JPH056340U - 温度測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 炉芯菅内におけるウェハ面内の温度分布を測
定する温度測定装置１０において、前記ウェハと同じ平
面形状を有し、かつ同じ熱容量を有する治具１１内部に
複数個の熱電対１２が埋設されている温度測定装置。 【効果】 前記ウェハ面内の温度分布を測定するための
熱電対１２を前記ウェハとともに前記炉芯管内に搬入す
ることができるとともに、熱電対１２が埋設された治具
１１が前記ウェハと同様の温度分布の変化を示すことに
より、熱処理時はもちろんのこと、前記ウェハを前記炉
芯管内に搬入する際にも前記ウェハの熱履歴を正確にモ
ニタすることができ、欠陥や析出物の予測及び制御等を
正確に行うことが可能となる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は温度測定装置、より詳細には炉芯菅内におけるウェハ面内の温度分布 を測定する温度測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

一般に、ウェハの大口径化と素子の微細化が進むにつれて、熱処理時のウェハ の詳細な熱履歴を把握することが重要視されている。これは、ウェハの熱履歴が ウェハ内の欠陥及び析出物の発生に影響を及ぼすことが明らかになってきている からである。

【０００３】 従来の最も一般的な温度測定装置を図面に基づいて説明する。 図３において、１９は炉芯管を示しており、炉芯管１９の上方及び下方にそれ ぞれヒータ２０、２１が配設されている。炉芯管１９と下方のヒータ２１との間 には外部熱電対１８が配設されており、炉芯管１９内部には炉芯管１９内部の温 度を測定するため、数カ所に内部熱電対１７が固定されている。

【０００４】 このように構成された温度測定装置において、ウェハの面内温度の測定は内部 熱電対１７及び外部熱電対１８により炉芯管１９内部の温度及びヒータ２１の温 度をそれぞれ測定することによって行われていた。

【０００５】 また、図４に示したように、炉芯管１９の外部に赤外線モニタ２２を配設し、 この赤外線モニタ２２によってウェハ１５面内の温度分布を測定する方法がある 。この方法ではその上方及び下方にヒータ２０、２１が配設された炉芯管１９内 に、ウェハボード１６に載置されたウェハ１５を搬入した場合、炉芯管１９の外 部に配設された赤外線モニタ２２によってウェハ１５から放射される赤外線をモ ニタして、ウェハ１５面内の温度分布を測定する。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

上記したウェハ１５面内の温度測定装置においては、ウェハ１５を炉芯管１９ 内に搬入する際に炉芯管１９内の熱容量が大きく変化し、また大気の巻き込み等 の影響で炉芯管１９内の温度が変化するとともに、ウェハ１５面内の温度分布が 変化することが予想される。そこで、炉芯管１９内の温度変化をできるだけ短時 間で回復させるために、ＰＩＤ制御や内部熱電対１７と外部熱電対１８のフィー ドバックの比率をコントロールする方法により、温度応答の改善に努力がなされ ている。しかし内部熱電対１７及び外部熱電対１８が炉芯管１９に固定されてい る場合には、ウェハ１５の正確な熱履歴を把握することができないという課題が あった。

【０００７】 また、赤外線モニタ２２によってウェハ１５面内の温度分布を測定する方法で は、搬入時におけるウェハ１５面内の温度測定は可能であるが、赤外線モニター ２２の正面の１枚のウェハ１５しか温度分布を測定することができないという課 題があった。

【０００８】 本考案はこのような課題に鑑み考案されたものであって、炉芯管を使用する熱 処理工程において、ウェハの熱履歴を正確にモニタすることができる温度測定装 置を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために本考案に係る温度測定装置は、炉芯菅内におけるウ ェハ面内の温度分布を測定する温度測定装置において、ウェハと同じ平面形状を 有し、かつ同じ熱容量を有する治具内部に複数個の熱電対が埋設されていること を特徴としている。

【００１０】

【作用】

上記した構成によれば、炉芯菅内におけるウェハ面内の温度分布を測定する温 度測定装置において、ウェハと同じ平面形状を有し、かつ同じ熱容量を有する治 具内部に複数個の熱電対が埋設されているので、前記ウェハ面内の温度分布を測 定する前記熱電対が前記ウェハとともに前記炉芯管内に搬入され、前記熱電対が 埋設された前記治具が前記ウェハと同様の温度分布の変化を示すことにより、熱 処理時はもちろんのこと、前記ウェハを前記炉芯管内に搬入する際にも前記ウェ ハの熱履歴が正確にモニタされることとなる。

