温度測定用ウエハ
【課題】 処理液を使用する基板処理装置においても、ワイヤレス方式でウエハの温度を測定することが可能な温度測定用ウエハを提供する。
【解決手段】 シリコンウエハから成るベース基板１１の下面に、３個の水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃと、これらの水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃに各々連結するアンテナ２ａ、２ｂ、２ｃとが配設されたプリント基板３と、フッ素樹脂製の薄板２１をこの順に積層した構成を有する。ベース基板１１とフッ素樹脂製の薄板２１とは、その周縁において、例えば摂氏２００度程度の温度で加圧加熱溶着されることにより、液密な構成となっている。
【解決手段】 シリコンウエハから成るベース基板１１の下面に、３個の水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃと、これらの水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃに各々連結するアンテナ２ａ、２ｂ、２ｃとが配設されたプリント基板３と、フッ素樹脂製の薄板２１をこの順に積層した構成を有する。ベース基板１１とフッ素樹脂製の薄板２１とは、その周縁において、例えば摂氏２００度程度の温度で加圧加熱溶着されることにより、液密な構成となっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、基板処理装置において処理されるウエハの温度を測定するための温度測定用ウエハに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、半導体デバイスを製造するための半導体基板や液晶デバイスを製造するためのガラス基板などのウエハに対して、フォトレジストを塗布するコータや、フォトレジストの現像処理を行うデベロッパにおいては、処理されるウエハの温度を測定する必要がある。また、ウエハに塗布されるフォトレジストや現像液等の処理液の温度を、ウエハの温度を介して測定する必要がある場合もある。このようなウエハの温度測定を行う場合、実際に処理を実行中のウエハの温度を測定することは困難である。このため、一般的には、白金抵抗体や熱電対等の温度検知部材を使用した温度センサや、水晶振動子の共振周波数を利用した温度センサをダミーウエハとしての温度測定用ウエハに埋め込み、この温度測定用ウエハを熱処理装置等の基板処理装置の処理部に設置して、この温度測定用ウエハの温度を測定することにより、実際にデバイスの製造のために基板処理装置により処理されるウエハの温度を推定するようにしている。
【０００３】
特許文献１には、水晶振動子が安定に発振を行う固有振動数を持ち、かつ、その固有振動数が温度変化と特定の相関を持つ特性を有することを利用し、導線を使用することなく、精度良くウエハの温度を測定できるようにした基板の温度測定方法が開示されている。この基板の温度測定方法においては、温度測定用ウエハに、水晶振動子とコイルとを接続して形成される検温素子を配設し、水晶振動子の固有振動数に相当する周波数の送信波を検温素子に発信する。そして、チャンバー内の上蓋に検温素子からの電磁波を受信するセンサーコイルを設け、送信波を停止した後に、水晶振動子が共振後の減衰振動により放出する温度測定用ウエハの温度に応じた電磁波を受信し、検温素子からの電磁波の周波数に基づいて温度測定用ウエハの温度を測定する。
【０００４】
また、特許文献２には、配線数の増加を抑制することができる基板熱処理装置が開示されている。この基板熱処理装置においては、水晶振動子にコイルを接続して形成された検温素子が温度測定用ウエハの複数箇所に設置される。また、チャンバー内の上蓋に中継アンテナが取り付けられるとともに、搬送ロボットの保持アームに送受信アンテナが設置される。各水晶振動子の固有振動数に相当する周波数の送信波を送受信アンテナから中継アンテナを経由して送信することによって対応する水晶振動子を共振させ、この水晶振動子から放出された電磁波を中継アンテナを経由して送受信アンテナにて受信し、その受信した電磁波の周波数および送信波の周波数に基づいて温度測定用ウエハの温度測定を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１４０１６７号公報
【特許文献２】特開２００７−１９１５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１および特許文献２に記載された温度測定方法は、ワイヤレス形式でウエハの温度を測定しうる優れたものではあるが、処理液を使用する基板処理装置での利用については考慮されていないものであった。すなわち、特許文献１および特許文献２に記載された温度測定方法は、ウエハを熱処理する熱処理装置に使用する場合においては利用できるが、処理液を使用する基板処理装置に使用した場合には、銅、アルミニュウム、クロム、鉛等が使用された水晶振動子やコイル部分が処理液と接触することにより、それらが腐食され、温度測定が実行し得ないという問題が生ずる。
【０００７】
この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、処理液を使用する基板処理装置においても、ワイヤレス方式でウエハの温度を測定することが可能な温度測定用ウエハを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、ベース基板と、水晶振動子と、前記水晶振動子に接続されたアンテナとを備え、送受信アンテナとの間でデータを送受信する温度測定用ウエハにおいて、前記ベース基板とフッ素樹脂を加圧加熱溶着させることにより、前記水晶振動子と前記アンテナとを、前記ベース基板または前記フッ素樹脂により液密な状態で囲ったことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、その中央部に前記水晶振動子と前記アンテナとを収納可能な凹部が形成され、その周縁部分において前記ベース基板に加圧加熱溶着されるフッ素樹脂製の薄板を有する。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記水晶振動子と前記アンテナとを前記ベース基板との間に収納した状態で前記ベース基板と加圧加熱溶着されるフッ素樹脂製のシート部材を有する。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、第１のベース基板および第２のベース基板の間に形成された空間内に前記水晶振動子と前記アンテナとを収納するとともに、前記第１のベース基板と前記第２のベース基板とをそれらの周縁部分においてフッ素樹脂により加圧加熱溶着した。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記水晶振動子による温度測定面とは逆側の面に、温度測定面とは逆側の面であることを認識可能な表示が形成される。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記水晶振動子と前記アンテナとが装着されたプリント基板の複数個を前記ベース基板および前記フッ素樹脂により液密な状態で囲われる。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、請求項１から請求項６のいずれかに記載の発明において、前記水晶振動子と当接する前記ベース基板の面に、前記水晶振動子の一部を収納する凹部が形成される。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、請求項１から請求項７のいずれかに記載の発明において、前記ベース基板はシリコンウエハであり、前記フッ素樹脂は、４フッ化エチレンまたは３フッ化塩化エチレンである。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に記載の発明によれば、処理液を使用する基板処理装置においても、ワイヤレス方式でウエハの温度を測定することが可能となる。
【００１７】
請求項２に記載の発明によれば、ベース基板とフッ素樹脂の薄板内に水晶振動子とアンテナとを封入することにより、温度測定用ウエハの形状を実際にデバイス製造で使用するウエハと類似または同様の形状とすることで、より正確な温度測定が可能となる。
【００１８】
請求項３に記載の発明によれば、簡易な構成でありながら液密性を確保することが可能となる。
【００１９】
請求項４に記載の発明によれば、温度測定用ウエハの外観を実際にデバイス製造で使用するウエハと類似または同様の形状とすることで、より正確な温度測定が可能となる。
【００２０】
請求項５に記載の発明によれば、温度測定面を容易に認識することが可能となる。
【００２１】
請求項６に記載の発明によれば、水晶振動子とアンテナとをプリント基板によりユニット化することで、複数箇所において温度測定を行う場合の製造コストを削減することが可能となる。
【００２２】
請求項７に記載の発明によれば、水晶振動子をベース基板の表面に近づけることにより、温度の測定精度を向上させることが可能となる。
【００２３】
請求項８に記載の発明によれば、ベース基板とフッ素樹脂を容易かつ確実に溶着させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明に係る温度測定用ウエハＷを使用する基板処理装置の斜視図である。
