JPH0693438B2 - 基板温度測定装置 - Google Patents

基板温度測定装置

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JPH0693438B2
JPH0693438B2 JP61296131A JP29613186A JPH0693438B2 JP H0693438 B2 JPH0693438 B2 JP H0693438B2 JP 61296131 A JP61296131 A JP 61296131A JP 29613186 A JP29613186 A JP 29613186A JP H0693438 B2 JPH0693438 B2 JP H0693438B2
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    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、半導体ウエハや、磁気記録用フェライト基
板等の各種基板（以下「ウェハ」という）を加熱手段に
よって熱処理する熱処理装置等に装備される温度測定装
置に関し、特に熱処理装置にて加熱中のウエハの温度を
ウエハに取付けられた熱電対の出力信号に基づき測定す
るようにした温度測定装置に関する。
（従来の技術とその問題点） ウェハを加熱手段によって熱処理する装置においては、
加熱手段駆動用の制御データ（以下「プロファイルデー
タ」という）を予めメモリにストアしておき、実際のウ
ェハを熱処理する際には、上記プロファイルデータに基
づき加熱手段をコンピュータで制御して、実ウェハに対
し所要の温度プログラムで熱処理が実行されるように構
成している。このような熱処理装置におけるプロファイ
ルデータの作成にあたっては、実ウェハと同材質の測温
用ウェハを別途準備し、この測温用ウェハに熱電対を取
付け、加熱炉内に収容して適当に加熱しながら、そのと
きのウェハ表面温度を熱電対の出力信号に基づき測定し
て、プロファイル作成に必要なデータを得るようにして
いる。
ところで、熱処理装置による実ウェハの熱処理は、通
常、加熱炉の扉を閉じて炉内を気密状態にしてから、そ
の炉内を真空あるいは所要のガス雰囲気に保って加熱処
理が実行される。したがって、高精度のプロファイルデ
ータを作成するために、加熱炉内に収容した測温用ウェ
ハの温度測定を行うにあたっても、加熱炉内を気密状態
にして炉内を実ウェハの熱処理の場合と同一条件に保つ
必要がある。ところが、上記のように測温用ウェハの温
度測定をそのウェハに取付けた熱電対により行なう場合
には、熱電対の出力信号を取出すために熱電対を構成す
る２種の金属線を炉外へ引き出す必要があり、従来は加
熱炉の扉をわずかに開成して生じた隙間から金属線を引
き出していたために、炉内の気密が損われて正確なデー
タが得られないという問題を有していた。
炉内の気密を確保しながら、熱電対を構成する２種の金
属線を炉外へ引出す方法として、炉壁部に金属線引出孔
を設けてその引出孔に金属線を通す方法が考えられる。
ところがこの方法では、測温用ウェハを炉内に搬入する
にあたり、予め引出孔に通しておいた２種金属線の炉内
側端部を加熱炉入口から一度炉外へ引出して測温用ウェ
ハに接続し、そのあとその金属線をウェハと共に再び炉
内へ収容する必要があるため、ウェハ搬入時にこれらの
金属線にたるみが生じて相互にからみつくおそれがあっ
た。このような金属線のからみつきは、ウェハを炉外へ
搬出する時にも生じるおそれがある。特に、ウェハの表
面温度分布を測定する目的で複数組の熱電対をウェハに
取付けた場合には、金属線のからみつく危険性が極めて
高くなる。
（発明の目的） この発明は、上記問題を解決するためになされたもの
で、加熱炉に収容されたウェハの温度を、炉内の気密を
確保しながら、被加熱体に取付けられた熱電対により測
定でき、しかも熱電対を構成する金属線が、ウエハの加
熱炉への搬入・搬出時においてもからみつくことのない
基板温度測定装置を提供することを目的とする。
（目的を達成するための手段） この発明は、内部が外部に対し気密状態に保たれる加熱
炉内に収容されて光照射により加熱される基板の温度
を、熱電対の出力信号に基づき測定する温度測定装置に
おいて、前記熱電対を構成する２種の金属線におけるそ
れぞれの片端が接合された共通接点側の端を基板に固着
するとともに、前記熱電対の他端を端子取付台に設けら
れた固定端子にそれぞれ接続した状態で、前記熱電対を
