(57)【要約】【課題】極めて高い精度にて基板温度を測定できる温度測定システムを提供する。【解決手段】温度測定用基板ＴＷの基板表面に複数の凹部を彫り込んでそれぞれの内部に検温素子１５を接着固定している。送受信部２０と各検温素子１５とは同軸ケーブル５０によって有線接続されており、送受信部２０から電気信号を与えて検温素子１５に内蔵された水晶振動子を共振させてその周波数を計数し、送受信周波数の変化率から温度測定用基板ＴＷの温度を算出する。凹部１１は温度測定用基板ＴＷの厚さのほぼ半分の深さまで彫り込まれており、検温素子１５は温度測定用基板ＴＷの厚さ方向中心部近傍の温度を測定することができる。また、検温素子１５を取り付けた温度測定用基板ＴＷの重量と通常の処理対象となる基板の重量とが等しくなるように凹部を形設しているため、両者の熱容量はほぼ等しくなり、より精度の高い基板温度測定を実行することが可能となる。【選択図】図４
2008139067.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理対象基板の熱処理を行う熱処理プレートに載置される温度測定用基板であって、
表面に複数の凹部が形設された基板と、
前記複数の凹部に嵌着され、水晶振動子を有する複数の検温素子と、
を備えることを特徴とする温度測定用基板。
【請求項２】
請求項１記載の温度測定用基板において、
前記複数の検温素子が嵌着された状態での重量が処理対象基板と等しくなることを特徴とする温度測定用基板。
【請求項３】
熱処理プレート上に載置した基板の温度を測定する温度測定システムであって、
前記熱処理プレートに載置されている請求項１または請求項２記載の温度測定用基板に搭載されている前記複数の検温素子に電気信号を送信するとともに、前記複数の検温素子のそれぞれからの電気信号を受信する送受信手段と、
前記送受信手段にて受信した各検温素子からの電気信号の周波数に基づいて前記温度測定用基板の温度を算出する温度算定手段と、
を備えることを特徴とする温度測定システム。
【請求項４】
請求項３記載の温度測定システムにおいて、
前記複数の検温素子と前記送受信手段とを同軸ケーブルにて接続することを特徴とする温度測定システム。
【請求項５】
請求項４記載の温度測定システムにおいて、
前記熱処理プレートの上方を覆うプレートカバーと、
前記プレートカバーを昇降する昇降手段と、
をさらに備え、
前記温度測定用基板の上面に前記複数の検温素子のそれぞれと接続された基板側コネクタを設け、
前記プレートカバーの下面に前記送受信手段と接続されたカバー側コネクタを設け、
前記昇降手段によって前記プレートカバーが下降したときに前記基板側コネクタと前記カバー側コネクタとが嵌合して前記複数の検温素子と前記送受信手段とが接続されることを特徴とする温度測定システム。
【請求項６】
請求項４または請求項５記載の温度測定システムにおいて、
前記送受信手段は、前記複数の検温素子に同一周波数の電気信号を送信することを特徴とする温度測定システム。
【請求項７】
請求項３記載の温度測定システムにおいて、
前記熱処理プレートの上方を覆うプレートカバーをさらに備え、
前記複数の検温素子は、水晶振動子に接続されたコイルまたはアンテナをさらに備え、
前記送受信手段は、前記プレートカバーに設けられた送受信アンテナを介して前記複数の検温素子に送信波を送信するとともに、前記送信波の送信を停止した後に前記検温素子からの電磁波を前記送受信アンテナを介して受信することを特徴とする温度測定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板、液晶表示装置用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、光ディスク用基板等の熱処理を行う熱処理プレートに載置される温度測定用基板およびその温度測定用基板を使用して熱処理プレート上に載置した基板の温度を測定する温度測定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、半導体や液晶ディスプレイなどの製品は、上記半導体基板等に対して洗浄、レジスト塗布、露光、現像、エッチング、層間絶縁膜の形成、熱処理、ダイシングなどの一連の諸処理を施すことにより製造されている。これらのうち熱処理は、例えばパターンの露光後、層間絶縁膜の材料であるＳＯＧ(Spin on glass)材の塗布後、或いはフォトレジストの塗布後に行われる処理であって、半導体や液晶ディスプレイの製造プロセスに必須の重要な処理工程である。よって、基板の熱処理を行う熱処理ユニットにおいては基板の温度をなるべく正確に測定する必要があり、特許文献１には、基板上に温度センサを設置し、その温度センサと検出データ送信のための送信装置とをケーブルにて接続する装置が開示されている。また、特許文献２には、温度測定用の基板上に温度センサと送信機またはメモリを設ける技術が開示されている。
