JPH09320977A - 基板の接触式温度測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 検出手段が内挿された被覆部材の一部を平坦
面に形成してその平坦面で基板の一部を支持するように
した接触式温度測定装置において、被覆部材の平坦面と
基板の裏面との間に隙間が無くなるように被覆部材の取
付け状態を適正に調整することができて基板の実際の温
度を正確に測定でき、基板の熱処理中における隙間の有
無も検知することができて不良品の発生を事前に把握で
きる装置を提供する。 【解決手段】 検出手段が内挿された被覆部材２６に、
ウエハＷの熱処理時に熱処理炉１０の外側に配置される
取付部４２を連接して一体化し、その取付部に、被覆部
材の平坦面２８の水平度を標示する水準器４４を取着し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えばランプア
ニール装置のように、光照射等の加熱手段により半導体
ウエハ等の各種基板を１枚ずつ熱処理する熱処理装置に
使用され、熱処理炉内に収容され熱処理されている基板
の温度を接触式で測定する基板の接触式温度測定装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】基板、例えば半導体ウエハを光照射等の
加熱手段によって加熱する熱処理装置は、図３に概略側
断面図を示すような構成を有している。図３に示した装
置は光照射式の熱処理装置であり、この熱処理装置は、
半導体ウエハＷの搬入及び搬出を行なうための開口１２
を前部側に有する熱処理炉１０を備えている。熱処理炉
１０の炉壁は、赤外線透過性を有する、例えば石英ガラ
スによって形成されている。熱処理炉１０の開口１２側
には、熱処理炉１０に連接するように炉口ブロック１４
が設けられている。炉口ブロック１４の前面開口は、可
動フランジ１６によって開閉自在に閉塞されるようにな
っている。可動フランジ１６の内面側には、サセプタ１
８が一体的に固着されている。また、可動フランジ１６
には、ウエハＷの温度を接触式で測定する温度測定装置
の測温部２２が保持部２４を介して取着されている。

【０００３】測温部２２は、例えば特開平４−１４８５
４５号公報に開示されているように、シース熱電対（図
示せず）を、先端が閉塞された細管状の被覆部材２６に
内挿して、シース熱電対の全身を被覆部材２６で被覆し
た構造を有し、被覆部材２６の先端部は、図５に部分拡
大斜視図を示すように平坦面に形成されている。被覆部
材２６は、高耐熱性、高熱伝導性を有し、ウエハに対す
る汚染性を有しない材料、例えば高純度シリコンカーバ
イド（ＳｉＣ）によって形成されている。測温部２２及
びサセプタ１８は、可動フランジ１６にそれぞれ水平姿
勢に保持されており、測温部２２の被覆部材２６先端部
の平坦面２８がウエハＷの裏面と面接触することによ
り、図４に平面図を示すように、サセプタ１８の先端側
の円環部１９に突設された２本の支持爪２０、２０と被
覆部材２６の先端部の平坦面２８とでウエハＷが水平に
支持される。そして、可動フランジ１６が水平方向へ往
復移動することにより、サセプタ１８と測温部２２とで
支持されたウエハＷが熱処理炉１０内へ搬入されまた熱
処理炉１０内から搬出される。また、熱処理炉１０内へ
ウエハＷを搬入した際、可動フランジ１６が熱処理炉１
０側へ移動して炉口ブロック１４に当接することによ
り、炉口ブロック１４の前面開口が塞がれるとともに、
サセプタ１８と測温部２２とで支持されたウエハＷが熱
処理炉１０内の所定位置に配置されるようになってい
る。

【０００４】熱処理炉１０の上下方向にはそれぞれ、熱
処理炉１０の上壁面及び下壁面に対向してハロゲンラン
プ、キセノンランプ等のランプ群からなる光照射用光源
３０が配設されている。そして、各光源３０の背後並び
に熱処理炉１０の両側部及び後部には、熱処理炉１０を
取り囲むようにリフレクタ（反射板）３２がそれぞれ配
設されている。それぞれのリフレクタ３２の内面側は、
鏡面研磨等が施されて光を効率良く反射することができ
るようにされている。尚、光照射用光源３０は、熱処理
炉１０の上方側だけに配設するようにしてもよい。

【０００５】熱処理炉１０には、後部側にガス導入路３
４が形設されており、そのガス導入路３４は、窒素等の
処理ガス供給源に流路接続されている。一方、図示を省
略したが、炉口ブロック１４にはガス排気路が形成され
ている。また、熱処理炉１０の内部の気密性を高く保つ
ために炉口ブロック１４にＯ−リング３６がそれぞれ取
り付けられている。

