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JP2015184234A - Temperature measurement device and temperature measurement method - Google Patents

Temperature measurement device and temperature measurement method Download PDF

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JP2015184234A
JP2015184234A JP2014063157A JP2014063157A JP2015184234A JP 2015184234 A JP2015184234 A JP 2015184234A JP 2014063157 A JP2014063157 A JP 2014063157A JP 2014063157 A JP2014063157 A JP 2014063157A JP 2015184234 A JP2015184234 A JP 2015184234A
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章 堀越
Akira Horikoshi
章 堀越
雅尚 田淵
Masanao Tabuchi
雅尚 田淵
均 安澤
Hitoshi Yasuzawa
均 安澤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a temperature measurement device and a temperature measurement method capable of accurately measuring the temperature of a measurement object having permeability with respect to radiation energy in a specific wavelength band by using a radiation thermometer.SOLUTION: A control part 10 includes: a relational expression calculation part 11 for calculating a relational expression indicating a relation between an error between the temperature of a silicon wafer measured by a radiation thermometer 3 and the actual temperature of the silicon wafer and the temperature of a reflector; a relational expression storage part 12 for storing the relational expression; and a temperature correction part 13 for correcting the temperature of the silicon wafer measured by the radiation thermometer 3 by using the relational expression.

Description

この発明は、特定波長域の放射エネルギーに対して透過性を有する測定対象物の温度を非接触で測定するための温度測定装置および温度測定方法に関する。   The present invention relates to a temperature measuring device and a temperature measuring method for measuring the temperature of a measurement object having transparency to radiant energy in a specific wavelength range in a non-contact manner.

有機EL表示装置用ガラス基板、液晶表示装置用ガラス基板、太陽電池用パネル基板、プラズマディスプレイ用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板、半導体ウエハ等の基板を測定対象物としてその温度を測定する場合には、一般的に、その温度が非接触で測定される。これは、基板を搬送しながらその温度測定を行うことが多いことをその理由とする。   Glass substrate for organic EL display device, glass substrate for liquid crystal display device, panel substrate for solar cell, glass substrate for plasma display, glass substrate for photomask, substrate for optical disk, semiconductor wafer, etc. When measuring, the temperature is generally measured without contact. This is because the temperature is often measured while the substrate is transported.

また、極めて薄い基板の温度を測定する場合には、その基板の温度を接触式の温度計により測定すると基板が割れる可能性があり、さらに、その表面を成膜処理した基板の温度を測定する場合には、その基板の温度を接触式の温度計により測定すると成膜状態に悪影響を及ぼす可能性があることから、このような場合にも、基板の温度は非接触で測定される。   In addition, when measuring the temperature of a very thin substrate, the substrate may be broken if the temperature of the substrate is measured with a contact-type thermometer, and further, the temperature of the substrate on which the film is formed is measured. In some cases, if the temperature of the substrate is measured with a contact-type thermometer, the film formation state may be adversely affected. In such a case, the temperature of the substrate is measured in a non-contact manner.

そして、基板の温度を非接触で測定するためには、基板からの放射エネルギーを検出することにより基板の温度を測定する放射温度計が使用される。また、放射温度計と熱電対を併用した温度測定装置も提案されている(特許文献1および特許文献2参照)。   In order to measure the temperature of the substrate in a non-contact manner, a radiation thermometer that measures the temperature of the substrate by detecting the radiation energy from the substrate is used. A temperature measuring device using a radiation thermometer and a thermocouple has also been proposed (see Patent Document 1 and Patent Document 2).

特開2008−233020号公報JP 2008-233302 A 特開2009−302177号公報JP 2009-302177 A

基板処理装置等の産業機械は、通常、多くの部分が金属等により構成されており、基板等の測定対象物は、その内部において温度を測定される。ここで、例えば、シリコンウエハ等のように、温度の測定に利用される赤外線を含む特定波長域の放射エネルギーを透過する測定対象物を放射温度計により測定した場合には、放射温度計が、シリコンウエハから放射される放射エネルギーだけではなく、シリコンウエハと鉛直方向において離間して重畳された関係にあるシリコンウエハの背後の金属等の赤外線の非透過物からの放射エネルギーの影響を受け、シリコンウエハの温度を正確に測定できないという問題が生ずる。   An industrial machine such as a substrate processing apparatus is usually made up of many parts made of metal or the like, and the temperature of an object to be measured such as a substrate is measured. Here, for example, when a measurement object that transmits radiation energy in a specific wavelength region including infrared rays used for temperature measurement, such as a silicon wafer, is measured with a radiation thermometer, the radiation thermometer is Silicon is affected not only by the radiant energy radiated from the silicon wafer, but also by the radiant energy from the non-transparent material such as metal behind the silicon wafer, which is in a vertically superposed relationship with the silicon wafer. There arises a problem that the temperature of the wafer cannot be measured accurately.