【０００３】
また、特許文献３には、温度測定用の基板上に水晶振動子を取り付け、その水晶振動子を固有振動数にて共振させたときの減衰振動を利用して温度測定を行う技術が提案されている。水晶振動子は耐熱性が高く、しかも感熱精度も高いため、高温の基板であっても精度良く温度測定を行うことができる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１２４４５７号公報
【特許文献２】特開平１１−３０７６０６号公報
【特許文献３】特開２００４−１４０１６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、近年のデザインルール高精度化の進展に伴って、基板の熱処理に対する温度精度の要求も益々厳しいものとなってきている。特に、上述したフォトレジスト塗布後の加熱処理は形成されるレジスト膜の膜厚および膜質に、また化学増幅型レジストを使用した場合における露光後加熱処理はパターンの線幅に直接影響を与えるため、プロセス上要求される温度に正確に基板を加熱することが強く求められている。よって、熱処理時の基板の温度をさらに正確に測定することが課題となっている。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、極めて高い精度にて基板の温度を測定することができる温度測定システムおよびそのシステムに使用される温度測定用基板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、処理対象基板の熱処理を行う熱処理プレートに載置される温度測定用基板において、表面に複数の凹部が形設された基板と、前記複数の凹部に嵌着され、水晶振動子を有する複数の検温素子と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る温度測定用基板において、前記複数の検温素子が嵌着された状態での重量が処理対象基板と等しくなることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項３の発明は、熱処理プレート上に載置した基板の温度を測定する温度測定システムにおいて、前記熱処理プレートに載置されている請求項１または請求項２の発明に係る温度測定用基板に搭載されている前記複数の検温素子に電気信号を送信するとともに、前記複数の検温素子のそれぞれからの電気信号を受信する送受信手段と、前記送受信手段にて受信した各検温素子からの電気信号の周波数に基づいて前記温度測定用基板の温度を算出する温度算定手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項４の発明は、請求項３の発明に係る温度測定システムにおいて、前記複数の検温素子と前記送受信手段とを同軸ケーブルにて接続することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項５の発明は、請求項４の発明に係る温度測定システムにおいて、前記熱処理プレートの上方を覆うプレートカバーと、前記プレートカバーを昇降する昇降手段と、をさらに備え、前記温度測定用基板の上面に前記複数の検温素子のそれぞれと接続された基板側コネクタを設け、前記プレートカバーの下面に前記送受信手段と接続されたカバー側コネクタを設け、前記昇降手段によって前記プレートカバーが下降したときに前記基板側コネクタと前記カバー側コネクタとが嵌合して前記複数の検温素子と前記送受信手段とが接続されることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項６の発明は、請求項４または請求項５の発明に係る温度測定システムにおいて、前記送受信手段は、前記複数の検温素子に同一周波数の電気信号を送信することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項７の発明は、請求項３の発明に係る温度測定システムにおいて、前記熱処理プレートの上方を覆うプレートカバーをさらに備え、前記複数の検温素子は、水晶振動子に接続されたコイルまたはアンテナをさらに備え、前記送受信手段は、前記プレートカバーに設けられた送受信アンテナを介して前記複数の検温素子に送信波を送信するとともに、前記送信波の送信を停止した後に前記検温素子からの電磁波を前記送受信アンテナを介して受信することを特徴とする。
【００１４】