【０００６】上記したような構成の光照射式熱処理装置
において、熱処理炉１０の開口１２側を開放させた状態
で、ガス導入路３４を通して熱処理炉１０内へ窒素等の
処理ガスを導入し、その処理ガスを熱処理炉１０の開口
１２側から炉口ブロック１４の開口面を通して流出させ
ながら、サセプタ１８と接触式温度測定装置の測温部２
２とで支持されたウエハＷを熱処理炉１０内へ挿入す
る。そして、炉口ブロック１４の開口面が可動フランジ
１６によって閉塞されると、ガス導入路３４を通して熱
処理炉１０内へ窒素等の処理ガスが導入され、熱処理炉
１０内がパージされて、炉口ブロック１４のガス排気路
を通して排気される。そして、接触式温度測定装置及び
温度コントローラにより、予めプログラムされた所望の
温度にウエハＷが加熱されるように、上下の光照射用光
源３０に電力が供給され、ウエハＷが光照射加熱され
る。熱処理が終了すると、ウエハＷは、熱処理炉１０内
において所望の温度まで冷却された後、熱処理炉１０内
から搬出される。

【０００７】ところで、上記したような枚葉方式の熱処
理装置においては、ウエハＷの温度が短時間で急激に変
化する。このように短時間で急激に温度変化するウエハ
Ｗの温度を接触式温度測定装置により測定する場合、ウ
エハＷと測温部２２の被覆部材２６先端部の平坦面２８
との間に僅かな隙間でも存在すると、温度計測の遅れや
測定温度のシフトなどといった問題が生じる。そこで、
従来は、ウエハＷを支持しているサセプタ１８及び測温
部２２が熱処理炉１０の外側に出ている状態で、ウエハ
Ｗの裏面と測温部２２の被覆部材２６先端部の平坦面２
８との間に隙間が存在するかどうかを目視で確認しなが
ら、その隙間が無くなるように、測温部２２の取付け状
態を調整するようにしていた。例えば、図６に示すよう
に、測温部２２を一体的に保持する保持部２４を、可動
フランジ１６に固着された連接部３８に上ねじ４０ａ及
び下ねじ４０ｂで連接するようにしておき、図７の
（ａ）に示したような状態で被覆部材２６の先端部の平
坦面２８とウエハＷの裏面との間に隙間が存在するとき
には、下ねじ４０ｂを締め付け、図７の（ｂ）に示した
ような状態で被覆部材２６の先端部の平坦面２８とウエ
ハＷの裏面との間に隙間が存在するときには、上ねじ４
０ａを締め付けるようにして、隙間が無くなるように可
動フランジ１６に対する測温部２２の取付け状態を調整
するようにしていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、接触式
温度測定装置の測温部２２の被覆部材２６先端部の平坦
面とウエハＷの裏面との間の隙間を目視で確認する方法
では、可動フランジ１６に対する測温部２２の取付け状
態の良否を客観的、普遍的に把握することができない。
また、前記隙間の確認は、ウエハＷを支持しているサセ
プタ１８及び測温部２２が熱処理炉１０の外側に取り出
されている状態でしか行なうことができないため、ウエ
ハＷを実際に熱処理しているときの測温部２２の取付け
状態を把握することは不可能である。さらに、図７の
（ａ）、（ｂ）に示したように、測温部２２を側方から
見た状態で被覆部材２６の先端部の平坦面２８とウエハ
Ｗの裏面との間に隙間が存在するときは、その隙間を目
視で確認しながら測温部２２の取付け状態を調整するこ
とは比較的容易であるが、図８の（ａ）、（ｂ）に示す
ように、測温部２２を正面から見た状態で被覆部材２６
の先端部の平坦面２８とウエハＷの裏面との間に隙間が
存在するときは、その隙間を目視で確認しながら測温部
２２の取付け状態を調整することは著しく困難である。
これらのため、測温部２２の被覆部材２６先端部の平坦
面２８とウエハＷの裏面との間の隙間の有無やその程度
により、接触式温度測定装置により測定される温度が、
ウエハＷの実際の温度との間で差を生じ、かつ、その温
度差にばらつきを生じる恐れがある。この結果、プログ
ラムされた所望の温度と異なった温度で熱処理された不
良ウエハを発生させる原因となっていた。

