(57)【要約】  熱電対素線の信頼性を高めると共に、チップに対する赤外線の影響を低減して、基板の温度を安定して正確に測定できる基板温度測定装置及び処理装置を提供すること。  赤外線を反射する金属材料からなり、熱電対素線２０ａ、２０ｂの挿入部１６ａを有し、その挿入部１６ａに熱電対素線２０ａ、２０ｂが挿入された状態で挿入部１６ａをつぶすように変形されて熱電対素線２０ａ、２０ｂと一体とされ基板１３に接触されるチップ１６と、このチップ１６よりも熱伝導率の小さい材料からなり、チップ１６を支持する支持部材１５ｂ（１５ｃ）とを備える。【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の温度を測定する基板温度測定装置であって、
赤外線又は電磁波を反射する金属材料からなり、熱電対素線の挿入部を有し、前記挿入部に前記熱電対素線が挿入された状態で前記挿入部をつぶすように変形されて前記熱電対素線と一体とされ前記基板に接触されるチップと、
前記チップよりも熱伝導率の小さい材料からなり、前記チップを支持する支持部材と、
を備えることを特徴とする基板温度測定装置。
【請求項２】
前記チップを前記基板に押し付ける押付手段を備えることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の基板温度測定装置。
【請求項３】
前記チップの前記支持部材上での揺動を可能にする揺動手段を備えることを特徴とする請求の範囲第１項又は請求の範囲第２項に記載の基板温度測定装置。
【請求項４】
前記チップはＡｌ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇの何れかの材料からなることを特徴とする請求の範囲第１項乃至請求の範囲第３項の何れかに記載の基板温度測定装置。
【請求項５】
前記支持部材は石英材料からなることを特徴とする請求の範囲第１項乃至請求の範囲第４項の何れかに記載の基板温度測定装置。
【請求項６】
前記チップの前記基板との接触部と前記挿入部との間の距離が、前記チップの前記支持部材に対向する部分と前記挿入部との間の距離よりも長くなるように前記挿入部は前記チップの中心からずれていることを特徴とする請求の範囲第１項乃至請求の範囲第５項の何れかに記載の基板温度測定装置。
【請求項７】
前記基板を赤外線で熱処理する、又はプラズマが発生した環境下で処理する処理装置であって、
基板が配設される処理室において、
赤外線又は電磁波を反射する金属材料からなり、熱電対素線の挿入部を有し、前記挿入部に前記熱電対素線が挿入された状態で前記挿入部をつぶすように変形されて前記熱電対素線と一体とされ前記基板に接触されるチップと、
前記チップよりも熱伝導率の小さい材料からなり、前記チップを支持する支持部材と、
を備えることを特徴とする処理装置。
【請求項８】
前記チップを前記基板に押し付ける押付手段を備えることを特徴とする請求の範囲第７項に記載の処理装置。
【請求項９】
前記チップの前記支持部材上での揺動を可能にする揺動手段を備えることを特徴とする請求の範囲第７項又は請求の範囲第８項に記載の処理装置。
【請求項１０】
前記チップはＡｌ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇの何れかの材料からなることを特徴とする請求の範囲第７項乃至請求の範囲第９項の何れかに記載の処理装置。
【請求項１１】
前記支持部材は石英材料からなることを特徴とする請求の範囲第７項乃至請求の範囲第１０項の何れかに記載の処理装置。
【請求項１２】
前記チップの前記基板との接触部と前記挿入部との間の距離が、前記チップの前記支持部材に対向する部分と前記挿入部との間の距離よりも長くなるように前記挿入部は前記チップの中心からずれていることを特徴とする請求の範囲第７項乃至請求の範囲第１１項の何れかに記載の処理装置。
【請求項１３】
