WO2006003798A1 - 基板温度測定装置及び処理装置 - Google Patents

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WO
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chip
substrate
support member
insertion portion
temperature measuring
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PCT/JP2005/011131
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Inventor
Yoshinori Fujii
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Ulvac, Inc.
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/02—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using thermoelectric elements, e.g. thermocouples
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof

Definitions

  • the present invention relates to a substrate temperature measuring device that measures the temperature of a substrate that is heated by, for example, infrared rays, or a substrate that is processed in a plasma generation environment, and a processing apparatus that includes the substrate temperature measuring device.
  • thermocouple has been used to measure the substrate temperature.
  • a tip is attached to the tip of two thermocouple wires to form a temperature measuring contact.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Publication No. 58-28536
  • the chip is brought into contact with the substrate and receives heat conduction from the substrate, and the temperature of the substrate is measured. Under the heating environment of the substrate using infrared rays, the chip absorbs infrared rays. The temperature of the chip rises and correct substrate temperature measurement may not be possible.
  • Figure 15 shows the time variation of the measured temperature when the measurement is performed with the chip in contact with the substrate (dotted line), and the case where the thermocouple temperature measuring contact is directly attached to the substrate without using the chip.
  • 6 is a graph showing the time change (solid line) of the measured temperature.
  • the substrate is made of SiO film
  • the transmitted infrared light is a chip.
  • the temperature (one-dot chain line) measured by the chip is higher than the actual substrate temperature (solid line) and shows a temperature.
  • the tip and the thermocouple element are housed in a protective cylinder, and the tip of the protective cylinder is heated and melted while the chip is placed in the protective cylinder.
  • the chip is welded to integrate both.
  • the thermocouple wire is heated and oxidizes and becomes brittle.
  • the possibility of disconnection increases. If the wire is thickened, the heat of the wire will easily escape.
  • thermocouple may not be able to accurately measure the temperature of the substrate due to electromagnetic waves from the plasma.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and its object is to increase the reliability of the thermocouple wire and to reduce the influence of infrared rays or electromagnetic waves on the chip to stabilize the temperature of the substrate.
  • the substrate temperature measuring device of the present invention is made of a metal material that reflects infrared rays or electromagnetic waves, and has an insertion portion for a thermocouple wire, and the insertion portion with the thermocouple wire inserted in the insertion portion. It is characterized by comprising a chip that is deformed so as to crush and integrated with a thermocouple wire and is in contact with the substrate, and a support member that supports the chip with a material force having a lower thermal conductivity than this chip. Yes.
  • the processing apparatus of the present invention includes a processing chamber in which a substrate whose temperature is to be measured is disposed, a metal material that reflects infrared rays or electromagnetic waves, and has an insertion portion for a thermocouple wire.
  • a chip that is deformed so as to crush the insertion part with the thermocouple element inserted into the chip, is integrated with the thermocouple element, and is in contact with the substrate, and a material sheet having a lower thermal conductivity than the chip.
  • a support member for supporting the chip is
  • the heat of the substrate heated by infrared rays or other heating means comes into contact with the substrate! /, And is transmitted to the chip, and further to the thermocouple wire integrated with the chip, and the temperature of the substrate is measured. Is done. Since the chip is made of a metal material, it can accurately measure the substrate temperature without interfering with the heat conduction of the substrate force. In addition, since the material of the chip is also a material that reflects infrared rays or electromagnetic waves, temperature rise due to absorption of infrared rays or electromagnetic waves by the chip can be suppressed, and accurate substrate temperature measurement depending on conduction heat from the substrate can be performed. Yes.
  • the support member that supports the chip has a material force having a lower thermal conductivity than the chip, the thermal resistance between the chip and the support member is increased, and the heat of the substrate force is supported via the chip. Can be prevented from escaping. As a result, it is possible to suppress a decrease in the temperature of the chip and a decrease in the substrate temperature during the heat treatment.
  • thermocouple element can be prevented from oxidizing and becoming brittle due to heating, and the thermocouple element can be prevented.
  • the risk of wire breakage can be reduced and the service life can be extended.
  • cost reduction can be achieved.
  • thermocouple wire can be used, and the chip integrated with the thermocouple wire reflects infrared rays or electromagnetic waves.
  • the substrate temperature can be accurately measured by changing the temperature depending on conduction. If an accurate substrate temperature is obtained, temperature control means such as an infrared heater can be accurately controlled based on this, and the processing quality of the substrate can be improved.
  • FIG. 1 is a schematic view of a processing apparatus and a substrate temperature measuring apparatus according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged perspective view of a support member according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is an enlarged perspective view of a main part in FIG. 2.
  • FIG. 4 is a schematic view of a processing apparatus and a substrate temperature measuring apparatus according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of a main part of a substrate temperature measuring apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of main parts of a substrate temperature measuring apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a perspective view of main parts of a substrate temperature measuring apparatus according to a sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of main parts of a substrate temperature measuring apparatus according to a seventh embodiment of the present invention. 9] A side view of the chip according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a side view of a chip according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a side view showing a modified example (No. 1) of the chip.
  • FIG. 12 is a side view showing a second modification of the chip.
  • FIG. 13 is a side view showing a modified example (No. 3) of the chip.
  • FIG. 15 is a graph showing the time change of the substrate measurement temperature by the conventional substrate temperature measurement device and the time change of the measurement temperature when a thermocouple is directly attached to the substrate.
  • ⁇ 16 It is a schematic diagram showing a modification of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 shows a processing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
  • a stone plate 12 is disposed in the upper portion of the processing chamber 10, and an infrared heater 11 that uses infrared rays having a halogen lamp power, for example, is disposed on the quartz plate 12.
  • a stage 14 is disposed inside the processing chamber 10, and a space 14a that allows the rod-like support members 15a, 15b, and 15c (15c is shown in FIG. 2) to move up and down is provided in the stage 14. Secured.
  • the support members 15a, 15b, and 15c can be moved up and down in the thickness direction of the stage 14 by a lifting cylinder 17 such as an air cylinder.