【図２】基板処理装置および温度測定用ウエハＷの主要な制御系を示すブロック図である。
【図３】この発明の第１実施形態に係る温度測定用ウエハＷの概要図である。
【図４】水晶振動子１ａとアンテナ２ａとの関係を模式的に示す説明図である。
【図５】この発明の第２実施形態に係る温度測定用ウエハＷの概要図である。
【図６】この発明の第３実施形態に係る温度測定用ウエハＷの概要図である。
【図７】この発明の第４実施形態に係る温度測定用ウエハＷの概要図である。
【図８】この発明の第４実施形態に係る温度測定用ウエハＷの外観図である。
【図９】この発明の第５実施形態に係る温度測定用ウエハＷの概要図である。
【図１０】この発明の第６実施形態に係る温度測定用ウエハＷの概要図である。
【図１１】この発明の第７実施形態に係る温度測定用ウエハＷの概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。まず、この発明に係る温度測定用ウエハＷを使用する基板処理装置の構成について説明する。図１は、この発明に係る温度測定用ウエハＷを使用する基板処理装置の斜視図である。
【００２６】
この基板処理装置は、シリコンウエハ等の半導体ウエハに対して処理液を塗布または供給してその処理を行うものであり、この発明に係る温度測定用ウエハＷを載置して回転するスピンチャック６１と、スピンチャックに６１により回転する温度測定用ウエハＷに対して処理液を吐出するノズル６４と、飛散防止用カップ６２と、送受信アンテナ６３とを備える。この基板処理装置においては、温度測定用ウエハＷにおける水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃの振動に関するデータを、温度測定用ウエハＷ内に配設されたアンテナと送受信用アンテナ６３との間で送受信することにより、ワイヤレス方式で温度測定用ウエハＷの温度を測定するものである。なお、図１においては、本来、温度測定用ウエハＷの内部に配設されている水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃを温度測定用ウエハＷの表面に図示している。なお、具体的な基板処理装置は、半導体ウエハに対して、レジスト液を塗布するコーターや、現像液で処理するデベロッパや、洗浄液で処理する洗浄装置や、残余のレジストを剥離するため剥離液で処理する剥離装置などである。
【００２７】
図２は、上述した基板処理装置および温度測定用ウエハＷの主要な制御系を示すブロック図である。
【００２８】
温度測定用ウエハＷは、円形状であって、３個の水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃと、これらの水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃに各々接続されたアンテナ２ａ、２ｂ、２ｃとを備える。水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃに使用される水晶は、その結晶から切り出す角度により固有振動数が異なるとともに多種多様の温度特性を有し、それらのうちのいわゆるＹｓカットのものが温度に対する送受信周波数の変化率が大きい。このため、水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃにその固有振動数に相当する周波数の送信波を送信し、送信停止後に水晶振動子１から受信した電磁波の周波数を測定すれば、予め測定した送受信周波数の変化率と温度との相関に基づいて温度測定用ウエハＷの温度を算定することができる。なお、これら３個の水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃとしては、固有振動数が互いに異なるものが使用される。
【００２９】
一方、基板処理装置は、各水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃの固有周波数に相当する周波数の送信波を、送受信アンテナ６３を介してアンテナ２ａ、２ｂ、２ｃに送信するための送信機７１と、アンテナ２ａ、２ｂ、２ｃから送受信アンテナ６３を介して水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃの減衰振動に対応した電気信号を受信するための受信機７３と、周波数分別器７２と、周波数カウンタ７４と、温度測定器７５と、切替スイッチ７６とを備える。
【００３０】
この基板処理装置においては、最初に、切替スイッチ７６を送信機７１側に切り替え、送信機７１より３個の水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃの固有振動数に相当する周波数（ｆ１、ｆ２、ｆ３）の送信波を順次発信する。この送信波は、送受信アンテナ６３から、アンテナ２ａ、２ｂ、２ｃを介して３個の水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃに送信される。これにより、各水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃが、各々の固有振動数で共振する。
【００３１】
続いて、送信機７１からの送信波の発信を停止するとともに、切替スイッチ７６を周波数分別器７２側に切り替える。送信波が停止した後、各水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃは、温度測定用ウエハＷの温度に応じた周波数で減衰振動する。この減衰振動に対応した電気信号がアンテナ２ａ、２ｂ、２ｃから送受信アンテナ６３に送信される。そして、減衰振動に対応した電気信号は、送受信アンテナ６３から周波数分別器７２に送られる。周波数分別器７２および受信機７３においては、減衰振動に対応する周波数を中心とした所定帯域の信号を順次受信する。そして、周波数カウンタ７４において、この信号の周波数を各水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃ毎に計数する。一方、温度測定器７５においては、周波数カウンタで計数した周波数と、予め測定しておいた各水晶振動子の周波数対温度特性とを比較することにより、温度測定用ウエハＷにおける各水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃに対応する位置の温度を求める。
【００３２】
次に、この発明に係る温度測定用ウエハＷの構成について説明する。図３は、この発明の第１実施形態に係る温度測定用ウエハＷの概要図である。なお、図３（ａ）は温度測定用ウエハＷの平面を示す概要図であるが、ベース基板１１の下面側に配置された水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃやアンテナ２ａ、２ｂ、２ｃをも図示している。また、図３（ｂ）は、温度測定用ウエハＷ断面を示す概要図である。
【００３３】
この温度測定用ウエハＷは、デバイス製造のために使用する円形状の半導体ウエハと同じか若しくはそれを研磨することにより薄型化された、例えばシリコンウエハから成るベース基板１１の下面に、３個の水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃと、これらの水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃに各々連結するアンテナ２ａ、２ｂ、２ｃとが配設されたプリント基板３と、フッ素樹脂製の薄板２１とをこの順に積層した構成を有する。ベース基板１１とフッ素樹脂製の薄板２１とは、その全周の接触部分の周縁において、フッ素樹脂の融点かそれより数度から数十度高い温度(使用するフッ素樹脂により異なるが、摂氏２１０度から３５０度）で加圧加熱溶着されることにより、液密な状態で水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃとアンテナ２ａ、２ｂ、２ｃとを囲った構成となっている。水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃは、ウエハの温度を測定したい箇所に設置される。
【００３４】
ここで、「液密」とは、液体を通過させない状態で封止(シール)することを意味する。液密な状態で水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃとアンテナ２ａ、２ｂ、２ｃとを囲うとは、温度測定用ウエハＷに処理液が供給された場合に、その処理液が温度測定用ウエハＷの外部から水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃおよびアンテナ２ａ、２ｂ、２ｃ側に浸入しないようにその周囲を囲むことを意味する。
【００３５】
図４は、水晶振動子１ａとアンテナ２ａとの関係を模式的に示す説明図である。
【００３６】
水晶振動子１ａに接続されたアンテナ２ａは、導線を数ターン巻回した円形コイル状の形状を有する。このような構成は、他のアンテナ２ｂ、２ｃについても、円の直径が異なる点を除き、同様である。
【００３７】