なお、本明細書において、単に「基板」と記載するときには、温度測定用基板および半導体基板や液晶表示装置用ガラス基板等の通常の処理対象基板の双方を含むものとする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１および請求項２の発明によれば、水晶振動子を有する複数の検温素子を基板表面に形設した凹部に嵌着しているため、高精度の測温が可能な水晶振動子にて温度測定用基板の厚さ方向内部の温度を測定することができ、極めて高い精度にて基板の温度を測定することができる。
【００１６】
また、特に請求項２の発明によれば、複数の検温素子が嵌着された状態での重量が処理対象基板と等しくなるため、温度測定用基板と通常の処理対象基板との熱容量はほぼ等しくなり、その結果温度測定用基板の昇温および降温の挙動は通常の処理対象基板とほぼ同様のものとなり、より精度の高い基板温度測定を実行することが可能となる。
【００１７】
また、請求項３から請求項７の発明によれば、熱処理プレートに請求項１または請求項２の発明に係る温度測定用基板を載置して温度測定を行うため、極めて高い精度にて基板の温度を測定することができる。
【００１８】
また、特に請求項４の発明によれば、複数の検温素子と送受信手段とを同軸ケーブルにて有線で接続しているため、確実な基板温度測定を実行することが可能となる。
【００１９】
また、特に請求項５の発明によれば、基板側コネクタとカバー側コネクタとが嵌合して複数の検温素子と送受信手段とが接続されるため、確実な検温素子と送受信手段との接続を確立することができる。
【００２０】
また、特に請求項６の発明によれば、送受信手段が複数の検温素子に同一周波数の電気信号を送信するため、１回の測温に要するサンプリングタイムを短くして単位時間当たりの温度測定回数を多くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２２】
＜１．温度測定用基板＞
まず、本発明に係る温度測定用基板について説明する。図１は、検温素子を嵌着していない状態の温度測定用基板ＴＷの平面図である。温度測定用基板ＴＷは、通常の処理対象となる半導体基板と同じ材質にて同様のサイズに形成されており、本実施形態ではシリコンのφ３００ｍｍの円盤状基板である。温度測定用基板ＴＷの表面には複数（本実施形態では１７個）の凹部１１が形設されている。図１に示すように、温度測定用基板ＴＷの中心に１個の凹部１１が形設され、半径１４０ｍｍの円周上に４５°間隔で８個の凹部１１が形設され、半径２８０ｍｍの円周上に４５°間隔で８個の凹部１１が形設されている。複数の凹部１１のそれぞれは、略直方体形状である。
【００２３】
図２に示すように、複数の凹部１１のそれぞれには検温素子１５が嵌着される。検温素子１５はパッケージ内に水晶振動子１８を内蔵して構成されている。水晶は、その結晶から切り出す角度により固有振動数が異なるとともに多種多様の温度特性を有し、それらのうちのいわゆるＹｓカットのものが温度に対する送受信周波数の変化率が大きい。水晶振動子１８にその固有振動数に相当する周波数の電気信号を送信し、送信停止後に水晶振動子１８から受信した電気信号の周波数を測定すれば、送受信周波数の変化率に基づいて検温素子１５の温度を算定することができる。水晶振動子を使用すれば、測温抵抗体等に比較して非常に高い精度にて温度測定を行うことができる。
【００２４】
複数の凹部１１のそれぞれには検温素子１５が１個ずつ嵌着される。具体的には、接着剤を使用して検温素子１５を凹部１１内に接着固定する。接着剤としては、耐熱性を有するとともに、加熱昇温されてもガスをほとんど発生しないもの（例えば、加熱硬化タイプのシリコーン樹脂に銀粉を練り込んだシリコーン系導電性接着剤や熱安定性の高い芳香族ポリイミドをベースにしたポリイミドワニス等）を使用する。また、検温素子１５のパッケージとしてはシリコン基板との熱膨張率の差を考慮して弾力性を有する材質を使用するのが好ましい。なお、検温素子１５のパッケージには図示を省略する送受信用の電極が設けられている。
【００２５】
本実施形態においては、基板表面に単に検温素子１５を固着するのではなく、凹部１１を彫り込んでその内部に検温素子１５を嵌着するようにしている。温度測定用基板ＴＷの厚さは０．７２ｍｍであるのに対して、凹部１１の深さは０．３５ｍｍである。すなわち、温度測定用基板ＴＷの厚さのほぼ半分の深さまで凹部１１は彫り込まれている。よって、検温素子１５は温度測定用基板ＴＷの厚さ方向の中心部近傍の温度を測定することが可能となり、より高い精度にて基板の温度を測定することができる。
【００２６】
