(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱炉内に収容された複数支点で支持された板状体の温度を、保護筒を外装した測温手段の感温部を測温箇所に接触させて測定する温度測定装置であって、前記感温部を組み込んだ保護筒先端部の一部を平坦面となすとともに当該保護筒を支点で揺動可能に支持し、且つ前記板状体下面に加圧接触した前記平坦面が受ける荷重を原動力として前記保護筒を３次元複数方向に回転させて平坦面を板状体下面に面接触させる姿勢修正機構を設けた板状体の温度測定装置。
【請求項２】
保護筒を回転させる方向が、支点を中心にした保護筒軸方向に直交する方向と、保護筒の軸周り方向とである請求項１記載の板状体の温度測定装置。
【請求項３】
保護筒軸方向に直交する方向への回転が、少なくとも鉛直面内の回転を含む請求項２記載の板状体の温度測定装置。
【請求項４】
保護筒軸方向に直交する方向への回転が、少なくとも鉛直面内の回転と水平面内の回転の両方を含む請求項２記載の板状体の温度測定装置。
【請求項５】
加熱炉内に収容された板状体の温度を、保護筒を外装した測温手段の感温部を測温箇所に接触させて測定する温度測定装置であって、前記感温部を組み込んだ保護筒の先端部の一部を平坦面となし、この平坦面が少なくとも板状体の一部を支持して他の支持凸部と協動して板状体を略水平に支える構造となすとともに、当該保護筒を保護筒軸方向に直交する方向に回転させる機構及び保護筒を軸周りに回転させる機構を組み込み、前記板状体下面に加圧接触した前記平坦面が受ける荷重を原動力として前記保護筒を３次元複数方向に回転させる回転力を生成し、平坦面を板状体下面に面接触させるとともに保護筒と支持凸部とによって支えられた板状体が平衡するようにした板状体の温度測定装置。
【請求項６】
保護筒の長手方向において離間した位置で案内支持する少なくとも２つ以上の案内支持部を備えた支持部材と、該支持部材をその鉛直面内及び水平面内において回転させる一つの支点とを備え、支持部材上に載置した保護筒が平衡する位置に前記支点を配置した請求項５記載の板状体の温度測定装置。
【請求項７】
保護筒先端部に形成した平坦面形成箇所の横断面形状が円弧状の下面を有し、その平面幅ｄと高さｈの比ｄ／ｈを１〜５の範囲に設定した請求項５又は６記載の板状体の温度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハ等の板状体の温度測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体の技術進歩は著しいものがあり、それらの加工プロセスにおいても装置制御の精密化が要求されている。特に半導体ウエハの加工プロセスにおける温度制御はその加工結果に大きな影響をおよぼすため極めて重要であり、測定精度の一層の向上が望まれている。
【０００３】
半導体ウエハ等板状体の熱処理装置としてはバッチ式装置と枚葉式装置とがあり、枚葉式装置の一つとしてＲＴＰ装置があるが、それは温度計測精度の確保に加えて計測の迅速化と再現性が要求される。このＲＴＰ装置としては放射温度計を用いる非接触方式と熱電対や測温抵抗体の感温部を直接又は間接的に測温対象物であるウエハ等板状体表面に接触させる接触方式とがあるが、これらはそれぞれ解決すべき問題点を内包している。
【０００４】
例えば、放射温度計を用いた場合には、ウエハの材質や表面状態、更にはプロセスガスの違いにより同表面の放射率が異なるため、この相違を補正するために、別途、熱電対等を組み込んだ校正用のダミーウエハを用意して放射温度計での測定結果を校正する作業が必要であり、このため作業が煩雑で総合精度も悪くなるという問題がある。
【０００５】
