(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面が平滑な基板に、表面が平滑でかつ基板とは異なる熱膨張率を有する金属薄膜を形成した金属薄膜付き基板からなる温度測定部材において、
前記基板の表面あらさＲａは、１μｍ以下であり、
前記金属薄膜の表面あらさＲａは、０．５μｍ以下であり、
前記金属薄膜の膜厚は、１０ｎｍ以上１０００μｍ以下である温度測定部材。
【請求項２】
前記基板の材料は、シリコン、ガラス、石英、グラファイト、ＳｉＣ、サファイヤおよび樹脂からなる群から選択されたいずれか１種よりなる請求項１に記載の温度測定部材。
【請求項３】
前記金属薄膜の材料は、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｚｎからなる群から選択された１種以上よりなる請求項１又は２に記載の温度測定部材。
【請求項４】
前記金属薄膜の上には、さらに保護膜が形成された請求項１〜３に記載の温度測定部材。
【請求項５】
熱履歴に伴う物体または雰囲気の最高到達温度を測定するための温度測定装置であって、
（１）表面が平滑な基板に、表面が平滑かつ基板とは異なる熱膨張率を有する金属薄膜を形成した複数の金属薄膜付き基板と、
（２）この複数の金属薄膜付き基板にそれぞれ異なる最高到達温度となる熱履歴が与えられた後に金属薄膜表面に発生した凸部又は凹部の数の面密度を測定するための面密度測定部と、
（３）前記面密度測定部で得られた前記凸部又は凹部の数の面密度の測定値と前記最高到達温度の実測値とに基づいて求められた凸部又は凹部の数の面密度と最高到達温度との関係を示すデータが格納された記憶部と、
（４）前記（２）の面密度測定部で測定される、任意の熱履歴が付与される測定すべき物体または雰囲気の環境にセットされて温度測定部材として用いられる前記（１）の金属薄膜付き基板または前記（１）と同一条件下で得られた金属薄膜付き基板の金属薄膜表面に発生した凸部または凹部の数の面密度と、前記記憶部に格納された前記データと、の関係により、熱履歴が付与された前記測定すべき物体または雰囲気の最高到達温度を求めるための温度算出部と、を備えることを特徴とする温度測定装置。
【請求項６】
前記（２）の面密度測定部は、金属薄膜表面に発生した凸部又は凹部の表面形状を顕微鏡により観察し、この表面形状をアナログな画像信号として取り込む表面情報収集部と、この画像信号をデジタル化し画像データを得るためのＡＤ変換部と、この画像データから凸部又は凹部の直径が既定値の範囲に入るもののみカウントし、単位面積当たりの個数に換算する個数算出部とからなる請求項５に記載の温度測定装置。
【請求項７】
前記既定値は、０．１μｍ以上３０μｍ以下である請求項６に記載の温度測定装置。
【請求項８】
熱履歴に伴う物体または雰囲気の最高到達温度を測定する方法において、
（１）表面が平滑な基板に、表面が平滑でかつ基板とは異なる熱膨張率を有する金属薄膜を形成した金属薄膜付き基板を複数準備し、
（２）この複数の金属薄膜付き基板にそれぞれ異なる最高到達温度となる熱履歴を与え、
（３）この熱履歴を与えた後に金属薄膜表面に発生した凸部又は凹部の数の面密度を測定し、
（４）前記凸部又は凹部の数の面密度の測定値と前記最高到達温度の実測値とに基づいて凸部又は凹部の数の面密度と最高到達温度との関係を求めておき、
（５）前記（１）の金属薄膜付き基板または前記（１）と同一条件下で得られた金属薄膜付き基板を温度測定部材として任意の熱履歴が付与される測定すべき物体または雰囲気の環境にセットし、
（６）前記任意の熱履歴が付与され温度測定部材として用いた金属薄膜付き基板の金属薄膜表面に発生した凸部又は凹部の数の面密度を測定し、この測定値と前記（４）で求められた凸部又は凹部の数の面密度と最高到達温度との関係より、熱履歴が付与された前記測定すべき物体または雰囲気の最高到達温度を求めることを特徴とする温度測定方法。
【請求項９】
前記（３）および（６）の面密度を測定する工程は、金属薄膜表面に発生した凸部又は凹部の表面形状を顕微鏡により観察し、この表面形状をアナログな画像信号として取り込む工程と、この画像信号をデジタル化し画像データを得る工程と、この画像データから凸部又は凹部の直径が既定値の範囲に入るもののみカウントし、単位面積当たりの個数に換算する工程とからなる請求項８に記載の温度測定方法。
【請求項１０】
前記既定値が、０．１μｍ以上３０μｍ以下である請求項９に記載の温度測定方法。
【請求項１１】
前記（３）および（６）の面密度を測定する工程は、金属薄膜表面に発生した凸部又は凹部に光を照射し、その散乱光を検出しアナログな強度信号として取り込む工程と、この強度信号をデジタル化し強度データを得る工程と、この強度データが既定値の範囲に入るもののみカウントし、単位面積当たりの個数に換算する工程とからなる請求項８に記載の温度測定方法。
【請求項１２】
前記（３）および（６）の面密度を測定する工程は、金属薄膜表面に発生した凸部又は凹部に光を照射し、その反射光を検出しアナログな強度信号として取り込む工程と、この強度信号をデジタル化し強度データを得る工程と、この強度データが既定値の範囲に入るもののみカウントし、単位面積当たりの個数に換算する工程とからなる請求項８に記載の温度測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測温対象物（例えば半導体や液晶の製造分野などにおける基板）が受けた熱履歴のうち最高到達温度を測定するための温度測定部材、温度測定装置および温度測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
被測温対象物の温度を測定するための測定具として代表的なものは、気体や液体の熱膨張率変化を利用するもの、金属の電気抵抗の温度変化を測定するもの（白金抵抗温度センサ）、半導体特性の温度変化を測定するもの（サーミスタ）、異種合金の接触点で生じる熱起電力を測定するもの（熱電対）、被測温対象物の放射する赤外線の強度を測定するものなどが挙げられる（例えば、特許文献１参照）。また、物質の融点を利用したシール型の温度測定具も市販されている。
【０００３】
温度測定は様々な場面で行われており、被測温対象物に応じて適切な温度測定具が選択されている。特に、熱電対は多くの分野で精密な温度測定具として利用されている。
【０００４】
ところで、半導体や液晶の製造分野においても、温度測定は至るところで行われている。液晶製造分野では基板が主にガラスであるため、ガラスの耐熱温度以下である１５０〜４００℃付近での熱処理が多用されており、半導体製造分野ではそれよりやや高温までの、１５０℃から６００℃程度までの熱処理が多用されている。