このような問題に対応するため、シリコンウエハの温度を、シリコンウエハの表面に対して直交する方向ではなく、傾斜した方向から測定することにより、シリコンウエハに対して鉛直方向において離間して重畳関係にある金属等の非透過物からの放射エネルギーの影響を小さくすることも考えられる。しかしながら、このような構成を採用した場合には、放射温度計が、シリコンウエハの表面で反射した他の物体からの放射エネルギーをも測定してしまい、同様に、シリコンウエハの温度を正確に測定できないという問題が生ずる。   In order to cope with such problems, the temperature of the silicon wafer is measured not from the direction orthogonal to the surface of the silicon wafer, but from an inclined direction, so that the silicon wafer is separated from the silicon wafer in the vertical direction. It is also conceivable to reduce the influence of radiant energy from non-transparent materials such as metals. However, when such a configuration is adopted, the radiation thermometer also measures the radiation energy from other objects reflected on the surface of the silicon wafer, and similarly accurately measures the temperature of the silicon wafer. The problem of not being possible arises.

このような問題は、シリコンウエハに限らず、特定波長域の放射エネルギーに対して透過性を有する測定対象物全般について生ずる問題である。   Such a problem is not limited to silicon wafers, and is a problem that occurs with respect to all measurement objects that are transparent to radiant energy in a specific wavelength range.

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、特定波長域の放射エネルギーに対して透過性を有する測定対象物の温度を、放射温度計を利用して正確に測定することが可能な温度測定装置および温度測定方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above problems, and it is possible to accurately measure the temperature of a measurement object that is transparent to radiant energy in a specific wavelength range by using a radiation thermometer. An object is to provide a temperature measuring apparatus and a temperature measuring method.

請求項1に記載の発明は、特定波長域の放射エネルギーに対して透過性を有する測定対象物の温度を、前記測定対象物を前記特定波長域の放射エネルギーに対する透過性の低い部材と鉛直方向において離間して少なくとも部分的に重畳させた状態で、前記測定対象物に対して前記部材とは逆側に配設した放射温度計により、前記測定対象物の表面と直交する方向から測定する温度測定装置であって、前記部材の温度を測定する温度センサと、前記放射温度計により測定した前記測定対象物の温度と前記測定対象物の実際の温度との誤差と、前記部材の温度との関係を示す関係式を記憶する関係式記憶部と、前記関係式記憶部に記憶した関係式と、前記温度センサにより測定した前記部材の温度とを利用して、前記放射温度計により測定した前記測定対象物の温度を補正する温度補正部と、を備えることを特徴とする。   According to the first aspect of the present invention, the temperature of the measurement object having transparency to the radiant energy in the specific wavelength region, the vertical direction of the measurement object and the member having low transparency to the radiant energy in the specific wavelength region Temperature measured in a direction perpendicular to the surface of the measurement object by a radiation thermometer disposed on the opposite side of the member with respect to the measurement object in a state of being separated and at least partially overlapped A temperature sensor that measures the temperature of the member; an error between a temperature of the measurement object measured by the radiation thermometer and an actual temperature of the measurement object; and a temperature of the member A relational expression storage unit that stores a relational expression indicating a relation, a relational expression stored in the relational expression storage unit, and a temperature measured by the radiation thermometer using the temperature of the member measured by the temperature sensor Characterized in that it comprises a temperature compensation unit for correcting the temperature of the measurement object.

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、前記測定対象物を搬送する搬送機構を備え、前記放射温度計は前記測定対象物が前記搬送機構により搬送されているときに前記測定対象物の温度を測定する。   The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1, further comprising a transport mechanism for transporting the measurement object, wherein the radiation thermometer is transported by the transport mechanism. The temperature of the measurement object is measured.

請求項3に記載の発明は、請求項1または請求項2に記載の発明において、前記温度センサは、前記部材と接触して前記部材の温度を測定する熱電対である。   According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the temperature sensor is a thermocouple that contacts the member and measures the temperature of the member.

請求項4に記載の発明は、請求項1から請求項3のいずれかに記載の発明において、前記測定対象物は、シリコンウエハである。   The invention according to claim 4 is the invention according to any one of claims 1 to 3, wherein the measurement object is a silicon wafer.