一方、接触方式の代表的構造としては、複数の支持用ピンでウエハを支え、この内の少なくとも一つ以上の支持用ピンの先端部に設けた熱電対により、ウエハ温度を測定するものが知られている。支持用ピンは石英等で構成される略円弧状の先端形状を有する支持体であり、外表面に蒸着又はスパッタリング等により薄膜型熱電対を形成した構成である。そして、ウエハを載置した時に接触する前記円弧状の頂点近傍に同熱電対の温接点部を設けることによりウエハを支持しつつ同表面温度を測定するというものである。しかし、同構造ではウエハとの接触が点状、又は線状であって、接触面積が小さいため、温度測定精度が悪く、応答速度も遅いという問題がある。また、熱電対素材である金属が露出し、直接ウエハに接触するためウエハ及び炉内を汚染する。さらに、石英等の支持部材と熱電対の熱膨張率が異なるため、熱サイクルにより熱電対が剥離する等の種々の問題があった。そして、これら問題は、処理温度が高いほど顕著であった。
このような接触式の問題点の解決を目指した注目すべき技術としては、特開平４−１４８５４５号がある。これは、図１１、１２に示す如く、ウエハＷを３点支持するとともに、これら３点のうち、２点は通常の支持凸部４０、４０で支持し、残りの１点は、図１３に示すように、先端に平坦面４１を形成した棒状の測温手段によって受けるというものである。そして前記平坦面でウエハＷの荷重の一部を担わせるというものであり、平坦面４１をウエハＷに一定の押圧で接触させることにより、ウエハＷと平坦面との接触を確実化し、これによりウエハＷの表面温度の高精度な測温を可能にせんとするものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この特開平４−１４８５４５号記載技術によれば、ダミーウエハで温度校正する必要がなくなり、測定対象であるウエハＷの温度を汚染なく直接測定することが可能になる。そして、その測定精度は高精度なものとなる筈であるが、本発明者の研究によれば、実際にはその精度は十分なものとはいえず、又、応答性も十分なものとはいえなかった。
【０００７】
本発明者は、この原因について検討したところ、前記平坦面とウエハＷとの間に浮きが発生していることを見いだした。特開平４−１４８５４５号では、保護筒の平坦面の方向調整と固定は室温下で行うため、炉内挿入後の加熱状態では保護筒に反りや歪みが発生する。そして、炉内にある保護筒先端部が数百度〜一千度程度の熱サイクルの温度環境下にあるのに対し、炉外にある保護筒基部は常温環境下にあることから、この温度差による熱膨張・収縮の差がもたらす保護筒の反りや歪みは相当大きい。また、加熱状態においてウエハには反りが発生する。このような炉内と炉外の温度差に起因して、本来面接触すべき平坦面４１とウエハ面との間に隙間が生じ、これがウエハＷからの熱伝導を阻害する要因となっていることに気づいた。
このような隙間は炉内の高温環境下で初めて発現するものであって炉内に設置する前には発現しないから、隙間の存在有無を炉内挿入前に確認することはできず、また当然のことながら、このような隙間を解消すべく保護筒の姿勢を調整することも不可能であった。
【０００８】
本発明はかかる現況に鑑みてなされたものであり、炉内の高温熱サイクル環境下で発現する保護筒及びウエハの反りや歪みに起因して発生する平坦面と板状体間に発生する隙間を自動的に解消して、平坦面をウエハ面に常に面接触させることができ、炉内におけるウエハ等板状体の表面温度の変化をダミーウエハを用いることなく高精度に、応答性良く測定することができる板状体の温度測定装置を提供せんとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明者は、保護筒の先端部に形成した平坦面がウエハ等板状体に対して３次元複数方向に回転可能となしてその姿勢を制御する姿勢修正機構を備えさせ、この３次元複数方向に回転自在となした保護筒の先端に位置する平坦面を板状体下面に接触するようにすれば、板状体の重量の一部が平坦面に作用して、平坦面を回転させることとなり、この結果、平坦面と板状体が面接触するように保護筒の姿勢が自動的に修正され、この結果、平坦面と板状体との温度的一体性が高まり、板状体の温度が正確に測定できるとの着想を得た。
【００１０】
このような考え方に立って提案された請求項１記載発明は、加熱炉内に収容された複数支点で支持された板状体の温度を、保護筒を外装した測温手段の感温部を測温箇所に接触させて測定する温度測定装置であって、前記感温部を組み込んだ保護筒を支点で揺動可能に支持し、且つ前記板状体下面に加圧接触した前記平坦面が受ける荷重を原動力として前記保護筒を３次元複数方向に回転させて平坦面を板状体下面に面接触させる姿勢修正機構を設けたことを特徴としている。