再度、図３を参照して、フッ素樹脂製の薄板２１は、４フッ化エチレン（ポリテトラフルオロエチレン）または３フッ化塩化エチレン（ポリクロロトリフルオロエチレン）から成る０．５ｍｍ〜３ｍｍ程度の薄板に対し、水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃ、アンテナ２ａ、２ｂ、２ｃおよびプリント基板３を収納可能な凹部を形成したものである。このため、ベース基板１１とフッ素樹脂製の薄板２１とをその全周の接触部分の周縁において溶着することにより、半導体デバイスを製造するために用いられる通常のシリコンウエハとほぼ類似する形状の温度測定用ウエハＷを作成することが可能となる。なお、ベース基板１１の厚みを薄くすることにより、薄板２１を積層した温度測定用ウエハＷの厚みを、実際にデバイス製造のために利用されるウエハの厚みとほぼ同じにすることが望ましい。
【００３８】
また、シリコンウエハから成るベース基板１１には、サンドブラスト加工等により、水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃの一部を収納する凹部が形成されている。このため、水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃとベース基板１１の表面との距離を小さくすることができ、水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃをベース基板１１の表面に近づけることで温度の測定精度を向上させることが可能となる。
【００３９】
このとき、シリコンウエハとフッ素樹脂としての４フッ化エチレンまたは３フッ化塩化エチレンとは、加圧加熱によるその溶着性が極めて良好であり、液密構造を容易に構成することができる。また、４フッ化エチレンまたは３フッ化塩化エチレン等のフッ素樹脂は、耐薬性に優れた材質であるため、シリコン基板の処理装置で処理液が接触する部品に通常使用される材質であり、また、接着剤を用いることなく接着できるので、不純物などが半導体デバイス付着する等の所謂コンタミネーション（ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ）が発生することを防止できる。このため、シリコンウエハから成るベース基板１１と４フッ化エチレンまたは３フッ化塩化エチレン等のフッ素樹脂から成る薄板２１を使用することにより、処理液を使用する基板処理装置においても好適な温度測定用ウエハＷを作成することが可能となる。
【００４０】
次に、この発明に係る温度測定用ウエハＷの他の実施形態について説明する。図５は、この発明の第２実施形態に係る温度測定用ウエハＷの概要図である。なお、図５（ａ）は温度測定用ウエハＷの平面を示す概要図であるが、ベース基板１１の下面側に配置された水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃやアンテナ２ａ、２ｂ、２ｃをも図示している。また、図５（ｂ）は、温度測定用ウエハＷ断面を示す概要図である。
【００４１】
この第２実施形態に係る温度測定用ウエハＷは、第１実施形態に係る温度測定用ウエハＷにおけるフッ素樹脂製の薄板２１のかわりに、フッ素樹脂製のシート部材２２を採用した構成を有する。すなわち、この温度測定用ウエハＷは、シリコンウエハから成るベース基板１１の下面に、３個の水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃと、これらの水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃに各々連結するアンテナ２ａ、２ｂ、２ｃとが配設されたプリント基板３と、フッ素樹脂製のシート部材２２とをこの順に積層した構成を有する。ベース基板１１とフッ素樹脂製のシート部材２２とは、それの全周の接触部分の周縁において、フッ素樹脂の融点と同じかそれより高い温度で加圧加熱溶着されることにより、液密な状態で水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃとアンテナ２ａ、２ｂ、２ｃとを囲った構成となっている。なお、図５(ｂ)における符号３１は、スペーサを示している。
【００４２】
なお、この実施形態においても、シリコンウエハから成るベース基板１１には、サンドブラスト加工等により、水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃの一部を収納する凹部が形成されている。また、この実施形態においては、水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃやアンテナ２ａ、２ｂ、２ｃとベース基板１１との間にも、フッ素樹脂製のシート部材２３を介在させている。これらのシート部材２２、２３の材質としては、４フッ化エチレンまたは３フッ化塩化エチレンが使用される。
【００４３】
次に、この発明に係る温度測定用ウエハＷのさらに他の実施形態について説明する。図６は、この発明の第３実施形態に係る温度測定用ウエハＷの概要図である。なお、図６（ａ）は温度測定用ウエハＷの平面を示す概要図であるが、フッ素樹脂製のシート部材２４を取り外して見た状態を図示している。また、図６（ｂ）は、温度測定用ウエハＷ断面を示す概要図である。
【００４４】
この第３実施形態に係る温度測定用ウエハＷは、第２実施形態に係る温度測定用ウエハＷに対して、水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃとアンテナ２ａ、２ｂ、２ｃとが配設されたプリント基板３の配置を上下逆にした構成を有する。すなわち、この温度測定用ウエハＷは、シリコンウエハから成るベース基板１１の上面に、３個の水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃと、これらの水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃに各々連結するアンテナ２ａ、２ｂ、２ｃとが配設されたプリント基板３と、フッ素樹脂製のシート部材２４とをこの順に積層した構成を有する。ベース基板１１とフッ素樹脂製のシート部材２４とは、それらの全周の接触部分の周縁において、フッ素樹脂の融点と同じかそれより高い温度で加圧加熱溶着されることにより、液密な状態で水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃとアンテナ２ａ、２ｂ、２ｃとを囲った構成となっている。このシート部材２４の材質としては、４フッ化エチレンまたは３フッ化塩化エチレンが使用される。
【００４５】
次に、この発明に係る温度測定用ウエハＷのさらに他の実施形態について説明する。図７は、この発明の第４実施形態に係る温度測定用ウエハＷの概要図である。なお、図７（ａ）は温度測定用ウエハＷの平面を示す概要図であるが、第１のベース基板１２を取り外して見た状態を図示している。また、図７（ｂ）は、温度測定用ウエハＷ断面を示す概要図である。
【００４６】
この第４実施形態に係る温度測定用ウエハＷは、それぞれがシリコンウエハから成る第１のベース基板１２と第２のベース基板１３とを有する。第２のベース基板１３には、サンドブラスト加工等により凹部が形成されており、この凹部による第１のベース基板１２および第２のベース基板１３との間に形成された空間内には、３個の水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃと、これらの水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃに各々連結するアンテナ２ａ、２ｂ、２ｃとが配設されたプリント基板３とが収納されている。そして、第１のベース基板１２と第２のベース基板１３とは、その全周の周縁部分において、フッ素樹脂からなるシート部材２５を利用して、フッ素樹脂の融点と同じかそれより高い温度で加圧加熱溶着されることにより、液密な状態で水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃとアンテナ２ａ、２ｂ、２ｃとを囲った構成となっている。このシート部材２５の材質としては、４フッ化エチレンまたは３フッ化塩化エチレンが使用される。なお、図７における符号３２は、スペーサを示している。
【００４７】
図８は、この発明の第４実施形態に係る温度測定用ウエハＷの外観図である。ここで、図８（ａ）は、温度測定用ウエハＷの斜視図であり、図８（ｂ）は、その裏面図である。
【００４８】
この第４実施形態に係る温度測定用ウエハＷは、シリコンウエハから成る第１のベース基板１２と第２のベース基板１３とによりその表面全域が覆われている。このため、外観上からは表裏の認識が不可能である。一方、温度測定用ウエハＷは、水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃの向きに応じて、その主面の一方は温度を測定するための温度測定面となっており、温度測定面とは逆側の面では正確な温度測定を行うことはできない。この実施形態の場合においては、第１のベース基板１２の表面が温度測定面となっており、プリント基板３が配置される側である第２のベース基板１３の表面は温度測定面とはなっていない。
【００４９】
このため、この第４実施形態に係る温度測定用ウエハＷにおいては、水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃによる温度測定面とは逆側の面に、温度測定面とは逆側の面であることを認識可能な「ＢＡＣＫ」という表示１０が、刻印により形成されている。この表示１０により、この温度測定用ウエハＷを使用して温度測定を実行するときに、その表裏を間違えて設置することを有効に防止することが可能となる。
【００５０】
