JPH09218104A - 基板の温度測定装置 - Google Patents
基板の温度測定装置Info
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- JPH09218104A JPH09218104A JP2634296A JP2634296A JPH09218104A JP H09218104 A JPH09218104 A JP H09218104A JP 2634296 A JP2634296 A JP 2634296A JP 2634296 A JP2634296 A JP 2634296A JP H09218104 A JPH09218104 A JP H09218104A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ノイズの影響を受けることなく処理中の基板
の温度を正確に測定すること。 【解決手段】 本発明は、処理室Ａの内部に配置された
基板１０の温度を測定する基板１０の温度測定装置１で
あり、基板１０の所定部分における寸法を計測するため
主として発光部２ａおよび受光部２ｂとから成る寸法計
測手段と、この寸法計測手段による測定結果に基づいて
基板１０の温度を算出する計算部３とを備えている。
の温度を正確に測定すること。 【解決手段】 本発明は、処理室Ａの内部に配置された
基板１０の温度を測定する基板１０の温度測定装置１で
あり、基板１０の所定部分における寸法を計測するため
主として発光部２ａおよび受光部２ｂとから成る寸法計
測手段と、この寸法計測手段による測定結果に基づいて
基板１０の温度を算出する計算部３とを備えている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、処理室の内部で基
板の処理を行う際に、その基板の温度を測定するための
基板の温度測定装置に関する。
板の処理を行う際に、その基板の温度を測定するための
基板の温度測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体プロセスにおけるエッチン
グやＣＶＤ、スパッタ等、プラズマを発生させて処理を
進める工程では、その処理中にシリコンウエハ等の基板
の温度を測定するのは困難であった。すなわち、熱電対
を使用した温度測定では、プラズマを発生させるための
高周波によるノイズの影響を受けて正確な基板の温度を
測定できなかった。
グやＣＶＤ、スパッタ等、プラズマを発生させて処理を
進める工程では、その処理中にシリコンウエハ等の基板
の温度を測定するのは困難であった。すなわち、熱電対
を使用した温度測定では、プラズマを発生させるための
高周波によるノイズの影響を受けて正確な基板の温度を
測定できなかった。
【０００３】近年では、パターンの微細化が進み、プロ
セス条件の中の基板温度が重要なパラメータとなってき
ており、処理中の基板の温度をモニタリングすることが
必要不可欠となってきている。
セス条件の中の基板温度が重要なパラメータとなってき
ており、処理中の基板の温度をモニタリングすることが
必要不可欠となってきている。
【０００４】そこで、赤外線放射温度計においては、赤
外線をシリコンウエハに照射してその反射の波長変化に
より温度を測定している。また、蛍光光ファイバ温度計
では、図５（ａ）、（ｂ）に示す種々の形態がある。
外線をシリコンウエハに照射してその反射の波長変化に
より温度を測定している。また、蛍光光ファイバ温度計
では、図５（ａ）、（ｂ）に示す種々の形態がある。
【０００５】すなわち、図５（ａ）に示す温度計は、蛍
光物質２１を耐熱セメント２２で覆い、これをばね２３
により付勢させたセラミックス端子２４の先端に取り付
け、基台Ｓの表面に突出させたものである。
光物質２１を耐熱セメント２２で覆い、これをばね２３
により付勢させたセラミックス端子２４の先端に取り付
け、基台Ｓの表面に突出させたものである。
【０００６】また、図５（ｂ）に示す温度計は、アルミ
キャップ２５の内側に蛍光物質２１を塗布しておき、光
ファイバ２６からアルミキャップ２５内の蛍光物質２１
に所定の光を照射して、その反射光から光の減衰量を得
て温度測定を行っている。