【００１１】
温度測定装置は複数支点で支持されている板状体の一部に保護筒の平坦面が接触して、板状体の重量の一部を保護筒平坦面が担うことになる。保護筒平坦面は板状体の水平姿勢を維持するための支点の一つとして機能する場合と、単に板状体に接触しているだけで、平坦面を板状体から離しても板状体の水平姿勢が崩れない場合とがあるが、いずれにせよ、平坦面に板状体の重量の一部が担われており、平坦面は３次元的に回転して、板状体と面接触するように、その姿勢が修正され、この結果、板状体の温度が高精度且つ応答性良く測定される。
【００１２】
保護筒を回転させる方向は、保護筒軸方向に直交する方向と、保護筒の軸周り方向との両方向が少なくとも必要である。
また保護筒軸方向に直交する方向への回転には、少なくとも鉛直面内の回転が含れるが、水平面内での回転も同時になして、これら方向の全てについて姿勢修正を行うことが好ましい。
【００１３】
より好ましい形態として、平坦面で板状体の水平姿勢を支持する形態が提案される。この形態は次のようなものである。
加熱炉内に収容された板状体の温度を、保護筒を外装した測温手段の感温部を測温箇所に接触させて測定する温度測定装置であって、前記感温部を組み込んだ保護筒の先端部の一部を平坦面となし、この平坦面が少なくとも板状体の一部を支持して他の支持凸部と協動して板状体を略水平に支える構造となすとともに、前記保護筒をその軸方向に直交する方向に回転させる機構及び保護筒を軸周りに回転させる機構の一方又は双方を組み込み、前記保護筒平坦面が板状体から受ける荷重によって前記各方向への回転力を生成させ、保護筒と支持凸部とによって支えられた板状体が平衡するようにした板状体の温度測定装置である。ここで保護筒軸方向に直交する方向とは、鉛直面内及び水平面内での移動方向、更にはこれら両面内の移動方向を組み合わせた方向も含んでいる。
【００１４】
この装置では、先ず最初にウエハ等板状体が炉内所定位置まで搬送されて複数の支持凸部によってウエハ等板状体が支持される。これら複数の支持箇所のうちの内１カ所は先端を平坦面に加工した保護筒によって支えられる。この保護筒の上にウエハ等板状体が載せられてウエハ重量の一部が保護筒先端部によって受け取られると、この重量は保護筒を保護筒を回転させる回転力として作用することになる。この結果、平坦面とウエハとの間の微少隙間が解消する方向に保護筒が回転し、保護筒とウエハとが平衡した状態となって落ち着く。平衡状態では、平坦面とウエハ等板状体との間には隙間は存在せず、平坦面はウエハ等板状体に一定の押圧力で面接触することになる。ここで、保護筒の回転動作は保護筒が直接的に支点によって支えられている場合と、保護筒と支点間に保護筒の支持強度を補うために中間部材としての支持部材を介在させる場合とがある。
【００１５】
請求項６記載の発明は、保護筒を軸周りと、軸に直交する方向への回転構造を具体的に規定したものであり、支持部材を設けた場合の具体的構造を規定したものである。その内容は、保護筒の長手方向において離間した位置で案内支持する少なくとも２つ以上の案内支持部を備えた支持部材と、該支持部材をその鉛直面内及び水平面内において回転させる一つの支点とを備え、支持部材上に載置した保護筒が平衡する位置に前記支点を配置したことを特徴としている。
【００１６】
請求項７記載の発明は、保護筒を軸周りに回転させる機構を具体的に規定したもので、その内容は、保護筒先端部に形成した平坦面形成箇所の横断面形状が円弧状の下面を有し、その平面幅ｄと高さｈの比ｄ／ｈを１〜５の範囲に設定したことを特徴としている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に発明の詳細を図示した実施例に基づき詳細に説明する。
図１は本発明の温度測定装置の一実施例の組立前の状態を示す説明用斜視図であり、図２は組立後の同実施例装置にウエハＷを載置した状態を示す正面図である。本装置は、ウエハ等板状体を支持する機構と、測定手段を内挿した保護筒１１を支持する機構とを備え、両支持機構の結合位置に感温部が形成された保護筒１１の先端部を位置づけている。また保護筒を支持する機構は前記保護筒の姿勢修正機構を備えている。
