JPH04165642A - 熱処理装置の温度測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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ェハを
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、例えば熱電対による検出信
号を順次測定回路に送って、各温度検出器の配置位置の
温度をそれぞれ測定し、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。

また、上記したような熱電対によ企検出信号は、ＩＯ数
μＶ／’Ｃ程度と極めて微小な電圧しか発生しないため
、通常は直流増幅器によって数百倍程度に増幅した後に
Ａ／Ｄコンバータに送す、Ａ　／　Ｄ　：７ンバータの
出力に基づいて温度を測定している。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上述したような熱電対による検出信号に基づ
＜　Ａ／Ｄコンバータがらの出力信号には、多くのノイ
ズ成分が含まれており、特に電源ノイズの影響が大きく
、また熱電対からの検出信号は上述したように極めて微
小な電圧であるため、上記ノイズ成分によって測定精度
が大幅に低下してしまうという難点があった。

そこで、通常は、検出信号を増幅し、た後にＲＣフィル
タ等によってノイズ成分を除去しているか、十分な、ノ
イズ除去効果か得られるほど大容量の一フィルタを使用
すると、実用的な応答か得られず、一方、実用的な応答
か得られるようなフィルタでは、高精度な温度測定を実
現することはできないという問題かあった。

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、ノイズ成分による測定誤差の発生を防
止し、正確な温度測定を可能にすると共に、実用的な応
答を得ることをＥＩＪ能にした温度測定方法を提供する
ことを目的としている。

Ｅ発明の構成１ （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、温度検出器からの検
出信号を温度測定回路に送り、該検出信号に基づいて該
温度検出器か設置された箇所の温度を測定するに際し７
、前記温度検出器からの所定時間毎の検出信号をデジタ
ル信号と［７だ後、これらのデジタル１９号を電源周波
数に同期させて平均化し、得られた平均値に基づい”Ｃ
温度測定をｊ■うことを特徴とり、でいる、。

（作　用） 本発明の温度測定方法においては、例えば熱電対等の温
度検出器からの検出信号をまず複数のデジタル信号とし
、これらデジタル化した複数０）信号を電源周波数に同
期させて平均化している。

これによ・って、特に問題となる電源ノイズの影響を排
除する二上かでき、正確な温度測定を実施することか可
能となる。また、１．記ノイズ成分の除去をデジタル信
号の平均化という制御系での操作によ・って行っている
ため、実１１］上十分な応答速度を得ることができる。

（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か照して説明する。

第１図は、本発明の温度測定力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−ｄ熱処理装置１
は、例えば円面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か配置されて構成されており、上記反
応管２内に例えばウェハボート４に収納された多数の半
導体ウェハ５か収容され、所望の帖処理か施される。

上記熱処理装置］では、例えば反応管２の長子）５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・ノーン温度制御力式を採
用している。

そして、上記５ゾ一ン温度制御方式を実施するために、
反応管２沼部の加熱用ヒータ３の近傍には、各領域Ａ、
Ｂ、、Ｃ，ＤＳＥ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ＡＳＢ。

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］０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フも、第１の熱電λ１６はそ
れぞれ第１の接続器１．　ｆ］〕ａと、第２の熱電対７
はそれぞれ第２の接続器１．　Ｏｂ　（！：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］ＯＣと接続されている。谷接続器１０ａ
、１０ｂ、１．　Ｏｃには、これら接続器１０自体の温
度測定を行うための補償用温度センサ］−１かそれぞれ
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−■′導体からなるアナログマ
ルチブ１ノクサ１２ａ、１２ｂ。

１２ｃへと送られる。また、ｔ、記各マルチプレクサ１
２　ａ、１２ｂ、１．２ｅには、上記各熱電対６．７．
８からの検出信号等と共に、２つの基準信号例えば測定
対象に応した最大温度に相当する電圧ＣＤＩと零電汁Ｃ
８，とがそれぞれ入ノｊされている。