前記チップは、前記基板の赤外線照射又は電磁波を受ける面の反対面に接触するように配置されることを特徴とする請求の範囲第７項乃至請求の範囲第１２項の何れかに記載の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば赤外線により加熱される基板、もしくはプラズマ発生環境下で処理される基板の温度を測定する基板温度測定装置及びこの基板温度測定装置を備えた処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体ウェーハやガラス基板などを加熱した状態で成膜やイオン注入などの各種処理を行う場合において、基板温度を精度良く制御するためには基板の温度を測定する必要がある。この基板温度の測定には、従来より熱電対が用いられている。例えば、特許文献１に示す熱電対では、２本の熱電対素線の先端部にチップを取り付けて測温接点を構成している。
【特許文献１】特公昭５８−２８５３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
チップは基板に接触され基板からの熱伝導を受けて基板の温度測定が行われるが、赤外線を利用した基板の加熱環境下ではチップが赤外線を吸収してしまうと、この赤外線吸収によりチップの温度が上昇し、正しい基板温度測定ができない場合がある。【０００４】
図１５は、チップを基板に接触させて測定を行った場合の測定温度の時間変化（１点鎖線）と、チップを用いずに基板に直接熱電対の測温接点を取り付けた場合の測定温度の時間変化（実線）を示すグラフである。基板はＳｉＯ2膜が全体に形成されたシリコン基板である。基板は３本の支持ピンで支持されそのうち２本の支持ピンの上端部にそれぞれチップを取り付けたので、１点鎖線で示すチップを用いた測定による温度変化曲線は２つある。チップの材料としては熱伝導率が高く耐熱性が高いＡｌＮを用いた。【０００５】
ＳｉＯ2膜付きのシリコン基板は赤外線を透過するのでその透過した赤外線はチップで吸収されて、図１５に示すようにチップにより測定された温度（１点鎖線）は実際の基板温度（実線）よりも高い温度を示してしまう。【０００６】
また、特許文献１では、チップ及び熱電対素線は保護筒の内部に収められ、チップを保護筒内に収めた状態で保護筒の先端を加熱溶融させることにより保護筒の先端とチップとを溶着し両者を一体化させている。これでは、熱電対素線が加熱を受け酸化して脆くなってしまい細い素線を使用した場合には断線する可能性が高くなる。素線を太くするとその分素線から熱が逃げやすくなる。また、加熱溶融させる工程にコストがかかるという問題もある。
基板の温度を管理しながら、プラズマが発生した環境下で基板の処理を行う場合も同様の問題が発生する。すなわち、プラズマからの電磁波により熱電対が基板の温度を正確に測定できない場合がある。【０００７】
本発明は上述の問題に鑑みてなされ、その目的とするところは、熱電対素線の信頼性を高めると共に、チップに対する赤外線又は電磁波の影響を低減して、基板の温度を安定して正確に測定できる基板温度測定装置及び処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の基板温度測定装置は、赤外線又は電磁波を反射する金属材料からなり、熱電対素線の挿入部を有し、その挿入部に熱電対素線が挿入された状態で挿入部をつぶすように変形されて熱電対素線と一体とされ基板に接触されるチップと、このチップよりも熱伝導率の小さい材料からなり、チップを支持する支持部材とを備えることを特徴としている。【０００９】
本発明の処理装置は、温度が測定される基板が配設される処理室と、赤外線又は電磁波を反射する金属材料からなり、熱電対素線の挿入部を有し、その挿入部に熱電対素線が挿入された状態で挿入部をつぶすように変形されて熱電対素線と一体とされ基板に接触されるチップと、このチップよりも熱伝導率の小さい材料からなり、チップを支持する支持部材とを備えることを特徴としている。【００１０】
赤外線又は他の加熱手段により加熱を受けた基板の熱はその基板に接触しているチップに伝わり、さらにチップと一体とされた熱電対素線に伝わり基板の温度が測定される。チップは金属材料からなるので基板からの熱伝導を妨げず正確な基板温度の測定が行える。また、チップの材料は赤外線又は電磁波を反射する材料でもあるので、チップが赤外線又は電磁波を吸収することによる温度上昇を抑えることができ、基板からの伝導熱に依存した正確な基板温度の測定を行える。【００１１】
また、チップを支持する支持部材はチップよりも熱伝導率の小さい材料からなるのでチップと支持部材との間の熱抵抗を高めて、基板からの熱がチップを介して支持部材に逃げてしまうことを抑制できる。この結果、チップの温度が低下することや加熱処理中の基板温度の低下を抑えることができる。【００１２】
