磁場の変化を利用した温度測定装置
【課題】 ウェーハの熱処理工程で、磁場の変化を利用してウェーハの温度をリアルタイムで測定する装置を提供する。
【解決手段】 ウェーハの一側表面に配置され、温度によって電気伝導度が変化する少なくとも１つの導電体構造物と、ウェーハを中心に、導電体構造物と対向して設置された磁場生成部と、導電体構造物の上方に設置される磁場測定センサーとを備えることを特徴とするウェーハ温度測定装置。
【解決手段】 ウェーハの一側表面に配置され、温度によって電気伝導度が変化する少なくとも１つの導電体構造物と、ウェーハを中心に、導電体構造物と対向して設置された磁場生成部と、導電体構造物の上方に設置される磁場測定センサーとを備えることを特徴とするウェーハ温度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁場の変化を利用した温度測定装置に係り、より詳細には、半導体製造工程中にウェーハの熱処理装置で、磁場の変化を利用してウェーハの温度をリアルタイムで測定する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウェーハ上に積層された半導体材料をパターニングするフォトリソグラフィ工程では、大きく３回の熱処理工程を経る。第１熱処理工程は、ウェーハの全面にフォトレジストを塗布した後に行うソフトベーク工程である。ソフトベークは、ウェーハ上に塗布されたフォトレジストの均一度を維持するためのものであり、約８０〜１１０℃のホットプレートからウェーハに熱を加えて、フォトレジストのソルベントを除去する。ソフトベーク工程が行われた後には、投影露光装置などを利用してウェーハに紫外線を露光し、フォトレジスト上に所定のパターンを形成する工程が行われる。この露光工程以後に、第２熱処理工程であるＰＥＢ（Ｐｏｓｔ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｂａｋｅ）工程が行われる。ＰＥＢは、露光時に紫外線光の散乱による露光境界部位の不要な露光現象を防止するためのものであり、約１５０℃のホットプレートでウェーハを焼く工程である。次いで、露光が終わったウェーハに現像溶液を噴射して、現像方式により、露光時に光を受けた部分または光を受けていない部分のいずれか一方を化学作用により除去する工程が行われる。このような現像工程後、約１５０℃程度のホットプレート上でウェーハを加熱することによってフォトレジストからソルベントを除去し、かつフォトレジストを硬化させる第３熱処理工程であるハードベーク工程が行われる。
【０００３】
このような熱処理工程で、ウェーハの温度分布及び温度均一度は、半導体回路線幅の品質及び散布に最も大きい影響を及ぼす重要な工程変数である。なぜなら、温度が微細な誤差を持つだけでフォトレジストの溶解度の差が変わって、パターンの線幅の差を誘発するためである。一般的に良好な品質を得るためには、ホットプレート上で加熱されるウェーハの全体領域での温度偏差が±０．１℃範囲以内でなければならない。したがって、ウェーハが均一に加熱されているかどうかを判断するために、熱処理工程中にウェーハの温度を測定する必要がある。
【０００４】
従来のウェーハ温度測定方法には、接触式温度測定方法と非接触式温度測定方法とがある。
接触式温度測定方法は、実際にウェーハの熱処理工程を始める前に、テストのためのセンサーウェーハをホットプレート上で加熱して、ウェーハが均一に加熱されるかどうかを検査する方法である。図１Ａ及び図１Ｂは、このようなセンサーウェーハ１１０を図示している。図１Ａに図示された方法は、センサーウェーハ１１０上に複数の温度センサー１２０を均一に設置し、温度センサー１２０にそれぞれ接続されたワイヤー１２５を通じて、センサーウェーハ１１０上の温度変化を測定する方法である。そして、図１Ｂに図示された方法は、ワイヤーを複雑に接続する代わりに、センサーウェーハ１１０上に複数の温度センサー１２０及びメモリ１３０を設置し、センサーウェーハ１１０上の温度変化をメモリ１３０に記録する方法である。ここで使用する接触式温度センサーとしては、電気抵抗を利用するＲＴＤ（Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）、熱起電力を利用するＴＣ（Ｔｈｅｒｍｏ Ｃｏｕｐｌｅ）、熱膨張を利用する金属またはガラス温度計、シリコントランジスターの温度特性を利用するＩＣ温度センサーなど、多様な温度センサーを利用できる。このような方法を通じて、それぞれの温度センサーで測定された温度が均一になるまで、ホットプレートの加熱条件を調節する。このようにして、センサーウェーハ１１０の全体領域が均一に加熱されることを確認した後、実際にウェーハを投入してウェーハの熱処理工程を行う。
【０００５】
このような接触式温度測定方法では、温度センサーをウェーハに直接接触させねばならないが、温度センサーを測定対象に正確に接触させ難い。また、従来の接触式温度測定方法は、センサーウェーハを利用してあらかじめ適切な加熱条件を設定するためのものであり、実際ウェーハの熱処理工程が行われる間にはウェーハの温度を測定できない。すなわち、熱処理工程中にリアルタイムでウェーハの温度を測定することが不可能である。したがって、熱処理工程を行う途中に外部環境が変わる場合、外部環境の変化に即刻に対応できない。その結果、ウェーハの熱処理工程で不良率が増加する。また、複雑な半導体製造過程で不良が発生する場合、熱処理工程に問題があるか、または他の工程に問題があるかさえ確認不可能である。それを確認するためには、工程を中止し、センサーウェーハを利用して温度測定を再び行うしかない。これによって、半導体製造工程全体が遅延し、製造コストが上昇する。
【０００６】
このような問題を改善して、熱処理工程中にウェーハの温度をリアルタイムで測定し、熱処理工程中に経時的な温度変化を記録した温度履歴情報を得るための非接触式温度測定方法が提案されている。非接触式温度測定方法は、黒体輻射の原理を利用するものであり、加熱される物体から輻射される赤外線を検出して温度を測定する方式である。図２は、非接触式温度測定方法を説明するための概略的な断面図である。図２に示すように、ホットプレート１４０上でウェーハ１１０を加熱している間、熱処理装置のキャップ１５０の下部に複数の温度センサー１６０を設置して、ウェーハ１１０の温度をリアルタイムで測定する。ここで、温度センサー１６０としては、一般的に赤外線センサーを利用する。赤外線センサーとしては、半導体の内部光電效果を利用する量子型赤外線センサーと、材料温度の上昇による物性定数の変化を利用する熱型赤外線センサーを主に使用する。また、熱型赤外線センサーとしては、赤外線を受けた強誘電体で電気が発生する焦電効果を利用した焦電赤外線センサーが主に使われる。
【０００７】