また、凹部１１を彫り込んでそこに検温素子１５を接着固定するようにした結果、温度測定用基板ＴＷの重量と通常の処理対象となる半導体基板の重量とが等しくなっている。すなわち、検温素子１５と等質量のシリコンを削って凹部１１を形設しているのである。このため、温度測定用基板ＴＷと通常の処理対象となる半導体基板との熱容量はほぼ等しくなり、その結果温度測定用基板ＴＷの昇温および降温の挙動は通常の処理対象となる半導体基板とほぼ同様のものとなり、より精度の高い基板温度測定を実行することが可能となる。
【００２７】
＜２．温度測定システムの第１の例＞
次に、上記の温度測定用基板ＴＷを利用した温度測定システムについて説明する。図３は、本発明に係る温度測定システムの全体構成図であり、図４はその要部構成図である。ここでは、温度測定用基板ＴＷを使用して加熱処理ユニット３０の熱処理プレート３１に載置された基板の温度を測定する。
【００２８】
加熱処理ユニット３０は、図示省略のチャンバーの内側に熱処理プレート３１とプレートカバー４０とを収容して構成されている。熱処理プレート３１は、アルミニウム製の円板であり、抵抗発熱体からなるヒータを内蔵してる。熱処理プレート３１の上面にはセラミックス製のプロキシミティボール（図示省略）が例えば３個埋設されている。処理対象となる基板はプロキシミティボールを介して所定のギャップ（例えば、０．１ｍｍ）を隔てて熱処理プレート３１に載置されて加熱される。
【００２９】
また、熱処理プレート３１の下方にはエアシリンダ３２が設けられており、このエアシリンダ３２によって複数本（例えば３本）の支持ピン３３が一斉に昇降される。支持ピン３３の先端部分は、熱処理プレート３１に上下方向に穿設された貫通孔に挿通されており、エアシリンダ３２が支持ピン３３を上昇させたときにはその先端部が熱処理プレート３１から上方に突出し、エアシリンダ３２が支持ピン３３を下降させたときにはその先端部が熱処理プレート３１の上面よりも低い位置にまで戻る。これにより、支持ピン３３が上昇して基板を熱処理プレート３１から持ち上げることと、支持ピン３３が下降して基板を熱処理プレート３１上に渡すこととが可能となる。
【００３０】
プレートカバー４０は、熱処理プレート３１の上方を覆うように設けられている。図中矢印ＡＲ３にて示すように、プレートカバー４０は昇降機構４１によって、熱処理プレート３１から上方に離間した待機位置と熱処理プレート３１に近接する処理位置との間で昇降可能とされている。加熱処理ユニット３０にて熱処理を行うときには、プレートカバー４０が処理位置まで下降する。また、図外の搬送ロボットによって加熱処理ユニット３０に対して基板の搬出入を行うときには、プレートカバー４０が待機位置まで上昇する。なお、昇降機構４１としては、ボールネジを利用したネジ送り機構、ベルトを利用したベルト送り機構、エアシリンダ等の種々の直線駆動機構を採用することができる。
【００３１】
加熱処理ユニット３０にて基板温度測定を行うときには、上述の温度測定用基板ＴＷを熱処理プレート３１上に載置する。具体的には、搬送ロボットによって又は手動にて温度測定用基板ＴＷを上昇した支持ピン３３に載置し、その支持ピン３３が下降することによって温度測定用基板ＴＷが熱処理プレート３１上に載置される。
【００３２】
第１の例の温度測定システムにおいては、温度測定用基板ＴＷの１７個の検温素子１５のそれぞれと送受信部２０とが同軸ケーブル５０にて個別に接続（有線接続）されている。同軸ケーブル５０としては、耐熱性に優れたフッ素樹脂（例えば、テフロン（登録商標））のシース（最外部の保護被膜）にて被覆したものを使用する。
【００３３】
送受信部２０は、切替器２１、発信器２２、受信器２３および周波数カウンタ２４を備える。切替器２１は、各検温素子１５の接続器先を発信器２２と受信器２３との間で切り替える。発信器２２は、所定周波数の電気信号を１７個の検温素子１５の水晶振動子１８に発信する。また、受信器２３は、１７個の検温素子１５の水晶振動子１８からの電気信号を受信する。受信器２３には周波数カウンタ２４が接続されており、周波数カウンタ２４は受信器２３が受信した電気信号の周波数を計数する。
【００３４】
さらに、周波数カウンタ２４には温度算定部２９が接続されている。温度算定部２９は、周波数カウンタ２４によって計数された電気信号の周波数に基づいて温度測定用基板ＴＷの温度を算定する。なお、送受信部２０および温度算定部２９は、加熱処理ユニット３０の一部に組み込むようにしても良いし、加熱処理ユニット３０の外部に別体として設けるようにしても良い。加熱処理ユニット３０の一部に送受信部２０および温度算定部２９を組み込んだ場合には、加熱処理ユニット３０のコントローラによって送受信部２０および温度算定部２９を制御すれば良い。また、加熱処理ユニット３０の外部に送受信部２０および温度算定部２９を設けた場合には、別置のコントローラによって送受信部２０および温度算定部２９を制御すれば良い。