【０００５】
ところが、これらの製造分野における生産ライン上では通常、基板が熱処理炉内や加熱成膜装置内を熱履歴を受けながら搬送されていくため、基板の温度を熱電対等で直接測定することは難しく、通常、炉内や装置内の雰囲気の温度を測定することによって、基板の温度の推定を行っている。
【０００６】
もし、基板の温度を直接に正確に測定できれば、プロセスの制御の精度が向上し、製品の高性能化に寄与する。このような事情は半導体や液晶の製造分野に限らず、多くの製造分野で共通に認められる。
【０００７】
被測温対象物が搬送される（すなわち、連続的に移動する）などして、熱電対など配線を必要とする温度測定具が使用できない場合に、被測温対象物の温度測定を行うことができる温度測定具の一つは、放射温度計などの非接触式温度計である。
【０００８】
しかし、非接触式温度計を用いる場合でも、熱処理炉内を搬送される被測温対象物が受ける熱履歴を測定するためには、非接触式温度計自体も被測温対象物の搬送に合わせて移動させるか、あるいは非接触式温度計を被測温対象物の搬送方向に沿って多数設置する必要があり、設備が複雑化し、設備コストが過大となる問題がある。また、被測温対象物が密閉状態になっている場合には、外部から観察できないため、使用不可能である。
【０００９】
配線を必要としない別の温度測定具としては、シール型の温度測定具も挙げられる。シール型の温度測定具は、あらかじめ１０℃刻み、あるいは２５℃刻み等、所定の到達温度ごとに変色する複数の顔料を、樹脂で挟んでシール状にした温度測定具であり、簡易かつ精度に優れた温度測定具であるが、樹脂部材を含むために２５０℃以上の高温での測定が難しく、また、材料の溶融現象を利用していることから溶融物質の蒸発を起因とする不純物発生のおそれがあり、不純物による基板の汚染が懸念される環境では使用がためらわれる。
【００１０】
また、最近、基板内部に温度センサ、ＩＣレコーダ、および電池を組み込んだウエハセンサが開発されている。このウエハセンサを用いれば搬送される基板の熱履歴を計測することができる。しかし、電池や半導体素子を使用するため、この基板で測定できる温度範囲は１５０℃程度が限界であり、それより高温の温度測定が難しい。
【００１１】
この他、電気的な配線を使用しない最高到達温度を測定する温度測定具として、セラミックの焼結時の体積変化を利用したもの、セラミックの軟化を利用したもの（ゼーゲルコーン）なども利用されているが、これらセラミックを用いた温度測定具で測定しうる温度は８００〜１０００℃以上の高温用であり、半導体や液晶の製造分野で求められる１５０〜６００℃程度での温度測定には適していない。
【特許文献１】特開平９−５１６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記従来の温度測定具とこの温度測定具を用いた温度測定方法および温度測定装置では、外部配線が不要で、不純物や粉塵の発生もなく、かつ、低温度から高温度までの広い温度範囲における最高到達温度の測定ができるものがないといった課題を有していた。
【００１３】
本発明は、上記課題を解決するものであり、外部配線が不要で、不純物や粉塵の発生もなく、かつ、低温度から高温度までの広い温度範囲における最高到達温度の測定ができる温度測定部材、温度測定装置および温度測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に記載の発明は、
表面が平滑な基板に、表面が平滑でかつ基板とは異なる熱膨張率を有する金属薄膜を形成した金属薄膜付き基板からなる温度測定部材において、
前記基板の表面あらさＲａは、１μｍ以下であり、
前記金属薄膜の表面あらさＲａは、０．５μｍ以下であり、
前記金属薄膜の膜厚は、１０ｎｍ以上１０００μｍ以下である温度測定部材である。これにより、任意の熱履歴が付与される測定すべき物体あるいは雰囲気の最高到達温度に基づいて、金属薄膜にその受けた熱履歴を残すことができる。したがって、この熱履歴が残された温度測定部材を用いさえすれば、外部配線が不要で、不純物や粉塵の発生もなく、かつ、低温度から高温度までの広い温度範囲における最高到達温度の測定が可能となる。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記基板の材料は、シリコン、ガラス、石英、グラファイト、ＳｉＣ、サファイヤおよび樹脂からなる群から選択されたいずれか１種よりなる。これにより、測定すべき物体あるいは雰囲気の条件に合わせて、最適な温度測定を実現できる温度測定部材を提供可能である。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、
前記金属薄膜の材料は、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｚｎからなる群から選択された１種以上よりなる。これにより、測定すべき物体あるいは雰囲気の条件に合わせて、最適な温度測定を実現できる温度測定部材を提供可能である。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３に記載の発明において、
前記金属薄膜の上には、さらに保護膜が形成されている。これにより、測定すべき物体あるいは雰囲気の条件に合わせて、より広範且つ最適な温度測定を実現できる温度測定部材を提供可能である。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、
熱履歴に伴う物体または雰囲気の最高到達温度を測定するための温度測定装置であって、
（１）表面が平滑な基板に、表面が平滑かつ基板とは異なる熱膨張率を有する金属薄膜を形成した複数の金属薄膜付き基板と、
（２）この複数の金属薄膜付き基板にそれぞれ異なる最高到達温度となる熱履歴が与えられた後に金属薄膜表面に発生した凸部又は凹部の数の面密度を測定するための面密度測定部と、
（３）前記面密度測定部で得られた前記凸部又は凹部の数の面密度の測定値と前記最高到達温度の実測値とに基づいて求められた凸部又は凹部の数の面密度と最高到達温度との関係を示すデータが格納された記憶部と、
（４）前記（２）の面密度測定部で測定される、任意の熱履歴が付与される測定すべき物体または雰囲気の環境にセットされて温度測定部材として用いられる前記（１）の金属薄膜付き基板または前記（１）と同一条件下で得られた金属薄膜付き基板の金属薄膜表面に発生した凸部または凹部の数の面密度と、前記記憶部に格納された前記データと、の関係により、熱履歴が付与された前記測定すべき物体または雰囲気の最高到達温度を求めるための温度算出部と、を備えた構成からなる。これにより、外部配線が不要で、不純物や粉塵の発生もなく、かつ、低温度から高温度までの広い温度範囲における最高到達温度の測定が可能な温度測定装置を実現できる。