しかし、前述のような従来の非接触式温度測定方法の場合、測定対象で発生した輻射エネルギーがセンサーに十分に到達せねばならず、測定対象物の実効放射率が明確に知られているか、または再現が可能でなければならないという問題がある。また、非接触式温度測定方法で使用する赤外線センサーは、高温（一般的に１０００℃以上）では比較的正確度が高いが、ウェーハの熱処理が起きる低温（数百℃）では正確度が比較的低いという問題がある。さらに、前述したように、ウェーハの全体領域で温度偏差は±０．１℃範囲以内でなければならないが、赤外線センサーの解像度は約１℃程度であるために、ウェーハの熱処理工程に赤外線センサーを使用することは適していない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、前述した従来技術の問題点を改善するためのものである。したがって、本発明の目的は、ウェーハの熱処理工程を行う間にウェーハの温度分布をリアルタイムで精密に測定できる温度測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一実施形態によれば、ウェーハの熱処理工程でウェーハの温度を測定する装置は、前記ウェーハの一側表面に配置され、温度によって電気伝導度が変化する少なくとも１つの導電体構造物と、前記ウェーハを中心に、前記導電体構造物と対向して設置された磁場生成部と、前記導電体構造物の上方に設置される磁場測定センサーとを備えることを特徴とする。
【００１０】
前記ウェーハ温度測定装置は、前記磁場生成部に交流電流を供給する交流電源と、前記磁場測定センサーで測定された磁場の強度からウェーハの温度を計算する信号処理部と、前記計算されたウェーハの温度をディスプレイする端末器とをさらに備える。この時、前記交流電源は、所定の順序によって、所定の時間間隔で、それぞれの磁場生成部に順次に交流電流を供給することを特徴とする。
【００１１】
一方、前記導電体構造物は、螺旋形に少なくとも１回巻線された誘導コイルであることを特徴とする。
また、本発明の他の実施形態によれば、上部面に置かれたウェーハを均一に加熱するホットプレート及び前記ホットプレートを密閉するように覆うカバーを備えるウェーハの熱処理装置は、前記加熱されるウェーハの上面に配置され、温度によって電気伝導度が変化する少なくとも１つの導電体構造物と、前記ウェーハを中心に前記導電体構造物と対向して設置された磁場生成部と、前記導電体構造物の上方に設置される磁場測定センサーと、を備えるウェーハ温度測定装置をさらに備えることを特徴とする。
【００１２】
この時、前記磁場生成部は、前記ホットプレートの内部に設置され、前記磁場測定センサーは、前記カバーの内面から下方に突設される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、温度センサーの代りに誘導磁場を発生させうる素子を測定対象に取り付けることによって、温度センサーの不完全接触問題を解決できる。また、ウェーハの熱処理工程中に経時的なウェーハの温度変化をリアルタイムで正確に測定できる。そして、既存の非接触式温度測定方法とは違って、測定対象物の表面状態と関係なく正確な温度測定が可能である。すなわち、赤外線センサーを利用する従来の非接触式温度測定方法では、測定対象の実効放射率が明確に分かって初めて温度測定が可能であるが、本発明では、このような条件が不要である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施形態によるウェーハの温度測定装置の構造及び動作について詳細に説明する。
図３Ａは、本発明による磁場の変化を利用した温度測定装置の概略的な構造を例示的に示す斜視図である。そして、図３Ｂは、図３Ａに図示されたウェーハの中心を基準にした断面図である。図３Ａ及び図３Ｂに示すように、本発明による温度測定装置は、ウェーハ１０の一側表面に配置される導電体構造物１５、ウェーハ１０を中心に導電体構造物１５と対向して設置された磁場生成部１２、及び前記導電体構造物１５の上方に設置される磁場測定センサー１８を備える。
【００１５】
ここで、導電体構造物１５は、電磁気誘導による磁場変化を起こすためのものであり、例えば、螺旋形に少なくとも１回以上巻線された誘導コイルでありうる。このような導電体構造物１５は、一般的に常温で高い電気伝導度を持ち、温度の変化によって電気伝導度の変化が大きい材料を使用することが望ましい。また、磁場生成部１２は、電流が印加された時に磁場を発生させるためのものであり、例えば、交流電源により駆動される交流駆動電磁石でありうる。
【００１６】
このような構造の本発明による動作原理を説明すれば、次の通りである。電磁石のような磁場生成部１２に交流電圧が印加されると、磁場生成部１２は経時的に変化する磁場を生成する。それにより、レンツの法則及びファラデーの誘導法則によって、誘導コイルのような導電体構造物１５では、磁場の変化を妨害しようとする方向へ誘導磁場を発生する。すなわち、ウェーハ１０に設置された導電体構造物１５で発生する誘導磁場は、磁場生成部１２により発生する磁場を減少させる。したがって、経時的に変化する磁場の大きさは、ウェーハ１０上の導電体構造物１５により減少する。この時、導電体構造物１５により誘導される誘導磁場の大きさは、導電体構造物１５の電気伝導度に比例する。
【００１７】
ところが、一般的に金属のような大部分の伝導性物質は、温度の増加によって、図４に示すように、電気伝導度が減少する。
誘導磁場の大きさが電気伝導度に比例するので、金属材料を利用して導電体構造物１５を形成する場合、導電体構造物１５で発生する誘導磁場の大きさは、図５に示すように、温度の上昇によって減少する。その結果、温度が上昇するほど、磁場生成部１２により発生する磁場の減少量は少なくなる。したがって、温度が上昇すれば、磁場測定センサー１８で測定される全体的な磁場の大きさは増加する。
【００１８】
このような原理によって、ウェーハ１０の温度測定が可能になる。すなわち、ウェーハ１０上の導電体構造物１５で発生する誘導磁場の大きさを測定すれば、ウェーハ１０の温度を計算することが可能である。ここで、導電体構造物１５で発生する誘導磁場の大きさは、磁場生成部１２で発生する磁場の大きさと、磁場測定センサー１８で測定される全体的な磁場の大きさとの差によって知ることができる。また、磁場生成部１２で発生する磁場の大きさは、磁場生成部１２に印加される交流電圧の大きさ及び周波数を通じて制御が可能である。この時、温度測定装置の解像度を高めるためには、温度による電気伝導度の変化が大きいほど有利である。
【００１９】
磁場生成部１２及び導電体構造物１５による磁場分布を確認するために、図６の左側に示すように、巻線数が少なくても１回である導電体構造物１５をウェーハ１０の中心に配置し、ウェーハ１０下に磁場生成部１２を配置した。図６の右側は、左側の四角形ボックス部分を示す断面図である。ここで、１２ａは、磁場生成部１２のコア部分であり、１２ｂは、磁場生成部１２のコイル部分を表す。図７Ａ及び図７Ｂは、図６の構造で巻線数が１回である場合についての磁場分布を、それぞれ磁場ベクトル及び等磁力線で図示するシミュレーション結果を示す。図７Ａ及び図７Ｂに示すように、導電体構造物１５の存在によって磁場生成部１２で発生する磁場の大きさが減少する。
【００２０】
この時、温度測定装置の解像度は、温度による導電体構造物１５の電気伝導度の変化量以外に、導電体構造物１５により発生する誘導磁場の大きさにも比例する。すなわち、誘導磁場の大きさが大きいほど温度測定装置の解像度をより高めることができる。誘導磁場の大きさが大きくなれば、温度の変化による誘導磁場の絶対的な変化幅がそれにつれて大きくなるからである。一般的に誘導磁場の大きさは、コイルの巻線数、電気伝導度、磁場の変化量に依存する。
