JP2004260002A - Substrate temperature detection device, its manufacturing method and method for detecting temperature of substrate - Google Patents

Substrate temperature detection device, its manufacturing method and method for detecting temperature of substrate Download PDF

Info

Publication number
JP2004260002A
JP2004260002A JP2003049869A JP2003049869A JP2004260002A JP 2004260002 A JP2004260002 A JP 2004260002A JP 2003049869 A JP2003049869 A JP 2003049869A JP 2003049869 A JP2003049869 A JP 2003049869A JP 2004260002 A JP2004260002 A JP 2004260002A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor substrate
impurity layer
substrate
temperature
resistance value
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2003049869A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Osatake Matsuura
修武 松浦
Hideki Yamawaki
秀樹 山脇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP2003049869A priority Critical patent/JP2004260002A/en
Publication of JP2004260002A publication Critical patent/JP2004260002A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately detect the surface temperature of a substrate without requiring much time for measuring. <P>SOLUTION: A substrate temperature detection device comprises a semiconductor substrate 1; an impurity layer 2 formed on the surface of the semiconductor substrate 1 and capable of diffusing in accordance with the surface temperature of the substrate 1; and a structure 3 formed on the impurity layer 2 by a material having emissivity equal to that of the surface of the semiconductor substrate to be used for a product, e.g. a material to be used as an electrode of the semiconductor substrate, and provided with holes 4 for exposing a part of the surface of the impurity layer 2 to detect the surface temperature of the semiconductor substrate 1, on the basis of a resistance value of the semiconductor substrate 1 which is measured through the holes 4. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板温度検出装置、その製造方法及び基板温度検出方法に関し、特に、半導体基板の表面温度を測定するものに用いて好適なものである。
【0002】
【従来の技術】
半導体装置の製造プロセスにおいて、アニール工程や成膜工程における半導体基板(半導体ウエハ)の温度制御は非常に重要である。特に、半導体製造装置をメンテナンスした後や異なる製造プロセス条件で製造する場合には、実際に半導体ウエハの表面温度を測定して、その妥当性を評価できるようにすることが必須である。また、半導体ウエハの表面温度分布の制御は、半導体ウエハの大面積化にしたがって、その歩留まりや信頼性を向上させる点でも重要となる。
【0003】
この半導体ウエハ表面の温度検出方法としては、特許第2644198号公報に、不純物をドープした半導体ウエハの抵抗変化を利用する方法が示されている。また、他の温度検出方法としては、熱電対が表面に取り付けされた半導体ウエハをホットプレート上に置き、熱電対の配線を外部に取りまわして計測する方法や、非接触の赤外放射温度計を用いる方法等が挙げられる。