これら基準信号Ｃ９１、ＣＯ２は、後述する温度測定回
路を校正するためのものである。

そして、各マルチプレクサ１．２　ａ、１２ｂ、）２ｃ
は、温度測定回路２（〕と接続されており、これらマル
チプレクサ］２に人力された熱電対６、７．８からの検
出信号０１〜ＣＩ８等は、各マルチプレクサ１２ａ、１
２ｂ、１２ｃ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
、１２ｂ、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、このＡ／Ｄコ
ンバータ２４からの出力値の電源周波数に同期させたサ
ンプル周期を決定するタイマ２５と、サンプル出力値を
平均化すると共に温度に変換する演算式や基準信号Ｃ８
１、ＣＯ２に基づいて温度補正を行う演算式等が記憶さ
れているＲＯＭ２６と、これら演算過程での出力値を一
時記憶するＲＡＭ２７と、上記タイマ２５によって決定
されたサンプル出力を上記ＲＯＭ２６に記憶されている
演算式に基づいて平均化すると共に温度に変換して測定
温度として出力し、かつこ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等を出力するＣＰ
Ｕ２８と、この指令信号に応して加熱用ヒータ３への印
加電力を制御する５ＣＲ２９等とから構成されている。

なお、上記温度補正は、例えば基準信号Ｃ８１、ＣＯ２
による実際の出力電圧値と、基準信号ＣＯＩ、ＣＯ２に
よる設定電圧値との差に基づいた比例計算によって行う
ことができる。

次に、上記タイマ２５等を用いた検出信号の平均化およ
びこの平均化によるノイズ除去について説明する。

各検出信号０１〜ＣＩ８は、マルチプレクサ１２によっ
て切り替えられて順次温度測定回路２０へと送られる。

温度測定回路２０へと送られた検出信号Ｃ０は、まずア
ンプ２３によって増幅される。

ここで、増幅された検出信号には、多くのノイズ成分が
含まれており、特に第３図に示すように、電源周波数に
基づくノイズ成分の影響が大きい。

そこで、増幅された検出信号をデジタル化する際に、電
源周波数に同期させて、複数のサンプルとして検出信号
をデジタル化して取り出す。このサンプル数は、適宜設
定されるものであり、例えば電源周波数１サイクル当り
に　８個のサンプルを取り出し、これを２サイクルにつ
いて行う。このサンプル周期がタイマ２５によって決定
される。上記したように、　１サイクル当り　８個のサ
ンプル数とすれば、５０１１　ｚの商用周波数でのサン
プ周期は２０／１８＋ｎｓとなり、６０Ｈｚの商用周波
数でのサンプ周期は１６゜６／１８川Ｓとなる。

この後、上記１６個のサンプル出力値を総加平均すれば
、電源ノイズによる影響は大幅に低減され、元の検出信
号に応じて増幅された検出信号か得られる。そして、こ
のノイズ成分が除去された検出信号に基づいて測定温度
を出力することにより、極めて正確な温度測定を実施す
ることができる。

上述したように、検出信号Ｃ７による測定温度は、平均
化されたサンプル信号に応じて出力され、次の検出信号
Ｃｎ　＊　１へと進み、各検出信号０１〜Ｃ１８に基づ
く温度測定が行われる。

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、熱
電対６．７．８からの検出信号を増幅した後、電源周波
数に同期するように決定したサンプル周期に応じてデジ
タル化した信号を読み込み、これら複数のサンプル信号
を平均化した後、測定温度として出力しているため、電
源ノイズの影響か大幅に低減されて正確な温度測定を実
施することができ、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、上述したようなノイズ成分の除去を制御系によっ
て行っているため、応答性を低下させることもない。し
たがって、上記したような複数箇所の温度測定をマルチ
プレクサによって切り替えつつ行うような場合において
も、高速度の測定に対応することが可能である。

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っいて説明したか
、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かできる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の温度測定方法によれば、
特に問題となる電源ノイズの影響を応答性を低下させる
ことなく排除することか可能となるため、実用的な応答
性を維持しつつ高精度な温度測定を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図は増幅後の検出信号の出力波形の
一例を模式的に示す図である。 ］・・・・・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、２０・・・・温度測定回路、２３・・・・・・
アンプ、２４・・・・・Ａ／Ｄコンバータ、２５・・・
・・・電源周波数に同期させたサンプル周期を決定する
タイマ、２７・・・ＲＯＭ、２８・・・・・ＣＰＵ。 出願人　　　東京エレクトロン相模株式会社代理人　弁
理士　　須　山　佐　− （ばか１名） 、　　　　ＡＥＩＣＤＥ １１１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 温度検出器からの検出信号を温度測定回路に送り、該検
   出信号に基づいて該温度検出器が設置された箇所の温度
   を測定するに際し、 前記温度検出器からの所定時間毎の検出信号をデジタル
   信号とした後、これらのデジタル信号を電源周波数に同
   期させて平均化し、得られた平均値に基づいて温度測定
   を行うことを特徴とする温度測定方法。