JP2000227363A - 接触温度用プロ―ブ - Google Patents

接触温度用プロ―ブ

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JP2000227363A JP2000023861A JP2000023861A JP2000227363A JP 2000227363 A JP2000227363 A JP 2000227363A JP 2000023861 A JP2000023861 A JP 2000023861A JP 2000023861 A JP2000023861 A JP 2000023861A JP 2000227363 A JP2000227363 A JP 2000227363A
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    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Abstract

(57)【要約】 【課題】より正確な測定を与える接触温度プローブを提
供すること。 【解決手段】半導体処理環境における半導体ウエハの温
度を測定するための接触温度用プローブは、リード線10
を有する温度センサを含むプローブヘッド2を有し、リ
ード線が、ヘッドから伸びかつ前記処理環境から遮蔽す
るためのシールド６内を通っている。このプローブヘッ
ドは、旋回運動のためにリード線によってのみ支持さ
れ、かつシールドがプローブヘッドから熱的に隔離され
ている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、処理される半導体
ウエハの温度を測定するための改良された接触温度プロ
ーブに関し、特に、より正確な温度読み取りを可能にす
る温度プローブに関する。
【０００２】
【従来の技術】米国特許明細書第５,７９１,７８２号に
は、接触温度プローブが開示されており、このプローブ
は、半導体ウエハとの密接な接触を維持するように、半
導体ウエハの重さを受けて旋回できるプローブヘッドを
有する。このような上記米国特許明細書の図１２では、
水晶シールドの先端口の上にプローブヘッドが設けられ
て旋回でき、温度センサのリード線を水晶シールド内に
通過させて、処理環境からリード線を保護するようにな
っている。
【０００３】この旋回プローブヘッドの概念は、ウエハ
とプローブヘッド間の接触抵抗を減少させる結果を生じ
るが、また、従来のプローブによって許容される温度測
定が期待するほど正確でないことも見出されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】このような事情に鑑み
て、本発明は、より正確な測定を与える接触温度プロー
ブを提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的及び他の目的を
達成するために、本発明は各請求項に記載の構成を備え
ている。本発明の構成によれば、接触温度プローブは、
半導体ウエハに接触するための平らな接触面と、リード
線を有する温度センサを収納する本体とを含み、前記リ
ード線は、前記本体から伸びかつ半導体処理環境から遮
蔽するためのシールド内を通過しており、前記プローブ
のヘッドが、前記温度センサのリード線によってのみ支
持され、前記シールドはプローブヘッドに触れないよう
に構成されている。
【０００６】本発明の特徴は、以下の詳細な説明および
図面から明らかとなろう。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図面に基づい
て説明する。図１を参照すると、本発明の実施形態の側
面図が示されており、プローブヘッド２は、半導体ウエ
ハに接触する平らな接触面４と、処理環境から温度セン
サのリード線をシールドするための水晶製のシールド６
とを有する。
【０００８】処理室では、ウエハは、３つの支持体、例
えば、２つのガラス製ペグと図１に示す装置によって支
持されている。このような配置は、上記米国特許明細書
第５,７９１,７８２号の第６図に示されており、この特
許の全内容は、参考として本明細書に包含される。
【０００９】従来の特許における装置では、プローブヘ
ッドは、ここに示す水晶シールド６の先端口８上に設け
られ、半導体ウエハの重さを受けて旋回する。しかし、
上記のように、この装置によって与えられる温度測定
は、種々の利用において、十分に正確なものではない。
【００１０】本発明によれば、プローブヘッドは、温度
センサのリード線１０,１２だけによって支持されてお
り、かつプローブヘッドは、水晶シールドから熱的に分
離されている。この熱的分離によって効果的に熱量が減
少し、さらに、温度センサがウエハの温度により密接に
追従するようになる。
【００１１】同時に、ウエハの重さを受けるプローブヘ
ッドの旋回運動が、以下で説明するように保持される。
【００１２】好ましい実施形態において、温度センサ
は、サーモカップル(熱電対)である。当業者にはよく知
られているように、このような装置は、所定の特性を有
する２つの金属製ワイヤーから１つのビードを作ること
によって形成される。
【００１３】図４において、プローブヘッド２０が示さ
れており、このヘッドは、下側表面２４から伸びて、中
央に位置する軸方向の盲穴２２を有する。このサーモカ
ップル・ビードは、この盲穴に挿入される。この盲穴
は、上記米国特許明細書第５,７９１,７８２号に詳細に
説明するように、サーモカップルの回りにひだを付ける
ことによってつぶされる。これにより、ビードにおける
２つのリード線間の電気的接触を良好にし、かつプロー
ブヘッドとサーモカップルとの間の熱的接触を良好にす
る。
【００１４】図１および図２において、温度センサのリ
ード線１０,１２は、ヘッドが頂点となる三角形の2つの
脚部を形成する。このリード線は、それ自体がプローブ
ヘッドを支持するのに適当な硬さを有しており、ウエハ
の重さを受けてビードのまわりでヘッドを旋回させるこ
とができるようになっている。こうして、プローブヘッ
ドの水晶シールドからの分離が達成されるとともに、そ
の支持体上でプローブヘッドの旋回動作を保って、プロ
ーブヘッドとウエハの間に緊密な接触を確実にする。ま
た、これに対応して、その間の電気抵抗が低接触抵抗と
なる。さらに、従来の装置よりも機械的に強固な装置を
提供できる。
【００１５】水晶シールド６は、サーモカップルのリー
ド線を電気信号から保護するためのステンレス鋼管７を
取り囲んでいる。このステンレス鋼管７内には、セラミ
ックチューブ９があり、このチューブは、リード線が貫
通する長手方向に伸びる２の開口を有する。セラミック
チューブは、サーモカップルの線に対して熱的分離を与
える。
【００１６】半導体ウエハの処理には、時々、ウエハ
を、ランプによって放射される紫外線または他の放射線
にさらすことを含んでいる。従来技術では、このような
放射は、サーモーカップルのリード線を加熱し、その結
果、不正確な温度読み取り値を生じることがある。本発
明の改良によれば、セラミックシースが水晶シールドの
長手方向に走るリード線の全体を覆って伸びているの
で、ランプによるリード線の加熱を弱めることになる。
【００１７】図３Ａ，３Ｂは、図１および図２の実施形
態と同様な構造を有する本発明の他の実施形態を示して
いる。この場合、2つのリード線１０’,１２’は、ビー
ド１３を形成するために一緒に溶接される。この溶接
は、接合部での接触をより良好にし、さらに、溶接され
ないビード(一般的に、線を単に撚り合わすことによっ
て作られる)を有して、その結果、電気ノイズを少なく
する。
【００１８】本発明のさらなる特徴によれば、プローブ
ヘッドは、従来のものよりも小さく作られており、１イ
ンチ（2.54ｃｍ）以下の直径となるように調整されてい
る。また、適当な接触面を設けることにより、熱量が少
なくなり、その結果、処理において使用されるランプ等
の外部熱源からの加熱に応答して、応答時間をより早く
するとともに変動を少なくすることができる。この結
果、図５および図６のグラフに示すように、より不変的
な繰り返しができる測定となる。
【００１９】図５は、米国特許明細書第５,７９１,７８
２号に開示された形式の従来例における別個のプローブ
ヘッドを用いた異なる作業に対する温度応答特性を示す
グラフである。この図からわかるように、繰り返し測定
での公差は、±７℃の範囲内にある。
【００２０】図６は、本発明に従って作られた別個のプ
ローブヘッドを用いた異なる作業に対する温度応答特性
を示すグラフである。この図からわかるように、図６の
場合、繰り返し測定での公差は、±２℃の範囲内にあ
る。これは大いなる改善である。
【００２１】図６に示した結果を生じる本発明の実際の
実施形態では、プローブヘッドの直径は、０．０７３イ
ンチ（1.85ｍｍ）であった。また、サーモカップルの線
は、フッ素抵抗性のあるクロメルーアルメル熱電対等の
ニッケル合金から作られていた。サーモカップルは、タ
イプＫの装置であった。
【００２２】こうして、改良された接触温度プローブを
開示してきたが、当業者であれば、本発明の範囲から逸
脱しない変形例は容易に考えられるものであり、また、
包含すべき本発明の特徴部分は、ここで添付された特許
請求の範囲によって定められることが理解できるであろ
う。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における側面図である。
【図２】図１のＶ形状のリード線を貫いてほぼ垂直方向
に見た垂直断面図である。
【図３】図３Ａは図１に対応し、かつ図３Ｂは図２に対
応した本発明の変形例を示す図である。
【図４】本発明のプローブヘッドを示す図である。
【図５】従来技術の装置に対する測定の温度センサ特性
を示すグラフ図である。
【図６】本発明の実施形態に対する測定の温度センサ特
性をしめすグラフ図である。
【符号の説明】
２ プローブヘッド ４ 接触面 ６ シールド ７ 本体 ８ 先端口 １０、１２ リード線 １３ 温度センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 390033020 Ｅａｔｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｃｌｅｖｅｌ ａｎｄ，Ｏｈｉｏ 44114，Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 アンドレ ギル カードーソ アメリカ合衆国 メリーランド 20723 ローレル ステッビング ウエイ 9190 (72)発明者 ジョセフ ジェラルド マクギニティー アメリカ合衆国 メリーランド 20878 ガイザーズブルク ストーンリッジ ドラ イブ 17728