また、チップを変形させることでチップと熱電対素線とを一体化させているので、熱電対素線が加熱により酸化して脆くなることを防げ、熱電対素線の断線の危険性を小さくでき長寿命化が図れる。また、加熱工程がないのでコスト低減も図れる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、信頼性の高い熱電対素線を用いることができ、さらにこの熱電対素線と一体化されるチップは赤外線又は電磁波を反射するのでチップは基板からの熱伝導に依存した温度変化をして、正確な基板温度の測定を行える。正確な基板温度が得られれば、これに基づいて赤外線ヒータ等の温度制御手段を正確に制御することができ、基板の処理品質を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る処理装置及び基板温度測定装置の概略図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る支持部材の拡大斜視図である。
【図３】図２における要部の拡大斜視図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る処理装置及び基板温度測定装置の概略図である。
【図５】本発明の第４の実施形態に係る基板温度測定装置の要部断面図である。
【図６】本発明の第５の実施形態に係る基板温度測定装置の要部断面図である。
【図７】本発明の第６の実施形態に係る基板温度測定装置の要部斜視図である。
【図８】本発明の第７の実施形態に係る基板温度測定装置の要部断面図である。
【図９】本発明の第１の実施形態に係るチップの側面図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係るチップの側面図である。
【図１１】チップの変形例（その１）を示す側面図である。
【図１２】チップの変形例（その２）を示す側面図である。
【図１３】チップの変形例（その３）を示す側面図である。
【図１４】第１の実施形態に係る基板温度測定装置による基板測定温度の時間変化と、基板に直接熱電対を取り付けた場合の測定温度の時間変化を示すグラフである。
【図１５】従来例の基板温度測定装置による基板測定温度の時間変化と、基板に直接熱電対を取り付けた場合の測定温度の時間変化を示すグラフである。
【図１６】本発明の実施の形態の変形例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００１５】
１０    処理室
１１    赤外線ヒータ
１３    基板
１５ａ〜１５ｃ    支持部材
１６    チップ
１６ａ  挿入部
２０ａ、２０ｂ    熱電対素線
２２    支持部材
２６    支持部材
３０    チップ
３１    支持部材
３２    チップ
３３    揺動手段
３９    支持部材
３５    チップ
３５ａ  挿入部
３６    チップ
３６ａ  挿入部
３７    チップ
３７ａ  挿入部
３８    チップ
３８ａ、３８ｂ    挿入部
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。【００１７】
［第１の実施形態］
図１は本発明の第１の実施形態に係る処理装置を示す。処理室１０の上部には石英板１２が配設され、この石英板１２の上に例えばハロゲンランプからの赤外線を利用する赤外線ヒータ１１が配設されている。【００１８】
処理室１０の内部にはステージ１４が配設され、そのステージ１４の内部にはロッド状の支持部材１５ａ、１５ｂ、１５ｃ（１５ｃは図２に図示）の昇降を許容する空間１４ａが確保されている。支持部材１５ａ、１５ｂ、１５ｃは、例えばエアシリンダなどの昇降シリンダ１７によってステージ１４の厚さ方向を昇降可能となっている。【００１９】
図２に支持部材１５ａ、１５ｂ、１５ｃの斜視図を示す。本実施形態では例えば３本の支持部材１５ａ、１５ｂ、１５ｃが備えられ、これら３本の支持部材１５ａ、１５ｂ、１５ｃは三つ又状の連結部材１９を介して昇降シリンダ１７の駆動ロッド１７ａに連結され、３本の支持部材１５ａ、１５ｂ、１５ｃは一体となって昇降される。各支持部材１５ａ、１５ｂ、１５ｃは石英材料からなる。【００２０】
