JP3791590B2

JP3791590B2 - 非接触温度測定装置

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Publication number: JP3791590B2
Application number: JP2000367070A
Authority: JP
Inventors: 史朗加納
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
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Filing date: 2000-12-01
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェハ等の測定対象物の温度やその温度分布を、該測定対象物から離れた部位にて簡易にして効率的に計測することのできる非接触温度測定装置に関する。
【０００２】
【関連する背景技術】
従来より種々の分野において、測定対象物の表面温度を精密に測定したいと言う要求が数多くある。例えば半導体製造の分野においては、半導体ウェハ上に種々の半導体層を成膜したり、エッチング処理等を実行する半導体製造装置の性能を維持してその製造歩留りを高める上で、該半導体製造装置にセットされた半導体ウェハの温度を正確に管理することが重要である。
【０００３】
このような半導体ウェハの温度を測定する装置としては、例えば特開２０００−２４１２５７号公報に開示されるような熱電対（温度センサ）を用いた接触式のものがある。また特開平６−３４１９０５号公報に開示されるような放射センサを用いたものや、特開平１１−２４８５３９号公報に示されるような赤外光の透過率を利用して温度を測定する非接触式の温度測定装置等がある。
【０００４】
ちなみに上記接触式の温度測定装置においては、半導体ウェハ上に複数個の熱電対（温度センサ）を配設形成すると共に、前記半導体ウェハ上に密着形成した導電ラインから、該導電ラインにコネクタを用いて接続される延長ケーブルを介して前記各熱電対の出力をそれぞれ外部に取り出し、その温度計測を行うものとなっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述した接触式の温度測定装置においては、熱電対に応じた数の信号線を引き回す必要があり、相当大掛かりな構成となることが否めない。しかも信号線に重畳する外来ノイズに対する対策も必要となり、高精度な温度計測を行うことが困難である。また半導体製造装置内において、測定対象である半導体ウェハを回転させながらその温度測定したいような場合、信号ケーブルが邪魔になる等の不具合もある。
【０００６】
これに対して前述した非接触式の温度測定装置においては信号ケーブルに起因する問題はないが、温度に依存して変化する半導体ウェハ（測定対象物）の熱放射率や光の透過率を利用してその表面温度を推測するので、半導体ウェハ（測定対象物）の個体差を如何にして補正するかが問題となる。更にはその周囲の熱源や外乱光の影響を受け易いので、測定対象部位の温度だけを高精度に計測するための種々の工夫が必要となる。
【０００７】
尚、前述した熱電対（温度センサ）の出力を、トランスミッタ（送信機）を用いて無線送信することで前述した信号ケーブルを省略することも考えられるが、半導体ウェハ上に如何にしてトランスミッタを設けるか、またその駆動源としてのバッテリを如何にして半導体ウェハ上に装着するか等の点で問題がある。更にはバッテリの発熱やその寿命等についても課題が残される。
【０００８】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、半導体ウェハの温度やその温度分布を簡易に、しかも高精度に計測することのできる簡易な構成の非接触温度測定装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するべく本発明に係る非接触温度測定装置は、所定の電子回路を集積形成すると共にその表面にコイルを実装した複数の球状半導体を半導体ウェハに装着して用いると共に、これらの球状半導体と非接触に設けられたデータ収集器から前記各球状半導体の上記電子回路が作動するに必要な電力を給電して前記電子回路を作動させ、該電子回路から出力される情報を収集するようにしたものであって、