【００１８】
本実施例では、半導体ウエハの表面温度の測定を対象とした場合を例にして説明するが、本発明装置の測定対象物は半導体ウエハに限定されず、他の板状体にも適宜応用できる。
【００１９】
図例のウエハＷは３点支持構造によって略水平姿勢で支えられるが、そのうち２点は単機能の支持凸部２で支え、残る１点は保護筒１１の先端部で支持する。この場合、保護筒先端部ではウエハ重量の約１／３の荷重が担われることになる。支持凸部２、２及び保護筒１１の先端部はウエハＷの円周方向において等間隔、例えば、１２０度間隔で配置される。図示しないが支持凸部２、２は取り扱い上、共通の環状体上に設けることが好ましい。
支持凸部２、２及びこれら支持凸部２、２と一体形成される環状体の材質としては、炉内温度に耐える耐熱性を有し且つウエハを汚染しないものであることが必要であり、例えば石英等が使用できる。
【００２０】
支持凸部２の数は３点以上であってもよい。この場合、ウエハＷの水平姿勢は支持凸部２によって維持される。したがってこの場合、保護筒先端部がウエハＷに接触しているか否かに係わらず、保護筒先端部はウエハＷを支持しているのではなく、単に加圧接触させているだけである。バランスをとるための微妙な調整は不要であるから、保護筒先端部によるウエハＷ下面への当接圧の設定には厳密さは要求されない。例えば、支持凸部２の数が３点以上で等間隔配置されるとき、保護筒先端部がウエハＷの下面を支えなくてもウエハＷは水平姿勢を保つことができる。この場合、保護筒先端部のウエハ下面への当接圧は、保護筒先端部がウエハＷを持ち上げない範囲で適宜設定することができる。したがってバランスをとるための微妙な調整作業は不要であり、したがって装置設計が容易となるとともに使用に際しての煩雑さもない。
このように、支点数の増加はウエハＷを水平姿勢で安定化するうえでは有利であるものの、その反面、支点の増加は熱漏洩につながる可能性があることから、実際的には支点数は少ない方が好ましい。
【００２１】
一方、保護筒１１には測温手段が組み込まれ、この保護筒１１がシーソー動作をする保護筒支持部材１０によって支えられている。保護筒１１は測温手段を保護するためのものである。本実施例ではシース熱電対を用いていることから、シースが保護筒１１に該当するが、一般型熱電対又は測温抵抗体等のシースを伴わない他の測温手段を用いる場合には、測温手段を外装する保護筒を別途設ける。保護筒１１の表面材質は炉内高温環境下でも変質せずウエハＷを汚染するような物質を生じず且つ熱伝導度の高いものを使用することが望まれ、例えばＣＶＤ法によりＳｉＣの厚膜を形成することなどが例示できる。
【００２２】
保護筒先端の平坦面１２は、上述したようにウエハＷ下面に面接触するよう配置されるが、平坦面１２がウエハＷに面接触するように保護筒１１の姿勢を修正する姿勢修正機構が設けられている。
炉内での加熱によって保護筒１１及びウエハＷが受ける熱膨張や反り等の変形は多様であるため姿勢修正機構は、全方向に対して姿勢修正ができる必要がある。本実施例ではこのような全方向への姿勢修正を、保護筒１１の軸周りの回転と、鉛直面内での回転と水平面内での回転との３方向への回転を組み合わすことで可能にしている。
【００２３】
姿勢修正機構は保護筒１１の軸周りの回転動作と、保護筒１１の軸方向に直交する方向への回転動作を行うことが可能な構造を有し、更に、後者には、保護筒を鉛直面内で回転させる動作と水平面内で回転させる動作とを含ませている。鉛直面内と水平面内での両回転動作を組み合わせることもある。
先ず、保護筒１１を軸周りに回転させる機構及び保護筒１１を鉛直面内で回転させる機構について説明する。
保護筒１１の先端部におけるウエハＷを支える部分は図３に示すように上面に平坦面１２を形成し、下面を断面円弧状の周面１３となした構成であり、前記平坦面１２をウエハＷ下面に面的に接触させることにより、この保護筒先端部に形成した平坦部でウエハＷの重量の一部を支える構造となっている。この平坦面１２を形成した箇所の平面幅ｄと高さｈの比ｄ／ｈは１〜５の範囲とすることが好ましい。この範囲であれば、ウエハＷとの十分な接触面積を確保して熱伝導を良好にするとともに、ウエハＷから受けた荷重が保護筒を軸周りに回転させるための十分な回転力を得ることができ、しかもその比較的なだらかな周面１３によって回転動作も安定して行うこともできる。