【００１１】

【実施例】

以下、本考案に係る温度測定装置の実施例を図面に基づいて説明する。 図１は温度測定装置１０を示す斜視図であり、図中１１は石英ガラス製の治具 を示している。この治具１１はシリコンウェハ１５と同じ平面形状を有しており 、内部に複数個の熱電対１２が埋設されている。また熱電対１２には熱電対１２ の出力電圧をモニタできるように石英細管１３を通してリード線１４が導出され ている。

【００１２】 石英ガラス製の治具１１は炉芯管内に搬入された際に、シリコンウェハ１５と 同様の温度変化を示すことによってシリコンウェハ１５面内の温度として測定さ れる。従って、治具１１とシリコンウェハ１５との熱容量を等しくする必要があ り表１に示したデータに基づいて、熱容量＝比熱×体積×密度の関係から治具の 厚みを計算する必要がある。

【００１３】

【表１】

【００１４】 ここで、６インチウェハの面積をＳ、石英ガラス製治具１１の厚みをｄ_SiO2、 シリコンウェハ１５の厚みをｄ_Siとすると下記の数１が成立する。

【００１５】

【数１】

【００１６】 ここで、ｄ_Si＝６２５μｍとするとｄ_SiO2＝４８２μｍとなる。つまり、シリ コンウェハ１５の厚みが６２５μｍの場合には、治具１１の厚みを４８２μｍに すればよいことになる。

【００１７】 図２に温度測定装置１０を石英ボード１６上に配置した例を示す。シリコンウ ェハ１５の熱履歴をより正確に測定しようとする場合には、温度測定装置１０を シリコンウェハ１５の前後に配置してシリコンウェハ１５を挟むように配置すれ ば良い。また、シリコンウェハ１５の搬入速度、昇温レート及び処理枚数等を変 化させない場合には、石英ボード１６上のすべての位置に温度測定装置１０を載 置して、あらかじめ熱履歴を測定することも可能である。

【００１８】 なお、本実施例において、治具１１として石英ガラス製のものについて説明し ているが、シリコンウェハ１５と同じ平面形状を有し、シリコンウェハ１５と同 等の熱容量を示す形態に治具１１を加工することができ、ウェハ１５の汚染源と ならなければ、石英ガラス製のものに限定されるものではない。

【００１９】 このように上記実施例によれば、シリコンウェハ１５面内の温度分布を測定す るための熱電対１２をシリコンウェハ１５とともに炉芯管内に搬入することがで きるとともに、熱電対１２が埋設された治具１１がシリコンウェハ１５と同様の 温度変化を示すので、シリコンウェハ１５を炉芯管内に搬入する際にもシリコン ウェハ１５の熱履歴を正確にモニタすることができ、欠陥や析出物の予測及び制 御等を正確に行うことが可能となる。

【００２０】

【考案の効果】 以上詳述したように本考案に係る温度測定装置にあっては、炉芯菅内における ウェハ面内の温度分布を測定する温度測定装置において、ウェハと同じ平面形状 を有し、かつ同じ熱容量を有する治具内部に複数個の熱電対が埋設されているの で、前記ウェハ面内の温度分布を測定するための前記熱電対を前記ウェハととも に前記炉芯管内に搬入することができるとともに、前記熱電対が埋設された前記 治具が前記ウェハと同様の温度分布の変化を示すことにより、熱処理時はもちろ んのこと、前記ウェハを前記炉芯管内に搬入する際にも前記ウェハの熱履歴を正 確にモニタすることができ、欠陥や析出物の予測及び制御等を正確に行うことが 可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る温度測定装置の実施例を示した斜
視図である。

【図２】温度測定装置の配置例を示した模式的断面図で
ある。

【図３】従来の温度測定装置を示した概略断面図であ
る。

【図４】温度測定装置として赤外線モニタを配置した場
合の側面断面図である。

【符号の説明】

１０ 温度測定装置 １１ 治具 １２ 熱電対 １５ ウェハ

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 【請求項１】 炉芯菅内におけるウェハ面内の温度分布
   を測定する温度測定装置において、ウェハと同じ平面形
   状を有し、かつ同じ熱容量を有する治具内部に複数個の
   熱電対が埋設されていることを特徴とする温度測定装
   置。