DE112014006683B4 - Halbleitervorrichtungsfertigungsverfahren - Google Patents

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Abstract

Halbleitervorrichtungsfertigungsverfahren, aufweisend:einen Elementbildungsschritt des Ausbildens einer Elementstruktur (14) auf einer vorderen Oberfläche eines Substrats (12) und des Ausbildens einer rückseitigen Struktur (16) auf einer rückseitigen Oberfläche des Substrats (12); undeinen Schichtbildungsschritt des Ausführens einer Schichtbildung auf einer vorderen Oberfläche der Elementstruktur (14) während eines Messens der Temperatur des Substrats (12) unter Verwendung eines Strahlungsthermometers (32), welches Infrarotstrahlen einer Wellenlänge λi auf die rückseitige Struktur (16) auftreffen lässt, um ein Infrarot-Emissionsvermögen des Substrats (12) zu erhalten,wobei die rückseitige Struktur (16) eine erste Schicht (18) nach außen exponiert und eine zweite Schicht (20) in Kontakt mit der ersten Schicht (18) aufweist, wobei der Brechungsindex der zweiten Schicht (20) kleiner ist als derjenige der ersten Schicht (18), undwobei in dem Schichtbildungsschritt die Schichtdicke der ersten Schicht (18) in einem Bereich von (2n-1)λi/8 bis (2n+1)λi/8 festgelegt ist, wobei n eine positive gerade Zahl ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Diese Erfindung bezieht sich auf ein Halbleitervorrichtungsfertigungsverfahren, in welchem eine Schichtbildung auf einem Substrat ausgeführt wird, während die Substrattemperatur mit einem Strahlungsthermometer überwacht wird.
  • Hintergrund
  • Patentliteratur 1 offenbart eine Messung einer Substrattemperatur mit einem Strahlungsthermometer.
  • Stand der Technik
  • Patentliteratur
  • Patentliteratur 1: JP H07 - 159 246 A
  • Aus US7037733 B2 ist bekannt, dass während der Emissionsgrad auf der Rückseite eines Substrats während des Kühlvorgangs für das Substrat gemessen wird, Filme wie beispielsweise ein erster DPS-Film, der zur Bildung eines Stopfens verwendet wird, ein zweiter DPS-Film, der zum Bilden einer unteren Kondensatorelektrode verwendet wird, und ein dritter DPS-Film, der zum Bilden einer oberen Kondensatorelektrode verwendet wird, auf der Oberfläche des Substrats aus einem Material hergestellt werden, welches das Emissionsvermögen verändert. Andererseits wird hierbei auf der Rückseite des Substrats kein Film gebildet, der aus einem Material hergestellt ist, welches den Emissionsgrad verändert, wie etwa ein DPS-Film.
  • Zusammenfassung
  • Technisches Problem
  • Zu der Zeit der Schichtbildung zum Beispiel durch hochdichte chemische Plasma-Gasphasenabscheidung (high-density plasma CVD), Sputtern, thermische CVD oder dergleichen wird der Prozess vorangebracht, während die Temperatur eines Bearbeitungsobjekts (eines Substrats) mit einem Strahlungsthermometer überwacht wird, um die gewünschten Schichteigenschaften zu erhalten (z.B. eine Widerstandsgröße und ein Reflexionsvermögen).
  • Das Infrarot-Emissionsvermögen und die Menge an Infrarot-Emissionsenergie von dem Bearbeitungsobjekt werden mit dem Strahlungsthermometer gemessen, um die Substrattemperatur zu messen. Wenn die Intensität von Infrarotstrahlen, die auf der rückseitigen Oberfläche des Bearbeitungsobjekts einfallen, X ist, und die Intensität von reflektierten Strahlen Y ist, wird das Infrarot-Emissionsvermögen durch X-Y definiert. Wenn es eine Mehrzahl von Gruppen von reflektierten Strahlen gibt, ist die Intensität Y der reflektierten Strahlen eine Überlagerung der Mehrzahl von Gruppen von reflektierten Strahlen.
  • Wenn die Mehrzahl von Gruppen von reflektierten Strahlen einander beeinflussen und verstärken, wird der Wert von Y erhöht und als eine Folge wird der Wert eines Infrarot-Emissionsvermögens reduziert. Es besteht ein Problem, dass, wenn der Wert eines Infrarot-Emissionsvermögens auf diese Weise reduziert wird, eine Temperaturmessung nicht mit hoher Genauigkeit ausgeführt werden kann. Einige Bearbeitungsvorrichtungen arbeiten so, dass sie einen Überwachungsfehler erkennen, wenn der Wert eines Infrarot-Emissionsvermögens reduziert wird, und setzen eine Sperre, um die Bearbeitung zu stoppen.
  • Die vorliegende Erfindung ist erzielt worden, um das vorstehend beschriebene Problem zu lösen, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Halbleitervorrichtungsfertigungsverfahren zur Verfügung zu stellen, das es ermöglicht, zu verhindern, dass eine Mehrzahl von Gruppen von reflektierten Strahlen einander beeinflusst und verstärkt, wenn das Infrarot-Emissionsvermögen eines Bearbeitungsobjekts durch Verwenden eines Strahlungsthermometers gemessen wird.