このとき、温度測定面側に温度測定面であることを認識可能な表示を形成することも可能ではあるが、温度測定面における測定精度を低下させないためには、温度測定面側に温度測定面であることを認識可能な表示を形成するよりも、温度測定面とは逆側の面に、温度測定面とは逆側の面であることを認識可能な表示を形成することが好ましい。
【００５１】
次に、この発明に係る温度測定用ウエハＷのさらに他の実施形態について説明する。図９は、この発明の第５実施形態に係る温度測定用ウエハＷの概要図である。なお、図９（ａ）は温度測定用ウエハＷの平面を示す概要図であるが、第１のベース基板１２を取り外して見た状態を図示している。また、図９（ｂ）は、温度測定用ウエハＷ断面を示す概要図である。
【００５２】
上述した各実施形態においては、各水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃに各々連結するアンテナ２ａ、２ｂ、２ｃを同心円状に配置し、３個の水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃと３個のアンテナ２ａ、２ｂ、２ｃとを単一のプリント基板３上に配設している。これに対して、この第５実施形態に係る温度測定用ウエハＷにおいては、まず、水晶振動子１ａとアンテナ２ａとを一つずつプリント基板３上に配設してユニット化した温度測定ユニット４１ａ、同様に、水晶振動子１ｂとアンテナ２ｂ、あるいは、水晶振動子１ｃとアンテナ２ｃも、それぞれ、別々のプリント基板３上に配設した温度測定ユニット４１ｂ、４１ｃを製作する。
【００５３】
そして、これら３個の温度測定ユニット４１ａ、４１ｂ、４１ｃは、シリコンウエハから成る第２のベース基板１３にサンドブラスト加工等により形成された凹部内に配置される。一方、シリコンウエハから成る第１のベース基板１２には、サンドブラスト加工等により、水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃの一部を収納する凹部が形成されている。このため、第１のベース基板１２と第２のベース基板１３とを、フッ素樹脂からなるシート部材２５を利用して、例えば、摂氏２００度程度の温度で加圧加熱溶着されることにより、第５実施例の場合と同様、通常のシリコンウエハと類似または同様の形状を有する液密な温度測定用ウエハＷを構成することが可能となる。なお、温度測定部分をユニット化することにより、製造コストを削減するこができる。
【００５４】
なお、このシート部材２５の材質としても、４フッ化エチレンまたは３フッ化塩化エチレンが使用される。また、この第５実施形態に係る温度測定用ウエハＷにおいても、第４実施形態の場合と同様、図８に示すような、水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃによる温度測定面とは逆側の面に、温度測定面とは逆側の面であることを認識可能な「ＢＡＣＫ」という表示１０が形成されている。
【００５５】
次に、この発明に係る温度測定用ウエハＷのさらに他の実施形態について説明する。図１０は、この発明の第６実施形態に係る温度測定用ウエハＷの概要図である。なお、図１０（ａ）は温度測定用ウエハＷの平面を示す概要図であるが、シート部材２６を取り外して見た状態を図示している。また、図１０（ｂ）は、温度測定用ウエハＷ断面を示す概要図である。
【００５６】
この第６実施形態においては、第５実施形態においてユニット化した温度測定ユニット外周部全域を、フッ素樹脂からなるシート部材２６により覆った温度測定ユニット４２ａ、４２ｂ、４２ｃで構成される。シート部材２６により覆われた３個の温度測定ユニット４２ａ、４２ｂ、４２ｃは、シリコンウエハから成るベース基板１４にサンドブラスト加工等により形成された凹部内に配置され、凹部内において、例えば、摂氏２００度程度の温度で加圧加熱溶着される。なお、このシート部材２６の材質としても、４フッ化エチレンまたは３フッ化塩化エチレンが使用される。
【００５７】
次に、この発明に係る温度測定用ウエハＷのさらに他の実施形態について説明する。図１１は、この発明の第７実施形態に係る温度測定用ウエハＷの概要図である。なお、図１１（ａ）は温度測定用ウエハＷの平面を示す概要図であるが、ベース基板１５の下面側に配置された水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃやアンテナ２ａ、２ｂ、２ｃをも図示している。また、図１１（ｂ）は、温度測定用ウエハＷ断面を示す概要図である。
【００５８】
この第７実施形態においては、第５実施形態と同様の３個の温度測定ユニット４１ａ、４１ｂ、４１ｃを、シリコンウエハから成るベース基板１５の下面側に配置し、その外周部をフッ素樹脂からなるシート部材２７により覆った構成を有する。ベース基板１５とシート部材２７とは、フッ素樹脂の融点と同じかそれより高い温度で加圧加熱溶着される。
【００５９】
なお、この実施形態においても、シリコンウエハから成るベース基板１５には、サンドブラスト加工等により、水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃの一部を収納する凹部が形成されている。また、この実施形態においても、水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃやアンテナ２ａ、２ｂ、２ｃとベース基板１５との間にも、フッ素樹脂製のシート部材２８を介在させている。この実施形態においても、シート部材２７、２８の材質としては、４フッ化エチレンまたは３フッ化塩化エチレンが使用される。
【００６０】
なお、上述したいずれの実施形態の温度測定用ウエハにおいても、半導体デバイスを製造するために利用する基板（ウエハ）と形状、厚み、材質など可能な限り類似させることが望ましい。例えば、上述した実施形態においては、いずれも、ベース基板１１、１２、１３、１４、１５として、シリコンウエハを使用しているが、半導体デバイスや液晶デバイスを製造するために利用するウエハや基板と同じ材質を使用することが望ましい。また、上述した実施形態においては、いずれも、３個の水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃと３個のアンテナ２ａ、２ｂ、２ｃを使用しているが、水晶振動子とアンテナの数は、単一でもよく、また、３個以上であってもよい。また、ベース基板に対してフッ素樹脂を加圧加熱溶着する加熱温度については、３フッ化樹脂ＰＴＣＦＥ（ポリクロロフルオロエチレン）の場合、その融点が２１０度から２２０度であるため、２１０度から約２４０度の温度が適切であり、また、４フッ化樹脂ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）の場合、その融点３２７度のため、３２７度から３４７度程度が適切である。加圧力については、1平方センチメートルあたり１〜２０ｇが適切である。なお、これらの加熱温度は、加圧力や加圧加熱時間により調整される。また、シート部材２２乃至２７の厚みは、０．１ｍｍから１ｍｍである。
【符号の説明】
【００６１】
１ａ 水晶振動子
１ｂ 水晶振動子
１ｃ 水晶振動子
２ａ アンテナ
２ｂ アンテナ
２ｃ アンテナ
３ プリント基板
１０ 表示
１１ ベース基板
１２ 第１のベース基板
１３ 第２のベース基板
１４ ベース基板
１５ ベース基板
２１ 薄板
２２ シート部材
２３ シート部材
２４ シート部材
２５ シート部材
２６ シート部材
２７ シート部材
３１ スペーサ
３２ スペーサ
６３ 送受信アンテナ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、基板処理装置において処理されるウエハの温度を測定するための温度測定用ウエハに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、半導体デバイスを製造するための半導体基板や液晶デバイスを製造するためのガラス基板などのウエハに対して、フォトレジストを塗布するコータや、フォトレジストの現像処理を行うデベロッパにおいては、処理されるウエハの温度を測定する必要がある。また、ウエハに塗布されるフォトレジストや現像液等の処理液の温度を、ウエハの温度を介して測定する必要がある場合もある。このようなウエハの温度測定を行う場合、実際に処理を実行中のウエハの温度を測定することは困難である。このため、一般的には、白金抵抗体や熱電対等の温度検知部材を使用した温度センサや、水晶振動子の共振周波数を利用した温度センサをダミーウエハとしての温度測定用ウエハに埋め込み、この温度測定用ウエハを熱処理装置等の基板処理装置の処理部に設置して、この温度測定用ウエハの温度を測定することにより、実際にデバイスの製造のために基板処理装置により処理されるウエハの温度を推定するようにしている。
【０００３】
特許文献１には、水晶振動子が安定に発振を行う固有振動数を持ち、かつ、その固有振動数が温度変化と特定の相関を持つ特性を有することを利用し、導線を使用することなく、精度良くウエハの温度を測定できるようにした基板の温度測定方法が開示されている。この基板の温度測定方法においては、温度測定用ウエハに、水晶振動子とコイルとを接続して形成される検温素子を配設し、水晶振動子の固有振動数に相当する周波数の送信波を検温素子に発信する。そして、チャンバー内の上蓋に検温素子からの電磁波を受信するセンサーコイルを設け、送信波を停止した後に、水晶振動子が共振後の減衰振動により放出する温度測定用ウエハの温度に応じた電磁波を受信し、検温素子からの電磁波の周波数に基づいて温度測定用ウエハの温度を測定する。