請求項5に記載の発明は、特定波長域の放射エネルギーに対して透過性を有する測定対象物の温度を、前記測定対象物を前記特定波長域の放射エネルギーに対する透過性の低い部材と鉛直方向において離間して少なくとも部分的に重畳させた状態で、前記測定対象物に対して前記部材とは逆側に配設した放射温度計により、前記測定対象物の表面と直交する方向から測定する温度測定方法であって、前記部材の温度を変化させながら、前記放射温度計により測定した前記測定対象物の等価物の温度である第1の温度と、第1の温度センサにより測定した前記測定対象物の等価物の温度である第2の温度と、第2の温度センサにより測定した前記部材の温度である第3の温度とを測定する温度測定工程と、前記温度測定工程で得た、第1、第2、第3の温度から、前記第1の温度と前記第2の温度との誤差と、前記第3の温度との関係を示す関係式を示す関数を演算する関係式演算工程と、前記測定対象物の温度を前記放射温度計により測定するときに、前記関係式演算工程で演算した関数と前記第2の温度センサにより測定した前記部材の温度とを利用して、前記放射温度計により測定した前記測定対象物の温度を補正する温度補正工程と、を含むことを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, the temperature of the measurement object having transparency with respect to the radiant energy in the specific wavelength range, the vertical direction of the measurement object with respect to the member having low transparency with respect to the radiant energy in the specific wavelength range, and Temperature measured in a direction perpendicular to the surface of the measurement object by a radiation thermometer disposed on the opposite side of the member with respect to the measurement object in a state of being separated and at least partially overlapped A measurement method, wherein the temperature of the member is changed, and a first temperature that is an equivalent temperature of the measurement object measured by the radiation thermometer and the measurement object measured by a first temperature sensor A temperature measuring step of measuring a second temperature which is a temperature of an equivalent of the object and a third temperature which is a temperature of the member measured by a second temperature sensor; 1 and 2 A relational expression calculating step for calculating a function indicating a relational expression indicating a relation between the error between the first temperature and the second temperature and the third temperature from a third temperature; and the measurement object The temperature measured by the radiation thermometer is measured by the radiation thermometer using the function calculated in the relational expression calculation step and the temperature of the member measured by the second temperature sensor. And a temperature correction step of correcting the temperature of the measurement object.

請求項1および請求項5に記載の発明によれば、特定波長域の放射エネルギーに対して透過性を有する測定対象物の温度を、放射温度計を利用して測定する場合においても、測定対象物と鉛直方向において離間して少なくとも部分的に重畳関係にある透過性の低い部材からの放射エネルギーの影響を補正することで、測定対象物の温度を正確に測定することが可能となる。   According to the invention described in claim 1 and claim 5, even when the temperature of the measurement object having transparency to the radiant energy in the specific wavelength range is measured using a radiation thermometer, the measurement object It is possible to accurately measure the temperature of the measurement object by correcting the influence of the radiant energy from the low-permeability member that is at least partially overlapped with the object in the vertical direction.

請求項2に記載の発明によれば、接触不可能な搬送中の測定対象物の温度を正確に測定することが可能となる。   According to the second aspect of the present invention, it is possible to accurately measure the temperature of the object to be measured during conveyance that cannot be contacted.

請求項3に記載の発明によれば、透過性の低い部材の温度を、透過性の低い部材と接触する熱電対により正確に測定することが可能となる。   According to the third aspect of the present invention, it is possible to accurately measure the temperature of the low-permeability member with the thermocouple in contact with the low-permeability member.

請求項4に記載の発明によれば、特定波長の放射エネルギーに対して透過性の高いシリコンウエハの温度を正確に測定することが可能となる。   According to the fourth aspect of the present invention, it is possible to accurately measure the temperature of a silicon wafer that is highly permeable to radiant energy of a specific wavelength.

この発明に係る温度測定装置の概要図である。It is a schematic diagram of the temperature measuring device concerning this invention. この発明に係る温度測定装置の主要な制御系を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the main control systems of the temperature measuring device which concerns on this invention. 準備工程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a preparation process. リフレクター2の温度と、放射温度計3により測定したシリコンウエハ1の温度と熱電対5により測定したシリコンウエハ1の実際の温度との誤差を示すグラフである。4 is a graph showing an error between the temperature of the reflector 2, the temperature of the silicon wafer 1 measured by the radiation thermometer 3, and the actual temperature of the silicon wafer 1 measured by the thermocouple 5. 温度測定工程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a temperature measurement process. この発明を適用した場合の、補正前後の誤差を説明するための表である。It is a table | surface for demonstrating the error before and behind correction | amendment at the time of applying this invention.

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は、この発明に係る温度測定装置の概要図である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram of a temperature measuring device according to the present invention.

この温度測定装置は、測定対象物としての太陽電池用パネル基板を製造するためのシリコンウエハ1を、図示しない搬送装置により、非透過部材としてのステンレス製のリフレクター2の上部を水平方向に搬送しながら、このシリコンウエハ1の温度を、放射温度計3により測定する構成を有する。放射温度計3としては、サーモグラフィーやパイロメータ等を使用することができる。   In this temperature measuring device, a silicon wafer 1 for manufacturing a solar cell panel substrate as an object to be measured is transported in the horizontal direction on an upper portion of a stainless steel reflector 2 as a non-transmissive member by a transport device (not shown). However, the temperature of the silicon wafer 1 is measured by the radiation thermometer 3. As the radiation thermometer 3, a thermography, a pyrometer or the like can be used.