キャップ２５の内側に蛍光物質２１を塗布しておき、光
ファイバ２６からアルミキャップ２５内の蛍光物質２１
に所定の光を照射して、その反射光から光の減衰量を得
て温度測定を行っている。
【０００７】また、その他の温度計としては、図６の模
式図に示す光干渉方式のものがある。これは、基台Ｓ上
に載置された基板１０にレーザ発光部３１から赤外線レ
ーザ光を照射し、基板１０の表面と裏面とで反射する光
をレーザ受光部３２にて受ける。そして、反射光によっ
て生じる干渉縞と時間との関係から温度を計算部３３に
て算出するものである。
式図に示す光干渉方式のものがある。これは、基台Ｓ上
に載置された基板１０にレーザ発光部３１から赤外線レ
ーザ光を照射し、基板１０の表面と裏面とで反射する光
をレーザ受光部３２にて受ける。そして、反射光によっ
て生じる干渉縞と時間との関係から温度を計算部３３に
て算出するものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記説
明した赤外線放射温度計では、赤外線の波長がシリコン
ウエハを透過してしまうため、シリコンウエハの置かれ
ている基台の温度を測定してしまうことになる。この温
度計でシリコンウエハの温度を測定するためには、その
表面にアルミニウム等の金属膜を形成しておく必要が生
じる。
明した赤外線放射温度計では、赤外線の波長がシリコン
ウエハを透過してしまうため、シリコンウエハの置かれ
ている基台の温度を測定してしまうことになる。この温
度計でシリコンウエハの温度を測定するためには、その
表面にアルミニウム等の金属膜を形成しておく必要が生
じる。
【０００９】また、蛍光光ファイバ温度計では、プラズ
マによるノイズの影響は受けないが、基板を載置する基
台の表面からセンサ部分が突出しているため、基板を載
置した状態でばねによってわずかに基板が浮いてしま
い、静電チャックによる基板の保持が不十分となって処
理に不都合が生じてしまう。しかも、接触式であるため
接触方法や接触角度によって測定誤差が生じるという問
題もある。
マによるノイズの影響は受けないが、基板を載置する基
台の表面からセンサ部分が突出しているため、基板を載
置した状態でばねによってわずかに基板が浮いてしま
い、静電チャックによる基板の保持が不十分となって処
理に不都合が生じてしまう。しかも、接触式であるため
接触方法や接触角度によって測定誤差が生じるという問
題もある。
【００１０】さらに、光干渉法では、非接触で基板の温
度を測定できるものの、温度が上昇から下降、もしくは
下降から上昇に転じたことの区別が不可能であり、変化
点からの温度差がそのまま加算されてしまい測定誤差と
なってしまう。また、基板の表面と裏面とからのレーザ
光の反射を受光するため、基板の表面および裏面を研磨
仕上げしたものを使用しなければならないという不都合
も生じる。
度を測定できるものの、温度が上昇から下降、もしくは
下降から上昇に転じたことの区別が不可能であり、変化
点からの温度差がそのまま加算されてしまい測定誤差と
なってしまう。また、基板の表面と裏面とからのレーザ
光の反射を受光するため、基板の表面および裏面を研磨
仕上げしたものを使用しなければならないという不都合
も生じる。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、このような課
題を解決するために成された基板の温度測定装置であ
る。すなわち、本発明は、処理室の内部に配置された基
板の温度を測定する基板の温度測定装置であり、基板の
所定部分における寸法を測定する寸法計測手段と、この
寸法計測手段による測定結果に基づいて基板の温度を算
出する計算手段とを備えている。
題を解決するために成された基板の温度測定装置であ
る。すなわち、本発明は、処理室の内部に配置された基
板の温度を測定する基板の温度測定装置であり、基板の
所定部分における寸法を測定する寸法計測手段と、この
寸法計測手段による測定結果に基づいて基板の温度を算
出する計算手段とを備えている。
【００１２】本発明では、この寸法計測手段によって処
理室の内部に配置された基板の直径や厚さなどの外形寸
法を測定し、この測定結果に基づいて計算手段が基板の