【０００４】
また、特許文献２には、配線数の増加を抑制することができる基板熱処理装置が開示されている。この基板熱処理装置においては、水晶振動子にコイルを接続して形成された検温素子が温度測定用ウエハの複数箇所に設置される。また、チャンバー内の上蓋に中継アンテナが取り付けられるとともに、搬送ロボットの保持アームに送受信アンテナが設置される。各水晶振動子の固有振動数に相当する周波数の送信波を送受信アンテナから中継アンテナを経由して送信することによって対応する水晶振動子を共振させ、この水晶振動子から放出された電磁波を中継アンテナを経由して送受信アンテナにて受信し、その受信した電磁波の周波数および送信波の周波数に基づいて温度測定用ウエハの温度測定を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１４０１６７号公報
【特許文献２】特開２００７−１９１５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１および特許文献２に記載された温度測定方法は、ワイヤレス形式でウエハの温度を測定しうる優れたものではあるが、処理液を使用する基板処理装置での利用については考慮されていないものであった。すなわち、特許文献１および特許文献２に記載された温度測定方法は、ウエハを熱処理する熱処理装置に使用する場合においては利用できるが、処理液を使用する基板処理装置に使用した場合には、銅、アルミニュウム、クロム、鉛等が使用された水晶振動子やコイル部分が処理液と接触することにより、それらが腐食され、温度測定が実行し得ないという問題が生ずる。
【０００７】
この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、処理液を使用する基板処理装置においても、ワイヤレス方式でウエハの温度を測定することが可能な温度測定用ウエハを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、ベース基板と、水晶振動子と、前記水晶振動子に接続されたアンテナとを備え、送受信アンテナとの間でデータを送受信する温度測定用ウエハにおいて、前記ベース基板とフッ素樹脂を加圧加熱溶着させることにより、前記水晶振動子と前記アンテナとを、前記ベース基板または前記フッ素樹脂により液密な状態で囲ったことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、その中央部に前記水晶振動子と前記アンテナとを収納可能な凹部が形成され、その周縁部分において前記ベース基板に加圧加熱溶着されるフッ素樹脂製の薄板を有する。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記水晶振動子と前記アンテナとを前記ベース基板との間に収納した状態で前記ベース基板と加圧加熱溶着されるフッ素樹脂製のシート部材を有する。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、第１のベース基板および第２のベース基板の間に形成された空間内に前記水晶振動子と前記アンテナとを収納するとともに、前記第１のベース基板と前記第２のベース基板とをそれらの周縁部分においてフッ素樹脂により加圧加熱溶着した。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記水晶振動子による温度測定面とは逆側の面に、温度測定面とは逆側の面であることを認識可能な表示が形成される。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記水晶振動子と前記アンテナとが装着されたプリント基板の複数個を前記ベース基板および前記フッ素樹脂により液密な状態で囲われる。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、請求項１から請求項６のいずれかに記載の発明において、前記水晶振動子と当接する前記ベース基板の面に、前記水晶振動子の一部を収納する凹部が形成される。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、請求項１から請求項７のいずれかに記載の発明において、前記ベース基板はシリコンウエハであり、前記フッ素樹脂は、４フッ化エチレンまたは３フッ化塩化エチレンである。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に記載の発明によれば、処理液を使用する基板処理装置においても、ワイヤレス方式でウエハの温度を測定することが可能となる。
【００１７】
請求項２に記載の発明によれば、ベース基板とフッ素樹脂の薄板内に水晶振動子とアンテナとを封入することにより、温度測定用ウエハの形状を実際にデバイス製造で使用するウエハと類似または同様の形状とすることで、より正確な温度測定が可能となる。
【００１８】
請求項３に記載の発明によれば、簡易な構成でありながら液密性を確保することが可能となる。
【００１９】
請求項４に記載の発明によれば、温度測定用ウエハの外観を実際にデバイス製造で使用するウエハと類似または同様の形状とすることで、より正確な温度測定が可能となる。
【００２０】
請求項５に記載の発明によれば、温度測定面を容易に認識することが可能となる。
【００２１】
請求項６に記載の発明によれば、水晶振動子とアンテナとをプリント基板によりユニット化することで、複数箇所において温度測定を行う場合の製造コストを削減することが可能となる。
【００２２】
請求項７に記載の発明によれば、水晶振動子をベース基板の表面に近づけることにより、温度の測定精度を向上させることが可能となる。
【００２３】
請求項８に記載の発明によれば、ベース基板とフッ素樹脂を容易かつ確実に溶着させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明に係る温度測定用ウエハＷを使用する基板処理装置の斜視図である。
【図２】基板処理装置および温度測定用ウエハＷの主要な制御系を示すブロック図である。
【図３】この発明の第１実施形態に係る温度測定用ウエハＷの概要図である。
【図４】水晶振動子１ａとアンテナ２ａとの関係を模式的に示す説明図である。
【図５】この発明の第２実施形態に係る温度測定用ウエハＷの概要図である。
【図６】この発明の第３実施形態に係る温度測定用ウエハＷの概要図である。
【図７】この発明の第４実施形態に係る温度測定用ウエハＷの概要図である。
【図８】この発明の第４実施形態に係る温度測定用ウエハＷの外観図である。
【図９】この発明の第５実施形態に係る温度測定用ウエハＷの概要図である。
【図１０】この発明の第６実施形態に係る温度測定用ウエハＷの概要図である。
【図１１】この発明の第７実施形態に係る温度測定用ウエハＷの概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。まず、この発明に係る温度測定用ウエハＷを使用する基板処理装置の構成について説明する。図１は、この発明に係る温度測定用ウエハＷを使用する基板処理装置の斜視図である。
【００２６】
この基板処理装置は、シリコンウエハ等の半導体ウエハに対して処理液を塗布または供給してその処理を行うものであり、この発明に係る温度測定用ウエハＷを載置して回転するスピンチャック６１と、スピンチャックに６１により回転する温度測定用ウエハＷに対して処理液を吐出するノズル６４と、飛散防止用カップ６２と、送受信アンテナ６３とを備える。この基板処理装置においては、温度測定用ウエハＷにおける水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃの振動に関するデータを、温度測定用ウエハＷ内に配設されたアンテナと送受信用アンテナ６３との間で送受信することにより、ワイヤレス方式で温度測定用ウエハＷの温度を測定するものである。なお、図１においては、本来、温度測定用ウエハＷの内部に配設されている水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃを温度測定用ウエハＷの表面に図示している。なお、具体的な基板処理装置は、半導体ウエハに対して、レジスト液を塗布するコーターや、現像液で処理するデベロッパや、洗浄液で処理する洗浄装置や、残余のレジストを剥離するため剥離液で処理する剥離装置などである。
【００２７】
図２は、上述した基板処理装置および温度測定用ウエハＷの主要な制御系を示すブロック図である。
【００２８】
温度測定用ウエハＷは、円形状であって、３個の水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃと、これらの水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃに各々接続されたアンテナ２ａ、２ｂ、２ｃとを備える。水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃに使用される水晶は、その結晶から切り出す角度により固有振動数が異なるとともに多種多様の温度特性を有し、それらのうちのいわゆるＹｓカットのものが温度に対する送受信周波数の変化率が大きい。このため、水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃにその固有振動数に相当する周波数の送信波を送信し、送信停止後に水晶振動子１から受信した電磁波の周波数を測定すれば、予め測定した送受信周波数の変化率と温度との相関に基づいて温度測定用ウエハＷの温度を算定することができる。なお、これら３個の水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃとしては、固有振動数が互いに異なるものが使用される。