【００２４】
またこのような保護筒１１は保護筒支持部材１０上に略非拘束な状態、即ち、熱膨張・収縮による保護筒軸方向の伸縮及び軸周りの回転を許容する状態で載置されている。またこの支持部材１０は、前記保護筒１１を載置した状態で保護筒１１を鉛直面内及び水平面内において回転させることができるように構成されている。
具体的には、例えば保護筒先端部は図４に示すように保護筒先端部の下部周面１３の曲率半径ｒ１よりも大きな曲率半径ｒ２を有する緩やかな内周面を形成した凹状に湾曲面２０を有する案内支持部２１によって受け止め、これにより軸周りの回転を許容している。この構造は保護筒１１の基部側においても同様であり、凹状の湾曲面２２を有する案内支持部２３によって保護筒１１の基部を支える構造となしている。
案内支持部２１、２３は湾曲面２０、２２が形成された上部側に向かうにしたがって、熱容量が少なくなるよう、上部側ほどその幅を狭めている。保護筒１１は非拘束な状態で案内支持部２１上に載置されているが、保護筒１１の軸方向に対しては、図１に示すようにリミットリング２８，２８を設けてその軸方向のずれを防止している。保護筒１１はこのような構造により軸周りに回転する自由度が与えられている。これにより、ウエハＷが載置されたときには、平坦面１２に作用するウエハＷの荷重が保護筒１１を軸周りに回転させる回転力としても作用し、平坦面１２とウエハＷとの間に存在する軸周り方向の隙間が解消される。
【００２５】
一方、鉛直面内での回転動作は、支持部材１０が保護筒１１を載置した状態で回動支点２４を中心としてシーソーのような動作することによって行われる。
支持部材１０は前記案内支持部２１、２３を上面に離間配置した棒状のバランス杆２５を回動支点２４を中心にして回動可能に支持した構造である。一方の案内支持部２３はバランス杆２５の始端位置に、他方の案内支持部２１はバランス杆２５の終端位置に設置され、このバランス杆２５には重量バランスをとるためのウェィト２６が付属されている。ウェィト２６はバランス杆２５上でその長手方向に移動でき且つ任意箇所で固定できるものであれば採用でき、例えば図例のように断面コ字状の部材などが採用可能である。
案内支持部２１、２３は、保護筒１１を非拘束な状態で支持でき、且つ保護筒１１が脱落しない構造を有するものであれば図例のもの以外も適宜採用でき、例えば、図５に示すように鞍状体３０の両側に壁体３１，３１を設けたものなども採用しうる。
【００２６】
バランス杆２５を支持する回動支点２４は、保護筒１１を鉛直面内で回転動作させるための回動支点であると同時に水平面内で回転動作させるための回動支点としても機能させている。このため回動支点２４を受け入れてバランス杆２５を鉛直面内及び水平面内において回転可能とする受容部３２がバランス杆２５の下面に設けられている。
このような機能を具備させた回動支点２４及び受容部３２の構造は図８，９で示される。図８はバランス杆２５の下面に形成した受容部３２の構造を上下反転させた状態で表したものであり、図９（ａ）は同受容部３２の底面図である。図示するように受容部３２はバランス杆２５下面に一対の隆起壁３３，３３を対面配置し、その隆起壁３３，３３間に前記回動支点２４の受容空間３５を形成した構成である。受容空間３５を挟んで隆起壁３３，３３の対向面３４、３４を対面させた構成となし、且つ対向面３４、３４のバランス杆２５の幅方向中央部分には幅狭部３６を形成し、他方、この受容空間３５に受け入れられる回動支点２４側には前記幅狭部３６に対応する凹部２４ａを形成している。前記幅狭部３６における最も狭い部分の幅Ｓ２は回動支点２４の凹部２４ａの外径寸法にほぼ一致させるとともに、この中央部を挟むバランス杆２５の幅方向両側における隆起壁３３，３３間の間隔Ｓ１を回動支点２４の外径寸法よりも大きく設定することにより、前記幅狭部３６で回動支点２４の凹部２４ａ表面に点接触したバランス杆２５が回動支点２４に対して揺動可能となり、バランス杆２５が回動支点２４を中心にして鉛直面内及び水平面内のいずれの方向、更にはこれら両面内の移動方向を組み合わせた方向に対しても回転できるように構成されている。