【0004】
【特許文献1】
特許第2644198号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許第2644198号公報に示された半導体基板の温度検出方法では、製品の対象となる半導体基板の表面状態とは異なるために、半導体基板表面における温度分布を正確に測定することができないという問題がある。 ここで、温度検出用の不純物として硼素(B)がドープされたシリコンウエハの表面の温度分布図を図7に示す。また、シリコンウエハ表面に熱電対を付けて測定した温度分布図を図8に示す。ここで、図7及び図8に示した特性図の縦軸は摂氏温度(℃)であり、横軸はシリコンウエハの中央部を原点0としてX軸方向、Y軸方向の変位距離(mm)を示している。
【0006】
図7に示した表面温度分布と図8に示した表面温度分布とを比較すると、図7に示した硼素をドープしたシリコンウエハの特性図は、その温度分布が下に凸の温度分布となっており、図8に示した熱電対を付けたシリコンウエハにおける上に凸の特性図とはその表面温度分布が異なっている。ここで、図8に示す熱電対を用いて測定したシリコンウエハの表面温度分布は、実際にシリコンウエハの表面温度を直接的に測定していることから正確な温度分布であると考えられるため、不純物をドープしたのみのシリコンウエハでは、正確な表面温度分布を測定することができない。
【0007】
一方、熱電対を用いてシリコンウエハの面内温度分布の測定を行う場合には、チャンバを大気に開放して熱電対の配線を取りまわす等の準備が必要であり、測定に多大な時間を要してしまうという問題がある。また、赤外放射温度計により面内温度分布の測定を行う場合には、シリコンウエハの表面状態やそれが置かれている環境状態による誤差が大きいために、正確な温度分布を測定することが困難である。
【0008】
本発明は上述の問題点にかんがみてなされたもので、基板温度の測定に多大な時間を要することなく、基板の表面温度を正確に検出することが可能な基板温度検出装置、その製造方法及び基板温度検出方法を実現することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、鋭意検討の結果、以下に示す発明の諸態様に想到した。
【0010】
本発明の基板温度検出装置は、少なくとも一部が露出している不純物層を有する第1の半導体基板に対し、加熱によって前記不純物層の拡散を促しながら、逐次複数回に渡って前記第1の半導体基板の抵抗値と前記第1の半導体基板の表面温度とを同時に測定し、求めた抵抗値と表面温度との相関関係にしたがって、少なくとも一部が露出している不純物層を有する第2の半導体基板に対し、当該不純物層を通して前記第2の半導体基板の抵抗値を測定し、当該抵抗値からみた前記相関関係に基づいて、前記第2の半導体基板の表面温度を算出するように構成したことを特徴とするものである。
【0011】
本発明の基板温度検出装置の他の態様は、少なくとも一部が露出している不純物層を有する半導体基板に対し、前記不純物層を通して前記半導体基板の抵抗値を測定し、前記抵抗値に基づいて前記半導体基板の表面温度を検出するように構成したことを特徴とするものである。
【0012】
また、本発明の基板温度検出装置の更に他の態様は、半導体基板と、前記半導体基板の表面に形成された不純物層と、前記不純物層上に形成され、製品の対象となる半導体基板の表面と同等の放射率を有し、前記不純物層の表面の一部を露出させる孔を備える構造体とを含み、前記孔を介して測定された前記半導体基板の抵抗値に基づいて、前記半導体基板の表面温度を検出することを特徴とするものである。
【0013】
また、本発明の基板温度検出装置の更に他の態様は、半導体基板と、前記半導体基板の表面に形成された不純物層と、前記表面に対する裏面の前記半導体基板上に形成され、製品の対象となる半導体基板の表面と同等の放射率を有する構造体とを含み、前記不純物層が形成された前記表面における前記半導体基板の抵抗値に基づいて、前記半導体基板の表面温度を検出することを特徴とするものである。
【0014】
本発明の基板温度検出方法は、少なくとも一部が露出している不純物層を有する半導体基板に対し、前記不純物層を通して前記半導体基板の抵抗値を測定し、前記抵抗値に基づいて前記半導体基板の表面温度を検出することを特徴とするものである。
【0015】
本発明の基板温度検出方法の他の態様は、半導体基板の表面に形成された不純物層と、前記不純物層上に形成され、製品の対象となる半導体基板の表面と同等の放射率を有し、前記不純物層の表面の一部を露出させる孔を備える構造体とを含む基板温度検出装置における基板温度検出方法であって、前記孔を介して前記半導体基板の抵抗値を測定し、その測定結果に基づいて前記半導体基板の表面温度を検出することを特徴とするものである。
【0016】
また、本発明の基板温度検出方法の更に他の態様は、半導体基板の表面に形成された不純物層と、前記不純物層が形成された表面に対する裏面の前記半導体基板上に形成され、製品の対象となる半導体基板の表面と同等の放射率を有する構造体とを含む基板温度検出装置における基板温度検出方法であって、前記不純物層が形成された前記表面における前記半導体基板の抵抗値を測定し、その測定結果に基づいて前記半導体基板の表面温度を検出することを特徴とするものである。
【0017】
