[go: up one dir, main page]

JP5098045B2 - Piezoelectric temperature sensor and silicon wafer temperature measurement jig - Google Patents

Piezoelectric temperature sensor and silicon wafer temperature measurement jig Download PDF

Info

Publication number
JP5098045B2
JP5098045B2 JP2008117488A JP2008117488A JP5098045B2 JP 5098045 B2 JP5098045 B2 JP 5098045B2 JP 2008117488 A JP2008117488 A JP 2008117488A JP 2008117488 A JP2008117488 A JP 2008117488A JP 5098045 B2 JP5098045 B2 JP 5098045B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
piezoelectric
temperature
silicon wafer
temperature sensor
antenna
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2008117488A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2009265025A (en
Inventor
靖 斉藤
泰 中田
一生 中間
規和 佐々木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Denpa Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Denpa Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Denpa Co Ltd filed Critical Tokyo Denpa Co Ltd
Priority to JP2008117488A priority Critical patent/JP5098045B2/en
Publication of JP2009265025A publication Critical patent/JP2009265025A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5098045B2 publication Critical patent/JP5098045B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)

Description

本発明は、例えばシリコンウエハ基板を用いて半導体を製造するときの加熱加工工程において、シリコンウエハの表面温度を計測する際に好適な温度センサに関し、特に、加熱加工時の高温にも耐えられる耐熱性を持ち、圧電素子とアンテナとが一体となった圧電温度センサによって、シリコンウエハ等の表面温度を測定する際に好適なシリコンウエハ温度測定冶具を提供するものである。   The present invention relates to a temperature sensor suitable for measuring the surface temperature of a silicon wafer, for example, in a heat processing step when manufacturing a semiconductor using a silicon wafer substrate, and in particular, has a heat resistance that can withstand high temperatures during heat processing. Therefore, the present invention provides a silicon wafer temperature measurement jig suitable for measuring the surface temperature of a silicon wafer or the like by means of a piezoelectric temperature sensor having an integrated piezoelectric element and antenna.

現在、我々が使用している多くの電子機器には、集積回路(IC)が使われている。
この集積回路は、半導体素子を集積して種種の回路基板を形成するものであるが、通常、シリコン(Si)の単結晶版からなるシリコンウエハ基板上に多数の集積回路(IC)を薄膜技術によって作りこみ、そのICを切り分けたICチップをパッケージに収納し、電子機器等に組み込むものである。
Currently, many electronic devices that we use use integrated circuits (ICs).
In this integrated circuit, semiconductor elements are integrated to form various circuit boards. Usually, a large number of integrated circuits (ICs) are formed on a silicon wafer substrate made of a single crystal version of silicon (Si). The IC chip formed by dividing the IC into the package is housed in a package and incorporated into an electronic device or the like.

このシリコンウエハを用いて集積回路を形成するためには、膨大な製造工程を経ることになるが、大別すると前工程と後工程とに分類することができる。
前工程には、洗浄工程、成膜工程、リソグラフィ工程、不純物拡散工程等があり、シリコンウエハ上にICチップを作り込む工程である。
後工程は、シリコンウエハ上のICチップの最終検査を行い製品として完成させる工程である。
In order to form an integrated circuit using this silicon wafer, an enormous number of manufacturing steps are required, but can be roughly classified into a pre-process and a post-process.
The pre-process includes a cleaning process, a film forming process, a lithography process, an impurity diffusion process, and the like, and is a process for forming an IC chip on a silicon wafer.
The post-process is a process in which the final inspection of the IC chip on the silicon wafer is performed to complete the product.

上記した前工程においては、シリコン酸化膜を成長させる工程や不純物拡散工程等のシリコンウエハを加熱する工程、例えば250℃以上の高温の雰囲気中で行う加熱加工工程がある。この加熱加工工程を行うには、シリコンウエハ表面の全面を所定の温度まで加熱、或いは、その加熱した温度を所定時間保持するといった温度制御技術が必要となる。そして、近年、高密度の集積回路を大量に製造するためにシリコンウエハが大型化されており、この加熱加工工程では、ますます精密な作業が要求されている。   The above-described pre-process includes a process of heating the silicon wafer such as a process of growing a silicon oxide film and an impurity diffusion process, for example, a heat processing process performed in a high-temperature atmosphere of 250 ° C. or higher. In order to perform this heat processing step, a temperature control technique is required in which the entire surface of the silicon wafer is heated to a predetermined temperature or the heated temperature is maintained for a predetermined time. In recent years, silicon wafers have been increased in size in order to manufacture high-density integrated circuits in large quantities, and more precise work is required in this heating process.

この加熱加工工程においては、シリコンウエハ表面が均一に加熱されない場合、完成した集積回路から取り出したICチップの完成品の品質にムラが出てしまう可能性がある。
完成した集積回路から、良品のICチップを何枚取り出せるかの歩留まりの高さは、製造コストに大きく影響する問題である。故に、加熱加工工程では、シリコンウエハ表面の多点において温度を短時間に測定して、シリコンウエハ全体が均一に加熱されているかを測定し、シリコンウエハの表面温度を均一に保つ温度制御が必要となる。
In this heat processing step, if the surface of the silicon wafer is not heated uniformly, there is a possibility that the quality of the finished product of the IC chip taken out from the completed integrated circuit may be uneven.
The high yield of how many good IC chips can be taken out from a completed integrated circuit is a problem that greatly affects the manufacturing cost. Therefore, in the heat processing process, it is necessary to measure the temperature at multiple points on the silicon wafer surface in a short time, measure whether the entire silicon wafer is heated uniformly, and control the temperature to keep the surface temperature of the silicon wafer uniform. It becomes.

加熱したシリコンウエハの表面温度を測定する際には、温度の変化に対して物理的な常数が変化する温度センサが使用され、この温度センサの特性を電気的に検出することによって、シリコンウエハの表面温度の測定が行われている。ただ、高温の雰囲気の中で加熱されるシリコンウエハの表面温度を測定する温度センサには、相当の耐熱性が要求される。このとき使用される温度センサとしては、熱電対の起電圧を測定する方法の温度センサや、温度により電気抵抗が変化する白金抵抗帯、サーミスタ等の感温素子等が知られている。しかし、より高精度の温度センサ(温度測定素子)としては、水晶片等、共振特性の変化を電気的に測定する水晶温度センサが知られている。   When measuring the surface temperature of a heated silicon wafer, a temperature sensor whose physical constant changes with respect to the temperature change is used, and by electrically detecting the characteristics of this temperature sensor, The surface temperature is being measured. However, a temperature sensor that measures the surface temperature of a silicon wafer heated in a high-temperature atmosphere is required to have considerable heat resistance. As a temperature sensor used at this time, a temperature sensor using a method of measuring an electromotive voltage of a thermocouple, a platinum resistance band whose electric resistance changes depending on temperature, a temperature sensitive element such as a thermistor, and the like are known. However, as a more accurate temperature sensor (temperature measuring element), a quartz crystal temperature sensor that electrically measures a change in resonance characteristics, such as a quartz piece, is known.

下記の引用文献1には、極低温領域の温度測定を行う為に、圧電素子に水晶を用いた水晶温度センサが記載されている。この水晶温度センサの実施例としては、付加インピーダンス素子と水晶振動子を、内部が気密状態に保持されている容器内に密封し、付加インピーダンス素子と水晶振動子の各リード端子を容器外に備えるようにして形成されている。
この引用例文献の場合は、抵抗とコイルとを分離したバルク素子とされているものをインピーダンス素子に使用し、水晶振動子には短冊型に切り出した水晶片に電極が取り付けられたものを使用している。そして、水晶振動子に取り付けられている一方の電極と、インピーダンス素子を形成する一方の電極が共通電極とされて、この共通電極と水晶振動子、インピーダンス素子の各リード端子を備えるようにして水晶温度センサは形成される。
このような水晶温度センサを用いることで、極低温領域の温度の測定を高精度、高分解能で行うことが可能となる旨が引用文献1には記載されている。
The following cited reference 1 describes a crystal temperature sensor using a crystal as a piezoelectric element in order to perform temperature measurement in a cryogenic region. As an example of this crystal temperature sensor, the additional impedance element and the crystal resonator are sealed in a container whose inside is kept airtight, and the lead terminals of the additional impedance element and the crystal resonator are provided outside the container. It is formed in this way.
In the case of this cited reference, a bulk element that separates a resistor and a coil is used as an impedance element, and a quartz oscillator with a strip-shaped crystal piece with electrodes attached to it is used. is doing. Then, one electrode attached to the crystal resonator and one electrode forming the impedance element are common electrodes, and the common electrode, the crystal resonator, and the impedance element lead terminals are provided. A temperature sensor is formed.
Patent Document 1 describes that by using such a crystal temperature sensor, it is possible to measure the temperature in the cryogenic region with high accuracy and high resolution.

特開平3−57932号公報Japanese Patent Laid-Open No. 3-57932

しかし、引用文献1に記載の水晶温度センサは、極低温領域の温度を測定する際には高精度な温度測定を行うことはできるが、集積回路の製造工程における加熱加工工程のような高温の雰囲気の中で温度を測定する場合は耐熱性に問題がある。   However, the quartz temperature sensor described in the cited document 1 can perform highly accurate temperature measurement when measuring the temperature in the extremely low temperature region, but it is difficult to measure the temperature at a high temperature as in the heating process in the integrated circuit manufacturing process. When measuring temperature in an atmosphere, there is a problem with heat resistance.

また、水晶温度センサとしてインピーダンス素子と水晶振動子が別々に分かれている分、その大きさは大きくなってしまう。
加熱加工工程等において、シリコンウエハの表面温度の測定を行うとき、シリコンウエハの出来るだけ多点の表面温度を測定することが出来れば、高い精度のシリコンウエハの表面温度の情報を得ることが出来る。
しかし、引用文献1に記載の水晶温度センサでは、その形状から、シリコンウエハの多点の表面温度を測定することはきわめて困難になる
In addition, since the impedance element and the crystal resonator are separately separated as the crystal temperature sensor, the size thereof is increased.
When measuring the surface temperature of a silicon wafer in a heat processing step or the like, if the surface temperature of the silicon wafer can be measured as many points as possible, highly accurate information on the surface temperature of the silicon wafer can be obtained. .
However, in the quartz temperature sensor described in the cited document 1, it is extremely difficult to measure the surface temperature of multiple points of the silicon wafer due to its shape.

本発明の圧電温度センサは、かかる問題点に鑑みなされたものであり、両面に励振電極が配置されている圧電振動領域と、
前記圧電振動領域の周辺部に離間して配置され、その表面にループ状の導体が設けられているアンテナ領域と、前記圧電振動領域と前記アンテナ領域を覆うように配置されている耐熱性、且つ、電磁波透過性の容器部とを備え、前記圧電振動領域と前記アンテナ領域とを1又は2以上の橋絡部によって結合し、前記橋絡部を介して前記励振電極と前記ループ状の導体が結合されている。
The piezoelectric temperature sensor of the present invention has been made in view of such problems, and a piezoelectric vibration region in which excitation electrodes are arranged on both surfaces;
An antenna region that is spaced apart from the periphery of the piezoelectric vibration region and provided with a loop-shaped conductor on the surface thereof, heat resistance that is disposed so as to cover the piezoelectric vibration region and the antenna region, and An electromagnetic wave transmissive container portion, the piezoelectric vibration region and the antenna region are coupled by one or more bridge portions, and the excitation electrode and the loop-shaped conductor are connected via the bridge portions. Are combined.

上記圧電振動領域と上記アンテナ領域の分離、及びこれらを結合するための上記橋絡部は、1枚の平板状圧電材料に切り込みをいれて形成されている。
また、上記圧電振動領域と上記アンテナ領域の外周がほぼ円形状に形成されている。
また、上記圧電振動領域と上記アンテナ領域の外周が方形状に形成されている。
また、上記容器部は上記アンテナ領域の周辺部を2枚の凹状の蓋体を重ねることによって構成されている。
The piezoelectric vibration region and the antenna region are separated from each other, and the bridging portion for connecting them is formed by cutting a single flat piezoelectric material.
The outer periphery of the piezoelectric vibration region and the antenna region is formed in a substantially circular shape.
The outer periphery of the piezoelectric vibration region and the antenna region is formed in a square shape.
The container portion is configured by overlapping two concave lids on the periphery of the antenna region.

上記容器部は耐熱性のシリコン材料によって形成されている。
また、上記圧電振動領域及び上記アンテナ領域、及び上記橋絡部は、水晶片によって構成されている。
また、上記圧電振動領域及び上記アンテナ領域、及び上記橋絡部は、ランガサイト、又はガンガテイトによって構成されている。
また、複数個の圧電温度センサをシリコンウエハの表面の所定箇所に固定したことによってシリコンウエハの加熱時の温度特性を行う冶具として使用できるようにしている。
The container portion is formed of a heat resistant silicon material.
The piezoelectric vibration region, the antenna region, and the bridging portion are constituted by a crystal piece.
The piezoelectric vibration region, the antenna region, and the bridging portion are made of langasite or gangatite.
In addition, by fixing a plurality of piezoelectric temperature sensors at predetermined positions on the surface of the silicon wafer, it can be used as a jig for performing temperature characteristics when the silicon wafer is heated.

本発明の圧電温度センサは、圧電振動領域とアンテナ領域とが橋絡部で結ばれており、圧電振動領域の両面に配置される励振電極とアンテナ領域に設けられるループ状の導体とが結合されることによって、励振電極と導体とが一体となる。また、励振電極とアンテナ領域と橋絡部分を耐熱性があり、且つ、電磁波を透過する容器部で覆うようにすることで、高温での雰囲気にも耐え、外部の機器との信号の送受信を行うことが可能となる。
したがって、圧電温度センサは、集積回路の製造工程における、高温の雰囲気の中で行われる加熱加工工程において、シリコンウエハの表面に複数配置され、シリコンウエハ表面の多点の温度を測定することが出来る。そして、圧電温度センサは、例えば、無線によって、測定したシリコンウエハの表面温度を外部の機器へ送信し、また、外部の機器からの信号を受信することが出来るため、高温の炉内でも有効に利用できる。
In the piezoelectric temperature sensor of the present invention, the piezoelectric vibration region and the antenna region are connected by a bridge portion, and the excitation electrodes disposed on both surfaces of the piezoelectric vibration region and the loop-shaped conductor provided in the antenna region are combined. As a result, the excitation electrode and the conductor are integrated. In addition, by covering the excitation electrode, antenna area, and bridging portion with a heat-resistant container that can transmit electromagnetic waves, it can withstand high-temperature atmosphere and send and receive signals to and from external devices. Can be done.
Therefore, a plurality of piezoelectric temperature sensors are arranged on the surface of the silicon wafer in the heat processing step performed in a high temperature atmosphere in the manufacturing process of the integrated circuit, and can measure the temperature at multiple points on the surface of the silicon wafer. . The piezoelectric temperature sensor, for example, wirelessly transmits the measured surface temperature of the silicon wafer to an external device and receives a signal from the external device, so that it is effective even in a high-temperature furnace. Available.