尚、ここでは回動支点２４としては円柱形状のものを示しているが、その形状はバランス杆２５を揺動可能に支持できるものであれば、特に限定されない。回動支点２４はバランス杆２５を回動させる支点となるもので、それ自体は基底面に対して固定的に設置されている必要がある。ここでいう基底面とは、例えばウエハＷを支える複数の支持凸部２が一体的に形成された環状体等を指している。
回動支点は図９（ｂ）のような形状とすることもできる。この回動支点２４’は基底面３７から隆起した形状であり、基底面と一体化している。
また、ここでは保護筒１１の姿勢修正を、保護筒１１を載置する支持部材１０の姿勢を変更することで行っているが、このような支持部材を設けることなく保護筒１１に前記構成の受容部３２と同様の動作が可能な受容部を形成し、この受容部に回動支点２４を係合させることにより行ってもよい。
このような回動機構を設けた本実施例装置はウエハＷが、支持凸部２、２及び保護筒先端の平坦面１２の上に３点支持状態で載置されたときに、図２に示すように回動支点２４を挟んでその両側に位置する保護筒１１と、ウエハＷとの重量が平衡し、保護筒１１の軸線とウエハＷの下面とが略同一面内に存在するようになる。
【００２７】
回動支点２４がこのようなシーソー動作を行うことにより、保護筒１１先端部の平坦面１２をウエハＷに面接触させることができるようになる。
ウエハＷが載置されると回動支点２４を中心として支持部材１０が保護筒の軸方向に直交する方向に回転し、その平坦面１２とウエハＷとの間の隙間をなくすように動作する。
【００２８】
このように本実施例では、鉛直面内（図１０（ｂ）においてＢで示す方向）と、水平面内（図８においてＣで示す方向）、保護筒１１の軸周り方向（図６においてＡで示した回転方向）の３方向に自在に回転しうる構成となして、平坦面１２がウエハＷに当接する姿勢を３方向で修正しているが、修正方向はいずれか１方向あるいは、２方向である場合も除外するものではない。
【００２９】
本装置の動作態様は図１０（ａ）〜（ｃ）で示される。各図に対応する各段階の動作は次のとおりである。ここでは回動支点の構造として図９（ｂ）で説明した基底面と一体化した回動支点２４’を用いている。
（ａ）ウエハＷが載置される前の段階では保護筒支持部材１０は、保護筒側が下がっている。（ｂ）ウエハＷが載置され、ウエハＷの重量が支持凸部２、２と保護筒１１の平坦面１２とで３点支持され、ウエハＷの重量の一部が平坦面１２に作用する。平坦面１２に作用した荷重は、回動支点２４を中心とした回転力に変換され、保護筒１１を載置した支持部材１０を鉛直面内（図１０（ｂ）においてＢで示す方向）、水平面内、あるいはこれらを複合させた方向に回転させる。またこの回転と同時に保護筒１１の軸周りの回転も行われ、保護筒１１は３方向においてその姿勢が修正される。
（ｃ）回転した保護筒１１及び保護筒支持部材１０は、保護筒１１の軸線とウエハＷ面とが略同一面となった位置で平衡し、平坦面１２がウエハＷに接触して停止する。このような姿勢修正は炉内温度の変化により保護筒１１及びウエハＷに熱膨張・収縮し、反った場合にも自動的にはたらき、平坦面１２とウエハＷとが常に面接触するような状態にその姿勢が修正される。また、保護筒１１は非拘束な状態で支持部２１、２３上に載置されているだけであるから、保護筒１１に熱膨張・収縮力が作用しても、常に面接触を保つことができる。
【００３０】
以上、説明した保護筒支持部材の構造は一例に過ぎず、ウエハ重量の一部を受けて回転動作し、保護筒１１とウエハＷとの面接触状態が自動的に実現されるものであれば、他の構造も適宜採用される。
【００３１】
【実施例】
本発明者等は、本発明の効果を確認すべく比較試験を行った。比較試験は図１で示した本発明装置を用いて行い、この装置を本発明実施例として扱い、他方、この装置の姿勢修正機構を拘束して平坦面１２が固定姿勢でウエハＷに接触するようにしたものを比較例として扱った。この実施例と比較例の装置を用いて熱電対を表面から一定深さ埋め込んだ８インチのシリコンウエハの測温を行った。ダミーウエハは炉内でランプ加熱を行い、その昇温時の温度追従性と高温定常時の温度指示値（測定精度）をダミーウエハの熱電対による測定結果及び放射温度計による測定結果と比較した。