【００２９】
一方、基板処理装置は、各水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃの固有周波数に相当する周波数の送信波を、送受信アンテナ６３を介してアンテナ２ａ、２ｂ、２ｃに送信するための送信機７１と、アンテナ２ａ、２ｂ、２ｃから送受信アンテナ６３を介して水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃの減衰振動に対応した電気信号を受信するための受信機７３と、周波数分別器７２と、周波数カウンタ７４と、温度測定器７５と、切替スイッチ７６とを備える。
【００３０】
この基板処理装置においては、最初に、切替スイッチ７６を送信機７１側に切り替え、送信機７１より３個の水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃの固有振動数に相当する周波数（ｆ１、ｆ２、ｆ３）の送信波を順次発信する。この送信波は、送受信アンテナ６３から、アンテナ２ａ、２ｂ、２ｃを介して３個の水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃに送信される。これにより、各水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃが、各々の固有振動数で共振する。
【００３１】
続いて、送信機７１からの送信波の発信を停止するとともに、切替スイッチ７６を周波数分別器７２側に切り替える。送信波が停止した後、各水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃは、温度測定用ウエハＷの温度に応じた周波数で減衰振動する。この減衰振動に対応した電気信号がアンテナ２ａ、２ｂ、２ｃから送受信アンテナ６３に送信される。そして、減衰振動に対応した電気信号は、送受信アンテナ６３から周波数分別器７２に送られる。周波数分別器７２および受信機７３においては、減衰振動に対応する周波数を中心とした所定帯域の信号を順次受信する。そして、周波数カウンタ７４において、この信号の周波数を各水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃ毎に計数する。一方、温度測定器７５においては、周波数カウンタで計数した周波数と、予め測定しておいた各水晶振動子の周波数対温度特性とを比較することにより、温度測定用ウエハＷにおける各水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃに対応する位置の温度を求める。
【００３２】
次に、この発明に係る温度測定用ウエハＷの構成について説明する。図３は、この発明の第１実施形態に係る温度測定用ウエハＷの概要図である。なお、図３（ａ）は温度測定用ウエハＷの平面を示す概要図であるが、ベース基板１１の下面側に配置された水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃやアンテナ２ａ、２ｂ、２ｃをも図示している。また、図３（ｂ）は、温度測定用ウエハＷ断面を示す概要図である。
【００３３】
この温度測定用ウエハＷは、デバイス製造のために使用する円形状の半導体ウエハと同じか若しくはそれを研磨することにより薄型化された、例えばシリコンウエハから成るベース基板１１の下面に、３個の水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃと、これらの水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃに各々連結するアンテナ２ａ、２ｂ、２ｃとが配設されたプリント基板３と、フッ素樹脂製の薄板２１とをこの順に積層した構成を有する。ベース基板１１とフッ素樹脂製の薄板２１とは、その全周の接触部分の周縁において、フッ素樹脂の融点かそれより数度から数十度高い温度(使用するフッ素樹脂により異なるが、摂氏２１０度から３５０度）で加圧加熱溶着されることにより、液密な状態で水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃとアンテナ２ａ、２ｂ、２ｃとを囲った構成となっている。水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃは、ウエハの温度を測定したい箇所に設置される。
【００３４】
ここで、「液密」とは、液体を通過させない状態で封止(シール)することを意味する。液密な状態で水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃとアンテナ２ａ、２ｂ、２ｃとを囲うとは、温度測定用ウエハＷに処理液が供給された場合に、その処理液が温度測定用ウエハＷの外部から水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃおよびアンテナ２ａ、２ｂ、２ｃ側に浸入しないようにその周囲を囲むことを意味する。
【００３５】
図４は、水晶振動子１ａとアンテナ２ａとの関係を模式的に示す説明図である。
【００３６】
水晶振動子１ａに接続されたアンテナ２ａは、導線を数ターン巻回した円形コイル状の形状を有する。このような構成は、他のアンテナ２ｂ、２ｃについても、円の直径が異なる点を除き、同様である。
【００３７】
再度、図３を参照して、フッ素樹脂製の薄板２１は、４フッ化エチレン（ポリテトラフルオロエチレン）または３フッ化塩化エチレン（ポリクロロトリフルオロエチレン）から成る０．５ｍｍ〜３ｍｍ程度の薄板に対し、水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃ、アンテナ２ａ、２ｂ、２ｃおよびプリント基板３を収納可能な凹部を形成したものである。このため、ベース基板１１とフッ素樹脂製の薄板２１とをその全周の接触部分の周縁において溶着することにより、半導体デバイスを製造するために用いられる通常のシリコンウエハとほぼ類似する形状の温度測定用ウエハＷを作成することが可能となる。なお、ベース基板１１の厚みを薄くすることにより、薄板２１を積層した温度測定用ウエハＷの厚みを、実際にデバイス製造のために利用されるウエハの厚みとほぼ同じにすることが望ましい。
【００３８】
また、シリコンウエハから成るベース基板１１には、サンドブラスト加工等により、水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃの一部を収納する凹部が形成されている。このため、水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃとベース基板１１の表面との距離を小さくすることができ、水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃをベース基板１１の表面に近づけることで温度の測定精度を向上させることが可能となる。
【００３９】
このとき、シリコンウエハとフッ素樹脂としての４フッ化エチレンまたは３フッ化塩化エチレンとは、加圧加熱によるその溶着性が極めて良好であり、液密構造を容易に構成することができる。また、４フッ化エチレンまたは３フッ化塩化エチレン等のフッ素樹脂は、耐薬性に優れた材質であるため、シリコン基板の処理装置で処理液が接触する部品に通常使用される材質であり、また、接着剤を用いることなく接着できるので、不純物などが半導体デバイス付着する等の所謂コンタミネーション（ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ）が発生することを防止できる。このため、シリコンウエハから成るベース基板１１と４フッ化エチレンまたは３フッ化塩化エチレン等のフッ素樹脂から成る薄板２１を使用することにより、処理液を使用する基板処理装置においても好適な温度測定用ウエハＷを作成することが可能となる。
【００４０】
次に、この発明に係る温度測定用ウエハＷの他の実施形態について説明する。図５は、この発明の第２実施形態に係る温度測定用ウエハＷの概要図である。なお、図５（ａ）は温度測定用ウエハＷの平面を示す概要図であるが、ベース基板１１の下面側に配置された水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃやアンテナ２ａ、２ｂ、２ｃをも図示している。また、図５（ｂ）は、温度測定用ウエハＷ断面を示す概要図である。
【００４１】
この第２実施形態に係る温度測定用ウエハＷは、第１実施形態に係る温度測定用ウエハＷにおけるフッ素樹脂製の薄板２１のかわりに、フッ素樹脂製のシート部材２２を採用した構成を有する。すなわち、この温度測定用ウエハＷは、シリコンウエハから成るベース基板１１の下面に、３個の水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃと、これらの水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃに各々連結するアンテナ２ａ、２ｂ、２ｃとが配設されたプリント基板３と、フッ素樹脂製のシート部材２２とをこの順に積層した構成を有する。ベース基板１１とフッ素樹脂製のシート部材２２とは、それの全周の接触部分の周縁において、フッ素樹脂の融点と同じかそれより高い温度で加圧加熱溶着されることにより、液密な状態で水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃとアンテナ２ａ、２ｂ、２ｃとを囲った構成となっている。なお、図５(ｂ)における符号３１は、スペーサを示している。