固着したまま基板とともに端子取付台を前記加熱炉内の
所定位置に搬入・搬出可能とし、前記加熱炉内に搬入し
た端子取付台を、前記加熱炉内の所定位置に設けた支持
台に着脱自在とし、前記熱電対の出力信号を取出すため
の可動端子を、前記支持台に対向する加熱炉炉壁部に穿
設した挿通孔を貫通する接続線に、前記加熱炉内におい
て接続し、前記加熱炉炉壁部と前記可動端子の間に、前
記加熱炉炉壁内外を気密状態で仕切るとともに、金属ベ
ローズを含むことにより前記加熱炉炉壁に前記可動端子
を加熱炉内に向け進退可能に保持する可動端子保持構造
を設け、前記加熱炉外に設けた往復駆動源で前記可動端
子を加熱炉内に向け進退させることにより、前記可動端
子を前記支持台に支持された前記固定端子に接離可能と
している。
（作用） この発明による基板温度測定装置では、熱電対が、基板
および端子取付台上に設けられた固定端子に接続された
状態で、加熱炉内へ搬入・搬出される。この搬入・搬出
時において前記固定端子は可動端子から分離されてい
る。加熱炉内に搬入された端子取付台を支持台に支持し
た状態で往復駆動源を作動させることにより、可動端子
保持構造の金属ベローズが延び、可動端子が固定端子に
接触する。これによって、熱電対の出力信号が、固定端
子、可動端子および接続線を介して加熱炉外部に取り出
され、基板の温度が測定される。温度測定後、往復駆動
源を逆方向に作動させることにより、前記金属ベローズ
が縮み、可動端子が固定端子から離間する。この状態
で、熱電対、基板および端子取付台を加熱炉から搬出す
ることができる。
（実施例） 第１図は、この発明の一実施例である温度測定装置が装
備された熱処理装置の断面図を示し、第２図はその要部
の斜視図を示す。
この熱処理装置は、熱処理室を構成する石英製のチャン
バ１と、前室を構成するチャンバ２とで加熱炉３が構成
され、この加熱炉３が本体ケース４内に取付けられる。
加熱炉３の入口には、扉５が取付けられ、この扉５を閉
成することにより、加熱炉３の炉内3aが外部に対し気密
状態に保たれるように構成される。加熱炉３の後端炉壁
部には、炉内3aを減圧するための真空ポンプに連通した
エア吸引路６と、炉内3aに所要ガスを供給するためのガ
ス供給路７が設けられる。チャンバ１の上下両面には互
いに対向してハロゲンランプ等の加熱用光源８が列設さ
れ、各加熱用光源８の背後には、反射板９が設けられ
る。チャンバ１の床面炉壁部には、ウェハ10を支持する
ためのサセプタ11が立設され、チャンバ２の床面炉壁部
には、端子取付台12を支持するために上面に受凹部13a
を有する支持台13が設けられる。これらサセプタ11と支
持台13は、それぞれ第１図の紙面垂直方向に一定間隔を
あけて一対配設され、これにより両支持台13,13間およ
び両サセプタ11,11間にそれぞれ搬送アーム14（その詳
細は後述する）の進入を虚供するための空間を形成して
いる。
測温用ウェハ10は実ウェハと同材質で構成され、熱電対
15が取付けられる。熱電対15は、第２図に示すようにク
ロメルーアルメル等の２種の金属線16,17で構成されて
おり、両金属線16,17の一端側の共通接点18がウェハ表
面の所望の温度測定点に固着される。この実施例では、
ウェハ10の表面温度分布を測定しうるように、３組の熱
電対15…が設けられ、それぞれの共通接点18…がウェハ
表面の異なる位置に固着されている。もっとも、熱電対
15の数は特に限定されず、少なくとも１組設けてあれば
よい。各熱電対15の金属線16,17は、相互間の接触を防
止するようにして中間部の適当な位置でウェハ10の周縁
部に固定されるとともに、他端が端子取付台12に設けら
れた固定端子19に接続される。固定端子19は、熱電対15
の金属線16,17の数に相当する数だけ設けられ、溝形形
状を有する端子取付台12の溝部を横切るようにして、端
子取付台12の長手方向に等間隔をあけて配置される。固
定端子19の材質は、その固定端子19に接続される金属線
16または17と同一の材質とするのが望ましい。
端子取付台12を支持するための支持台13（第１図）に対
向して、可動端子20を炉内3aに向けて進退駆動するため
の端子駆動機構21が、チャンバ２の天井面炉壁部に取付
けられる。端子駆動機構21は、チャンバ２の天井面炉壁
部に設けた貫通孔2aを閉塞するようにして前記天井面炉
壁部に固定された取付基板22を備えている。すなわち、
ここでは、前記取付基板22は前記チャンバ２の天井面炉