【００２１】
まず、図８は、平面形誘導コイル形態を持つ導電体構造物１５の巻線数による誘導磁場の大きさを示すグラフである。図８に示すように、巻線数がそれぞれ１回、５回、１０回である時、導電体構造物１５で発生する誘導磁場の大きさが益々増加することが分かる。したがって、コイルの巻線数を増加させることにより、温度による磁場の変化量を増幅することができる。
【００２２】
図９は、電気伝導度による誘導磁場の大きさを示すグラフである。図９を通じて分かるように、銅の電気伝導度を１ｘという時、導電体構造物１５の電気伝導度が減少するほど（０．５ｘから０．１ｘへ行くほど）誘導磁場の大きさが減少する。
また、図１０は、磁場生成部１２に印加される交流電圧の周波数による誘導磁場の大きさを示すグラフである。図１０に示すように、交流電圧の周波数が１００Ｈｚから１００００Ｈｚに増加する時、導電体構造物１５で誘導される誘導磁場の大きさも大きく増加する。前述したように、導電体構造物１５で発生する誘導磁場は、導電体構造物１５周囲の磁場の変化に比例して発生するからである。
【００２３】
したがって、導電体構造物１５の巻線数が増加するほど、導電体構造物１５の電気伝導度が大きいほど、磁場生成部１２に印加される交流電圧の周波数が高いほど、本発明による温度測定装置の解像度が高くなる。
図１１Ａ及び図１１Ｂは、複数の導電体構造物１５を備える温度測定装置の構造を示すものであり、図１１Ａは、ウェーハ１０の上側から見た平面図であり、図１１Ｂは、側面図である。ベーク装置のような熱処理装置内で熱処理されているウェーハ１０の温度偏差を正確に測定するためには、なるべくウェーハ１０のいろいろな領域で温度を測定する必要がある。したがって、図１１Ａと同じく、ウェーハ１０の上面に複数の導電体構造物１５を均一に設置して、ウェーハ１０の各部分での温度を測定する。この時、ウェーハの表面に積層されている半導体チップ（または、半導体チップを形成するための構造物）が損傷しないように、前記導電体構造物１５は、ウェーハの表面のうち半導体チップが形成されていない空いている空間に配置されることが望ましい。
【００２４】
また、図１１Ｂに示すように、複数の導電体構造物１５のそれぞれに対応する位置に、複数の磁場生成部１２及び磁場測定センサー１８がそれぞれ配置される。これを通じて、複数の導電体構造物１５それぞれに変化する磁場を印加し、また、それぞれの導電体構造物１５で発生する誘導磁場の大きさを、導電体構造物１５の上方にある磁場測定センサー１８が測定する。この時、複数の磁場生成部１２でそれぞれ発生する磁場により干渉現象が起きることもある。このような干渉現象は、正確な温度測定を妨害する。したがって、それぞれの磁場生成部１２に交流電圧を交互に１つずつ印加することが望ましい。例えば、第１の磁場生成部に交流電圧を印加する間、他の磁場生成部はＯＦＦ状態にする。そして、所定の時間が過ぎれば、第２の磁場生成部に交流電圧を印加し、他の磁場生成部はＯＦＦとする。この時、各磁場生成部に交流電圧が印加される時間間隔は、交流電圧の周波数によって適切に定められうる。例えば、交流電圧の周波数が１００Ｈｚであれば、少なくとも１／１００秒以上の時間の間に磁場生成部に電圧が印加されねばならない。
【００２５】
図１２は、図１１Ａ及び図１１Ｂに図示された本発明による温度測定装置で測定したウェーハの温度偏差を例示的に示すグラフである。ウェーハ１０が加熱される直前には、ウェーハ１０の全体表面が大気の温度と同じ状態にある。ウェーハ１０が、例えば、ベーク装置のホットプレート上で加熱されれば、ウェーハ１０の表面温度が徐々に上がり始める。この時、ホットプレート及びウェーハ１０の状態によって、ウェーハ１０の表面温度の上昇速度は差がありうるために、熱処理途中にも△Ｔ1の温度偏差がありうる。また、ウェーハ１０の熱処理が完了した後にも、△Ｔ2の温度偏差がありうる。本発明による温度測定装置は、ウェーハ１０の表面に複数設置された磁場生成部１２、導電体構造物１５、磁場測定センサー１８を通じて、このような温度偏差をリアルタイムで観測できる。したがって、温度偏差の大きさ△Ｔ1または△Ｔ2が、例えば、０．１℃以上に大きくなる場合、熱処理過程で問題が発生したことがすぐ分かる。
【００２６】
図１４は、本発明による温度測定装置の概略的な回路構成を図示する。図１４に示すように、交流発生装置（または交流電源）６０は、磁場生成部１２に交流電圧を供給する。この時、ユーザは、磁場生成部１２に供給される交流電圧の特性（例えば、周波数、波形、振幅など）を適切に調節できる。また、複数の磁場生成部１２が存在する場合、前記交流発生装置６０は、複数の磁場生成部１２に一つずつ交互に電圧を印加できる。それにより、前述したように、磁場生成部１２で磁場が発生する。前記磁場生成部１２で発生した磁場の大きさは、誘導コイルのような導電体構造物１５により減少し、磁場測定センサー１８がこのような磁場の大きさを測定する。
【００２７】
磁場測定センサー１８は、磁場の大きさによる信号を発生させるが、この信号は信号処理部７０に伝えられる。信号処理部７０は、磁場測定センサー１８で測定された磁場の強度から温度を計算する役割を行う。さらに具体的に、信号処理部７０は、磁場測定センサー１８から受けた信号を増幅する信号増幅器７２、増幅された信号から磁場の大きさを計算する磁場計算部７４、磁場生成部１２で発生した磁場の大きさと、磁場計算部７４で計算された磁場の大きさとを比較して、導電体構造物１５で誘導された磁場の大きさを計算する誘導磁場計算部７６、及び計算された誘導磁場の大きさからウェーハ１０の温度を計算する温度計算部７８を含む構成とすることができる。ここで、磁場生成部１２で発生した磁場の大きさは、磁場生成部１２に印加される交流電圧から知ることができる。一方、温度計算部７８は、導電体構造物１５で発生する誘導磁場の大きさとウェーハ１０の温度との関係についてあらかじめ測定されたデータを、ルックアップテーブルの形態にメモリ（図示せず）に記録しておくことができる。この場合、温度計算部７８は、別途の計算過程なしにルックアップテーブルを検索して、誘導磁場の大きさからウェーハ１０の温度を速い速度で求めことができる。
【００２８】
このようにして得たウェーハ１０の温度は端末器８０に伝えられて、ユーザが容易に識別できるようにディスプレイされる。例えば、温度は、図１２のグラフのような形で表示されることもできる。
図１３は、本発明による温度測定装置を含む熱処理装置の構造を概略的に示す断面図である。ウェーハ１０を均一に加熱するためのベーク装置のような熱処理装置で、ウェーハ１０はホットプレート４０の上面に置かれる。ホットプレート４０の内部には、熱を発生させるための熱線が内蔵されている。ここで、図１３に示すように、このようなホットプレート４０の内部に、本発明による複数の磁場生成部１２を設置できる。しかし、これはあくまでも１つの例であるだけで、ホットプレート４０の下部に磁場生成部１２を複数設置することもできる。したがって、ホットプレート４０は、磁場に影響を与えない材料を使用することが望ましい。
【００２９】