なお、この実施形態は、太陽電池用パネル基板用のシリコンウエハ1を、温度制御した状態で処理する太陽電池の製造工程の一部において、リフレクター2の上部を水平方向に搬送されるシリコンウエハ1の温度を測定するものである。但し、この発明は、このような形態に限定されるものではなく、特定波長域の放射エネルギーに対して透過性を有する測定対象物の温度を、特定波長域の放射エネルギーに対する透過性の低い非透過部材と重畳させた状態で測定するその他の構成にも同様に適用することが可能である。   In this embodiment, the silicon wafer 1 that is transported in the horizontal direction above the reflector 2 in a part of the manufacturing process of the solar cell in which the silicon wafer 1 for a solar cell panel substrate is processed in a temperature-controlled state. The temperature is measured. However, the present invention is not limited to such a form, and the temperature of the measurement object that is transparent to the radiant energy in the specific wavelength range is set to a temperature that is low in permeability to the radiant energy in the specific wavelength range. The present invention can be similarly applied to other configurations in which measurement is performed in a state of being superimposed on the transmission member.

放射温度計3は、シリコンウエハ1から放射される特定波長域の放射線としての赤外線を測定することにより、シリコンウエハ1の温度を非接触方式で測定するものである。なお、後述するように、シリコンウエハ1の温度を放射温度計3により測定する時には、リフレクター2の温度が、接触式の温度計である熱電対4により測定される。なお、この熱電対4および後述する熱電対5としては、シース熱電対、測温抵抗体、サーミスタ等を使用することができる。   The radiation thermometer 3 measures the temperature of the silicon wafer 1 in a non-contact manner by measuring infrared rays as radiation in a specific wavelength range emitted from the silicon wafer 1. As will be described later, when the temperature of the silicon wafer 1 is measured by the radiation thermometer 3, the temperature of the reflector 2 is measured by the thermocouple 4 which is a contact-type thermometer. In addition, as this thermocouple 4 and the thermocouple 5 mentioned later, a sheath thermocouple, a resistance temperature detector, a thermistor, etc. can be used.

このような構成を有する温度測定装置によりシリコンウエハ1の温度を測定する場合においては、放射温度計3により、シリコンウエハ1の表面と直交する方向からシリコンウエハ1の温度を測定する構成であることから、シリコンウエハ1の表面に対して傾斜した方向からシリコンウエハ1の温度を測定する場合のように、放射温度計3がシリコンウエハ1の表面で反射した他の物体からの放射エネルギーをも測定することを防止することができ、シリコンウエハ1からの放射エネルギーのみを測定することが可能となる。   In the case where the temperature of the silicon wafer 1 is measured by the temperature measuring device having such a configuration, the temperature of the silicon wafer 1 is measured by the radiation thermometer 3 from a direction orthogonal to the surface of the silicon wafer 1. Thus, the radiation thermometer 3 also measures the radiation energy from other objects reflected by the surface of the silicon wafer 1 as in the case of measuring the temperature of the silicon wafer 1 from a direction inclined with respect to the surface of the silicon wafer 1. Therefore, it is possible to measure only the radiant energy from the silicon wafer 1.

一方、このような構成を有する温度測定装置によりシリコンウエハ1の温度を測定する場合においては、シリコンウエハ1が赤外線に対して透過性を有することから、シリコンウエハ1からの赤外線のみではなく、シリコンウエハ1を通過したリフレクター2からの赤外線も放射温度計3に到達するために、シリコンウエハ1の温度を正確に測定できないという問題が生ずる。このため、この発明に係る温度測定装置においては、放射温度計3により測定したシリコンウエハ1の温度とシリコンウエハ1の実際の温度との誤差と、リフレクター2の温度との関係を示す関係式に基づいて放射温度計3により測定したシリコンウエハ1の温度を補正する構成を採用している。   On the other hand, when the temperature of the silicon wafer 1 is measured by the temperature measuring device having such a configuration, the silicon wafer 1 is transmissive to infrared rays, so that not only the infrared rays from the silicon wafer 1 but also silicon. Since the infrared rays from the reflector 2 that have passed through the wafer 1 also reach the radiation thermometer 3, there arises a problem that the temperature of the silicon wafer 1 cannot be measured accurately. For this reason, in the temperature measuring apparatus according to the present invention, a relational expression showing the relationship between the error between the temperature of the silicon wafer 1 measured by the radiation thermometer 3 and the actual temperature of the silicon wafer 1 and the temperature of the reflector 2 is obtained. Based on this, a configuration for correcting the temperature of the silicon wafer 1 measured by the radiation thermometer 3 is adopted.

図2は、この発明に係る温度測定装置の主要な制御系を示すブロック図である。   FIG. 2 is a block diagram showing a main control system of the temperature measuring apparatus according to the present invention.