３本の支持部材１５ａ、１５ｂ、１５ｃのうち２本の支持部材１５ｂ、１５ｃの先端部には図３に示すように熱電対素線２０ａ、２０ｂと一体とされたチップ１６が設けられている。【００２１】
図９は、熱電対素線２０ａ、２０ｂと一体化される前のチップ１６の側面図を示す。チップ１６は円筒状を呈しその中空孔は熱電対素線２０ａ、２０ｂの挿入部１６ａとして機能する。例えば、チップ１６の外径は１．２ｍｍ、長さは１．２ｍｍ、挿入部１６ａの内径は０．３ｍｍである。【００２２】
挿入部１６ａには、例えばそれぞれ太さが０．１２７ｍｍの２本の熱電対素線２０ａ、２０ｂが挿入される。一方の熱電対素線２０ａは挿入部１６ａの一端部側から挿入され、他方の熱電対素線２０ｂは挿入部１６ａの他端部側から挿入され、熱電対素線２０ａ、２０ｂそれぞれの先端部２０ａｂ、２０ｂａ（図３参照）は挿入された側の反対側の端部から突出する。【００２３】
その状態で挿入部１６ａをつぶすようにチップ１６を常温下で外部から機械的圧力を加えて変形させる。これにより挿入部１６ａはつぶれてなくなり、また全体の形状も変形前の円筒状から図３に示すように角がまるまった略６面体状に変形する。つぶれたチップ１６の厚みは０．６〜０．７ｍｍほどになる。このチップ１６の変形により、熱電対素線２０ａ、２０ｂはチップ１６と一体とされる。熱電対素線２０ａ、２０ｂは挿入部１６ａの内部で互いに接触している。あるいは、熱電対ではその素線間に抵抗値の低い異種金属が介在していてもほとんど起電力に変化がないので、２本の熱電対素線２０ａ、２０ｂは互いに直接接触していなくてもかまわない。【００２４】
熱電対素線２０ａ、２０ｂそれぞれの先端部２０ａｂ、２０ｂａのチップ１６からの突出長さが長い場合には、切り取って突出長さを短くする。図３に示す先端部２０ａｂ、２０ｂａは切り取られ短くされた状態を示す。【００２５】
図３におけるチップ１６の上部は平面であり基板との接触部となる。チップ１６の下部は支持部材１５ｂ（１５ｃ）の先端部に例えば接着により固定される。【００２６】
それぞれの熱電対素線２０ａ、２０ｂは、支持部材１５ｂ（１５ｃ）の内部にあけられた孔２１、駆動ロッド１７ａ内部、昇降シリンダ１７内部、その他フィードスルー（真空−大気間用の配線経路）を通って処理室１０の外部に配設された信号処理装置１８に接続される。【００２７】
チップ１６、熱電対素線２０ａ、２０ｂ、支持部材１５ｂ、１５ｃ、信号処理装置１８などを備えて本実施形態に係る基板温度測定装置が構成される。【００２８】
次に、本実施形態に係る処理装置及び基板温度測定装置の作用について説明する。【００２９】
基板１３は処理室１０内で３本の支持部材１５ａ、１５ｂ、１５ｃに支持される。基板１３は成膜やイオン注入を受ける面を石英板１２に向けている。石英板１２の上部に設けられた赤外線ヒータ１１からの赤外線は石英板１２を透過して基板１３に照射され基板１３は加熱される。【００３０】
加熱を受けた基板１３の熱はその基板１３の裏面に接触しているチップ１６に伝わり、さらにチップ１６と一体とされた熱電対素線２０ａ、２０ｂの一端部に伝わる。チップ１６と一体とされた熱電対素線２０ａ、２０ｂの一端部は熱電対の測温接点として機能し、この測温接点の温度に応じた信号が信号処理装置１８に出力され、信号処理装置１８に設けられた表示部に測定温度が表示される。【００３１】
チップ１６は例えばアルミニウム材料からなるので基板１３からの熱伝導を妨げず正確な基板温度の測定が行える。もちろん、アルミニウム以外にもその他の熱伝導率の高い材料をチップ１６の材料として用いることができる。例えば、１００［Ｗ／ｍ・Ｋ］以上の熱伝導率を有する材料が好ましい。【００３２】
また、アルミニウムは、従来チップ材としてよく用いられるセラミックスに比べて赤外線の反射率も高いため、チップ１６が赤外線を吸収することによる温度上昇を抑えることができる。この結果、基板１３からの伝導熱に依存した正確な基板温度の測定を行える。【００３３】
また、チップ１６を支持する支持部材１５ｂ、１５ｃはチップ１６よりも熱伝導率の小さい石英材料からなるのでチップ１６と支持部材１５ｂ、１５ｃとの間の熱抵抗を高めて、基板１３からの熱がチップ１６を介して支持部材１５ｂ、１５ｃに逃げてしまうことを抑制できる。この結果、チップ１６の温度低下や加熱処理中の基板温度の低下抑えることができる。また、石英材料は赤外線を透過するので支持部材１５ｂ、１５ｃが赤外線を吸収することによる温度上昇を防げる。このことにより、支持部材１５ｂ、１５ｃに支持されたチップ１６の不所望な温度変化を防いで基板温度に依存した正確な温度測定を行うことができる。【００３４】