  • Mittel zum Lösen der Probleme
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Halbleitervorrichtungsfertigungsverfahren einen Elementbildungsschritt des Ausbildens einer Elementstruktur auf einer vorderen Oberfläche eines Substrats und des Ausbildens einer rückseitigen Struktur auf einer rückseitigen Oberfläche des Substrats, sowie einen Schichtbildungsschritt des Ausführens einer Schichtbildung auf einer vorderen Oberfläche der Elementstruktur während eines Messens der Temperatur des Substrats unter Verwendung eines Strahlungsthermometers auf, das Infrarotstrahlen einer Wellenlänge Äi auf die rückseitige Struktur auftreffen lässt, um das Infrarot-Emissionsvermögen des Substrats zu erhalten, wobei die rückseitige Struktur eine erste Schicht nach außen exponiert und eine zweite Schicht in Kontakt mit der ersten Schicht aufweist, wobei der Brechungsindex der zweiten Schicht kleiner ist als derjenige der ersten Schicht, und wobei in dem Schichtbildungsschritt die Schichtdicke der ersten Schicht in einem Bereich von (2n-1)λi/8 bis (2n+1)λi/8 festgelegt ist, wobei n eine positive gerade Zahl ist.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Halbleitervorrichtungsfertigungsverfahren einen Elementbildungsschritt des Ausbildens einer Elementstruktur auf einer vorderen Oberfläche eines Substrats und des Ausbildens einer rückseitigen Struktur auf einer rückseitigen Oberfläche des Substrats, sowie einen Schichtbildungsschritt des Ausführens einer Schichtbildung auf einer vorderen Oberfläche der Elementstruktur während eines Messens der Temperatur des Substrats unter Verwendung eines Strahlungsthermometers auf, das Infrarotstrahlen einer Wellenlänge Äi auf die rückseitige Struktur auftreffen lässt, um das Infrarot-Emissionsvermögen des Substrats zu erhalten, wobei die rückseitige Struktur eine erste Schicht nach außen exponiert und eine zweite Schicht in Kontakt mit der ersten Schicht aufweist, wobei der Brechungsindex der zweiten Schicht größer ist als derjenige der ersten Schicht, und wobei in dem Schichtbildungsschritt die Schichtdicke der ersten Schicht in einem Bereich von (2n-1)λi/8 bis (2n+1)λi/8 festgelegt ist, wobei n eine positive ungerade Zahl ist.
  • Andere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend erklärt.
  • Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
  • Gemäß dieser Erfindung wird die rückseitige Struktur des Bearbeitungsobjekts modifiziert, wodurch ermöglicht wird, zu verhindern, dass eine Mehrzahl von Gruppen von reflektierten Strahlen einander beeinflusst und verstärkt, wenn das Infrarot-Emissionsvermögen des Bearbeitungsobjekts mit dem Strahlungsthermometer gemessen wird.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Bearbeitungsobjekts nach dem Elementbildungsschritt der Ausführungsform 1.
    • 2 ist ein Blockdiagramm, das eine Vorrichtung zeigt, die in dem Schichtbildungsschritt verwendet wird.
    • 3 ist eine schematische Darstellung, die interne Abschnitte der Schichtbildungsvorrichtung in dem Schichtbildungsschritt zeigt.
    • 4 ist eine schematische Darstellung, die das Verhältnis zwischen der Schichtdicke der ersten Schicht und dem Infrarot-Emissionsvermögen zeigt.
    • 5 ist eine perspektivische Ansicht eines Bearbeitungsobjekts nach dem Elementbildungsschritt einer Ausführungsform 2.
    • 6 ist eine schematische Darstellung, die interne Abschnitte der Schichtbildungsvorrichtung in dem Schichtbildungsschritt zeigt.
    • 7 ist eine perspektivische Ansicht eines Bearbeitungsobjekts zu der Zeit des Vollendens des Elementbildungsschritts in einem veranschaulichendem Beispiel.
    • 8 ist eine perspektivische Ansicht eines Bearbeitungsobjekts eines modifizierten Beispiels.
  • Beschreibung der Ausführungsformen
  • Ein Halbleitervorrichtungsfertigungsverfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben. Komponenten, die identisch sind oder zueinander korrespondieren, werden die gleichen Bezugszeichen zugewiesen, und eine wiederholte Beschreibung derselben ist in einigen Fällen weggelassen.
  • Ausführungsform 1
  • In einem Halbleitervorrichtungsfertigungsverfahren gemäß einer Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung wird zuerst ein Elementbildungsschritt ausgeführt. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Bearbeitungsobjekts 10 (Wafer) nach dem Elementbildungsschritt. Das Bearbeitungsobjekt 10 weist ein aus Silizium geformtes Substrat 12 auf. In dem Elementbildungsschritt wird eine Bearbeitung auf dem Substrat 12 durchgeführt, die CVD, lonenimplantierung, Wärmebehandlung, Sputtern, Photolithographie und Ätzen beinhaltet, wodurch eine Elementstruktur 14 auf einer vorderen Oberfläche des Substrats 12 ausgebildet wird. Die Elementstruktur 14 weist einen Transistor, ein Widerstandselement und einen Kondensator auf und bildet als Ganzes eine integrierte Schaltung (IC). Eine Verdrahtungsschicht ist als eine oberste Schicht der Elementstruktur 14 ausgebildet.