温度を算出している。すなわち、計算手段は、基板の熱
による膨張収縮の関係から、基板の温度と所定部分の外
形寸法との関係を利用しており、寸法計測手段にて計測
した所定部分の外形寸法に基づいて基板の温度を算出し
ている。これにより、基板に対して温度測定のための処
理を施すことなく、処理室内の基板の温度を測定できる
ようになる。
理室の内部に配置された基板の直径や厚さなどの外形寸
法を測定し、この測定結果に基づいて計算手段が基板の
温度を算出している。すなわち、計算手段は、基板の熱
による膨張収縮の関係から、基板の温度と所定部分の外
形寸法との関係を利用しており、寸法計測手段にて計測
した所定部分の外形寸法に基づいて基板の温度を算出し
ている。これにより、基板に対して温度測定のための処
理を施すことなく、処理室内の基板の温度を測定できる
ようになる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の基板の温度測定
装置における実施の形態を図に基づいて説明する。図１
は、第１実施形態を説明する概略断面図（側面）であ
る。すなわち、第１実施形態における温度測定装置１
は、処理室Ａ内の基台Ｓ（下部電極）に載置されたシリ
コンウエハ等の基板１０の温度を測定するものであり、
処理室ＡのチャンバＢに設けられた窓Ｂ１を介してチャ
ンバＢの外側から処理室Ａ内へ所定のレーザ光を出射す
る発光部２ａと、チャンバＢの窓Ｂ２から透過するレー
ザ光を受光する受光部２ｂと、受光部２ｂから得た信号
に基づいて基板１０の温度を計算する計算部３とから構
成されている。
装置における実施の形態を図に基づいて説明する。図１
は、第１実施形態を説明する概略断面図（側面）であ
る。すなわち、第１実施形態における温度測定装置１
は、処理室Ａ内の基台Ｓ（下部電極）に載置されたシリ
コンウエハ等の基板１０の温度を測定するものであり、
処理室ＡのチャンバＢに設けられた窓Ｂ１を介してチャ
ンバＢの外側から処理室Ａ内へ所定のレーザ光を出射す
る発光部２ａと、チャンバＢの窓Ｂ２から透過するレー
ザ光を受光する受光部２ｂと、受光部２ｂから得た信号
に基づいて基板１０の温度を計算する計算部３とから構
成されている。
【００１４】例えば、基板１０のエッチング処理を行う
エッチング装置の場合には、チャンバＢに所定のガスを
送り込むためのガス供給器４と、処理室Ａ内の排気を行
う排気装置５と、基台Ｓである下部電極に高周波を印加
する高周波電源７とが設けられている。
エッチング装置の場合には、チャンバＢに所定のガスを
送り込むためのガス供給器４と、処理室Ａ内の排気を行
う排気装置５と、基台Ｓである下部電極に高周波を印加
する高周波電源７とが設けられている。
【００１５】この基台Ｓ上に載置された基板１０の温度
を測定するには、発光部２ａから窓Ｂ１を介して処理室
Ａ内にレーザ光を照射して基板１０に当て、窓Ｂ２を介
して基板１０の影の映像を取得して計算部３に渡す。
を測定するには、発光部２ａから窓Ｂ１を介して処理室
Ａ内にレーザ光を照射して基板１０に当て、窓Ｂ２を介
して基板１０の影の映像を取得して計算部３に渡す。
【００１６】計算部３には、予め測定対象となっている
基板１０の熱による膨張収縮の関係から、その温度と基
板１０の外形寸法との関係が関数やテーブルデータとし
て用意されている。計算部３は、これを利用して受光部
２ｂから送られてきた基板１０を示す信号から例えば基
板１０の直径を計測し、その直径に対応する温度を求め
る。
基板１０の熱による膨張収縮の関係から、その温度と基
板１０の外形寸法との関係が関数やテーブルデータとし
て用意されている。計算部３は、これを利用して受光部
２ｂから送られてきた基板１０を示す信号から例えば基
板１０の直径を計測し、その直径に対応する温度を求め
る。
【００１７】これにより、処理室Ａ内で基板１０に対す
る処理が行われている間でも、基板１０の温度を測定す
ることが可能となる。特に、近年ではウエハ等の基板１
０の大径化が進んでいるため、熱による膨張収縮量が大
きくなっている。このため、基板１０の外形寸法から精
度良く温度を計算することができるようになる。
る処理が行われている間でも、基板１０の温度を測定す
ることが可能となる。特に、近年ではウエハ等の基板１
０の大径化が進んでいるため、熱による膨張収縮量が大
きくなっている。このため、基板１０の外形寸法から精
度良く温度を計算することができるようになる。
【００１８】図２は、第１実施形態を説明する概略断面
図（上面）である。第１実施形態では、主として発光部
２ａと受光部２ｂとにより基板１０の直径の計測する外
形計測手段を構成しているが、基板１０に対して平行光
線を走査するため、回転するポリゴンミラー２ｃ、反射
ミラー２ｄ、コリメータレンズ２ｅ、受光レンズ２ｆを
備えている。
図（上面）である。第１実施形態では、主として発光部
２ａと受光部２ｂとにより基板１０の直径の計測する外
形計測手段を構成しているが、基板１０に対して平行光
線を走査するため、回転するポリゴンミラー２ｃ、反射
ミラー２ｄ、コリメータレンズ２ｅ、受光レンズ２ｆを
備えている。
【００１９】このような構成により、発光部２ａから出
射したレーザ光は回転するポリゴンミラー２ｃで角度を
変化させながら反射し、さらに反射ミラー２ｄによって
コリメータレンズ２ｅの方向へ反射する。
射したレーザ光は回転するポリゴンミラー２ｃで角度を
変化させながら反射し、さらに反射ミラー２ｄによって
コリメータレンズ２ｅの方向へ反射する。
【００２０】コリメータレンズ２ｅを通過した光は平行
光線となり、窓Ｂ１を介してチャンバＢ内の基板１０を
走査することになる。この平行光線による走査の幅は基
板１０の直径より十分大きくしておく。基板１０を走査
した平行光線は窓Ｂ２を通過して受光レンズ２ｆにて集
光される。平行光線の走査によって基板１０のある場所
は暗、基板１０のない場所は明となり、受光部２ｂでは
その明暗に応じた電気信号が出力されることになる。
光線となり、窓Ｂ１を介してチャンバＢ内の基板１０を
走査することになる。この平行光線による走査の幅は基
板１０の直径より十分大きくしておく。基板１０を走査
した平行光線は窓Ｂ２を通過して受光レンズ２ｆにて集
光される。平行光線の走査によって基板１０のある場所
は暗、基板１０のない場所は明となり、受光部２ｂでは
その明暗に応じた電気信号が出力されることになる。
【００２１】計算部３は、受光部２ｂから送られる暗に
応じた電気信号の時間によって基板１０の直径を算出す
る。計算部３は、図３に示すような基板の温度と直径と
の関係を関数やテーブルデータとして持っており、これ
を利用して基板１０の直径から温度を求めることにな
る。
応じた電気信号の時間によって基板１０の直径を算出す
る。計算部３は、図３に示すような基板の温度と直径と
の関係を関数やテーブルデータとして持っており、これ
を利用して基板１０の直径から温度を求めることにな
る。
【００２２】なお、第１実施形態では、基板１０の直径
を測定して温度を算出する例を示したが、基板１０の厚
さを測定して温度を算出するようにしてもよい。また、
発光部２ａから出射するレーザ光としては、処理室Ａ内
にプラズマが発生していても測定に影響を受けない波長
を選べばよい。
を測定して温度を算出する例を示したが、基板１０の厚
さを測定して温度を算出するようにしてもよい。また、
発光部２ａから出射するレーザ光としては、処理室Ａ内
にプラズマが発生していても測定に影響を受けない波長
を選べばよい。
【００２３】次に、本発明の第２実施形態の説明を行
う。図４は第２実施形態を説明する概略断面図（上面）
である。第２実施形態では、基板１０の直径を測定する
にあたり、爪４ａ、４ｂを用いて機械的に計測している
点に特徴がある。
う。図４は第２実施形態を説明する概略断面図（上面）
である。第２実施形態では、基板１０の直径を測定する
にあたり、爪４ａ、４ｂを用いて機械的に計測している
点に特徴がある。
【００２４】すなわち、基台Ｓ上に基板１０が載置され
た状態で、その基板１０を両側から爪４ａ、４ｂで挟む
ように接触させる。基板１０の熱膨張、熱収縮にともな
う直径の変位量は、この爪４ａ、４ｂの回転角度に変換
される。例えば、回転角度をマイクロメータによって読
み取ったり、エンコーダで電気信号に変換して図１に示
す計算部３に渡し、その変位量から基板１０の直径を算
出する。
た状態で、その基板１０を両側から爪４ａ、４ｂで挟む
ように接触させる。基板１０の熱膨張、熱収縮にともな