この発明に係る温度測定装置は、装置の制御に必要な動作プログラムが格納されたROM、制御時にデータ等が一時的にストアされるRAMおよび論理演算を実行するCPUを備え、装置全体を制御する制御部10を備える。この制御部10は、上述した放射温度計3と、熱電対4とに接続されている。また、この制御部10は、後述する関係式を求める準備工程において、シリコンウエハ1の温度を接触方式で測定するための熱電対5と、リフレクター2の温度を変更するための加熱機構6とを備える。なお、熱電対5はこの発明に係る第1の温度センサに相当し、熱電対4はこの発明に係る第2の温度センサに相当する。ここで、上述した熱電対5および加熱機構6は、後述する関係式演算工程が終了した後には、制御部10と接続されている必要はないことから、熱電対5および加熱機構6を制御部10から取り外すようにしてもよい。   A temperature measuring apparatus according to the present invention includes a ROM that stores an operation program necessary for controlling the apparatus, a RAM that temporarily stores data and the like during control, and a CPU that executes logical operations, and controls the entire apparatus. A control unit 10 is provided. The control unit 10 is connected to the radiation thermometer 3 and the thermocouple 4 described above. Further, the control unit 10 includes a thermocouple 5 for measuring the temperature of the silicon wafer 1 by a contact method and a heating mechanism 6 for changing the temperature of the reflector 2 in a preparation step for obtaining a relational expression described later. Prepare. The thermocouple 5 corresponds to the first temperature sensor according to the present invention, and the thermocouple 4 corresponds to the second temperature sensor according to the present invention. Here, since the thermocouple 5 and the heating mechanism 6 described above do not need to be connected to the control unit 10 after the later-described relational expression calculation step is completed, the thermocouple 5 and the heating mechanism 6 are connected to the control unit. You may make it remove from 10.

また、この制御部10は、放射温度計3により測定したシリコンウエハ1の温度とシリコンウエハ1の実際の温度との誤差と、リフレクター2の温度との関係を示す関係式を演算する関係式演算部11と、この関係式を記憶する関係式記憶部12と、この関係式を利用して放射温度計3により測定したシリコンウエハ1の温度を補正する温度補正部13とを備える。   Further, the control unit 10 calculates a relational expression for calculating a relational expression indicating a relation between an error between the temperature of the silicon wafer 1 measured by the radiation thermometer 3 and the actual temperature of the silicon wafer 1 and the temperature of the reflector 2. Unit 11, a relational expression storage unit 12 that stores the relational expression, and a temperature correction unit 13 that corrects the temperature of the silicon wafer 1 measured by the radiation thermometer 3 using the relational expression.

次に、この発明に係る温度測定装置による温度測定動作について説明する。この発明に係る温度測定装置によりシリコンウエハ1の温度を測定するためには、準備工程において、放射温度計3により測定したシリコンウエハ1の温度とシリコンウエハ1の実際の温度との誤差と、リフレクター2の温度との関係を示す関係式を演算し、記憶する。図3は、この準備工程を示すフローチャートである。   Next, the temperature measuring operation by the temperature measuring device according to the present invention will be described. In order to measure the temperature of the silicon wafer 1 by the temperature measuring device according to the present invention, in the preparation step, an error between the temperature of the silicon wafer 1 measured by the radiation thermometer 3 and the actual temperature of the silicon wafer 1, and a reflector The relational expression showing the relation with the temperature of 2 is calculated and stored. FIG. 3 is a flowchart showing this preparation process.

準備工程においては、最初に、図2に示す加熱機構6によりリフレクター2を加熱する(ステップS11)。そして、測定対象物であるシリコンウエハ1の等価物となるシリコンウエハを放射温度計3と対向する位置に配置し、放射温度計3により測定した測定対象物であるシリコンウエハ1と等価物であるシリコンウエハの温度を、第1の温度として測定する。また、熱電対5により、測定対象物であるシリコンウエハ1と等価物であるシリコンウエハの温度を、第2の温度として測定する。さらに、熱電対4により、リフレクター2の温度を、第3の温度として測定する(ステップS12)。なお、「測定対象物であるシリコンウエハ1の等価物」とは、特定波長域の放射エネルギーに対して、測定対象物であるシリコンウエハ1と同一の透過性を有するものであれば良く、この条件を満たす限り、例えば、測定対象物以外のシリコンウエハでもよく、あるいは、測定対象物であるシリコンウエハ1そのものでもよい。   In the preparation process, first, the reflector 2 is heated by the heating mechanism 6 shown in FIG. 2 (step S11). A silicon wafer that is equivalent to the silicon wafer 1 that is the measurement object is disposed at a position facing the radiation thermometer 3, and is equivalent to the silicon wafer 1 that is the measurement object measured by the radiation thermometer 3. The temperature of the silicon wafer is measured as the first temperature. Further, the temperature of the silicon wafer that is equivalent to the silicon wafer 1 that is the measurement object is measured by the thermocouple 5 as the second temperature. Further, the temperature of the reflector 2 is measured as the third temperature by the thermocouple 4 (step S12). The “equivalent of the silicon wafer 1 as the measurement object” may be any material having the same transparency as the silicon wafer 1 as the measurement object with respect to the radiant energy in a specific wavelength range. As long as the condition is satisfied, for example, a silicon wafer other than the measurement target may be used, or the silicon wafer 1 itself as the measurement target may be used.