【００３５】
温度測定用基板ＴＷを熱処理プレート３１上に載置して温度測定を行うときには、まず、切替器２１が発信器２２側に切り替えられ、複数の検温素子１５のそれぞれと発信器２２とが同軸ケーブル５０を介して個別に接続される。次に、温度測定用基板ＴＷに設けられた１７個の検温素子１５の水晶振動子１８の固有振動数に相当する周波数の電気信号を発信器２２から発信する。発信した電気信号の周波数については発信器２２から温度算定部２９にも伝達される。なお、有線接続にて構成される第１の例の温度測定システムにおいては、１７個の水晶振動子１８の固有振動数をほぼ同じ周波数帯としている。よって、発信器２２は複数の検温素子１５に同一周波数の電気信号を一斉に送信することができる。
【００３６】
発信器２２から発信された電気信号は同軸ケーブル５０を経由して１７個の検温素子１５のそれぞれに個別に一斉に送信される。その結果、１７個の検温素子１５が有する水晶振動子１８がほぼ同じタイミングにて共振する。続いて、発信器２２の発信が停止されて電気信号の送信が停止されるとともに、切替器２１が受信器２３側に切り替えられる。
【００３７】
電気信号の送信が停止されることによって、上記共振した１７個の水晶振動子１８は温度測定用基板ＴＷの温度（正確にはその水晶振動子１８が取り付けられた位置における温度）に応じた周波数で減衰振動する。この減衰振動に起因した電気信号が水晶振動子１８から発信されることとなる。１７個の水晶振動子１８のそれぞれから発信された電気信号は個別にほぼ同じタイミングにて受信器２３によって受信される。周波数カウンタ２４は、受信器２３が受信した１７個の水晶振動子１８からの電気信号の周波数を個別に計数し、その計数値を温度算定部２９に伝達する。温度算定部２９は、周波数カウンタ２４にて計数された電気信号の周波数および発信器２２から伝達された送信した電気信号の周波数に基づいて、送受信周波数の変化率を算定し、その変化率から１７個の水晶振動子１８が取り付けられた位置における温度測定用基板ＴＷの温度を個別に算出する。
【００３８】
以上のようにすれば、温度測定用基板ＴＷを使用して熱処理プレート３１上に載置した基板の温度を測定することができる。上述したように、温度測定用基板ＴＷにおいては、基板表面に複数の凹部１１を彫り込んでそれぞれの内部に検温素子１５を嵌着するようにしているため、高精度の測温が可能な水晶振動子１８にて温度測定用基板ＴＷの厚さ方向の中心部近傍の温度を測定することとなり、極めて高い精度にて基板の温度を測定することができる。
【００３９】
しかも、凹部１１を彫り込んでそこに検温素子１５を嵌着するようにした結果、温度測定用基板ＴＷと通常の処理対象となる半導体基板との熱容量はほぼ等しくなり、熱処理プレート３１上に載置されてからの温度測定用基板ＴＷの温度変化挙動は通常の処理対象となる半導体基板のそれとほぼ等しい。よって、熱処理プレート３１上に載置されて処理対象となる基板の温度をより高い精度にて測定することができる。
【００４０】
また、第１の例の温度測定システムにおいては、温度測定用基板ＴＷの１７個の検温素子１５のそれぞれと送受信部２０とが同軸ケーブル５０を介して有線で個別に接続されている。このため、電気信号の送受信を確実なものとすることができるだけでなく、１７個の検温素子１５の水晶振動子１８に対して同一周波数の電気信号を一斉に送信し、それらからの電気信号の受信をほぼ同じタイミングにて行うことができ、その結果１回の測温に要するサンプリングタイムを短くして単位時間当たりの温度測定回数を多くすることができる（例えば、毎秒１回程度）。従って、基板の温度測定の精度をさらに高いものとすることができる。
【００４１】
＜３．温度測定システムの第２の例＞
次に、温度測定用基板ＴＷを利用した温度測定システムの第２の例について説明する。図５は、第２の例の温度測定システムの全体構成図であり、図６はその要部構成図である。第２の例においても、温度測定用基板ＴＷを使用して加熱処理ユニット３０の熱処理プレート３１に載置された基板の温度を測定する。第２の例が第１の例と相違するのは、送受信部２０と検温素子１５との接続態様であり、残余の点については第１の例と同様であるため、第１の例と共通の部材については図３，４と同じ符合を図５，図６に付している。
【００４２】
第２の例の温度測定システムにおいては、温度測定用基板ＴＷの上面（表面）に基板側コネクタ１２が固設されている。基板側コネクタ１２には、１７組の端子（１組の端子は２接点で構成される）が上側に向けて並設されている。１７組の端子のそれぞれは１７個の検温素子１５と１対１で接続される。基板側コネクタ１２の端子と検温素子１５との接続には上記と同様のフッ素樹脂にて被覆した同軸ケーブルを使用すれば良い。