【０００９】この発明は、以上のような事情に鑑みてな
されたものであり、検出手段が内挿された被覆部材の少
なくとも一部を平坦面に形成してその平坦面で基板の少
なくとも一部を支持するようにした接触式温度測定装置
において、被覆部材の平坦面と基板の裏面との間に隙間
が無くなるように被覆部材の取付け状態を適正に調整す
ることができ、かつ、基板の熱処理中における前記隙間
の有無も把握することができ、もって、基板の実際の温
度を正確に測定して、基板の熱処理品質を保持すること
ができるとともに、仮に、熱処理中に被覆部材の平坦面
と基板の裏面との間に隙間を生じているような場合に
は、不良品の発生を事前に把握して、不良品が多量に出
ることを防止することができるような接触式温度測定装
置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
熱処理炉内に収容され加熱手段によって加熱される基板
の温度を接触式で測定する検出手段を被覆部材に内挿
し、その被覆部材の少なくとも一部を平坦面に形成し
て、その平坦面で基板の少なくとも一部を支持するよう
にした接触式温度測定装置において、前記被覆部材に、
基板の熱処理時に前記熱処理炉の外側に配置される取付
部を連接して一体化し、その取付部に、被覆部材の前記
平坦面の水平度を標示する水平度標示手段を取着したこ
とを特徴とする。

【００１１】請求項２に係る発明は、請求項１記載の接
触式温度測定装置において、検出手段が内挿された上記
被覆部材を、熱処理炉の、基板の搬入及び搬出を行なう
ための開口を閉塞する可動フランジに保持させたことを
特徴とする。

【００１２】請求項３に係る発明は、請求項１又は請求
項２記載の接触式温度測定装置において、上記水平度標
示手段を気泡管式水準器としたことを特徴とする。

【００１３】上記した構成の請求項１に係る発明の接触
式温度測定装置においては、検出手段が内挿された被覆
部材に連接して一体化された取付部に水平度標示手段が
取着されていて、その水平度標示手段に被覆部材の平坦
面が水平であるかどうかが標示される。従って、被覆部
材の平坦面で基板の少なくとも一部を支持した状態にお
いて、水平度標示手段の標示を確認しながら被覆部材の
平坦面が水平になるように、かつ、適当な手段を用いて
基板が水平になるように、被覆部材の取付け状態を調整
するようにすると、基板の裏面と被覆部材の平坦面との
間には隙間が無くなる。このような調整作業を最初に一
度だけ行なっておくようにすれば、順次１枚ずつ被覆部
材の平坦面で少なくとも一部が支持されて熱処理炉内で
熱処理される各基板の裏面と被覆部材の平坦面との間に
隙間を生じることが無く、それぞれの基板の実際の温度
が正確に測定されることとなる。

【００１４】また、被覆部材に連接して一体化された取
付部及びその取付部に取着された水平度標示手段は、基
板の熱処理時に熱処理炉の外側に配置されるので、仮
に、熱処理中に被覆部材の平坦面が水平でなくなってそ
の平坦面と基板の裏面との間に隙間を生じているような
場合には、水平度標示手段の標示により隙間の存在を把
握することができる。従って、温度測定装置によって測
定されている温度が熱処理中の基板の実際の温度との間
で差があるために不良品が発生する恐れがある、といっ
たことを熱処理が終了する前に検知することができる。

【００１５】請求項２に係る発明の温度測定装置では、
可動フランジが水平方向へ往復移動することにより、検
出手段が内挿された被覆部材及びその被覆部材の平坦面
で少なくとも一部が支持された基板が熱処理炉内へ搬入
され熱処理炉内から搬出される。そして、被覆部材が熱
処理炉の外側へ取り出されている状態で、可動フランジ
に対する被覆部材の取付け状態の調整が行なわれる。

【００１６】請求項３に係る発明の温度測定装置では、
気泡管式水準器により、被覆部材の平坦面が水平である
かどうかが一目で確認される。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、この発明の好適な実施形態
について図１及び図２を参照しながら説明する。

【００１８】図１は、この発明の１実施形態を示し、基
板の接触式温度測定装置が使用された基板の熱処理装置
の構成の１例を示す概略側断面図である。熱処理装置の
構成並びに接触式温度測定装置の基本的構成自体は、図
３ないし図５に基づいて説明した上記装置と何ら変わら
ないので、図３ないし図５において各部材に付した符号
を図１においても使用し、それらについての説明を省略
する。