  • FIG. 2 is a perspective view of the support members 15a, 15b, and 15c.
  • three support rods 15a, 15b, and 15c are provided, and these three support rods 15a, 15b, and 15c are connected to a drive rod 17a of the lifting cylinder 17 via a trifurcated connecting member 19.
  • the three support members 15a, 15b and 15c are lifted and lowered together.
  • Each support member 15a, 15b, 15c is made of a quartz material.
  • the tip of two support members 15b and 15c is provided with a chip 16 integrated with thermocouple wires 20a and 20b as shown in FIG. Being
  • FIG. 9 is a side view of the chip 16 before being integrated with the thermocouple wires 20a and 20b.
  • the chip 16 has a cylindrical shape, and the hollow hole functions as an insertion portion 16a for the thermocouple wires 20a and 20b.
  • the outer diameter of the chip 16 is 1.2 mm
  • the length is 1.2 mm
  • the inner diameter of the insertion portion 16a is 0.3 mm.
  • thermocouple wires 20a and 20b each having a thickness of 0.127 mm are inserted into the insertion portion 16a.
  • One thermocouple strand 20a is inserted at one end of the insertion portion 16a and the other
  • the other thermocouple wire 20b is inserted from the other end side of the insertion portion 16a, and the tip portions 20ab and 20ba (see FIG. 3) of the thermocouple wires 20a and 20b are opposite ends of the inserted side. Stick out from.
  • the tip 16 is deformed by applying mechanical pressure from outside at room temperature so as to crush the insertion portion 16a.
  • the insertion portion 16a is not crushed, and the overall shape is also deformed into a substantially hexahedral shape with rounded corners as shown in FIG.
  • the thickness of the crushed chip 16 is about 0.6 to 0.7 mm. Due to the deformation of the chip 16, the thermocouple wires 20 a and 20 b are integrated with the chip 16. The thermocouple wires 20a and 20b are in contact with each other inside the flange portion 16a.
  • thermocouple even if a dissimilar metal with a low resistance value is interposed between the strands, the electromotive force hardly changes, so the two thermocouple strands 20a and 20b are in direct contact with each other. Do n’t worry!
  • the protruding lengths of the tips 20ab and 20ba of the thermocouple wires 20a and 20b from the tip 16 are long, they are cut off to shorten the protruding length.
  • the tips 20ab and 20ba shown in Fig. 3 are cut and shortened.
  • the upper part of the chip 16 in FIG. 3 is a flat surface and serves as a contact portion with the substrate.
  • the lower part of the chip 16 is fixed to the tip of the support member 15b (15c) by, for example, adhesion.
  • thermocouple wire 20a, 20b has a hole 21 in the support member 15b (15c), a drive rod 17a, a lift cylinder 17 and other feedthroughs (for vacuum-atmosphere use). It is connected to a signal processing device 18 disposed outside the processing chamber 10 through a wiring path).
  • the substrate temperature measuring device includes the chip 16, the thermocouple wires 20a and 20b, the support members 15b and 15c, the signal processing device 18, and the like.
  • the substrate 13 is supported by the three support members 15a, 15b, and 15c in the processing chamber 10.
  • the surface of the substrate 13 that is subjected to film formation and ion implantation faces the quartz plate 12.
  • Infrared rays from the infrared heater 11 provided on the top of the quartz plate 12 pass through the quartz plate 12 and are irradiated onto the substrate 13 to heat the substrate 13.
  • the heat of the substrate 13 that has been heated is transferred to the chip 16 that is in contact with the back surface of the substrate 13, and further transferred to one end of the thermocouple wires 20 a and 20 b integrated with the chip 16.
  • thermocouple strands 20a and 20b integrated with the chip 16 functions as a temperature measuring junction of the thermocouple, and a signal corresponding to the temperature of the temperature measuring junction is output to the signal processing device 18 for signal processing.
  • the measured temperature is displayed on the display provided on the device 18.
  • the chip 16 is made of, for example, an aluminum material, it is possible to accurately measure the substrate temperature without hindering heat conduction from the substrate 13.
  • other materials having high thermal conductivity other than aluminum can be used as the material of the chip 16.
  • a material having a thermal conductivity of 100 [WZm'K] or more is preferable.
  • the supporting members 15b and 15c for supporting the chip 16 also have a quartz material force having a lower thermal conductivity than the chip 16, the thermal resistance between the chip 16 and the supporting members 15b and 15c is increased, and the substrate It can be suppressed that heat of 13 forces escapes to the support members 15b and 15c through the chip 16. As a result, a decrease in the temperature of the chip 16 and a decrease in the substrate temperature during the heat treatment can be suppressed.
  • the quartz material transmits infrared rays
  • the support members 15b and 15c can prevent temperature rise due to absorption of infrared rays. As a result, an undesired temperature change of the chip 16 supported by the support members 15b and 15c can be prevented, and accurate temperature measurement dependent on the substrate temperature can be performed.
  • FIG. 14 shows a time variation curve (one-dot chain line) of the substrate measurement temperature by the substrate temperature measurement device according to the first embodiment described above, and a thermocouple temperature measurement contact directly attached to the substrate 13. It is a graph which shows a time change curve (solid line) of substrate measurement temperature.
  • Substrate 13 is SiO
  • Two temperature change curves indicated by a one-dot chain line indicate a measurement temperature by the chip 16 supported by the support member 15b and a measurement temperature by the chip 16 supported by the support member 15c, respectively.
  • the temperature can be measured closer to the actual substrate temperature than in the conventional example shown in FIG.
  • the chip 16 since the chip 16 is in contact with the back surface side of the substrate 13 when viewed from the infrared heater 11, the influence of infrared rays on the chip 16 can also be reduced.
  • thermocouple wires 20a and 20b functioning as temperature measuring contacts is integrally formed by deforming the chip 16 at room temperature without a heating process. Therefore, it is possible to prevent the thermocouple wires 20a and 20b from oxidizing and becoming brittle due to heating. Therefore, the risk of disconnection of the thermocouple wires 20a and 20b can be reduced, and the life can be extended. In addition, the cost can be reduced because there is no heating process. Furthermore, since the chip 16 is only crushed, the heat capacity can be made uniform between the chips 16 of the same material and the same size (before deformation), so that the chip 16 does not fluctuate in mass, and variation in responsiveness to changes in substrate temperature can be prevented. .
  • the chip 16 contacts the substrate 13, it is preferable to use a material softer than the substrate 13 so as not to damage the substrate 13.
  • the chip 16 having an aluminum force that is softer than the substrate 13 having a silicon or glass force is used, the substrate 13 can be prevented from being damaged by the chip 16.
  • the contact area with the substrate 13 can be increased as compared with a hard material such as ceramic, for example, and accurate temperature measurement without variation can be performed. In particular, this is effective in the case where a stable contact area between the chip 16 and the substrate 13 cannot be secured due to warpage or surface roughness of the substrate 13.
  • Al, Cu, Pt are materials that satisfy all the conditions such as thermal conductivity, infrared reflectance, easy deformation at room temperature, and hardness required for the chip 16 as described above.
  • Au, Ag are materials that satisfy all the conditions such as thermal conductivity, infrared reflectance, easy deformation at room temperature, and hardness required for the chip 16 as described above.
  • Au, Ag are preferred.
  • the lifetime is also related to wear due to contact with the substrate 13, so that the lifetime can be extended by increasing the chip size.