  • Mit der Ausbildung der Elementstruktur 14 wird eine rückseitige Struktur 16 auf einer rückseitigen Oberfläche des Substrats 12 ausgebildet. Die rückseitige Struktur 16 weist eine erste Schicht 18, eine zweite Schicht 20 und eine dritte Schicht 22 auf. Die erste Schicht 18 ist ein Polysilizium, das nach außen exponiert ist. Die erste Schicht 18 wird zu der Zeit einer Schichtbildung aus einem Material für das Widerstandselement gebildet. Das heißt, die erste Schicht 18 wird notwendigerweise auf der rückseitigen Oberflächenseite des Substrats 12 gebildet, wenn das Widerstandselement auf der vorderen Oberflächenseite des Substrats 12 ausgebildet wird. Die Schichtdicke der ersten Schicht 18 ist dx. Durch Anpassen der Schichtdicke des Materials des Widerstandselements wird die Schichtdicke dx der ersten Schicht 18 in dem Bereich von (2n-1)λi/8 bis (2n+1)λi/8 festgelegt, wobei n eine positive gerade Zahl ist. λi ist die Wellenlänge von Infrarotstrahlen, die von einem Strahlungsthermometer abgestrahlt werden.
  • Die zweite Schicht 20 ist eine Siliziumoxidschicht angrenzend an die erste Schicht 18. Die zweite Schicht 20 wird zu der Zeit der Schichtbildung einer Oxidschicht zum Gestalten der Gate-Elektrode des Transistors gebildet. Das heißt, die zweite Schicht 20 wird notwendigerweise auf der rückseitigen Oberflächenseite des Substrats 12 gebildet, wenn der Transistor auf der vorderen Oberflächenseite des Substrats 12 ausgebildet wird. Diese Siliziumoxidschicht ist zum Beispiel Tetraethylorthosilikat (TEOS). Der Brechungsindex der zweiten Schicht 20 ist deshalb kleiner als derjenige der ersten Schicht 18.
  • Die dritte Schicht 22 ist ein Polysilizium zwischen der zweiten Schicht 20 und dem Substrat 12. Die dritte Schicht 22 wird zu der Zeit der Schichtbildung für die Gate-Elektrode des Transistors in der Elementstruktur 14 gebildet. Das heißt, die dritte Schicht 22 wird notwendigerweise auf der rückseitigen Oberflächenseite des Substrats 12 gebildet, wenn der Transistor auf der vorderen Oberflächenseite des Substrats 12 ausgebildet wird. Somit wird die rückseitige Struktur 16 notwendigerweise einhergehend mit der Ausbildung der Elementstruktur 14 ausgebildet. Somit ist der Elementbildungsschritt ein Schritt, in welchem die Elementstruktur 14 auf der Oberfläche des Substrats 12 ausgebildet wird, während die rückseitige Struktur 16 auf der rückseitigen Oberfläche des Substrats 12 ausgebildet wird.
  • Anschließend wird der Prozess zu einem Schichtbildungsschritt vorangebracht, in welchem eine Schichtbildung auf der vorderen Oberfläche der Elementstruktur 14 ausgeführt wird. 2 ist ein Blockdiagramm, das eine Vorrichtung zeigt, die in dem Schichtbildungsschritt verwendet wird. In einer Schichtbildungsvorrichtung 30 ist ein Strahlungsthermometer 32 vorgesehen, mit welchem die Temperatur des Substrats 12 gemessen wird. Eine Steuerung 34 steuert die Schichtbildungsvorrichtung 30, während sie die Substrattemperatur überwacht, die mit dem Strahlungsthermometer 32 gemessen wird.
  • 3 ist eine schematische Darstellung, die interne Abschnitte der Schichtbildungsvorrichtung in dem Schichtbildungsschritt zeigt. Das Bearbeitungsobjekt 10 ist auf einer Plattform 40 platziert. Eine Elektrode 60 ist über der Plattform 40 vorhanden. Ein Werkstoffgas wird aus Schlitzen 60a in der Elektrode 60 in einen Bereich über dem Bearbeitungsobjekt 10 eingegeben, während eine Wechselstromleistung an die Elektrode 60 angelegt wird, womit eine Zwischenlagenisolierungsschicht für eine Verdrahtungsschicht durch hochdichte Plasma-CVD gebildet wird.
  • In dem Schichtbildungsschritt wird das Bearbeitungsobjekt 10 durch eine Kühlvorrichtung 42, die unterhalb der Plattform 40 vorgesehen ist, durch die Plattform 40 hindurch gekühlt. Die Kühlvorrichtung 42 wird durch die Steuerung 34 so gesteuert, dass verhindert wird, dass die Temperatur des Bearbeitungsobjekts 10 während einer Schichtbildung außerordentlich hoch wird und dadurch die Temperatur auf oder unterhalb eines bestimmten Werts gehalten wird. Die Kühlvorrichtung 42 kann in der Plattform 40 vorgesehen sein.