この動作を、リフレクター2の温度を変更して複数回繰り返す。すなわち、温度測定が終了するまで(ステップS13)、加熱機構6によるリフレクター2の加熱温度を変更し(ステップS14)、第1、第2、第3の温度の測定を行う(ステップS12)。そして、必要な温度データが得られたら(ステップS13)、放射温度計3により測定したシリコンウエハ1の温度とシリコンウエハ1の実際の温度との誤差と、リフレクター2の温度との関係を示す関係式を演算する(ステップS15)。この関係式の演算は、図2に示す関係式演算部11において、例えば、最小二乗法等を用いて行われる。   This operation is repeated a plurality of times by changing the temperature of the reflector 2. That is, until the temperature measurement is completed (step S13), the heating temperature of the reflector 2 by the heating mechanism 6 is changed (step S14), and the first, second, and third temperatures are measured (step S12). When the necessary temperature data is obtained (step S13), the relationship between the error between the temperature of the silicon wafer 1 measured by the radiation thermometer 3 and the actual temperature of the silicon wafer 1 and the temperature of the reflector 2 is shown. The equation is calculated (step S15). The calculation of this relational expression is performed in the relational expression calculation unit 11 shown in FIG. 2 using, for example, the least square method.

図4は、リフレクター2の温度と、放射温度計3により測定したシリコンウエハ1の温度と熱電対5により測定したシリコンウエハ1の実際の温度との誤差を示すグラフである。   FIG. 4 is a graph showing errors between the temperature of the reflector 2, the temperature of the silicon wafer 1 measured by the radiation thermometer 3, and the actual temperature of the silicon wafer 1 measured by the thermocouple 5.

この図において、横軸は熱電対4により測定したリフレクター2の温度を示し、縦軸は放射温度計3により測定したシリコンウエハ1の温度と熱電対5により測定したシリコンウエハ1の実際の温度との誤差を示している。なお、図4における四角印は、上述した温度測定工程(ステップS12)において測定した温度に基づくデータを示している。上述したように、放射温度計3により測定したシリコンウエハ1の温度と熱電対5により測定したシリコンウエハ1の実際の温度との間には、シリコンウエハ1を透過するリフレクター2からの放射エネルギーに起因する差異が生ずる。このグラフに示すように、リフレクター2の温度が変化したときの誤差の値をプロットすることにより、リフレクター2の温度と誤差の関係を示す関係式を得ることができる。   In this figure, the horizontal axis indicates the temperature of the reflector 2 measured by the thermocouple 4, and the vertical axis indicates the temperature of the silicon wafer 1 measured by the radiation thermometer 3 and the actual temperature of the silicon wafer 1 measured by the thermocouple 5. The error is shown. In addition, the square mark in FIG. 4 has shown the data based on the temperature measured in the temperature measurement process (step S12) mentioned above. As described above, between the temperature of the silicon wafer 1 measured by the radiation thermometer 3 and the actual temperature of the silicon wafer 1 measured by the thermocouple 5, the radiation energy from the reflector 2 that passes through the silicon wafer 1 is reflected. The resulting difference arises. As shown in this graph, by plotting the error value when the temperature of the reflector 2 changes, a relational expression showing the relationship between the temperature of the reflector 2 and the error can be obtained.

なお、このグラフに示す実施形態においては、縦軸は放射温度計3により測定したシリコンウエハ1の温度と熱電対5により測定したシリコンウエハ1の実際の温度との誤差をYとし、熱電対4により測定したリフレクター2の温度をXとしたとき、下記の式を近似的に得ることができる。   In the embodiment shown in this graph, the vertical axis indicates the error between the temperature of the silicon wafer 1 measured by the radiation thermometer 3 and the actual temperature of the silicon wafer 1 measured by the thermocouple 5, and the thermocouple 4 When the temperature of the reflector 2 measured by the above is X, the following equation can be approximately obtained.

Y=0.0271X−0.2813
この関係式は、図2に示す関係式記憶部12に記憶される(ステップS16)。
Y = 0.0271X-0.2813
This relational expression is stored in the relational expression storage unit 12 shown in FIG. 2 (step S16).

以上の準備工程が完了すれば、実際の測定対象物であるシリコンウエハ1の温度を測定する。図5は、このときの温度測定工程を示すフローチャートである。   When the above preparation process is completed, the temperature of the silicon wafer 1 that is the actual measurement object is measured. FIG. 5 is a flowchart showing the temperature measurement process at this time.