本発明の基板温度検出装置の製造方法は、半導体基板の表面に不純物層を形成する工程と、前記不純物層上に、製品の対象となる半導体基板の表面と同等の放射率を有する構造体を形成する工程と、前記構造体に、前記不純物層の表面の一部を露出させ、前記半導体基板の抵抗値を測定するための孔を形成する工程と を有することを特徴とするものである。
【0018】
本発明の基板温度検出装置の製造方法の他の態様は、半導体基板の表面に前記半導体基板の抵抗値を測定するための不純物層を形成する工程と、前記不純物層が形成された表面に対する裏面の半導体基板上に、製品の対象となる半導体基板の表面と同等の放射率を有する構造体を形成する工程とを有することを特徴とするものである。
【0019】
【発明の実施の形態】
−本発明の骨子−
本発明者は、従来の半導体基板の温度測定技術において、半導体基板の表面温度分布を正確に測定することは可能であるが、その場合には測定に多大な時間を要してしまうことがある一方、簡易に測定を行うことは可能であるが、その場合には半導体基板の表面温度分布を高精度に測定することができないということに着目し、半導体基板の表面温度分布の測定を簡易かつ高精度に行うことを可能とすべく、以下の発明の骨子に想到した。
【0020】
まず、半導体基板の表面温度を簡易に測定するために、半導体基板の表面に不純物をドープし、その表面温度に応じて拡散する不純物の拡散状態を当該半導体基板の抵抗変化で測定する方法を用いる。しかしながら、図7と図8を比較しても分かるように、半導体基板の表面に不純物をドープするのみでは、製品の対象となる半導体基板の表面温度分布を正確に測定することができない。本発明者は、この表面温度分布の差異を半導体基板表面の放射率及び熱伝導率の違いによるものであると考えた。
【0021】
そして、半導体基板の表面温度の測定を高精度で行うために、当該半導体基板上に、製品の対象となる半導体基板の表面と同等の放射率及び熱伝導率を有する構造体を形成するようにした。一例として、製品の対象となる半導体基板の電極として用いる材料を構造体として形成し、製品の対象となる半導体基板に対して極めて近い表面状態を作りだすようにする。
【0022】
しかしながら、温度検出用の不純物がドープされた半導体基板上にそのまま構造体を形成したのでは、表面が構造体で覆われているために当該半導体基板の抵抗値を測定することができない。そこで、以下に示す2つの具体的な形態を案出した。
【0023】
第1の形態は、温度検出用の不純物層を半導体基板の表面に形成し、さらに当該表面上に上述した構造体を形成し、その構造体に半導体基板に達する孔を設ける。そして、当該孔を介して半導体基板の抵抗値を測定することにより、半導体基板の表面の温度を検出する。
【0024】
第2の形態は、半導体基板の表面に温度検出用の不純物層を形成し、さらに当該表面に対してその裏面の半導体基板上に上述した構造体を形成する。そして、不純物層が形成された半導体基板の表面の抵抗値を測定することにより、半導体基板の表面の温度を検出する。
【0025】
次に、本発明の基板温度検出装置の骨子を踏まえた諸実施形態について説明する。
【0026】
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態における基板温度検出装置100の概略図であり、図1(a)にその上面図を示し、図1(b)に図1(a)におけるI−I間の断面図を示す。
【0027】
本実施形態における基板温度検出装置100は、半導体基板1と、半導体基板1の表面に温度検出用に形成された不純物層2と、不純物層2上に形成され、製品の対象となる半導体基板の表面と同等の放射率及び熱伝導率を有する材料、例えば当該半導体基板の電極として用いる材料で形成された構造体3とを含んで構成されている。また、構造体3には、不純物層2まで達する孔4が形成されている。
【0028】
次に、本実施形態の基板温度検出装置100における製造方法について説明を行う。
図2は、図1(b)に示した基板温度検出装置100の製造方法を工程順に示す概略断面図である。
【0029】
まず、図2(a)に示すように、シリコンからなる半導体基板1の表面に対して、加速電圧50keV、ドーズ量1.0×1014atoms/cmの条件で硼素をイオン注入して、半導体基板1の表面に不純物層2を形成する。
【0030】
続いて、図2(b)に示すように、スパッタリング法により、不純物層2上に例えば窒化チタン(TiN)からなる膜11を堆積する。その後、フォトリソグラフィーにより、膜11上にフォトレジストを塗布し、当該フォトレジストに所定パターンの紫外線を照射する。その後、溶媒を用いることにより紫外線を照射しなかった領域のフォトレジストを除去して、半導体基板1の抵抗値測定領域を覆う所定形状のレジストパターン21を形成する。
【0031】
続いて、図2(c)に示すように、ドライエッチングにより、膜11からなるマスク5を例えば直径φ20mm程度で形成した後、Oプラズマを用いた灰化処理等によりレジストパターン21を除去する。さらに、スパッタリング法により、全面にイリジウム(Ir)膜12を堆積する。
【0032】
続いて、ウエットエッチングにより、マスク5を除去して、イリジウム膜12からなり、半導体基板1の抵抗値測定領域を開口する孔4を有する構造体3を形成する。その後、製品の対象となる半導体基板の製造プロセスと同様の処理を行い、本実施形態の基板温度検出装置100を完成させる。
【0033】