以下に本願発明を実施するための実施例を説明する。
図1は、本願発明の第1の実施の形態としての圧電温度センサ10の構成を説明するための図である。
この図1において、図1(a)は、容器部(後述するシリコンカバー17)を透視した圧電温度センサ10の正面からの図である。また、図1(b)は容器(以下、シリコンカバー17という)の一部を図1(a)に示す点線Aで切り取った場合の圧電温度センサ10の斜視図である。図1(c)は、圧電温度センサ10を図1(a)に示す点線Aで断裁した場合の断面図である。
Examples for carrying out the present invention will be described below.
FIG. 1 is a diagram for explaining the configuration of a piezoelectric temperature sensor 10 as a first embodiment of the present invention.
In FIG. 1, FIG. 1A is a view from the front of the piezoelectric temperature sensor 10 seen through a container portion (a silicon cover 17 described later). FIG. 1B is a perspective view of the piezoelectric temperature sensor 10 when a part of the container (hereinafter referred to as a silicon cover 17) is cut along a dotted line A shown in FIG. FIG.1 (c) is sectional drawing at the time of cutting the piezoelectric temperature sensor 10 by the dotted line A shown to Fig.1 (a).

本願発明の圧電温度センサ10としては、圧電振動子を用いたものであるが、この圧電振動子としては、水晶、ランガサイト、ガンガテイト、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、酸化亜鉛、等がある。
(ランガサイト=La3Ga5SiO14)
そして、この圧電温度センサ10をシリコンウエハ上の所定の箇所に設置することによって、シリコンウエハ加工時の温度制御を行う冶具として使用することが出来る。
The piezoelectric temperature sensor 10 of the present invention uses a piezoelectric vibrator. Examples of the piezoelectric vibrator include quartz crystal, langasite, gangatite, lithium tantalate, lithium niobate, zinc oxide, and the like.
(Langasite = La3Ga5SiO14)
Then, by installing the piezoelectric temperature sensor 10 at a predetermined location on the silicon wafer, the piezoelectric temperature sensor 10 can be used as a jig for performing temperature control during the processing of the silicon wafer.

第1の実施の形態の圧電温度センサ10は、図1(a)に示すように、圧電素子11の外周が方形状に形成されている。そして、図示する圧電素子11にはドライエッジング、又は、ウエットエッジング、その他薄膜技術によってスリット12、12が2箇所に入れられており、圧電素子11が圧電振動領域11aとアンテナ領域11bとに分けられている。
また、第1の実施の形態の場合、この圧電振動領域11aとアンテナ領域11bは、後述する第1橋絡部15a、第2橋絡部15bの2箇所でつながっているものである。
In the piezoelectric temperature sensor 10 of the first embodiment, as shown in FIG. 1A, the outer periphery of the piezoelectric element 11 is formed in a square shape. The illustrated piezoelectric element 11 includes slits 12 and 12 at two locations by dry edging, wet edging, or other thin film technology, and the piezoelectric element 11 is divided into a piezoelectric vibration region 11a and an antenna region 11b. ing.
In the case of the first embodiment, the piezoelectric vibration region 11a and the antenna region 11b are connected to each other at two locations of a first bridging portion 15a and a second bridging portion 15b described later.

圧電振動領域11aには、図1(c)に示すように、両面に励振電極である電極13a、電極13bが備えられている。この電極13a、電極13bは、白金(Pt)等の融点の高い材質が用いられており、スパッタリングや蒸着等によって圧電振動領域11aのそれぞれの面に形成されるものである。
この圧電振動領域11aは、後で述べるように圧電素子11が外部から供給されてくる共振周波数又は共振周波数近傍の信号(送信電波)で励振されると共に、外部から信号がなくなった後も振動する領域である。この振動は温度に応じた残響振動となり、電極13a、電極13bはこの残響振動を送信することができる。
As shown in FIG. 1C, the piezoelectric vibration region 11a is provided with electrodes 13a and 13b as excitation electrodes on both surfaces. The electrodes 13a and 13b are made of a material having a high melting point such as platinum (Pt), and are formed on the respective surfaces of the piezoelectric vibration region 11a by sputtering, vapor deposition, or the like.
As will be described later, the piezoelectric vibration region 11a is excited by a resonance frequency or a signal in the vicinity of the resonance frequency (transmitted radio wave) supplied from the outside, and vibrates even after the signal disappears from the outside. It is an area. This vibration becomes reverberation vibration according to temperature, and the electrode 13a and the electrode 13b can transmit this reverberation vibration.

アンテナ領域11bには、図1(a)に示すようにループ状の導体であるループアンテナが配置されている。つまり、アンテナ14aがスリット12の外側をループ状に取り巻くように配置されてループアンテナとなっている。
そして、アンテナ14aが配置されているアンテナ領域11bの面とは反対側の面には、アンテナリード14bが図1(a)(b)(c)に示すように配置されている。この、アンテナ14a、アンテナリード14bは、電極13a、電極13bと同様に白金(Pt)等の融点の高い材質が用いられており、スパッタリングや蒸着等によりアンテナ領域11bのそれぞれの面に形成されるものである。
そして、このアンテナ14a、アンテナリード14bは、外部から送信されてくる共振周波数又は共振周波数近傍の信号を受信し、電極13a、電極13bで圧電素子11を励振すると共に、励振後の残響振動を後で述べる小型送受信アンテナ25、大型送受信アンテナ28を介して温度測定装置20側に送信するものである。
As shown in FIG. 1A, a loop antenna that is a loop-shaped conductor is disposed in the antenna region 11b. That is, the antenna 14a is arranged so as to surround the outside of the slit 12 in a loop shape, thereby forming a loop antenna.
And the antenna lead 14b is arrange | positioned as shown to FIG.1 (a) (b) (c) in the surface on the opposite side to the surface of the antenna area | region 11b where the antenna 14a is arrange | positioned. The antenna 14a and the antenna lead 14b are made of a material having a high melting point such as platinum (Pt) like the electrodes 13a and 13b, and are formed on the respective surfaces of the antenna region 11b by sputtering or vapor deposition. Is.
The antenna 14a and the antenna lead 14b receive a signal at or near the resonance frequency transmitted from the outside, excite the piezoelectric element 11 with the electrode 13a and the electrode 13b, and post-excited reverberation vibration. Are transmitted to the temperature measuring device 20 side through the small transmitting / receiving antenna 25 and the large transmitting / receiving antenna 28 described in the above.

この圧電振動領域11aとアンテナ領域11bとは、第1橋絡部15aと第2橋絡部15bとでつながっており、ループ状のアンテナ14aの一方の端子は表側の電極13aと接続される。また、アンテナ14aの他方の端子は、裏側の電極13bと第2橋絡部15bを通して接続されるアンテナリード14bと接続させる。
この場合、アンテナ14aとアンテナリード14bは、図1(c)に示すようにスルーホール16を介して接続される。
このスルーホール16は、よく知られているようにホールの内部に導電膜が形成されており圧電素子11を貫通するようにして形成されている。
The piezoelectric vibration region 11a and the antenna region 11b are connected by the first bridge portion 15a and the second bridge portion 15b, and one terminal of the loop antenna 14a is connected to the front electrode 13a. The other terminal of the antenna 14a is connected to the antenna lead 14b connected through the back side electrode 13b and the second bridging portion 15b.
In this case, the antenna 14a and the antenna lead 14b are connected via the through hole 16 as shown in FIG.
As is well known, the through hole 16 has a conductive film formed inside the hole and is formed so as to penetrate the piezoelectric element 11.

このように機構的に分離されている圧電振動領域11aとアンテナ領域11b、それに第1橋絡部15a、第2橋絡部15bからなる圧電素子11を、図1(b)、図1(c)に示すように、挟み込むようにしてシリコンカバー17で被覆する。このシリコンカバー17は、圧電素子11の方形状の外周に合わせて方形状となっており、シリコンカバー17同士を重ね合わせる側の面の中央には、図1(c)に示す凹部18が形成されている。
この凹部18は、シリコンカバー17で圧電素子11を挟み込む場合に圧電振動領域11aに配置されている電極13a、電極13bの厚みを考慮して、電極13a、電極13bの空間を確保する為に設けられているものである。また、シリコンカバー17は、この凹部18の他にも、圧電素子11を挟み込むときに、アンテナ14a、アンテナリード14bにシリコンカバー17が接触しないようにするための空間を設けている。
The piezoelectric element 11 including the piezoelectric vibration region 11a and the antenna region 11b which are mechanically separated as described above, and the first bridging portion 15a and the second bridging portion 15b are illustrated in FIGS. 1B and 1C. As shown in FIG. 2, the silicon cover 17 covers the substrate. The silicon cover 17 has a rectangular shape in accordance with the rectangular outer periphery of the piezoelectric element 11, and a recess 18 shown in FIG. 1C is formed at the center of the surface on which the silicon covers 17 are overlapped. Has been.
The concave portion 18 is provided to secure a space for the electrodes 13a and 13b in consideration of the thicknesses of the electrodes 13a and 13b disposed in the piezoelectric vibration region 11a when the piezoelectric element 11 is sandwiched between the silicon covers 17. It is what has been. In addition to the recess 18, the silicon cover 17 has a space for preventing the silicon cover 17 from contacting the antenna 14 a and the antenna lead 14 b when the piezoelectric element 11 is sandwiched.

そして、シリコンカバー17で圧電素子11を被覆する際は、図1(b)、図1(c)に示すようにシリコンカバー17で圧電素子11を挟み込むようにして、シリコンカバー17同士を分子間結合で結合させて被覆するようにする。
また、このシリコンカバー17の素材としては、耐熱性があり、且つ、電磁波を透過す素材であればよく、例えば、測定対象となるウエハがシリコンの場合は、シリコン(Si)が好ましい。
When covering the piezoelectric element 11 with the silicon cover 17, the silicon cover 17 is intermolecularly sandwiched between the silicon cover 17 as shown in FIGS. 1B and 1C. Bond and bond to cover.
The material of the silicon cover 17 may be any material that has heat resistance and transmits electromagnetic waves. For example, when the wafer to be measured is silicon, silicon (Si) is preferable.

図1で説明したような構成となる第1の実施の形態の圧電温度センサ10は、圧電振動子の圧電素子11と、外部の機器と送受信する為のアンテナ14a、アンテナリード14bとが一体となっていることで、温度センサを小型化することができる。この圧電温度センサ10が小型となったことで、測定物の広範囲の温度を測定する場合に、複数の圧電温度センサ10を用いて温度測定することができる。
また、耐熱素材のシリコンカバー17で被覆されているので高温の雰囲気の中での作業工程にも耐えることができる。
The piezoelectric temperature sensor 10 according to the first embodiment having the configuration described with reference to FIG. 1 includes a piezoelectric element 11 of a piezoelectric vibrator, an antenna 14a for transmitting and receiving with an external device, and an antenna lead 14b. Thus, the temperature sensor can be reduced in size. Since the piezoelectric temperature sensor 10 is downsized, the temperature can be measured using a plurality of piezoelectric temperature sensors 10 when measuring a wide range of temperatures of the measurement object.
Further, since it is covered with the silicon cover 17 made of a heat-resistant material, it can withstand work processes in a high-temperature atmosphere.

次に、第2の実施の形態の圧電温度センサ10の構成を図2に示して説明する。
図2(a)は圧電温度センサ10の正面からシリコンカバー17を透視した図である。そして、図2(b)はシリコンカバー17の一部を図2(a)に示す点線Aで切り取った場合の圧電温度センサ10の斜視図である。図2(c)は、圧電温度センサ10を図2(a)に示す点線Aで断裁した場合の断面図である。
この第2の実施の形態の圧電温度センサ10は、図1で説明した第1の実施の形態の圧電温度センサ10と、圧電振動子に使用されている圧電素子11とシリコンカバー17の外周の形状が円形状であること以外は同様の構成となっている。なお、第1の実施の形態の圧電温度センサ10の構成と同じ部分は同一の符号を付して詳しい説明は省略する。
Next, the configuration of the piezoelectric temperature sensor 10 of the second embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 2A is a view of the silicon cover 17 seen through from the front of the piezoelectric temperature sensor 10. FIG. 2B is a perspective view of the piezoelectric temperature sensor 10 when a part of the silicon cover 17 is cut along a dotted line A shown in FIG. FIG. 2C is a cross-sectional view of the piezoelectric temperature sensor 10 cut along the dotted line A shown in FIG.
The piezoelectric temperature sensor 10 according to the second embodiment includes the piezoelectric temperature sensor 10 according to the first embodiment described with reference to FIG. 1, the piezoelectric element 11 used in the piezoelectric vibrator, and the outer periphery of the silicon cover 17. The configuration is the same except that the shape is circular. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part as the structure of the piezoelectric temperature sensor 10 of 1st Embodiment, and detailed description is abbreviate | omitted.