【００４３】
一方、プレートカバー４０の下面側にはカバー側コネクタ４２が固設されている。カバー側コネクタ４２にも１７組の端子が下側に向けて並設されている。カバー側コネクタ４２の１７組の端子のそれぞれは送受信部２０と個別に接続されている。
【００４４】
昇降機構４１がプレートカバー４０を下降したときには基板側コネクタ１２とカバー側コネクタ４２とが嵌合し、両コネクタの１７組の端子間に接続が確立される。その結果、温度測定用基板ＴＷの１７個の検温素子１５のそれぞれと送受信部２０とが基板側コネクタ１２およびカバー側コネクタ４２を介して個別に接続（有線接続）されることとなる。なお、昇降機構４１がプレートカバー４０を上昇させると、基板側コネクタ１２とカバー側コネクタ４２とが離間し、検温素子１５と送受信部２０との接続が遮断される。
【００４５】
第２の例の温度測定システムにおいて温度測定を行うときには、まず、温度測定用基板ＴＷを熱処理プレート３１上に載置した後に、昇降機構４１がプレートカバー４０を下降することによって温度測定用基板ＴＷの１７個の検温素子１５のそれぞれと送受信部２０との接続を確立する。その後の測温手法は上述した第１の例と同じであり、１７個の検温素子１５の水晶振動子１８に個別に電気信号を送信し、その送信停止後に１７個の水晶振動子１８からの電気信号を受信し、温度算定部２９が送受信周波数の変化率を算定し、その変化率から１７個の水晶振動子１８が取り付けられた位置における温度測定用基板ＴＷの温度を個別に算出する。
【００４６】
このようにしても、上記第１の例と同様の効果を得ることができ、極めて高い精度にて基板の温度を測定することができる。特に、第２の例のようにすれば、プレートカバー４０を下降することによって検温素子１５と送受信部２０との接続が確立されるため、配線の取り回しが簡素化される。
【００４７】
＜４．温度測定システムの第３の例＞
次に、温度測定用基板ＴＷを利用した温度測定システムの第３の例について説明する。上記の第１および第２の例では、送受信部２０と検温素子１５とを有線にて接続していたが、第３の例では無線接続としている。
【００４８】
図７は、第３の例で使用される検温素子１５の斜視図である。検温素子１５がパッケージ内に水晶振動子１８を内蔵して構成されている点は上記第１および第２の例と同じであるが、第３の例では水晶振動子１８にコイル１９が接続されている。また、温度測定用基板ＴＷに取り付けられている１７個の水晶振動子１８は切り出し角度によって固有振動数が互いに異なっている。温度測定用基板ＴＷに１７個の凹部１１を形成する態様は第１および第２の例と同じである。そして、第３の例ではコイル１９を取り付けた検温素子１５が第１および第２の例と同様に温度測定用基板ＴＷの凹部１１に嵌着される。なお、温度測定用基板ＴＷが熱処理プレート３１に載置された状態でコイル１９の軸心が鉛直方向を向くように構成される。また、コイル１９に代えて種々の構成のアンテナを水晶振動子１８に接続するようにしてもよい。
【００４９】
図８は、第３の例の温度測定システムの全体構成図であり、図９はその要部構成図である。第３の例においても、温度測定用基板ＴＷを使用して加熱処理ユニット３０の熱処理プレート３１に載置された基板の温度を測定する。なお、図８および図９において、第１の例と共通の部材については図３，図４と同じ符合を付している。
【００５０】
第３の例の温度測定システムにおいては、水晶振動子１８にコイル１９が接続された検温素子１５が温度測定用基板ＴＷに嵌着され、その温度測定用基板ＴＷが熱処理プレート３１上に載置される。各検温素子１５には１つのコイル１９が付設されており、温度測定用基板ＴＷには１７個のコイル１９が設けられている。これに対応してプレートカバー４０の下面側には１７個のセンサーコイル４５が取り付けられている。センサーコイル４５は、１７個の検温素子１５のそれぞれの上方に設けられており、各検温素子１５のコイル１９に対する送受信アンテナとして機能するものである。１７個のセンサーコイル４５のそれぞれは送受信部２０と個別に接続されている。
【００５１】
熱処理プレート３１上に温度測定用基板ＴＷを載置するとともに昇降機構４１がプレートカバー４０を下降すると、１７個の検温素子１５と１７個のセンサーコイル４５とが１対１で相対向し、検温素子１５のそれぞれと送受信部２０とがセンサーコイル４５を介して個別に接続（無線接続）されることとなる。なお、プレートカバー４０が下降しても、検温素子１５とセンサーコイル４５とは非接触である。
【００５２】