一方、図１３に示すように、磁場の強度を測定するための磁場測定センサー１８は、ホットプレートを覆うカバー５０に設置することができる。カバー５０は、熱処理されるウェーハ１０が外部の環境により影響されないように内部を密閉する役割を行う。磁場測定センサー１８は、このようなカバー５０の内面から下方に突出して、導電体構造物１５と対向して設置されうる。このような構造を通じて、本発明による温度測定装置は、ウェーハ熱処理装置に適切に適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、磁場の変化を利用した温度測定装置の関連技術分野に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１Ａ】従来の接触式温度測定方法を説明するための概略的な図面である。
【図１Ｂ】従来の接触式温度測定方法を説明するための概略的な図面である。
【図２】従来の非接触式温度測定方法を説明するための概略的な断面図である。
【図３Ａ】本発明による磁場の変化を利用した温度測定装置の概略的な構造を例示的に示す斜視図である。
【図３Ｂ】本発明による磁場の変化を利用した温度測定装置の概略的な構造を例示的に示す断面図である。
【図４】一般的な導体の電気伝導度と温度との関係を示すグラフである。
【図５】導電体構造物の誘導磁場と温度との関係を示すグラフである。
【図６】導電体構造物による磁場分布の変化をテストするための温度測定装置の構造を示す図面である。
【図７Ａ】図６に図示された構造での磁場分布を磁場ベクトルで示す図面である。
【図７Ｂ】図６に図示された構造での磁場分布を等磁力線で示す図面である。
【図８】導電体構造物の巻線数と誘導磁場との関係を示すグラフである。
【図９】導電体構造物の電気伝導度と誘導磁場との関係を示すグラフである。
【図１０】電磁石に印加される電流の周波数と、導電体構造物で発生する誘導磁場との関係を示すグラフである。
【図１１Ａ】複数の導電体構造物を備える温度測定装置の構造を示す図面である。
【図１１Ｂ】複数の導電体構造物を備える温度測定装置の構造を示す図面である。
【図１２】本発明による温度測定装置で測定したウェーハの温度偏差を例示的に示す図面である。
【図１３】本発明による温度測定装置を備える熱処理装置の構造を概略的に示す断面図である。
【図１４】本発明による温度測定装置の概略的な回路構成を示す図面である。
【符号の説明】
【００３２】
１０ ウェーハ
１２ 磁場生成部
１５ 導電体構造物
１８ 磁場測定センサー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁場の変化を利用した温度測定装置に係り、より詳細には、半導体製造工程中にウェーハの熱処理装置で、磁場の変化を利用してウェーハの温度をリアルタイムで測定する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウェーハ上に積層された半導体材料をパターニングするフォトリソグラフィ工程では、大きく３回の熱処理工程を経る。第１熱処理工程は、ウェーハの全面にフォトレジストを塗布した後に行うソフトベーク工程である。ソフトベークは、ウェーハ上に塗布されたフォトレジストの均一度を維持するためのものであり、約８０〜１１０℃のホットプレートからウェーハに熱を加えて、フォトレジストのソルベントを除去する。ソフトベーク工程が行われた後には、投影露光装置などを利用してウェーハに紫外線を露光し、フォトレジスト上に所定のパターンを形成する工程が行われる。この露光工程以後に、第２熱処理工程であるＰＥＢ（Ｐｏｓｔ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｂａｋｅ）工程が行われる。ＰＥＢは、露光時に紫外線光の散乱による露光境界部位の不要な露光現象を防止するためのものであり、約１５０℃のホットプレートでウェーハを焼く工程である。次いで、露光が終わったウェーハに現像溶液を噴射して、現像方式により、露光時に光を受けた部分または光を受けていない部分のいずれか一方を化学作用により除去する工程が行われる。このような現像工程後、約１５０℃程度のホットプレート上でウェーハを加熱することによってフォトレジストからソルベントを除去し、かつフォトレジストを硬化させる第３熱処理工程であるハードベーク工程が行われる。
【０００３】
このような熱処理工程で、ウェーハの温度分布及び温度均一度は、半導体回路線幅の品質及び散布に最も大きい影響を及ぼす重要な工程変数である。なぜなら、温度が微細な誤差を持つだけでフォトレジストの溶解度の差が変わって、パターンの線幅の差を誘発するためである。一般的に良好な品質を得るためには、ホットプレート上で加熱されるウェーハの全体領域での温度偏差が±０．１℃範囲以内でなければならない。したがって、ウェーハが均一に加熱されているかどうかを判断するために、熱処理工程中にウェーハの温度を測定する必要がある。
【０００４】
従来のウェーハ温度測定方法には、接触式温度測定方法と非接触式温度測定方法とがある。
接触式温度測定方法は、実際にウェーハの熱処理工程を始める前に、テストのためのセンサーウェーハをホットプレート上で加熱して、ウェーハが均一に加熱されるかどうかを検査する方法である。図１Ａ及び図１Ｂは、このようなセンサーウェーハ１１０を図示している。図１Ａに図示された方法は、センサーウェーハ１１０上に複数の温度センサー１２０を均一に設置し、温度センサー１２０にそれぞれ接続されたワイヤー１２５を通じて、センサーウェーハ１１０上の温度変化を測定する方法である。そして、図１Ｂに図示された方法は、ワイヤーを複雑に接続する代わりに、センサーウェーハ１１０上に複数の温度センサー１２０及びメモリ１３０を設置し、センサーウェーハ１１０上の温度変化をメモリ１３０に記録する方法である。ここで使用する接触式温度センサーとしては、電気抵抗を利用するＲＴＤ（Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）、熱起電力を利用するＴＣ（Ｔｈｅｒｍｏ Ｃｏｕｐｌｅ）、熱膨張を利用する金属またはガラス温度計、シリコントランジスターの温度特性を利用するＩＣ温度センサーなど、多様な温度センサーを利用できる。このような方法を通じて、それぞれの温度センサーで測定された温度が均一になるまで、ホットプレートの加熱条件を調節する。このようにして、センサーウェーハ１１０の全体領域が均一に加熱されることを確認した後、実際にウェーハを投入してウェーハの熱処理工程を行う。
【０００５】
このような接触式温度測定方法では、温度センサーをウェーハに直接接触させねばならないが、温度センサーを測定対象に正確に接触させ難い。また、従来の接触式温度測定方法は、センサーウェーハを利用してあらかじめ適切な加熱条件を設定するためのものであり、実際ウェーハの熱処理工程が行われる間にはウェーハの温度を測定できない。すなわち、熱処理工程中にリアルタイムでウェーハの温度を測定することが不可能である。したがって、熱処理工程を行う途中に外部環境が変わる場合、外部環境の変化に即刻に対応できない。その結果、ウェーハの熱処理工程で不良率が増加する。また、複雑な半導体製造過程で不良が発生する場合、熱処理工程に問題があるか、または他の工程に問題があるかさえ確認不可能である。それを確認するためには、工程を中止し、センサーウェーハを利用して温度測定を再び行うしかない。これによって、半導体製造工程全体が遅延し、製造コストが上昇する。