図１４は、上述した第１の実施形態に係る基板温度測定装置による基板測定温度の時間変化曲線（１点鎖線）と、基板１３に直接熱電対の測温接点を取り付けた場合の基板測定温度の時間変化曲線（実線）を示すグラフである。基板１３はＳｉＯ2膜が全体に形成されたシリコン基板である。１点鎖線で示す２つの温度変化曲線は、それぞれ、支持部材１５ｂに支持されたチップ１６による測定温度と、支持部材１５ｃに支持されたチップ１６による測定温度を示す。この結果からわかるように、本実施形態では、図１５に示す従来例に比べて実際の基板温度に近い温度測定が行えている。【００３５】
なお、本実施形態では、赤外線ヒータ１１から見て基板１３の裏面側にチップ１６を接触させているので、このことによってもチップ１６に対する赤外線の影響を低減できる。【００３６】
また、本実施形態では、測温接点として機能する熱電対素線２０ａ、２０ｂの一端部を、加熱工程を伴わない常温下でチップ１６を変形させることでこれらを一体化させているので、熱電対素線２０ａ、２０ｂが加熱により酸化して脆くなることを防げる。よって熱電対素線２０ａ、２０ｂの断線の危険性を小さくでき長寿命化が図れる。また、加熱工程がないのでコスト低減も図れる。さらに、チップ１６をつぶすだけであるのでチップ１６に質量の変動はなく、同材料、同寸法（変形前）のチップ１６間では熱容量を揃えることができ、基板温度変化に対する応答性のばらつきを防げる。【００３７】
また、チップ１６は基板１３に接触するので、基板１３を傷つけないように基板１３よりも軟らかい材料とすることが好ましい。本実施形態では、シリコンやガラスからなる基板１３よりも軟らかいアルミニウムからなるチップ１６を用いているのでチップ１６による基板１３の傷付きを防げる。【００３８】
また、チップ１６が軟らかければ例えばセラミックスなどの硬い材料に比べて基板１３との接触面積を増大させることができ、ばらつきのない正確な温度測定を行える。特に、基板１３の反りや表面粗さによりチップ１６と基板１３との安定した接触面積が確保できない場合に有効である。【００３９】
以上述べたようなチップ１６に要求される熱伝導率、赤外線反射率、常温で容易に変形できること、硬度などの条件をすべて満たす材料として、具体的にはＡｌ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇが挙げられる。また、基板１３の重金属汚染防止の観点からはＡｌ、Ａｇが好ましい。【００４０】
また、例えばアルミニウムでは常温から２５０℃まで加熱すると約５０００〜１００００回の使用に耐えられる寿命を持つことができるが、Ａｇなどのさらに耐熱性の高い金属を使用すればさらに長寿命化できる。【００４１】
また、寿命は熱による劣化の他に基板１３との接触による摩耗にも関係するので、チップサイズを大型化することによって長寿命化が図れる。しかし、チップサイズの大型化によって熱容量が大きくなると基板温度の変化に対する応答性が低下し、得られた測定温度を赤外線ヒータ１１にフィードバックさせて加熱温度を制御する場合には正確な制御を行えなくなるので余りチップサイズを大きくするのは好ましくない。例えば、チップ外形寸法の最大長さが２ｍｍ以下となるサイズが好ましい。【００４２】
［第２の実施形態］
図１０は第２の実施形態に係るチップ３５を示す。チップ３５は図９に示す第１の実施形態のチップ１６と同様変形前の形状は円筒状である。外径はチップ１６よりも小さく１．０ｍｍである。さらに第１の実施形態のチップ１６と異なるのは、チップ３５における基板１３との接触部（図１０において上側の部分）と挿入部３５ａとの間の距離（０．４ｍｍ）が、チップ３５における支持部材１５ｂ（１５ｃ）に対向する部分（図１０において下側の部分）と挿入部３５ａとの間の距離（０．３ｍｍ）よりも長くなるように、挿入部３５ａがチップ３５の中心からずれている。なお、挿入部３５ａの内径は０．３ｍｍである。【００４３】
このような構成により、本実施形態に係るチップ３５では、チップの熱容量を増やすことなく、すなわち基板の温度変化に対する応答性を低下させることなく、基板との接触部の耐摩耗性を向上できる。【００４４】
