JP2000332075A - 温度測定用ウエハ - Google Patents
温度測定用ウエハInfo
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- JP2000332075A JP2000332075A JP11142796A JP14279699A JP2000332075A JP 2000332075 A JP2000332075 A JP 2000332075A JP 11142796 A JP11142796 A JP 11142796A JP 14279699 A JP14279699 A JP 14279699A JP 2000332075 A JP2000332075 A JP 2000332075A
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- semiconductor wafer
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- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】いかなる抵抗率の誘電膜を有する静電チャック
上であっても、再現性よくウエハ表面の温度を測定可能
な温度測定用ウエハを提供する。 【解決手段】導体ウエハの表面に熱電対を接着剤などに
より熱電対を固定してウエハの表面温度を測定するタイ
プの温度測定用ウエハにおいて、少なくとも熱電対を固
定した面とは反対の面に絶縁膜を設けた構成とすること
により達成できる。
上であっても、再現性よくウエハ表面の温度を測定可能
な温度測定用ウエハを提供する。 【解決手段】導体ウエハの表面に熱電対を接着剤などに
より熱電対を固定してウエハの表面温度を測定するタイ
プの温度測定用ウエハにおいて、少なくとも熱電対を固
定した面とは反対の面に絶縁膜を設けた構成とすること
により達成できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体の製造技術に
属する。特に、半導体製造装置内におけるウエハの表面
温度の測定に関する。
属する。特に、半導体製造装置内におけるウエハの表面
温度の測定に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体製造装置でウエハ表面を加工する
場合、処理中のウエハの温度を制御することが非常に重
要になってきている。例えば、プラズマを用いてウエハ
表面に微細な溝を掘るエッチング処理においてはウエハ
の面内に温度のばらつきがあると、温度に応じてエッチ
ングの進行速度やエッチング形状にばらつきが出るた
め、最終的にできた製品の性能にばらつきができ歩留ま
りが悪化してしまう問題がある。したがって、処理中の
ウエハの温度分布を精度よく測定する技術が重要となっ
てくる。通常ウエハの表面温度を測定する方法としては
ウエハの表面に何らかの接着剤により熱電対を固定し、
この熱電対からの信号を読み取り温度を測定する方法が
開示されている。
場合、処理中のウエハの温度を制御することが非常に重
要になってきている。例えば、プラズマを用いてウエハ
表面に微細な溝を掘るエッチング処理においてはウエハ
の面内に温度のばらつきがあると、温度に応じてエッチ
ングの進行速度やエッチング形状にばらつきが出るた
め、最終的にできた製品の性能にばらつきができ歩留ま
りが悪化してしまう問題がある。したがって、処理中の
ウエハの温度分布を精度よく測定する技術が重要となっ
てくる。通常ウエハの表面温度を測定する方法としては
ウエハの表面に何らかの接着剤により熱電対を固定し、
この熱電対からの信号を読み取り温度を測定する方法が
開示されている。
【０００３】この様なウエハ表面の温度を測定する方法
としては、例えば特開平5−149795号に開示されてい
る。この開示例で熱電対をウエハに固定する際に、低温
溶融ガラスを用いて固定する方法が示されている。この
方法では、熱電対を低温溶融ガラスを用いてウエハに固
定するために、接着部に気体が混入することがない。し
たがって、減圧された雰囲気の中で使用された場合であ
っても気泡が破裂することによる接触部の亀裂の発生
や、温度測定の弊害となる熱抵抗の発生原因となるミク
