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公開番号2025112020
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-31
出願番号2024006035
出願日2024-01-18
発明の名称非接触温度測定装置及び非接触温度測定方法
出願人株式会社東京精密
代理人個人,個人,個人,個人
主分類G01K 11/12 20210101AFI20250724BHJP(測定;試験)
要約【課題】被測定物の温度測定を簡単かつ高精度に実行可能な非接触温度測定装置及び非接触温度測定方法を提供する。
【解決手段】表面Waに向けて測定光LAを出射する光出射部(光源18a)と、表面Waで反射された測定光L1の反射光L2Aと、被測定物の表面Waとは反対側の裏面Wbで反射された測定光L1の反射光L2Bと、を受光して受光信号を出力する受光部(受光センサ18b)と、被測定物の実際の厚みを第1厚み(厚みL_v)とし、第1厚みに被測定物の屈折率を乗算した厚みを第2厚み(厚みL_opt)とした場合に、受光部から出力される受光信号に基づいて、第2厚みを演算する厚み演算部18cと、被測定物情報(ウェハ情報29)を取得する被測定物情報取得部(ウェハ情報取得部34)と、第2厚みと被測定物情報とに基づいて被測定物の温度を演算する温度演算部36と、を備える。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
表面と裏面とを有する光透過性の被測定物の温度を非接触で測定する非接触温度測定装置において、
前記表面に向けて測定光を出射する光出射部と、
前記表面で反射された前記測定光の反射光と、前記表面から前記被測定物の内部を透過して前記被測定物の表面とは反対側の裏面で反射された前記測定光の反射光と、を受光して受光信号を出力する受光部と、
前記被測定物の実際の厚みを第１厚みとし、前記第１厚みに前記被測定物の屈折率を乗算した厚みを第２厚みとした場合に、前記受光部から出力される前記受光信号に基づいて、前記第２厚みを演算する厚み演算部と、
前記第１厚み、前記屈折率、及び前記被測定物の屈折率温度係数を含む被測定物情報を取得する被測定物情報取得部と、
前記厚み演算部が演算した前記第２厚みと、前記被測定物情報取得部が取得した前記被測定物情報と、に基づいて前記被測定物の温度を演算する温度演算部と、
を備える非接触温度測定装置。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
前記被測定物情報取得部が、前記第１厚み、前記屈折率、前記屈折率温度係数、及び前記被測定物の線熱膨張係数を含む前記被測定物情報を取得する請求項１に記載の非接触温度測定装置。
【請求項３】
前記光出射部が、複数の波長の前記測定光を前記表面に向けて出射し、
前記受光部が、前記波長ごとに、前記反射光を受光して前記受光信号を出力し、
前記厚み演算部が、前記受光部から出力される前記波長ごとの前記受光信号に基づいて、前記波長ごとに前記第２厚みを演算し、
前記温度演算部が、前記厚み演算部により演算された前記波長ごとの前記第２厚みと、前記被測定物情報と、に基づいて、前記被測定物の温度を演算する請求項１又は２に記載の非接触温度測定装置。
【請求項４】
表面と裏面とを有する光透過性の被測定物の温度を非接触で測定する非接触温度測定装置において、
前記表面に向けて測定光を出射する光出射部と、
前記表面で反射された前記測定光の反射光と、前記表面から前記被測定物の内部を透過して前記被測定物の表面とは反対側の裏面で反射された前記測定光の反射光と、を受光して受光信号を出力する受光部と、
前記被測定物の実際の厚みを第１厚みとし、前記第１厚みに前記被測定物の屈折率を乗算した厚みを第２厚みとした場合に、前記受光部から出力される前記受光信号に基づいて、前記第２厚みを演算する厚み演算部と、
前記第２厚みと前記被測定物の温度との相関関係を示す相関データを予め取得する相関データ取得部と、
前記厚み演算部が演算した前記第２厚みに基づいて、前記相関データ取得部が取得した前記相関データを参照して、前記被測定物の温度を演算する温度演算部と、
を備える非接触温度測定装置。
【請求項５】
表面と裏面とを有する光透過性の被測定物の温度を非接触で測定する非接触温度測定方法において、
前記表面に向けて測定光を出射する光出射ステップと、
前記表面で反射された前記測定光の反射光と、前記表面から前記被測定物の内部を透過して前記被測定物の表面とは反対側の裏面で反射された前記測定光の反射光と、を受光して受光信号を出力する受光ステップと、
前記被測定物の実際の厚みを第１厚みとし、前記第１厚みに前記被測定物の屈折率を乗算した厚みを第２厚みとした場合に、前記受光ステップで出力される前記受光信号に基づいて、前記第２厚みを演算する厚み演算ステップと、
前記第１厚み、前記屈折率、及び前記被測定物の屈折率温度係数を含む被測定物情報を取得する被測定物情報取得ステップと、
前記厚み演算ステップで演算した前記第２厚みと、前記被測定物情報取得ステップで取得した前記被測定物情報と、に基づいて前記被測定物の温度を演算する温度演算ステップと、
を有する非接触温度測定方法。