  • Beim Bilden der Zwischenlagenisolierungsschicht, welche die gewünschten Eigenschaften aufweist, ist es wichtig, die Temperatur des Bearbeitungsobjekts 10 in dem Schichtbildungsschritt auf dem gewünschten Wert zu halten. Dann wird in dem Schichtbildungsschritt die Temperatur des Substrats 12 (Bearbeitungsobjekt 10) mit dem Strahlungsthermometer 32 gemessen, während die Zwischenlagenisolierungsschicht gebildet wird. Mit dem Strahlungsthermometer 32 werden das Infrarot-Emissionsvermögen und die Menge einer Infrarot-Emissionsenergie von dem Bearbeitungsobjekt 10 gemessen und die Temperatur des Bearbeitungsobjekts 10 wird berechnet.
  • Eine Messung des Infrarot-Emissionsvermögens mit dem Strahlungsthermometer 32 wird beschrieben. Infrarotstrahlen 50 einer Wellenlänge Äi werden von dem Strahlungsthermometer 32 auf die rückseitigen Struktur 16 auftreffen gelassen. Das Strahlungsthermometer 32 misst die Intensitäten der reflektierten Strahlen 52 und 54 der Infrarotstrahlen 50. Die Intensitäten der reflektierten Strahlen 52 und 54 werden von der Intensität der Infrarotstrahlen 50 subtrahiert, um das Infrarot-Emissionsvermögen des Substrats 12 zu erhalten. Der Grad der Abschirmung der Infrarotstrahlen an der Oberfläche des Bearbeitungsobjekts wird durch Messen der Intensitäten der reflektierten Strahlen 52 und 54 als ein simulierter Wert gemessen.
  • Der Brechungsindex der ersten Schicht 18 ist größer als derjenige eines Vakuums oder von atmosphärischer Luft. Deshalb sind die reflektierten Strahlen 52 reflektierte Strahlen, die nach Art eines festen Endes von dem Übergang zwischen einem Vakuum oder atmosphärischer Luft und der ersten Schicht 18 reflektiert werden. Entsprechend sind die reflektierten Strahlen 52 bezüglich der einfallenden Strahlen, d.h. der Infrarotstrahlen 50, um ½ der Wellenlänge phasenverschoben.
  • Der Brechungsindex der ersten Schicht 18, die aus Polysilizium gebildet ist, ist größer als derjenige der zweiten Schicht 20, die aus einer Siliziumoxidschicht gebildet ist. Deshalb sind die reflektierten Strahlen 54 reflektierte Strahlen, die nach Art eines losen Endes von dem Übergang zwischen der ersten Schicht 18 und der zweiten Schicht 20 reflektiert werden. Entsprechend sind die reflektierten Strahlen 54 bezüglich der einfallenden Strahlen, d.h. der Infrarotstrahlen 50, nicht phasenverschoben.
  • Als eine Folge ist die Phasendifferenz zwischen den reflektierten Strahlen 52 und den reflektierten Strahlen 54 die Summe aus der ½ Wellenlänge (λi/2) und 2dx (zweimal die Schichtdicke der ersten Schicht 18). Wenn zum Beispiel die Schichtdicke dx der ersten Schicht 18 ein ungerades Vielfaches von (1/4)λi ist, ist die Phasendifferenz zwischen den reflektierten Strahlen 52 und den reflektierten Strahlen 54 ein ganzzahliges Vielfaches von λi, und eine Interferenz tritt auf, sodass die reflektierten Strahlen 52 und die reflektierten Strahlen 54 einander verstärken. In diesem Fall wird die Intensität Y der reflektierten Strahlen erhöht und der Wert des Infrarot-Emissionsvermögens (X-Y) wird stark reduziert.
  • Wenn andererseits die Schichtdicke dx der ersten Schicht 18 ein ganzzahliges Vielfaches von (1/2)λi ist, ist die Phasendifferenz zwischen den reflektierten Strahlen 52 und den reflektierten Strahlen 54 ein ganzzahliges Vielfaches von (1/2)λi und es tritt eine Interferenz auf, sodass die reflektierten Strahlen 52 und die reflektierten Strahlen 54 einander abschwächen. In diesem Fall kann die Intensität Y der reflektierten Strahlen reduziert werden, sodass der Wert eines Infrarot-Emissionsvermögens (X-Y) ausreichend groß ist. In der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung ist deshalb die Schichtdicke dx der ersten Schicht 18 in einem Bereich von (2n-1)λi/8 bis (2n+1)λi/8 festgelegt, wobei n eine positive gerade Zahl ist. Dieser Bereich der Schichtdicke dx ist ein Bereich, dessen Mitte ein ganzzahliges Vielfaches von (1/2)λi und der sich um (1/8)λi von diesem Wert in der steigenden und der fallenden Richtung erstreckt. Dies ist ein Bereich zum Vermeiden von ungeraden Vielfachen von (1/4)λi. Somit ist es möglich, zu verhindern, dass die Mehrzahl von Gruppen von reflektierten Strahlen einander beeinflussen und verstärken, wenn das Infrarot-Emissionsvermögen des Bearbeitungsobjekts 10 gemessen wird.