【００１９】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、
前記（２）の面密度測定部は、金属薄膜表面に発生した凸部又は凹部の表面形状を顕微鏡により観察し、この表面形状をアナログな画像信号として取り込む表面情報収集部と、この画像信号をデジタル化し画像データを得るためのＡＤ変換部と、この画像データから凸部又は凹部の直径が既定値の範囲に入るもののみカウントし、単位面積当たりの個数に換算する個数算出部とから構成されている。これにより、良好な画像データ出力が得られるため、既存の優れた画像処理手法を用いて対象となる凸部又は凹部の単位面積当たりの個数（面密度）に換算することができる。
【００２０】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、
前記既定値は、０．１μｍ以上３０μｍ以下である。これにより、画像データから金属薄膜表面に発生した凸部又は凹部の面密度を良好に求めることができる。
【００２１】
請求項８に記載の発明は、
熱履歴に伴う物体または雰囲気の最高到達温度を測定する方法において、
（１）表面が平滑な基板に、表面が平滑でかつ基板とは異なる熱膨張率を有する金属薄膜を形成した金属薄膜付き基板を複数準備し、
（２）この複数の金属薄膜付き基板にそれぞれ異なる最高到達温度となる熱履歴を与え、
（３）この熱履歴を与えた後に金属薄膜表面に発生した凸部又は凹部の数の面密度を測定し、
（４）前記凸部又は凹部の数の面密度の測定値と前記最高到達温度の実測値とに基づいて凸部又は凹部の数の面密度と最高到達温度との関係を求めておき、
（５）前記（１）の金属薄膜付き基板または前記（１）と同一条件下で得られた金属薄膜付き基板を温度測定部材として任意の熱履歴が付与される測定すべき物体または雰囲気の環境にセットし、
（６）前記任意の熱履歴が付与され温度測定部材として用いた金属薄膜付き基板の金属薄膜表面に発生した凸部又は凹部の数の面密度を測定し、この測定値と前記（４）で求められた凸部又は凹部の数の面密度と最高到達温度との関係より、熱履歴が付与された前記測定すべき物体または雰囲気の最高到達温度を求めるように構成したものである。これにより、外部配線が不要で、不純物や粉塵の発生もなく、かつ、低温度から高温度までの広い温度範囲における最高到達温度の測定が可能な温度測定方法を実現できる。
【００２２】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の発明において、
前記（３）および（６）の面密度を測定する工程は、金属薄膜表面に発生した凸部又は凹部の表面形状を顕微鏡により観察し、この表面形状をアナログな画像信号として取り込む工程と、この画像信号をデジタル化し画像データを得る工程と、この画像データから凸部又は凹部の直径が既定値の範囲に入るもののみカウントし、単位面積当たりの個数に換算する工程とから構成されている。これにより、金属薄膜表面に発生した凸部又は凹部の表面形状に合わせて最適な観察手段が利用できるばかりか、これらの観察手段からそれぞれ良好な画像データ出力が得られる。これにより、良好な画像データ出力が得られるため、既存の優れた画像処理手法を用いて対象となる凸部又は凹部の単位面積当たりの個数（面密度）に換算することができる。
【００２３】
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の発明において、
前記既定値が、０．１μｍ以上３０μｍ以下である。これにより、画像データから金属薄膜表面に発生した凸部又は凹部の面密度を良好に求めることができる。
【００２４】
請求項１１に記載の発明は、請求項８に記載の発明において、
前記（３）および（６）の面密度を測定する工程は、金属薄膜表面に発生した凸部又は凹部に光を照射し、その散乱光を検出しアナログな強度信号として取り込む工程と、この強度信号をデジタル化し強度データを得る工程と、この強度データが既定値の範囲に入るもののみカウントし、単位面積当たりの個数に換算する工程とから構成されている。これにより、顕微鏡等を用いて観察した凸部または凹部の表面形状に関する画像データには基づかない別の温度測定が可能となる。また、上記一連の面密度を測定する工程には、一般のパーティクルカウンター（通称）を用いることができる。
【００２５】
請求項１２に記載の発明は、請求項８に記載の発明において、
前記（３）および（６）の面密度を測定する工程は、金属薄膜表面に発生した凸部又は凹部に光を照射し、その反射光を検出しアナログな強度信号として取り込む工程と、この強度信号をデジタル化し強度データを得る工程と、この強度データが既定値の範囲に入るもののみカウントし、単位面積当たりの個数に換算する工程とから構成されている。これにより、顕微鏡等を用いて観察した凸部または凹部の表面形状に関する画像データには基づかない別の温度測定が可能となる。
【発明の効果】
【００２６】
以上のように、本発明は、
表面が平滑な基板に、表面が平滑でかつ基板とは異なる熱膨張率を有する金属薄膜を形成した金属薄膜付き基板からなる温度測定部材において、
前記基板の表面あらさＲａは、１μｍ以下であり、
前記金属薄膜の表面あらさＲａは、０．５μｍ以下であり、
前記金属薄膜の膜厚は、１０ｎｍ以上１０００μｍ以下である温度測定部材であるため、任意の熱履歴が付与される測定すべき物体あるいは雰囲気の最高到達温度に基づいて、金属薄膜にその受けた熱履歴を残す温度測定部材を提供することができる。したがって、この熱履歴が残された温度測定部材を用いさえすれば、外部配線が不要で、不純物や粉塵の発生もなく、かつ、低温度から高温度までの広い温度範囲における最高到達温度の測定が可能となる。
【００２７】
また、本発明は、
熱履歴に伴う物体または雰囲気の最高到達温度を測定するための温度測定装置であって、
（１）表面が平滑な基板に、表面が平滑かつ基板とは異なる熱膨張率を有する金属薄膜を形成した複数の金属薄膜付き基板と、
（２）この複数の金属薄膜付き基板にそれぞれ異なる最高到達温度となる熱履歴が与えられた後に金属薄膜表面に発生した凸部又は凹部の数の面密度を測定するための面密度測定部と、
（３）前記面密度測定部で得られた前記凸部又は凹部の数の面密度の測定値と前記最高到達温度の実測値とに基づいて求められた凸部又は凹部の数の面密度と最高到達温度との関係を示すデータが格納された記憶部と、