第2に実施の形態の圧電温度センサ10は、図2(a)、図2(b)に示すように圧電素子11には、2箇所にスリット12が入っており、圧電振動領域11aとアンテナ領域11bとに分けられ、この圧電振動領域11aとアンテナ領域11bは第1橋絡部15a、第2橋絡部15bでつながっている。
また、この圧電振動領域11aの両方の面には電極13a、電極13bが配置されている。そして、アンテナ領域11bの一方の面には、スリット12の外周をループ状に取り巻くようにしたアンテナ14aがループアンテナとして配置されており、そのアンテナ14aの一方の端は、第1橋絡部15aを通って電極13aと接続している。
また、アンテナ領域11bのループ状のアンテナ14aが配置されている面ではないもう一方の面にはアンテナリード14bが配置され、一方の端が第2橋絡部15bを通って電極13bと接続され、もう一方の端が図2(c)に示すようにスルーホール16を通して、ループ状のアンテナ14aの電極13aと接続されていない方の端と接続されている。
Secondly, in the piezoelectric temperature sensor 10 according to the embodiment, as shown in FIGS. 2A and 2B, the piezoelectric element 11 has slits 12 at two locations, and the piezoelectric vibration region 11a and the antenna are provided. The piezoelectric vibration region 11a and the antenna region 11b are connected by a first bridge portion 15a and a second bridge portion 15b.
Electrodes 13a and 13b are disposed on both surfaces of the piezoelectric vibration region 11a. On one surface of the antenna region 11b, an antenna 14a that surrounds the outer periphery of the slit 12 in a loop shape is arranged as a loop antenna, and one end of the antenna 14a is connected to the first bridging portion 15a. It is connected to the electrode 13a through.
The antenna lead 14b is disposed on the other surface of the antenna region 11b other than the surface where the loop-shaped antenna 14a is disposed, and one end of the antenna region 11b is connected to the electrode 13b through the second bridging portion 15b. As shown in FIG. 2C, the other end is connected through the through hole 16 to the end not connected to the electrode 13a of the loop antenna 14a.

この電極13a、電極13bとアンテナ14a、アンテナリード14bは、第1の実施の形態の圧電温度センサ10と同様に、白金(Pt)等の融点の高い材質が用いられて、スパッタリングや蒸着等により圧電振動領域11a、アンテナ領域11bのそれぞれの面に形成される。   As with the piezoelectric temperature sensor 10 of the first embodiment, the electrode 13a, the electrode 13b, the antenna 14a, and the antenna lead 14b are made of a material having a high melting point, such as platinum (Pt), by sputtering or vapor deposition. It is formed on each surface of the piezoelectric vibration region 11a and the antenna region 11b.

さらに、圧電振動領域11aとアンテナ領域11b、それに第1橋絡部15a、第2橋絡部15bからなる圧電素子11を、耐熱性が有り、且つ、電磁波を透過するシリコンカバー17で被覆する。第2の実施の形態におけるシリコンカバー17の素材も、測定対象にあわせたが、他の測定対象の場合はその素材にあわせることができる。
そして、このシリコンカバー17は、圧電素子11と同様に外周が円形状となっており、図1で説明したシリコンカバー17と同様にシリコンカバー17同士を重ね合わせる側の面の中央は、図2(c)に示す凹部18となっている。
また、図2のシリコンカバー17の場合も、圧電素子11を被覆するときにアンテナ14a、アンテナリード14bにシリコンカバー17が接触しないようにするための空間18を設けている。
そして、図2の圧電素子11を被覆する際、シリコンカバー17同士を分子間結合で結合させて被覆するようにする。
Further, the piezoelectric element 11 including the piezoelectric vibration region 11a, the antenna region 11b, and the first bridging portion 15a and the second bridging portion 15b is covered with a silicon cover 17 that has heat resistance and transmits electromagnetic waves. The material of the silicon cover 17 in the second embodiment is also adapted to the measurement object, but can be adapted to the material in the case of other measurement objects.
The outer periphery of the silicon cover 17 is circular like the piezoelectric element 11, and the center of the surface on which the silicon covers 17 are overlapped is the same as that of the silicon cover 17 described in FIG. The concave portion 18 shown in FIG.
Also in the case of the silicon cover 17 of FIG. 2, a space 18 is provided to prevent the silicon cover 17 from contacting the antenna 14a and the antenna lead 14b when the piezoelectric element 11 is covered.
Then, when covering the piezoelectric element 11 of FIG. 2, the silicon covers 17 are bonded by intermolecular bonds.

次に、図3に示すのは、第2の実施の形態である図2に示した圧電温度センサ10の変形例である。なお、図2の圧電温度センサ10で説明した構成と同じ構成を図3に示す場合は同一の符号を付して説明を省略する。
図3(a)は、圧電素子11にスリット12が3箇所入っており、圧電振動領域11aとアンテナ領域11bが、第1橋絡部15a、第2橋絡部15b、第3橋絡部15cの3箇所でつながっている圧電温度センサ10である。この図3(a)の圧電温度センサ10は、第3橋絡部15cにアンテナ14a、アンテナリード14bのいずれも通っていないだけで、他は図1の圧電温度センサ10と同様の構成を有しており、同様の効果を得ることが出来る。
Next, FIG. 3 shows a modification of the piezoelectric temperature sensor 10 shown in FIG. 2, which is the second embodiment. In addition, when the same structure as the structure demonstrated with the piezoelectric temperature sensor 10 of FIG. 2 is shown in FIG. 3, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
3A, the piezoelectric element 11 has three slits 12, and the piezoelectric vibration region 11a and the antenna region 11b include a first bridging portion 15a, a second bridging portion 15b, and a third bridging portion 15c. The piezoelectric temperature sensor 10 is connected at three locations. The piezoelectric temperature sensor 10 of FIG. 3A has the same configuration as the piezoelectric temperature sensor 10 of FIG. 1 except that neither the antenna 14a nor the antenna lead 14b passes through the third bridging portion 15c. The same effect can be obtained.

また、図3(b)の圧電温度センサ10は、第2の実施の形態のもう一つの実施例であり、圧電素子11にスリット12が4箇所入っており、圧電振動領域11aとアンテナ領域11bが、第1橋絡部15a、第2橋絡部15b、第3橋絡部15c、第4橋絡部15dの4箇所でつながっている。そして、図3(b)の圧電温度センサ10は、第3橋絡部15c、第4橋絡部15dにアンテナ14a、アンテナリード14bのいずれも通っていないだけで、他は図2の圧電温度センサ10と同様の構成を有し、同様の効果を得ることが出来る。   The piezoelectric temperature sensor 10 of FIG. 3B is another example of the second embodiment, and the piezoelectric element 11 has four slits 12 and includes a piezoelectric vibration region 11a and an antenna region 11b. However, it is connected in four places, the 1st bridge part 15a, the 2nd bridge part 15b, the 3rd bridge part 15c, and the 4th bridge part 15d. The piezoelectric temperature sensor 10 shown in FIG. 3B is configured such that neither the antenna 14a nor the antenna lead 14b passes through the third bridging portion 15c and the fourth bridging portion 15d. It has the same configuration as the sensor 10 and can obtain the same effect.

なお、第1の実施の形態の圧電温度センサ10においても、第2の実施の形態の変形例のような、橋絡部が3箇所、4箇所ある圧電温度センサ10も考えられる。また、第1、第2の実施の形態において、橋絡部が1箇所となっている圧電温度センサ10も考えられる。
この場合は、1カ所の橋絡部の表面と裏面を利用してアンテナ14aと電極13a、13bを接続すればよい。
In the piezoelectric temperature sensor 10 according to the first embodiment, the piezoelectric temperature sensor 10 having three and four bridging portions as in the modification of the second embodiment is also conceivable. In the first and second embodiments, the piezoelectric temperature sensor 10 having one bridging portion is also conceivable.
In this case, the antenna 14a and the electrodes 13a and 13b may be connected using the front and back surfaces of one bridge portion.

上述した、第2の実施の形態の圧電温度センサ10においても、第1の実施の形態同様、圧電素子11とアンテナ14a、アンテナリード14bが一体となっていることで温度センサとして小型化することができ、測定物の広範囲を温度測定する場合に、複数の圧電温度センサ10を用いて測定することができる。
そして、耐熱性のあるシリコンカバー17で圧電素子11を被覆していることで、高温にも耐えることが出来る。
Also in the piezoelectric temperature sensor 10 of the second embodiment described above, as in the first embodiment, the piezoelectric element 11 is integrated with the antenna 14a and the antenna lead 14b so that the temperature sensor can be downsized. In the case where the temperature of a wide range of the measurement object is measured, the measurement can be performed using the plurality of piezoelectric temperature sensors 10.
Further, by covering the piezoelectric element 11 with the heat-resistant silicon cover 17, it can withstand high temperatures.

ここで、本発明の圧電温度センサ10が実際に使用される例としては、例えば集積回路(IC)を製造する過程で加工用シリコンウエハを加熱して高温の雰囲気中で行う加熱加工工程の際に使用されることが考えられる。
この加熱加工工程で圧電温度センサ10は、冶具として使用される温度測定用のシリコンウエハの表面に設置されて表面温度を計測し、この計測された温度に基づいて加工用シリコンウエハの表面温度が均一となるように加熱温度の制御を行うための温度センサとして使用される。
Here, as an example in which the piezoelectric temperature sensor 10 of the present invention is actually used, for example, in the process of heating in a high temperature atmosphere by heating a processing silicon wafer in the process of manufacturing an integrated circuit (IC). It is thought that it is used for.
In this heating process, the piezoelectric temperature sensor 10 is installed on the surface of a silicon wafer for temperature measurement used as a jig, measures the surface temperature, and based on the measured temperature, the surface temperature of the silicon wafer for processing is determined. It is used as a temperature sensor for controlling the heating temperature so as to be uniform.

温度測定のための冶具となる温度測定用のシリコンウエハの表面に圧電温度センサ10を設置するときの方法としてはいくつか考えれるが、例えば図4に示すような方法がある。
図4(a)は、冶具となる測定用シリコンウエハ19の一部の表面に圧電温度センサ10を埋設させる設置例である。この図4(a)では、縦方向に圧電温度センサ10の半分程度を測定用シリコンウエハ19に埋設させている。
また、図4(b)は、圧電温度センサ10の全体を測定用シリコンウエハ19内部に挟み込むようにして設置した方法を示している。
なお、後で述べるように測定用のシリコンウエハ19に固着される圧電温度センサ10の数は、加工用のウエハの大きい場合は所定の位置に複数個配置されることになる。
There are several possible methods for installing the piezoelectric temperature sensor 10 on the surface of a silicon wafer for temperature measurement, which is a jig for temperature measurement. For example, there is a method as shown in FIG.
FIG. 4A shows an installation example in which the piezoelectric temperature sensor 10 is embedded in a part of the surface of the measurement silicon wafer 19 serving as a jig. In FIG. 4A, about half of the piezoelectric temperature sensor 10 is embedded in the measurement silicon wafer 19 in the vertical direction.
FIG. 4B shows a method in which the entire piezoelectric temperature sensor 10 is installed so as to be sandwiched inside the measurement silicon wafer 19.
As will be described later, a plurality of piezoelectric temperature sensors 10 fixed to the measurement silicon wafer 19 are arranged at predetermined positions when the processing wafer is large.

このようにして圧電温度センサ10を測定用シリコンウエハ19に設置して温度測定を行うものであるが、本発明の圧電温度センサ10においては、圧電素子11等を被覆するのにシリコンカバー17を使用している。これは、圧電温度センサ10で温度測定を行う場合、測定物の素材の物理特性に近い、耐熱性のある素材を用いることで測定誤差を抑えようとするものである。   In this way, the piezoelectric temperature sensor 10 is placed on the measurement silicon wafer 19 to measure the temperature. In the piezoelectric temperature sensor 10 of the present invention, the silicon cover 17 is used to cover the piezoelectric element 11 and the like. I use it. This is intended to suppress measurement errors by using a heat-resistant material that is close to the physical characteristics of the material of the object to be measured when measuring temperature with the piezoelectric temperature sensor 10.

続いて、図5、図6、図7において、本願発明の圧電温度センサ10を使用した場合の温度測定方法の概要を説明する。
図5に示すシリコンウエハの多点部分のシリコンウエハ多点温度測定方法100は、測定用シリコンウエハ19の表面温度を計測し、測定用シリコンウエハ19の表面温度が均一となるように温度調節を行うものである。
なお、図5、図6、図7では、上記図4(a)で説明した圧電温度センサ10の一部を測定用シリコンウエハ19に埋設させる方法で説明を行うが、もちろん、上記図4(b)で説明した圧電温度センサ10の全部を測定用シリコンウエハ19で挟み込む方法でもよい。
また、図5、図6、図7では、本願発明の第1の実施の形態の方形状の圧電温度センサ10を用いて説明するが、これも第2の実施の形態の円形状の圧電温度センサ10であっても良い。
Next, an outline of a temperature measurement method when the piezoelectric temperature sensor 10 of the present invention is used will be described with reference to FIGS.
A silicon wafer multi-point temperature measuring method 100 for a multi-point portion of a silicon wafer shown in FIG. 5 measures the surface temperature of the measurement silicon wafer 19 and adjusts the temperature so that the surface temperature of the measurement silicon wafer 19 is uniform. Is what you do.
5, 6, and 7, the piezoelectric temperature sensor 10 described in FIG. 4A is partially embedded in the measurement silicon wafer 19. Of course, FIG. Alternatively, the piezoelectric temperature sensor 10 described in b) may be sandwiched between the measurement silicon wafers 19.
5, 6, and 7, the rectangular piezoelectric temperature sensor 10 according to the first embodiment of the present invention will be described. This is also the circular piezoelectric temperature according to the second embodiment. The sensor 10 may be used.

図5に示すシリコンウエハ多点温度測定方法100としては、先ず、チャンバ外に温度測定装置20とインピーダンス整合器21を設置して相互を同軸ケーブル22で接続している。この温度測定装置20は、所定の範囲で周波数が変化するスイープ発信器や位相検出器、電流測定器、方向性結合器等を備えている。
そして、インピーダンス整合器21とチャンバ内の石英26や耐熱性の材料に被覆されている小型送受信アンテナ25a、25b、25c、25d、25e、25f・・・とが同じく耐熱性の材料である石英などで被覆された、単心、または多芯耐熱ケーブル23(以下、単に耐熱ケーブルともいう)と同軸ケーブル22を介して接続している。
このとき、相互を接続するために用いられるケーブルとしては、図示するようにチャンバ外には同軸ケーブル22を用いて、チャンバ内には高温に耐えられるような多芯耐熱ケーブル23を用いている。そして、この2本のケーブルをチャンバ外とチャンバ内の境界においてコネクタ24で接続して使用している。
In the silicon wafer multipoint temperature measuring method 100 shown in FIG. 5, first, a temperature measuring device 20 and an impedance matching device 21 are installed outside the chamber and connected to each other by a coaxial cable 22. The temperature measuring device 20 includes a sweep transmitter, a phase detector, a current measuring device, a directional coupler, and the like whose frequency changes within a predetermined range.
Further, the impedance matching unit 21 and quartz 26 in the chamber or the small transmitting / receiving antennas 25a, 25b, 25c, 25d, 25e, 25f,. And a single-core or multi-core heat-resistant cable 23 (hereinafter, also simply referred to as a heat-resistant cable) covered with a coaxial cable 22.
At this time, as a cable used to connect each other, a coaxial cable 22 is used outside the chamber as shown in the figure, and a multi-core heat-resistant cable 23 that can withstand high temperatures is used inside the chamber. These two cables are used by being connected by a connector 24 at the boundary between the outside of the chamber and the inside of the chamber.