温度測定は、図1に示すように、図示しない搬送装置により測定対象物であるシリコンウエハ1がリフレクター2の上部において放射温度計3と対向する位置に配置された状態で実行される。このときには、最初に、放射温度計3によりシリコンウエハ1の温度が測定される(ステップS21)。また、これと並行して、熱電対4によりリフレクター2の温度が測定される(ステップS22)。   As shown in FIG. 1, the temperature measurement is performed in a state in which a silicon wafer 1 as a measurement object is arranged at a position facing the radiation thermometer 3 above the reflector 2 by a transfer device (not shown). At this time, first, the temperature of the silicon wafer 1 is measured by the radiation thermometer 3 (step S21). In parallel with this, the temperature of the reflector 2 is measured by the thermocouple 4 (step S22).

次に、図2に示す関係式記憶部12に記憶された関係式を読み出す(ステップS23)。そして、放射温度計3により測定したシリコンウエハ1の温度を補正する(ステップS24)。このときには、図2に示す温度補正部13が、読み出された関係式に対して、ステップS22で測定したリフレクター2の温度を代入してそのときの誤差を演算し、放射温度計3により測定した温度を演算後の誤差に基づいて補正することにより、温度の補正が行われる。これにより、実際のシリコンウエハ1の温度に相当する測定温度が認定される。この測定温度は、シリコンウエハ1の処理の制御に利用され、また、必要に応じ、表示部等に表示される。   Next, the relational expression stored in the relational expression storage unit 12 shown in FIG. 2 is read (step S23). Then, the temperature of the silicon wafer 1 measured by the radiation thermometer 3 is corrected (step S24). At this time, the temperature correction unit 13 shown in FIG. 2 calculates the error at that time by substituting the temperature of the reflector 2 measured in step S22 into the read relational expression, and measured by the radiation thermometer 3. The temperature is corrected by correcting the calculated temperature based on the calculated error. Thereby, the measurement temperature corresponding to the actual temperature of the silicon wafer 1 is certified. This measured temperature is used for controlling the processing of the silicon wafer 1 and is displayed on a display unit or the like as necessary.

図6は、この発明を適用した場合の、補正前後の誤差を説明するための表である。   FIG. 6 is a table for explaining errors before and after correction when the present invention is applied.

図6に示す表においては、放射温度計3によるシリコンウエハ31温度の測定値をb、熱電対5により測定した実際のシリコンウエハ1の温度をa、熱電対4により測定したリフレクター2の温度をc、放射温度計3により測定したシリコンウエハ1の温度と実際のシリコンウエハ1の温度との誤差をb−a、上述した関係式を利用して求めた温度の補正値をd、放射温度計3によるシリコンウエハ1の温度の測定値bをこの補正値dにより補正した補正後の温度をb−d、この補正後の温度と熱電対5により測定した実際のシリコンウエハ1の温度との誤差をa−(b−d)で示している。なお、表中の数字は、温度(°C)を示すものである。この表からわかるように、関係式を利用して温度を補正することにより、シリコンウエハ1の温度を−0.7°C〜0.8°Cの誤差範囲内で精度よく測定することが可能となる。なお、図6に示す表に示すように、補正を行わない場合には、最大5°Cの誤差が生じることとなる。   In the table shown in FIG. 6, the measured value of the silicon wafer 31 by the radiation thermometer 3 is b, the actual temperature of the silicon wafer 1 measured by the thermocouple 5 is a, and the temperature of the reflector 2 measured by the thermocouple 4 is measured. c, an error between the temperature of the silicon wafer 1 measured by the radiation thermometer 3 and the actual temperature of the silicon wafer 1 is ba, a correction value of the temperature obtained using the above-mentioned relational expression is d, and the radiation thermometer Bd is a corrected temperature obtained by correcting the measured value b of the temperature of the silicon wafer 1 by 3 with this correction value d, and an error between the corrected temperature and the actual temperature of the silicon wafer 1 measured by the thermocouple 5 Is indicated by a- (bd). In addition, the number in a table | surface shows temperature (degreeC). As can be seen from this table, the temperature of the silicon wafer 1 can be accurately measured within an error range of −0.7 ° C. to 0.8 ° C. by correcting the temperature using the relational expression. It becomes. As shown in the table shown in FIG. 6, when correction is not performed, an error of 5 ° C. at maximum occurs.