第３の例の温度測定システムにおいて温度測定を行うときには、まず上記と同様に、温度測定用基板ＴＷを熱処理プレート３１上に載置した後に、昇降機構４１がプレートカバー４０を下降する。次に、切替器２１が発信器２２側に切り替えられ、複数のセンサーコイル４５のそれぞれと発信器２２とが接続される。続いて、温度測定用基板ＴＷに取り付けられた１７個の検温素子１５の水晶振動子１８のうちの１つの水晶振動子１８の固有振動数に相当する周波数ｆ1の送信波を発信器２２から発信する。発信した送信波の周波数（ここではｆ1）については発信器２２から温度算定部８９にも電気信号として伝達される。なお、無線接続にて構成される第３の例の温度測定システムにおいては、上述のように１７個の水晶振動子１８の固有振動数が互いに異なっている。
【００５３】
発信器２２からの送信波はセンサーコイル４５から温度測定用基板ＴＷ上面に取り付けられた検温素子１５に向けて送信される。このときには、送信波の周波数に対応する固有振動数を有する水晶振動子１８の上方のセンサーコイル４５を選択するようにしてそのセンサーコイル４５のみから送信するようにしても良い。センサーコイル４５から周波数ｆ1の送信波を送信した結果、その送信波は検温素子１５のコイル１９によって受信されて電気信号に変換され、１７個の検温素子１５が有する水晶振動子１８のうち周波数ｆ1に対応する固有振動数を有する水晶振動子１８が周波数ｆ1にて共振する。続いて、発信器２２の発信を停止して送信波の送信を停止するとともに、切替器２１が受信器２３側に切り替えられる。
【００５４】
送信波が送信停止されることによって、上記共振した水晶振動子１８は温度測定用基板ＴＷの温度（正確にはその水晶振動子１８が取り付けられた位置における温度）に応じた周波数で減衰振動する。この減衰振動に起因した電気信号がコイル１９を介して電磁波として放出される。周波数ｆ1にて共振した水晶振動子１８を有する検温素子１５のコイル１９から放出された電磁波はセンサーコイル４５によって受信されて電気信号として受信器２３に伝達される。周波数カウンタ２４は、受信器２３に入力された電気信号の周波数を計数し、その計数値を温度算定部２９に伝達する。温度算定部２９は、周波数カウンタ２４にて計数された電気信号の周波数（つまり水晶振動子１８から受信した電磁波の周波数）および発信器２２から伝達された送信波の周波数に基づいて、送受信周波数の変化率を算定し、その変化率から上記水晶振動子１８（周波数ｆ1にて共振した水晶振動子１８）が取り付けられた位置における温度測定用基板ＴＷの温度を算出する。なお、センサーコイル４５が受信した電磁波から発信した送信波に対応する周波数を中心とした所定帯域の電磁波を弁別する周波数弁別器を設けるようにしても良い。
【００５５】
次に、切替器２１が再び発信器２２側に切り替えられ、複数のセンサーコイル４５のそれぞれと発信器２２とが接続される。そして、温度測定用基板ＴＷに取り付けられた１７個の水晶振動子１８のうちの上記とは異なる他の１つの水晶振動子１８の固有振動数に相当する周波数ｆ2の送信波を発信器２２から発信する。この送信波もセンサーコイル４５から温度測定用基板ＴＷ上面に取り付けられた検温素子１５に送信される。その結果、周波数ｆ2に対応する固有振動数を有する水晶振動子１８が周波数ｆ2にて共振する。続いて、発信器２２の発信を停止して送信波の送信を停止するとともに、切替器２１が受信器２３側に再度切り替えられる。
【００５６】
送信波の送信停止後に、周波数ｆ2にて共振した水晶振動子１８を有する検温素子１５のコイル１９から放出された電磁波がセンサーコイル４５によって受信されて電気信号として受信器２３に伝達される。周波数カウンタ２４は、その電気信号の周波数を計数し、計数値を温度算定部２９に伝達する。温度算定部２９は、周波数カウンタ２４にて計数された電気信号の周波数（つまり水晶振動子１８から受信した電磁波の周波数）および発信器２２から伝達された送信波の周波数に基づいて、送受信周波数の変化率を算定し、その変化率から上記水晶振動子１８（周波数ｆ2にて共振した水晶振動子１８）が取り付けられた位置における温度測定用基板ＴＷの温度を算出する。
【００５７】
以降、同様の手順が繰り返されて、１７個の検温素子１５のそれぞれが取り付けられた位置における温度測定用基板ＴＷの温度が順次に測定される。すなわち、温度測定用基板ＴＷに取り付けられた１７個の水晶振動子１８のそれぞれの固有振動数に相当する周波数（ｆ1，ｆ2，ｆ3，・・・，ｆ17）の送信波をセンサーコイル４５から順次に検温素子１５に向けて送信することによって当該周波数に対応する固有振動数を有する水晶振動子１８を共振させ、その送信波の送信を停止した後に共振した水晶振動子１８を有する検温素子１５から放出された電磁波をセンサーコイル４５にて受信し、その受信した電磁波の周波数および送信波の周波数に基づいて温度測定用基板ＴＷの１７箇所（検温素子１５が取り付けられた箇所）における温度測定を行っている。その結果、上記第１および第２の例と同じように、１７個の水晶振動子１８が取り付けられた位置における温度測定用基板ＴＷの温度を個別に算出することができる。