【請求項６】
表面と裏面とを有する光透過性の被測定物の温度を非接触で測定する非接触温度測定方法において、
前記表面に向けて測定光を出射する光出射ステップと、
前記表面で反射された前記測定光の反射光と、前記表面から前記被測定物の内部を透過して前記被測定物の表面とは反対側の裏面で反射された前記測定光の反射光と、を受光して受光信号を出力する受光ステップと、
前記被測定物の実際の厚みを第１厚みとし、前記第１厚みに前記被測定物の屈折率を乗算した厚みを第２厚みとした場合に、前記受光ステップで出力される前記受光信号に基づいて、前記第２厚みを演算する厚み演算ステップと、
前記第２厚みと前記被測定物の温度との相関関係を示す相関データを予め取得する相関データ取得ステップと、
前記厚み演算ステップで演算した前記第２厚みに基づいて、前記相関データ取得ステップで取得した前記相関データを参照して、前記被測定物の温度を演算する温度演算ステップと、
を有する非接触温度測定方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、光透過性の被測定物の温度を非接触で測定する非接触温度測定装置及び非接触温度測定方法に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
シリコン（Ｓｉ）、シリンコンカーバイド（ＳｉＣ）及び窒化ガリウム（ＧａＮ）などのウェハを製造する半導体製造プロセスでは、ウェハの高品質化及び歩留まり向上のために、半導体製造プロセス中の各種パラメータ、特にウェハの温度を精度良く測定して制御することが求められている（特許文献１及び２、非特許文献１及び２参照）。
【０００３】
ウェハ（被測定物）の温度測定方法としては、例えば、電気式温度計（熱電対、サーミスタ及び白金測温抵抗体など）を用いる方法と、放射温度計を用いる方法と、蛍光式光ファイバー温度計を用いる方法と、が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１８－０７３９６２号公報
特開２０２０－０７７８６４号公報
【非特許文献】
【０００５】
石川健治，他１名，“先端デバイス構造を実現する超絶ドライエッチング技術の最前線”，［online］, J. Plasma Fusion Res. Vol.97, No.9 (2021)508-510，［令和５年１２月２７日検索］，インターネット＜URL:https://www.jspf.or.jp/Journal/PDF_JSPF/jspf2021_09/9709SPall.pdf＞
井内徹，“シリコン半導体ウェハのin situ温度計測”，［online］,計測と制御第47巻第5号 2008年5月号，［令和５年１２月２７日検索］，インターネット＜URL:https://www.jstage.jst.go.jp/article/sicejl/47/5/47_395/_pdf＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、電気式温度計によりウェハの温度測定を行う場合には、この電気式温度計をウェハに接触させる必要があるのでオペレータの作業の手間が増えるという問題が発生する。また、電気式温度計のリード線に対する電磁干渉、高磁場或いは高電圧の影響により電気式温度計の測定誤差が増大するおそれがある。
【０００７】
放射温度計によりウェハの温度測定を行う場合には、ウェハの周囲に赤外線を発生する発生源、例えばプラズマのようなものが存在すると、温度測定結果に誤差が生じるという問題がある。
【０００８】
蛍光式光ファイバー温度計は、電気、磁気及び機械的なノイズには強いが、ウェハに蛍光体を接触させる必要がある。このため、蛍光式光ファイバー温度計による温度測定は完全な非接触測定とはいえず、オペレータの作業の手間が増えるという問題が発生する。
【０００９】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、被測定物の温度測定を簡単かつ高精度に実行可能な非接触温度測定装置及び非接触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】
【００１０】
本発明の目的を達成するための非接触温度測定装置は、表面と裏面とを有する光透過性の被測定物の温度を非接触で測定する非接触温度測定装置において、表面に向けて測定光を出射する光出射部と、表面で反射された測定光の反射光と、表面から被測定物の内部を透過して被測定物の表面とは反対側の裏面で反射された測定光の反射光と、を受光して受光信号を出力する受光部と、被測定物の実際の厚みを第１厚みとし、第１厚みに被測定物の屈折率を乗算した厚みを第２厚みとした場合に、受光部から出力される受光信号に基づいて、第２厚みを演算する厚み演算部と、第１厚み、屈折率、及び被測定物の屈折率温度係数を含む被測定物情報を取得する被測定物情報取得部と、厚み演算部が演算した第２厚みと、被測定物情報取得部が取得した被測定物情報と、に基づいて被測定物の温度を演算する温度演算部と、を備える。
（【００１１】以降は省略されています）

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