【００４２】
なお、この実施形態においても、シリコンウエハから成るベース基板１１には、サンドブラスト加工等により、水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃの一部を収納する凹部が形成されている。また、この実施形態においては、水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃやアンテナ２ａ、２ｂ、２ｃとベース基板１１との間にも、フッ素樹脂製のシート部材２３を介在させている。これらのシート部材２２、２３の材質としては、４フッ化エチレンまたは３フッ化塩化エチレンが使用される。
【００４３】
次に、この発明に係る温度測定用ウエハＷのさらに他の実施形態について説明する。図６は、この発明の第３実施形態に係る温度測定用ウエハＷの概要図である。なお、図６（ａ）は温度測定用ウエハＷの平面を示す概要図であるが、フッ素樹脂製のシート部材２４を取り外して見た状態を図示している。また、図６（ｂ）は、温度測定用ウエハＷ断面を示す概要図である。
【００４４】
この第３実施形態に係る温度測定用ウエハＷは、第２実施形態に係る温度測定用ウエハＷに対して、水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃとアンテナ２ａ、２ｂ、２ｃとが配設されたプリント基板３の配置を上下逆にした構成を有する。すなわち、この温度測定用ウエハＷは、シリコンウエハから成るベース基板１１の上面に、３個の水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃと、これらの水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃに各々連結するアンテナ２ａ、２ｂ、２ｃとが配設されたプリント基板３と、フッ素樹脂製のシート部材２４とをこの順に積層した構成を有する。ベース基板１１とフッ素樹脂製のシート部材２４とは、それらの全周の接触部分の周縁において、フッ素樹脂の融点と同じかそれより高い温度で加圧加熱溶着されることにより、液密な状態で水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃとアンテナ２ａ、２ｂ、２ｃとを囲った構成となっている。このシート部材２４の材質としては、４フッ化エチレンまたは３フッ化塩化エチレンが使用される。
【００４５】
次に、この発明に係る温度測定用ウエハＷのさらに他の実施形態について説明する。図７は、この発明の第４実施形態に係る温度測定用ウエハＷの概要図である。なお、図７（ａ）は温度測定用ウエハＷの平面を示す概要図であるが、第１のベース基板１２を取り外して見た状態を図示している。また、図７（ｂ）は、温度測定用ウエハＷ断面を示す概要図である。
【００４６】
この第４実施形態に係る温度測定用ウエハＷは、それぞれがシリコンウエハから成る第１のベース基板１２と第２のベース基板１３とを有する。第２のベース基板１３には、サンドブラスト加工等により凹部が形成されており、この凹部による第１のベース基板１２および第２のベース基板１３との間に形成された空間内には、３個の水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃと、これらの水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃに各々連結するアンテナ２ａ、２ｂ、２ｃとが配設されたプリント基板３とが収納されている。そして、第１のベース基板１２と第２のベース基板１３とは、その全周の周縁部分において、フッ素樹脂からなるシート部材２５を利用して、フッ素樹脂の融点と同じかそれより高い温度で加圧加熱溶着されることにより、液密な状態で水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃとアンテナ２ａ、２ｂ、２ｃとを囲った構成となっている。このシート部材２５の材質としては、４フッ化エチレンまたは３フッ化塩化エチレンが使用される。なお、図７における符号３２は、スペーサを示している。
【００４７】
図８は、この発明の第４実施形態に係る温度測定用ウエハＷの外観図である。ここで、図８（ａ）は、温度測定用ウエハＷの斜視図であり、図８（ｂ）は、その裏面図である。
【００４８】
この第４実施形態に係る温度測定用ウエハＷは、シリコンウエハから成る第１のベース基板１２と第２のベース基板１３とによりその表面全域が覆われている。このため、外観上からは表裏の認識が不可能である。一方、温度測定用ウエハＷは、水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃの向きに応じて、その主面の一方は温度を測定するための温度測定面となっており、温度測定面とは逆側の面では正確な温度測定を行うことはできない。この実施形態の場合においては、第１のベース基板１２の表面が温度測定面となっており、プリント基板３が配置される側である第２のベース基板１３の表面は温度測定面とはなっていない。
【００４９】
このため、この第４実施形態に係る温度測定用ウエハＷにおいては、水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃによる温度測定面とは逆側の面に、温度測定面とは逆側の面であることを認識可能な「ＢＡＣＫ」という表示１０が、刻印により形成されている。この表示１０により、この温度測定用ウエハＷを使用して温度測定を実行するときに、その表裏を間違えて設置することを有効に防止することが可能となる。
【００５０】
このとき、温度測定面側に温度測定面であることを認識可能な表示を形成することも可能ではあるが、温度測定面における測定精度を低下させないためには、温度測定面側に温度測定面であることを認識可能な表示を形成するよりも、温度測定面とは逆側の面に、温度測定面とは逆側の面であることを認識可能な表示を形成することが好ましい。
【００５１】
次に、この発明に係る温度測定用ウエハＷのさらに他の実施形態について説明する。図９は、この発明の第５実施形態に係る温度測定用ウエハＷの概要図である。なお、図９（ａ）は温度測定用ウエハＷの平面を示す概要図であるが、第１のベース基板１２を取り外して見た状態を図示している。また、図９（ｂ）は、温度測定用ウエハＷ断面を示す概要図である。
【００５２】
上述した各実施形態においては、各水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃに各々連結するアンテナ２ａ、２ｂ、２ｃを同心円状に配置し、３個の水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃと３個のアンテナ２ａ、２ｂ、２ｃとを単一のプリント基板３上に配設している。これに対して、この第５実施形態に係る温度測定用ウエハＷにおいては、まず、水晶振動子１ａとアンテナ２ａとを一つずつプリント基板３上に配設してユニット化した温度測定ユニット４１ａ、同様に、水晶振動子１ｂとアンテナ２ｂ、あるいは、水晶振動子１ｃとアンテナ２ｃも、それぞれ、別々のプリント基板３上に配設した温度測定ユニット４１ｂ、４１ｃを製作する。
【００５３】
そして、これら３個の温度測定ユニット４１ａ、４１ｂ、４１ｃは、シリコンウエハから成る第２のベース基板１３にサンドブラスト加工等により形成された凹部内に配置される。一方、シリコンウエハから成る第１のベース基板１２には、サンドブラスト加工等により、水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃの一部を収納する凹部が形成されている。このため、第１のベース基板１２と第２のベース基板１３とを、フッ素樹脂からなるシート部材２５を利用して、例えば、摂氏２００度程度の温度で加圧加熱溶着されることにより、第５実施例の場合と同様、通常のシリコンウエハと類似または同様の形状を有する液密な温度測定用ウエハＷを構成することが可能となる。なお、温度測定部分をユニット化することにより、製造コストを削減するこができる。
【００５４】
なお、このシート部材２５の材質としても、４フッ化エチレンまたは３フッ化塩化エチレンが使用される。また、この第５実施形態に係る温度測定用ウエハＷにおいても、第４実施形態の場合と同様、図８に示すような、水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃによる温度測定面とは逆側の面に、温度測定面とは逆側の面であることを認識可能な「ＢＡＣＫ」という表示１０が形成されている。
【００５５】
次に、この発明に係る温度測定用ウエハＷのさらに他の実施形態について説明する。図１０は、この発明の第６実施形態に係る温度測定用ウエハＷの概要図である。なお、図１０（ａ）は温度測定用ウエハＷの平面を示す概要図であるが、シート部材２６を取り外して見た状態を図示している。また、図１０（ｂ）は、温度測定用ウエハＷ断面を示す概要図である。
【００５６】