  • the response to changes in the substrate temperature decreases, resulting in
  • accurate control cannot be performed, so it is preferable to increase the chip size too much.
  • a size with a maximum chip outer dimension length of 2 mm or less is preferred.
  • FIG. 10 shows a chip 35 according to the second embodiment.
  • the tip 35 has a cylindrical shape before deformation, similar to the tip 16 of the first embodiment shown in FIG.
  • the outer diameter is smaller than the chip 16 and is 1. Omm.
  • the difference from the chip 16 of the first embodiment is that the distance (0.4 mm) between the contact portion of the chip 35 with the base plate 13 (the upper portion in FIG. 10) and the insertion portion 35a.
  • the insertion portion 35a is spaced from the center of the chip 35 so as to be longer than the distance (0.3 mm) between the portion facing the support member 15b (15c) (the lower portion in FIG. 10) and the insertion portion 35a. It's off.
  • the inner diameter of the insertion part 35a is 0.3 mm.
  • the wear resistance of the contact portion with the substrate is improved without increasing the heat capacity of the chip, that is, without reducing the responsiveness to the temperature change of the substrate. it can.
  • FIG. 4 shows a processing apparatus and a substrate temperature measuring apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • the chip 16 is supported by a plate-like support member 22. As shown, the chip 16 is attached to the tip of the support member 22. Or you may attach to the surface (facing surface with a board
  • the support member 22 also has a quartz material force as in the first embodiment. In the support member 22, the end portion on the opposite side of the tip portion to which the chip 16 is attached is cantilevered by the drive rod 23 a of the elevating cylinder 23.
  • the elevating cylinder 23 has not only an elevating function but also a rotating function, and the drive rod 23a can be moved up and down in the vertical direction V in FIG.
  • FIG. 5 shows a fourth embodiment of the present invention, in which a support member 26 having a T-shaped cross section having a quartz material force is supported on the upper end portion of a cylindrical support member 24 via a coil spring 25.
  • a chip 16 is bonded and supported on the upper surface of the support member 26, for example.
  • the support member 24 also has a stainless steel material force.
  • the coil spring 25 is wound around a shaft portion 26b (presenting a columnar shape smaller than the head portion 26a) provided integrally with the cylindrical head portion 26a of the support member 26, and the lower end of the coil spring 25 is The upper end of the support spring 24 is supported by the upper end of the support member 24, and the upper end of the coil spring 25 is in contact with the lower surface of the head 26 a of the support member 26.
  • the coil spring 25 constitutes pressing means according to this embodiment.
  • the coil spring 25 When the back surface of the substrate 13 is brought into contact with the chip 16 and the load on the substrate 13 is applied to the support member 26, the coil spring 25 is compressed and the lower end side of the shaft portion 26b of the support member 26 is It descends in the hollow hole 24a.
  • the elastic restoring force of the compressed coil spring 25 acts as a force for pressing the chip 16 against the substrate 13, so that the contact area between the chip 16 and the substrate 13 can be increased, and there is no variation in accuracy. Can measure temperature. This is particularly effective when a stable contact area between the chip 16 and the substrate 13 cannot be secured due to warpage or surface roughness of the substrate 13.
  • FIG. 6 shows a fifth embodiment of the present invention, in which a tip 30 having a T-shaped cross section is supported on the upper end portion of a cylindrical support member 31 via a coil spring 43.
  • the support member 31 is made of a quartz material, and the chip 30 is made of any force of Al, Cu, Pt, Au, and Ag, as in the first embodiment.
  • the coil spring 43 is wound around a shaft portion 30b (presenting a columnar shape smaller in diameter than the head 30a) provided integrally with the cylindrical head portion 30a of the chip 30, and the lower end of the coil spring 43 is a support member. 31 is supported by the upper end of the coil 31 and the upper end of the coil spring 43 is below the head 30a of the tip 30. Abut the surface.
  • the coil spring 43 constitutes pressing means according to the present embodiment.
  • FIG. 7 shows a sixth embodiment, in which a cylindrical chip 32 is supported via an oscillating means 33 on the upper end portion of a support member 15b having a quartz material force.
  • the chip 32 is made of any one of Al, Ag, Cu, Pt, and Au as in the first embodiment.
  • the swinging means 33 is, for example, Inconelca and has two ring-shaped members 33a having different diameters.
  • the small-diameter ring-shaped member 33a is bonded to the upper end portion of the support member 15b, and the chip 32 is bonded to and supported by the ring-shaped member 33b having a larger diameter than the ring-shaped member 33a.
  • the tip 32 can be swung on the support member 15b by bending or tilting the rod-shaped member 33c, so that even when the substrate 13 is warped. By increasing the contact area between the chip 32 and the substrate 13, accurate temperature measurement can be performed without variation.
  • FIG. 8 shows a seventh embodiment.
  • a pair of rollers 34a and 34b are used as pressing means for pressing the chip 16 against the substrate 13.
  • the chip 16 is attached to the tip of a rod-shaped support member 39 that also has a quartz material force. ing.
  • a pair of The rollers 34a and 34b are disposed so as to sandwich the support member 39. As the rollers 34a and 34b rotate, the support member 39 is pushed upward by the substrate 13 supported on the substrate support base 41. The chip 16 is pressed against the back surface of the substrate 13. By controlling the torque of the motor that rotationally drives the rollers 34a and 34b, the chip 16 can be contacted with the substrate 13 with an appropriate contact pressure.
  • the material of the supporting member that supports the chip is not limited to quartz, and other materials having a low thermal conductivity, for example, ceramics such as polyimide-based resin and ZrO may be used. However, since these devices have a high infrared absorption rate, they must be placed so that they are hidden from the chip when viewed from the infrared heater. Alternatively, the surface of these materials can be coated with an infrared reflecting material such as alumina, TiN, or Au.
  • the contact between the chip and the support member can be achieved.
  • the tip shape (before deformation) is not limited to a cylinder, but may be a square tube like a tip 36 shown in FIG. Further, the insertion portion 36 may be a square as viewed from the side. Further, a chip 37 having an insertion portion 37a connected to the outside of the chip 37 as in a chip 37 shown in FIG. Furthermore, not only one insertion portion for inserting two thermocouple wires together, but also two insertion portions 38a and 38b into which the respective thermocouple wires are inserted as shown in a chip 38 in FIG. The structure provided may be sufficient.
  • the space 14a is formed in the stage 14, the rod-like support members 15a, 15b, and 15c are provided on the stage 14 so as to be movable up and down, and the chip 16 is provided thereon.
  • a stage 50 made of quartz may be mounted on the stage 14 and the chip 16 may be provided thereon.
  • the hole 14a guides the thermocouple wires 20a and 20b to the outside.
  • the substrate 13 is heated by the infrared heater 11 is shown.
  • the substrate is processed in a state where the temperature of the substrate is measured and controlled.
  • the substrate is processed in a state where the temperature of the substrate is measured and controlled.
  • plasma is formed on the substrate.
  • a silicon wafer in an atmosphere of plasma light or electromagnetic waves is likely to transmit electromagnetic waves, making it impossible to accurately measure the substrate temperature during the process.
  • the present invention makes it possible to measure the temperature of the substrate without being affected by the plasma light.

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Abstract

　熱電対素線の信頼性を高めると共に、チップに対する赤外線の影響を低減して、基板の温度を安定して正確に測定できる基板温度測定装置及び処理装置を提供すること。 　赤外線を反射する金属材料からなり、熱電対素線２０ａ、２０ｂの挿入部１６ａを有し、その挿入部１６ａに熱電対素線２０ａ、２０ｂが挿入された状態で挿入部１６ａをつぶすように変形されて熱電対素線２０ａ、２０ｂと一体とされ基板１３に接触されるチップ１６と、このチップ１６よりも熱伝導率の小さい材料からなり、チップ１６を支持する支持部材１５ｂ（１５ｃ）とを備える。

Description

明 細 書
基板温度測定装置及び処理装置
技術分野
[0001] 本発明は、例えば赤外線により加熱される基板、もしくはプラズマ発生環境下で処 理される基板の温度を測定する基板温度測定装置及びこの基板温度測定装置を備 えた処理装置に関する。
背景技術
[0002] 例えば半導体ゥヱーハゃガラス基板などを加熱した状態で成膜やイオン注入など の各種処理を行う場合にぉ 、て、基板温度を精度良く制御するためには基板の温度 を測定する必要がある。この基板温度の測定には、従来より熱電対が用いられている 。例えば、特許文献 1に示す熱電対では、 2本の熱電対素線の先端部にチップを取 り付けて測温接点を構成して ヽる。
特許文献 1：特公昭 58 - 28536号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0003] チップは基板に接触され基板からの熱伝導を受けて基板の温度測定が行われるが 、赤外線を利用した基板の加熱環境下ではチップが赤外線を吸収してしまうと、この 赤外線吸収によりチップの温度が上昇し、正しい基板温度測定ができない場合があ る。
[0004] 図 15は、チップを基板に接触させて測定を行った場合の測定温度の時間変化（1 点鎖線)と、チップを用いずに基板に直接熱電対の測温接点を取り付けた場合の測 定温度の時間変化 (実線)を示すグラフである。基板は SiO膜が全体に形成された
2
シリコン基板である。基板は 3本の支持ピンで支持されそのうち 2本の支持ピンの上 端部にそれぞれチップを取り付けたので、 1点鎖線で示すチップを用いた測定による 温度変化曲線は 2つある。チップの材料としては熱伝導率が高く耐熱性が高 、A1N を用いた。
[0005] SiO膜付きのシリコン基板は赤外線を透過するのでその透過した赤外線はチップ で吸収されて、図 15に示すようにチップにより測定された温度（1点鎖線）は実際の 基板温度 (実線)よりも高 、温度を示してしまう。
[0006] また、特許文献 1では、チップ及び熱電対素線は保護筒の内部に収められ、チップ を保護筒内に収めた状態で保護筒の先端を加熱溶融させることにより保護筒の先端 とチップとを溶着し両者を一体化させている。これでは、熱電対素線が加熱を受け酸 化して脆くなつてしまい細い素線を使用した場合には断線する可能性が高くなる。素 線を太くするとその分素線力 熱が逃げやすくなる。また、加熱溶融させる工程にコ ストがかかるという問題もある。
基板の温度を管理しながら、プラズマが発生した環境下で基板の処理を行う場合も 同様の問題が発生する。すなわち、プラズマからの電磁波により熱電対が基板の温 度を正確に測定できな 、場合がある。
[0007] 本発明は上述の問題に鑑みてなされ、その目的とするところは、熱電対素線の信 頼性を高めると共に、チップに対する赤外線又は電磁波の影響を低減して、基板の 温度を安定して正確に測定できる基板温度測定装置及び処理装置を提供すること にある。
課題を解決するための手段
[0008] 本発明の基板温度測定装置は、赤外線又は電磁波を反射する金属材料からなり、 熱電対素線の挿入部を有し、その挿入部に熱電対素線が挿入された状態で挿入部 をつぶすように変形されて熱電対素線と一体とされ基板に接触されるチップと、この チップよりも熱伝導率の小さい材料力 なり、チップを支持する支持部材とを備えるこ とを特徴としている。
[0009] 本発明の処理装置は、温度が測定される基板が配設される処理室と、赤外線又は 電磁波を反射する金属材料からなり、熱電対素線の挿入部を有し、その挿入部に熱 電対素線が挿入された状態で挿入部をつぶすように変形されて熱電対素線と一体と され基板に接触されるチップと、このチップよりも熱伝導率の小さい材料カゝらなり、チ ップを支持する支持部材とを備えることを特徴としている。
[0010] 赤外線又は他の加熱手段により加熱を受けた基板の熱はその基板に接触して!/、る チップに伝わり、さらにチップと一体とされた熱電対素線に伝わり基板の温度が測定 される。チップは金属材料力 なるので基板力 の熱伝導を妨げず正確な基板温度 の測定が行える。また、チップの材料は赤外線又は電磁波を反射する材料でもある ので、チップが赤外線又は電磁波を吸収することによる温度上昇を抑えることができ 、基板からの伝導熱に依存した正確な基板温度の測定を行える。
[0011] また、チップを支持する支持部材はチップよりも熱伝導率の小さい材料力 なるの でチップと支持部材との間の熱抵抗を高めて、基板力 の熱がチップを介して支持 部材に逃げてしまうことを抑制できる。この結果、チップの温度が低下することや加熱 処理中の基板温度の低下を抑えることができる。
[0012] また、チップを変形させることでチップと熱電対素線とを一体ィ匕させて 、るので、熱 電対素線が加熱により酸ィ匕して脆くなることを防げ、熱電対素線の断線の危険性を 小さくでき長寿命化が図れる。また、加熱工程がないのでコスト低減も図れる。
発明の効果
[0013] 本発明によれば、信頼性の高い熱電対素線を用いることができ、さらにこの熱電対 素線と一体ィ匕されるチップは赤外線又は電磁波を反射するのでチップは基板力 の 熱伝導に依存した温度変化をして、正確な基板温度の測定を行える。正確な基板温 度が得られれば、これに基づ 、て赤外線ヒータ等の温度制御手段を正確に制御する ことができ、基板の処理品質を向上できる。
図面の簡単な説明
[0014] [図 1]本発明の第 1の実施形態に係る処理装置及び基板温度測定装置の概略図で ある。
[図 2]本発明の第 1の実施形態に係る支持部材の拡大斜視図である。
[図 3]図 2における要部の拡大斜視図である。
[図 4]本発明の第 3の実施形態に係る処理装置及び基板温度測定装置の概略図で ある。
[図 5]本発明の第 4の実施形態に係る基板温度測定装置の要部断面図である。
[図 6]本発明の第 5の実施形態に係る基板温度測定装置の要部断面図である。
[図 7]本発明の第 6の実施形態に係る基板温度測定装置の要部斜視図である。
[図 8]本発明の第 7の実施形態に係る基板温度測定装置の要部断面図である。 圆 9]本発明の第 1の実施形態に係るチップの側面図である。
圆 10]本発明の第 2の実施形態に係るチップの側面図である。
[図 11]チップの変形例（その 1)を示す側面図である。
[図 12]チップの変形例（その 2)を示す側面図である。
[図 13]チップの変形例（その 3)を示す側面図である。
圆 14]第 1の実施形態に係る基板温度測定装置による基板測定温度の時間変化と、 基板に直接熱電対を取り付けた場合の測定温度の時間変化を示すグラフである。
[図 15]従来例の基板温度測定装置による基板測定温度の時間変化と、基板に直接 熱電対を取り付けた場合の測定温度の時間変化を示すグラフである。
圆 16]本発明の実施の形態の変形例を示す概略図である。
符号の説明
10 処理室
11 赤外線ヒータ
13 基板
15a- -15c 支持部材
16 チップ
16a 挿入部
20a 20b 熱電対素線
22 支持部材
26 支持部材
30 チップ
31 支持部材
32 チップ
33 揺動手段
39 支持部材
35 チップ
35a 挿入部 36a 挿入部
37 チップ
37a 挿入部
38 チップ
38a, 38b 挿入部
発明を実施するための最良の形態
[0016] 以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
[0017] [第 1の実施形態]
図 1は本発明の第 1の実施形態に係る処理装置を示す。処理室 10の上部には石 英板 12が配設され、この石英板 12の上に例えばハロゲンランプ力もの赤外線を利 用する赤外線ヒータ 11が配設されて ヽる。
[0018] 処理室 10の内部にはステージ 14が配設され、そのステージ 14の内部にはロッド状 の支持部材 15a、 15b、 15c (15cは図 2に図示）の昇降を許容する空間 14aが確保 されている。支持部材 15a、 15b、 15cは、例えばエアシリンダなどの昇降シリンダ 17 によってステージ 14の厚さ方向を昇降可能となっている。
[0019] 図 2に支持部材 15a、 15b、 15cの斜視図を示す。本実施形態では例えば 3本の支 持咅附 15aゝ 15bゝ 15c力備えられ、これら 3本の支持咅附 15aゝ 15bゝ 15cは三つ又 状の連結部材 19を介して昇降シリンダ 17の駆動ロッド 17aに連結され、 3本の支持 部材 15a、 15b、 15cは一体となって昇降される。各支持部材 15a、 15b、 15cは石英 材料からなる。
[0020] 3本の支持部材 15a、 15b、 15cのうち 2本の支持部材 15b、 15cの先端部には図 3 に示すように熱電対素線 20a、 20bと一体とされたチップ 16が設けられて 、る。
[0021] 図 9は、熱電対素線 20a、 20bと一体化される前のチップ 16の側面図を示す。チッ プ 16は円筒状を呈しその中空孔は熱電対素線 20a、 20bの挿入部 16aとして機能 する。例えば、チップ 16の外径は 1. 2mm、長さは 1. 2mm、揷入部 16aの内径は 0 . 3mmである。
[0022] 挿入部 16a〖こは、例えばそれぞれ太さが 0. 127mmの 2本の熱電対素線 20a、 20 bが挿入される。一方の熱電対素線 20aは挿入部 16aの一端部側力 挿入され、他 方の熱電対素線 20bは挿入部 16aの他端部側から挿入され、熱電対素線 20a、 20b それぞれの先端部 20ab、 20ba (図 3参照）は挿入された側の反対側の端部から突 出する。
[0023] その状態で挿入部 16aをつぶすようにチップ 16を常温下で外部から機械的圧力を 加えて変形させる。これにより挿入部 16aはつぶれてなくなり、また全体の形状も変形 前の円筒状力 図 3に示すように角がまるまった略 6面体状に変形する。つぶれたチ ップ 16の厚みは 0. 6〜0. 7mmほどになる。このチップ 16の変形により、熱電対素 線 20a、 20bはチップ 16と一体とされる。熱電対素線 20a、 20bは揷人部 16aの内部 で互いに接触している。あるいは、熱電対ではその素線間に抵抗値の低い異種金属 が介在していてもほとんど起電力に変化がないので、 2本の熱電対素線 20a、 20bは 互 ヽに直接接触して ヽなくてもかまわな!/ヽ。
[0024] 熱電対素線 20a、 20bそれぞれの先端部 20ab、 20baのチップ 16からの突出長さ が長い場合には、切り取って突出長さを短くする。図 3に示す先端部 20ab、 20baは 切り取られ短くされた状態を示す。
[0025] 図 3におけるチップ 16の上部は平面であり基板との接触部となる。チップ 16の下部 は支持部材 15b (15c)の先端部に例えば接着により固定される。
[0026] それぞれの熱電対素線 20a、 20bは、支持部材 15b (15c)の内部にあけられた孔 2 1、駆動ロッド 17a内部、昇降シリンダ 17内部、その他フィードスルー (真空—大気間 用の配線経路）を通って処理室 10の外部に配設された信号処理装置 18に接続され る。
[0027] チップ 16、熱電対素線 20a、 20b、支持部材 15b、 15c、信号処理装置 18などを備 えて本実施形態に係る基板温度測定装置が構成される。
[0028] 次に、本実施形態に係る処理装置及び基板温度測定装置の作用について説明す る。
[0029] 基板 13は処理室 10内で 3本の支持部材 15a、 15b、 15cに支持される。基板 13は 成膜やイオン注入を受ける面を石英板 12に向けている。石英板 12の上部に設けら れた赤外線ヒータ 11からの赤外線は石英板 12を透過して基板 13に照射され基板 1 3は加熱される。 [0030] 加熱を受けた基板 13の熱はその基板 13の裏面に接触しているチップ 16に伝わり 、さらにチップ 16と一体とされた熱電対素線 20a、 20bの一端部に伝わる。チップ 16 と一体とされた熱電対素線 20a、 20bの一端部は熱電対の測温接点として機能し、こ の測温接点の温度に応じた信号が信号処理装置 18に出力され、信号処理装置 18 に設けられた表示部に測定温度が表示される。
[0031] チップ 16は例えばアルミニウム材料からなるので基板 13からの熱伝導を妨げず正 確な基板温度の測定が行える。もちろん、アルミニウム以外にもその他の熱伝導率の 高い材料をチップ 16の材料として用いることができる。例えば、 100 [WZm'K]以上 の熱伝導率を有する材料が好まし ヽ。
[0032] また、アルミニウムは、従来チップ材としてよく用いられるセラミックスに比べて赤外 線の反射率も高いため、チップ 16が赤外線を吸収することによる温度上昇を抑えるこ とができる。この結果、基板 13からの伝導熱に依存した正確な基板温度の測定を行 える。
[0033] また、チップ 16を支持する支持部材 15b、 15cはチップ 16よりも熱伝導率の小さい 石英材料力もなるのでチップ 16と支持部材 15b、 15cとの間の熱抵抗を高めて、基 板 13力もの熱がチップ 16を介して支持部材 15b、 15cに逃げてしまうことを抑制でき る。この結果、チップ 16の温度低下や加熱処理中の基板温度の低下抑えることがで きる。また、石英材料は赤外線を透過するので支持部材 15b、 15cが赤外線を吸収 することによる温度上昇を防げる。このことにより、支持部材 15b、 15cに支持された チップ 16の不所望な温度変化を防いで基板温度に依存した正確な温度測定を行う ことができる。
[0034] 図 14は、上述した第 1の実施形態に係る基板温度測定装置による基板測定温度 の時間変化曲線（1点鎖線)と、基板 13に直接熱電対の測温接点を取り付けた場合 の基板測定温度の時間変化曲線 (実線)を示すグラフである。基板 13は SiO
2膜が全 体に形成されたシリコン基板である。 1点鎖線で示す 2つの温度変化曲線は、それぞ れ、支持部材 15bに支持されたチップ 16による測定温度と、支持部材 15cに支持さ れたチップ 16による測定温度を示す。この結果力もわ力るように、本実施形態では、 図 15に示す従来例に比べて実際の基板温度に近 、温度測定が行えて 、る。 [0035] なお、本実施形態では、赤外線ヒータ 11から見て基板 13の裏面側にチップ 16を 接触させているので、このことによつてもチップ 16に対する赤外線の影響を低減でき る。
[0036] また、本実施形態では、測温接点として機能する熱電対素線 20a、 20bの一端部を 、加熱工程を伴わな 、常温下でチップ 16を変形させることでこれらを一体ィ匕させて ヽ るので、熱電対素線 20a、 20bが加熱により酸ィ匕して脆くなることを防げる。よって熱 電対素線 20a、 20bの断線の危険性を小さくでき長寿命化が図れる。また、加熱工程 がないのでコスト低減も図れる。さらに、チップ 16をつぶすだけであるのでチップ 16 に質量の変動はなぐ同材料、同寸法 (変形前)のチップ 16間では熱容量を揃えるこ とができ、基板温度変化に対する応答性のばらつきを防げる。
[0037] また、チップ 16は基板 13に接触するので、基板 13を傷つけないように基板 13より も軟らかい材料とすることが好ましい。本実施形態では、シリコンやガラス力もなる基 板 13よりも軟らかいアルミニウム力もなるチップ 16を用いているのでチップ 16による 基板 13の傷付きを防げる。
[0038] また、チップ 16が軟らかければ例えばセラミックスなどの硬 、材料に比べて基板 13 との接触面積を増大させることができ、ばらつきのない正確な温度測定を行える。特 に、基板 13の反りや表面粗さによりチップ 16と基板 13との安定した接触面積が確保 できな 、場合に有効である。
[0039] 以上述べたようなチップ 16に要求される熱伝導率、赤外線反射率、常温で容易に 変形できること、硬度などの条件をすベて満たす材料として、具体的には Al、 Cu、 Pt 、 Au、 Agが挙げられる。また、基板 13の重金属汚染防止の観点からは Al、 Agが好 ましい。
[0040] また、例えばアルミニウムでは常温から 250°Cまで加熱すると約 5000〜10000回 の使用に耐えられる寿命を持つことができる力 Agなどのさらに耐熱性の高い金属 を使用すればさらに長寿命化できる。
[0041] また、寿命は熱による劣化の他に基板 13との接触による摩耗にも関係するので、チ ップサイズを大型化することによって長寿命化が図れる。しかし、チップサイズの大型 化によって熱容量が大きくなると基板温度の変化に対する応答性が低下し、得られ た測定温度を赤外線ヒータ 11にフィードバックさせて加熱温度を制御する場合には 正確な制御を行えなくなるので余りチップサイズを大きくするのは好ましくな 、。例え ば、チップ外形寸法の最大長さが 2mm以下となるサイズが好ま 、。
[0042] [第 2の実施形態]
図 10は第 2の実施形態に係るチップ 35を示す。チップ 35は図 9に示す第 1の実施 形態のチップ 16と同様変形前の形状は円筒状である。外径はチップ 16よりも小さく 1 . Ommである。さらに第 1の実施形態のチップ 16と異なるのは、チップ 35における基 板 13との接触部（図 10において上側の部分）と挿入部 35aとの間の距離 (0. 4mm) 力 チップ 35における支持部材 15b (15c)に対向する部分（図 10において下側の 部分）と挿入部 35aとの間の距離 (0. 3mm)よりも長くなるように、挿入部 35aがチッ プ 35の中心からずれている。なお、揷入部 35aの内径は 0. 3mmである。
[0043] このような構成により、本実施形態に係るチップ 35では、チップの熱容量を増やす ことなぐすなわち基板の温度変化に対する応答性を低下させることなぐ基板との接 触部の耐摩耗性を向上できる。
[0044] [第 3の実施形態]
図 4は本発明の第 2の実施形態に係る処理装置及び基板温度測定装置を示す。な お、第 1の実施形態と同じ構成部分には同一の符号を付しその詳細な説明は省略す る。
[0045] 本実施形態では、チップ 16はプレート状の支持部材 22に支持されている。図示の ようにチップ 16は支持部材 22の先端部に取り付けられている。あるいは、支持部材 2 2先端部の表面 (基板との対向面）に取り付けてもよい。支持部材 22は第 1の実施形 態と同様石英材料力もなる。支持部材 22において、チップ 16が取り付けられた先端 部の反対側の端部は昇降シリンダ 23の駆動ロッド 23aに片持ち支持されている。
[0046] 昇降シリンダ 23は昇降機能だけでなく回転機能も有し、駆動ロッド 23aは図 4にお V、て上下方向に昇降可能であると共に、軸まわりに回転可能でもある。
[0047] チップ 16が取り付けられた支持部材 22の先端部はステージ 14と基板 13との間に 入れられ、図 4において基板 13の左端側をロッド状の支持部材 15aから少し持ち上 げるようにしてチップ 16が基板 13の裏面に接触される。この状態で基板 13の加熱処 理及び温度測定を行ってもよいし、駆動ロッド 23aを下降させて基板 13が支持部材 1 5a上に水平に支持された状態で且つチップ 16が基板 13裏面に接触した状態でカロ 熱処理及び温度測定を行ってもよい。図 4に図示される状態の方が、チップ 16に基 板 13からの荷重が力かるのでチップ 16と基板 13との接触面積を安定して確保でき る。
[0048] [第 4の実施形態]
図 5は、本発明の第 4の実施形態を示し、円筒状の支持部材 24の上端部に、コィ ルばね 25を介して石英材料力もなる断面 T字状の支持部材 26が支持され、その支 持部材 26の上面にチップ 16が例えば接着されて支持されている。支持部材 24はス テンレス材料力もなる。支持部材 26の円柱状の頭部 26aに一体に設けられた軸部 2 6b (頭部 26aより小径な円柱状を呈する）のまわりにコイルばね 25は卷回され、その コイルばね 25の下端は支持部材 24の上端部に支持され、コイルばね 25の上端は支 持部材 26の頭部 26aの下面に当接している。コイルばね 25は本実施形態に係る押 付手段を構成する。
[0049] チップ 16に基板 13の裏面が接触されて基板 13の荷重が支持部材 26に力かると、 コイルばね 25は押し縮められ、支持部材 26の軸部 26bの下端側は支持部材 24の 中空孔 24a内を下降する。押し縮められたコイルばね 25の弾性復元力は、チップ 16 を基板 13に対して押し付ける力として作用するので、チップ 16と基板 13との接触面 積を増大させることができ、ばらつきのない正確な温度測定を行える。特に、基板 13 の反りや表面粗さによりチップ 16と基板 13との安定した接触面積が確保できない場 合に有効である。
[0050] [第 5の実施形態]
図 6は、本発明の第 5の実施形態を示し、円筒状の支持部材 31の上端部にコイル ばね 43を介して断面 T字状のチップ 30が支持されている。支持部材 31は石英材料 からなり、チップ 30は第 1の実施形態と同様、 Al、 Cu、 Pt、 Au、 Agの何れ力からな る。チップ 30の円柱状の頭部 30aに一体に設けられた軸部 30b (頭部 30aより小径な 円柱状を呈する）のまわりにコイルばね 43は卷回され、そのコイルばね 43の下端は 支持部材 31の上端部に支持され、コイルばね 43の上端はチップ 30の頭部 30aの下 面に当接して 、る。コイルばね 43は本実施形態に係る押付手段を構成する。
[0051] チップ 30の頭部 30aに基板 13の裏面が接触されて基板 13の荷重を受けると、コィ ルばね 43は押し縮められ、チップ 30の軸部 30bの下端側は支持部材 31の中空孔 3 la内を下降する。押し縮められたコイルばね 43の弾性復元力は、チップ 30を基板 1 3に対して押し付ける力として作用するので、チップ 30と基板 13との接触面積を増大 させることができ、ばらつきのない正確な温度測定を行える。特に、基板 13の反りや 表面粗さによりチップ 30と基板 13との安定した接触面積が確保できない場合に有効 である。
[0052] また、支持部材 31及びチップ 30の外周側が SUS材料力もなるノイブで囲まれるよ うにすれば、側面からの応力に対して耐性を向上させることができ、チップ 30に必要 以上の荷重が力かることを防げる。
[0053] [第 6の実施形態]
図 7は第 6の実施形態を示し、石英材料力もなる支持部材 15bの上端部に、円柱状 のチップ 32が揺動手段 33を介して支持されている。チップ 32は第 1の実施形態と同 様、 Al、 Ag、 Cu、 Pt、 Auの何れかからなる。
[0054] 揺動手段 33は、例えばインコネルカ なり、直径の異なる 2つのリング状部材 33a、
33bを 3本の棒状部材 33cで連結した構造となって 、る。小径のリング状部材 33aは 支持部材 15bの上端部に接着され、リング状部材 33aよりも大径のリング状部材 33b にはチップ 32が接着されて支持されて 、る。
[0055] このような構造のため、棒状部材 33cを橈ませたり傾力せることでチップ 32を支持 部材 15b上で揺動させることができ、これにより、基板 13に反りが生じている場合でも チップ 32と基板 13との接触面積を増大させて、ばらつきのない正確な温度測定を行 える。
[0056] [第 7の実施形態]
図 8は第 7の実施形態を示す。本実施形態では、チップ 16を基板 13に対して押し 付ける押付手段として 1対のローラ 34a、 34bを用いている。チップ 16は、石英材料 力もなるロッド状の支持部材 39の先端部に取り付けられ、支持部材 39は処理室 10 の底壁部 42及び基板支持台 41を厚さ方向に上下動可能に配設されている。 1対の ローラ 34a、 34bは支持部材 39を挟み込むように配設され、ローラ 34a、 34bが回転 することで支持部材 39は、基板支持台 41上に支持された基板 13に向力つて押し上 げられてチップ 16が基板 13の裏面に押し付けられる。ローラ 34a、 34bを回転駆動さ せるモータのトルクを制御することにより適切な接触圧力でチップ 16を基板 13に接 虫させることができる。
[0057] 以上、本発明の各実施形態について説明したが、勿論、本発明はこれらに限定さ れることなぐ本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
[0058] チップを支持する支持部材の材料としては石英に限らず、その他の熱伝導率の低 い材料、例えばポリイミド系榭脂や ZrOなどのセラミックスを用いてもよい。しかし、こ れらは赤外線の吸収率が高いため、赤外線ヒータから見てチップに隠れるように配置 する必要がある。もしくは、それら材料の表面にアルミナ、 TiN、 Auなどの赤外線反 射材をコーティングして用いてもょ 、。
[0059] また、図 5、 6に示した実施形態において、コイルばねのばね力を強くして、基板の 荷重でコイルばねが完全につぶれな 、ようにすれば、チップと支持部材との接触を 回避できチップと支持部材との間を断熱できる。
[0060] チップ形状 (変形前）は円筒に限らず、図 11に示すチップ 36のように角筒であって もよい。さらに、側面から見て四角い挿入部 36であってもよい。また、図 12に示すチ ップ 37のようにチップ 37の外部につながる挿入部 37aを有する、側面から見てコ字 状を呈した形状であってもよい。さらに、 2本の熱電対素線を一緒に挿入する 1つの 挿入部に限らず、図 13に示すチップ 38のように、それぞれの熱電対素線が挿入され る 2つの挿入部 38a、 38bを備える構成でもよい。
[0061] また、以上の実施の形態では、ステージ 14に空間 14aを形成し、これに昇降可能 にロッド状の支持部材 15a、 15b、 15cを配設して、この上にチップ 16を設けた力 こ れに代えて図 16に示すようにステージ 14上に石英で成る台 50を取り付け、この上に チップ 16を設けるようにしてもよい。孔 14a'は熱電対素線 20a、 20bを外部へ案内 する。
[0062] また、以上の実施の形態では、図 1で明示されるように赤外線ヒータ 11で基板 13が 加熱される場合を示したが、基板の温度を測定、制御した状態で基板を処理する場 合、例えばベアシリコンウェハにスパッタリングすることによって成膜する場合には、 基板の上にプラズマが形成される。プラズマ光あるいは電磁波の雰囲気中にあるべ ァシリコンウェハは電磁波を透過しやすいため、プロセス中の基板温度が正確に測 定できなくなる。このような場合でも、本発明ではプラズマ光の影響を受けずに基板 の温度測定が可能になる。

Claims

請求の範囲
[1] 基板の温度を測定する基板温度測定装置であって、
赤外線又は電磁波を反射する金属材料からなり、熱電対素線の挿入部を有し、前 記挿入部に前記熱電対素線が挿入された状態で前記挿入部をつぶすように変形さ れて前記熱電対素線と一体とされ前記基板に接触されるチップと、
前記チップよりも熱伝導率の小さい材料からなり、前記チップを支持する支持部材と を備えることを特徴とする基板温度測定装置。
[2] 前記チップを前記基板に押し付ける押付手段を備えることを特徴とする請求の範囲 第 1項に記載の基板温度測定装置。
[3] 前記チップの前記支持部材上での揺動を可能にする揺動手段を備えることを特徴 とする請求の範囲第 1項又は請求の範囲第 2項に記載の基板温度測定装置。
[4] 前記チップは Al、 Cu、 Pt、 Au、 Agの何れかの材料力 なることを特徴とする請求 の範囲第 1項乃至請求の範囲第 3項の何れかに記載の基板温度測定装置。
[5] 前記支持部材は石英材料からなることを特徴とする請求の範囲第 1項乃至請求の 範囲第 4項の何れかに記載の基板温度測定装置。
[6] 前記チップの前記基板との接触部と前記挿入部との間の距離が、前記チップの前 記支持部材に対向する部分と前記挿入部との間の距離よりも長くなるように前記挿入 部は前記チップの中心力 ずれていることを特徴とする請求の範囲第 1項乃至請求 の範囲第 5項の何れかに記載の基板温度測定装置。
[7] 前記基板を赤外線で熱処理する、又はプラズマが発生した環境下で処理する処理 装置であって、
基板が配設される処理室において、
赤外線又は電磁波を反射する金属材料からなり、熱電対素線の挿入部を有し、前 記挿入部に前記熱電対素線が挿入された状態で前記挿入部をつぶすように変形さ れて前記熱電対素線と一体とされ前記基板に接触されるチップと、
前記チップよりも熱伝導率の小さい材料からなり、前記チップを支持する支持部材 と、 を備えることを特徴とする処理装置。
[8] 前記チップを前記基板に押し付ける押付手段を備えることを特徴とする請求の範囲 第 7項に記載の処理装置。
[9] 前記チップの前記支持部材上での揺動を可能にする揺動手段を備えることを特徴 とする請求の範囲第 7項又は請求の範囲第 8項に記載の処理装置。
[10] 前記チップは Al、 Cu、 Pt、 Au、 Agの何れかの材料力 なることを特徴とする請求 の範囲第 7項乃至請求の範囲第 9項の何れかに記載の処理装置。
[11] 前記支持部材は石英材料からなることを特徴とする請求の範囲第 7項乃至請求の 範囲第 10項の何れかに記載の処理装置。
[12] 前記チップの前記基板との接触部と前記挿入部との間の距離が、前記チップの前 記支持部材に対向する部分と前記挿入部との間の距離よりも長くなるように前記挿入 部は前記チップの中心力 ずれていることを特徴とする請求の範囲第 7項乃至請求 の範囲第 11項の何れかに記載の処理装置。
[13] 前記チップは、前記基板の赤外線照射又は電磁波を受ける面の反対面に接触す るように配置されることを特徴とする請求の範囲第 7項乃至請求の範囲第 12項の何 れかに記載の処理装置。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008032697A (ja) * 2006-07-06 2008-02-14 Komatsu Ltd 温度センサ、温調装置、温度制御装置および温度制御方法
JP2012222259A (ja) * 2011-04-13 2012-11-12 Koyo Thermo System Kk 熱電対付きウエハ、ウエハ支持ピン、ウエハ支持構造
JP2013519863A (ja) * 2010-02-15 2013-05-30 ライボルト オプティクス ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 基板を熱処理する装置
JP2013214642A (ja) * 2012-04-03 2013-10-17 Ulvac-Riko Inc 熱電材料測定装置
JP2016114498A (ja) * 2014-12-16 2016-06-23 株式会社シバソク 試験装置
JP7407614B2 (ja) 2020-02-17 2024-01-04 東京応化工業株式会社 基板加熱装置および基板処理システム
JP7474600B2 (ja) 2020-02-17 2024-04-25 東京応化工業株式会社 基板加熱装置および基板処理システム

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8573836B2 (en) * 2006-10-26 2013-11-05 Tokyo Electron Limited Apparatus and method for evaluating a substrate mounting device
US7651269B2 (en) * 2007-07-19 2010-01-26 Lam Research Corporation Temperature probes having a thermally isolated tip
US7500781B1 (en) * 2007-10-25 2009-03-10 Sokudo Co., Ltd. Method and apparatus for detecting substrate temperature in a track lithography tool
JP5274918B2 (ja) * 2008-07-07 2013-08-28 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置のチャンバー内部材の温度制御方法、チャンバー内部材及び基板載置台、並びにそれを備えたプラズマ処理装置
WO2010087356A1 (ja) * 2009-01-28 2010-08-05 株式会社アルバック 温度検出装置、加熱装置
CZ2012487A3 (cs) * 2012-07-16 2013-08-28 Lenam, S.R.O. Zpusob merení hustoty tepelného toku nebo teplotního pole alespon jednoho infrazárice, zarízení k provádení tohoto zpusobu, a rám tohoto zarízení
CN104746044B (zh) * 2013-12-27 2017-07-04 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 反应腔室及等离子体加工设备
CN107713705A (zh) * 2016-08-12 2018-02-23 深圳市联创三金电器有限公司 食物处理装置及其碗组件
KR102038232B1 (ko) * 2018-10-24 2019-10-29 (주)에스티아이 기판 온도 측정장치 및 기판 온도 측정방법
US11473978B2 (en) 2019-05-28 2022-10-18 Applied Materials, Inc. Enhanced substrate temperature measurement apparatus, system and method
TWI701426B (zh) * 2019-06-03 2020-08-11 志聖工業股份有限公司 溫度量測裝置
KR102311717B1 (ko) * 2019-12-13 2021-10-13 (주)울텍 급속 열처리장치

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6128027U (ja) * 1984-07-25 1986-02-19 株式会社日立製作所 温度計測装置
JPS6435228A (en) * 1987-07-30 1989-02-06 Ulvac Corp Temperature sensor
JPH06112303A (ja) * 1992-09-29 1994-04-22 Sony Corp ウエハ処理装置及びウエハ処理方法
JPH07221154A (ja) * 1994-02-07 1995-08-18 Hitachi Ltd 温度検出装置および半導体製造装置

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3016412A (en) * 1958-03-27 1962-01-09 Ajax Magnethermic Corp High-temperature thermocouple device
US3143439A (en) * 1961-10-11 1964-08-04 American Radiator & Standard Surface thermocouple assembly
US3376170A (en) * 1964-02-27 1968-04-02 Thomas & Betts Corp Thermocouple junctions
US4018624A (en) * 1973-08-22 1977-04-19 Engelhard Minerals & Chemicals Corporation Thermocouple structure and method of manufacturing same
JPS5828536B2 (ja) 1978-05-11 1983-06-16 株式会社中村工業所 熱電対の製造方法
US4265117A (en) * 1979-01-26 1981-05-05 Thoma Paul E Surface temperature detecting apparatus
JPS6071924A (ja) * 1983-09-29 1985-04-23 Hitachi Zosen C B I Kk 熱電対の取付方法
JPS6435228U (ja) 1987-08-27 1989-03-03
US4934831A (en) * 1989-03-20 1990-06-19 Claud S. Gordon Company Temperature sensing device
JPH0464025A (ja) * 1990-07-02 1992-02-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd 調理器用温度センサー
DE4244189C2 (de) * 1992-12-24 1995-06-01 Busch Dieter & Co Prueftech Anlegetemperaturfühler
US6025554A (en) * 1995-10-16 2000-02-15 Macris; Chris Thermoelectric device and method of manufacture
LU88704A1 (fr) * 1996-01-26 1997-07-26 Euratom Dispositif de détection de rayonnement thermique et appareil de détection de présence à base d'un tel dispositif
US6040518A (en) * 1998-12-22 2000-03-21 Eaton Corporation Wafer temperature monitoring device utilizing flexible thermocouple
WO2001013438A1 (en) * 1999-08-16 2001-02-22 Temperature Management Systems (Proprietary) Limited Metallurgical thermocouple
JP3327277B2 (ja) * 1999-12-03 2002-09-24 住友電気工業株式会社 表面温度センサヘッド
EP1162438A1 (de) * 2000-06-09 2001-12-12 Meteolabor Ag Temperatursensor
KR100377417B1 (ko) 2000-07-24 2003-03-29 (주)울텍 기판온도측정 장치 및 제작 방법
JP2003344169A (ja) * 2002-05-22 2003-12-03 Shin Etsu Chem Co Ltd 熱電対保護管
JP2004028938A (ja) * 2002-06-28 2004-01-29 Ulvac Japan Ltd 熱処理装置及び測温治具
JP3671951B2 (ja) * 2002-10-08 2005-07-13 住友電気工業株式会社 測温装置及びそれを用いたセラミックスヒータ

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6128027U (ja) * 1984-07-25 1986-02-19 株式会社日立製作所 温度計測装置
JPS6435228A (en) * 1987-07-30 1989-02-06 Ulvac Corp Temperature sensor
JPH06112303A (ja) * 1992-09-29 1994-04-22 Sony Corp ウエハ処理装置及びウエハ処理方法
JPH07221154A (ja) * 1994-02-07 1995-08-18 Hitachi Ltd 温度検出装置および半導体製造装置

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008032697A (ja) * 2006-07-06 2008-02-14 Komatsu Ltd 温度センサ、温調装置、温度制御装置および温度制御方法
US8191792B2 (en) 2006-07-06 2012-06-05 Komatsu Ltd. Temperature sensor, temperature control device, temperature controller and temperature-control method
JP2013519863A (ja) * 2010-02-15 2013-05-30 ライボルト オプティクス ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング 基板を熱処理する装置
JP2012222259A (ja) * 2011-04-13 2012-11-12 Koyo Thermo System Kk 熱電対付きウエハ、ウエハ支持ピン、ウエハ支持構造
JP2013214642A (ja) * 2012-04-03 2013-10-17 Ulvac-Riko Inc 熱電材料測定装置
JP2016114498A (ja) * 2014-12-16 2016-06-23 株式会社シバソク 試験装置
JP7407614B2 (ja) 2020-02-17 2024-01-04 東京応化工業株式会社 基板加熱装置および基板処理システム
JP7474600B2 (ja) 2020-02-17 2024-04-25 東京応化工業株式会社 基板加熱装置および基板処理システム

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