そして、図5のシリコンウエハ多点温度測定方法100では、温度測定用の治具となる測定用シリコンウエハ19の表面温度を測定するための温度センサとして複数個の圧電温度センサ10a、10b、10c、10d、10e、10f・・・を使用する。この、圧電温度センサ10a、10b、10c、10d、10e、10f・・・は、図5に示めすように測定用シリコンウエハ19の表面の所定の箇所、例えば温度分布を測定したいと思われる測定点に埋設する。   In the silicon wafer multi-point temperature measurement method 100 of FIG. 5, a plurality of piezoelectric temperature sensors 10a, 10b, 10c are used as temperature sensors for measuring the surface temperature of the measurement silicon wafer 19 serving as a temperature measurement jig. 10d, 10e, 10f... Are used. The piezoelectric temperature sensors 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f,... Are measured at a predetermined location on the surface of the measurement silicon wafer 19, for example, a temperature distribution as shown in FIG. Embed in the point.

そして、圧電温度センサ10a、10b、10c、10d、10e、10f・・・の同心軸上に、石英26で被覆されたそれぞれの小型送受信アンテナ25a、25b、25c、25d、25e、25f・・・が設置されるようにする。
また、小型送受信アンテナ25a、25b、25c、25d、25e、25f・・・を被覆している石英26は、耐熱性があり、加熱加工工程の温度に耐えられる素材のものであれば石英26でなくてもよい。
And each small transmitting / receiving antenna 25a, 25b, 25c, 25d, 25e, 25f,... Coated with quartz 26 on the concentric axes of the piezoelectric temperature sensors 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f,. To be installed.
Further, the quartz 26 covering the small transmitting / receiving antennas 25a, 25b, 25c, 25d, 25e, 25f,... Is heat resistant and is made of quartz 26 if it is made of a material that can withstand the temperature of the heating process. It does not have to be.

なお、以降、複数個の圧電温度センサ10a、10b、10c、10d、10e、10f・・・を、必要に応じて、チャンネルCh1(圧電温度センサ10a)、チャンネルCh2(圧電温度センサ10b)、チャンネルCh3(圧電温度センサ10c)、チャンネルCh4(圧電温度センサ10d)、チャンネルCh5(圧電温度センサ10e)、チャンネルCh6(圧電温度センサ10f)・・・、として説明する。
また、以降は、小型送受信アンテナ25a、25b、25c、25d、25e、25f・・・、圧電温度センサ10a、10b、10c、10d、10e、10f・・・、チャンネルCh1、チャンネルCh2、チャンネルCh3、チャンネルCh4、チャンネルCh5、チャンネルCh6・・・を説明する場合、特に個別に説明をする必要が無いときは、小型送受信アンテナ25、圧電温度センサ10、チャンネルChとして説明していく。
In addition, hereinafter, a plurality of piezoelectric temperature sensors 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f,... Are connected to a channel Ch1 (piezoelectric temperature sensor 10a), a channel Ch2 (piezoelectric temperature sensor 10b), and a channel as necessary. Explanation will be made as Ch3 (piezoelectric temperature sensor 10c), channel Ch4 (piezoelectric temperature sensor 10d), channel Ch5 (piezoelectric temperature sensor 10e), channel Ch6 (piezoelectric temperature sensor 10f),.
In the following, small transmitting / receiving antennas 25a, 25b, 25c, 25d, 25e, 25f..., Piezoelectric temperature sensors 10a, 10b, 10c, 10d, 10e, 10f..., Channel Ch1, channel Ch2, channel Ch3, When describing the channel Ch4, the channel Ch5, the channel Ch6,..., When there is no need to describe them individually, the description will be made as the small transmitting / receiving antenna 25, the piezoelectric temperature sensor 10, and the channel Ch.

図5に示すシリコンウエハ多点温度測定方法100において、測定用シリコンウエハ19の温度を計測する方法としては、先ず、温度測定装置20から各チャンネルCh毎に、任意の周波数帯から始めて段階的に周波数帯をステップアップさせながら送信する掃引信号波を小型送受信アンテナ25を介して送信する。
例えば、チャンネルCh1では、その掃引信号波の周波数が圧電振動子の共振周波数の近傍であるとき、掃引信号波を停止した直後に、そのときの温度に応じた残響振動波を発信する。この残響振動波を各小型送受信アンテナ25が受信し、温度測定装置20は、各チャンネルChからの残響振動波が得られたら、その各々の残響振動波の周波数に基づいて多点の温度を算出するものである。
In the silicon wafer multipoint temperature measurement method 100 shown in FIG. 5, as a method of measuring the temperature of the measurement silicon wafer 19, first, the temperature measurement device 20 starts from an arbitrary frequency band step by step for each channel Ch. A sweep signal wave to be transmitted while stepping up the frequency band is transmitted via the small transmitting / receiving antenna 25.
For example, in the channel Ch1, when the frequency of the sweep signal wave is in the vicinity of the resonance frequency of the piezoelectric vibrator, a reverberation vibration wave corresponding to the temperature at that time is transmitted immediately after the sweep signal wave is stopped. When each of the small transmitting / receiving antennas 25 receives this reverberation vibration wave and the reverberation vibration wave from each channel Ch is obtained, the temperature measuring device 20 calculates the temperature at multiple points based on the frequency of each reverberation vibration wave. To do.

このようにして、温度測定装置20は、測定用シリコンウエハ19上に設置されている全てのチャンネルChから順番に残響振動波を得て、各チャンネルChの温度、即ち、測定用シリコンウエハ19上の各点の温度を算出するものである。そして、温度測定装置20は算出結果を加熱制御装置90へ送信し、この加熱制御装置90は加熱手段91を制御してチャンバ内で加熱された測定用シリコンウエハ19の温度が均一となるように温度を調整するものである。なお、算出した温度データから形成された各点の加熱制御データは、上記いずれかの装置に保存しておくことが好ましい。   In this way, the temperature measuring device 20 obtains reverberation vibration waves in order from all the channels Ch installed on the measurement silicon wafer 19, and the temperature of each channel Ch, that is, on the measurement silicon wafer 19. The temperature at each point is calculated. Then, the temperature measuring device 20 transmits the calculation result to the heating control device 90. The heating control device 90 controls the heating means 91 so that the temperature of the measurement silicon wafer 19 heated in the chamber becomes uniform. The temperature is adjusted. The heating control data for each point formed from the calculated temperature data is preferably stored in any one of the above devices.

図5のシリコンウエハ多点温度測定方法100において、温度測定装置20が各チャンネルCh毎の残響振動波を得るために、各チャンネルChの同心軸上にそれぞれ小型送受信アンテナ25を配置おり、これによりリアルタイムで全てのチャンネルChの温度を観測することも可能となる。
つまり、全ての圧電温度センサ10が測定用シリコンウエハ19の温度を短時間で観測することができるものである。
また、この場合、温度測定装置20が全ての小型送受信アンテナ25に対応して設けていれば、当然にどのチャンネルChからの残響振動波の周波数かを知ることが出来る。このため、圧電温度センサ10の圧電振動子としては、全て同じ共振周波数特性を持つ圧電振動子を使用することができるものである。
また、温度測定装置20は、温度の計測を小型送受信アンテナ25のチャンネルCh毎に切り換えて行う測定できるようにすれば、複数のチャンネルChで温度の計測を行う場合でも1台で観測することができる。
さらに、圧電温度センサ10と小型送受信アンテナ25間は無線で送受信を行うので、測定用シリコンウエハ19上にコードを這わさなくてもよいものである。
In the silicon wafer multipoint temperature measurement method 100 of FIG. 5, in order for the temperature measurement device 20 to obtain a reverberation vibration wave for each channel Ch, a small transmitting / receiving antenna 25 is arranged on the concentric axis of each channel Ch. It is also possible to observe the temperature of all channels Ch in real time.
That is, all the piezoelectric temperature sensors 10 can observe the temperature of the measurement silicon wafer 19 in a short time.
Further, in this case, if the temperature measuring device 20 is provided corresponding to all the small transmitting / receiving antennas 25, it is possible to know which channel Ch has the frequency of the reverberation vibration wave. For this reason, as the piezoelectric vibrator of the piezoelectric temperature sensor 10, piezoelectric vibrators having the same resonance frequency characteristics can be used.
Further, if the temperature measurement device 20 can perform measurement by switching the temperature for each channel Ch of the small transmission / reception antenna 25, even if the temperature measurement is performed by a plurality of channels Ch, it can be observed by one unit. it can.
Furthermore, since the piezoelectric temperature sensor 10 and the small transmission / reception antenna 25 transmit and receive wirelessly, it is not necessary to fold the cord on the measurement silicon wafer 19.

図6に示すシリコンウエハ多点温度測定方法100は、図5で説明したシリコンウエハ多点温度測定方法100と、小型送受信アンテナ25が設置される位置が異なる他は同様の構成を有している。
なお、図6においては、図5で示した構成と同じ部分は同一の符号を付して説明は省略する。
The silicon wafer multipoint temperature measuring method 100 shown in FIG. 6 has the same configuration as the silicon wafer multipoint temperature measuring method 100 described with reference to FIG. 5 except that the position where the small transmitting / receiving antenna 25 is installed is different. .
In FIG. 6, the same components as those shown in FIG.

図6のシリコンウエハ多点温度測定方法100では、チャンバ外に温度測定装置20と、インピーダンス整合器21を設置して相互を同軸ケーブル22で接続し、このインピーダンス整合器21とチャンバ内に設置される石英26に被覆されている小型送受信アンテナ25とを多芯耐熱ケーブル23で接続している。このとき、小型送受信アンテナ25は、図示するように、測定用シリコンウエハ19に埋設されている圧電温度センサ10の外側の円周上に配置されるように設置する。
この各圧電温度センサ10の外側の円周上に小型送受信アンテナ25を平面的に配置する方法は、測定用シリコンウエハ19の上下方向に余分な空間が無く、小型送受信アンテナ25を設置することが出来ない場合などに適応される。
なお、インピーダンス整合器21と小型送受信アンテナ25を接続するケーブルは、図5の場合と同様に、チャンバ外は同軸ケーブル22を用い、チャンバ内は多芯耐熱ケーブル23を用いて互いをコネクタ24で接続させる。
In the silicon wafer multipoint temperature measuring method 100 of FIG. 6, a temperature measuring device 20 and an impedance matching device 21 are installed outside the chamber and connected to each other by a coaxial cable 22, and the impedance matching device 21 and the impedance matching device 21 are installed in the chamber. A small transmitting / receiving antenna 25 covered with quartz 26 is connected by a multi-core heat-resistant cable 23. At this time, the small transmitting / receiving antenna 25 is installed so as to be disposed on the outer circumference of the piezoelectric temperature sensor 10 embedded in the measurement silicon wafer 19 as illustrated.
In the method of planarly arranging the small transmitting / receiving antenna 25 on the outer circumference of each piezoelectric temperature sensor 10, there is no extra space in the vertical direction of the measurement silicon wafer 19, and the small transmitting / receiving antenna 25 can be installed. Applicable when it is not possible.
As for the cable connecting the impedance matching unit 21 and the small transmitting / receiving antenna 25, the coaxial cable 22 is used outside the chamber and the multi-core heat-resistant cable 23 is used inside the chamber with the connector 24, as in the case of FIG. Connect.

この図6のシリコンウエハ多点温度測定方法100においても測定用シリコンウエハ19の温度を計測する方法は、小型送受信アンテナ25の設置位置が変更になっただけで、図5のシリコンウエハ多点温度測定方法100と同様の方法で温度を計測することができる。
そして、図6のシリコンウエハ多点温度測定方法100においても、図示したように小型送受信アンテナ25を配置することで、リアルタイムで全てのチャンネルChの温度を計測することができ、また、チャンネルCh毎に切り換えて計測することができるので1台の温度測定装置20で観測することができる。
In the silicon wafer multipoint temperature measuring method 100 of FIG. 6 as well, the method of measuring the temperature of the measurement silicon wafer 19 is the same as that of the silicon wafer multipoint temperature of FIG. The temperature can be measured by the same method as the measuring method 100.
In the silicon wafer multipoint temperature measuring method 100 of FIG. 6 as well, by arranging the small transmitting / receiving antennas 25 as shown, the temperatures of all the channels Ch can be measured in real time, and each channel Ch is measured. Therefore, it is possible to observe with one temperature measuring device 20.

また、図6に示す温度測定装置20は、上記図5に示した温度測定装置20と同様に算出結果を加熱制御装置90へ送信し、この加熱制御装置90は加熱手段91を制御してチャンバ内の温度を調整するものである。
そして、図6のシリコンウエハ多点温度測定方法100の場合も、圧電温度センサ10の圧電振動子として、同じ共振周波数特性の圧電振動子を使用することができ、さらに、圧電温度センサ10と小型送受信アンテナ25は無線通信が可能であり、測定用シリコンウエハ19上にコードを這わさなくてよい。
Further, the temperature measuring device 20 shown in FIG. 6 transmits the calculation result to the heating control device 90 in the same manner as the temperature measuring device 20 shown in FIG. 5, and the heating control device 90 controls the heating means 91 to control the chamber. The temperature inside is adjusted.
In the case of the silicon wafer multi-point temperature measuring method 100 of FIG. 6, a piezoelectric vibrator having the same resonance frequency characteristic can be used as the piezoelectric vibrator of the piezoelectric temperature sensor 10. The transmission / reception antenna 25 is capable of wireless communication and does not require a cord to be wound on the measurement silicon wafer 19.