  • Die Temperatur des Bearbeitungsobjekts 10 wird von dem Infrarot-Emissionsvermögen, das erhalten wird, während eine Interferenz, die eine gegenseitige Verstärkung zwischen den reflektierten Strahlen verursacht, unterbunden wird, und der Menge an Infrarot-Emissionsenergie von dem Bearbeitungsobjekt erhalten. Die Steuerung 34 führt den Schichtbildungsschritt aus, während sie sicherstellt, dass die Temperatur des Bearbeitungsobjekts 10 bei der gewünschten Temperatur gehalten wird.
  • Das Halbleitervorrichtungsfertigungsverfahren gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke der ersten Schicht in dem Schichtbildungsschritt in dem Bereich von (2n-1)λi/8 bis (2n+1)λi/8 festgelegt ist, wobei n eine positive gerade Zahl ist. Wenn die erste Schicht 18 eine Schichtdicke in diesem Bereich aufweist, kann eine gegenseitige Verstärkung durch eine Interferenz zwischen einer Mehrzahl von Gruppen von reflektierten Strahlen verhindert werden, und das Infrarot-Emissionsvermögen kann hoch gehalten werden. Dieser Bereich der Schichtdicke dx wird deshalb als ein Hoch-Emissionsvermögensbereich bezeichnet.
  • 4 ist eine schematische Darstellung, die das Verhältnis zwischen der Schichtdicke dx der ersten Schicht 18 und dem Infrarot-Emissionsvermögen zeigt. Mit schwarzen Punkten aufgetragene Daten sind tatsächliche Messdaten. Die gestrichelte Linie ist eine angenäherte Kurve. An einem Punkt, an welchem die Schichtdicke der ersten Schicht λi ist (oder ein ganzzahliges Vielfaches von (1/2)λi) weist das Infrarot-Emissionsvermögen einen Maximalwert auf. An einem Punkt, an welchem die Schichtdicke der ersten Schicht (6/8)λi ist (oder ein ungerades Vielfaches von (1/4)λi), weist das Infrarot-Emissionsvermögen einen Minimalwert auf. In 4 ist der Bereich von (7/8)λi bis (9/8)λi ein Hoch-Emissionsvermögensbereich. Es kann verstanden werden, dass in diesem Bereich das Infrarot-Emissionsvermögen durch Verhindern, dass die reflektierten Strahlen einander beeinflussen und verstärken, hoch gehalten werden kann.
  • Solange die rückseitige Struktur 16 durch den Prozess des Ausbildens der Elementstruktur 14 ausgebildet werden kann, ist der Prozess nicht besonders eingeschränkt spezifiziert. Die rückseitige Struktur 16 ist nicht auf die Struktur beschränkt, welche die erste bis dritte Schicht 18, 20 und 22 aufweist. Verschiedene Modifikationen können an der rückseitigen Struktur vorgenommen werden, solange die Struktur die erste Schicht nach außen exponiert und die zweite Schicht, deren Brechungsindex kleiner ist als derjenige der ersten Schicht, aufweist. Zum Beispiel kann die erste Schicht aus einem anderen Material als Polysilizium gebildet sein, und die zweite Schicht kann aus einem anderen Material als einer Siliziumoxidschicht (wie einer Siliziumnitridschicht) gebildet sein.
  • Da der Übergang zwischen der zweiten Schicht 20 und der dritten Schicht 22 in der rückseitigen Struktur 16 vorhanden ist, werden reflektierte Strahlen von diesem Übergang ebenso als vorhanden angenommen. Wenn diese Gruppe von reflektierten Strahlen maßgeblich zu der Intensität Y der reflektierten Strahlen beiträgt, kann die Schichtdicke der zweiten Schicht angepasst werden, um das Auftreten einer Interferenz zu verhindern, welche eine gegenseitige Verstärkung zwischen einer Mehrzahl von Gruppen von Strahlen verursacht. Ergebnisse eines durch den Erfinder der vorliegenden Erfindung durchgeführten Experiments zeigten jedoch, dass reflektierte Strahlen von dem Übergang zwischen der zweiten Schicht 20 und der dritten Schicht 22 nicht maßgeblich zu der Intensität Y der reflektierten Strahlen beitrugen. Weiter ist der Elementbildungsschritt kompliziert, wenn die Schichtdicke der zweiten Schicht angepasst wird. In der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung wird deshalb nur die Schichtdicke der ersten Schicht 18 angepasst.