【００１９】この接触式温度測定装置には、その測温部
２２を保持して熱処理装置の可動フランジ１６に固定し
ている保持部２４にブラケット４２が一体に連接されて
いる。そして、そのブラケット４２に水準器、例えば気
泡管式丸型水準器４４が取着されている。この気泡管式
丸型水準器４４は、測温部２２の被覆部材２６先端部の
平坦面の水平度を標示するためのものである。被覆部材
２６の先端部の平坦面２８が水平であるときに、その状
態が水準器４４に標示されるようにするには、測温部２
２及び保持部２４を熱処理装置の可動フランジ１６に搭
載する前に、まず、精密水準器や適当な治具、機器など
を使用し、被覆部材２６の先端部の平坦面２８が正確に
水平となるように調整して測温部２２及び保持部２４を
仮固定する。この状態で、保持部２４のブラケット４２
に気泡管式丸型水準器４４を、それが水平となるように
取り付けて固定する。これにより、被覆部材２６先端部
の平坦面２８が水平であるときに水準器４４が水平度を
標示することになる。この後、測温部２２を熱処理装置
の可動フランジ１６に組み付けるようにする。

【００２０】また、可動フランジ１６に対する測温部２
２の取付け状態を調整するには、可動フランジ１６を、
図１において右側へ移動させて、サセプタ１８及び測温
部２６を熱処理炉１０の外側へ取り出した状態におい
て、図２に示すように、サセプタ１８の円環部１９の２
本の支持爪２０と被覆部材２６の先端部の平坦面２８と
で構成される平面上に調整用のウエハ４６を置き、さら
に調整用ウエハ４６上に水準器、例えば気泡管式丸型水
準器４８を設置する。そして、測温部２２に取着された
気泡管式丸型水準器４４と調整用ウエハ４６上に設置さ
れた気泡管式丸型水準器４８との両方共がそれぞれ水平
度を標示するように、可動フランジ１６に対する測温部
２２の取付け状態を調整し、また、場合によってはサセ
プタ１８の取付け状態を調整する。これにより、被覆部
材２６の先端部の平坦面２８と調整用ウエハ４６との両
方共がそれぞれ水平となり、このため、調整用ウエハ４
６の裏面と被覆部材２６の平坦面２８との間には隙間を
生じない。

【００２１】以上の調整作業が終了すると、調整用ウエ
ハ４６を水準器４８と共にサセプタ１８及び測温部２２
上から取り去る。このような調整作業を熱処理前に一度
だけ行なっておけば、以後は、順次１枚ずつサセプタ１
８及び測温部２２によって支持され熱処理炉１０内へ挿
入されて熱処理される各半導体ウエハＷが常に水平姿勢
に支持され、気泡管式丸型水準器４４に水平度が標示さ
れている限りそれぞれのウエハＷの裏面と被覆部材２６
の先端部の平坦面２８との間に隙間を生じることが無
い。従って、接触式温度測定装置により、熱処理中のウ
エハＷの実際の温度が正確に測定されることになる。

【００２２】また、図１に示すように、熱処理炉１０の
炉口ブロック１４の前面開口を可動フランジ１６によっ
て閉塞した状態においては、気泡管式丸型水準器４４は
熱処理炉１０の外側に配置されるので、ウエハＷの熱処
理中であっても被覆部材２６先端部の平坦面２８の水平
度を確認することができる。このため、仮に、測温部２
２の取付け状態の不良に起因して熱処理中に被覆部材２
６の平坦面２８とウエハＷの裏面との間に隙間を生じて
いるような場合には、気泡管式丸型水準器４４に水平度
が標示されないことにより、隙間の存在を検知すること
ができる。従って、温度測定装置により熱処理中のウエ
ハの温度が正確に測定されないために不良品が発生する
恐れがあることを、熱処理中に前もって検知することが
できる。