図7に示すのは、図5、図6で説明したシリコンウエハ多点温度測定方法100とは異なる方法で測定用シリコンウエハ19の表面温度を測定するシリコンウエハ多点温度測定方法100の概要を説明する全体的な模式図である。
図7に示すシリコンウエハ多点温度測定方法100の構成としては、図5で説明したシリコンウエハ多点温度測定方法100における小型送受信アンテナ25に換えて、1個の大型送受信アンテナ28を使用している点、及び各圧電温度センサの共振周波数を変えている他は、図5と同様の構成を有している。
なお、図7においても、図5で示した構成と同じ部分は同一の符号を付して説明は省略する。
FIG. 7 shows an outline of the silicon wafer multi-point temperature measurement method 100 for measuring the surface temperature of the measurement silicon wafer 19 by a method different from the silicon wafer multi-point temperature measurement method 100 described with reference to FIGS. It is the whole schematic diagram to explain.
The configuration of the silicon wafer multi-point temperature measuring method 100 shown in FIG. 7 uses one large transmitting / receiving antenna 28 instead of the small transmitting / receiving antenna 25 in the silicon wafer multi-point temperature measuring method 100 described in FIG. 5 has the same configuration as that of FIG. 5 except that the resonance frequency of each piezoelectric temperature sensor is changed.
In FIG. 7 as well, the same parts as those shown in FIG.

この図7に示すシリコンウエハ多点温度測定方法100は、図5で説明したシリコンウエハ多点温度測定方法100の小型送受信アンテナ25に換えて、単一の大型送受信アンテナ28を設置すると共に、それぞれ共振周波数が異なるようにして設定されている複数個の圧電温度センサ10(Ch1〜Ch6)を使用する。
なお、チャンバ外には、温度測定装置20とインピーダンス整合器21とが同軸ケーブル22で接続されて設置され、単一の大型送受信アンテナ28も例えば石英26で被覆され、インピーダンス整合器21と接続され、チャンバ外は同軸ケーブル22をチャンバ内は単芯耐熱ケーブル27をコネクタ24で接続する点は同一である。
The silicon wafer multipoint temperature measuring method 100 shown in FIG. 7 is provided with a single large transmitting / receiving antenna 28 instead of the small transmitting / receiving antenna 25 of the silicon wafer multipoint temperature measuring method 100 described in FIG. A plurality of piezoelectric temperature sensors 10 (Ch1 to Ch6) set so as to have different resonance frequencies are used.
Outside the chamber, a temperature measuring device 20 and an impedance matching unit 21 are installed by being connected by a coaxial cable 22, and a single large transmitting / receiving antenna 28 is also covered with, for example, quartz 26 and connected to the impedance matching unit 21. The coaxial cable 22 is connected outside the chamber, and the single-core heat-resistant cable 27 is connected inside the chamber by a connector 24.

図7のシリコンウエハ多点温度測定方法100において、測定用シリコンウエハ19の温度を測定する際に、先ず、温度測定装置20から全てのチャンネルChを励振できるような掃引信号波を送信する。このとき、各チャンネルChの圧電温度センサ10にはそれぞれ共振周波数特性の違う圧電素子11を使用しているので、温度測定装置20は、各圧電温度センサ10とその圧電素子の共振周波数特性との組み合わせを記憶しておくことで、受信した残響振動波の周波数特性で、どのチャンネルChからの残響振動波かを知ることが出来る。
そして、温度測定装置20は、残響振動波が得られたら、その残響振動波の周波数に基づいて冶具となる測定用のシリコンウエハ19の表面各点の温度を算出する。
In the silicon wafer multipoint temperature measurement method 100 of FIG. 7, when measuring the temperature of the measurement silicon wafer 19, first, a sweep signal wave that can excite all the channels Ch is transmitted from the temperature measurement device 20. At this time, since the piezoelectric element 11 having a different resonance frequency characteristic is used for the piezoelectric temperature sensor 10 of each channel Ch, the temperature measuring device 20 determines the relationship between each piezoelectric temperature sensor 10 and the resonance frequency characteristic of the piezoelectric element. By storing the combination, it is possible to know from which channel Ch the reverberant vibration wave is based on the frequency characteristics of the received reverberant vibration wave.
Then, when the reverberation vibration wave is obtained, the temperature measurement device 20 calculates the temperature of each point on the surface of the measurement silicon wafer 19 serving as a jig based on the frequency of the reverberation vibration wave.

このように、図7のシリコンウエハ多点温度測定方法100においては、共振周波数の異なる複数のチャンネルChの圧電温度センサ10と単一の大型送受信アンテナ28を用いることで、測定用シリコンウエハ19の温度を観測することが出来る。そして、この単一の大型送受信アンテナ28と圧電温度センサ10もワイヤレス方式なので、測定用シリコンウエハ19の上で多数のコードを這わさなくてよい。
そして、図7に示す温度測定装置20も、上記図5、図6で示した温度測定装置20と同様に算出結果を加熱制御装置90へ送信し、この加熱制御装置90は加熱手段91を制御してチャンバ内の測定用シリコンウエハ19の温度が均一になるように温度を調整するものである。
As described above, in the silicon wafer multipoint temperature measurement method 100 of FIG. 7, the piezoelectric temperature sensor 10 of a plurality of channels Ch having different resonance frequencies and the single large transmitting / receiving antenna 28 are used, so that the measurement silicon wafer 19 is measured. The temperature can be observed. Since the single large transmitting / receiving antenna 28 and the piezoelectric temperature sensor 10 are also wireless, a large number of cords need not be wound on the measurement silicon wafer 19.
7 also transmits the calculation result to the heating control device 90 in the same manner as the temperature measurement device 20 shown in FIGS. 5 and 6, and the heating control device 90 controls the heating means 91. Then, the temperature is adjusted so that the temperature of the measurement silicon wafer 19 in the chamber becomes uniform.

なお、図7に示した単一の大型送受信アンテナ28としては、例えば方形状となるようにアンテナを形成したものを使用してもよいし、測定用シリコンウエハ19の上方に設置したときに、この測定用シリコンウエハ19の表面を覆うように螺旋状のアンテナ(ループ状のアンテナ)を形成したものを使用してもよい。
図7において示した単芯耐熱ケーブル27も、高温に晒されるチャンバ内で使用されるので、インピーダンス整合(マッチング)をとる為のアクティブ素子を実装することは難しい。そこで、図8に示すような構成とした。
なお、図5、図6に示した多芯耐熱ケーブル23は、単芯耐熱ケーブル27を複数本束にしたケーブルのことである。
As the single large transmission / reception antenna 28 shown in FIG. 7, for example, an antenna having a rectangular shape may be used, or when installed above the measurement silicon wafer 19, You may use what formed the helical antenna (loop-shaped antenna) so that the surface of this silicon wafer 19 for a measurement might be covered.
Since the single-core heat-resistant cable 27 shown in FIG. 7 is also used in a chamber that is exposed to high temperatures, it is difficult to mount an active element for impedance matching (matching). Therefore, the configuration shown in FIG.
The multi-core heat-resistant cable 23 shown in FIGS. 5 and 6 is a cable in which a plurality of single-core heat-resistant cables 27 are bundled.

図8に示すように単芯耐熱ケーブル27は、給電線を用いて小型送受信アンテナ25・または、単一の大型送受信アンテナ28と接続される際に、ツイストコード30が形成されており、この給電線は高温下でも耐えれるように銅線又は白金線が用いられている。
特性インピーダンス整合器29は、小型送受信アンテナ25又は、単一の大型送受信アンテナ28とツイストコード30とのインピーダンスの整合を取る為に設けられているインピーダンス整合器である。この特性インピーダンス整合器29とツイストコード30とは耐熱性のある石英31で封入されている。
そして、チャンバ内(高温部)のツイストコード30からチャンバ外(常温部)の温度測定装置20へ周波数を送信するときのインピーダンスの整合は、チャンバ外に設置されている第2のインピーダンス整合器21において行われるものである。
なお、、単芯耐熱ケーブル27、及び小型送受信アンテナ25・大型送受信アンテナ28等は、後述する熱処理装置に設置される場合、耐熱性のある石英26により被覆し、内部の導線の酸化や腐食を防止するようにしている。
As shown in FIG. 8, when the single-core heat-resistant cable 27 is connected to the small transmitting / receiving antenna 25 or the single large transmitting / receiving antenna 28 using a feeder, a twist cord 30 is formed. Copper wires or platinum wires are used for the electric wires so that they can withstand high temperatures.
The characteristic impedance matching unit 29 is an impedance matching unit provided for matching the impedance between the small transmitting / receiving antenna 25 or the single large transmitting / receiving antenna 28 and the twist cord 30. The characteristic impedance matching unit 29 and the twist cord 30 are sealed with heat-resistant quartz 31.
The impedance matching when the frequency is transmitted from the twist cord 30 in the chamber (high temperature portion) to the temperature measuring device 20 outside the chamber (normal temperature portion) is the second impedance matching device 21 installed outside the chamber. Is performed.
Note that the single-core heat-resistant cable 27, the small transmission / reception antenna 25, the large transmission / reception antenna 28, and the like are covered with heat-resistant quartz 26 to oxidize or corrode internal conductors when installed in a heat treatment apparatus to be described later. I try to prevent it.

図9、図10は図5〜図7で示した、測定用シリコンウエハ19又は被加工用シリコンウエハを加熱して高温の雰囲気中で行う加熱加工工程の際に使用される熱処理装置の例をを示す図である。
図9に示すのは、加工用シリコンウエハを1枚づつ熱処理する枚葉型熱処理装置200の断面図である。図示する枚葉型熱処理装置200は、例えばRTP(Rapid Thermal Process)装置とし、加工用シリコンウエハの加熱加工が行われる。
このRTP装置において加熱加工を行う場合、先ず、チャンバ40内に備えられる石英の支持台41の上に測定用シリコンウエハ19を冶具として載せる。そして、測定用シリコンウエハ19の上下に位置するように設置されている複数の加熱ランプ42で測定用シリコンウエハ19を加熱して、測定用シリコンウエハ19上の各所の温度を測定する。
なお、図示は省略したが、図9に示す測定用シリコンウエハ19の表面には、先に述べたように複数のシリコンで被覆された圧電温度センサ10が配置されているものとする。
9 and 10 show examples of the heat treatment apparatus used in the heat processing step shown in FIGS. 5 to 7 for heating the measurement silicon wafer 19 or the silicon wafer to be processed in a high temperature atmosphere. FIG.
FIG. 9 is a cross-sectional view of a single wafer heat treatment apparatus 200 for heat treating silicon wafers for processing one by one. The illustrated single-wafer heat treatment apparatus 200 is, for example, an RTP (Rapid Thermal Process) apparatus, and heats a processing silicon wafer.
When performing heat processing in this RTP apparatus, first, the measurement silicon wafer 19 is placed as a jig on a quartz support base 41 provided in the chamber 40. Then, the measurement silicon wafer 19 is heated by a plurality of heating lamps 42 installed so as to be positioned above and below the measurement silicon wafer 19, and the temperature of each place on the measurement silicon wafer 19 is measured.
Although not shown, it is assumed that the piezoelectric temperature sensor 10 covered with a plurality of silicons is disposed on the surface of the measurement silicon wafer 19 shown in FIG. 9 as described above.

次に、このRTP装置において加熱加工工程を行う際は、測定用シリコンウエハ19を取り除いて加工用シリコンウエハを支持台41に置き、冶具として装着したときの測定用シリコンウエハ19の加熱時の温度上昇データに基づいて、所定の温度となるように加熱加工される。
加工用のシリコンウエハを熱処理する場合は、開閉可能なドア43を閉め、加熱加工工程で使用される窒素やアルゴン等のガスがガス入口44からチャンバ40内に注入される。そして、チャンバ40内に注入されたガスはガス出口45から排出される。
この場合の温度情報の検知は、図9では、耐熱性のある石英26で被覆している小型送受信アンテナ25を、チャンバ40の上方でチャンバ40と複数の加熱ランプ42の間に、圧電温度センサ10の同心軸上に小型送受信アンテナ25が位置するように設置することによって行われる。
なお、図示した石英26には小型送受信アンテナ25が被覆されているが図示は省略した。
また、このRTP装置では加熱ランプ42やチャンバ40等を囲むように反射板46が設けられている。
Next, when performing the heating process in this RTP apparatus, the temperature at which the measurement silicon wafer 19 is heated when the measurement silicon wafer 19 is removed and the process silicon wafer is placed on the support base 41 and mounted as a jig. Based on the rising data, heat processing is performed so as to reach a predetermined temperature.
When heat-treating a silicon wafer for processing, the openable / closable door 43 is closed, and a gas such as nitrogen or argon used in the heat processing step is injected into the chamber 40 from the gas inlet 44. The gas injected into the chamber 40 is exhausted from the gas outlet 45.
In FIG. 9, temperature information is detected in this case by using a small transmitting / receiving antenna 25 covered with heat-resistant quartz 26 between the chamber 40 and the plurality of heating lamps 42 above the chamber 40. This is done by installing the small transmitting / receiving antenna 25 on ten concentric axes.
Although the illustrated quartz 26 is covered with a small transmitting / receiving antenna 25, the illustration is omitted.
In this RTP apparatus, a reflector 46 is provided so as to surround the heating lamp 42, the chamber 40, and the like.

この図9に示したRTP装置においては、高速に温度を昇降できる等の特徴を有している。また、このRTP装置は、チャンバ40と加熱ランプ42の間に石英26で被覆した小型送受信アンテナ25を設置する空間があるので、図5、図7において説明したシリコンウエハ多点温度測定方法100で加熱加工を行う場合に好適である。
また、図9の説明において石英26は、図示しない小型送受信アンテナ25を被覆していると説明したが、図7のシリコンウエハ多点温度測定方法100において加熱加工を行う場合、石英26に被覆されるのは単一の大型送受信アンテナ28となる。
The RTP apparatus shown in FIG. 9 has a feature that the temperature can be raised and lowered at high speed. In addition, since this RTP apparatus has a space for installing the small transmitting / receiving antenna 25 covered with quartz 26 between the chamber 40 and the heating lamp 42, the silicon wafer multipoint temperature measuring method 100 described with reference to FIGS. It is suitable when performing heat processing.
In the description of FIG. 9, it has been described that the quartz 26 covers the small transmitting / receiving antenna 25 (not shown). However, when the silicon wafer multipoint temperature measuring method 100 of FIG. This is a single large transmission / reception antenna 28.

なお、実際にRTP装置を使用して加熱加工を行うときに、1日に大量の加工用シリコンウエハの加熱加工を行う場合がある。
そのとき、1枚のウエハの加熱加工を行う毎に表面温度を観測して加熱温度制御をおこなうのではなく、例えば、RTP装置を作動させて、最初に冶具として装着した測定用シリコンウエハ19の温度上昇データを利用して、このとき得られた温度設定データでその後装着された加工用のシリコンウエハのの加熱温度制御を行うようにすると、効率的に加工用シリコンウエハの加熱加工を行うことが出来る。
In addition, when actually performing heat processing using an RTP apparatus, a large amount of silicon wafers for processing may be heat processed per day.
At that time, instead of observing the surface temperature and controlling the heating temperature every time one wafer is heated, for example, the RTP apparatus is operated and the silicon wafer 19 for measurement mounted as a jig first is operated. By using the temperature rise data and controlling the heating temperature of the processing silicon wafer mounted thereafter with the temperature setting data obtained at this time, the processing silicon wafer can be efficiently heated. I can do it.