上述した基板温度検出装置100の製造方法では、マスク5を用いて抵抗値測定領域となる孔4を形成したが、いわゆるリフトオフ法と呼ばれる手法を用いて孔4を形成してもよい。ここで、リフトオフ法とは、目的とするパターンを形成するために半導体基板1上に逆パターンでレジストを形成し、その後、構造体3を形成するための薄膜を堆積した後、堆積した薄膜の不要部分をレジストとともに除去して目的とするパターンを形成する方法である。
【0034】
ここで、上述したリフトオフ法を用いた本実施形態における基板温度検出装置100の製造方法を以下に説明する。
図3は、図1(b)に示した基板温度検出装置100に対してリフトオフ法を用いた製造方法を工程順に示す概略断面図である。
【0035】
まず、図3(a)に示すように、シリコンからなる半導体基板1の表面に対して、加速電圧50keV、ドーズ量1.0×1014atoms/cmの条件で硼素をイオン注入して、半導体基板1の表面に不純物層2を形成する。
【0036】
続いて、図3(b)に示すように、フォトリソグラフィーにより、不純物層2上にフォトレジストを塗布し、当該フォトレジストに所定パターンの紫外線を照射する。その後、溶媒を用いた処理により、紫外線を照射しなかった領域のフォトレジストを除去して、半導体基板1の抵抗値測定領域を覆う所定形状のレジストパターン22を形成する。さらに、スパッタリング法により、全面にイリジウム(Ir)膜12を堆積する。
【0037】
続いて、溶媒を用いた処理により、レジストパターン22を除去して、イリジウム膜12からなり、半導体基板1の抵抗値測定領域を開口する孔4を有する構造体3を形成する。その後、製品の対象となる半導体基板の製造プロセスと同様の処理を行い、本実施形態の基板温度検出装置100を完成させる。
【0038】
次に、本実施形態の基板温度検出装置100における基板温度検出方法について説明を行う。
半導体基板の表面温度を検出するためには、まず、半導体基板の表面温度と抵抗値との相関関係を予め求めておく必要がある。
具体的には、少なくとも一部が露出している不純物層を有する半導体基板に対し、加熱によって不純物層の拡散を促しながら、逐次複数回に渡って半導体基板の抵抗値と表面温度とを同時に測定して、抵抗値と表面温度との相関関係を求める。図6は、半導体基板1の表面温度と抵抗値との相関関係の式を示したものである。半導体基板の表面温度とその抵抗値とが図6に示すような特性になるのは、半導体基板1の表面温度の上昇にともなってその表面に形成された不純物層2が半導体基板1の内部に拡散していくためであり、その拡散の状態に応じて半導体基板1の抵抗値も変化するからである。
【0039】
続いて、孔4を介して半導体基板1の抵抗値を4探針法を用いて測定する。そして、図6で求めた関係式を参照して、測定した抵抗値から半導体基板1の表面温度を検出する。
この基板温度検出方法を用いて検出した半導体基板1の表面温度分布は、図8に示した表面温度分布と同様の傾向が得られたため、本実施形態における基板温度検出装置100の妥当性を確認することができた。
【0040】
(第2の実施形態)
図4は、本発明の第2の実施形態における基板温度検出装置200の概略図であり、図4(a)にその上面図を示し、図4(b)に図4(a)におけるII−II間の断面図を示す。
【0041】
本実施形態における基板温度検出装置200は、半導体基板1と、半導体基板1の表面に温度検出用に形成された不純物層2と、当該表面に対してその裏面の半導体基板1上に形成され、製品の対象となる半導体基板の表面と同等の放射率及び熱伝導率を有する材料、例えば当該半導体基板の電極として用いる材料で形成された構造体13とを含んで構成されている。
【0042】
次に、本実施形態の基板温度検出装置200における製造方法について説明を行う。
図5は、図4(b)に示した基板温度検出装置200の製造方法を工程順に示す概略断面図である。
【0043】
まず、図5(a)に示すように、両面に研磨を施した、シリコンからなる半導体基板1の表面に対して、加速電圧50keV、ドーズ量1.0×1014atoms/cmの条件で硼素をイオン注入して、半導体基板1の表面に不純物層2を形成する。
【0044】
続いて、図5(b)に示すように、スパッタリング法により、半導体基板1の裏面に対して、その全面にイリジウム膜からなる構造体13を形成する。その後、半導体基板1の裏面に対して、製品の対象となる半導体基板の製造プロセスと同様の処理を行い、本実施形態の基板温度検出装置200を完成させる。
【0045】
次に、本実施形態の基板温度検出装置200における基板温度検出方法について説明を行う。
半導体基板の表面温度を検出するためには、第1の実施形態に示した場合と同様に、まず、図6に示す半導体基板1の表面温度と抵抗値との相関関係を予め求めておく。
【0046】
続いて、不純物層2が形成された半導体基板1の裏面の抵抗値を4探針法を用いて測定する。そして、図6で求めた相関関係の式を参照して、測定した抵抗値から半導体基板1の表面温度を検出する。
この基板温度検出方法を用いて検出した半導体基板1の表面温度分布は、図8に示した表面温度分布と同様の傾向が得られたため、本実施形態における基板温度検出装置100の妥当性を確認することができた。
【0047】
