度を測定するプレート温度測定手段と、
前記基板と熱的性質が略同じ材料からなり、前記基板と略同じ状態で前記熱処理プレート上に設けられる温度測定用部材と、
前記温度測定用部材に取り付けられ、水晶振動子にコイルまたはアンテナを接続して形成される検温素子と、
前記検温素子と非接触状態で設けられて、前記水晶振動子の固有振動数に相当する周波数の送信波を発信するとともに、前記検温素子からの電磁波を受信する送受信手段と、
前記送受信手段で受信した電磁波の周波数に基づいて前記温度測定用部材の温度を求める温度求出手段と、
前記温度求出手段で求めた前記温度測定用部材の温度と前記熱処理プレートの設定温度との偏差を算出する偏差算出手段と、
前記偏差算出手段で算出された温度偏差に基づいて前記熱処理プレートの設定温度を補正する設定値補正手段と、
前記プレート温度測定手段で測定された熱処理プレートの温度が前記補正された設定温度になるように、前記駆動手段を操作する温度制御手段と
を備えたことを特徴とする基板熱処理装置。
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