図10は、複数の加工用シリコンウエハを一度に熱処理する場合に用いられる、バッチ型熱処理装置300の断面図を示している。
図示するバッチ型熱処理装置300は、例えば縦型ファーネスとし、この縦型ファーネスにおいて加工用シリコンウエハの加熱加工工程を行うときは、まず、例えば石英ボート50の内側に加工用シリコンウエハを図示するようにセットする。この石英ボート50には、複数枚(例えば100枚程度)のシリコンウエハ19をセットすることができ、実際には、図10に示した枚数以上の加工用シリコンウエハを石英ボート50にセットすることができる。
FIG. 10 shows a cross-sectional view of a batch-type heat treatment apparatus 300 used when heat-treating a plurality of processing silicon wafers at once.
The illustrated batch type heat treatment apparatus 300 is, for example, a vertical furnace, and when a processing silicon wafer is heated in this vertical furnace, first, for example, the processing silicon wafer is illustrated inside the quartz boat 50. Set to. A plurality of (for example, about 100) silicon wafers 19 can be set in the quartz boat 50. In practice, a number of processing silicon wafers equal to or more than the number shown in FIG. Can do.

なお、図示は省略したが、先に述べたように図10に示した加工用シリコンウエハのうち、所定の枚数毎に冶具となる温度測定用の計測用シリコンウエハ19を配置し、その表面には、それぞれシリコンカバー17で被覆された圧電温度センサ10が配置されている。所定の間隔をおいて配置した計測用シリコンウエハ19にも複数個の圧電温度センサ10を配置されており、後述する縦型ファーネスにおいて加熱加工工程を行うときの温度制御に使用される。   Although not shown in the figure, among the processing silicon wafers shown in FIG. 10 as described above, a temperature measurement silicon wafer 19 serving as a jig is arranged every predetermined number of wafers, and the surface thereof is disposed on the surface. The piezoelectric temperature sensors 10 each covered with a silicon cover 17 are arranged. A plurality of piezoelectric temperature sensors 10 are also arranged on the measurement silicon wafer 19 arranged at a predetermined interval, and used for temperature control when a heating process is performed in a vertical furnace described later.

図10では、石英ボート50の外側を囲むように石英26に被覆された小型送受信アンテナ25を圧電温度センサ10が配置されている測定用シリコンウエハ19の近傍に設置される。このとき、各小型送受信アンテナ25は、圧電温度センサ10と互いに信号を送受信可能な位置に配置されればよい。
また、図示する縦型ファーネスは、石英ボード50とその外側に設置された小型送受信アンテナ25を取り囲むように石英反応管51を設けている。この石英反応管51内に、加熱加工工程において使用される窒素やアルゴン等のガスをガス入口52から注入し、このガスはガス出口53から排出される。
そして、この石英反応管51の外側には均熱管54が備えられ、更にその外側に加熱ランプ55が複数個備えられている。この加熱ランプ55が冶具として装着された計測用のシリコンウエハ19で検出された温度上昇データに基づいて加熱制御されることによって、所望の温度となるように石英反応管51内の石英ボート50にセットされる加工用シリコンウエハが加熱されるものである。
In FIG. 10, a small transmitting / receiving antenna 25 covered with quartz 26 so as to surround the outside of the quartz boat 50 is installed in the vicinity of the measurement silicon wafer 19 on which the piezoelectric temperature sensor 10 is arranged. At this time, each small transmitting / receiving antenna 25 may be disposed at a position where signals can be transmitted to and received from the piezoelectric temperature sensor 10.
Further, the illustrated vertical furnace is provided with a quartz reaction tube 51 so as to surround the quartz board 50 and the small transmitting / receiving antenna 25 installed outside thereof. A gas such as nitrogen or argon used in the heat processing step is injected into the quartz reaction tube 51 from the gas inlet 52, and this gas is discharged from the gas outlet 53.
A soaking tube 54 is provided outside the quartz reaction tube 51, and a plurality of heating lamps 55 are provided outside the soaking tube 54. The heating lamp 55 is controlled to be heated based on temperature rise data detected by the measurement silicon wafer 19 mounted as a jig, so that the quartz boat 50 in the quartz reaction tube 51 has a desired temperature. The processing silicon wafer to be set is heated.

このように、図10に示した縦型ファーネスの場合、一度に複数枚(例えば100枚程度)の加工用シリコンウエハの加熱加工を行うことができるが、そのとき、加工用シリコンウエハの表面温度が石英ボート50にセットされる位置で違いがでないようにする必要がある。
そこで、所定の間隔毎にセットされている測定用シリコンウエハ19の表面温度を測定することで、石英ボード50にセットされている加工用シリコンウエハの表面温度が均一となるように加熱加減を調整するものである。
図10では、圧電温度センサ10を石英ボード50の上段、中断、下段に設置されている測定用シリコンウエハ19に埋設している。しかし、石英ボート50にセットされる全ての加工用シリコンウエハの表面温度が均一に加熱されるような温度調節作業が行えるだけの計測データを得ることが出来れば、図示した位置以外の所に圧電温度センサ10設置してもよい。
As described above, in the case of the vertical furnace shown in FIG. 10, a plurality of (for example, about 100) processing silicon wafers can be heated at a time, but at this time, the surface temperature of the processing silicon wafer is reduced. It is necessary to ensure that there is no difference in the position where the is set in the quartz boat 50.
Therefore, by adjusting the surface temperature of the measurement silicon wafer 19 set at predetermined intervals, the heating temperature is adjusted so that the surface temperature of the processing silicon wafer set on the quartz board 50 is uniform. To do.
In FIG. 10, the piezoelectric temperature sensor 10 is embedded in the measurement silicon wafer 19 installed in the upper, interrupted, and lower stages of the quartz board 50. However, if measurement data can be obtained so that the temperature adjustment operation can be performed so that the surface temperature of all the processing silicon wafers set in the quartz boat 50 is uniformly heated, the piezoelectric data is not located at the position shown in the figure. The temperature sensor 10 may be installed.

また、上記した縦型ファーネスにおいて加熱加工を行う場合、図示するように複数の加工用シリコンウエハを石英ボート50にセットして加熱加工を行うものであり、加工用シリコンウエハの上下の空間に小型送受信アンテナ25を設置するのは難しい。そこで、小型送受信アンテナ25を測定用シリコンウエハ19の横側に設置することで圧電温度センサ10と信号の送受信を行う、図6のシリコンウエハ多点温度測定方法100の場合の加熱加工工程において使用することが出来る。   Further, when heat processing is performed in the above-described vertical furnace, a plurality of processing silicon wafers are set in a quartz boat 50 and heat processing is performed as shown in the drawing, and a small space is formed above and below the processing silicon wafer. It is difficult to install the transmission / reception antenna 25. 6 is used in the heating process in the case of the silicon wafer multipoint temperature measurement method 100 of FIG. 6 in which signals are transmitted to and received from the piezoelectric temperature sensor 10 by installing the small transmission / reception antenna 25 on the side of the measurement silicon wafer 19. I can do it.

図11(a)には、本発明で温度センサとして水晶片の圧電振動子を使用した場合の水晶振動子の共通点付近における電気的な等価回路を示している。
図示するLは先に説明した外付けされるアンテナのインダクタンスであり、水晶振動子は、並列容量Co、直列容量C1、直列インダクタンスL1、直列抵抗R1、として示している。この等価回路は、一般的にインピーダンス値が最小となる低い方の直列共振点frと、インピーダンス値が最大となる高い周波数で半(並列)共振点faが現れる。
図11(b)は、圧電振動子の共振点付近のインピーダンス変化特性を拡大して示したもので、fr点は直列共振点、fa点は並列共振点であり、水晶振動子はこれらの共振点の周波数差Δfの区間で誘導性リアクタンスを示す。
FIG. 11 (a) shows an electrical equivalent circuit in the vicinity of the common point of the crystal resonator when the piezoelectric resonator of the crystal piece is used as the temperature sensor in the present invention.
L shown in the figure is the inductance of the externally attached antenna described above, and the crystal resonator is shown as a parallel capacitor Co, a series capacitor C1, a series inductance L1, and a series resistor R1. In this equivalent circuit, generally, a lower series resonance point fr where the impedance value is minimum and a half (parallel) resonance point fa appear at a high frequency where the impedance value is maximum.
FIG. 11B is an enlarged view of the impedance change characteristic in the vicinity of the resonance point of the piezoelectric vibrator. The fr point is a series resonance point, the fa point is a parallel resonance point, and the crystal vibrator has these resonances. Inductive reactance is shown in the interval of the frequency difference Δf of points.

図12は、温度センサの共振周波数、すなわち励振後に圧電振動子から発信される残響振動波の周波数と温度の関係について示した図である。
図12(a)は、圧電振動子の圧電素子として水晶片が使用されている場合のある温度範囲内での残響振動波の共振周波数と温度の関係を示した図である。図示するように水晶が用いられた圧電振動子は、この水晶と同じ共振周波数又は近似した共振周波数を受信した場合、温度が高くなるにつれて発信される残響振動波の共振周波数も高くなる傾向をもたせることができる。
また、図12(b)は、圧電振動子の圧電素子としてランガサイトを使用している場合の残響振動波の共振周波数と温度の関係を示した図である。このランガサイトの圧電振動子は、水晶と同じ共振周波数又は近似した共振周波数を受信すると、温度が低くなるにつれて発信される残響振動波の共振周波数も低くなる傾向をもたせることができる。
FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the resonance frequency of the temperature sensor, that is, the frequency of the reverberation vibration wave transmitted from the piezoelectric vibrator after excitation, and the temperature.
FIG. 12A is a diagram showing the relationship between the resonance frequency of the reverberation vibration wave and the temperature within a certain temperature range when a crystal piece is used as the piezoelectric element of the piezoelectric vibrator. As shown in the figure, when a piezoelectric vibrator using a crystal receives the same resonance frequency as the crystal or an approximate resonance frequency, the resonance frequency of the reverberation vibration wave transmitted tends to increase as the temperature increases. be able to.
FIG. 12B is a diagram showing the relationship between the resonance frequency of the reverberation vibration wave and the temperature when the langasite is used as the piezoelectric element of the piezoelectric vibrator. When the Langasite piezoelectric vibrator receives the same resonance frequency as the quartz crystal or an approximate resonance frequency, the resonance frequency of the reverberation vibration wave transmitted can be made lower as the temperature becomes lower.

一般に圧電振動子の共振周波数fと温度Tは非直的な変化となり、例えば以下の多項式によって周波数の変化率を算出するようにしている。

Δf/f=A(T-To)+B(T-To)2+C(T-To)3・・・+n(T-To)n

この多項式においては、それぞれ、共振周波数の違う圧電素子に対応したA,B,C・・・nの係数を事前にキャリブレーション等で求めておき、それぞれの圧電素子に対応した係数として温度測定装置20の記憶部に記憶しておく。そして、測定用シリコンウエハ19の表面温度と予想される任意の温度Tから基準温度Toを減算した温度(T-To)を求め、周波数の変化率であるΔf/fを求める。このとき、(T-To)、(T-To)2、(T-To)3・・・(T-To)nのnの次数は、n=9〜13次として計算すると、近似誤差の少ない周波数の変化率を算出することができる。
In general, the resonance frequency f and the temperature T of the piezoelectric vibrator are indirect changes. For example, the frequency change rate is calculated by the following polynomial.

Δf / f = A (T-To) + B (T-To) 2 + C (T-To) 3 ... + n (T-To) n

In this polynomial, the coefficients of A, B, C... N corresponding to the piezoelectric elements having different resonance frequencies are obtained in advance by calibration or the like, and the temperature measuring device is used as the coefficient corresponding to each piezoelectric element. It is stored in 20 storage units. Then, a temperature (T-To) obtained by subtracting the reference temperature To from the surface temperature of the measurement silicon wafer 19 and an expected arbitrary temperature T is obtained, and Δf / f which is a frequency change rate is obtained. At this time, (T-To), ( T-To) 2, is the order of n in (T-To) 3 ··· ( T-To) n, is calculated as n = 9 to 13 following, the approximation error A change rate of a small frequency can be calculated.

次に、圧電振動子の残響振動波の検出について図13により説明する。
温度測定装置20からは、任意のチャンネルCh、又は、全てのチャンネルChへ掃引信号波における所定の帯域の共振周波数信号である送信信号Aを送信する。温度測定装置20から送信された送信信号Aは、小型送受信アンテナ25又は単一の大型送受信アンテナ28を介して任意のチャンネルCh、又は全てのチャンネルChへ送信される。この送信信号Aは期間t0の間、温度測定装置20から送信され、送信信号Aの送信期間、期間t0が終了したタイミング以降、温度測定装置20は受信期間Bの期間t1の間、圧電温度センサ10からの残響信号Cを検出するために待機する。
送信信号の周波数が温度センサーの共振周波数か、又はその近傍の周波数であれば圧電温度センサから残響振動波が送信される。
そして、温度測定装置20は、受信期間Bに残響振動(受信信号)Cを検知したら直ちにエコー検出信号をDを出力する。
そして、このエコー検出信号Dに基づいて期間t3の後、計測パルスEを発生し、この計測パルスEの期間の残響振動波の周波数をカウントする。
この計測タイミングF期間の計測値は演算期間(G)において演算され温度情報に変換される。
Next, detection of the reverberation vibration wave of the piezoelectric vibrator will be described with reference to FIG.
The temperature measuring device 20 transmits a transmission signal A that is a resonance frequency signal of a predetermined band in the sweep signal wave to an arbitrary channel Ch or all channels Ch. The transmission signal A transmitted from the temperature measuring device 20 is transmitted to an arbitrary channel Ch or all channels Ch via the small transmitting / receiving antenna 25 or the single large transmitting / receiving antenna 28. This transmission signal A is transmitted from the temperature measurement device 20 during the period t0, and the temperature measurement device 20 transmits the piezoelectric temperature sensor during the period t1 of the reception period B after the transmission period of the transmission signal A, the timing when the period t0 ends. Wait to detect reverberation signal C from 10.
If the frequency of the transmission signal is at or near the resonance frequency of the temperature sensor, a reverberation vibration wave is transmitted from the piezoelectric temperature sensor.
Then, when the temperature measuring device 20 detects the reverberation vibration (reception signal) C in the reception period B, it immediately outputs the echo detection signal D.
Then, a measurement pulse E is generated after a period t3 based on the echo detection signal D, and the frequency of the reverberation vibration wave in the period of the measurement pulse E is counted.
The measurement value in the measurement timing F period is calculated in the calculation period (G) and converted into temperature information.