第1及び第2の実施形態における基板温度検出装置の製造方法では、半導体基板1上に形成される構造体としてイリジウム膜を適用した例を示したが、本発明はこれに限定されるわけではなく、例えば白金等の他の金属膜や、酸化イリジウム,SrRuO,La2−xSrCuO(LSCO)等の導電性酸化物を適用してもよい。また、第1の実施形態では、図1(a)に示すようにマスク5またはレジストパターン22を直径φ20mmで5つ配置させて構造体3に孔4を形成しているが、このマスク5またはレジストパターン22の形成は、1つでも複数配置させてもよく、また、その形状は多角形でも任意の曲線を有するものでもよい。なお、本発明は、強誘電体膜であるPb(Zr,Ti)O膜をMOCVD装置で成膜するときの半導体基板の表面温度を測定するものに用いると好適である。
【0048】
以下、本発明の諸態様を付記としてまとめて記載する。
【0049】
(付記1) 少なくとも一部が露出している不純物層を有する第1の半導体基板に対し、加熱によって前記不純物層の拡散を促しながら、逐次複数回に渡って前記第1の半導体基板の抵抗値と前記第1の半導体基板の表面温度とを同時に測定し、求めた抵抗値と表面温度との相関関係にしたがって、少なくとも一部が露出している不純物層を有する第2の半導体基板に対し、当該不純物層を通して前記第2の半導体基板の抵抗値を測定し、当該抵抗値からみた前記相関関係に基づいて、前記第2の半導体基板の表面温度を算出するように構成したことを特徴とする基板温度検出装置。
【0050】
(付記2) 少なくとも一部が露出している不純物層を有する半導体基板に対し、前記不純物層を通して前記半導体基板の抵抗値を測定し、前記抵抗値に基づいて前記半導体基板の表面温度を検出するように構成したことを特徴とする基板温度検出装置。
【0051】
(付記3) 半導体基板と、
前記半導体基板の表面に形成された不純物層と、
前記不純物層上に形成され、製品の対象となる半導体基板の表面と同等の放射率を有し、前記不純物層の表面の一部を露出させる孔を備える構造体とを含み、
前記孔を介して測定された前記半導体基板の抵抗値に基づいて、前記半導体基板の表面温度を検出することを特徴とする基板温度検出装置。
【0052】
(付記4) 半導体基板と、
前記半導体基板の表面に形成された不純物層と、
前記表面に対する裏面の前記半導体基板上に形成され、製品の対象となる半導体基板の表面と同等の放射率を有する構造体とを含み、
前記不純物層が形成された前記表面における前記半導体基板の抵抗値に基づいて、前記半導体基板の表面温度を検出することを特徴とする基板温度検出装置。
【0053】
(付記5) 前記構造体は、前記製品の対象となる半導体基板の表面と同等の熱伝導率を更に有することを特徴とする付記3または4に記載の基板温度検出装置。
【0054】
(付記6) 前記構造体は、前記製品の対象となる半導体基板の電極材料で形成されていることを特徴とする付記3〜5のいずれか1項に記載の基板温度検出装置。
【0055】
(付記7) 前記構造体は、金属または導電性酸化物で形成されていることを特徴とする付記3〜6のいずれか1項に記載の基板温度検出装置。
【0056】
(付記8) 前記金属が白金またはイリジウムであることを特徴とする付記7に記載の基板温度検出装置。
【0057】
(付記9) 前記導電性酸化物が酸化イリジウム、SrRuO、LSCOのいずれかであることを特徴とする付記7に記載の基板温度検出装置。
【0058】
(付記10) 前記不純物層は、硼素またはリンがドープされた層であることを特徴とする付記1〜9のいずれか1項に記載の基板温度検出装置。
【0059】
(付記11) 少なくとも一部が露出している不純物層を有する半導体基板に対し、前記不純物層を通して前記半導体基板の抵抗値を測定し、前記抵抗値に基づいて前記半導体基板の表面温度を検出することを特徴とする基板温度検出方法。
【0060】
(付記12) 半導体基板の表面に形成された不純物層と、
前記不純物層上に形成され、製品の対象となる半導体基板の表面と同等の放射率を有し、前記不純物層の表面の一部を露出させる孔を備える構造体とを含む基板温度検出装置における基板温度検出方法であって、
前記孔を介して前記半導体基板の抵抗値を測定し、その測定結果に基づいて前記半導体基板の表面温度を検出することを特徴とする基板温度検出方法。
【0061】
(付記13) 半導体基板の表面に形成された不純物層と、
前記不純物層が形成された表面に対する裏面の前記半導体基板上に形成され、製品の対象となる半導体基板の表面と同等の放射率を有する構造体とを含む基板温度検出装置における基板温度検出方法であって、
前記不純物層が形成された前記表面における前記半導体基板の抵抗値を測定し、その測定結果に基づいて前記半導体基板の表面温度を検出することを特徴とする基板温度検出方法。
【0062】
(付記14) 前記構造体は、前記製品の対象となる半導体基板の表面と同等の熱伝導率を更に有することを特徴とする付記12または13に記載の基板温度検出方法。
【0063】
(付記15) 前記構造体は、前記製品の対象となる半導体基板の電極材料で形成されていることを特徴とする付記12〜14のいずれか1項に記載の基板温度検出方法。
【0064】
(付記16) 前記構造体は、金属または導電性酸化物で形成されていることを特徴とする付記12〜15のいずれか1項に記載の基板温度検出方法。
【0065】
(付記17) 前記金属が白金またはイリジウムであることを特徴とする付記16に記載の基板温度検出方法。
【0066】
(付記18) 前記導電性酸化物が酸化イリジウム、SrRuO、LSCOのいずれかであることを特徴とする付記16に記載の基板温度検出方法。
【0067】
(付記19) 前記不純物層は、硼素またはリンがドープされた層であることを特徴とする付記12〜18のいずれか1項に記載の基板温度検出方法。