【００２３】尚、上記した実施形態では、測温部２２の
被覆部材２６先端部の平坦面２８の水平度を標示するの
に気泡管式丸型水準器４４を用いているが、水平度標示
手段としては、水準器以外のもの、例えば半導体センサ
を利用したものなどであってもよい。また、上記した実
施形態の説明では、ウエハＷをサセプタ１８及び測温部
２２上に支持して可動フランジ１６を駆動させることに
より、ウエハＷを熱処理炉１０内へ搬入するようにして
いるが、熱処理炉内にウエハ支持具及び測温部を固定す
るとともに測温部の末端側を熱処理炉外へ延設して、測
温部の末端側に連接して一体化された取付部に水準器を
取着した構成としておき、ハンドリングアームによりウ
エハを熱処理炉内へ搬入して、熱処理炉内に固定された
ウエハ支持具及び測温部上にウエハを載置させた後、熱
処理炉内にウエハを残してハンドリングアームを熱処理
炉内から退出させ、その後に熱処理炉の開口を閉塞する
ような構成とすることもできる。また、上記した実施形
態では光照射式熱処理装置を示したが、加熱源は光源以
外のものであってもよい。

【００２４】

【発明の効果】請求項１に係る発明の接触式温度測定装
置を使用すると、検出手段が内挿された被覆部材の平坦
面とその平坦面で少なくとも一部を支持された基板の裏
面との間に隙間を生じることが無くなって、基板の実際
の温度が正確に測定され、このため、常に基板を所望の
温度に加熱して熱処理することができ、基板の熱処理品
質を保持することができる。また、仮に、被覆部材の取
付け状態の不良に起因して基板の熱処理中に被覆部材の
平坦面と基板の裏面との間に隙間を生じるようなことが
あると、そのこと熱処理中に検知することができるた
め、不良品の発生を事前に把握して、不良品が多量に出
ることを防止することができる。

【００２５】請求項２に係る接触式温度測定装置では、
被覆部材が熱処理炉の外側へ取り出されている状態で、
可動フランジに対する被覆部材の取付け状態の調整を行
なうことができるので、その調整作業が容易になる。

【００２６】請求項３に係る発明の接触式温度測定装置
では、被覆部材の平坦面の水平度を一目で確認すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の１実施形態を示し、基板の接触式温
度測定装置が使用された基板の熱処理装置の構成の１例
を示す概略側断面図である。

【図２】図１に示した熱処理装置において可動フランジ
に対する接触式温度測定装置の測温部の取付け状態を調
整する方法を説明するための概略側面図である。

【図３】従来の接触式温度測定装置が使用された基板の
熱処理装置の構成の１例を示す概略側断面図である。

【図４】図３に示した熱処理装置における半導体ウエハ
の支持状態を示す部分平面図である。

【図５】図３に示した接触式温度測定装置の測温部の外
観形状を示す部分拡大斜視図である。

【図６】図３に示した熱処理装置において可動フランジ
に対する接触式温度測定装置の測温部の取付け状態を調
整するための機構を示す概略側断面図である。

【図７】接触式温度測定装置の測温部の被覆部材先端部
の平坦面とウエハの裏面との間に隙間が存在する状態を
示す図であって、測温部を側方から見た部分概略図であ
る。

【図８】同じく、測温部を正面から見た部分概略図であ
る。

【符号の説明】

１０ 熱処理炉 １２ 熱処理炉の開口 １６ 可動フランジ １８ サセプタ ２０ サセプタの支持爪 ２２ 測温部 ２４ 保持部 ２６ 被覆部材 ２８ 被覆部材の平坦面 ３０ 光源 ４２ ブラケット ４４ 気泡管式丸型水準器 Ｗ 半導体ウエハ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中島 敏博 京都市伏見区羽束師古川町322番地 大日 本スクリーン製造株式会社洛西事業所内 (72)発明者 西田 正樹 京都市伏見区羽束師古川町322番地 大日 本スクリーン製造株式会社洛西事業所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱処理炉内に収容され加熱手段によって
   加熱される基板の温度を接触式で測定する検出手段を被
   覆部材に内挿し、その被覆部材の少なくとも一部を平坦
   面に形成して、その平坦面で基板の少なくとも一部を支
   持するようにした、基板の接触式温度測定装置におい
   て、 前記被覆部材に、基板の熱処理時に前記熱処理炉の外側
   に配置される取付部を連接して一体化し、その取付部
   に、被覆部材の前記平坦面の水平度を標示する水平度標
   示手段を取着したことを特徴とする、基板の接触式温度
   測定装置。
2. 【請求項２】 熱処理炉の、基板の搬入及び搬出を行な
   うための開口を閉塞する可動フランジに、検出手段が内
   挿された被覆部材が保持された請求項１記載の、基板の
   接触式温度測定装置。
3. 【請求項３】 水平度標示手段が気泡管式水準器である
   請求項１又は請求項２記載の、基板の接触式温度測定装
   置。