［第３の実施形態］
図４は本発明の第２の実施形態に係る処理装置及び基板温度測定装置を示す。なお、第１の実施形態と同じ構成部分には同一の符号を付しその詳細な説明は省略する。【００４５】
本実施形態では、チップ１６はプレート状の支持部材２２に支持されている。図示のようにチップ１６は支持部材２２の先端部に取り付けられている。あるいは、支持部材２２先端部の表面（基板との対向面）に取り付けてもよい。支持部材２２は第１の実施形態と同様石英材料からなる。支持部材２２において、チップ１６が取り付けられた先端部の反対側の端部は昇降シリンダ２３の駆動ロッド２３ａに片持ち支持されている。【００４６】
昇降シリンダ２３は昇降機能だけでなく回転機能も有し、駆動ロッド２３ａは図４において上下方向に昇降可能であると共に、軸まわりに回転可能でもある。【００４７】
チップ１６が取り付けられた支持部材２２の先端部はステージ１４と基板１３との間に入れられ、図４において基板１３の左端側をロッド状の支持部材１５ａから少し持ち上げるようにしてチップ１６が基板１３の裏面に接触される。この状態で基板１３の加熱処理及び温度測定を行ってもよいし、駆動ロッド２３ａを下降させて基板１３が支持部材１５ａ上に水平に支持された状態で且つチップ１６が基板１３裏面に接触した状態で加熱処理及び温度測定を行ってもよい。図４に図示される状態の方が、チップ１６に基板１３からの荷重がかかるのでチップ１６と基板１３との接触面積を安定して確保できる。【００４８】
［第４の実施形態］
図５は、本発明の第４の実施形態を示し、円筒状の支持部材２４の上端部に、コイルばね２５を介して石英材料からなる断面Ｔ字状の支持部材２６が支持され、その支持部材２６の上面にチップ１６が例えば接着されて支持されている。支持部材２４はステンレス材料からなる。支持部材２６の円柱状の頭部２６ａに一体に設けられた軸部２６ｂ（頭部２６ａより小径な円柱状を呈する）のまわりにコイルばね２５は巻回され、そのコイルばね２５の下端は支持部材２４の上端部に支持され、コイルばね２５の上端は支持部材２６の頭部２６ａの下面に当接している。コイルばね２５は本実施形態に係る押付手段を構成する。【００４９】
チップ１６に基板１３の裏面が接触されて基板１３の荷重が支持部材２６にかかると、コイルばね２５は押し縮められ、支持部材２６の軸部２６ｂの下端側は支持部材２４の中空孔２４ａ内を下降する。押し縮められたコイルばね２５の弾性復元力は、チップ１６を基板１３に対して押し付ける力として作用するので、チップ１６と基板１３との接触面積を増大させることができ、ばらつきのない正確な温度測定を行える。特に、基板１３の反りや表面粗さによりチップ１６と基板１３との安定した接触面積が確保できない場合に有効である。【００５０】
［第５の実施形態］
図６は、本発明の第５の実施形態を示し、円筒状の支持部材３１の上端部にコイルばね４３を介して断面Ｔ字状のチップ３０が支持されている。支持部材３１は石英材料からなり、チップ３０は第１の実施形態と同様、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇの何れかからなる。チップ３０の円柱状の頭部３０ａに一体に設けられた軸部３０ｂ（頭部３０ａより小径な円柱状を呈する）のまわりにコイルばね４３は巻回され、そのコイルばね４３の下端は支持部材３１の上端部に支持され、コイルばね４３の上端はチップ３０の頭部３０ａの下面に当接している。コイルばね４３は本実施形態に係る押付手段を構成する。【００５１】
チップ３０の頭部３０ａに基板１３の裏面が接触されて基板１３の荷重を受けると、コイルばね４３は押し縮められ、チップ３０の軸部３０ｂの下端側は支持部材３１の中空孔３１ａ内を下降する。押し縮められたコイルばね４３の弾性復元力は、チップ３０を基板１３に対して押し付ける力として作用するので、チップ３０と基板１３との接触面積を増大させることができ、ばらつきのない正確な温度測定を行える。特に、基板１３の反りや表面粗さによりチップ３０と基板１３との安定した接触面積が確保できない場合に有効である。【００５２】
また、支持部材３１及びチップ３０の外周側がＳＵＳ材料からなるパイプで囲まれるようにすれば、側面からの応力に対して耐性を向上させることができ、チップ３０に必要以上の荷重がかかることを防げる。【００５３】
［第６の実施形態］