  • In der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung wird die Schichtdicke des Materials des Widerstandselements so angepasst, dass die Schichtdicke der ersten Schicht 18 in dem vorstehend beschriebenen Hoch-Emissionsvermögensbereich festgelegt wird. Selbst in einem Fall, in welchem die Schichtdicke der ersten Schicht am Ende des Elementbildungsschritts nicht in dem Hoch-Emissionsvermögensbereich liegt, kann die erste Schicht dünner ausgelegt werden, sodass die Schichtdicke der ersten Schicht vor dem Schichtbildungsschritt in den Hoch-Emissionsvermögensbereich fällt. Das heißt, vor dem Schichtbildungsschritt kann ein Schichtdickenreduzierungsschritt vorgesehen sein, in welchem die Schichtdicke der ersten Schicht so reduziert wird, dass die Schichtdicke der ersten Schicht in dem Bereich zwischen (2n-1)λi/8 bis (2n+1)λi/8 liegt, wobei n eine positive gerade Zahl ist.
  • Die Steuerung 34 kann nicht nur die Temperatur des Bearbeitungsobjekts 10 überwachen sondern auch den Zustand einer Energieversorgung der Kühlvorrichtung 42 zum Beispiel auf der Basis der Temperatur des Bearbeitungsobjekts 10, sodass die Temperatur des Bearbeitungsobjekts 10 beständig beibehalten wird.
  • In dem Schichtbildungsschritt wird eine Zwischenlagenisolierungsschicht durch hochdichte Plasma-CVD gebildet. In dem Schichtbildungsschritt kann jedoch eine andere Schicht durch ein anderes Verfahren gebildet werden, solange die Schichtbildung ausgeführt wird, während die Substrattemperatur mit einem Strahlungsthermometer überwacht wird.
  • Diese Modifikationen können wie gewünscht auf das Halbleitervorrichtungsfertigungsverfahren gemäß den nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen angewendet werden. Die Halbleitervorrichtungsfertigungsverfahren gemäß den nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen weisen jede ein Anzahl von Gemeinsamkeiten mit der Ausführungsform 1 auf und werden deshalb hauptsächlich mit Bezug auf Unterscheidungspunkte von der Ausführungsform 1 beschrieben.
  • Ausführungsform 2
  • 5 ist eine perspektivische Ansicht eines Bearbeitungsobjekts 100 gemäß einer Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung. Eine rückseitige Struktur 102 weist eine erste Schicht 104, eine zweite Schicht 106 und eine dritte Schicht 108 auf. Die erste Schicht 104 ist eine Siliziumoxidschicht, die nach außen exponiert ist. Die zweite Schicht 106 ist Polysilizium in Kontakt mit der ersten Schicht 104. Der Brechungsindex der zweiten Schicht 106 (Polysilizium) ist größer als derjenige der ersten Schicht 104 (Siliziumoxidschicht). Die dritte Schicht 108 ist eine Siliziumoxidschicht zwischen der zweiten Schicht 106 und dem Substrat 12. Die rückseitige Struktur 102 wird ausgebildet, wenn die Elementstruktur 14 in dem Elementbildungsschritt ausgebildet wird.
  • Durch Anpassen der Schichtdicke der Siliziumoxidschicht, die in dem Elementbildungsschritt gebildet wird, wird die Schichtdicke dy der ersten Schicht 104 in dem Bereich von (2n-1)λi/8 bis (2n+1)λi/8 festgelegt, wobei n eine positive ungerade Zahl ist.
  • 6 ist eine schematische Darstellung, die interne Abschnitte der Schichtbildungsvorrichtung in dem Schichtbildungsschritt zeigt. Infrarotstrahlen 50 einer Wellenlänge Äi werden von dem Strahlungsthermometer 32 auf die rückseitige Struktur 102 auftreffen gelassen. Dann misst das Strahlungsthermometer 32 die Intensitäten der reflektierten Strahlen 110 und 112. Die reflektierten Strahlen 110 sind reflektierte Strahlen, die von dem Übergang zwischen einem Vakuum oder atmosphärischer Luft und der ersten Schicht 104 nach Art eines festen Endes reflektiert werden. Entsprechend sind die reflektierten Strahlen 110 mit Bezug auf die einfallenden Strahlen, d.h. die Infrarotstrahlen 50, um ½ der Wellenlänge phasenverschoben.
  • Der Brechungsindex der zweiten Schicht 106, die aus Polysilizium gebildet ist, ist größer als derjenige der ersten Schicht 104, die aus einer Siliziumoxidschicht gebildet ist. Deshalb sind die reflektierten Strahlen 112 reflektierte Strahlen, die von dem Übergang zwischen der ersten Schicht 104 und der zweiten Schicht 106 nach Art eines festen Endes reflektiert werden. Entsprechend sind die reflektierten Strahlen 112 mit Bezug auf die einfallenden Strahlen, d.h. die Infrarotstrahlen 50, um ½ der Wellenlänge phasenverschoben.
  • Als eine Folge ist die Phasendifferenz zwischen den reflektierten Strahlen 110 und den reflektierten Strahlen 112 2dy (zweimal die Schichtdicke der ersten Schicht 104). Wenn die Schichtdicke dy der ersten Schicht 104 ein ganzzahliges Vielfaches von (1/2)λi ist, ist die Phasendifferenz zwischen den reflektierten Strahlen 110 und den reflektierten Strahlen 112 ein ganzzahliges Vielfaches von λi, und eine Interferenz tritt auf, sodass die reflektierten Strahlen 110 und die reflektierten Strahlen 112 einander verstärken.