（４）前記（２）の面密度測定部で測定される、任意の熱履歴が付与される測定すべき物体または雰囲気の環境にセットされて温度測定部材として用いられる前記（１）の金属薄膜付き基板または前記（１）と同一条件下で得られた金属薄膜付き基板の金属薄膜表面に発生した凸部または凹部の数の面密度と、前記記憶部に格納された前記データと、の関係により、熱履歴が付与された前記測定すべき物体または雰囲気の最高到達温度を求めるための温度算出部と、を備えた構成であるため、外部配線が不要で、不純物や粉塵の発生もなく、かつ、低温度から高温度までの広い温度範囲における最高到達温度の測定が可能な温度測定装置を提供できる。
【００２８】
また、本発明は、
熱履歴に伴う物体または雰囲気の最高到達温度を測定する方法において、
（１）表面が平滑な基板に、表面が平滑でかつ基板とは異なる熱膨張率を有する金属薄膜を形成した金属薄膜付き基板を複数準備し、
（２）この複数の金属薄膜付き基板にそれぞれ異なる最高到達温度となる熱履歴を与え、
（３）この熱履歴を与えた後に金属薄膜表面に発生した凸部又は凹部の数の面密度を測定し、
（４）前記凸部又は凹部の数の面密度の測定値と前記最高到達温度の実測値とに基づいて凸部又は凹部の数の面密度と最高到達温度との関係を求めておき、
（５）前記（１）の金属薄膜付き基板または前記（１）と同一条件下で得られた金属薄膜付き基板を温度測定部材として任意の熱履歴が付与される測定すべき物体または雰囲気の環境にセットし、
（６）前記任意の熱履歴が付与され温度測定部材として用いた金属薄膜付き基板の金属薄膜表面に発生した凸部又は凹部の数の面密度を測定し、この測定値と前記（４）で求められた凸部又は凹部の数の面密度と最高到達温度との関係より、熱履歴が付与された前記測定すべき物体または雰囲気の最高到達温度を求めるように構成されているため、外部配線が不要で、不純物や粉塵の発生もなく、かつ、低温度から高温度までの広い温度範囲における最高到達温度の測定が可能な温度測定方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明について、実施形態を例示しつつ、さらに詳細に説明する。
【００３０】
（本発明に係る温度測定部材の構成）
本発明に係る温度測定部材は、
表面が平滑な基板に、表面が平滑でかつ基板とは異なる熱膨張率を有する金属薄膜を形成した金属薄膜付き基板からなる温度測定部材において、
前記基板の表面あらさＲａは、１μｍ以下であり、
前記金属薄膜の表面あらさＲａは、０．５μｍ以下であり、
前記金属薄膜の膜厚は、１０ｎｍ以上１０００μｍ以下であることを特徴とする。
【００３１】
以下に、上記構成に至った理由について詳述する。
【００３２】
一般に知られているように、シリコン基板やガラス基板に蒸着法やスパッタ法あるいはめっき法などによって金属薄膜を形成した基板を加熱すると、基板と金属薄膜の熱膨張率の違いによって金属薄膜に応力が加わる。加熱を始めると、まず、金属薄膜は基板と金属膜の熱膨張率の差に起因した応力に応じて弾性変形する。さらに、温度が高くなって金属薄膜に加わる応力が大きくなり、限界値に達すると金属薄膜は塑性変形を起こすようになる。その際に、金属薄膜の表面に加わる力が圧縮方向であればその表面に凸部としての突起が形成される。逆に、強い引張り方向の力が働けば凹部としての穴が形成されることになる。
【００３３】
加熱時に金属薄膜に加わる応力が圧縮応力になるか引張応力になるかは、基板と金属薄膜の組み合わせによって一義的に決まる。例えば、シリコン基板にアルミニウム薄膜を形成した場合には、アルミニウムの方がシリコンより熱膨張率が大きいので、アルミニウム薄膜には圧縮応力が加わり、アルミニウム薄膜の表面には突起が形成される。
【００３４】
一度、表面に突起が形成されると薄膜の応力は緩和されるために、その後温度を一定値に保持しても突起の個数が増加することはない。さらに温度を上昇させれば、上記熱膨張率の差に起因する圧縮応力が生じ、再び突起が形成される。加熱が終了し、基板が冷却されると薄膜に加わる応力は、通常、加熱時とは逆方向の応力が加わるものの、一度形成された突起が消失して平滑になることはないため、突起は室温に冷却されても残存する。
【００３５】
ここで、上記のような、基板上に金属薄膜を形成したものを温度測定部材として実用的なものとするためには、薄膜表面上に形成された突起の個数が最高到達温度だけに依存して、昇温速度や温度一定での保持時間には依存しないことが望ましい。
【００３６】
ところが、これまで発生する突起の個数が最高到達温度だけに依存して、昇温速度や温度保持時間に依存するかどうかは不明であった。通常、突起の発生状況は成膜条件や基板の種類によって大きく変化すると考えられ、測定されている突起の個数は実験条件によってまちまちであると考えられる。一般的に、金属薄膜中には空孔や不純物に起因した欠陥があり、その欠陥は熱処理によって拡散していくと考えられており、拡散現象は、温度を一定にして長時間保持すれば進行する。このような拡散現象の影響が大きく、熱処理による突起発生にも大きな影響を与える場合には、温度保持するだけでも突起が形成される個数が変化してしまう可能性がある。そのような場合、突起発生現象を温度測定に応用することは難しい。また、上記欠陥の拡散速度が昇温速度と同程度であれば、突起の発生は昇温速度にも大きく依存する可能性もある。
【００３７】
そこで、本発明者らは、基板上に形成される金属薄膜の膜質を厳密に制御したものを使用して、加熱によって発生する金属薄膜上の突起の個数を数えることで、この突起形成現象を温度測定に応用できるかどうかについて、以下のような調査を行った。
【００３８】
まず、突起の形成速度と昇温速度との関係を詳細に調査した結果、突起形成は時間的に速い現象であり、1分間に１０００℃以下の昇温速度であれば、形成される突起の個数は昇温速度にほとんど影響されないことがわかった。つぎに、突起が形成される温度に達した後、温度上昇を止めてその温度に長時間保持した実験を行った結果、一定温度保持中には突起の個数の増加がないこともわかった。このような現象は、基板上に形成される金属薄膜の成膜条件を適切、かつ、厳密に制御することによってはじめて見出された現象である。このように、上記金属薄膜を含む温度測定部材を用いれば、昇温速度や、一定温度保持時間によらず、金属薄膜表面に形成される突起の単位面積当たりの個数と印加された最高到達温度との間には一定の関係が存在しうると考えられる。さらに詳述するならば、金属薄膜の成膜条件が変われば金属薄膜の粒径が変化し、この粒径の大きさが金属薄膜の塑性変形を起こす温度や、加熱中に生成する突起の個数に影響を与える。