1 シリコンウエハ
2 リフレクター
3 放射温度計
4 熱電対
5 熱電対
6 加熱機構
10 制御部
11 関係式演算部
12 関係式記憶部
13 温度補正部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Silicon wafer 2 Reflector 3 Radiation thermometer 4 Thermocouple 5 Thermocouple 6 Heating mechanism 10 Control part 11 Relational expression calculation part 12 Relational expression memory | storage part 13 Temperature correction part

Claims (5)

特定波長域の放射エネルギーに対して透過性を有する測定対象物の温度を、前記測定対象物を前記特定波長域の放射エネルギーに対する透過性の低い部材と鉛直方向において離間して少なくとも部分的に重畳させた状態で、前記測定対象物に対して前記部材とは逆側に配設した放射温度計により、前記測定対象物の表面と直交する方向から測定する温度測定装置であって、
前記部材の温度を測定する温度センサと、
前記放射温度計により測定した前記測定対象物の温度と前記測定対象物の実際の温度との誤差と、前記部材の温度との関係を示す関係式を記憶する関係式記憶部と、
前記関係式記憶部に記憶した関係式と、前記温度センサにより測定した前記部材の温度とを利用して、前記放射温度計により測定した前記測定対象物の温度を補正する温度補正部と、
を備えることを特徴とする温度測定装置。
The temperature of the measurement object that is transparent to the radiant energy in the specific wavelength range is at least partially overlapped with the measurement object spaced apart from the member that is not highly permeable to the radiant energy in the specific wavelength range in the vertical direction. A temperature measuring device for measuring from a direction perpendicular to the surface of the measurement object by a radiation thermometer disposed on the opposite side of the member with respect to the measurement object,
A temperature sensor for measuring the temperature of the member;
A relational expression storage unit for storing a relational expression indicating a relation between an error between a temperature of the measurement object measured by the radiation thermometer and an actual temperature of the measurement object, and a temperature of the member;
A temperature correction unit that corrects the temperature of the measurement object measured by the radiation thermometer using the relational expression stored in the relational expression storage unit and the temperature of the member measured by the temperature sensor;
A temperature measuring device comprising:
請求項1に記載の温度測定装置において、
前記測定対象物を搬送する搬送機構を備え、前記放射温度計は前記測定対象物が前記搬送機構により搬送されているときに前記測定対象物の温度を測定する温度測定装置。
The temperature measuring device according to claim 1,
A temperature measurement device comprising a transport mechanism for transporting the measurement object, wherein the radiation thermometer measures the temperature of the measurement object when the measurement object is transported by the transport mechanism.
請求項1または請求項2に記載の温度測定装置において、
前記温度センサは、前記部材と接触して前記部材の温度を測定する熱電対である温度測定装置。
In the temperature measuring device according to claim 1 or 2,
The temperature sensor is a temperature measuring device that is a thermocouple that measures the temperature of the member in contact with the member.
請求項1から請求項3のいずれかに記載の温度測定装置において、
前記測定対象物は、シリコンウエハである温度測定装置。
In the temperature measuring device according to any one of claims 1 to 3,
The measurement object is a temperature measurement device which is a silicon wafer.
特定波長域の放射エネルギーに対して透過性を有する測定対象物の温度を、前記測定対象物を前記特定波長域の放射エネルギーに対する透過性の低い部材と鉛直方向において離間して少なくとも部分的に重畳させた状態で、前記測定対象物に対して前記部材とは逆側に配設した放射温度計により、前記測定対象物の表面と直交する方向から測定する温度測定方法であって、
前記部材の温度を変化させながら、前記放射温度計により測定した前記測定対象物の等価物の温度である第1の温度と、第1の温度センサにより測定した前記測定対象物の等価物の温度である第2の温度と、第2の温度センサにより測定した前記部材の温度である第3の温度とを測定する温度測定工程と、
前記温度測定工程で得た、第1、第2、第3の温度から、前記第1の温度と前記第2の温度との誤差と、前記第3の温度との関係を示す関係式を示す関数を演算する関係式演算工程と、
前記測定対象物の温度を前記放射温度計により測定するときに、前記関係式演算工程で演算した関数と前記第2の温度センサにより測定した前記部材の温度とを利用して、前記放射温度計により測定した前記測定対象物の温度を補正する温度補正工程と、
を含むことを特徴とする温度測定方法。
The temperature of the measurement object that is transparent to the radiant energy in the specific wavelength range is at least partially overlapped with the measurement object spaced apart from the member that is not highly permeable to the radiant energy in the specific wavelength range in the vertical direction. A temperature measurement method for measuring from a direction orthogonal to the surface of the measurement object by a radiation thermometer disposed on the opposite side of the member with respect to the measurement object,
While changing the temperature of the member, the first temperature which is the temperature of the equivalent of the measurement object measured by the radiation thermometer, and the temperature of the equivalent of the measurement object measured by the first temperature sensor A temperature measuring step of measuring a second temperature which is a third temperature which is a temperature of the member measured by a second temperature sensor;
From the first, second, and third temperatures obtained in the temperature measurement step, a relational expression showing the relationship between the error between the first temperature and the second temperature and the third temperature is shown. A relational expression calculation step for calculating a function;
When the temperature of the measurement object is measured by the radiation thermometer, the radiation thermometer is obtained by using the function calculated in the relational expression calculating step and the temperature of the member measured by the second temperature sensor. A temperature correction step of correcting the temperature of the measurement object measured by:
A temperature measuring method comprising:
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