【0068】
(付記20) 半導体基板の表面に不純物層を形成する工程と、
前記不純物層上に、製品の対象となる半導体基板の表面と同等の放射率を有する構造体を形成する工程と、
前記構造体に、前記不純物層の表面の一部を露出させ、前記半導体基板の抵抗値を測定するための孔を形成する工程と
を有することを特徴とする基板温度検出装置の製造方法。
【0069】
(付記21) 半導体基板の表面に前記半導体基板の抵抗値を測定するための不純物層を形成する工程と、
前記不純物層が形成された表面に対する裏面の半導体基板上に、製品の対象となる半導体基板の表面と同等の放射率を有する構造体を形成する工程と
を有することを特徴とする基板温度検出装置の製造方法。
【0070】
(付記22) 前記構造体は、前記製品の対象となる半導体基板の表面と同等の熱伝導率を更に有することを特徴とする付記20または21に記載の基板温度検出装置の製造方法。
【0071】
(付記23) 前記構造体を前記製品の対象となる半導体基板の電極材料で形成することを特徴とする付記20〜22のいずれか1項に記載の基板温度検出装置の製造方法。
【0072】
(付記24) 前記構造体を金属または導電性酸化物で形成することを特徴とする付記20〜23のいずれか1項に記載の基板温度検出装置の製造方法。
【0073】
(付記25) 前記金属が白金またはイリジウムであることを特徴とする付記24に記載の基板温度検出装置の製造方法。
【0074】
(付記26) 前記導電性酸化物が酸化イリジウム、SrRuO、LSCOのいずれかであることを特徴とする付記24に記載の基板温度検出装置の製造方法。
【0075】
(付記27) 前記不純物層を、硼素またはリンのイオン注入によって形成することを特徴とする付記20〜26のいずれか1項に記載の基板温度検出装置の製造方法。
【0076】
(付記28) 前記構造体を、スパッタリング法により形成することを特徴とする付記20〜27のいずれか1項に記載の基板温度検出装置の製造方法。
【0077】
【発明の効果】
本発明によれば、半導体基板の温度測定に多大な時間を要することなく、半導体基板の表面温度分布を正確に検出することができる。これにより、各製造工程において、半導体基板の表面温度分布を好適に制御することができるようになり、半導体装置の歩留りや信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態における基板温度検出装置の概略図である。
【図2】図1に示した基板温度検出装置の製造方法を工程順に示す概略断面図である。
【図3】図1に示した基板温度検出装置の他の製造方法を工程順に示す概略断面図である。
【図4】本発明の第2の実施形態における基板温度検出装置の概略図である。
【図5】図4に示した基板温度検出装置の製造方法を工程順に示す概略断面図である。
【図6】半導体基板の表面温度と抵抗値との相関関係を示した図である。
【図7】硼素をドープして測定したシリコンウエハ表面の温度分布図である。
【図8】熱電対を付けて測定したシリコンウエハ表面の温度分布図である。
【符号の説明】
1 半導体基板
2 不純物層
3、13 構造体
4 孔
5 マスク
11 窒化チタン(TiN)膜
12 イリジウム(Ir)膜
21、22 レジストパターン
100、200 基板温度検出装置
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a substrate temperature detection device, a method for manufacturing the same, and a substrate temperature detection method, and is particularly suitable for use in measuring a surface temperature of a semiconductor substrate.
[0002]
[Prior art]
In a semiconductor device manufacturing process, temperature control of a semiconductor substrate (semiconductor wafer) in an annealing step or a film forming step is very important. In particular, when the semiconductor manufacturing apparatus is manufactured after maintenance or under different manufacturing process conditions, it is essential to actually measure the surface temperature of the semiconductor wafer so that its validity can be evaluated. Control of the surface temperature distribution of a semiconductor wafer is also important in terms of improving the yield and reliability as the area of the semiconductor wafer increases.