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ある処理環境における半導体ウエハの温度
    を測定するための接触温度プローブであって、 半導体ウエハに接触するための平らな接触面（4）と、
    リード線（10、12、10’、12’）を有する温度センサ
    （13）を収納する本体とを含んでいる接触用温度プロー
    ブヘッド（2、20）を備え、 前記リード線が、前記本体から伸びかつ前記処理環境か
    ら遮蔽するためのシールド（６）内を通過しており、 前記プローブヘッドは、前記温度センサのリード線によ
    ってのみ支持されて、前記シールドには触れないことを
    特徴とする温度プローブ。
  2. 【請求項２】温度センサは、前記リード線と互いに電気
    的に接触することにより形成されるサーモカップル・ビ
    ード（13）であり、前記リード線は、前記ビードを頂点
    とする三角形の２つの脚部を形成しかつ前記プローブヘ
    ッドを支持するのに十分な硬さを有し、しかも前記半導
    体ウエハの重さを受けて前記ビードの回りに前記プロー
    ブヘッドの旋回運動を可能にすることを特徴とする請求
    項１記載の温度プローブ。
  3. 【請求項３】リード線は、前記ビード（13）を形成する
    ために一緒に溶接されることを特徴とする請求項２記載
    の温度プローブ。
  4. 【請求項４】シールドは、長手方向に伸び、このシール
    ド内に長手方向に伸びるセラミックシース（9）を有し
    ており、前記リード線の一部分が前記シースの長手方向
    に伸びてシースを貫通することを特徴とする請求項２記
    載の温度プローブ。
  5. 【請求項５】セラミックシースは、このシースの長手方
    向に伸びるリード線のほぼ全体を包むことを特徴とする
    請求項４記載の温度プローブ。
  6. 【請求項６】プローブの直径は、１インチ（2.54ｃｍ）
    以下であることを特徴とする請求項２記載の温度プロー
    ブ。
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