ロな空隙の発生を予防することができ、再現性のよい温
度測定が可能となる。
としては、例えば特開平5−149795号に開示されてい
る。この開示例で熱電対をウエハに固定する際に、低温
溶融ガラスを用いて固定する方法が示されている。この
方法では、熱電対を低温溶融ガラスを用いてウエハに固
定するために、接着部に気体が混入することがない。し
たがって、減圧された雰囲気の中で使用された場合であ
っても気泡が破裂することによる接触部の亀裂の発生
や、温度測定の弊害となる熱抵抗の発生原因となるミク
ロな空隙の発生を予防することができ、再現性のよい温
度測定が可能となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法では実際の半導体製造装置に適用されている静電チャ
ックを用いたウエハステージ上で実施された場合につい
て考慮がなされていない。つまり、真空中でウエハを保
持するステージでは、ウエハを単に載せただけではウエ
ハとステージ間の熱伝達が不十分であり、プラズマプロ
セスなど処理中のウエハに入熱がある場合にはウエハを
冷却する必要がある。この場合、ウエハ裏面にヘリウム
ガスを導入することにより熱伝達を向上させる手法が取
られるが、ウエハがヘリウムガス圧によりずれることが
ないように静電チャックを用いて静電気力により固定す
る方法が採用される。
法では実際の半導体製造装置に適用されている静電チャ
ックを用いたウエハステージ上で実施された場合につい
て考慮がなされていない。つまり、真空中でウエハを保
持するステージでは、ウエハを単に載せただけではウエ
ハとステージ間の熱伝達が不十分であり、プラズマプロ
セスなど処理中のウエハに入熱がある場合にはウエハを
冷却する必要がある。この場合、ウエハ裏面にヘリウム
ガスを導入することにより熱伝達を向上させる手法が取
られるが、ウエハがヘリウムガス圧によりずれることが
ないように静電チャックを用いて静電気力により固定す
る方法が採用される。
【０００５】したがって、静電チャックからウエハへ電
流が流れるため、この電流が熱電対の信号にノイズとし
てのってきてしまうため測定不能となるのである。この
ノイズは静電チャックの誘電膜の抵抗が非常に大きく、
リーク電流が非常に小さい場合にはあまり問題とならな
いが、誘電膜の抵抗を下げ、リーク電流を流すことによ
り大きな吸着力を確保するタイプの静電チャックを使用
している場合には特に顕著に表れる。
流が流れるため、この電流が熱電対の信号にノイズとし
てのってきてしまうため測定不能となるのである。この
ノイズは静電チャックの誘電膜の抵抗が非常に大きく、
リーク電流が非常に小さい場合にはあまり問題とならな
いが、誘電膜の抵抗を下げ、リーク電流を流すことによ
り大きな吸着力を確保するタイプの静電チャックを使用
している場合には特に顕著に表れる。
【０００６】本発明の目的は、いかなる静電チャックを
使用して固定したウエハであっても再現性よく表面の温
度が測定可能な温度測定用ウエハを提供することであ
る。
使用して固定したウエハであっても再現性よく表面の温
度が測定可能な温度測定用ウエハを提供することであ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、半導体ウ
エハの表面に熱電対を接着剤などにより熱電対を固定し
てウエハの表面温度を測定するタイプの温度測定用ウエ
ハにおいて、少なくとも熱電対を固定した面とは反対の
面に絶縁膜を設けた構成とすることにより達成できる。
エハの表面に熱電対を接着剤などにより熱電対を固定し
てウエハの表面温度を測定するタイプの温度測定用ウエ
ハにおいて、少なくとも熱電対を固定した面とは反対の
面に絶縁膜を設けた構成とすることにより達成できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図にした
がって説明する。
がって説明する。
【０００９】図１に本発明の実施例を示す。本実施例で
は、ウエハ３は熱酸化処理によりシリコン４上の全面に
わたり厚みが約１μｍの酸化膜５が付けられている。ウ
エハの表面には、銀ペースト２を塗布し、この銀ペース
トの中に先端の絶縁皮膜をはがした状態でよじることに
より金属接触した熱電対１が半径上の３個所に固定され