図示するように、計測パルスEの期間t2と同じ期間に、計測タイミング信号Fが残響信号Cの交番信号のみ(残響周波数のみ)を計測する。そして、計測パルスEがオンとなっている期間t2が終了したタイミングで演算Gを行う。この演算Gでは、計測した残響信号に基づいて温度を演算し、演算Gをおこなう期間t4が終了したタイミングで、受信期間Bも終了する。
なお、受信期間Bの間に圧電温度センサ10からの残響信号Cをエコー検出信号Dが検出しなかった場合は、エコー検出信号Dの期間t3が終了したタイミングで受信期間Bの期間t1も終了して、掃引信号波における次の段階の周波数を任意のチャンネルCh、又は、全てのチャンネルChへ送信する。
As shown in the figure, during the same period as the period t2 of the measurement pulse E, the measurement timing signal F measures only the alternating signal of the reverberation signal C (only the reverberation frequency). Then, the calculation G is performed at the timing when the period t2 during which the measurement pulse E is on ends. In this calculation G, the temperature is calculated based on the measured reverberation signal, and the reception period B ends at the timing when the period t4 during which the calculation G is performed ends.
When the echo detection signal D does not detect the reverberation signal C from the piezoelectric temperature sensor 10 during the reception period B, the period t1 of the reception period B ends at the timing when the period t3 of the echo detection signal D ends. Then, the frequency of the next stage in the sweep signal wave is transmitted to an arbitrary channel Ch or all channels Ch.

図14は、図5、図6のシリコンウエハ多点温度測定方法100において温度測定を行うときに一台の温度測定装置20から送信される掃引信号波の周波数の変化図であり、各チャンネルCh毎に階段状に周波数を変化して掃引していることを示している。
図示する各チャンネルの掃引信号波は、任意の周波数帯から始まり段階的にステップアップしながら先ずチャンネル1へ送信されるものである。そして、図示するチャンネルCh1での受信タイミングで圧電温度センサ10からの残響振動波を待機する。この受信期間に残響振動波を受信することが出来たら、次のチャンネルCh2へ切り換えて掃引信号波を送信し、同様にチャンネルCh2において残響振動を波を検出し、以下、全てのチャンネルの残響振動波の検出から、測定用シリコンウエハ19上の各点の温度情報を取得する。
図14では、温度測定装置20から各チャンネルChへ掃引信号波を送信する前の期間は、受信した残響振動波を基に温度の計測と演算を行うための時間としている。
FIG. 14 is a frequency change diagram of the sweep signal wave transmitted from one temperature measurement device 20 when performing temperature measurement in the silicon wafer multipoint temperature measurement method 100 of FIGS. 5 and 6, and each channel Ch. It shows that sweeping is performed with the frequency changing step by step.
The sweep signal wave of each channel shown in the figure is first transmitted to channel 1 while starting from an arbitrary frequency band and stepping up stepwise. And the reverberation vibration wave from the piezoelectric temperature sensor 10 is waited at the reception timing in the channel Ch1 shown in the figure. If a reverberation vibration wave can be received during this reception period, the channel is switched to the next channel Ch2 and a sweep signal wave is transmitted. Similarly, the reverberation vibration is detected in the channel Ch2, and the reverberation vibrations of all the channels are hereinafter referred to. Temperature information of each point on the measurement silicon wafer 19 is acquired from the wave detection.
In FIG. 14, the period before the sweep signal wave is transmitted from the temperature measurement device 20 to each channel Ch is the time for measuring and calculating the temperature based on the received reverberation vibration wave.

なお、図14では、図5、図6のシリコンウエハ多点温度測定方法100における掃引信号波の周波数変化について説明した。
また、単一の大型送受信アンテナ28で全てのチャンネルChを掃引する図7のシリコンウエハ多点温度測定方法100については、温度測定装置20は、全ての共振周波数の異なる圧電温度センサから順次残響振動波が受信できるように、周波数を徐々に変化させながらより広い掃引幅で掃引信号波を送信し続けるようにする必要があり、それだけ計測時間が長くなるが各チャンネルの選択を電気的に行う必要が無くなる。
In FIG. 14, the frequency change of the sweep signal wave in the silicon wafer multipoint temperature measuring method 100 of FIGS. 5 and 6 has been described.
Further, in the silicon wafer multipoint temperature measuring method 100 of FIG. 7 in which all channels Ch are swept by a single large transmitting / receiving antenna 28, the temperature measuring device 20 sequentially reverberates vibration from all piezoelectric temperature sensors having different resonance frequencies. It is necessary to continue to transmit the sweep signal wave with a wider sweep width while gradually changing the frequency so that the wave can be received. Disappears.

図15は、図5、図6のシリコンウエハ多点温度測定方法100において小型送受信アンテナ25又は単一の大型送受信アンテナ28から励振周波数の信号を送信すると共に残響信号を検出し、その共振周波数を計測するために用いられる温度測定装置20のブロック図を示した図である。この温度測定装置20は、例えばマイクロコンピュータで形成される制御部81により全体を統括制御するようにされている。
図示する信号出力部70は、制御部81の制御に基づき、基準クロック信号を出力する信号源であり、カウンタ71はクロック信号を計測し、所定の計算値でリセットされるカウンタ回路である。D/A変換器72は、制御部81の制御に基づき、カウンタ71によりカウントされた値に基づいて、デジタル信号からアナログ信号へ入力信号を変換する変換器である。VOC73は、D/A変換器72の出力信号レベルによって周波数が変化する電圧可変発信器である。
FIG. 15 shows a method of transmitting the excitation frequency signal from the small transmitting / receiving antenna 25 or the single large transmitting / receiving antenna 28 in the silicon wafer multipoint temperature measuring method 100 of FIGS. It is the figure which showed the block diagram of the temperature measuring apparatus 20 used in order to measure. The temperature measuring device 20 is configured to be totally controlled by a control unit 81 formed of, for example, a microcomputer.
A signal output unit 70 shown in the figure is a signal source that outputs a reference clock signal based on the control of the control unit 81, and a counter 71 is a counter circuit that measures the clock signal and is reset with a predetermined calculation value. The D / A converter 72 is a converter that converts an input signal from a digital signal to an analog signal based on the value counted by the counter 71 under the control of the control unit 81. The VOC 73 is a voltage variable oscillator whose frequency changes according to the output signal level of the D / A converter 72.

送信部74は、VCO73から出力される信号(階段状の掃引)を制御部81の制御に基づき、所定の周波数に変換し、パワーアップする周波数変換器や高周波増幅器を備え、SW(スイッチ回路)75を介して送信部74からの信号を小型送受信アンテナ25もしくは単一の大型送受信アンテナ28へ送信する。
また、小型送受信アンテナ25もしく単一の大型送受信アンテナ28で受信された残響振動波は、受信期間(例えば、送信期間t0の終了)後からSW75で切り換えられて受信部76へ入力されるように制御部81の制御に基づき行う。
そして、受信部76は、入力された外部からの信号(残響波)を効果的に増幅する。また、検波部77は、入力信号を検波し残響波の有無を検出する検波回路である。
The transmission unit 74 includes a frequency converter and a high-frequency amplifier that converts a signal (stepped sweep) output from the VCO 73 into a predetermined frequency based on the control of the control unit 81, and powers up. SW (switch circuit) The signal from the transmission unit 74 is transmitted to the small transmission / reception antenna 25 or the single large transmission / reception antenna 28 via 75.
Further, the reverberation vibration wave received by the small transmission / reception antenna 25 or the single large transmission / reception antenna 28 is switched by the SW 75 after the reception period (for example, the end of the transmission period t0) and input to the reception unit 76. And based on the control of the control unit 81.
And the receiving part 76 amplifies the input signal (reverberation wave) from the outside effectively. The detection unit 77 is a detection circuit that detects an input signal and detects the presence or absence of a reverberation wave.

RAM79は、例えば上記カウンタ71の計算出力でインクリメントされたデータを保持しており、検波部77からの残響波が検出された時点でそのカウントデータが読出されるようなRAMテーブルである。そして、前記RAM79から読み出されたデータが制御部81において演算され、各点の温度情報を得ると共に、必要に応じて測定用シリコンウエハ19の各部の温度を表示部80へ表示するものである。   The RAM 79 is a RAM table in which, for example, data incremented by the calculation output of the counter 71 is held, and the count data is read when a reverberation wave from the detection unit 77 is detected. Then, the data read from the RAM 79 is calculated in the control unit 81 to obtain temperature information at each point, and the temperature of each part of the measurement silicon wafer 19 is displayed on the display unit 80 as necessary. .

図16は、図5、図6、図7のシリコンウエハ多点温度測定方法100において用いられる他の形式の温度測定装置20のブロック図を示したものである。
この図16に示す温度測定装置20は、上記図15に示した温度測定装置20と同様に小型送受信アンテナ25又は単一の大型送受信アンテナ28から励振周波数の信号を送信すると共に残響信号を検出し、その共振周波数を計測するために用いられる。また、この図16に示す温度測定装置20においても、例えばマイクロコンピュータで形成される制御部81により全体を統括制御するようにされている。
FIG. 16 shows a block diagram of another type of temperature measuring apparatus 20 used in the silicon wafer multipoint temperature measuring method 100 of FIGS.
The temperature measuring device 20 shown in FIG. 16 transmits an excitation frequency signal from the small transmitting / receiving antenna 25 or the single large transmitting / receiving antenna 28 as well as the temperature measuring device 20 shown in FIG. , Used to measure its resonant frequency. Also, in the temperature measuring apparatus 20 shown in FIG. 16, the entire control is performed by a control unit 81 formed of, for example, a microcomputer.

この図16においても信号出力部70は、制御部81の制御に基づき、基準クロック信号を出力する信号源であり、カウンタ71aは信号出力部70からの基準クロック信号を計測して、所定の計算値でリセットされるカウンタ回路である。D/A変換器72は、制御部81の制御に基づき、カウンタ71aにより計算された値に基づいてデジタル信号からアナログ信号へ入力信号を変換する変換器である。そして、VCO73は、入力信号レベル、すなわちカウンタ71aのカウント値によって周波数が変化する掃引型の電圧可変発信器である。
送信部74は、制御部81の制御に基づき、VCO73から出力された掃引信号波を所定の周波数に変換すると共にパワーアップして。SW75を介して小型送受信アンテナ25もしくは単一の大型送受信アンテナ28へ送信する。
Also in FIG. 16, the signal output unit 70 is a signal source that outputs a reference clock signal based on the control of the control unit 81, and the counter 71a measures the reference clock signal from the signal output unit 70 to perform a predetermined calculation. It is a counter circuit that is reset with a value. The D / A converter 72 is a converter that converts an input signal from a digital signal to an analog signal based on the value calculated by the counter 71 a based on the control of the control unit 81. The VCO 73 is a sweep-type variable voltage transmitter whose frequency changes according to the input signal level, that is, the count value of the counter 71a.
The transmission unit 74 converts the sweep signal wave output from the VCO 73 into a predetermined frequency and powers up based on the control of the control unit 81. It transmits to small transmission / reception antenna 25 or single large transmission / reception antenna 28 via SW75.

また、小型送受信アンテナ25若しくは単一の大型送受信アンテナ28からの信号は上記制御部81の制御に基づきスイッチ回路75を介して、受信部76に入力される。入力された外部からの信号(残響波)は、検波部77において検波され、残響波の有無を検出する検波回路に供給されている。
この実施例では検波部77の出力によって、計測パルス発生器78が駆動され計測用のパルス信号が発生するようにしている。そして、この計測用のパルス信号によって受信部76の出力、すなわち、残響波信号波が入力されているカウンタ71bを制御し、残響信号波の周波数を直接カウンタ71bで計測して、その計測値をRAM79に記憶させる。
RAM79に記憶されているデータは制御部81において温度データに変換され、そのデータが表示部80等に表示されると共に、その温度データが先に説明した加熱手段の温度制御データとして出力されるものである。
A signal from the small transmission / reception antenna 25 or the single large transmission / reception antenna 28 is input to the reception unit 76 via the switch circuit 75 based on the control of the control unit 81. The input external signal (reverberation wave) is detected by the detection unit 77 and supplied to a detection circuit that detects the presence or absence of the reverberation wave.
In this embodiment, the measurement pulse generator 78 is driven by the output of the detector 77 to generate a pulse signal for measurement. Then, the counter 71b to which the output of the receiving unit 76, that is, the reverberation wave is input, is controlled by this measurement pulse signal, the frequency of the reverberation wave is directly measured by the counter 71b, and the measured value is obtained. It is stored in the RAM 79.
Data stored in the RAM 79 is converted into temperature data by the control unit 81, and the data is displayed on the display unit 80 and the like, and the temperature data is output as the temperature control data of the heating means described above. It is.

図17は、圧電温度センサ10のアンテナ14aと小型送受信アンテナ25又は単一の大型送受信アンテナ28との間で信号の送受信が良好となる距離(D)を縦軸に、圧電温度センサ10のアンテナ14aのインダクタンスを横軸に示している。
図示するように、圧電温度センサ10のアンテナ14aと小型送受信アンテナ25又は単一の大型送受信アンテナ28との間で送受信が良好に行われる距離が最大距離Dmとなるときの、圧電温度センサ10のアンテナ14aのインダクタンス値Lmを示している。
このインダクタンス値Lmは、実験によるとインダクタンス値Lmと圧電振動素子の並列容量Coとの共振周波数が、圧電振動子自体の共振周波数(モーショナル)と近似するように選択することが好ましい。
FIG. 17 shows the antenna of the piezoelectric temperature sensor 10 with the distance (D) at which signal transmission / reception is good between the antenna 14a of the piezoelectric temperature sensor 10 and the small transmission / reception antenna 25 or the single large transmission / reception antenna 28 as the vertical axis. The horizontal axis represents the inductance of 14a.
As shown in the drawing, the piezoelectric temperature sensor 10 has a maximum distance Dm when the distance between the antenna 14a of the piezoelectric temperature sensor 10 and the small transmission / reception antenna 25 or the single large transmission / reception antenna 28 is good. The inductance value Lm of the antenna 14a is shown.
This inductance value Lm is preferably selected so that the resonance frequency of the inductance value Lm and the parallel capacitance Co of the piezoelectric vibration element approximates the resonance frequency (motional) of the piezoelectric vibrator itself according to experiments.