前記各球状半導体にそれぞれ集積形成する電子回路として、
( １ ) 個々の球状半導体に固有の識別情報を記憶するメモリと、
( ２ ) 前記コイルを介して外部から給電される電磁エネルギから該電子回路の作動に必要な内部電源を生成する電源部、
( ３ ) 球状半導体が装着された測定対象物の温度に感応する感温素子部を備えたセンシング回路、
( ４ ) 前記データ収集器により前記メモリに記憶された識別情報が指定されたとき、例えば前記コイルを介して受電される電磁エネルギを変調する等して上記センシング回路の出力（検出温度情報）を前記コイルを介して送信する送信部
を設け、一方、前記データ収集器には、
( ５ ) 前記球状半導体のコイルに所定の電磁エネルギを給電するエネルギ源と、
( ６ ) 例えば上記電磁エネルギを変調して前記各球状半導体に識別情報を送信して球状半導体を選択的に指定する送信部と
( ７ ) 前記コイルから送信された情報を検出する受信部とを
設け、
前記複数の球状半導体における前記感温素子部の集積部を上記半導体ウェハの表面にそれぞれ埋め込んで該半導体ウェハ上に前記各球状半導体を装着したことを特徴としている。
【００１０】
好ましくは請求項２に記載するように前記コイルは、前記球状半導体の前記感温素子部を形成した部位とは反対側の対称半球面上に実装することを特徴としている。つまり球状半導体における前記コイルの実装部位と、前記感温素子部の集積部位とが、該球状半導体において互いに反対側の半球面となるように設けることを特徴としている。
【００１２】
また本発明の好ましい態様は、請求項３に記載するように前記メモリを、個々の球状半導体に固有なＩＤ番号が書き込まれる不揮発性メモリとして実現する。そしてこの不揮発性メモリに記憶された上記ＩＤ番号を前記データ収集器から指定することで、前記データ収集器においてデータ収集する球状半導体を選択的に特定するようにする。
【００１３】
また好ましくは、上述した如く構成された複数の球状半導体を半導体ウェハ上に略均一に分散して配置し、前記データ収集器においては前記各球状半導体に一括して電磁エネルギを供給すると共に、前記各球状半導体の出力をそれぞれ非接触に収集して前記測定対象物の温度や温度分布を求めるように構成される。
【００１４】
尚、請求項５に記載するように前記複数の球状半導体を、上記半導体ウェハの中心位置、およびこの中心位置を中心とする円周を等分割する位置にそれぞれ配設して、前記半導体ウェハにおける各部の表面温度をそれぞれ個別に検出することも有用である。
また請求項６に記載するように前記データ収集器においては、複数の球状半導体からそれぞれ送信される検出温度データと、前記各球状半導体に固有の識別情報（ＩＤ番号）とから、前記半導体ウェハ上における球状半導体の装着位置、ひいては半導体ウェハにおける温度計測部位を特定してその温度分布を求めるようにすれば良い。
【００１５】
更には請求項７に記載するように前記各球状半導体に、前記半導体ウェハを所定の温度環境においた状態で前記感温素子部にて計測された温度情報を記憶する温度手段と、その運用時に感温素子部にて計測される温度情報を上記記憶した温度情報に従って補正して出力する補正手段を設けることも好ましい。また請求項８に記載するように、前記各球状半導体に、前記半導体ウェハを所定の温度環境においた状態で前記感温素子部にて計測された温度情報を記憶する温度手段と、その運用時に感温素子部にて計測される温度情報を上記記憶した温度情報と共に出力する手段とを設け、一方、前記データ収集器には、これらの温度情報に従って前記各球状半導体により計測された温度を補正して検出する手段を設けるようにしても良い。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る非接触温度検出装置について説明する。
図１はこの実施形態に係る非接触温度検出装置の概略構成図である。この非接触温度検出装置は、概略的には温度測定の対象物である、例えば半導体ウェハ１上に実装される球状半導体１０と、この球状半導体１０に電磁エネルギを供給すると共に、後述するように球状半導体１０にて検出された前記半導体ウェハ１の温度を示す情報を該球状半導体１０から非接触に収集するデータ収集器２０を備えて構成される。