【００３９】
さらに、所定の厚さと表面粗さを有する基板とそれと組み合わせる金属薄膜の種類を決め、所定の成膜条件で金属薄膜を成膜すると、一義的にその膜厚と表面あらさが決まることを見出した。また、このようにして準備された温度測定部材を用いると、この温度測定部材に印加された最高到達温度と金属薄膜の表面に形成された凸部または凹部に起因する表面情報（顕微鏡により観察した凸部または凹部の表面形状の画像データ、散乱光の強度、反射光の強度）に基づき、算出された単位面積当たりの個数との間には一定の関係が存在することも見出された。
【００４０】
以下に、温度測定部材の代表例として、基板としてシリコン基板、金属薄膜としてアルミニウムを採用した場合の成膜条件について、説明する。
【００４１】
純アルミニウムの場合、薄膜形成法として抵抗加熱蒸着法やエレクトロンビーム加熱蒸着法がよく使われる。しかし、この方法だと成膜中の熱によってアルミニウムの表面に激しく凹凸が発生し、膜の表面が白濁してしまう。上記温度測定部材を用いた本発明の温度測定方法は、熱処理によって生成する凸部としての突起を観察することが基本になるため、成膜直後のまだ熱履歴を受けない状態で膜の表面が粗面化していることは望ましくない。要するに、膜の表面粗さが小さく、平滑である必要がある。したがって、アルミニウムの成膜には、蒸着法は適さない。
【００４２】
アルミニウム薄膜の表面が平滑になるように成膜するには、低温プロセスでの成膜が必要であり、その方法としてはスパッタリング法が適している。しかし、この方法においても、成膜パワーが高い場合や、成膜時間が長い場合には容易にアルミニウム表面が凹凸化して白濁する。例えば、マグネトロンスパッタリング法において、到達真空度を１．２×１０−６Ｔｏｒｒ、基板ターゲット間距離を５０ｍｍ、成膜ガスをＡｒとして、成膜ガス圧を１０ｍＴｏｒｒ、成膜パワーを１５Ｗ／ｃｍ２で、厚さ０．３５ｍｍの基板としてのシリコンウエハー上に厚さ１μｍの膜厚のアルミニウム薄膜の成膜を行うと、膜表面は白濁化する。一方で、基板ターゲット間距離を１００ｍｍ、成膜ガス圧を２ｍＴｏｒｒ、成膜パワーを２Ｗ／ｃｍ２の条件下で、厚さ０．３５ｍｍのシリコンウエハー上に３００ｎｍの膜厚のアルミニウム薄膜の成膜を行うと表面が平滑な膜を得ることができる。以上のように、表面が平滑なアルミニウム薄膜を得るためには、低パワー、低温での成膜が要求される。許容できる最大の成膜パワーは１０Ｗ／ｃｍ２で、許容できる成膜温度は１００℃以下（室温成膜時の温度上昇分）である。
【００４３】
本発明の技術思想に鑑みると、上記シリコン基板とアルミニウム薄膜の組み合わせ以外にも、さまざまものが考えられる。その一例として、以下のものを紹介する。
【００４４】
基板材料の種類は、シリコン、ガラス、石英、グラファイト、ＳｉＣ、サファイヤおよび樹脂である。これらの基板の表面あらさは受けた熱履歴により発生する金属薄膜の凹凸よりも平滑であれば良く、また表面あらさが５ｎｍ以下の基板は作成が著しく困難であるため、例えば、基板の表面あらさＲａは５ｎｍ以上１μｍ以下であればよい。これにより、後に詳述する、測定すべき物体または雰囲気より金属薄膜付き基板からなる温度測定部材が受けた熱履歴によって金属薄膜の表面に形成される凸部または凹部の数を良好に収集することができる。また、測定すべき物体または雰囲気の条件に合わせて、適宜基板材料の種類を選択すれば、最適な温度測定方法を実現できる。
【００４５】
金属薄膜材料の種類は、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｚｎであり、これらの金属薄膜の膜厚は１０ｎｍ以上１０００μｍ以下である。表面あらさＲａが５ｎｍ以下の金属薄膜は作成が著しく困難であるため、金属薄膜の表面あらさＲａは５ｎｍ以上０．５μm以下である。この膜厚と表面あらさを採用することで、後にも詳述する、測定すべき物体または雰囲気より金属薄膜付き基板からなる温度測定部材が受けた熱履歴によって金属薄膜の表面に形成される凸部または凹部の数を良好に収集することができる。また、測定すべき物体または雰囲気の条件に合わせて、適宜金属薄膜材料の種類を選択すれば、最適な温度測定方法を実現できる。また、金属薄膜材料は、純金属が好ましいが、不純物を含む場合も十分析出が進み、例えば凸部としての突起の形成挙動に影響を与えないのであれば、不純物を含んでもよい。
【００４６】
アルミニウム薄膜以外の成膜条件について、以下に少し説明する。
【００４７】
銅（Ｃｕ）薄膜の場合、銅の酸化膜が厚く成長しやすいため、表面平滑な膜を成膜するには、高真空での低温成膜が必要である。マグネトロンスパッタ法で成膜する場合でも、真空度が悪いと容易に表面が酸化して、凹凸化する。そこで、到達真空度として１×１０−７Ｔｏｒｒ以下が必要となる。シリコン基板上に、８００ｎｍ厚さで成膜した純銅薄膜の場合、２５０℃以上で表面の塑性変化が現れ、５００℃まで酸化が進行しないため、温度測定部材として使用できる。それ以上の温度だと、酸化が進行しやすく測定が難しい。銅薄膜はアルミニウム薄膜より少し高温かつ高真空雰囲気下での測定に向いている。
【００４８】
錫（Ｓｎ）の場合は、スパッタリング法によって低パワーで成膜しても、平滑な膜ができることはない。だが、錫の場合は、加熱によってできる突起は数ミリにも及ぶ巨大なウイスカーになるため、成膜初期の表面がそれほど平滑でなくても、特殊な環境下では突起の計測により温度測定は可能である。例えば、ごみなどの多い環境下での１００℃から３００℃程度の範囲の測定に向いている。
【００４９】
亜鉛（Ｚｎ）は昇華しやすい金属であるので、加熱中の周辺環境汚染の要因となりうるので、コンタミネーション（汚染）を嫌う高真空化の環境で使用するのはためらわれるが、反対に、鋼板に対する溶融Ｚｎめっきなど、Ｚｎが大量に使われるプロセス下での使用に向いている。
【００５０】
一般に、融点が低いＳｎ、Ｚｎ、インジウム（Ｉｎ）のような金属は低温度（特に、７０℃以上２００℃以下）の熱履歴を受けた場合の最高到達温度の測定が可能であり、１５０℃から５００℃くらいまでの熱履歴を受けた場合の最高到達温度の測定にはアルミニウム、銅などが適している。また、融点が高いタングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）などの金属は、さらに高温度（特に、２５０℃以上７００℃以下）の熱履歴を受けた場合の最高到達温度の測定が可能となる。また、上記に記載した金属を適宜組み合わせることによって、さまざまな温度領域に対応した最高到達温度の測定が可能となる。また、銀（Ａｇ）薄膜を選択すれば、基板として樹脂を用いることも可能である。ただし、Ａｇと樹脂との界面では光があたるとＡｇの酸化と還元が同時に生じて、Ａｇの凝集やＡｇの樹脂内への侵入が生じるので、それを避ける必要がある。したがって、上述したように、測定すべき物体あるいは雰囲気の条件に合わせて、必要によりこれらのものを適宜選択して用いることが可能である。