なお、温度測定装置20で測定した計測用シリコンウエハ19の温度を表示部80ではなく、例えば音声で表現されるようにしてもよい。また、温度測定装置20から直接、計測用シリコンウエハ19の加熱加工を行う熱処理装置へ温度情報を供給して熱処理装置の温度制御を行うように構成することが好ましい。   Note that the temperature of the measurement silicon wafer 19 measured by the temperature measuring device 20 may be expressed by, for example, voice instead of the display unit 80. Further, it is preferable that temperature information is directly supplied from the temperature measuring apparatus 20 to a heat treatment apparatus that heats the measurement silicon wafer 19 to control the temperature of the heat treatment apparatus.

本発明の圧電温度センサ10は、圧電素子11を温度センサとして使用する際に、容易にワイヤレス化することができ、例えば高温の温度制御を行う環境下において極めて有意義のセンサとして使用することができる。
また、小型で且つ耐熱性に優れているので特に有線で温度情報を得ることができない例えばシリコンウエハの加工工程で使用される加熱手段の温度制御用の冶具として好適に使用することができる。
The piezoelectric temperature sensor 10 of the present invention can be easily wireless when the piezoelectric element 11 is used as a temperature sensor. For example, the piezoelectric temperature sensor 10 can be used as an extremely meaningful sensor in an environment where high temperature control is performed. .
Moreover, since it is small and excellent in heat resistance, it cannot be obtained particularly by wire, and can be suitably used as a jig for temperature control of a heating means used in a silicon wafer processing step, for example.

本発明の第1の実施の形態における圧電温度センサの全体図を示した図である。It is the figure which showed the whole piezoelectric temperature sensor in the 1st Embodiment of this invention. 第2の実施の形態における圧電温度センサの全体図を示した図である。It is the figure which showed the whole piezoelectric temperature sensor in 2nd Embodiment. 第2の実施の形態の変形例である圧電温度センサの全体図を示した図である。It is the figure which showed the whole figure of the piezoelectric temperature sensor which is a modification of 2nd Embodiment. 圧電温度センサのシリコンウエハへの設置方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the installation method to the silicon wafer of a piezoelectric temperature sensor. シリコンウエハ多点温度測定方法の概略図の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the schematic of the silicon wafer multipoint temperature measuring method. シリコンウエハ多点温度測定方法の概略図の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the schematic of the silicon wafer multipoint temperature measuring method. シリコンウエハ多点温度測定方法の概略図の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the schematic of the silicon wafer multipoint temperature measuring method. 単芯耐熱ケーブルの構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of a single core heat-resistant cable. 加熱加工工程においシリコンウエハを加熱する枚葉型熱処理装置の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the single wafer type heat processing apparatus which heats a silicon wafer in a heat processing process. 加熱加工工程においシリコンウエハを加熱するバッチ型熱処理装置の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a structure of the batch type heat processing apparatus which heats a silicon wafer in a heat processing process. 温度センサに用いられる圧電振動子の共通点付近における電気的な等価回路と、共振点付近のインピーダンス変化特性を拡大した図である。It is the figure which expanded the electrical equivalent circuit near the common point of the piezoelectric vibrator used for a temperature sensor, and the impedance change characteristic near a resonance point. 圧電振動子から発信される周波数と温度との関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the frequency transmitted from a piezoelectric vibrator, and temperature. 温度測定装置において発信周波数を基にして温度を測定する際の温度測定の動作原理について示した図である。It is the figure which showed the operation | movement principle of the temperature measurement at the time of measuring temperature based on a transmission frequency in a temperature measurement apparatus. 温度測定装置から送信する周波数の変化と、圧電振動子からの周波数を受信するタイミングを示した図である。It is the figure which showed the change of the frequency transmitted from a temperature measuring apparatus, and the timing which receives the frequency from a piezoelectric vibrator. 温度測定装置の構成の一例を示したブロック図である。It is the block diagram which showed an example of the structure of the temperature measurement apparatus. 温度測定装置の構成の一例を示したブロック図である。It is the block diagram which showed an example of the structure of the temperature measurement apparatus. 圧電温度センサのアンテナと送受信アンテナ・大型送受信アンテナの距離と圧電温度センサのアンテナのインダクタンスとの関係を示した図である。It is the figure which showed the relationship between the antenna of a piezoelectric temperature sensor, the distance of a transmission / reception antenna and a large transmission / reception antenna, and the inductance of the antenna of a piezoelectric temperature sensor.

符号の説明Explanation of symbols

10 圧電温度センサ、11 圧電素子、12 スリット、13(13a,13b) 電極、14a アンテナ、14b アンテナリード、15a 第1橋絡部、15b 第2橋絡部、15c 第3橋絡部、15d 第4橋絡部、16 スルーホール、17 シリコンカバー、18 凹部、19 シリコンウエハ、200 枚葉型熱処理装置、300 バッチ型熱処理装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Piezoelectric temperature sensor, 11 Piezoelectric element, 12 Slit, 13 (13a, 13b) Electrode, 14a Antenna, 14b Antenna lead, 15a 1st bridge part, 15b 2nd bridge part, 15c 3rd bridge part, 15d 1st 4 bridges, 16 through holes, 17 silicon covers, 18 recesses, 19 silicon wafers, 200 single wafer heat treatment equipment, 300 batch heat treatment equipment

Claims (9)

両面に励振電極が配置されている圧電振動領域と、
前記圧電振動領域の周辺部に離間して配置され、その表面にループ状の導体が設けられているアンテナ領域と、
前記圧電振動領域と前記アンテナ領域を覆うように配置されている耐熱性、且つ、電磁波透過性の容器部とを備え、
前記圧電振動領域と前記アンテナ領域とを1又は2以上の橋絡部によって結合し、前記橋絡部を介して前記励振電極と前記ループ状の導体が結合されていることを特徴とする圧電温度センサ。
A piezoelectric vibration region in which excitation electrodes are arranged on both sides;
An antenna region that is spaced apart from the periphery of the piezoelectric vibration region and is provided with a loop-shaped conductor on its surface;
A heat-resistant and electromagnetic wave-transmitting container portion disposed so as to cover the piezoelectric vibration region and the antenna region,
The piezoelectric temperature, wherein the piezoelectric vibration region and the antenna region are coupled by one or more bridge portions, and the excitation electrode and the loop-shaped conductor are coupled through the bridge portion. Sensor.
上記圧電振動領域と上記アンテナ領域の分離、及びこれらを結合するための上記橋絡部は、1枚の平板状圧電材料に切り込みをいれて形成されていることを特徴とする請求項1に記載の圧電温度センサ。   The separation of the piezoelectric vibration region and the antenna region, and the bridging portion for connecting them are formed by cutting a single plate-like piezoelectric material. Piezoelectric temperature sensor. 上記圧電振動領域と上記アンテナ領域の外周がほぼ円形状に形成されていることを特徴とする請求項2に記載の圧電温度センサ。   The piezoelectric temperature sensor according to claim 2, wherein the outer periphery of the piezoelectric vibration region and the antenna region is formed in a substantially circular shape. 上記圧電振動領域と上記アンテナ領域の外周が方形状に形成されていることを特徴とする請求項2に記載の圧電温度センサ。   The piezoelectric temperature sensor according to claim 2, wherein outer circumferences of the piezoelectric vibration region and the antenna region are formed in a square shape. 上記容器部は上記アンテナ領域の周辺部を2枚の凹状の蓋体を重ねることによって構成されていることを特徴とする請求項3または請求項4に記載の圧電温度センサ。   5. The piezoelectric temperature sensor according to claim 3, wherein the container portion is configured by overlapping two concave lids on a peripheral portion of the antenna region. 上記容器部は耐熱性のシリコン材料によって形成されていることを特徴とする請求項5に記載の圧電温度センサ。   6. The piezoelectric temperature sensor according to claim 5, wherein the container portion is made of a heat-resistant silicon material. 上記圧電振動領域及び上記アンテナ領域、及び上記橋絡部は、水晶片によって構成されていることを特徴とする請求項6に記載の圧電温度センサ。   The piezoelectric temperature sensor according to claim 6, wherein the piezoelectric vibration region, the antenna region, and the bridging portion are formed of a crystal piece. 上記圧電振動領域及び上記アンテナ領域、及び上記橋絡部は、ランガサイトによって構成されていることを特徴とする請求項6に記載の圧電温度センサ。   The piezoelectric temperature sensor according to claim 6, wherein the piezoelectric vibration region, the antenna region, and the bridging portion are made of langasite. 上記請求項1の圧電温度センサをシリコンウエハの表面に複数個固着したことを特徴とするシリコンウエハ温度測定冶具。   A silicon wafer temperature measuring jig, wherein a plurality of the piezoelectric temperature sensors according to claim 1 are fixed to the surface of a silicon wafer.
JP2008117488A 2008-04-28 2008-04-28 Piezoelectric temperature sensor and silicon wafer temperature measurement jig Expired - Fee Related JP5098045B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008117488A JP5098045B2 (en) 2008-04-28 2008-04-28 Piezoelectric temperature sensor and silicon wafer temperature measurement jig

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008117488A JP5098045B2 (en) 2008-04-28 2008-04-28 Piezoelectric temperature sensor and silicon wafer temperature measurement jig

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2009265025A JP2009265025A (en) 2009-11-12
JP5098045B2 true JP5098045B2 (en) 2012-12-12

Family

ID=41391045

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008117488A Expired - Fee Related JP5098045B2 (en) 2008-04-28 2008-04-28 Piezoelectric temperature sensor and silicon wafer temperature measurement jig

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5098045B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11114321B2 (en) 2017-08-17 2021-09-07 Tokyo Electron Limited Apparatus and method for real-time sensing of properties in industrial manufacturing equipment
US11646210B2 (en) 2018-06-18 2023-05-09 Tokyo Electron Limited Reduced interference, real-time sensing of properties in manufacturing equipment

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5639877B2 (en) * 2010-12-24 2014-12-10 株式会社フルヤ金属 Temperature sensor
US8681493B2 (en) * 2011-05-10 2014-03-25 Kla-Tencor Corporation Heat shield module for substrate-like metrology device
KR101312569B1 (en) * 2012-02-29 2013-10-14 유홍근 Film type temperature sensor
US9222842B2 (en) * 2013-01-07 2015-12-29 Kla-Tencor Corporation High temperature sensor wafer for in-situ measurements in active plasma
US20170016773A1 (en) * 2014-03-06 2017-01-19 Citizen Holdings Co., Ltd. Wireless temperature sensor
JP6541375B2 (en) * 2014-06-06 2019-07-10 シチズン時計株式会社 Wireless temperature sensor and method of manufacturing the same

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58190736A (en) * 1982-04-30 1983-11-07 Hiroyasu Funakubo Apparatus for measuring temperature
JPS62192138A (en) * 1986-02-17 1987-08-22 東洋通信機株式会社 Production of sensor for measuring temperature in living body
JPH0622311B2 (en) * 1986-02-21 1994-03-23 セイコ−電子部品株式会社 Contour-slip crystal unit
JPS62121586U (en) * 1986-12-03 1987-08-01
JP5341381B2 (en) * 2008-04-08 2013-11-13 株式会社福田結晶技術研究所 Piezoelectric vibrator, temperature sensor, and temperature measuring method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11114321B2 (en) 2017-08-17 2021-09-07 Tokyo Electron Limited Apparatus and method for real-time sensing of properties in industrial manufacturing equipment
US11646210B2 (en) 2018-06-18 2023-05-09 Tokyo Electron Limited Reduced interference, real-time sensing of properties in manufacturing equipment

Also Published As

Publication number Publication date
JP2009265025A (en) 2009-11-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5098045B2 (en) Piezoelectric temperature sensor and silicon wafer temperature measurement jig
US7977609B2 (en) Temperature measuring device using oscillating frequency signals
JP7233803B2 (en) Apparatus and method for real-time sensing of characteristics in industrial manufacturing equipment
JP5217663B2 (en) Heat treatment apparatus and heat treatment method for object to be processed
JP5413767B2 (en) Silicon wafer multi-point temperature measurement system
JP5696576B2 (en) Temperature measuring substrate and heat treatment apparatus
CN101874203A (en) Microstructure inspecting device, and microstructure inspecting method
US7914202B2 (en) First detecting sheet and first thermometric system for detecting and measuring temperature of an object under test, second detecting sheet and second thermometric system for detecting and measuring temperature of a dummy substrate, and heat treatment apparatus using same
WO2007041280A2 (en) Methods of and apparatuses for measuring electrical parameters of a plasma process
JP5341381B2 (en) Piezoelectric vibrator, temperature sensor, and temperature measuring method
KR101103169B1 (en) A storage medium storing a heat treatment apparatus for a workpiece, a heat treatment method for the workpiece, and a computer readable program
US9909928B2 (en) Wireless thermometer on a film-like substrate using quartz vibrator
US20080203084A1 (en) Heating apparatus for heating objects to be heated, heating method for heating the objects to be heated, and storage medium in which computer-readable program is stored
JP3833162B2 (en) Substrate temperature measurement method, set temperature correction method in substrate heat treatment apparatus, and substrate heat treatment apparatus
JP2008140833A (en) Substrate for measuring temperature, and temperature measuring system
JP2007178253A (en) Device and method for measuring temperature
JP2007171047A (en) Wafer-type temperature sensor, temperature-measuring apparatus using the same, heat treatment apparatus having temperature-measuring function, and temperature-measuring method
KR101616639B1 (en) Surface acoustic device and apparatus having the suface acoustic device, and detection sensor using the apparatus
JP2008256519A (en) Multipoint crystal temperature measurement apparatus
JP4175085B2 (en) Wireless temperature measurement module
JP2004347451A (en) Wireless thermometric module
WO2014017421A1 (en) Temperature measurement system
JP5341746B2 (en) Multi-point temperature measuring device
JP5676398B2 (en) Substrate temperature measurement system
JP2017166840A (en) Physical quantity sensor unit

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20110218

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120828

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120831

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151005

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5098045

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees