专利名称：温度测量用基板以及热处理装置的利记博彩app
技术领域：
本申请基于2011年4月25日提出的日本专利申请2011-096675号主张优先权，其全部内容作为参照引用至此。本发明涉及用于对半导体晶片等被处理基板实施热处理的热处理装置以及该热处理装置中所使用的温度测量用基板。
背景技术：
通常，为了形成IC等半导体集成电路，而要对由硅基板等构成的半导体晶片反复实施成膜处理、蚀刻处理、氧化扩散处理、退火处理等各种处理。在对半导体晶片实施以成膜处理为代表的热处理时，晶片的温度管理很重要。即，为了高度维持形成在晶片表面上的薄膜的成膜速度、膜厚的面间以及面内均匀性，而谋求以高精度管理晶片的温度。能够一次对多片晶片实施处理的立式热处理装置向立式处理容器内载入(搬入)被多层支持的半导体晶片，利用设置在该处理容器的外周的加热单元加热晶片来进行升温，稳定化温度并流入成膜气体来实施成膜。在处理容器的内侧以及/或者外侧设置热电偶，基于从该热电偶得到的温度来控制向上述加热单元施加的电力，从而将晶片维持为规定的温度(例如参照日本特开平10-25577号公报(文献I)、日本特开2000-77346号公报(文献2))。立式热处理装置的处理容器长到可以收纳50 150片左右的晶片的程度。因此，为了在处理容器整体中进行均匀且高精度的温度控制，将处理容器内分割成上下方向上的多个加热区域，按该加热区域的每一个独立地进行温度控制。使用带热电偶的伪晶片，预先通过实验调查伪晶片的实际温度与通过设置在处理容器的内外的热电偶测量到的温度的相关关系，在进行对产品晶片的热处理时，一边参照上述相关关系，一边进行温度控制。
对于上述文献1、2中公开的上述那样的热处理装置中的温度控制方法而言，作为温度测量对象物的晶片与热电偶不直接接触。因此，产品晶片的实际的温度与热电偶的测量值的相关关系通常不固定。尤其是，当重复进行成膜处理，而在处理容器的内壁面附着了不需要的附着物时，或者当气体流量、工艺压力、电压等改变时，有时上述的相关关系会大幅度地变化而不能恰当地控制晶片温度。为了测量热处理中的半导体晶片的温度分布，也提出了下述技术将表面上设置了由表面弹性波元件或者压电元件构成的温度传感器的测温用晶片与产品晶片一起分散地载置于晶舟(wafer boat)，从天线向温度传感器发送高频信号，并基于响应该高频信号而从温度传感器发送回来的依赖于温度的高频信号来求出温度分布(参照日本特开2007-171047号公报(文献3)、日本特开2009-265025号公报(文献4)、日本特开2009-302213 号公报(文献 5))。由上述文献3 5中公开那样的温度传感器发出的高频信号非常微弱，因此有时难以测量温度。另外，当硅基板的温度达到400°C左右以上时，还存在下述问题相对温度传感器发出的高频信号的硅基板的表面电阻减少而导体化，会产生对于高频信号的屏蔽效果。另外，还存在由于上述的上限温度限制，难以应对预先测量半导体晶片的热处理中的温度分布、或者热处理装置运转中的温度分布特性这一要求的问题。
发明内容
本发明提供一种可以抑制从振动器发出的电波的衰减的温度测量用基板。根据一实施方式，提供一种温度测量用基板，其用于对被处理基板实施热处理的热处理装置，该温度测量用基板的特征在于，具备基板主体；振动器，其具有压电元件，并 且设置在所述基板主体中；以及天线部，其与所述振动器连接，并且设置在所述基板主体的周边部侧。据此，在基板主体的周边部侧配置了连接振动器的天线部，因此可以防止由该天线部发出的电波被抑制，尤其，即使温度测量用基板的温度变为高温也可以进一步防止由该天线部发出的电波被抑制。根据另一实施方式提供一种热处理装置，其对多个被处理基板实施热处理，该热处理装置具备立式处理容器，其能够排气；加热单元，其加热所述被处理基板；保持单元，其保持所述多个被处理基板与上述温度测量用基板并向所述处理容器内载入以及载出；气体导入装置，其向所述处理容器内导入气体；发送用天线，其为了向所述温度测量用基板发送测量用电波，而与发送器连接；接收用天线，其为了接收由所述温度测量用基板的所述振动器发出的电波，而与接收器连接；温度分析部，其基于通过所述接收用天线接收到的电波来求出所述振动器的温度；以及温度控制部，其基于由所述温度分析部得到的温度来控制所述加热单元。根据又一实施方式提供一种热处理装置，其对被处理基板实施热处理，该热处理装置具备处理容器，其能够排气；加热单元，其加热所述被处理基板；载置台，其载置并保持所述被处理基板或者上述温度测量用基板；气体导入装置，其向所述处理容器内导入气体；发送用天线，其为了向所述温度测量用基板发送测量用电波，而与发送器连接；接收用天线，其为了接收由所述温度测量用基板的所述振动器发出的电波，而与接收器连接 ’温度分析部，其基于通过所述接收用天线接收到的电波来求出所述振动器的温度；以及温度控制部，其基于由所述温度分析部得到的温度来控制所述加热单元。据此，在对多个被处理基板实施热处理的热处理装置中，可以基于利用所述温度测量用基板测量到的温度来精度良好地控制被处理基板的温度。根据又一实施方式提供一种热处理装置，其对被处理基板实施热处理，该热处理装置具备处理容器，其能够排气；加热单元，其加热所述被处理基板；载置台，其保持多片所述被处理基板与上述温度测量用基板，并且能够旋转；气体导入装置，其向所述处理容器内导入气体；发送用天线，其为了向所述温度测量用基板发送测量用电波，而与发送器连接；接收用天线，其为了接收由所述温度测量用基板的所述振动器发出的电波，而与接收器连接；温度分析部，其基于通过所述接收用天线接收到的电波来求出所述振动器的温度；以及温度控制部，其基于由所述温度分析部得到的温度来控制所述加热单元。据此，在对被处理基板实施热处理的热处理装置中，可以基于利用所述温度测量用基板测量到的温度来精度良好地控制被处理基板的温度。另外，在旋转被处理基板的环境下也能够测量被处理基板的温度，在实际的热处理下也可以测量温度变迁。
图I是表示使用温度测量用基板的热处理装置的实施方式的剖面结构图。图2是表示处理容器的横向剖视图。图3是表示热处理装置的温度控制系统的系统图。 图4是表示本发明的温度测量用基板的第I实施方式的图。图5是用于说明包含压电元件的振动器的动作原理的动作原理图。图6是表示压电元件的频率偏差与温度的关系的曲线图。图7是表示温度控制系统的变形实施方式的图。图8是表示温度测量用基板的第2以及第3实施方式的俯视图。图9是表示温度测量用基板的第4 第7实施方式的俯视图。图10是表示温度测量用基板的第8实施方式的俯视图。图11是表示热处理装置的第I变形实施方式的图。图12是表示热处理装置的第2变形实施方式的图。
具体实施例方式以下，基于附图详述温度测量用基板以及热处理装置的实施方式。这里，以使用收发天线的情况为例进行说明，该收发天线将I个天线兼用作发送用天线以及接收用天线。另外，这里，以热处理装置为立式热处理装置的情况为例进行说明。热处理装置2具有双重管构造的处理容器8,该双重管构造的处理容器8由筒体状的石英制的内筒4与在其外侧配置为同心圆状的有顶板的筒体状的石英制的外筒6构成。该处理容器8的外周被具有加热器10的加热单元12覆盖，以加热收纳在处理容器8内的被处理基板。由该处理容器8 (包含内部)与上述加热单元12形成热处理部9。该加热单元12呈圆筒体状，包围处理容器8的侧面的大致整个范围。在该处理容器8的外侧按照覆盖处理容器8的顶板部以及侧周部的整体的方式设置有绝热件14。在该绝热件14的内侧面安装有上述加热单元12。这里，能够使用金属线状加热器、钥加热器、碳线加热器等电阻加热器或感应加热器等作为上述加热器10。上述处理容器8为了进行区域温度控制，在高度方向上被划分为多个、这里被划分为5个加热区域16a、16b、16c、16d、16e。对应各加热区域16a 16e，上述加热单元12的加热器10被区分为5个区域加热器10a、10b、10c、10d、10e，分别可以独立地控制。该加热区域数不被特别限定。而且，供电线19延伸到上述各个区域加热器IOa 10e，在该各供电线19上连接加热电源21a、21b、21c、21d、21e来构成上述加热单元12。该加热电源21a 21e中包含由晶闸管等构成的开关元件，通过进行相位控制、零交叉控制等，能够独立地控制输出电力。另外，该各个区域加热器IOa IOe中为了测量其温度，分别设置有加热器用热电偶17a 17e来作为第I温度测量机构17。该加热器用热电偶17a 17e被收纳在立起在内筒4内的内侧的耐腐蚀以及耐热性的石英管23内。此外，该加热器用热电偶17a 17e有时也位于内筒4与外筒6之间的间隙中。
上述处理容器8的下端例如由不锈钢制的筒体状的连通器(manifold) 18支持，上述内筒4的下端部被支持在安装在上述连通器18的内壁上的支持环20上。此外，也可以利用石英等形成该连通器18，并将其与上述处理容器8侧一体成型。另外，作为保持单元的石英制的晶舟22按照可以升降的方式从该连通器18的下方插拔自如(载入以及载出)，其中，该保持单元载置了多片作为被处理基板的半导体晶片W。例如使用直径尺寸为300mm的晶片作为半导体晶片W，但不特别限于该尺寸。该晶舟22是通过固定不均匀地设置在晶片W的半圆部的3根或者4根支柱22a的上下方向的两端而形成的，例如使晶片W的周边部保持在以规定的间距形成于该支柱22a中的槽部中。该晶舟22借助石英制的保温筒24载置在旋转台26上，该旋转台26被旋转轴30的上端支持，该旋转轴30贯通开合连通器18的下端开口部的盖部28。而且，在该旋转轴30的贯通部中例如插设有磁流体密封件32，从而气密性地密封并可以旋转地支持该旋转轴30。另外，在盖部28的周边部与连通器18的下端部例如插设有由0形密封圈等构成的密封部件34来保持容器内的密封性。
上述的旋转轴30例如被安装在臂38的顶端，该臂38被晶舟升降机等升降机构36支持，能够一体地升降晶舟22以及盖部28等。在上述连通器18的侧部设置有气体导入装置40。具体而言，该气体导入装置40具有贯通上述连通器18的气体喷嘴42，能够一边对需要的气体进行流量控制，一边供给该气体。该气体喷嘴42例如由石英构成，沿着处理容器8的长边方向、即高度方向延伸，覆盖晶舟22的高度整体。在该气体喷嘴42上例如以等间距形成有多个气体孔42a，由各气体孔42a喷出上述气体。这里，仅记载了 I根气体喷嘴42作为代表，实际上，按照使用气体种类设置多根。另外，在该连通器18的侧壁上设置有从内筒4与外筒6之间排出处理容器8内的环境气体的排气口 44，在该排气口 44上连接有例如插设了未图示的真空泵、压力调整阀等的真空排气系统(未图不)。上述各热电偶17a 17d的检测值例如被输入至由计算机等构成的温度控制部46，如后述那样，辅助地用于在工艺过程中基于该检测值来独立地控制对加热单元12的各个区域加热器IOa IOe的供给电力之时。上述晶舟22中收纳有I片或者多片本发明的温度测量用基板50。具体而言，该温度测量用基板50被设定为与晶片W几乎相同的厚度以及大小。这里，对应上述各加热区域16a 16e而分别保持有5个温度测量用基板50a、50b、50c、50d、50e。设置有收发用天线52，该收发用天线52向上述温度测量用基板50发送测量用电波，并且接收由温度测量用基板发出的电波。这里，对应上述各加热区域16a 16e而设置有5个收发用天线52a、52b、52c、52d、52e。具体而言，上述各收发用天线52a 52e分别位于与保持在晶舟22中的上述温度测量用基板50a 50e大致相同的水平面上，并按照卷绕在处理容器8的外筒6的外周面上的方式设置。各收发用天线52a 52e至少卷绕I圈以上即可，图示例中卷绕了 I圈。这样，各收发用天线52a 52e按照尽可能与对应的温度测量用基板50a 50e接近的方式设置，即使是微弱的电波也能够高效地接收。此外，这里，也可以不将上述各收发用天线52a 52e设置在外筒6的外侧，而使这些收发用天线52a 52e分别插通于细的石英管内，设置在外筒6与内筒4之间的间隙或者内筒4的内侧中的不与上述晶舟22干涉的位置。上述各收发用天线52a 52e分别经由导电线54独立地与收发器56连接(参照图3)，由上述各收发用天线52a 52e发送测量用电波，并且能够接收由上述各温度测量用基板50的后述的振动器发出的电波。这里，上述收发器56能够遍及设置在温度测量用基板50上的振动器的固有振动频率附近的频段、即以固有振动频率为中心具有一定的宽度的频段来依次扫描并进行发送。上述收发器56与温度分析部58连接，基于通过上述收发用天线52a 52e接收到的电波来分别求出各温度测量用基板50a 50e的温度、即求出各个加热区域的温度。因此，该温度分析部58中存储有作为温度计算函数的曲线图，该温度计算函数求出图6所示那样的压电元件68的频率偏差(即伴随温度变化的谐振频率的漂移)与温度的关系。然后，上述温度控制部46基于由该温度分析部58求出的各加热区域的温度来向上述各加热电源21a 21e输出温度控制信号，从而分别独立地控制各个区域加热器IOa 10e。此外，这里，发送器与接收器被一体化而成为收发器56，但也可以将上述收发用天线52 (52a 52e)分离为发送用天线与接收用天线，该情况下，该收发器56也被分离为发送器与接收器。上述加热器用热电偶17a 17e分别经由热电偶线60与上述温度控制部46连接，也会参照上述各热电偶17a 17e的各温度测量值来辅助上述温度控制部。此外，也可以省略这些加热器用热电偶17a 17e。对上述温度测量用基板50(50a 50e)进行了详细地说明。如图4所示，该温度测量用基板50的第I实施方式主要包括圆板状的基板主体62、设置在该基板主体62中的振动器64和设置在该基板主体62的周边部侧的天线部66。上述振动器64具有形成为薄板状的压电元件68，在该压电元件68的例如两面上接合有一对电极70 (参照图5)。而且，设置成以密闭状态将该压电元件68的整体收纳在由绝缘部件、半导体构成的壳体72内，并将该壳体72埋入基板主体62内。也可以取代上述构成，用2片薄基板形成基板主体62，按照在其间夹入振动器64的方式来收纳振动器64，并以密闭状态使之粘合。若使用与半导体晶片相同的材料，例如硅板形成上述2片薄基板，则不需要设置上述壳体72。另外，在使用薄石英板形成了上述2片基板的情况下，若使用与半导体晶片相同的材料、例如硅板形成上述壳体72，则能够设为与半导体晶片相同的热度的条件。进而，也可以在覆盖壳体72的基板主体62的一部中形成露出窗，以使壳体72自身暴露于外部的热中而使热响应性提高。在上述基板主体62的周边部设置有由绝缘部件构成的天线设置部74，该天线设置部74中布设有上述天线部66。在图4中，上述天线设置部74形成为圆形环状，卷绕有形成上述天线部66的天线缆线76 (参照图5)。例示的实施方式中，天线缆线76以同心圆状的方式仅被卷绕3圈，其两端经由引出线78与设置于上述压电元件68的一对电极70连接。此外，该天线缆线76的圈数未特别限定，优选设定为对于振动器64的振动频率最佳的圈数。上述引出线78为了与基板主体62绝缘，被收纳在绝缘部件、例如表面被氧化铝等被覆的槽80内。天线设置部74的绝缘部件使用即使在高温下也具有电磁波透过性的材料，例如、氧化铝等陶瓷材料、石英等。另外，形成收纳振动器64的壳体72的材料例如由氧化铝等陶瓷材、硅等半导体形成。另外，上述天线缆线76、引出线78例如由直径为0.2_左右的钼、铜等导体形成。另外，作为压电元件68例如能够使用镧钽酸镓铝(LTGA)，并且具有固有振动频率(谐振频率)根据温度变化的特性。该压电元件68预先被加工成特定的固有振动频率例如为IOMHz。该情况下，当从配置在上下方向上的温度测量用基板50a 50e发出的电波强，有可能产生干扰时，温度测量用基板50a 50e的各振动器64的固有振动频率设定为相互不同。另外，当上述电波弱，不会产生干扰时，也可以将各振动器64的固有振动频率设定为相同。这里，产生上述干扰的可能性少，因此将温度测量用基板50a 50e的各振动器64的固有振动频率设定为相同。而且，如上述那样使用的表示各振动器64的频率偏差与温度的关系的温度计算函数如前述那样被存储于温度分析部58中。这里，使用图6所示那样的曲线图作为温度计算函数，也可以使用表示该曲线图的特性的运算函数等，而不管其求解手法。另外，这里，温度测量用基板50的整体的直径以及厚度被设定为与在这里要处理的硅基板相同的直径以及厚度，以便能够容易地在晶舟22中收纳并支持该温度测量用基板50。另外，对于上述圆形环状的天线设置部74的宽度而言，当整体的直径为300_时为5 15mm的程度。此外，上述天线缆线76、引出线78等的形成也可以使用镀敷、印刷、基于光刻的薄膜形成技术。该情况下，在该薄膜形成后，以石英、陶瓷材料为被覆从上方熔接。这里，返回图1，如上那样形成的热处理装置2的整体的动作通过例如由计算机等构成的控制单元82来控制。该控制单元82上连接有显示器等显示部84,以便显示需要的信息、例如由上述温度分析部58求出的温度。上述控制单元82将上述温度控制部46置于支配下，并且执行该动作的计算机的程序被存储于软盘、⑶(Compact Disc)、硬盘、闪存等存储介质86中。具体而言，根据来自该控制单元82的指令，执行各气体供给的开始、停止、流量控制、以及工艺温度、工艺压力的控制等。另外，在该存储介质86中能够存储有来自上述温度分析部58的输出(温度)。然后，对使用如上那样构成的热处理装置进行的热处理方法进行说明。首先，在对半导体晶片W执行实际的成膜处理等热处理时，在晶片处于载出状态下，热处理装置2在下方的装载区域内为待机状态。然后，处理容器8维持为工艺温度或者比其低的温度，在将常温的多片晶片W载置于晶舟22中的状态下，从该处理容器8的下方使晶舟22载入处理容器8内，通过用盖部28封闭连通器18的下端开口部来密闭处理容器8内。在上述晶舟22中，除产品晶片W之外，在对应上述各加热区域16a 16e的位置上支持有温度测量用基板50a 50e。然后，将处理容器8内维持为规定的工艺压力，并且由各加热器用热电偶17a 17e分别检测温度，另外，根据来自温度测量用基板50a 50e的各振动器64的电波来检测晶片温度，由于图3所示的温度控制系统的动作，对各个区域加热器IOa IOe的投入电力增大，从而晶片温度上升，被稳定地维持为规定的工艺温度。之后，从气体导入装置40的气体喷嘴42向处理容器8内导入规定的成膜用的处理气体。处理气体在如上述那样从气体喷嘴42的各气体孔42a导入内筒4内后,一边与在其中旋转的晶片W接触，一边进行成膜反应，从顶板部自内筒4与外筒6之间的间隙流下，并从排气口 44被排出容器外。工艺中的温度控制如下进行根据由温度测量用基板50a 50e的各振动器64发出的电波来求出各个加热区域的晶片温度，为了达到预先设定的目标温度，例如通过PID控制来控制向各个区域加热器IOa IOe的供给电力。这里，同时参照图5来说明上述振动器64的压电元件68的动作原理。首先，收发器56扫描与由LTGA构成的压电元件68的固有振动频率相当的规定的高频电波的边缘频率来分时地发射测量用电波作为发送信号，并且接收从振动器64侧输出的根据温度的谐振频率的输出信号的电波。然后，能够通过分析该接收信号的频率来检测该温度测量用基板50的温度。对上述各温度测量用基板50a 50e应用这样的原理。收发器56 —边分时地发送高频的测量用信号，一边确认是否能够接受回响波90。该情况下，由于在温度测量用基板50的周边部侧配置有天线部66，因此能够通过收发器56侧的收发用天线52容易地接收由该温度测量用基板50发出的电波。若能够确认该回响波90的存在，则在该频率下会发生谐振，根据图6所示的曲线图，能够求出那时的温度。而且，若不能确认回响波90，则稍稍改变频率来进行上述的发送以及回响波的确认。这样，一点点地改变测量用信号的频率来进行重复测量，从而执行扫描直至能够确认回响波。该情况下，上述固有振动频率与上述谐振频率的差是图6中的频率偏差的值，图6中表示了压电元件68的固有振动频率为IOMHz的情况，具有随着温度变高，频率偏差向负方向变化的特性，即谐振频率逐渐地变小的特性。上述那样的温度测量如前述那样，按各温度测量用基板50a 50e、即按各加热区域16a 16e直接地求出。而且，温度控制部46基于上述求出的温度，借助各加热电源21a 21e来分别独立地控制各个区域加热器IOa 10e，以便达到目标温度。由此，能够直接地测量并检测晶片温度(温度测量用基板)，因此，能够进行高精度的温度控制。而且，上述的一系列的控制动作会被重复执行直至经过预先规定的工艺时间。根据上述的实施方式，在温度测量用基板50的周边部侧配置有天线部66，因此难以抑制从该天线部66发出的电波，可以通过收发器56侧的收发用天线52容易地接收。另夕卜，该天线部66设置在由绝缘材料构成的天线设置部74中，因此即使温度变高也不会产生对高频信号的屏蔽现象，由于该点，也可以进一步防止由天线部66发出的电波被抑制。另外，不产生金属污染等，且能够以无线、实时地精度良好地准确检测被处理基板(半导体晶片)W、即温度测量用基板50a 50e的温度，因此能够进行高精度的温度控制。另外，在对被处理基板W升温降温的情况下，也能够直接测量该温度，因此能够准确控制例如升温速度、降温速度，并且能够恰当地进行升温降温控制。此外，即使膜附着在处理容器8的内壁面上，也能够求出准确的被处理基板W的温度。此外，在上述实施方式中，处理容器8具有由内筒4与外筒6构成的双重管构造， 但不限于此，也可以是单管构造的处理容器。另外，气体的导入构造、容器内环境气体的排气构造不限于上述的构造，也能够采用任意的构造。根据上述实施方式，在对被处理基板W实施热处理的热处理装置中所使用的温度测量用基板50 (50a 50e)中，在基板主体62的周边部侧配置连接振动器64的天线部66，因此能够防止由天线部66发出的电波被抑制，尤其即使温度测量用基板50 (50a 50e)的温度变为高温也能够进一步防止由该天线部66发出的电波被抑制。<温度控制系统的变形实施方式>
然后，对温度控制系统的变形实施方式进行说明。在前面的图3所示的温度控制系统中，将各收发用天线52a 52e分别独立地与收发器56连接，但不限于此，也可以如图7所示那样共同地连接各收发用天线52a 52e。图7是表示这样的温度控制系统的变形实施方式的图。此外，这里，对与图I 图6所示的构成部分相同的构成部分标注同一附图标记并省略其说明。如图7所示，这里，各收发用天线52a 52e通过供电线54被共同连接。该情况下，上述温度测量用基板50a 50e的各 振动器64的压电元件68的固有振动频率都设定为相互不同的值。例如对于第I温度测量用基板50a的压电元件68为10MHz，对于第2温度测量用基板50b的压电元件68为I IMHz，对于第3温度测量用基板50c的压电元件68为12MHz，对于第4温度测量用基板50d的压电元件68为13MHz，对于第5温度测量用基板50e的压电元件68为14MHz那样，设定不同的固有振动频率。此外，能够通过改变压电元件的由单晶切出的角度、切出的厚度等来使固有振动频率不同。而且,在温度分析部58中存储有上述固有振动频率不同的各压电兀件68的如图6所示那样的求出频率偏差与温度的关系的温度计算函数(曲线图)。该情况下，收发器58一边使高频的测量用信号的频率从IOMHz附近的频率到14MHz附近的频率变化，一边分时地进行输出，并且随时检测是否存在由于谐振产生的残响波90 (参照图5)。通过检测该残响波90的存在，能够测量上述各温度测量用基板50a 50e的温度，该情况下也能够发挥与前面说明的图3所示的实施方式同样的作用效果。<温度测量用基板的第2以及第3实施方式>然后，对温度测量用基板的第2以及第3实施方式进行说明。图8是表示温度测量用基板的第2以及第3实施方式的俯视图，图8(A)表示第2实施方式，图8(B)表示第3实施方式。此外，对于与图4所示的构成部分相同的构成部分标注同一附图标记并省略其说明。图4所示的温度测量用基板50在周边部将天线部件74设置成圆形环状，但代替其，图8(A)所示的第2实施方式将圆板状的基板主体62的周边部的一部分直线状切断，通过熔接等将由绝缘部件构成的天线设置部74接合于该切断后的部分，以使整体形成为圆板状。然后，在该天线设置部74中卷绕天线缆线76来作为天线部66，这样就形成了天线部66。另外，这里，为了不对针对晶舟22的搬入搬出操作造成障碍，将基板主体62的直径以及宽度分别设定为与要一并进行热处理的半导体晶片W的直径以及宽度相同。该情况下，也能够发挥与图4所示的前面的实施方式同样的作用效果。图8(B)所示的第3实施方式中，在圆板状的基板主体62的周边部的一部分中以朝向该基板主体62的半径方向的外方部分突出的方式设置突出部75，并将其形成为由绝缘部件构成的天线设置部74。该天线设置部74通过熔接等被接合。然后，在该天线设置部74上卷绕地设置天线缆线76来形成天线部66。另外，这里，与前面的第2实施方式相同，将基板主体62的直径的大小设定为与要一并进行热处理的半导体晶片W的直径相同。进而，上述突出的天线设置部74的基板圆周方向的长度被设定为与晶舟22的支柱22a(参照图I)不干涉那样的长度，另外，向基板半径方向的突出量H被设定为对于该温度测量用基板50的传送不产生障碍那样的长度、例如为20mm以下。
该情况下，也能够发挥与前面图4以及图5所示的实施方式同样的作用效果。进而，该第3实施方式的情况下，天线设置部74向横向方向突出，因此能够防止在热处理时电波由于位于该温度测量用基板50的上下的硅基板而受到不良影响。<温度测量用基板的第4 第8实施方式>然后，对温度测量用基板的第4 第8实施方式进行说明。前面说明的温度测量用基板50的第I 第3实施方式中，对I个温度测量用基板50设置了 I个振动器64以及天线部66，但不限于此，也可以对I个温度测量用基板50设置多组振动器和与其连接的天线部。图9是表示这样的温度测量用基板的第4 第7实施方式的俯视图，图9(A)表示第4实施方式，图9 (B)表不第5实施方式，图9 (C)表不第6实施方式，图9 (D)表不第7实施方式。图10是表示温度测量用基板的第8实施方式的俯视图。此外，对于与图4以及图8所示的构成部分相同的构成部分标注同一附图标记并省略其说明。这里，以对于I个温度 测量用基板设置3组由振动器与天线部构成的组的情况为例进行说明，但该组数未被特别限定。在图9(A)所示的第4实施方式的温度测量用基板50的情况下，整体的形状形成为与图4所示的第I实施方式同样，在基板主体62的周边部形成有圆形环状的天线设置部
74。而且，在基板主体62的中心部设置I个振动器64a，在通过该中心的直径方向的两端设置有2个振动器64b、64c。而且，在各振动器64a、64b、64c上借助引出线78a、78b、78c分别连接有布设在天线设置部74中的天线缆线76a、76b、76c来形成天线部66a、66b、66c。该情况下，上述各振动器(压电元件)64a 64c的固有振动频率被设定为相互不同，例如第I振动器64a的固有振动频率被设定为10MHz，第2振动器64b的固有振动频率被设定为11MHz，第3振动器64c的固有振动频率被设定为12MHz。另外，第I振动器64a的天线缆线76a沿着周向卷3圈，第2振动器64b的天线缆线76b沿着周向卷2圈，第3振动器64c的天线缆线76c沿着周向卷I. 75圈，按照提高各自的接收水平的方式被最佳化。而且，该情况下，与前面参照了图7同样地，在温度分析部58中存储有表示对应上述各振动器64a 64c的固有振动频率的频率偏差与温度的关系的温度计算函数，即存储有图6所示那样的曲线图。而且，收发器56 —边使高频的测量用信号的频率从IOMHz附近的频率到12MHz附近的频率变化，一边分时地进行输出，并且随时检测是否存在由与谐振产生的残响波90 (参照图5)，从而以便测量各振动器64a 64c的温度。该情况下，不仅能够发挥与前面说明的图3所示的实施方式同样的作用效果，还能够求出温度测量用基板50的面内的温度分布。因此，能够一边旋转晶舟22，一边精度良好地进行温度调整。能够实时测量实际工艺下的半导体晶片的温度分布。在图9(B)所示的第5实施方式的温度测量用基板50的情况下，整体的形状形成为与图8(A)所示的第2实施方式大致相同，将圆板状的基板主体62的周边部的一部分直线状切断，通过熔接等将由绝缘部件构成的天线设置部74a接合于该切断后的部分。另外，这里，在相对于基板中心部的天线设置部74a的对置侧也通过熔接等接合有与上述天线设置部74a相同的构造的天线设置部74b。由此，整体形成为圆板状。然后，与第4实施方式相同，在基板主体62的中心部设置I个振动器64a，在通过该中心的直径方向的两端设置有2个振动器64b、64c。而且,在各振动器64a、64b、64c上借助引出线78a、78b、78c分别连接布设在天线设置部74a、74b上的天线缆线76a、76b、76c，从而形成天线部66a、66b、66c。这里，天线缆线76a、76c配置在一天线设置部74a上，其余的天线缆线76b配置在另一天线设置部74b上，但该配置方式未被特别限定。然后，上述各振动器(压电元件)64a 64c的固有振动频率与第4实施方式的情况相同地被设定成相互不同。然后，与第4实施方式的情况相同地，收发器56 —边使高频的测量用信号的频率变化，一边分时地输出，以便随时通过检测由于谐振产生的残响波90 (参照图5)是否存在来测量各振动器64a 64c的温度。该情况下也能够发挥与图9 (A)所示的第4实施方式同样的作用效果。在图9(C)所示的第6实施方式的温度测量用基板50的情况下，整体的形状形成为与图8(B)所示的第3实施方式相同，在基板主体62的周边部的一部分中以朝向该基板主体62的半径方向的外方部分突出的方式设置突出部75来将其形成为由绝缘部件构成 的天线设置部74。然后，与第4实施方式相同地，在基板主体62的中心部设置I个振动器64a，在通过该中心的直径方向的两端设置有2个振动器64b、64c。然后，在各振动器64a、64b,64c上借助引出线78a、78b、78c分别连接布设在天线设置部74上的天线缆线76a、76b、76c，从而形成天线部66a、66b、66c。该情况下，天线设置部74的长度以及突出量H也被设定成不对该温度测量用基板50的传送以及向晶舟22的移载产生障碍那样的长度以及览度。然后，上述各振动器(压电元件)64a 64c的固有振动频率与第4实施方式的情况同样地被设定为相互不同。然后，与第4实施方式的情况同样地，收发器56 —边使高频的测量用信号的频率变化，一边分时输出，以便随时通过检测是否存在由于谐振产生的残响波90(参照图5)来测量各振动器64a 64c的温度。该情况下，也能够发挥与图8 (B)所示的第3实施方式以及图9(A)所示的第4实施方式同样的作用效果。在图9(D)所示的第7实施方式的温度测量用基板50的情况下，整体形成为与图9(A)所示的第4实施方式相同，在基板主体62的周边部形成有圆形环状的天线设置部74。然后，将圆板状的基板主体62分成呈同心圆状的3个区域，中心区域中设置有第I振动器64a，中环区域中设置有第2振动器64b，外周区域中设置有第3振动器64c。然后，在各振动器64a、64b、64c上借助引出线78a、78b、78c分别连接布设在天线设置部74上的天线缆线76a、76b、76c,从而形成天线部66a、66b、66c。然后，上述各振动器(压电元件)64a 64c的固有振动频率与第4实施方式的情况同样地被设定为相互不同。然后，与第4实施方式的情况同样地收发器56 —边使高频的测量用信号的频率变化，一边分时输出，以便随时通过检测是否存在由于谐振产生的残响波90 (参照图5)来测量各振动器64a 64c的温度。该情况下不仅能够发挥与图9 (A)所示的第4实施方式同样的作用效果，而且能够求出温度测量用基板50的面内的温度分布。尤其是，这里，在温度测量用基板50的区分为同心圆状的各分区中配置有各振动器64a 64c，因此能够更进一步精度良好地求出该基板的面内温度的分布状况。此外，当然，在第5以及第6实施方式的情况下，也可以如上述第7实施方式那样配置各振动器64a 64c。图10所示的第8实施方式是对前面的图9(A)所示的第4实施方式与图9(C)所示的第6实施方式组合而成的方式。即，这里，在基板主体62的周边部中形成圆形环状的天线设定部4，进而使该天线设置部74的一部分向半径方向的外方部分突出来形成突出部
75。该情况下，包含突出部75的天线设置部74由绝缘部件形成。而且，按照包含该突出部75的方式配置各天线缆线76a、76b、76c。该情况下，也能够发挥与图9(C)所示的第6实施方式同样的作用效果。此外，当然在该第8实施方式的情况下也可以如第7实施方式那样配置各振动器64a 64c。另外，也可以在设置了 I个振动器64的第I实施方式中应用带该突出部75的圆形环状的天线设置部74。<热处理装置的第I变形实施方式>然后，对热处理装置的第I变形实施方式进行说明。图I所示的热处理装置例如是一次处理10片以上的多片半导体晶片W的装置，但不限于此，也可以将本发明应用于能 够同时处理数片左右的半导体晶片W的热处理装置。图11是表示这样的热处理装置的第I变形实施方式的图，图Il(A)表示剖视图，图Il(B)表示载置台的立体图。此外，对于与图I 图10中说明的构成部分相同的构成部分标注同一附图标记。另外，这里，对于图3所示那样的温度控制系统的构成省略记载。该热处理装置92例如是日本特开2010-056470号公报等中公开的那样的热处理装置，是能够一次处理数片半导体晶片W的半批次式热处理装置。如图11所示，该热处理装置92具有处理容器94，该处理容器94例如由不锈钢等构成，并且可以排气。另外，在处理容器94的一侧设置有向内部搬入搬出半导体晶片W的搬入搬出口 97以及闸阀99。另外，在该处理容器94内，形成为圆板状的大口径的载置台96被安装在旋转轴98的上端，按照可以旋转的方式被支持。该旋转轴98通过具有磁流体密封件的轴承100气密性且旋转自如地被容器底部支持。该载置台96例如由石英、陶瓷材料构成，在其下方设置有例如由加热器构成的加热单元102。也可以将该加热单元102埋入载置台96内。而且，为了沿着周向将该处理容器94内的内部划分为多个区域，而在顶板部设置有朝下方突出的上部突起部152，在底部侧设置有朝上方突出的下部突起部154。而且，上述上部突起部152与下部突出部154的各顶端部朝向载置台96延伸而接近，形成有难以产生气体流的狭窄部。这些上部突起部152以及下部突起部154从处理容器94的中心部朝向半径方向的外方延伸，由此，将该处理容器94内区分为多个处理区域。而且，在上述上部突起部152中形成分离气体导入口 156，由此，流入不活性气体、例如N2气体作为分离气体，通过该分离气体按各处理区域来划分分离。而且，在上述各处理区域中分别设置有气体导入装置95A、95B以及排气口 158A、158B，以便能够向上述各处理区域中供给需要的气体，并且能够进行真空排气。此外，处理区域的划分数不限于2个。为了对应上述各处理区域地向该处理容器94的内部导入气体，而在该处理容器94中设置有例如由气体喷嘴构成的气体导入装置95A、95B。而且，在上述载置台96的上表面沿着其周向设置有多个收纳半导体晶片W的收纳凹部104，图示例中设置有4个，其中的I个收纳凹部104内收纳并保持有本发明的温度测量用基板50。因此，一边旋转该载置台96，一边通过该气体导入装置95A、95B分别导入相互不同的需要的气体来进行规定的热处理，例如成膜处理等。
能够使用前面说明的第I 第8实施方式的所有的温度测量用基板作为上述温度测量用基板50，图示例表示使用了图9(A)所示的第4实施方式的温度测量用基板的情况。此外，当具有如图8(B)所示那样的突出的天线设置部74时，对应该部分而在载置台96上形成凹部。而且，在该载置台96的正下方或者正上方设置有收发用天线52。图示例用实线表示在载置台96的正下方设置的情况。该发送用天线52被收纳在例如石英管那样的绝缘管106内，以便防止腐蚀性气体的影响。而且，该收发用天线52在载置台96的内周侧与外周侧，沿着其周向形成为环状，上述环状的收发用天线52位于配置在温度测量用基板50的外周侧的天线部76的正下方，以便防止接收水平(level)的降低。此外，在上述实施方式中，代替将收发用天线52配置在载置台96的正下方或者正上方，也可以使上述收发用天线52对应上述温度测量用基板50的旋转轨迹的规定的角度范围内来配置，以便上述温度计测用基板50 —进入上述规定的角度范围内就进行通信。即，这里，在处理容器94的顶板部中，对应上述温度测量用基板50的旋转轨迹，在该旋转轨迹的规定的范围内设置开口 110，这里借助0型密封圈等密封部件112来设置石英玻璃等的透过窗114，在该透过窗114的外侧设置上述收发用天线52。这里，收发用天线52向水平方向卷绕成螺旋状来向上下方向延伸。该情况下，构成为当旋转移动的温度测量用基板50位于开口 110的下方时、即进入了上述规定的旋转范围内时，由收发用天线52发射测量用电波来进行通信。另外，该情况下，如图中的括号内一并记入的收发用天线52那样，也可以向垂直方向卷绕成螺旋状来向水平方向延伸。另外，在上述变形实施方式中，当然也可以将收发用天线52分离为发送用天线与接收用天线。在上述的变形实施方式的情况下，也能够发挥与使用图I说明的实施方式同样的作用效果。另外，当被处理基板处于旋转的环境下也能够测量被处理基板的温度，在实际的热处理下也能够测量温度变迁。〈热处理装置的第2变形实施方式>然后，对热处理装置的第2变形实施方式进行说明。图I以及图11所示的热处理装置是一次处理多片半导体晶片W的装置，但不限于此，也可以将本发明应用于逐片处理半导体晶片的单片式热处理装置。图12是表示这样的热处理装置的第2变形实施方式的图。此外，对与图I 图11中说明的构成部分相同的构成部分标注同一附图标记。另外，这里，对于图3所示那样的温度控制系统的构成，省略记载。如图12所示，该热处理装置120具有处理容器122，该处理容器122例如由不锈钢等构成，并且可以排气。为了向该处理容器122的内部导入气体，在该处理容器122中设置有例如由喷头构成的气体导入装置124。另外，在处理容器122的一侧设置有向内部搬入搬出半导体晶片W的搬入搬出口 126以及闸阀128。另外，在该处理容器122内，形成为圆板状的载置台130从容器底部利用支柱132被立起而设置。该载置台130例如由石英、陶瓷材料构成，在其内部设置有例如由加热器构成的加热单元134。而且，能够在该载置台130的上表面选择性地载置半导体晶片W、本发明的、温度测量用基板50。而且，利用气体导入装置124导入需要的气体来对半导体晶片W进行规定的热处理，例如成膜处理等。能够使用前面说明的第I 第7实施方式的所有的温度测量用基板作为上述温度测量用基板50，图示例表示使用了图9(A)所示的第4实施方式的温度测量用基板的情况。而且，设置成以绝缘状态将收发用天线52埋入该载置台96内。该发送用天线52对应温度测量用基板50的周边部来沿着载置台130的周向被配置成环状。这里，设置成将收发用天线52埋入载置台96中，但不限于此，也可以在载置台130的外周侧如位置150所示那样环绕上述温度测量用基板50的周围，将例如收纳在石英管中的收发用天线52设置成环状。此外，这里使用加热器作为加热单元134，并将其埋入载置台130中，也可以将本发明应用于下述热处理装置使用加热灯作为加热单元134，经由透过窗向形成得较薄的载置台130照射配置在处理容器122的容器底部的加热灯发出的热光线来间接地加热半导 体晶片W。该情况下，在上述透过窗的正下方配置上述发送用天线52即可。另外，在上述变形实施方式中，当然，也可以将收发用天线52分离为发送用天线与接收用天线。在上述的变形实施方式的情况下，能够准确地求出半导体晶片W的温度分布。此外，以上的各实施方式中，作为压电元件68，以使用了镧钽酸镓铝的情况为例进行了说明，但不限于此，作为压电元件68，也可以使用从镧钽酸镓铝(LTGA)、水晶(Si02)、氧化锌(ZnO)、罗谢尔盐(酒石酸钾-钠=KNaC4H4O6)、锆钛酸铅(PZT Pb (Zr, Ti)03、铌酸锂(LiNbO3)、钽酸锂(LiTaO3)、四硼酸锂(Li2B4O7)、硅酸镓镧(La3Ga5SiO14)、氮化铝、电气石(tourmaline)、聚氟乙烯(PVDF)构成的组中选择出的I种材料。另外，这里，以半导体晶片为例作为被处理基板进行了说明，该半导体晶片中也包含硅基板、GaAs, SiC, GaN等化合物半导体基板，此外，不限于这些基板，也可以将本发明应用于液晶显示装置中所使用的玻璃基板、陶瓷基板等。
权利要求
1.一种温度测量用基板，其被用于对被处理基板实施热处理的热处理装置，该温度测量用基板的特征在于，具备 基板主体； 振动器，其具有压电元件，并且设置在所述基板主体中；以及 天线部，其与所述振动器连接，并且设置在所述基板主体的周边部侧。
2.根据权利要求I所述的温度测量用基板，其特征在于， 所述天线部设置于天线设置部，该天线设置部由设置于所述基板主体的周边部的绝缘部件构成。
3.根据权利要求2所述的温度测量用基板，其特征在于， 所述天线设置部形成为圆形环状。
4.根据权利要求2所述的温度测量用基板，其特征在于， 所述天线设置部朝向所述基板主体的半径方向的外方部分突出地设置。
5.根据权利要求I所述的温度测量用基板，其特征在于， 所述振动器被收纳并密封于由绝缘部件或者半导体构成的壳体内。
6.根据权利要求I所述的温度测量用基板，其特征在于， 组合设置有多组所述振动器以及与所述振动器连接的所述天线部。
7.根据权利要求6所述的温度测量用基板，其特征在于， 所述各振动器的固有振动频率相互不同。
8.根据权利要求6所述的温度测量用基板，其特征在于， 与所述各振动器连接的所述天线部的圈数相互不同。
9.根据权利要求I所述的温度测量用基板，其特征在于， 所述基板主体由与所述被处理基板相同的材料形成。
10.一种热处理装置，其对多个被处理基板实施热处理，该热处理装置的特征在于，具备 立式处理容器，其能够排气； 加热单元，其加热所述被处理基板； 保持单元，其保持所述多个被处理基板与权利要求I所述的温度测量用基板并向所述处理容器内载入以及载出； 气体导入装置，其向所述处理容器内导入气体； 发送用天线，其为了向所述温度测量用基板发送测量用电波，而与发送器连接； 接收用天线，其为了接收由所述温度测量用基板的所述振动器发出的电波，而与接收器连接； 温度分析部，其基于通过所述接收用天线接收到的电波来求出所述振动器的温度；以及 温度控制部，其基于由所述温度分析部得到的温度来控制所述加热单元。
11.根据权利要求10所述的热处理装置，其特征在于， 所述热处理装置具有兼用作所述发送用天线与所述接收用天线的收发用天线，所述发送器与所述接收器被一体地合成为收发器。
12.根据权利要求10所述的热处理装置，其特征在于，所述加热单元具有能够独立地控制供给电力的多个区域加热器，由此，所述处理容器内被分割为多个加热区域。
13.根据权利要求10所述的热处理装置，其特征在于， 所述发送用天线与所述接收用天线对应所述温度测量用基板配置在所述处理容器的外侧或者内侧。
14.根据权利要求10所述的热处理装置，其特征在于， 所述发送器构成为改变所述温度测量用基板的振动器的固有振动频率附近的频率的电波的频率，并且分时地发送这样的电波。
15.根据权利要求10所述的热处理装置，其特征在于， 所述温度分析部中存储有温度计算函数，该温度计算函数求出由所述振动器发出的电波的相对所述振动器的固有振动频率的频率偏差与温度的关系。
16.一种热处理装置，其对被处理基板实施热处理，该热处理装置的特征在于，具备 处理容器，其能够排气； 加热单元，其加热所述被处理基板； 载置台，其载置并保持所述被处理基板或者权利要求I所述的温度测量用基板； 气体导入装置，其向所述处理容器内导入气体； 发送用天线，其为了向所述温度测量用基板发送测量用电波，而与发送器连接； 接收用天线，其为了接收由所述温度测量用基板的所述振动器发出的电波，而与接收器连接； 温度分析部，其基于通过所述接收用天线接收到的电波来求出所述振动器的温度；以及 温度控制部，其基于由所述温度分析部得到的温度来控制所述加热单元。
17.根据权利要求16所述的热处理装置，其特征在于， 所述发送用天线与所述接收用天线对应所述温度测量用基板的周边部来配置。
18.根据权利要求16所述的热处理装置，其特征在于， 所述热处理装置具有兼用作所述发送用天线与所述接收用天线的收发用天线，所述发送器与所述接收器一体地合成为收发器。
19.一种热处理装置，其对被处理基板实施热处理，该热处理装置的特征在于，具备 处理容器，其能够排气； 加热单元，其加热所述被处理基板； 载置台，其在不同的角度位置保持多片所述被处理基板与权利要求I所述的温度测量用基板，并且能够旋转； 气体导入装置，其向所述处理容器内导入气体； 发送用天线，其用于向所述温度测量用基板发送测量用电波，并且与发送器连接； 接收用天线，其用于接收由所述温度测量用基板的所述振动器发出的电波，并且与接收器连接； 温度分析部，其基于通过所述接收用天线接收到的电波来求出所述振动器的温度；以及 温度控制部，其基于由所述温度分析部得到的温度来控制所述加热单元。
20.根据权利要求19所述的热处理装置，其特征在于， 所述发送用天线与所述接收用天线对应所述温度测量用基板的旋转轨迹来配置。
21.根据权利要求19所述的热处理装置，其特征在于， 所述发送用天线与所述接收用天线对应所述温度测量用基板的旋转轨迹的规定的角度范围内来配置，所述温度计测用基板一进入所述规定的角度范围内就进行通信。
22.根据权利要求19所述的热处理装置，其特征在于， 所述热处理装置具有兼用作所述发送用天线与所述接收用天线的收发用天线，所述发送器与所述接收器一体地合成为收发器。
全文摘要
本发明涉及一种温度测量用基板以及热处理装置，对被处理基板(W)实施热处理的热处理装置(2)中所使用的温度测量用基板(50)具备基板主体(62)；振动器(64)，其具有压电元件(68)，并且设置在基板主体中；以及天线部(66)，其与振动器连接，并且设置在基板主体的周边部侧。由此，抑制从振动器发出的电波的衰减。
文档编号H01L21/324GK102760671SQ201210125500
公开日2012年10月31日 申请日期2012年4月25日 优先权日2011年4月25日
发明者山贺健一 申请人:东京毅力科创株式会社