【００１７】
上記データ収集器２０は、球状半導体１０に対し電磁エネルギを供給するエネルギ源２１を備え、アンテナ２２を駆動することで前記球状半導体１０が位置付けられる空間に電磁エネルギを放射して誘導電磁界を生起する機能を備える。この誘導電磁界を生起する電磁エネルギは、例えば数百ｋＨz乃至数十ＭＨzの周波数のものからなる。そしてこの誘導電磁界によって前記球状半導体１０が備えるコイル１１に交番電力を誘起し、該球状半導体１０に電磁エネルギを給電する役割を担っている。
【００１８】
またこのデータ収集器２０は、前記球状半導体１０に対して所定の処理コマンドや球状半導体１０を指定するＩＤ番号を送信する送信部２３、および前記球状半導体１０から送信される情報を検出する受信部２４を備える。これらの送信部２３および受信部２４は、球状半導体１０を選択的に指定するデータ収集管理部２５の下でその作動が制御される。そして上記送信部２３は、例えば前記エネルギ源２１がアンテナ２２を介して放射する電磁エネルギを、その送信データに応じて変調する等して該送信データを送信する。ちなみに電磁エネルギの変調には、例えばＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）変調方式やＦＳＫ（Frequency Shift Keying）変調方式が用いられる。
【００１９】
また前記受信部２４は、前記球状半導体１０が後述するようにコイル１１のＱ値（インピーダンス）を変化させることで前記誘導電磁界を変化させ、これによってデータ収集器２０に対して送信してくる情報を、上記誘導電磁界の微小な変化から検出してその情報を収集する役割を担う。そしてこの受信部２４において収集された前記球状半導体１０からの情報、即ち、前記感温素子部１３によって検出された半導体ウェハ（測定対象物）の温度情報と、球状半導体１０を選択的に指定したＩＤ番号は、データ収集管理部２５に送られ、所定の処理が施されて上記半導体ウェハ（測定対象物）の温度や温度分布が求められる。
【００２０】
一方、前記球状半導体１０は、例えば直径１ｍｍ程度の球状（ボール状）の半導体素子を主体とし、その表面に電子回路を集積形成すると共に、コイル１１を形成した構造を有する。この電子回路は、Ｃ-ＭＯＳ等のＩＣ製造プロセスを用いて半導体素子上に集積形成されるものであり、また前記コイル１１は、電子回路を形成した半導体素子の表面を酸化膜等の絶縁体で覆った後、その上に蒸着やフォトリソグラフィ等の技術を用いて形成される。ちなみにこのコイル１１は、例えば数ターンに亘る導体の巻回パターンとして実現される。
【００２１】
また前記電子回路は、前記データ収集器２０から給電されて上記コイル１１を介して受電される電磁エネルギ（交番電力）から該電子回路の作動に必要な内部電源Ｖccを生成する電源部１２と、球状半導体１０が実装される前記半導体ウェハ（測定対象物）１の表面温度に応じた出力を得る感温素子部１３、更にはこの感温素子部１３の出力が示す温度情報を検出するセンシング回路１４、およびこのセンシング回路１４の出力を前記コイル１１を介して送信する送信部１５からなる。
【００２２】
更にこの球状半導体１０においては、前記電子回路の一部として該球状半導体１０に固有な識別情報（ＩＤ番号）が登録される不揮発性のメモリ１６が設けられる。またこの球状半導体１０には、更に前記電子回路の一部として、前述した電磁エネルギの変調成分を復調し、これによってデータ収集器２０から送信されてくる命令コマンド等の情報を受信する復調器１７が設けられる。更には前記センシング回路１４によって検出される温度情報等を記憶する為のメモリを設けるようにしても良い。
【００２３】
ちなみに上記電源部１２は、例えば図１に示すようにコイル１１を介して受電された電磁エネルギ（交番電力）を全波整流するダイオードブリッジＤＢと、このダイオードブリッジＤＢの出力電圧を規定（制限）するリミッタＬＭと、上記ダイオードブリッジＤＢの出力電圧を受けて、安定化された所定の内部電圧Ｖccを生成するレギュレータＲＥＧとからなる。尚、上記リミッタＬＭとしては、ツェナーダイオードやシャントレギュレータのような機能を有するものであれば良い。また交番電力を全波整流するダイオードブリッジＤＢに代えて、半波整流回路を用いることも勿論可能である。