ている。
は、ウエハ３は熱酸化処理によりシリコン４上の全面に
わたり厚みが約１μｍの酸化膜５が付けられている。ウ
エハの表面には、銀ペースト２を塗布し、この銀ペース
トの中に先端の絶縁皮膜をはがした状態でよじることに
より金属接触した熱電対１が半径上の３個所に固定され
ている。
【００１０】図２は本発明の実施例の温度測定用ウエハ
を実際に静電チャックで吸着している状態を示す。本実
施例の静電チャックでは誘電膜１１となる焼結体セラミ
ックスの内部に電気的に絶縁された二個の内部電極１
１，１２が内蔵された構成となっている。本実施例の誘
電膜材料の主成分はアルミナである。それぞれの内部電
極には外部に設置された極性の異なる直流電源８，９が
リード線１５，１６とスイッチ１７を介して接続してあ
る。図中、６，７は接地電位を表している。また、名部
電極に電圧を印加する回路中には、静電チャック動作中
に回路に流れるリーク電流を測定するための電流計１０
が接続してある。したがって、スイッチ１７を閉じると
内部電極１２，１３と被吸着物であるウエハ１４の間に
電位差が生じ、内部電極とウエハの間に電荷がチャージ
することにより静電気力が発生しウエハが吸着される。
を実際に静電チャックで吸着している状態を示す。本実
施例の静電チャックでは誘電膜１１となる焼結体セラミ
ックスの内部に電気的に絶縁された二個の内部電極１
１，１２が内蔵された構成となっている。本実施例の誘
電膜材料の主成分はアルミナである。それぞれの内部電
極には外部に設置された極性の異なる直流電源８，９が
リード線１５，１６とスイッチ１７を介して接続してあ
る。図中、６，７は接地電位を表している。また、名部
電極に電圧を印加する回路中には、静電チャック動作中
に回路に流れるリーク電流を測定するための電流計１０
が接続してある。したがって、スイッチ１７を閉じると
内部電極１２，１３と被吸着物であるウエハ１４の間に
電位差が生じ、内部電極とウエハの間に電荷がチャージ
することにより静電気力が発生しウエハが吸着される。
【００１１】このように、温度測定用の熱電対が表面に
固定された温度測定用のウエハの裏面に絶縁物である酸
化膜が取り付けられた場合に、回路に流れるリーク電流
がどう変化するかを実測した結果を図３に示す。これ
は、図２に示す実施例と同じ構成でシリコンウエハと１
μｍの厚みの裏面酸化膜を有する酸化膜付きウエハを吸
着中に回路に流れたリーク電流の測定結果である。図
中、丸印はシリコンウエハ，四角印が酸化膜付きウエハ
である。この結果から、印加電圧の増加にともないリー
ク電流が増加する様子がわかる。また、裏面酸化膜を有
するウエハでは、シリコンウエハの場合に比べてリーク
電流が１桁以上小さくなっていることがわかる。
固定された温度測定用のウエハの裏面に絶縁物である酸
化膜が取り付けられた場合に、回路に流れるリーク電流
がどう変化するかを実測した結果を図３に示す。これ
は、図２に示す実施例と同じ構成でシリコンウエハと１
μｍの厚みの裏面酸化膜を有する酸化膜付きウエハを吸
着中に回路に流れたリーク電流の測定結果である。図
中、丸印はシリコンウエハ，四角印が酸化膜付きウエハ
である。この結果から、印加電圧の増加にともないリー
ク電流が増加する様子がわかる。また、裏面酸化膜を有
するウエハでは、シリコンウエハの場合に比べてリーク
電流が１桁以上小さくなっていることがわかる。
【００１２】図４には実際に本発明の実施例の温度測定
用ウエハでウエハの温度分布を測定した場合と、本発明
の実施例の温度測定用ウエハのウエハをシリコンウエハ
で製作したものを、図２に示したのと同じ構成で吸着中
のウエハの温度分布を測定した一例を示す。この測定で
は誘電膜の温度を図２には示していない外部の温調機に
より５０℃一定に保って実測した。この図から、シリコ
ンウエハ上に熱電対を固定した場合には、測定値が実際
の温度の５０℃からずれてしまい正確には測定できてい
ないのに対し、裏面に酸化膜のついた本発明の実施例の
温度測定用ウエハではほぼ正確に測定できていることが
わかる。
用ウエハでウエハの温度分布を測定した場合と、本発明
の実施例の温度測定用ウエハのウエハをシリコンウエハ
で製作したものを、図２に示したのと同じ構成で吸着中
のウエハの温度分布を測定した一例を示す。この測定で