【００５１】
以上詳細に説明してきた本発明の温度測定部材は、後に詳述するように、測定すべき物体または雰囲気より受けた熱履歴によって金属薄膜の表面に形成される凸部または凹部の数を収集することにより温度を測定する方法に用いられる。しかしながら、この温度測定部材を大気雰囲気中で加熱を行うと、温度測定部材の金属薄膜表面が酸化して、表面状態が著しく変化する場合がある。例えば金属薄膜が銅（Ｃｕ）薄膜である場合には、大気雰囲気で加熱すると２００℃以上で表面酸化物が形成され始めて、表面酸化物が所望の凹凸上を覆ってしまうため、凹凸の検出が困難となる。このような場合、金属薄膜上に膜厚２０ｎｍ以上２μｍ以下の表面保護膜を形成することにより、金属表面の酸化を抑制することができる。表面保護膜としては、所望の温度状態で安定な酸化膜であれば任意のものを使うことができるがＡｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＭｇＯ、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、ＴｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３、ＮｉＯ、ＺｕＯ、Ｉｎ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３が簡便である。これらの保護膜は、スパッタ法あるいは蒸着法、などのＰＶＤ法によって成膜することができる。この保護膜は、膜厚２０ｎｍ以下ではピンホールが避けられないため好ましくない。また、膜厚２μｍ以上では保護膜にわれが発生するため好ましくない。従って、膜厚３０ｎｍ〜３００ｎｍの保護膜が好ましい。
【００５２】
（本発明に係る温度測定装置、温度測定方法）
本発明に係る温度測定装置は、
熱履歴に伴う物体または雰囲気の最高到達温度を測定するための温度測定装置であって、
（１）表面が平滑な基板に、表面が平滑かつ基板とは異なる熱膨張率を有する金属薄膜を形成した複数の金属薄膜付き基板と、
（２）この複数の金属薄膜付き基板にそれぞれ異なる最高到達温度となる熱履歴が与えられた後に金属薄膜表面に発生した凸部又は凹部の数の面密度を測定するための面密度測定部と、
（３）前記面密度測定部で得られた前記凸部又は凹部の数の面密度の測定値と前記最高到達温度の実測値とに基づいて求められた凸部又は凹部の数の面密度と最高到達温度との関係を示すデータが格納された記憶部と、
（４）前記（２）の面密度測定部で測定される、任意の熱履歴が付与される測定すべき物体または雰囲気の環境にセットされて温度測定部材として用いられる前記（１）の金属薄膜付き基板または前記（１）と同一条件下で得られた金属薄膜付き基板の金属薄膜表面に発生した凸部または凹部の数の面密度と、前記記憶部に格納された前記データと、の関係により、熱履歴が付与された前記測定すべき物体または雰囲気の最高到達温度を求めるための温度算出部と、を備えることを特徴とする。
【００５３】
また、本発明に係る温度測定方法は、
熱履歴に伴う物体または雰囲気の最高到達温度を測定する方法において、
（１）表面が平滑な基板に、表面が平滑でかつ基板とは異なる熱膨張率を有する金属薄膜を形成した金属薄膜付き基板を複数準備し、
（２）この複数の金属薄膜付き基板にそれぞれ異なる最高到達温度となる熱履歴を与え、
（３）この熱履歴を与えた後に金属薄膜表面に発生した凸部又は凹部の数の面密度を測定し、
（４）前記凸部又は凹部の数の面密度の測定値と前記最高到達温度の実測値とに基づいて凸部又は凹部の数の面密度と最高到達温度との関係を求めておき、
（５）前記（１）の金属薄膜付き基板または前記（１）と同一条件下で得られた金属薄膜付き基板を温度測定部材として任意の熱履歴が付与される測定すべき物体または雰囲気の環境にセットし、
（６）前記任意の熱履歴が付与され温度測定部材として用いた金属薄膜付き基板の金属薄膜表面に発生した凸部又は凹部の数の面密度を測定し、この測定値と前記（４）で求められた凸部又は凹部の数の面密度と最高到達温度との関係より、熱履歴が付与された前記測定すべき物体または雰囲気の最高到達温度を求めることを特徴とする。
【００５４】
以下、この温度測定方法について、基板ターゲット間距離を１００ｍｍ、成膜ガス圧を２ｍＴｏｒｒ、成膜パワーを２Ｗ／ｃｍ２の条件下で、厚さ０．３５ｍｍのシリコンウエハー上に３００ｎｍの膜厚のアルミニウム薄膜が成膜された金属薄膜付き基板を複数準備して、この複数の金属薄膜付き基板を用いて温度測定を実施する場合を例にとって詳細に説明する。
【００５５】
まず、上記複数の金属薄膜付き基板について、最高到達温度とこの温度によって金属薄膜の表面に形成される凸部としての突起の生成個数の関係を以下に詳述する面密度測定部で予め調べる必要がある。また、面密度測定部は、表面情報収集部、ＡＤ変換部と個数算出部から構成されている。そこで、上記金属薄膜付き基板を小型の真空熱処理炉の中に入れて、昇温速度５℃／分で所定の温度まで加熱した。加熱後の金属薄膜付き基板の金属薄膜の表面に形成された突起の表面形状を顕微鏡により観察し、この表面形状を表面情報収集部を構成するＣＣＤカメラで取り込みアナログな画像信号を得た。この画像信号をＡＤ変換部としてのＩＯボードでデジタル化し画像データを得た。次に、この画像データを個数算出部を用いて二値化処理し、既定値範囲の突起の直径（０．３μｍ以上１０μｍ以下）に該当するもののみ単位面積当たりの個数（以下、面密度と称する）として算出した。その結果、１５０℃で直径０．３μｍ以上１０μｍ以下の突起が発生しはじめた。２００℃で面密度２０×１０Ｅ９個／ｍ２の突起が発生し、３００℃で面密度６０×１０Ｅ９個／ｍ２の突起が発生した。したがって、この例では最高到達温度（Ｔ）と面密度（Ｘ×１０Ｅ９個／ｍ２）の間には、下記式（１）の関係が有ることがわかった。
【００５６】
Ｔ＝０．４×Ｘ−６０（１５０℃以上３００℃以下）―――式（１）
【００５７】
また、昇温速度５０℃／分、１００℃／分でそれぞれ加熱した後、上記同様の手法で最高到達温度（Ｔ）と面密度（Ｘ×１０Ｅ９個／ｍ２）との関係を求めた結果も上記式（１）と同じであった。また、昇温速度５０℃／分で３００℃まで加熱した後、そのまま３０分保持したものについて、上記関係を調べた結果も上記式（１）と同じであった。また、雰囲気をアルゴンガス中、窒素ガス中、大気中に変えて、上記最高到達温度（Ｔ）と面密度（Ｘ×１０Ｅ９個／ｍ２）との関係を調べた結果も上記式（１）と同じであった。