【００２４】
また前記感温素子部１３およびセンシング回路１４は、例えば図２に示すように構成される。即ち、感温素子部１３は、抵抗ＲとコンデンサＣとを感温素子とし、３段に直列に接続されたインバータＩＮＶ１,ＩＮＶ２,ＩＮＶ３の出力を上記抵抗Ｒを介して負帰還すると共に、コンデンサＣを介して正帰還するように構成されたリングオシレータからなる。そして温度に応じて変化する抵抗Ｒの抵抗値およびコンデンサＣの容量値とを利用して上記帰還量を変化させ、これによってその発振周波数（発振周期）を変化させることで感温回路として機能するものとなっている。
【００２５】
一方、上記感温素子部１３の出力を検出する前記センシング回路１４は、前記コイル１１を介して受電される交番電力からその周波数成分を検出して所定周波数の基準クロックを生成するクロック発生器ＣＧと、上記基準クロックを計数して所定の周期毎にラッチ信号を出力する第１のカウンタＣＴＲ１と、前記感温素子部（リングオシレータ）１３の出力を計数する第２のカウンタＣＴＲ２、そして前記第１のカウンタＣＴＲ１からのラッチ信号を受けて上記第２のカウンタＣＴＲ２による計数値をラッチするラッチ回路ＬＴとからなる。そしてこのラッチ回路ＬＴにラッチした計数値を、前記感温素子部（リングオシレータ）１３にて検出される半導体ウェハ１の表面温度を示す情報として出力するものとして実現される。
【００２６】
尚、リングオシレータ１３が出力する信号の発振周波数に比較して、前記クロック発生器ＣＧが生成する基準クロックの周波数が十分に高いような場合、第２のカウンタＣＴＲ２が前記リングオシレータ１３の出力を所定数計数した時点で該第２のカウンタＣＴＲ２からラッチ信号を発し、そのときの前記第１のカウンタＣＴＲ１の計数値をラッチ回路ＬＴにラッチすることで、前記感温素子部（リングオシレータ）１３にて検出される半導体ウェハ１の表面温度を示す情報を検出するようにしても良い。
【００２７】
ちなみに前記クロック発生器ＣＧは、例えばコイル１１を介して受電される交番電力をダイオードＤを介して半波整流してその周波数成分を検出し、その半波整流出力を波形成形する等して所定周波数の基準クロックを生成する。このようなクロック発生器ＣＧに代えて、水晶発振器を用いることも可能であるが、その構成が複雑化する等の不具合がある。
【００２８】
これに対して前記送信部１５は、例えば前記コイル１１に並列に接続される電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を備え、該ＦＥＴの抵抗値を変化させることで前記コイル１１のＱ値（インピーダンス）を変化させて前記電磁エネルギ（誘導電磁界）を変調し、これによって前記センシング回路１４の出力を送信するように構成される。具体的には前記送信部１５は、上記計数値（温度情報）をマンチェスター符号化やバイフェーズ符号化等の手法を用いて符号化し、更にＣＲＣ（Cycric Redundancy Check）コード等を付加して送信データを生成し、この送信データを前記コイル１１を介して送信するように構成される。この際、前記不揮発性メモリ１６に予め登録した該球状半導体１０に固有な識別情報、例えばＩＤ番号を求め、上記温度情報と共に送信するように構成することも勿論可能である。
【００２９】
しかして上述した如き電子回路とコイル１１とを備えて構成される球状半導体１０は、前述したように半導体ウェハ（測定対象物）１上に装着され、該半導体ウェハ（測定対象物）１の温度検出に用いられる。特にこの球状半導体１０においては、図３に示すように半導体素子における前記感温素子部１３を集積した回路部とは反対側の対称半球面上に前記コイル１１を設けた構造を有している。即ち、球状半導体１０における前記コイル１１の実装部位と、前記感温素子部１３の集積部位とが、球状の半導体素子において互いに反対側の半球面となるように設定されている。
【００３０】
そしてこの球状半導体１０の前記半導体ウェハ１上への装着は、例えば図１および図３にそれぞれ示すように半導体ウェハ１の温度測定部位に窪み２を形成し、この窪み２の中に前記感温素子部１３の集積部位が嵌め込まれる（埋め込まれる）ように方向付けして行われる。尚、半導体ウェハ１上への球状半導体１０の装着は、例えばエポキシ系の接着剤を用いてその接触部位を接着したり、図３に破線で示すように接着剤４にて半導体ウェハ１上に載置された球状半導体１０の全体を覆って、その固定を行うようにすれば良い。
【００３１】
かくしてこのようにして球状半導体１０を方向付けして半導体ウェハ１に装着すれば、感温素子部１３が半導体ウェハ１に極めて近接して設けられることになるので、半導体ウェハ１の温度に直接感応してその出力を変化させることになる。しかも感温素子部１３が半導体ウェハ１に埋め込まれることになるので、感温素子部１３にとっては半導体ウェハ１の表面に流れる気流の影響を受け難くなる等の利点もある。
【００３２】
これに対して球状半導体１０のコイル１１は、半導体ウェハ１の表面から突出して位置付けられることになり、その分、前記データ収集器２０のアンテナ２２に近接させて配置することが可能となり、該データ収集器２０が形成する誘導電磁場に強く結合させることが可能となる。しかも半導体ウェハ１によって電磁エネルギが遮られることないので、コイル１１にて上記電磁エネルギを確実に受け止めることが可能となる。従って球状半導体１０を確実に作動させることができ、その動作信頼性を十分に高めることが可能となる。
【００３３】
尚、半導体ウェハ１は、例えば直径４インチや８インチのものからなり、直径１ｍｍ程度の球状半導体１０に対して広い面積を有する。従って１個の球状半導体１０だけを用いた場合、上記半導体ウェハ１の温度をピンポイントにしか検出することができない。そこでこのような半導体ウェハ１のように大面積の測定対象物の温度を計測し、更にはその温度分布までも計測するような場合には、複数個の球状半導体１０を用いて上記半導体ウェハ１における複数の部位の温度をそれぞれ計測するようにすれば良い。
【００３４】
具体的には、図４に示すように半導体ウェハ１の中心位置、およびこの中心位置を中心とする円周を等分割する位置に複数の球状半導体１０を放射状にそれぞれ装着する。好ましくは複数の球状半導体１０を半導体ウェハ１上に略均一に分散して配置することが望ましい。尚、燃料電池における酸素極や水素極等の矩形状の測定対象物の温度分布を計測するような場合には、複数の球状半導体１０を升目状に配列してその測定対象物にそれぞれ装着するようにすれば良い。
【００３５】
そしてこのようにして半導体ウェハ１の表面に装着された複数の球状半導体１０を用いて該半導体ウェハ１の温度を測定する場合には、例えば各球状半導体１０に対して前記データ収集器２０から一括して電磁エネルギを供給し、各球状半導体１０をそれぞれ作動させて前記半導体ウェハ１の各部位における温度をそれぞれ計測するようにすれば良い。
【００３６】
より具体的には、半導体製造装置において半導体ウェハに加えられる温度を計測するような場合には、前述した如く複数の球状半導体１０を装着した半導体ウェハ（温度測定用半導体ウェハ）１を準備し、図５に示すように半導体製造装置のキャビティ４１内にセットする。尚、図５において４２は半導体ウェハが載置される回転テーブル（試料台）であり、４３は該回転テーブル（試料台）４２に組み込まれた加熱源（ヒータ）を示している。
【００３７】
そして上記各球状半導体１０に電磁エネルギを供給するデータ収集器２０については、図５に示すようにそのアンテナ２２を前記回転テーブル（試料台）４２の上方に設け、前記半導体ウェハ１の上面に対峙させるようにすれば良い。この際、上記アンテナ２２については、半導体ウェハ１に装着された複数の球状半導体１０に対して一括して電磁エネルギを供給するべく、換言すれば複数の球状半導体１０が分散して配置されている領域の全てに誘導電磁界を形成するべく、前記半導体ウェハ１の径よりも大なる実効径を有するものとして実現すれば良い。
【００３８】
かくして上述した如く複数の球状半導体１０を装着した半導体ウェハ１を半導体製造装置のチャンバ４１内にセットして該半導体ウェハ１の温度を計測すれば、加熱源（ヒータ）４３による加熱時における半導体ウェハ１の温度変化やその温度分布を簡易に計測することが可能となる。従って実際に該半導体製造装置を使用して集積回路等の半導体装置を製造する場合の製造環境等を高精度に、しかも簡易に求めることができる等の効果が奏せられる。また半導体ウェハ１における各部位の温度を同時に計測し、これらの温度情報を前記データ収集器２０に収集して分析することができるので、この分析情報を利用して半導体製造装置の運転条件を制御することが可能となる等の効果も奏せられる。
【００３９】
ところで上述したように複数の球状半導体１０を半導体ウェハ１上に装着した場合、個々の球状半導体１０における感温素子部１３やセンシング回路１４の出力を補正することが望ましい。即ち、前述したように感温素子部１３をリングオシレータ等で構築した場合、その製造条件や個体差に起因してその感温特性にばらつきが発生することがある。また球状半導体１０の装着部位やその装着方法によって出力特性（計測特性）にずれが生じる可能性がある。このような問題は上述したリングオシレータに限らず、一般のＩＣプロセスで構成された温度センサや、その他の感温素子においても同様に発生する。
【００４０】
このような問題を解消するには、例えば球状半導体１０を装着した半導体ウェハ１を、例えば恒温槽のような所定の温度環境下（例えば２５℃）におき、その温度が安定した時点で電磁エネルギを供給して各球状半導体１０をそれぞれ作動させ、そのときの感温素子部１３の出力を前記メモリ１６に記憶する。この際、上記恒温槽に高精度の温度センサを設けておき、この温度センサにて計測される温度の情報を前記データ収集器２０から各球状半導体１０に送信して、前記メモリ１６に同時に書き込むようにしても良い。
【００４１】
その後、半導体製造装置などで実際に温度を測定する場合には、感温素子部１３により計測された温度情報を、前述した如くメモリ１６に記憶した２５℃での感温素子部１３の出力値を用いて補正して現在の正しい温度値を割り出し、この温度情報を前記データ収集器２０に対して送信するようにすれば良い。或いはデータ収集器２０に対して前記感温素子部１３において計測された現在の温度情報と、メモリ１６に記憶されている２５℃での温度情報とを共に送信し、データ収集器２０におけるデータ収集管理部２５においてその補正を行うことも可能である。
【００４２】
このようにして各球状半導体１０により計測される温度情報を該球状半導体１０を測定対象物（半導体ウェハ）１に装着した後に補正するようにすれば、各球状半導体１０における計測特性のバラツキを抑え、しかも測定対象物（半導体ウェハ）１への装着に起因する各球状半導体１０の出力特性のずれ（変動）を抑えて正確な温度計測を行うことが可能となり、その計測精度の向上を図ることが可能となる。しかも半導体ウェハ１上に装着された複数の球状半導体１０を一括して補正することが可能となる。この際、前記メモリ１６に、予め定められた複数の温度点における感温素子部１３の出力値をそれぞれ書き込んでおけば、感温素子部１３の出力と温度との関係をより正確に把握することが可能となるので、その補正を更に精度良く行い、高精度な温度計測を行うことが可能となる。
【００４３】
尚、上述した如く半導体ウェハ１に装着された複数の球状半導体１０に対して一斉に電磁エネルギを供給して同時に温度計測を実行させた場合、これらの各教場半導体１０にてそれぞれ計測された温度情報を次のようにしてデータ収集器２０に収集することが望ましい。即ち、前記メモリ１６に前述した如く登録した個々の球状半導体１０に固有なＩＤ番号を利用し、データ収集器２０から前記電磁エネルギに重畳させて球状半導体１０を指定するＩＤ番号を送信する。そして各球状半導体１０においては、受信したＩＤ番号とメモリ１６に登録されているＩＤ番号とを照合し、そのＩＤ番号が一致している場合にのみ計測温度情報を送信するようにすれば良い。
【００４４】
このようにしてＩＤ番号を用いて球状半導体１０を選択的に指定し、複数の球状半導体１０からそれぞれ収集する計測温度データを順次選択的に収集するように制御すれば、データ収集器２０においては指定した球状半導体１０からのみ計測温度データを収集できるので、複数の球状半導体１０が一斉に計測温度データを送信して混信が生じる等の不具合を未然に防ぐことが可能となる。またデータ収集器２０においては、ＩＤ番号に従ってどの球状半導体１０から取得した温度計測データであるかを識別することが可能となる。従って予め半導体ウェハ１の各部位にそれぞれ配置された複数の球状半導体１０と、これらの球状半導体１０に付与したＩＤ番号との対応関係を求めておくことで、半導体ウェハ１の温度分布を精度良く求めることが可能となる。
【００４５】
尚、上述した各球状半導体１０におけるメモリ１６へのＩＤ番号の書き込みは、各球状半導体１０の製造時やその出荷時に行えば良い。またこれらの球状半導体１０のＩＤ番号の管理については、例えば半導体ウェハ（測定対象物）１の予め指定された場所（部位）に球状半導体１０を装着する際、その位置（部位）と該球状半導体１０に付与したＩＤ番号とを対応付けて前記データ収集管理部２５における管理テーブル（図示せず）等に登録するようにすれば良い。このようにして各球状半導体１０のＩＤ番号と、半導体ウェハ（測定対象物）１における装着位置とを予め設定しておければ、ＩＤ番号の指定によって温度データを収集する球状半導体１０を指定することができるので、温度計測時にその都度、ＩＤ番号を収集する手間を省くことが可能となる。
【００４６】
尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものでない。例えば温度計測の精度を高めるには、電磁エネルギの周波数を高くすることでセンシング回路１４において用いられる基準クロックの周波数を高くしたり、またカウンタＣＴＲ１にて計測する時間長を長くするようにし、またリングオシレータ１３の発振周波数の温度に対する変化幅を大きく設定するようにすれば良い。またここではコイル１１のＱ値（インピーダンス）を変化させて球状半導体１０からデータ収集器２０へと情報の通信を行うものとしたが、実際に電波を発して情報通信するように構成することも可能である。
【００４７】
またデータ収集器２０においては、電磁エネルギの送信用のアンテナ２２と球状半導体１０からの情報を受信するアンテナとを別々に備えても良い。このようにすれば、データ収集器２０においては、或る球状半導体１０から計測温度データを受信している最中においても、送信用のアンテナ２２から電磁エネルギを送信することができるので、球状半導体１０においてはデータの送信中であってもその内部電源Ｖccを安定に、且つ確実に生成することが可能となり、安定したデータ送信を行うことが可能となる。
【００４８】
更には半導体ウェハ１上に装着する球状半導体１０の数を増やすことで、より正確な温度分布を把握できることは言うまでもない。また球状半導体１０をシリコンを用いて実現し、この球状半導体１０を装着して温度測定に供する半導体ウェハ１がシリコンである場合には、感温素子としての球状半導体１０の装着に伴う半導体ウェハ１の汚染も効果的に回避することができると言う大きな利点が奏せられる。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、データ収集器から給電される電磁エネルギをコイルを介して取り込んで作動する電子回路を集積した複数の球状半導体を、半導体ウェハ等の測定対象物に装着し、その温度を計測して上記データ収集器に送信するように構成されるので、球状半導体から信号線等を引き回すことなしに、換言すれば球状半導体と非接触に該球状半導体によって計測される温度情報を収集することができる。しかもその感温素子部を測定対象物（半導体ウェハ）の表面に接触させて、或いは埋め込んでその温度を測定することができるので、外乱やノイズ等の影響を受けずに高精度な温度検出を行うことが可能となる。
【００５０】
また本発明によれば複数の球状半導体を一斉に作動させ、また各球状半導体から順次にデータ収集して測定対象物（半導体ウェハ）の温度、更にはその温度分布を求めることができるので、簡易にして効率的に温度計測を行うことが可能となる等の効果が奏せられる。
更には各実施態様によれば、温度測定精度の向上を図ることができ、しかもその動作信頼性を効果的に保証することができる等の実用上多大なる効果が奏せられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る非接触温度測定装置の概略的な構成を示す図。
【図２】図１に示す非接触温度測定装置における感温素子部とセンシング回路の構成例を示す図。
【図３】球状半導体における感温素子部の集積部位とコイルの装着位置との関係、および球状半導体の半導体ウェハ表面への装着構造を示す図。
【図４】複数の球状半導体の半導体ウェハへの配置例を示す図。
【図５】この発明に係る非接触温度測定装置の半導体製造装置への組み込み例を示す図。
【符号の説明】
１半導体ウェハ（測定対象物）
２窪み
４エポキシ系の接着剤
１０球状半導体
１１コイル
１２電源部
１３感温素子部
１４センシング回路
１５送信部
１６メモリ
１７復調器
２０データ収集器
２１エネルギ源
２２アンテナ
２３送信部
２４受信部
２５データ収集管理部
４１半導体製造装置のチャンバ
４２半導体製造装置の回転テーブル（試料台）

Claims

所定の電子回路を集積形成すると共にその表面にコイルを実装してなり、半導体ウェハに装着して用いられる複数の球状半導体と、
これらの球状半導体と非接触に設けられて前記各球状半導体における上記電子回路が作動するに必要な電力を給電すると共に前記電子回路から出力される情報を収集するデータ収集器とからなり、
前記各球状半導体における電子回路は、予め設定された該球状半導体に固有の識別情報を記憶するメモリと、
前記コイルを介して外部から給電される電磁エネルギから該電子回路の作動に必要な内部電源を生成する電源部と、
前記半導体ウェハの温度に感応する感温素子部を備えたセンシング回路と、
前記データ収集器により前記メモリに記憶された識別情報が指定されたとき、上記センシング回路の出力を前記コイルを介して外部に送信する送信部とをそれぞれ具備し、
前記データ収集器は、前記複数の球状半導体のコイルに所定の電磁エネルギを供給するエネルギ源と、
前記各球状半導体に識別情報を送信して球状半導体を選択的に指定する送信部と、
前記コイルから送信された情報を検出する受信部とを具備し、
前記複数の球状半導体における前記感温素子部の集積部を上記半導体ウェハの表面にそれぞれ埋め込んで該半導体ウェハ上に前記各球状半導体を装着したことを特徴とする非接触温度測定装置。
前記コイルは、前記球状半導体の前記感温素子部を形成した部位とは反対側の対称半球面上に実装されてなる請求項１に記載の非接触温度測定装置。
前記メモリは、個々の球状半導体に固有なＩＤ番号が書き込まれる不揮発性メモリからなる請求項１に記載の非接触温度測定装置。
前記複数の球状半導体は、前記半導体ウェハ上に略均一に分散して配置して装着されるものであって、
前記データ収集器は、前記複数の球状半導体に一括して電磁エネルギを供給すると共に、前記各球状半導体の出力をそれぞれ非接触に個別に収集して前記半導体ウェハの温度分布を求めるものである請求項１に記載の非接触温度測定装置。
前記複数の球状半導体は、前記半導体ウェハの中心位置、およびこの中心位置を中心とする円周を等分割する位置にそれぞれ配設されるものである請求項１に記載の非接触温度測定装置。
前記データ収集器は、前記複数の球状半導体からそれぞれ求められる検出温度データと、前記各球状半導体に固有の識別情報とから、前記半導体ウェハにおける温度計測部位を特定して該半導体ウェハの温度分布を求めるものである請求項４に記載の非接触温度測定装置。
前記各球状半導体は、前記半導体ウェハを所定の温度環境においた状態で前記感温素子部にて計測された温度情報を記憶する温度手段と、その運用時に感温素子部にて計測される温度情報を上記記憶した温度情報に従って補正して出力する補正手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の非接触温度測定装置。
前記各球状半導体は、前記半導体ウェハを所定の温度環境においた状態で前記感温素子部にて計測された温度情報を記憶する温度手段と、その運用時に感温素子部にて計測される温度情報を上記記憶した温度情報と共に出力する手段とを備え、
前記データ収集器は、これらの温度情報に従って前記各球状半導体により計測された温度を補正して検出する手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の非接触温度測定装置。