[0003]
As a method for detecting the temperature of the surface of a semiconductor wafer, Japanese Patent No. 2644198 discloses a method utilizing a resistance change of a semiconductor wafer doped with impurities. Other temperature detection methods include placing a semiconductor wafer on which a thermocouple is attached on the surface on a hot plate and routing the thermocouple wiring to the outside to measure the temperature, or a non-contact infrared radiation thermometer. And the method used.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 2644198 gazette
[Problems to be solved by the invention]
However, in the method of detecting the temperature of a semiconductor substrate disclosed in Japanese Patent No. 2644198, the temperature distribution on the surface of the semiconductor substrate cannot be accurately measured because the surface state of the semiconductor substrate to be manufactured is different. There's a problem. Here, FIG. 7 shows a temperature distribution diagram on the surface of a silicon wafer doped with boron (B) as an impurity for temperature detection. FIG. 8 shows a temperature distribution diagram measured by attaching a thermocouple to the surface of the silicon wafer. Here, the vertical axis of the characteristic diagrams shown in FIGS. 7 and 8 is the temperature in degrees Celsius (° C.), and the horizontal axis is the displacement distance (mm) in the X-axis direction and the Y-axis direction with the center of the silicon wafer as the origin 0. Is shown.
[0006]
Comparing the surface temperature distribution shown in FIG. 7 with the surface temperature distribution shown in FIG. 8, the characteristic diagram of the boron-doped silicon wafer shown in FIG. 7 shows that the temperature distribution has a downwardly convex temperature distribution. The surface temperature distribution is different from the upwardly convex characteristic diagram of the silicon wafer provided with the thermocouple shown in FIG. Here, since the surface temperature distribution of the silicon wafer measured using the thermocouple shown in FIG. 8 is considered to be an accurate temperature distribution since the surface temperature of the silicon wafer is actually measured directly, With a silicon wafer only doped with impurities, an accurate surface temperature distribution cannot be measured.
[0007]
On the other hand, when measuring the in-plane temperature distribution of a silicon wafer using a thermocouple, preparations such as opening the chamber to the atmosphere and routing the wiring of the thermocouple are required. There is a problem that it is necessary. In addition, when measuring the in-plane temperature distribution with an infrared radiation thermometer, it is necessary to measure the temperature distribution accurately because the error due to the surface condition of the silicon wafer and the environmental condition in which it is placed is large. Have difficulty.
[0008]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and does not require much time for measuring the substrate temperature, and can accurately detect the surface temperature of the substrate, a method of manufacturing the same, and a method of manufacturing the same. It is an object of the present invention to realize a substrate temperature detecting method.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies, the present inventor has reached various aspects of the invention described below.
[0010]
The substrate temperature detecting device according to the present invention sequentially heats the first semiconductor substrate having the impurity layer at least partially exposed to the first semiconductor substrate a plurality of times while heating the first semiconductor substrate to diffuse the impurity layer. A resistance value of the semiconductor substrate and a surface temperature of the first semiconductor substrate are simultaneously measured, and a second electrode having an impurity layer at least partially exposed according to a correlation between the obtained resistance value and the surface temperature. With respect to the semiconductor substrate, the resistance value of the second semiconductor substrate is measured through the impurity layer, and the surface temperature of the second semiconductor substrate is calculated based on the correlation viewed from the resistance value. It is characterized by the following.
[0011]
Another aspect of the substrate temperature detecting device of the present invention measures a resistance value of the semiconductor substrate through the impurity layer with respect to a semiconductor substrate having an impurity layer at least partially exposed, based on the resistance value. The semiconductor device is configured to detect a surface temperature of the semiconductor substrate.
[0012]
Still another aspect of the substrate temperature detecting device of the present invention is a semiconductor substrate, an impurity layer formed on the surface of the semiconductor substrate, and a surface of the semiconductor substrate formed on the impurity layer and targeted for a product. And a structure having a hole that exposes a part of the surface of the impurity layer, the semiconductor substrate being based on a resistance value of the semiconductor substrate measured through the hole. Is characterized by detecting the surface temperature.
[0013]
Further, still another aspect of the substrate temperature detecting device of the present invention is a semiconductor substrate, an impurity layer formed on a surface of the semiconductor substrate, and formed on the semiconductor substrate on a back surface with respect to the surface, and a product target. A structure having the same emissivity as the surface of the semiconductor substrate, and detecting a surface temperature of the semiconductor substrate based on a resistance value of the semiconductor substrate on the surface on which the impurity layer is formed. It is assumed that.