【００５８】
次に、基板ターゲット間距離を１００ｍｍ、成膜ガス圧を５ｍＴｏｒｒ、成膜パワーを２Ｗ／ｃｍ２の条件下で、厚さ０．３５ｍｍのシリコンウエハー上に３００ｎｍの膜厚のアルミニウム薄膜が成膜された金属薄膜付き基板を複数準備した。この金属薄膜付き基板を用いて、昇温速度５℃／分で３００℃まで加熱した後、上記最高到達温度（Ｔ）と面密度（Ｘ×１０Ｅ９個／ｍ２）との関係を調べた結果は、式（２）の関係が有ることがわかった。
【００５９】
Ｔ＝０．３×−４５（１５０℃以上３００℃以下）―――式（２）
【００６０】
次に、基板ターゲット間距離を１００ｍｍ、成膜ガス圧を５ｍＴｏｒｒ、成膜パワーを２Ｗ／ｃｍ２の条件下で、厚さ０．３５ｍｍのシリコンウエハー上に１００ｎｍの膜厚のアルミニウム薄膜が成膜された金属薄膜付き基板を複数準備した。この金属薄膜付き基板を用いて、昇温速度５℃／分で３００℃まで加熱した後、上記最高到達温度（Ｔ）と面密度（Ｘ×１０Ｅ９個／ｍ２）との関係を調べた結果は、式（３）の関係が有ることがわかった。
【００６１】
Ｔ＝０．１３×Ｘ−１９．５（１５０℃以上３００℃以下）―――式（３）
【００６２】
このように、成膜条件が変わると、突起の生成個数が変わる。したがって、金属薄膜付き基板を構成する材料の種類、寸法、表面あらさや成膜条件は、所定の値となるように厳密に管理しなければならない。しかし、上記管理を守りさえすれば、昇温速度、温度保持の時間や雰囲気ガスに依存せず、最高到達温度（Ｔ）と面密度（Ｘ×１０Ｅ９個／ｍ２）との間に一定の関係式が成立する。
【００６３】
したがって、上記金属薄膜付き基板について予め求められた最高到達温度（Ｔ）と面密度（Ｘ×１０Ｅ９個／ｍ２）との関係を示すデータを記憶部としてのメモリーに保存しておけば、以下に説明する処理工程より熱履歴が付与された測定すべき物体あるいは雰囲気の最高到達温度を求めることができる。
【００６４】
次の手順として、上記金属薄膜付き基板あるいは上記金属薄膜付き基板と同一条件下で得られた金属薄膜付き基板を温度測定部材として任意の熱履歴が付与される測定すべき物体あるいは雰囲気の環境にセットする。そして、前記任意の熱履歴が付与され温度測定部材として用いた金属薄膜付き基板の金属薄膜表面に発生した突起の数の面密度を上記同様の面密度測定部で測定する。この測定値と上述のメモリーに格納されたデータとの関係より、温度算出部を用いて熱履歴が付与された測定すべき物体あるいは雰囲気の最高到達温度を求めることができる。
【００６５】
本実施形態においては、基板としてはシリコン、基板上に成膜する金属薄膜としてはアルミニウムに関する例について特に詳細に説明してきたが、必ずしもこれに限定されるものではない。
【００６６】
上記本発明に係る温度測定部材の構成のところで述べたように、基板とその上に成膜する金属薄膜とのさまざまな組み合わせにより、凸部としての突起または凹部としての穴などに起因する表面情報を用いて、最高到達温度の測定をすることができる。
【００６７】
また、本実施形態においては、金属薄膜の表面に形成された突起に起因する表面情報としての画像信号を光学顕微鏡とＣＣＤカメラから構成された表面情報収集部で取り込む例について説明した。また、ＩＯボードを用いてデジタル化した画像データを個数算出部で二値化処理し、突起についての単位面積当たりの個数（面密度）を求める例について説明したが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば、顕微鏡としては、レーザー顕微鏡を用いることもできる。これにより、直径が０．１μｍ以上の突起の個数を計測することもできる。また、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）のような電子顕微鏡を用いることで、さらに小さい突起や穴を観察し、画像情報として収集することができる。また、表面情報収集部として接触式あらさ計を用いて、直接微小な突起を計測し、そのデータを基に面密度を算出することもできる。この他にも、例えば、金属薄膜の表面に形成された突起に起因する表面情報として、散乱光の強度を収集し、個数算出部で散乱光の強度ついて既定値範囲内のもののみ単位面積当たりの個数として求める装置（いわゆるパーティクルカウンター）を利用することもできる。さらに、表面情報としては、反射光の強度を用いることもできる。この強度を用いれば、パーティクルカウンターで利用されるような原理（例えば、強度ついて既定値範囲内のもののみ単位面積当たりの個数（面密度）として求める）を活用することができる。
【００６８】
なお、加熱によって生じる金属薄膜の突起の個数の算出において、凸部（突起）の直径が０．１μｍ未満の場合には、反射率測定やパーティクルカウンターやレーザー顕微鏡法による検出が困難である。また、凸部の直径が３０μｍを超える場合には、面内の凸部の分布が均一でないため、微小部分の測定による温度測定が難しくなる。これらの点より、ＳＥＭのような電子顕微鏡を用いる場合以外では、直径が０．１μｍ〜３０μｍの範囲の凸部を用いて温度測定を行う。なお、巨大な凸部は、おもに加熱温度が所望の測定領域よりも高くなった場合に出現するので、均一で良好な温度測定を行うためには、直径０．３μｍ〜１０μｍの凸部または凹部が出現する領域で温度測定することが好ましい。
【実施例１】
【００６９】
スパッタリング法により、到達真空度を１．２×１０−６Ｔｏｒｒ、基板ターゲット間距離を１００ｍｍ、成膜中のアルゴンガス圧を２ｍＴｏｒｒ、成膜パワーを２Ｗ／ｃｍ２の条件下で、厚さ０．３５ｍｍ、２インチのシリコンウエハー上に３００ｎｍの膜厚の純度９９．９９のアルミニウム薄膜の成膜することで金属薄膜付き基板を作成した。この金属薄膜付き基板を用いて、アルゴン雰囲気中で昇温温度５℃／分で加熱した。加熱後の金属薄膜付き基板の金属薄膜の表面に形成された突起の表面形状を顕微鏡により観察し、この表面形状を表面情報収集部を構成するＣＣＤカメラで取り込みアナログな画像信号を得た。この画像信号をＡＤ変換部としてのＩＯボードでデジタル化し画像データを得た。次に、この画像データを個数算出部を用いて二値化処理し、既定値範囲の突起の直径（０．３μｍ以上１０μｍ以下）に該当するもののみ単位面積当たりの個数（面密度）として算出した。その結果、最高到達温度（Ｔ）と面密度（Ｘ×１０Ｅ９個／ｍ２）の間には、下記式（４）の関係が有ることがわかった。
【００７０】