この第６実施形態においては、第５実施形態においてユニット化した温度測定ユニット外周部全域を、フッ素樹脂からなるシート部材２６により覆った温度測定ユニット４２ａ、４２ｂ、４２ｃで構成される。シート部材２６により覆われた３個の温度測定ユニット４２ａ、４２ｂ、４２ｃは、シリコンウエハから成るベース基板１４にサンドブラスト加工等により形成された凹部内に配置され、凹部内において、例えば、摂氏２００度程度の温度で加圧加熱溶着される。なお、このシート部材２６の材質としても、４フッ化エチレンまたは３フッ化塩化エチレンが使用される。
【００５７】
次に、この発明に係る温度測定用ウエハＷのさらに他の実施形態について説明する。図１１は、この発明の第７実施形態に係る温度測定用ウエハＷの概要図である。なお、図１１（ａ）は温度測定用ウエハＷの平面を示す概要図であるが、ベース基板１５の下面側に配置された水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃやアンテナ２ａ、２ｂ、２ｃをも図示している。また、図１１（ｂ）は、温度測定用ウエハＷ断面を示す概要図である。
【００５８】
この第７実施形態においては、第５実施形態と同様の３個の温度測定ユニット４１ａ、４１ｂ、４１ｃを、シリコンウエハから成るベース基板１５の下面側に配置し、その外周部をフッ素樹脂からなるシート部材２７により覆った構成を有する。ベース基板１５とシート部材２７とは、フッ素樹脂の融点と同じかそれより高い温度で加圧加熱溶着される。
【００５９】
なお、この実施形態においても、シリコンウエハから成るベース基板１５には、サンドブラスト加工等により、水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃの一部を収納する凹部が形成されている。また、この実施形態においても、水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃやアンテナ２ａ、２ｂ、２ｃとベース基板１５との間にも、フッ素樹脂製のシート部材２８を介在させている。この実施形態においても、シート部材２７、２８の材質としては、４フッ化エチレンまたは３フッ化塩化エチレンが使用される。
【００６０】
なお、上述したいずれの実施形態の温度測定用ウエハにおいても、半導体デバイスを製造するために利用する基板（ウエハ）と形状、厚み、材質など可能な限り類似させることが望ましい。例えば、上述した実施形態においては、いずれも、ベース基板１１、１２、１３、１４、１５として、シリコンウエハを使用しているが、半導体デバイスや液晶デバイスを製造するために利用するウエハや基板と同じ材質を使用することが望ましい。また、上述した実施形態においては、いずれも、３個の水晶振動子１ａ、１ｂ、１ｃと３個のアンテナ２ａ、２ｂ、２ｃを使用しているが、水晶振動子とアンテナの数は、単一でもよく、また、３個以上であってもよい。また、ベース基板に対してフッ素樹脂を加圧加熱溶着する加熱温度については、３フッ化樹脂ＰＴＣＦＥ（ポリクロロフルオロエチレン）の場合、その融点が２１０度から２２０度であるため、２１０度から約２４０度の温度が適切であり、また、４フッ化樹脂ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）の場合、その融点３２７度のため、３２７度から３４７度程度が適切である。加圧力については、1平方センチメートルあたり１〜２０ｇが適切である。なお、これらの加熱温度は、加圧力や加圧加熱時間により調整される。また、シート部材２２乃至２７の厚みは、０．１ｍｍから１ｍｍである。
【符号の説明】
【００６１】
１ａ 水晶振動子
１ｂ 水晶振動子
１ｃ 水晶振動子
２ａ アンテナ
２ｂ アンテナ
２ｃ アンテナ
３ プリント基板
１０ 表示
１１ ベース基板
１２ 第１のベース基板
１３ 第２のベース基板
１４ ベース基板
１５ ベース基板
２１ 薄板
２２ シート部材
２３ シート部材
２４ シート部材
２５ シート部材
２６ シート部材
２７ シート部材
３１ スペーサ
３２ スペーサ
６３ 送受信アンテナ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース基板と、水晶振動子と、前記水晶振動子に接続されたアンテナとを備え、送受信アンテナとの間でデータを送受信する温度測定用ウエハにおいて、
前記ベース基板とフッ素樹脂を加圧加熱溶着させることにより、前記水晶振動子と前記アンテナとを、前記ベース基板または前記フッ素樹脂により液密な状態で囲ったことを特徴とする温度測定用ウエハ。
【請求項２】
請求項１に記載の温度測定用ウエハにおいて、
その中央部に前記水晶振動子と前記アンテナとを収納可能な凹部が形成され、その周縁部分において前記ベース基板に加圧加熱溶着されるフッ素樹脂製の薄板を有する温度測定用ウエハ。
【請求項３】
請求項１に記載の温度測定用ウエハにおいて、
前記水晶振動子と前記アンテナとを前記ベース基板との間に収納した状態で前記ベース基板と加圧加熱溶着されるフッ素樹脂製のシート部材を有する温度測定用ウエハ。
【請求項４】
請求項１に記載の温度測定用ウエハにおいて、
第１のベース基板および第２のベース基板の間に形成された空間内に前記水晶振動子と前記アンテナとを収納するとともに、前記第１のベース基板と前記第２のベース基板とをそれらの周縁部分においてフッ素樹脂により加圧加熱溶着した温度測定用ウエハ。
【請求項５】
請求項４に記載の温度測定用ウエハにおいて、
前記水晶振動子による温度測定面とは逆側の面に、温度測定面とは逆側の面であることを認識可能な表示が形成される温度測定用ウエハ。
【請求項６】
請求項１に記載の温度測定用ウエハにおいて、
前記水晶振動子と前記アンテナとが装着されたプリント基板の複数個を前記ベース基板および前記フッ素樹脂により液密な状態で囲った温度測定用ウエハ。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の温度測定用ウエハにおいて、
前記水晶振動子と当接する前記ベース基板の面に、前記水晶振動子の一部を収納する凹部が形成される温度測定用ウエハ。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかに記載の温度測定用ウエハにおいて、
前記ベース基板はシリコンウエハであり、
前記フッ素樹脂は、４フッ化エチレンまたは３フッ化塩化エチレンである温度測定用ウエハ。
【請求項１】
ベース基板と、水晶振動子と、前記水晶振動子に接続されたアンテナとを備え、送受信アンテナとの間でデータを送受信する温度測定用ウエハにおいて、
前記ベース基板とフッ素樹脂を加圧加熱溶着させることにより、前記水晶振動子と前記アンテナとを、前記ベース基板または前記フッ素樹脂により液密な状態で囲ったことを特徴とする温度測定用ウエハ。
【請求項２】
請求項１に記載の温度測定用ウエハにおいて、
その中央部に前記水晶振動子と前記アンテナとを収納可能な凹部が形成され、その周縁部分において前記ベース基板に加圧加熱溶着されるフッ素樹脂製の薄板を有する温度測定用ウエハ。
【請求項３】
請求項１に記載の温度測定用ウエハにおいて、
前記水晶振動子と前記アンテナとを前記ベース基板との間に収納した状態で前記ベース基板と加圧加熱溶着されるフッ素樹脂製のシート部材を有する温度測定用ウエハ。
【請求項４】
請求項１に記載の温度測定用ウエハにおいて、
第１のベース基板および第２のベース基板の間に形成された空間内に前記水晶振動子と前記アンテナとを収納するとともに、前記第１のベース基板と前記第２のベース基板とをそれらの周縁部分においてフッ素樹脂により加圧加熱溶着した温度測定用ウエハ。
【請求項５】
請求項４に記載の温度測定用ウエハにおいて、
前記水晶振動子による温度測定面とは逆側の面に、温度測定面とは逆側の面であることを認識可能な表示が形成される温度測定用ウエハ。
【請求項６】
請求項１に記載の温度測定用ウエハにおいて、
前記水晶振動子と前記アンテナとが装着されたプリント基板の複数個を前記ベース基板および前記フッ素樹脂により液密な状態で囲った温度測定用ウエハ。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の温度測定用ウエハにおいて、
前記水晶振動子と当接する前記ベース基板の面に、前記水晶振動子の一部を収納する凹部が形成される温度測定用ウエハ。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかに記載の温度測定用ウエハにおいて、
前記ベース基板はシリコンウエハであり、
前記フッ素樹脂は、４フッ化エチレンまたは３フッ化塩化エチレンである温度測定用ウエハ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−５５０９９（Ｐ２０１３−５５０９９Ａ）
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９０３３６（Ｐ２０１１−１９０３３６）
【出願日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【出願人】（３０７０３９８５７）株式会社ＳＥＢＡＣＳ (4)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【出願人】（３０７０３９８５７）株式会社ＳＥＢＡＣＳ (4)
【Ｆターム（参考）】
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