【０００６】
このような問題を改善して、熱処理工程中にウェーハの温度をリアルタイムで測定し、熱処理工程中に経時的な温度変化を記録した温度履歴情報を得るための非接触式温度測定方法が提案されている。非接触式温度測定方法は、黒体輻射の原理を利用するものであり、加熱される物体から輻射される赤外線を検出して温度を測定する方式である。図２は、非接触式温度測定方法を説明するための概略的な断面図である。図２に示すように、ホットプレート１４０上でウェーハ１１０を加熱している間、熱処理装置のキャップ１５０の下部に複数の温度センサー１６０を設置して、ウェーハ１１０の温度をリアルタイムで測定する。ここで、温度センサー１６０としては、一般的に赤外線センサーを利用する。赤外線センサーとしては、半導体の内部光電效果を利用する量子型赤外線センサーと、材料温度の上昇による物性定数の変化を利用する熱型赤外線センサーを主に使用する。また、熱型赤外線センサーとしては、赤外線を受けた強誘電体で電気が発生する焦電効果を利用した焦電赤外線センサーが主に使われる。
【０００７】
しかし、前述のような従来の非接触式温度測定方法の場合、測定対象で発生した輻射エネルギーがセンサーに十分に到達せねばならず、測定対象物の実効放射率が明確に知られているか、または再現が可能でなければならないという問題がある。また、非接触式温度測定方法で使用する赤外線センサーは、高温（一般的に１０００℃以上）では比較的正確度が高いが、ウェーハの熱処理が起きる低温（数百℃）では正確度が比較的低いという問題がある。さらに、前述したように、ウェーハの全体領域で温度偏差は±０．１℃範囲以内でなければならないが、赤外線センサーの解像度は約１℃程度であるために、ウェーハの熱処理工程に赤外線センサーを使用することは適していない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、前述した従来技術の問題点を改善するためのものである。したがって、本発明の目的は、ウェーハの熱処理工程を行う間にウェーハの温度分布をリアルタイムで精密に測定できる温度測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一実施形態によれば、ウェーハの熱処理工程でウェーハの温度を測定する装置は、前記ウェーハの一側表面に配置され、温度によって電気伝導度が変化する少なくとも１つの導電体構造物と、前記ウェーハを中心に、前記導電体構造物と対向して設置された磁場生成部と、前記導電体構造物の上方に設置される磁場測定センサーとを備えることを特徴とする。
【００１０】
前記ウェーハ温度測定装置は、前記磁場生成部に交流電流を供給する交流電源と、前記磁場測定センサーで測定された磁場の強度からウェーハの温度を計算する信号処理部と、前記計算されたウェーハの温度をディスプレイする端末器とをさらに備える。この時、前記交流電源は、所定の順序によって、所定の時間間隔で、それぞれの磁場生成部に順次に交流電流を供給することを特徴とする。
【００１１】
一方、前記導電体構造物は、螺旋形に少なくとも１回巻線された誘導コイルであることを特徴とする。
また、本発明の他の実施形態によれば、上部面に置かれたウェーハを均一に加熱するホットプレート及び前記ホットプレートを密閉するように覆うカバーを備えるウェーハの熱処理装置は、前記加熱されるウェーハの上面に配置され、温度によって電気伝導度が変化する少なくとも１つの導電体構造物と、前記ウェーハを中心に前記導電体構造物と対向して設置された磁場生成部と、前記導電体構造物の上方に設置される磁場測定センサーと、を備えるウェーハ温度測定装置をさらに備えることを特徴とする。
【００１２】
この時、前記磁場生成部は、前記ホットプレートの内部に設置され、前記磁場測定センサーは、前記カバーの内面から下方に突設される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、温度センサーの代りに誘導磁場を発生させうる素子を測定対象に取り付けることによって、温度センサーの不完全接触問題を解決できる。また、ウェーハの熱処理工程中に経時的なウェーハの温度変化をリアルタイムで正確に測定できる。そして、既存の非接触式温度測定方法とは違って、測定対象物の表面状態と関係なく正確な温度測定が可能である。すなわち、赤外線センサーを利用する従来の非接触式温度測定方法では、測定対象の実効放射率が明確に分かって初めて温度測定が可能であるが、本発明では、このような条件が不要である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施形態によるウェーハの温度測定装置の構造及び動作について詳細に説明する。
図３Ａは、本発明による磁場の変化を利用した温度測定装置の概略的な構造を例示的に示す斜視図である。そして、図３Ｂは、図３Ａに図示されたウェーハの中心を基準にした断面図である。図３Ａ及び図３Ｂに示すように、本発明による温度測定装置は、ウェーハ１０の一側表面に配置される導電体構造物１５、ウェーハ１０を中心に導電体構造物１５と対向して設置された磁場生成部１２、及び前記導電体構造物１５の上方に設置される磁場測定センサー１８を備える。
【００１５】
ここで、導電体構造物１５は、電磁気誘導による磁場変化を起こすためのものであり、例えば、螺旋形に少なくとも１回以上巻線された誘導コイルでありうる。このような導電体構造物１５は、一般的に常温で高い電気伝導度を持ち、温度の変化によって電気伝導度の変化が大きい材料を使用することが望ましい。また、磁場生成部１２は、電流が印加された時に磁場を発生させるためのものであり、例えば、交流電源により駆動される交流駆動電磁石でありうる。
【００１６】
このような構造の本発明による動作原理を説明すれば、次の通りである。電磁石のような磁場生成部１２に交流電圧が印加されると、磁場生成部１２は経時的に変化する磁場を生成する。それにより、レンツの法則及びファラデーの誘導法則によって、誘導コイルのような導電体構造物１５では、磁場の変化を妨害しようとする方向へ誘導磁場を発生する。すなわち、ウェーハ１０に設置された導電体構造物１５で発生する誘導磁場は、磁場生成部１２により発生する磁場を減少させる。したがって、経時的に変化する磁場の大きさは、ウェーハ１０上の導電体構造物１５により減少する。この時、導電体構造物１５により誘導される誘導磁場の大きさは、導電体構造物１５の電気伝導度に比例する。
【００１７】
ところが、一般的に金属のような大部分の伝導性物質は、温度の増加によって、図４に示すように、電気伝導度が減少する。
誘導磁場の大きさが電気伝導度に比例するので、金属材料を利用して導電体構造物１５を形成する場合、導電体構造物１５で発生する誘導磁場の大きさは、図５に示すように、温度の上昇によって減少する。その結果、温度が上昇するほど、磁場生成部１２により発生する磁場の減少量は少なくなる。したがって、温度が上昇すれば、磁場測定センサー１８で測定される全体的な磁場の大きさは増加する。
【００１８】