図７は第６の実施形態を示し、石英材料からなる支持部材１５ｂの上端部に、円柱状のチップ３２が揺動手段３３を介して支持されている。チップ３２は第１の実施形態と同様、Ａｌ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｕの何れかからなる。【００５４】
揺動手段３３は、例えばインコネルからなり、直径の異なる２つのリング状部材３３ａ、３３ｂを３本の棒状部材３３ｃで連結した構造となっている。小径のリング状部材３３ａは支持部材１５ｂの上端部に接着され、リング状部材３３ａよりも大径のリング状部材３３ｂにはチップ３２が接着されて支持されている。【００５５】
このような構造のため、棒状部材３３ｃを撓ませたり傾かせることでチップ３２を支持部材１５ｂ上で揺動させることができ、これにより、基板１３に反りが生じている場合でもチップ３２と基板１３との接触面積を増大させて、ばらつきのない正確な温度測定を行える。【００５６】
［第７の実施形態］
図８は第７の実施形態を示す。本実施形態では、チップ１６を基板１３に対して押し付ける押付手段として１対のローラ３４ａ、３４ｂを用いている。チップ１６は、石英材料からなるロッド状の支持部材３９の先端部に取り付けられ、支持部材３９は処理室１０の底壁部４２及び基板支持台４１を厚さ方向に上下動可能に配設されている。１対のローラ３４ａ、３４ｂは支持部材３９を挟み込むように配設され、ローラ３４ａ、３４ｂが回転することで支持部材３９は、基板支持台４１上に支持された基板１３に向かって押し上げられてチップ１６が基板１３の裏面に押し付けられる。ローラ３４ａ、３４ｂを回転駆動させるモータのトルクを制御することにより適切な接触圧力でチップ１６を基板１３に接触させることができる。【００５７】
以上、本発明の各実施形態について説明したが、勿論、本発明はこれらに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。【００５８】
チップを支持する支持部材の材料としては石英に限らず、その他の熱伝導率の低い材料、例えばポリイミド系樹脂やＺｒＯなどのセラミックスを用いてもよい。しかし、これらは赤外線の吸収率が高いため、赤外線ヒータから見てチップに隠れるように配置する必要がある。もしくは、それら材料の表面にアルミナ、ＴｉＮ、Ａｕなどの赤外線反射材をコーティングして用いてもよい。【００５９】
また、図５、６に示した実施形態において、コイルばねのばね力を強くして、基板の荷重でコイルばねが完全につぶれないようにすれば、チップと支持部材との接触を回避できチップと支持部材との間を断熱できる。【００６０】
チップ形状（変形前）は円筒に限らず、図１１に示すチップ３６のように角筒であってもよい。さらに、側面から見て四角い挿入部３６であってもよい。また、図１２に示すチップ３７のようにチップ３７の外部につながる挿入部３７ａを有する、側面から見てコ字状を呈した形状であってもよい。さらに、２本の熱電対素線を一緒に挿入する１つの挿入部に限らず、図１３に示すチップ３８のように、それぞれの熱電対素線が挿入される２つの挿入部３８ａ、３８ｂを備える構成でもよい。【００６１】
また、以上の実施の形態では、ステージ１４に空間１４ａを形成し、これに昇降可能にロッド状の支持部材１５ａ、１５ｂ、１５ｃを配設して、この上にチップ１６を設けたが、これに代えて図１６に示すようにステージ１４上に石英で成る台５０を取り付け、この上にチップ１６を設けるようにしてもよい。孔１４ａ’は熱電対素線２０ａ、２０ｂを外部へ案内する。【００６２】
また、以上の実施の形態では、図１で明示されるように赤外線ヒータ１１で基板１３が加熱される場合を示したが、基板の温度を測定、制御した状態で基板を処理する場合、例えばベアシリコンウエハにスパッタリングすることによって成膜する場合には、基板の上にプラズマが形成される。プラズマ光あるいは電磁波の雰囲気中にあるベアシリコンウエハは電磁波を透過しやすいため、プロセス中の基板温度が正確に測定できなくなる。このような場合でも、本発明ではプラズマ光の影響を受けずに基板の温度測定が可能になる。
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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