う直径の変位量は、この爪４ａ、４ｂの回転角度に変換
される。例えば、回転角度をマイクロメータによって読
み取ったり、エンコーダで電気信号に変換して図１に示
す計算部３に渡し、その変位量から基板１０の直径を算
出する。
【００２５】その後は第１実施形態と同様に、温度と基
板１０の直径との関係を示す関数やテーブルデータを利
用して、算出した直径から基板１０の温度を求める。
板１０の直径との関係を示す関数やテーブルデータを利
用して、算出した直径から基板１０の温度を求める。
【００２６】第２実施形態では、基板１０の直径を機械
的に計測することからプラズマによる影響を全く受けな
いことになる。また、基板１０の両側から爪４ａ、４ｂ
で挟むようにして計測するため、基板１０と基台Ｓとの
密着性を損なわないため静電チャックによる基板の保持
を確実に行うことも可能となる。
的に計測することからプラズマによる影響を全く受けな
いことになる。また、基板１０の両側から爪４ａ、４ｂ
で挟むようにして計測するため、基板１０と基台Ｓとの
密着性を損なわないため静電チャックによる基板の保持
を確実に行うことも可能となる。
【００２７】なお、上記の実施形態では、温度測定装置
１をエッチング装置に適用した例を説明したが、ＣＶＤ
装置やスパッタ装置等の他の製造装置であっても適用可
能である。また、基板１０としてシリコンウエハを例に
説明したが、化合物半導体ウエハやガラス基板等の他の
材質から成るものであっても同様である。また、基板１
０の外形を計測する手段も上記の実施形態に限定され
ず、他の手段によって計測してもよい。
１をエッチング装置に適用した例を説明したが、ＣＶＤ
装置やスパッタ装置等の他の製造装置であっても適用可
能である。また、基板１０としてシリコンウエハを例に
説明したが、化合物半導体ウエハやガラス基板等の他の
材質から成るものであっても同様である。また、基板１
０の外形を計測する手段も上記の実施形態に限定され
ず、他の手段によって計測してもよい。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の基板の温
度測定装置によれば次のような効果がある。すなわち、
本発明では、基板の外形寸法を計測して、これに基づき
温度を算出しているため、プラズマ生成のための高周波
等のノイズに影響されず、処理中の基板に対する温度を
確実に測定することが可能となる。さらに、基板の表面
や裏面の状態に関係なく安定した温度測定を行うことが
可能となる。
度測定装置によれば次のような効果がある。すなわち、
本発明では、基板の外形寸法を計測して、これに基づき
温度を算出しているため、プラズマ生成のための高周波
等のノイズに影響されず、処理中の基板に対する温度を
確実に測定することが可能となる。さらに、基板の表面
や裏面の状態に関係なく安定した温度測定を行うことが
可能となる。
【図１】本発明の第１実施形態を説明する概略断面図
（側面）である。
（側面）である。
【図２】本発明の第１実施形態を説明する概略断面図
（上面）である。
（上面）である。
【図３】基板の温度と直径との関係を示す図である。
【図４】本発明の第２実施形態を説明する概略断面図
（上面）である。
（上面）である。
【図５】従来例を説明する概略断面図である。
【図６】従来例を説明する模式図である。
１ 温度測定装置 ２ａ 発光部 ２ｂ 受光部 ２ｃ ポリゴンミラー ２ｄ 反射ミラー ２ｅ
コリメータレンズ ２ｆ 受光レンズ ３ 計算部 ４ａ、４ｂ 爪
１０ 基板 Ａ 処理室 Ｂ チャンバ Ｂ１、Ｂ２ 窓
コリメータレンズ ２ｆ 受光レンズ ３ 計算部 ４ａ、４ｂ 爪
１０ 基板 Ａ 処理室 Ｂ チャンバ Ｂ１、Ｂ２ 窓
Claims (3)
- 【請求項１】 処理室の内部に配置された基板の温度を
測定する装置であって、 前記基板の所定部分における寸法を計測する寸法計測手
段と、 前記寸法計測手段による測定結果に基づいて前記基板の
温度を求める計算手段とを備えていることを特徴とする
基板の温度測定装置。 - 【請求項２】 前記計算手段は、前記基板の熱による膨
張収縮の関係から前記寸法に基づく該基板の温度を求め
ることを特徴とする請求項１記載の基板の温度測定装
置。 - 【請求項３】 前記寸法計測手段は、前記処理室の外部
容器に設けられた窓を介して該処理室の外側から該処理
室の内部に配置された前記基板の所定部分における寸法
を計測することを特徴とする請求項１記載の基板の温度
測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2634296A JPH09218104A (ja) | 1996-02-14 | 1996-02-14 | 基板の温度測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2634296A JPH09218104A (ja) | 1996-02-14 | 1996-02-14 | 基板の温度測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09218104A true JPH09218104A (ja) | 1997-08-19 |
Family
ID=12190776
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2634296A Pending JPH09218104A (ja) | 1996-02-14 | 1996-02-14 | 基板の温度測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09218104A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008053359A (ja) * | 2006-08-23 | 2008-03-06 | Taiyo Nippon Sanso Corp | 気相成長装置 |
| JP2008251904A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Tokyo Electron Ltd | 載置台の表面処理方法 |
| JP2009212199A (ja) * | 2008-03-03 | 2009-09-17 | Canon Anelva Corp | 基板表面温度計測方法、及び、これを用いた基板処理装置 |
| JP2011191113A (ja) * | 2010-03-12 | 2011-09-29 | Tokyo Electron Ltd | 温度測定用プローブ、温度測定システム及びこれを用いた温度測定方法 |
| EP2503021A1 (en) | 2011-03-24 | 2012-09-26 | United Technologies Corporation | Monitoring of substrate temperature. |
-
1996
- 1996-02-14 JP JP2634296A patent/JPH09218104A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008053359A (ja) * | 2006-08-23 | 2008-03-06 | Taiyo Nippon Sanso Corp | 気相成長装置 |
| JP2008251904A (ja) * | 2007-03-30 | 2008-10-16 | Tokyo Electron Ltd | 載置台の表面処理方法 |
| JP2009212199A (ja) * | 2008-03-03 | 2009-09-17 | Canon Anelva Corp | 基板表面温度計測方法、及び、これを用いた基板処理装置 |
| JP2011191113A (ja) * | 2010-03-12 | 2011-09-29 | Tokyo Electron Ltd | 温度測定用プローブ、温度測定システム及びこれを用いた温度測定方法 |
| EP2503021A1 (en) | 2011-03-24 | 2012-09-26 | United Technologies Corporation | Monitoring of substrate temperature. |
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