【００５８】
以上のようにしても、第１および第２の例と同様に、温度測定用基板ＴＷを使用して熱処理プレート３１上に載置した基板の温度を測定することができる。温度測定用基板ＴＷの基板表面に複数の凹部１１を彫り込んでそれぞれの内部に検温素子１５を嵌着するようにしているため、極めて高い精度にて基板の温度を測定することができる点も上記と同様である。
【００５９】
また、第３の例の温度測定システムにおいては、検温素子１５のそれぞれと送受信部２０とが無線にて接続されることとなるため、配線の取り回しが第２の例よりもさらに簡素化される。但し、無線接続の場合、１７個の水晶振動子１８の固有振動数を同じ周波数帯とすると、それら水晶振動子１８が一斉に共振して受信波が相互に干渉するため、１７個の検温素子１５に対してそれぞれの固有振動数に対応する周波数の送信波を順次に送信する必要があり、その結果１回の測温に要するサンプリングタイムは有線接続の上記第１および第２の例の方が短くできる。
【００６０】
＜５．変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明はその趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記第３の例においては、１７個の検温素子１５に対応して１７個のセンサーコイル４５を設けるようにしていたが、これに代えてプレートカバー４０に１個のループアンテナを設けるようにしても良い。もっとも、この場合は１７個の検温素子１５からの電磁波を重ねて受信することになるため、周波数弁別器を設けるようにした方が好ましい。
【００６１】
また、上記実施形態においては、温度測定用基板ＴＷに１７個の検温素子１５を取り付けていたが、検温素子１５の設置数および設置位置（つまり、凹部１１の形設数および形設位置）については任意のものとすることができ、例えば１枚の温度測定用基板ＴＷに３２個の検温素子１５を取り付けても良いし、６４個の検温素子１５を取り付けるようにしても良い。また、温度測定用基板ＴＷの径はφ２００ｍｍであっても良い。
【００６２】
また、本発明に係る温度測定システムは、処理対象基板を熱処理プレートに載置して熱処理を行う装置であれば、ホットプレートに基板を載置して加熱処理を行う加熱処理ユニットのみならず、クールプレートに基板を載置して冷却処理を行う冷却処理ユニットにも適用することができる。加熱処理ユニットとしては、例えば露光後の加熱処理を行うものや、レジスト塗布後に加熱処理を行うユニット等の精密な温度管理が要求される処理ユニットに好適に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】検温素子を嵌着していない状態の温度測定用基板の平面図である。
【図２】凹部に検温素子を嵌着する状態を示す図である。
【図３】第１の例の温度測定システムの全体構成図である。
【図４】図３の温度測定システムの要部構成図である。
【図５】第２の例の温度測定システムの全体構成図である。
【図６】図５の温度測定システムの要部構成図である。
【図７】第３の例で使用される検温素子の斜視図である。
【図８】第３の例の温度測定システムの全体構成図である。
【図９】図８の温度測定システムの要部構成図である。
【符号の説明】
【００６４】
１１  凹部
１２  基板側コネクタ
１５  検温素子
１８  水晶振動子
１９  コイル
２０  送受信部
２１  切替器
２２  発信器
２３  受信器
２４  周波数カウンタ
２９  温度算定部
３０  加熱処理ユニット
３１  熱処理プレート
４０  プレートカバー
４２  カバー側コネクタ
４５  センサーコイル
５０  同軸ケーブル
ＴＷ  温度測定用基板
【図１】
2008139067.tif 000003
【図２】
2008139067.tif 000004
【図３】
2008139067.tif 000005
【図４】
2008139067.tif 000006
【図５】
2008139067.tif 000007
【図６】
2008139067.tif 000008
【図７】
2008139067.tif 000009
【図８】
2008139067.tif 000010
【図９】
2008139067.tif 000011