このような原理によって、ウェーハ１０の温度測定が可能になる。すなわち、ウェーハ１０上の導電体構造物１５で発生する誘導磁場の大きさを測定すれば、ウェーハ１０の温度を計算することが可能である。ここで、導電体構造物１５で発生する誘導磁場の大きさは、磁場生成部１２で発生する磁場の大きさと、磁場測定センサー１８で測定される全体的な磁場の大きさとの差によって知ることができる。また、磁場生成部１２で発生する磁場の大きさは、磁場生成部１２に印加される交流電圧の大きさ及び周波数を通じて制御が可能である。この時、温度測定装置の解像度を高めるためには、温度による電気伝導度の変化が大きいほど有利である。
【００１９】
磁場生成部１２及び導電体構造物１５による磁場分布を確認するために、図６の左側に示すように、巻線数が少なくても１回である導電体構造物１５をウェーハ１０の中心に配置し、ウェーハ１０下に磁場生成部１２を配置した。図６の右側は、左側の四角形ボックス部分を示す断面図である。ここで、１２ａは、磁場生成部１２のコア部分であり、１２ｂは、磁場生成部１２のコイル部分を表す。図７Ａ及び図７Ｂは、図６の構造で巻線数が１回である場合についての磁場分布を、それぞれ磁場ベクトル及び等磁力線で図示するシミュレーション結果を示す。図７Ａ及び図７Ｂに示すように、導電体構造物１５の存在によって磁場生成部１２で発生する磁場の大きさが減少する。
【００２０】
この時、温度測定装置の解像度は、温度による導電体構造物１５の電気伝導度の変化量以外に、導電体構造物１５により発生する誘導磁場の大きさにも比例する。すなわち、誘導磁場の大きさが大きいほど温度測定装置の解像度をより高めることができる。誘導磁場の大きさが大きくなれば、温度の変化による誘導磁場の絶対的な変化幅がそれにつれて大きくなるからである。一般的に誘導磁場の大きさは、コイルの巻線数、電気伝導度、磁場の変化量に依存する。
【００２１】
まず、図８は、平面形誘導コイル形態を持つ導電体構造物１５の巻線数による誘導磁場の大きさを示すグラフである。図８に示すように、巻線数がそれぞれ１回、５回、１０回である時、導電体構造物１５で発生する誘導磁場の大きさが益々増加することが分かる。したがって、コイルの巻線数を増加させることにより、温度による磁場の変化量を増幅することができる。
【００２２】
図９は、電気伝導度による誘導磁場の大きさを示すグラフである。図９を通じて分かるように、銅の電気伝導度を１ｘという時、導電体構造物１５の電気伝導度が減少するほど（０．５ｘから０．１ｘへ行くほど）誘導磁場の大きさが減少する。
また、図１０は、磁場生成部１２に印加される交流電圧の周波数による誘導磁場の大きさを示すグラフである。図１０に示すように、交流電圧の周波数が１００Ｈｚから１００００Ｈｚに増加する時、導電体構造物１５で誘導される誘導磁場の大きさも大きく増加する。前述したように、導電体構造物１５で発生する誘導磁場は、導電体構造物１５周囲の磁場の変化に比例して発生するからである。
【００２３】
したがって、導電体構造物１５の巻線数が増加するほど、導電体構造物１５の電気伝導度が大きいほど、磁場生成部１２に印加される交流電圧の周波数が高いほど、本発明による温度測定装置の解像度が高くなる。
図１１Ａ及び図１１Ｂは、複数の導電体構造物１５を備える温度測定装置の構造を示すものであり、図１１Ａは、ウェーハ１０の上側から見た平面図であり、図１１Ｂは、側面図である。ベーク装置のような熱処理装置内で熱処理されているウェーハ１０の温度偏差を正確に測定するためには、なるべくウェーハ１０のいろいろな領域で温度を測定する必要がある。したがって、図１１Ａと同じく、ウェーハ１０の上面に複数の導電体構造物１５を均一に設置して、ウェーハ１０の各部分での温度を測定する。この時、ウェーハの表面に積層されている半導体チップ（または、半導体チップを形成するための構造物）が損傷しないように、前記導電体構造物１５は、ウェーハの表面のうち半導体チップが形成されていない空いている空間に配置されることが望ましい。
【００２４】
また、図１１Ｂに示すように、複数の導電体構造物１５のそれぞれに対応する位置に、複数の磁場生成部１２及び磁場測定センサー１８がそれぞれ配置される。これを通じて、複数の導電体構造物１５それぞれに変化する磁場を印加し、また、それぞれの導電体構造物１５で発生する誘導磁場の大きさを、導電体構造物１５の上方にある磁場測定センサー１８が測定する。この時、複数の磁場生成部１２でそれぞれ発生する磁場により干渉現象が起きることもある。このような干渉現象は、正確な温度測定を妨害する。したがって、それぞれの磁場生成部１２に交流電圧を交互に１つずつ印加することが望ましい。例えば、第１の磁場生成部に交流電圧を印加する間、他の磁場生成部はＯＦＦ状態にする。そして、所定の時間が過ぎれば、第２の磁場生成部に交流電圧を印加し、他の磁場生成部はＯＦＦとする。この時、各磁場生成部に交流電圧が印加される時間間隔は、交流電圧の周波数によって適切に定められうる。例えば、交流電圧の周波数が１００Ｈｚであれば、少なくとも１／１００秒以上の時間の間に磁場生成部に電圧が印加されねばならない。
【００２５】
図１２は、図１１Ａ及び図１１Ｂに図示された本発明による温度測定装置で測定したウェーハの温度偏差を例示的に示すグラフである。ウェーハ１０が加熱される直前には、ウェーハ１０の全体表面が大気の温度と同じ状態にある。ウェーハ１０が、例えば、ベーク装置のホットプレート上で加熱されれば、ウェーハ１０の表面温度が徐々に上がり始める。この時、ホットプレート及びウェーハ１０の状態によって、ウェーハ１０の表面温度の上昇速度は差がありうるために、熱処理途中にも△Ｔ1の温度偏差がありうる。また、ウェーハ１０の熱処理が完了した後にも、△Ｔ2の温度偏差がありうる。本発明による温度測定装置は、ウェーハ１０の表面に複数設置された磁場生成部１２、導電体構造物１５、磁場測定センサー１８を通じて、このような温度偏差をリアルタイムで観測できる。したがって、温度偏差の大きさ△Ｔ1または△Ｔ2が、例えば、０．１℃以上に大きくなる場合、熱処理過程で問題が発生したことがすぐ分かる。
【００２６】
図１４は、本発明による温度測定装置の概略的な回路構成を図示する。図１４に示すように、交流発生装置（または交流電源）６０は、磁場生成部１２に交流電圧を供給する。この時、ユーザは、磁場生成部１２に供給される交流電圧の特性（例えば、周波数、波形、振幅など）を適切に調節できる。また、複数の磁場生成部１２が存在する場合、前記交流発生装置６０は、複数の磁場生成部１２に一つずつ交互に電圧を印加できる。それにより、前述したように、磁場生成部１２で磁場が発生する。前記磁場生成部１２で発生した磁場の大きさは、誘導コイルのような導電体構造物１５により減少し、磁場測定センサー１８がこのような磁場の大きさを測定する。
【００２７】
磁場測定センサー１８は、磁場の大きさによる信号を発生させるが、この信号は信号処理部７０に伝えられる。信号処理部７０は、磁場測定センサー１８で測定された磁場の強度から温度を計算する役割を行う。さらに具体的に、信号処理部７０は、磁場測定センサー１８から受けた信号を増幅する信号増幅器７２、増幅された信号から磁場の大きさを計算する磁場計算部７４、磁場生成部１２で発生した磁場の大きさと、磁場計算部７４で計算された磁場の大きさとを比較して、導電体構造物１５で誘導された磁場の大きさを計算する誘導磁場計算部７６、及び計算された誘導磁場の大きさからウェーハ１０の温度を計算する温度計算部７８を含む構成とすることができる。ここで、磁場生成部１２で発生した磁場の大きさは、磁場生成部１２に印加される交流電圧から知ることができる。一方、温度計算部７８は、導電体構造物１５で発生する誘導磁場の大きさとウェーハ１０の温度との関係についてあらかじめ測定されたデータを、ルックアップテーブルの形態にメモリ（図示せず）に記録しておくことができる。この場合、温度計算部７８は、別途の計算過程なしにルックアップテーブルを検索して、誘導磁場の大きさからウェーハ１０の温度を速い速度で求めことができる。
