JPS63148623A - 基板温度測定装置 - 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】 （産業上の利用分野） この発明は、半導体ウェハや、磁気記録用フコ；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ェハの温度
をウェ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−りにストアしておき、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
基づぎ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凹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′Ｉｓｉ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閉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秤金属線の炉内
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７１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
表面温炭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、ウェハの加熱
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、加熱炉内に収容されたウェハの温度を、ウ
ェハに取付けられた熱電対の出力信号に基づき測定する
温度測定装置であって、上記目的を達成するために、熱
電対を構成する２種の金属線の接合された共通接点側の
端をウェハに固着するとともに、他端を端子取付台に設
けられた一体の固定端子にイれぞれ接続する。そして、
ウェハと端子取付台を前記加熱炉内の所定位置に搬入・
搬出可能とする。一方、この搬入状態において、上記熱
電対の出力信号を取出すための一対の可動端子を、加熱
炉炉壁部に配設された端子駆動機構により加熱炉内に向
け進退自在に保持して加熱炉内に収容された固定端子に
接離自在とする。

（作用） この温度測定装置では、熱電対は、その共通接点側の端
がウェハに固着され、他端が端子取付台の固定端子と接
続された状態でそして、固定端子と可ｖＪｆａ子とが分
離した状態で、ウェハの加熱炉への搬入・搬出作業が行
なわれる。そして、温度測定時には端子駆動機構により
可動端子を固定端子に接触させて、熱電対の出力信号の
取出しが行なわれる。

（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所面図を示し、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ブヤン
バ１と、前室を構成するヂャンバ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Ｇ
ｆ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問および両サセプタ１１．１１ｆｉ
にそれぞれ搬送アーム１４（その詳細は後述する）の進
入を許容するだ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−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、つＩハコ０の表面温度分布を測定しつ
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）
の上方位置には、可８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、第２図に示すようにチャンバ２の
天井面炉壁部に固定した取付基板２２の上方位置に一対
めガイド棒２３を介してシリンダ取付板２４を固設配置
し１、シリンダ取付板２４の中央位置にシリンダ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Ｖ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
固定端子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。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聞に接点圧
を付与するための圧縮ばねとして機能する金属べ１コー
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３
１が接続され、この金属Ｆ２３１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を昇降駆動づれば、昇降板２６を介
し４降ロツド２９が昇降４１作し、金属ベローズ２８が
伸縮動作して固定端子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、この間口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２１面の間
口縁部に固定づる。この場合、端子駆動機構２１は、シ
リンダ２５により可＃ｌＪ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と接触しつ
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、対応する同定端子１９のｔ４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１４ａ、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
１ｉ２１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、端子部ｖＪ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を対応づる固定端子１９に対接させる。こ
れにより、測温用１クエハ１０に取付けられた熱電対１
５が、固定端子１９→可１．ＩＩ端了２０→金属線３１
を介して熱電対温度み１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＃ｌＩ２１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１
０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
１６．１７を端子取付台１２の固定端子１９に接続する
一方、端子駆動ｎ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を開成して炉内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１６．１７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、ヂ１７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、端子数イ１台１２は、可動端子２０に対面りるよう
に固定端子１９を下方に向１ノで支持台１３に載せ掛け
るようにずればよい。

また、上記実施例においては、熱電対１５にＪ：リウェ
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、この発明の基板湿度測定装置によれば、
端子駆動機構の可動端子を端子取付台の固定端子に接触
させて熱電対の出力信号を外部へ取出ずように構成して
いるため、加熱炉に収容した基板の温度を、炉内の気密
を確保しながら、基板に取付けた熱電対により測定でき
、しかも基板を端子取付台とともに熱電対で接続した状
態で搬送手段により加熱炉へ搬入・搬出するように構成
しているため、搬入・搬出作業時において熱電対の金属
線が相互にからみつ（のち防止できるという効果が得ら
れる。

【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１１横の斜視図、第３図は端
子駆動機構の要部断面図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光照射により加熱する加熱炉内に収容された基板
   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て、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、かつ、前記熱電対の出力信号を取出す
   ための一対の可動端子を、加熱炉炉壁部に配設された端
   子駆動機構により加熱炉内に向け進退自在に保持して加
   熱炉内に収容された前記固定端子に接離自在としたこと
   を特徴とする基板温度測定装置。
2. （２）可動端子の進退駆動がシリンダにより行なわれる
   特許請求の範囲第１項記載の基板温度測定装置。