  • Wenn andererseits die Schichtdicke dy der ersten Schicht 104 ein ungerades Vielfaches von (1/4)Ai ist, ist die Phasendifferenz zwischen den reflektierten Strahlen 110 und den reflektierten Strahlen 112 ein ganzzahliges Vielfaches von (1/2)λi, und eine Interferenz tritt auf, sodass die reflektierten Strahlen 110 und die reflektierten Strahlen 112 einander abschwächen. In diesem Fall kann die Intensität Y der reflektierten Strahlen reduziert werden, sodass der Wert des Infrarot-Emissionsvermögens (X-Y) ausreichend groß ist.
  • In der Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung wird deshalb die Schichtdicke dy der ersten Schicht 104 in dem Bereich von (2n-1)λi/8 bis (2n+1)λi/8 festgelegt, wobei n eine positive ungerade Zahl ist. Dieser Bereich der Schichtdicke ist ein Bereich, dessen Mitte ein ungerades Vielfaches von ¼ der Wellenlänge ist und welcher sich um (1/8)λi von diesem Wert in der ansteigenden und abfallenden Richtung erstreckt. Dies ist ein Bereich zum Vermeiden von ganzzahligen Vielfachen von (1/2)λi. Somit ist es möglich, zu verhindern, dass die Mehrzahl von Gruppen von reflektierten Strahlen einander beeinflussen und verstärken, wenn das Infrarot-Emissionsvermögen des Bearbeitungsobjekts 100 gemessen wird.
  • Vor dem Schichtbildungsschritt kann ein Schichtdickenreduzierungsschritt vorgesehen sein, um die Schichtdicke der ersten Schicht 104 zu reduzieren, sodass die Schichtdicke der ersten Schicht 104 in dem Bereich von (2n-1)λi/8 bis (2n+1)Äi/8 liegt, wobei n eine positive ungerade Zahl ist.
  • Veranschaulichendes Beispiel
  • Ein Hochhalten des Infrarot-Emissionsvermögens durch Anpassen der Schichtdicke der ersten Schicht ist in den Beschreibungen der Ausführungsformen 1 und 2 beschrieben worden. Der Grund dafür, dass eine Notwendigkeit entsteht, die Schichtdicke der ersten Schicht anzupassen, ist, dass die rückseitige Struktur aus einer Mehrzahl von Schichten aufgebaut ist, welche voneinander verschiedene Brechungsindizes aufweisen. In einem veranschaulichenden Beispiel wird eine rückseitige Struktur in dem Schichtbildungsschritt in einem Brechungsindex gleichmäßig ausgeführt.
  • 7 ist eine perspektivische Ansicht eines Bearbeitungsobjekts zu der Zeit der Vollendung des Elementbildungsschritts in dem veranschaulichenden Beispiel. In dem Elementbildungsschritt wird ein Teil der Schichten, die auf der rückseitigen Oberflächenseite des Substrats 12 ausgebildet sind, entfernt, sodass eine rückseitige Struktur 150 an dem Ende des Elementbildungsschritts in einem Brechungsindex gleichmäßig ist. Das heißt, die zweite Schicht 20 in 1 wird in dem Elementbildungsschritt entfernt, um nur die erste Schicht 18 und die dritte Schicht 22 in der rückseitigen Struktur 150 zu belassen. Die rückseitige Struktur 150, die nur aus Polysilizium gebildet ist, kann somit erhalten werden.
  • Wenn in dem Schichtbildungsschritt Infrarotstrahlen von dem Strahlungsthermometer auf die rückseitige Struktur 150 auftreffen gelassen werden, können nur reflektierte Strahlen von dem Übergang zwischen einem Vakuum oder atmosphärischer Luft und der ersten Schicht 18 erfasst werden. Eine gegenseitige Verstärkung durch eine Interferenz zwischen einer Mehrzahl von Gruppen von reflektierten Strahlen kann somit verhindert werden.
  • Das Halbleitervorrichtungsfertigungsverfahren gemäß dem veranschaulichenden Beispiel führt die rückseitige Struktur in einem Brechungsindex gleichmäßig aus, um eine Interferenzreflektion in der rückseitigen Struktur zu unterbinden. Verschiedene Modifikationen können daran vorgenommen werden, sodass dieses Merkmal nicht verlorengeht. Zum Beispiel können, wie in 8 gezeigt, nur die erste Schicht 104 und die dritte Schicht 108, die aus einer Siliziumoxidschicht gebildet sind, eine rückseitige Struktur 200 bilden. In diesem Fall wird die zweite Schicht 106 in 5 in dem Elementbildungsschritt entfernt. Die rückseitige Struktur in dem Schichtbildungsschritt kann aus einer Siliziumnitridschicht oder dergleichen gebildet sein anstatt ausschließlich aus Polysilizium oder einer Siliziumoxidschicht gebildet zu sein.