【００２８】
このようにして得たウェーハ１０の温度は端末器８０に伝えられて、ユーザが容易に識別できるようにディスプレイされる。例えば、温度は、図１２のグラフのような形で表示されることもできる。
図１３は、本発明による温度測定装置を含む熱処理装置の構造を概略的に示す断面図である。ウェーハ１０を均一に加熱するためのベーク装置のような熱処理装置で、ウェーハ１０はホットプレート４０の上面に置かれる。ホットプレート４０の内部には、熱を発生させるための熱線が内蔵されている。ここで、図１３に示すように、このようなホットプレート４０の内部に、本発明による複数の磁場生成部１２を設置できる。しかし、これはあくまでも１つの例であるだけで、ホットプレート４０の下部に磁場生成部１２を複数設置することもできる。したがって、ホットプレート４０は、磁場に影響を与えない材料を使用することが望ましい。
【００２９】
一方、図１３に示すように、磁場の強度を測定するための磁場測定センサー１８は、ホットプレートを覆うカバー５０に設置することができる。カバー５０は、熱処理されるウェーハ１０が外部の環境により影響されないように内部を密閉する役割を行う。磁場測定センサー１８は、このようなカバー５０の内面から下方に突出して、導電体構造物１５と対向して設置されうる。このような構造を通じて、本発明による温度測定装置は、ウェーハ熱処理装置に適切に適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、磁場の変化を利用した温度測定装置の関連技術分野に好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１Ａ】従来の接触式温度測定方法を説明するための概略的な図面である。
【図１Ｂ】従来の接触式温度測定方法を説明するための概略的な図面である。
【図２】従来の非接触式温度測定方法を説明するための概略的な断面図である。
【図３Ａ】本発明による磁場の変化を利用した温度測定装置の概略的な構造を例示的に示す斜視図である。
【図３Ｂ】本発明による磁場の変化を利用した温度測定装置の概略的な構造を例示的に示す断面図である。
【図４】一般的な導体の電気伝導度と温度との関係を示すグラフである。
【図５】導電体構造物の誘導磁場と温度との関係を示すグラフである。
【図６】導電体構造物による磁場分布の変化をテストするための温度測定装置の構造を示す図面である。
【図７Ａ】図６に図示された構造での磁場分布を磁場ベクトルで示す図面である。
【図７Ｂ】図６に図示された構造での磁場分布を等磁力線で示す図面である。
【図８】導電体構造物の巻線数と誘導磁場との関係を示すグラフである。
【図９】導電体構造物の電気伝導度と誘導磁場との関係を示すグラフである。
【図１０】電磁石に印加される電流の周波数と、導電体構造物で発生する誘導磁場との関係を示すグラフである。
【図１１Ａ】複数の導電体構造物を備える温度測定装置の構造を示す図面である。
【図１１Ｂ】複数の導電体構造物を備える温度測定装置の構造を示す図面である。
【図１２】本発明による温度測定装置で測定したウェーハの温度偏差を例示的に示す図面である。
【図１３】本発明による温度測定装置を備える熱処理装置の構造を概略的に示す断面図である。
【図１４】本発明による温度測定装置の概略的な回路構成を示す図面である。
【符号の説明】
【００３２】
１０ ウェーハ
１２ 磁場生成部
１５ 導電体構造物
１８ 磁場測定センサー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェーハの熱処理工程でウェーハの温度を測定する装置において、
前記ウェーハの一側表面に配置され、温度によって電気伝導度が変化する少なくとも１つの導電体構造物と、
前記ウェーハを中心に、前記導電体構造物と対向して設置された磁場生成部と、
前記導電体構造物の上方に設置される磁場測定センサーと、
を備えることを特徴とするウェーハ温度測定装置。
【請求項２】
前記磁場生成部に交流電流を供給する交流電源と、
前記磁場測定センサーで測定された磁場の強度からウェーハの温度を計算する信号処理部と、
前記計算されたウェーハの温度をディスプレイする端末器と、
をさらに備える請求項１に記載のウェーハ温度測定装置。
【請求項３】
前記信号処理部は、
前記磁場測定センサーからの信号を増幅する信号増幅器と、
前記増幅された信号から磁場の大きさを計算する磁場計算部と、
磁場生成部で発生した磁場の大きさと、磁場計算部で計算された磁場の大きさとを比較して、前記導電体構造物から誘導された磁場の大きさを計算する誘導磁場計算部と、
前記計算された誘導磁場の大きさからウェーハの温度を計算する温度計算部と、
を備えることを特徴とする請求項２に記載のウェーハ温度測定装置。
【請求項４】
前記温度計算部は、誘導磁場の大きさと、ウェーハの温度との関係をあらかじめ測定して記録したルックアップテーブルを利用することを特徴とする請求項３に記載のウェーハ温度測定装置。
【請求項５】
前記導電体構造物は、螺旋形に少なくとも１回巻線された誘導コイルであることを特徴とする請求項１に記載のウェーハ温度測定装置。
【請求項６】
前記ウェーハの表面に、複数の誘導コイルが配置されていることを特徴とする請求項５に記載のウェーハ温度測定装置。
【請求項７】
前記複数の誘導コイルは、前記ウェーハの表面のうち半導体チップが形成されていない空いている空間に配置されることを特徴とする請求項６に記載のウェーハ温度測定装置。
【請求項８】
前記複数の誘導コイルそれぞれに対応する位置に、複数の磁場生成部と磁場測定センサーとがそれぞれ配置されることを特徴とする請求項７に記載のウェーハ温度測定装置。
【請求項９】
前記交流電源は、所定の順序によって、所定の時間間隔で、それぞれの磁場生成部に順次に交流電流を供給することを特徴とする請求項８に記載のウェーハ温度測定装置。
【請求項１０】
前記磁場生成部は、交流駆動電磁石であることを特徴とする請求項１に記載のウェーハ温度測定装置。
【請求項１１】
上部面に置かれたウェーハを均一に加熱するホットプレート及び前記ホットプレートを密閉するように覆うカバーを備えるウェーハの熱処理装置において、
前記加熱されるウェーハの上面に配置され、温度によって電気伝導度が変化する少なくとも１つの導電体構造物と、
前記ウェーハを中心に前記導電体構造物と対向して設置された磁場生成部と、
前記導電体構造物の上方に設置される磁場測定センサーと、
を備えるウェーハ温度測定装置をさらに備えることを特徴とするウェーハ熱処理装置。
【請求項１２】
前記温度測定装置は、
前記磁場生成部に交流電流を供給する交流電源と、
前記磁場測定センサーで測定された磁場の強度から、ウェーハの温度を計算する信号処理部と、
前記計算されたウェーハの温度をディスプレイする端末器と、