は誘電膜の温度を図２には示していない外部の温調機に
より５０℃一定に保って実測した。この図から、シリコ
ンウエハ上に熱電対を固定した場合には、測定値が実際
の温度の５０℃からずれてしまい正確には測定できてい
ないのに対し、裏面に酸化膜のついた本発明の実施例の
温度測定用ウエハではほぼ正確に測定できていることが
わかる。
【００１３】以上のように、本発明の温度測定用ウエハ
ではウエハ裏面に絶縁膜が存在するため、いかなる静電
チャックで吸着中であってもウエハに流れ込むリーク電
流が非常に小さくなるので、ノイズとして熱電対の信号
にのってくることがなく、再現性よくウエハの表面温度
を測定することが可能となる。
ではウエハ裏面に絶縁膜が存在するため、いかなる静電
チャックで吸着中であってもウエハに流れ込むリーク電
流が非常に小さくなるので、ノイズとして熱電対の信号
にのってくることがなく、再現性よくウエハの表面温度
を測定することが可能となる。
【００１４】なお、本実施例ではウエハ裏面の酸化膜を
熱酸化によりつけているが、必ずしもそうである必要は
なく、例えばＣＶＤ法などの方法で作成してもよい。ま
た、ウエハ裏面の絶縁膜を酸化膜としているが、必ずし
もこれに限らない。重要なことは絶縁性があることであ
り、例えば窒化膜のようなものであってもよいし、高分
子化合物からなる材料などを使用することも可能であ
る。ウエハ裏面の絶縁膜の厚みは、本実施例では１μｍ
としたが、これは使用する静電チャックの誘電膜の抵抗
率との兼ね合い、つまり吸着中に回路に流れ込むリーク
電流の値で決定されるべきものであり、適宜決定すれば
よい。
熱酸化によりつけているが、必ずしもそうである必要は
なく、例えばＣＶＤ法などの方法で作成してもよい。ま
た、ウエハ裏面の絶縁膜を酸化膜としているが、必ずし
もこれに限らない。重要なことは絶縁性があることであ
り、例えば窒化膜のようなものであってもよいし、高分
子化合物からなる材料などを使用することも可能であ
る。ウエハ裏面の絶縁膜の厚みは、本実施例では１μｍ
としたが、これは使用する静電チャックの誘電膜の抵抗
率との兼ね合い、つまり吸着中に回路に流れ込むリーク
電流の値で決定されるべきものであり、適宜決定すれば
よい。
【００１５】さらに、本実施例では、ウエハに取り付け
る熱電対の種類について言及していないが、これは実際
に使用される温度測定ウエハの予想温度によって適宜決
定すればよい。また、熱電対をウエハに固定するのに銀
ペーストを使用した例を示したが、その他の方法により
固定してもよい。また、実施例ではウエハ面内の半径方
向に３個所のみ熱電対を取り付けた構成としているが、
より多くの熱電対を取り付ければそれだけ詳しくウエハ
面内の温度分布を測定することが可能となる。
る熱電対の種類について言及していないが、これは実際
に使用される温度測定ウエハの予想温度によって適宜決
定すればよい。また、熱電対をウエハに固定するのに銀
ペーストを使用した例を示したが、その他の方法により
固定してもよい。また、実施例ではウエハ面内の半径方
向に３個所のみ熱電対を取り付けた構成としているが、
より多くの熱電対を取り付ければそれだけ詳しくウエハ
面内の温度分布を測定することが可能となる。
【００１６】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、ウエハ裏
面に絶縁性の膜が設けてあるため、いかなる抵抗率の誘
電膜を有する静電チャックであっても、吸着中にウエハ
を流れるリーク電流は非常に微少であるため、このリー
ク電流がウエハ表面に固定された熱電対の出力にノイズ
としてのってくることはほとんどなく、再現性よくウエ
ハの温度分布を測定することができる温度測定用ウエハ
を提供することが可能となる。
面に絶縁性の膜が設けてあるため、いかなる抵抗率の誘
電膜を有する静電チャックであっても、吸着中にウエハ
を流れるリーク電流は非常に微少であるため、このリー
ク電流がウエハ表面に固定された熱電対の出力にノイズ
としてのってくることはほとんどなく、再現性よくウエ
ハの温度分布を測定することができる温度測定用ウエハ
を提供することが可能となる。
【図１】本発明の第一の実施例である半導体ウエハの斜
視図。
視図。