Ｔ＝０．４×Ｘ−６０―――式（４）
【００７１】
上記同様な条件で作成した金属薄膜付き基板からなる温度測定部材を真空熱処理炉に設置して、真空雰囲気中で昇温速度１０℃／分、炉内の目標最高温度２５０℃、保持時間３０分に設定して加熱試験を行なった。この時、温度測定部材の温度を熱電対で同時に測定した。その結果、温度測定部材は実際には２５０℃まで到達した後、３分後に２８０℃まで達し、その後温度が下がり１０分後に２５０℃で安定した。
【００７２】
加熱試験後の温度測定部材の金属薄膜表面の突起の面密度を上記同様の手段を用いて求めたところ、５２×１０Ｅ−９／ｍ２だった。したがって、上記式（４）を用いて温度に換算すると、２８０℃だった。このときの金属薄膜表面の形状を顕微鏡で観察した結果を図１に示す。
【００７３】
次に、熱履歴が付与された測定すべき物体あるいは雰囲気としての上記真空熱処理炉を用いて、窒素雰囲気で昇温速度１０℃／分、目標最高温度２５０℃、保持時間３０分に設定して加熱試験を行なった。この時、温度測定器は２５０℃まで到達せず、３分後に２３０℃まで達した後に１０分後に２００℃で安定した。冷却後の温度測定部材の金属薄膜表面の突起の面密度を上記同様の手段を用いて求めたところ、３０×１０Ｅ−９／ｍ２だった。したがって、上記式（４）を用いて温度に換算すると、２２５℃だった。このように、上記温度測定部材を用いれば、炉内の任意の個所の最高到達温度の測定が可能である。
【実施例２】
【００７４】
実施例１で簡単に記載した最高到達温度の測定方法および温度測定装置について、以下に説明する。図２は、本実施形態における温度測定装置を説明するためのブロック図である。
【００７５】
図２において、１は実施例１に示した測定すべき対象としての真空熱処理炉にセットし熱履歴が付与された金属薄膜付き基板からなる温度測定部材、２は温度測定部材１を支える保持台、３は金属薄膜表面の突起形状を観察するための光学顕微鏡、４は光学顕微鏡３に取付けられ、アナログな画像信号を出力するためのＣＣＤカメラ、５はＣＣＤカメラ４の出力信号をデジタル化し画像データを出力するためのＩＯボード、６はＩＯボードが接続された演算処理装置、７はＩＯボード５から出力されたデジタル化された画像データを二値化処理し、既定値範囲の突起の直径に該当するもののみカウントし、面密度（Ｘ×１０Ｅ９個／ｍ２）を算出するための個数算出部、８は金属薄膜付き基板に関して予備実験により予め熱履歴を与え求められた最高到達温度（Ｔ）と面密度（Ｘ×１０Ｅ９個／ｍ２）に関するデータが格納されている記憶部としてのメモリー、９は測定すべき対象としての真空熱処理炉から熱履歴を受けた温度測定部材１に関して個数算出部７を用いて算出した面密度とメモリー８に格納された上記最高到達温度（Ｔ）と面密度（Ｘ×１０Ｅ９個／ｍ２）に関するデータとから上記真空熱処理炉の最高到達温度（Ｔ）を求めるための温度算出部、１０は温度算出部９で求められた温度を表示するための表示部である。
【００７６】
光学顕微鏡３のような手段を用いて、金属薄膜表面の突起形状を観察し、この表面形状をＣＣＤカメラ４によりアナログな画像信号として取り込み、ＩＯボード５によりデジタルな画像データ出力を得るため、画像データ出力は極めて良質である。また、ＣＣＤカメラ４、ＩＯボード５と個数算出部７を用いることで、既存の優れた画像処理手法を活用することができる。
【実施例３】
【００７７】
スパッタリング法により、到達真空度を１．２×１０−６Ｔｏｒｒ、基板ターゲット間距離を１００ｍｍ、成膜中のアルゴンガス圧を３ｍＴｏｒｒ、成膜パワーを２．８Ｗ／ｃｍ２の条件下で、厚さ０．６２５ｍｍ、６インチのシリコンウエハー上に３００ｎｍの膜厚の純度９９．９９のアルミニウム薄膜の成膜することで金属薄膜付き基板を作成した。
【００７８】
次に、上記金属薄膜付き基板を真空熱処理炉内で熱処理した。その時の昇温速度は５℃／分とし、所定の温度まで上昇させた後、１０分間保持した後、自然冷却した。この時、センサレー社製の熱電対付き温度測定ウエハで、上記金属薄膜付き基板の中央部分の温度を測定し、最高到達温度を記録した。また、熱処理後の上記金属薄膜付き基板を構成する金属薄膜の表面に形成された突起数を、トプコン社製のパーティクルカウンターで計測した。ここで、上記ウエハー当たりの突起数（ここでは以下、パーティクル数と称す）とは、直径が１μｍのものを６インチウエハの全面に対して測定したものをいう。このようにして求めた上記金属薄膜付き基板の到達温度とパーティクル数を表１に示す。
【表１】
0005203800.tif 000002
【００７９】
また、上記基板到達温度とパーティクル数の関係を示した特性図を図３に示す。図３に示す特性図より求まった基板の最高到達温度（Ｔ）とパーティクル数（ｎ）との間には、下記式（５）の関係が有ることがわかった。この式（５）で表現されるデータを記憶部に格納しておけば、下記の温度測定アルゴリズムの中で利用できる。
【００８０】
ｎ  ＝  ２２５×Ｔ  −  ３４６４５―――式（５）
【００８１】
また、上記パーティクルカウンターで求めた6インチウエハ上の金属薄膜の突起の分布と基板の最高到達温度との関係を示す分布図を図４に示す。
【００８２】
上記で説明したパーティクルカウンターは、これまでに説明してきた面密度測定部に相当する。したがって、以降の処理手法や構成には、実施例２で説明した最高到達温度の測定方法および温度測定装置が適用できる。よって、詳細な説明は省略する。
【００８３】
以上のように本発明によると、外部配線が不要で、不純物や粉塵の発生もなく、かつ、低温度から高温度までの広い温度範囲における最高到達温度の測定ができる温度測定部材、温度測定装置および温度測定方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】実施例１における、熱処理後の金属薄膜表面の様子を示す平面図である。
【図２】実施例２における、温度測定装置を説明するためのブロック図である。
【図３】実施例３における、基板到達温度とパーティクル数の関係を示した特性図である。
【図４】実施例３における、金属薄膜の突起の分布と基板の最高到達温度との関係を示す分布図である。
【符号の説明】
【００８５】
１  温度測定部材
２  保持台
３  光学顕微鏡
４  ＣＣＤカメラ
５  ＩＯボード
６  演算処理装置
７  個数算出部
８  メモリー
９  温度算出部
１０  表示部
【図１】
0005203800.tif 000003
【図２】
0005203800.tif 000004
【図３】
0005203800.tif 000005
【図４】
0005203800.tif 000006