をさらに備える請求項１１に記載のウェーハ熱処理装置。
【請求項１３】
前記導電体構造物は、螺旋形に少なくとも１回巻線された誘導コイルであることを特徴とする請求項１１に記載のウェーハ熱処理装置。
【請求項１４】
前記ウェーハの表面に、複数の誘導コイルが配置されていることを特徴とする請求項１３に記載のウェーハ熱処理装置。
【請求項１５】
前記複数の誘導コイルは、前記ウェーハの表面のうち半導体チップが形成されていない空いている空間に配置されることを特徴とする請求項１４に記載のウェーハ熱処理装置。
【請求項１６】
前記複数の誘導コイルそれぞれに対応する位置に、複数の磁場生成部及び磁場測定センサーがそれぞれ配置されることを特徴とする請求項１４に記載のウェーハ熱処理装置。
【請求項１７】
前記磁場生成部は、前記ホットプレート内に設置され、前記磁場測定センサーは、前記カバーの内面から下方に設置されることを特徴とする請求項１６に記載のウェーハ熱処理装置。
【請求項１８】
前記交流電源は、所定の順序によって所定の時間間隔で、それぞれの磁場生成部に順次に交流電流を供給することを特徴とする請求項１６に記載のウェーハ熱処理装置。
【請求項１】
ウェーハの熱処理工程でウェーハの温度を測定する装置において、
前記ウェーハの一側表面に配置され、温度によって電気伝導度が変化する少なくとも１つの導電体構造物と、
前記ウェーハを中心に、前記導電体構造物と対向して設置された磁場生成部と、
前記導電体構造物の上方に設置される磁場測定センサーと、
を備えることを特徴とするウェーハ温度測定装置。
【請求項２】
前記磁場生成部に交流電流を供給する交流電源と、
前記磁場測定センサーで測定された磁場の強度からウェーハの温度を計算する信号処理部と、
前記計算されたウェーハの温度をディスプレイする端末器と、
をさらに備える請求項１に記載のウェーハ温度測定装置。
【請求項３】
前記信号処理部は、
前記磁場測定センサーからの信号を増幅する信号増幅器と、
前記増幅された信号から磁場の大きさを計算する磁場計算部と、
磁場生成部で発生した磁場の大きさと、磁場計算部で計算された磁場の大きさとを比較して、前記導電体構造物から誘導された磁場の大きさを計算する誘導磁場計算部と、
前記計算された誘導磁場の大きさからウェーハの温度を計算する温度計算部と、
を備えることを特徴とする請求項２に記載のウェーハ温度測定装置。
【請求項４】
前記温度計算部は、誘導磁場の大きさと、ウェーハの温度との関係をあらかじめ測定して記録したルックアップテーブルを利用することを特徴とする請求項３に記載のウェーハ温度測定装置。
【請求項５】
前記導電体構造物は、螺旋形に少なくとも１回巻線された誘導コイルであることを特徴とする請求項１に記載のウェーハ温度測定装置。
【請求項６】
前記ウェーハの表面に、複数の誘導コイルが配置されていることを特徴とする請求項５に記載のウェーハ温度測定装置。
【請求項７】
前記複数の誘導コイルは、前記ウェーハの表面のうち半導体チップが形成されていない空いている空間に配置されることを特徴とする請求項６に記載のウェーハ温度測定装置。
【請求項８】
前記複数の誘導コイルそれぞれに対応する位置に、複数の磁場生成部と磁場測定センサーとがそれぞれ配置されることを特徴とする請求項７に記載のウェーハ温度測定装置。
【請求項９】
前記交流電源は、所定の順序によって、所定の時間間隔で、それぞれの磁場生成部に順次に交流電流を供給することを特徴とする請求項８に記載のウェーハ温度測定装置。
【請求項１０】
前記磁場生成部は、交流駆動電磁石であることを特徴とする請求項１に記載のウェーハ温度測定装置。
【請求項１１】
上部面に置かれたウェーハを均一に加熱するホットプレート及び前記ホットプレートを密閉するように覆うカバーを備えるウェーハの熱処理装置において、
前記加熱されるウェーハの上面に配置され、温度によって電気伝導度が変化する少なくとも１つの導電体構造物と、
前記ウェーハを中心に前記導電体構造物と対向して設置された磁場生成部と、
前記導電体構造物の上方に設置される磁場測定センサーと、
を備えるウェーハ温度測定装置をさらに備えることを特徴とするウェーハ熱処理装置。
【請求項１２】
前記温度測定装置は、
前記磁場生成部に交流電流を供給する交流電源と、
前記磁場測定センサーで測定された磁場の強度から、ウェーハの温度を計算する信号処理部と、
前記計算されたウェーハの温度をディスプレイする端末器と、
をさらに備える請求項１１に記載のウェーハ熱処理装置。
【請求項１３】
前記導電体構造物は、螺旋形に少なくとも１回巻線された誘導コイルであることを特徴とする請求項１１に記載のウェーハ熱処理装置。
【請求項１４】
前記ウェーハの表面に、複数の誘導コイルが配置されていることを特徴とする請求項１３に記載のウェーハ熱処理装置。
【請求項１５】
前記複数の誘導コイルは、前記ウェーハの表面のうち半導体チップが形成されていない空いている空間に配置されることを特徴とする請求項１４に記載のウェーハ熱処理装置。
【請求項１６】
前記複数の誘導コイルそれぞれに対応する位置に、複数の磁場生成部及び磁場測定センサーがそれぞれ配置されることを特徴とする請求項１４に記載のウェーハ熱処理装置。
【請求項１７】
前記磁場生成部は、前記ホットプレート内に設置され、前記磁場測定センサーは、前記カバーの内面から下方に設置されることを特徴とする請求項１６に記載のウェーハ熱処理装置。
【請求項１８】
前記交流電源は、所定の順序によって所定の時間間隔で、それぞれの磁場生成部に順次に交流電流を供給することを特徴とする請求項１６に記載のウェーハ熱処理装置。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１Ａ】
【図１１Ｂ】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００６−１３５１７（Ｐ２００６−１３５１７Ａ）
【公開日】平成１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１８６４５３（Ｐ２００５−１８６４５３）
【出願日】平成１７年６月２７日（２００５．６．２７）
【出願人】（３９００１９８３９）三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】４１６，Ｍａｅｔａｎ−ｄｏｎｇ，Ｙｅｏｎｇｔｏｎｇ−ｇｕ，Ｓｕｗｏｎ−ｓｉ Ｇｙｅｏｎｇｇｉ−ｄｏ，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月１２日（２００６．１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月２７日（２００５．６．２７）
【出願人】（３９００１９８３９）三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】４１６，Ｍａｅｔａｎ−ｄｏｎｇ，Ｙｅｏｎｇｔｏｎｇ−ｇｕ，Ｓｕｗｏｎ−ｓｉ Ｇｙｅｏｎｇｇｉ−ｄｏ，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
【Ｆターム（参考）】
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