その結果、比較例では１秒間に約５０度の温度追従性しか得られなかったのに対し、本発明装置では１秒間に約１００度の温度追従性が得られた。この追従性はダミーウエハの熱電対による測定結果及び放射温度計による測定結果と極めて近似しており、また、高温定常時の温度指示値もダミーウエハの熱電対による測定結果及び放射温度計による測定結果と極めて近似しており、本発明装置がシリコンウエハの温度を正確且つ応答性良く測定できていることが確認できた。
【００３２】
【発明の効果】
本発明は、ウエハ重量の一部を受けて保護筒を３次元複数方向に回転させる姿勢修正機構を設け、平坦面をウエハに隙間なく面接触させるようにしたので、炉内温度変化により保護筒及びウエハの反りや歪みに起因して保護筒平坦面とウエハ等板状体間に隙間が発生しても、これを自動的に解消して、平坦面をウエハに常に面接触させることができ、ウエハ温度の高精度且つ応答性に優れた測定が可能となる。
【００３３】
請求項２記載のように、保護筒を回転させる方向を、支点を中心にして保護筒軸方向に直交する方向と、保護筒の軸周り方向との両方向となした場合、姿勢修正機構による姿勢修正の自由度が高まり、更に請求項４記載のように、保護筒軸方向に直交する方向への回転を、鉛直面内の回転と水平面内の回転とを含むようにした場合、一層その姿勢修正の自由度は高まる。
【００３４】
請求項５のように、平坦面を板状体を支持する支点の一つとして用いた場合、平坦面の板状体に対する接触は、より確実に行われる。
【００３５】
請求項６に記載するような構造体で保護筒を支持するようにした場合は、保護筒を回動支点を中心に円滑に回転させることができる。また保護筒は略非拘束状態で支持されているから、熱膨張・収縮力が作用しても保護筒平坦面とウエハは常に面接触を保つことができる。
【００３６】
請求項７記載のように、平坦面形成箇所の横断面形状において、平面幅ｄと高さｈの比ｄ／ｈが１〜５の範囲となるよう設定したときには、ウエハ面からの十分な熱伝導が確保されるとともに、保護筒の軸周り方向への姿勢修正のため十分な回転力を得ることができ、しかもその回転動作も過敏過ぎずに適度に安定したものとなすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる温度測定装置の一実施例を示す説明用斜視図
【図２】同実施例装置にウエハを載置した状態を示す正面図
【図３】同実施例における保護筒先端部とこれを回転自在に支える構造を示す断面図
【図４】同実施例における保護筒先端部下面の周面とこれを受ける支持部内周面の曲率半径の比較図
【図５】同実施例において保護筒先端部を受ける案内支持部の他の構造を示す斜視図
【図６】同実施例における保護筒の先端部とこれを支える支持部の構造を示す斜視図
【図７】同実施例における保護筒の先端部とこれを支える支持部の構造を示す断面図
【図８】同実施例における回動支点とその周辺の構造を示す説明斜視図。
【図９】同実施例における回動支点とその周辺の構造を示し、（ａ）は回動支点受容部の底面図、（ｂ）は回動支点受容部の断面図
【図１０】（ａ）（ｂ）（ｃ）同実施例の装置にウエハを載置したときの変化を示す説明図
【図１１】従来の温度測定装置の平面図
【図１２】従来の温度測定装置の同正面図
【図１３】従来の温度測定装置の要部を示す斜視図
【符号の説明】
Ｗ  ウエハ
１  保護筒
２  支持凸部
１０  保護筒支持部材
１１  保護筒
１２  平坦面
１３  周面
２０  湾曲面
２１  案内支持部
２２  湾曲面
２３  案内支持部
２４  回動支点
２４’  回動支点
２４ａ  凹部
２５  バランス杆
２６  ウェィト
２８  リミットリング
３１  壁体
３２  受容部
３３  隆起壁
３４  対向面
３５  受容空間
３６  幅狭部
３７  基底面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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