壁部の一部を構成している。この端子駆動機構21では、
第２図に詳細に示すように、前記取付基板22の上方位置
すなわちチャンバ２の外部に一対のガイド棒23を介して
シリンダ取付板24を固設配置し、シリンダ取付板24の中
央位置に往復駆動源としてのシリンダ25を取付けるとと
もに、そのピストンロッド25aをガイド棒23に案内され
て昇降する昇降板26に連結して、シリンダ25にて昇降板
26を昇降させるように構成している。取付基板22には、
固定端子19に対応して６個のロッド挿通穴27が形成さ
れ、下端を閉塞した金属ベローズ28の上端が、第３図に
示すようにロッド挿通穴27を取囲むようにして取付基板
22の下面側に連結されるとともに、金属ベローズ28の下
端閉塞板28aに可動端子20が取付けられる。また、ロッ
ド挿通穴27を貫通するようにしてパイプ状の昇降ロッド
29が配設され、その上端が昇降板26に貫通固定されると
ともに、下端のつば部29aが第３図に示すように金属ベ
ローズ28の下部に固定される。すなわち、ここでは、金
属ベローズ28と昇降ロッド29のつば部29aとにより、前
記チャンバ２に前記可動端子20をチャンバ２内に向け進
退可能に保持する可動端子保持構造が構成されている。
また、前記可動端子保持構造は、金属ベローズ28とつば
部29aにより、前記チャンバ２内外を気密状態で仕切っ
ている。そして、つば部29aと閉塞板28a間に、可動端子
20と固定端子19間に接点圧を付与するための圧縮ばねと
して機能する金属ベローズ30が取付けられる。また、第
３図に示すように、可動端子20には金属線31が接続さ
れ、この金属線31が昇降ロッド29内の配線挿通穴29bを
通り昇降ロッド29の上端開口から引き出されて、本体ケ
ース４の外部に設けられた熱電対温度計測部（図示省
略）に導かれる。この端子駆動機構21のシリンダ25を昇
降駆動すれば、昇降板26を介し昇降ロッド29が昇降動作
し、金属ベローズ28が伸縮動作して可動端子20が昇降駆
動するように構成されている。この端子駆動機構21の取
付けは、第１図に示すようにチャンバ２の天井面炉壁部
に開口2aを形成し、この開口2aに金属ベローズ28を収容
するように配置して、取付基板22の周縁部をチャンバ２
上面の開口縁部に固定する。この場合、端子駆動機構21
は、シリンダ25により可動端子20を昇降駆動したとき
に、各可動端子20が対応する固定端子19と接触しうる位
置に配置する。なお、可動端子20とそれに接続した金属
線31の材質は、対応する固定端子19の材質と等しく設定
するのが望ましい。
一方、測温用ウェハ10と端子取付台12を加熱炉３に搬入
・搬出するための搬送手段としての搬送アーム14は、測
温用ウェハ10と端子取付台12を支持するための支持部14
a,14bを有し、これら支持部14a,14b間の距離を、サセプ
タ11と支持台13間の距離に等しく設定している。
プロファイルデータを作成する目的で、上記熱処理装置
により測温用ウェハ10の温度測定を行なう場合は次のよ
うにして行なわれる。まず、熱電対15により相互に接続
された測温用ウェハ10と端子取付台12を、第１図想像線
で示すように加熱炉３の外部において搬送アーム14の支
持部14a,14bにそれぞれ載置し、これら測温用ウェハ10
と端子取付台12を搬送アーム14により加熱炉３内に搬入
して、サセプタ11と支持台13上に移載する。次に、端子
駆動機構21のシリンダ25を突出作動して可動端子20を下
降させ、各可動端子20を対応する固定端子19に対接させ
る。これにより、測温用ウェハ10に取付けられた熱電対
15が、固定端子19→可動端子20→金属線31を介して熱電
対温度計測部（図示省略）に接続されて、ウェハ10の温
度測定が可能となる。このあと、扉５を閉じて炉内3aを
気密状態にし、必要に応じ炉内3aを真空にし、あるいは
所要のガスを供給しながら光源８を点灯してウェハ10を
加熱し、そのときのウェハ10の温度を熱電対15からの出
力信号を用いて熱電対温度計測部により測定する。温度
測定終了後にウェハ10と端子取付台12を搬出するには、
上記の搬入作業と逆の手順で行ない、すなわち端子駆動
機構21のシリンダ25により可動端子20を上昇させて固定
端子19から離し、扉５を開成して搬送アーム14によりウ
ェハ10と端子取付台12を加熱炉３外に搬出する。
このように、ウェハ10に取付けた熱電対15の金属線16,1
7を端子取付台12の固定端子19に接続する一方、端子駆
動機構21の可動端子20を固定端子19に接触させて熱電対
15の出力信号を外部へ取出すように構成したため、扉５
を閉成して炉内3aの気密を充分に確保しながら、熱電対
15によるウェハ10の温度測定が可能となる。また、熱電
対15の取付けられたウェハ10を端子取付台12と共に、搬
送アーム14により加熱炉３内へ搬入・搬出するように構
成したため、搬入・搬出時において熱電対15の金属線1
6,17が相互にからみつくこともない。
なお、上記実施例においては、端子駆動機構21をチャン
バ２の天井面炉壁部に取付けているが、チャンバ２の床
面炉壁部に取付けるように構成してもよい。この場合、
端子取付台12は、可動端子20に対面するように固定端子
19を下方に向けて支持台13に載せ掛けるようにすればよ
い。また、上記実施例においては、熱電対15によりウェ
ハ10の温度測定を行なっているが、熱電対15の温度測定
対象はウェハ以外の各種基板であってもよい。
（発明の効果） 以上のように、この発明の基板温度測定装置によると、
基板と端子取付台とに熱電対を接続した状態で前記基
板、端子取付台および熱電対を加熱炉内に搬入・搬出
し、かつ、前記基板、端子取付台および熱電対を加熱炉
内に搬入した後で往復駆動源を作動させて可動端子を固
定端子に接触させることにより、熱電対の出力信号を外
部に取り出せるようにしているから、搬入・搬出作業時
に熱電対の金属線が相互にからみつくのを防止すること
ができる。
また、可動端子を加熱炉内に向け進退可能に保持する可
動端子保持構造が加熱炉炉壁部と可動端子の間で加熱炉
内外を気密状態で仕切った状態で、可動端子を固定端子
に接離させることができるから、熱電対の出力を外部に
取り出す際における加熱炉内の気密を確実に保持するこ
とができるという効果も奏する。
さらに、可動端子進退時の摺動部を可動端子保持構造の
外部側に設けることにより、前記摺動部で発生する塵埃
が加熱炉内に入り込むことを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の一実施例である温度測定装置を装備
した熱処理装置の概略断面図、第２図は熱電対の接続さ
れた端子取付台と端子駆動機構の斜視図、第３図は端子
駆動機構の要部断面図である。 ３…加熱炉、3a…炉内、 ８…光源、10…測温用ウェハ、 12…端子取付台、15…熱電対、 16,17…金属線、18…共通接点、 19…固定端子、20…可動端子、 21…端子駆動機構、25…シリンダ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】内部が外部に対し気密状態に保たれる加熱
    炉内に収容されて光照射により加熱される基板の温度
    を、熱電対の出力信号に基づき測定する温度測定装置に
    おいて、 前記熱電対を構成する２種の金属線におけるそれぞれの
    片端が接合された共通接点側の端を基板に固着するとと
    もに、前記熱電対の他端を端子取付台に設けられた固定
    端子にそれぞれ接続した状態で、前記熱電対を固着した
    まま基板とともに端子取付台を前記加熱炉内の所定位置
    に搬入・搬出可能とし、 前記加熱炉内に搬入した端子取付台を、前記加熱炉内の
    所定位置に設けた支持台に着脱自在とし、 前記熱電対の出力信号を取出すための可動端子を、前記
    支持台に対向する加熱炉炉壁部に穿設した挿通孔を貫通
    する接続線に、前記加熱炉内において接続し、 前記加熱炉炉壁部と前記可動端子の間に、前記加熱炉炉
    壁内外を気密状態で仕切るとともに、金属ベローズを含
    むことにより前記加熱炉炉壁に前記可動端子を加熱炉内
    に向け進退可能に保持する可動端子保持構造を設け、 前記加熱炉外に設けた往復駆動源で前記可動端子を加熱
    炉内に向け進退させることにより、前記可動端子を前記
    支持台に支持された前記固定端子に接離可能としている
    こと、 を特徴とする基板温度測定装置。
  2. 【請求項２】前記往復駆動源がシリンダであることを特
    徴とする特許請求の範囲第１項記載の基板温度測定装
    置。
JP61296131A 1986-12-11 1986-12-11 基板温度測定装置 Expired - Lifetime JPH0693438B2 (ja)

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