  • Bezugszeichenliste
  • 10 Bearbeitungsobjekt, 12 Substrat, 14 Elementstruktur, 16 rückseitige Struktur, 18 erste Schicht, 20 zweite Schicht, 22 dritte Schicht, 30 Schichtbildungsvorrichtung, 32 Strahlungsthermometer, 34 Steuerung, 40 Plattform, 42 Kühlvorrichtung, 50 Infrarotstrahlen, 52, 54 reflektierte Strahlen, 60 Elektrode, 60a Schlitze, 100 Bearbeitungsobjekt, 102, 150, 200 rückseitige Struktur, 110, 112 reflektierte Strahlen

Claims (6)

  1. Halbleitervorrichtungsfertigungsverfahren, aufweisend: einen Elementbildungsschritt des Ausbildens einer Elementstruktur (14) auf einer vorderen Oberfläche eines Substrats (12) und des Ausbildens einer rückseitigen Struktur (16) auf einer rückseitigen Oberfläche des Substrats (12); und einen Schichtbildungsschritt des Ausführens einer Schichtbildung auf einer vorderen Oberfläche der Elementstruktur (14) während eines Messens der Temperatur des Substrats (12) unter Verwendung eines Strahlungsthermometers (32), welches Infrarotstrahlen einer Wellenlänge λi auf die rückseitige Struktur (16) auftreffen lässt, um ein Infrarot-Emissionsvermögen des Substrats (12) zu erhalten, wobei die rückseitige Struktur (16) eine erste Schicht (18) nach außen exponiert und eine zweite Schicht (20) in Kontakt mit der ersten Schicht (18) aufweist, wobei der Brechungsindex der zweiten Schicht (20) kleiner ist als derjenige der ersten Schicht (18), und wobei in dem Schichtbildungsschritt die Schichtdicke der ersten Schicht (18) in einem Bereich von (2n-1)λi/8 bis (2n+1)λi/8 festgelegt ist, wobei n eine positive gerade Zahl ist.
  2. Halbleitervorrichtungsfertigungsverfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Elementstruktur (14) einen Transistor und ein Widerstandselement aufweist; die rückseitige Struktur (16) eine dritte Schicht (22) zwischen der zweiten Schicht (20) und dem Substrat (12) aufweist; die dritte Schicht (22) ein Polysilizium ist, das zu der Zeit der Schichtbildung für eine Gate-Elektrode des Transistors ausgebildet wird; die zweite Schicht (20) eine Siliziumoxidschicht ist, die zu der Zeit der Schichtbildung einer Oxidschicht zum Gestalten der Gate-Elektrode ist; und die erste Schicht (18) ein Polysilizium ist, das zu der Zeit der Schichtbildung eines Materials für das Widerstandselement ist.
  3. Halbleitervorrichtungsfertigungsverfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, weiter aufweisend einen Schichtdickenreduzierungsschritt des Reduzierens der Schichtdicke der ersten Schicht (18) als einen Schritt vor dem Schichtbildungsschritt, sodass die Schichtdicke der ersten Schicht (18) in dem Bereich von (2n-1)λi/8 bis (2n+1)λi/8 liegt, wobei n eine positive gerade Zahl ist.
  4. Halbleitervorrichtungsfertigungsverfahren, aufweisend: einen Elementbildungsschritt des Ausbildens einer Elementstruktur (14) auf einer vorderen Oberfläche eines Substrats (12) und des Ausbildens einer rückseitigen Struktur (102) auf einer rückseitigen Oberfläche des Substrats (12); und einen Schichtbildungsschritt des Ausführens einer Schichtbildung auf einer vorderen Oberfläche der Elementstruktur (14) während eines Messens der Temperatur des Substrats (12) unter Verwendung eines Strahlungsthermometers (32), welches Infrarotstrahlen einer Wellenlänge λi auf die rückseitige Struktur (102) auftreffen lässt, um ein Infrarot-Emissionsvermögen des Substrats (12) zu erhalten, wobei die rückseitige Struktur (102) eine erste Schicht (104) nach außen exponiert und eine zweite Schicht (106) in Kontakt mit der ersten Schicht (104) aufweist, wobei der Brechungsindex der zweiten Schicht (106) größer ist als derjenige der ersten Schicht (104), und wobei in dem Schichtbildungsschritt die Schichtdicke der ersten Schicht (104) in einem Bereich von (2n-1)λi/8 bis (2n+1)λi/8 festgelegt ist, wobei n eine positive ungerade Zahl ist.
  5. Halbleitervorrichtungsfertigungsverfahren gemäß Anspruch 4, weiter aufweisend einen Schichtdickenreduzierungsschritt des Reduzierens der Schichtdicke der ersten Schicht (104) als einen Schritt vor dem Schichtbildungsschritt, sodass die Schichtdicke der ersten Schicht (104) in dem Bereich von (2n-1)λi/8 bis (2n+1)Äi/8 liegt, wobei n eine positive ungerade Zahl ist.
  6. Halbleitervorrichtungsfertigungsverfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Elementstruktur eine Verdrahtungsschicht aufweist, und wobei in dem Schichtbildungsschritt eine Zwischenlagenisolierungsschicht für die Verdrahtungsschicht durch hochdichte Plasma-CVD gebildet wird.
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