【図２】温度測定用ウエハを静電チャックに吸着した状
態を示す断面図。
態を示す断面図。
【図３】半導体ウエハ裏面の絶縁物に流れるリーク電流
の特性図。
の特性図。
【図４】温度測定用ウエハの温度分布を示す特性図。
１…熱電対、２…銀ペースト、３，１４…ウエハ、４…
シリコン、５…酸化膜、６，７…接地、８，９…直流電
源、１０…電流計、１１…誘電膜、１２，１３…内部電
極、１５，１６…リード線、１７…スイッチ。
シリコン、５…酸化膜、６，７…接地、８，９…直流電
源、１０…電流計、１１…誘電膜、１２，１３…内部電
極、１５，１６…リード線、１７…スイッチ。
Claims (1)
- 【請求項１】半導体ウエハの表面に熱電対を固定する手
段により前記半導体ウエハ表面に熱電対を固定し、前記
半導体ウエハの表面温度を測定する温度測定用ウエハに
おいて、少なくとも前記熱電対を固定した面とは反対の
面には絶縁膜を備えたことを特徴とする温度測定用ウエ
ハ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11142796A JP2000332075A (ja) | 1999-05-24 | 1999-05-24 | 温度測定用ウエハ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11142796A JP2000332075A (ja) | 1999-05-24 | 1999-05-24 | 温度測定用ウエハ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000332075A true JP2000332075A (ja) | 2000-11-30 |
Family
ID=15323830
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11142796A Pending JP2000332075A (ja) | 1999-05-24 | 1999-05-24 | 温度測定用ウエハ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000332075A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003107415A1 (ja) | 2002-06-17 | 2003-12-24 | 三菱重工業株式会社 | ウェーハ電位又は温度の測定方法及び装置 |
| JP2005337750A (ja) * | 2004-05-24 | 2005-12-08 | Komatsu Ltd | 熱流束測定基板 |
| CN102735355A (zh) * | 2012-07-04 | 2012-10-17 | 成都欧林生物科技股份有限公司 | 温度探头快速固定方法 |
-
1999
- 1999-05-24 JP JP11142796A patent/JP2000332075A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003107415A1 (ja) | 2002-06-17 | 2003-12-24 | 三菱重工業株式会社 | ウェーハ電位又は温度の測定方法及び装置 |
| US7335315B2 (en) | 2002-06-17 | 2008-02-26 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Method and device for measuring wafer potential or temperature |
| JP2005337750A (ja) * | 2004-05-24 | 2005-12-08 | Komatsu Ltd | 熱流束測定基板 |
| JP4563728B2 (ja) * | 2004-05-24 | 2010-10-13 | 株式会社小松製作所 | 熱流束測定基板 |
| CN102735355A (zh) * | 2012-07-04 | 2012-10-17 | 成都欧林生物科技股份有限公司 | 温度探头快速固定方法 |
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