[0014]
The substrate temperature detecting method of the present invention measures a resistance value of the semiconductor substrate through the impurity layer for a semiconductor substrate having an impurity layer at least partially exposed, and detects the semiconductor substrate based on the resistance value. It is characterized by detecting a surface temperature.
[0015]
Another aspect of the substrate temperature detection method of the present invention is an impurity layer formed on the surface of a semiconductor substrate, and formed on the impurity layer and having an emissivity equivalent to the surface of the semiconductor substrate to be manufactured. A substrate temperature detecting device including a structure having a hole exposing a part of the surface of the impurity layer, wherein a resistance value of the semiconductor substrate is measured through the hole, and the measurement is performed. The method is characterized in that a surface temperature of the semiconductor substrate is detected based on a result.
[0016]
According to still another aspect of the substrate temperature detecting method of the present invention, there is provided an impurity layer formed on a surface of a semiconductor substrate, and an impurity layer formed on the semiconductor substrate on a back surface with respect to a surface on which the impurity layer is formed, and A substrate having a structure having the same emissivity as the surface of the semiconductor substrate to be a substrate temperature detecting device, wherein the resistance value of the semiconductor substrate on the surface on which the impurity layer is formed is measured. Detecting the surface temperature of the semiconductor substrate based on the measurement result.
[0017]
The method of manufacturing a substrate temperature detecting device according to the present invention includes a step of forming an impurity layer on a surface of a semiconductor substrate, and forming a structure having an emissivity equivalent to that of the surface of the semiconductor substrate to be manufactured on the impurity layer. Forming a hole for exposing a part of the surface of the impurity layer to the structure to measure a resistance value of the semiconductor substrate.
[0018]
Another aspect of the method of manufacturing a substrate temperature detecting device according to the present invention includes a step of forming an impurity layer for measuring a resistance value of the semiconductor substrate on a surface of the semiconductor substrate, and a back surface on the surface on which the impurity layer is formed. Forming a structure having the same emissivity as the surface of the semiconductor substrate to be a product on the semiconductor substrate.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
-Outline of the present invention-
The present inventor can measure the surface temperature distribution of the semiconductor substrate accurately in the conventional semiconductor substrate temperature measurement technique, but in that case, it may take a lot of time for the measurement. On the other hand, it is possible to perform measurement easily, but in that case, it is not possible to measure the surface temperature distribution of the semiconductor substrate with high accuracy. The following gist of the invention has been conceived in order to enable high-accuracy operation.
[0020]
First, in order to easily measure the surface temperature of the semiconductor substrate, a method is used in which the surface of the semiconductor substrate is doped with an impurity, and the diffusion state of the impurity diffused according to the surface temperature is measured by a resistance change of the semiconductor substrate. . However, as can be seen from a comparison between FIG. 7 and FIG. 8, simply doping the surface of the semiconductor substrate with an impurity cannot accurately measure the surface temperature distribution of the semiconductor substrate to be manufactured. The present inventor considered that this difference in surface temperature distribution was due to the difference in emissivity and thermal conductivity of the semiconductor substrate surface.
[0021]
Then, in order to measure the surface temperature of the semiconductor substrate with high accuracy, a structure having the same emissivity and thermal conductivity as the surface of the semiconductor substrate to be manufactured is formed on the semiconductor substrate. did. As an example, a material used as an electrode of a semiconductor substrate to be manufactured is formed as a structure so that a surface state very close to the semiconductor substrate to be manufactured is created.
[0022]
However, if a structure is formed on a semiconductor substrate doped with an impurity for temperature detection as it is, the resistance of the semiconductor substrate cannot be measured because the surface is covered with the structure. Therefore, the following two specific forms have been devised.
[0023]
In the first mode, an impurity layer for temperature detection is formed on a surface of a semiconductor substrate, the above-described structure is formed on the surface, and a hole reaching the semiconductor substrate is provided in the structure. Then, the temperature of the surface of the semiconductor substrate is detected by measuring the resistance value of the semiconductor substrate through the hole.
[0024]
In the second mode, an impurity layer for temperature detection is formed on the surface of a semiconductor substrate, and the above-described structure is formed on the semiconductor substrate on the back surface of the impurity layer. Then, the temperature of the surface of the semiconductor substrate is detected by measuring the resistance value of the surface of the semiconductor substrate on which the impurity layer is formed.
[0025]
Next, various embodiments based on the gist of the substrate temperature detecting device of the present invention will be described.
[0026]
(1st Embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram of a substrate temperature detecting apparatus 100 according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1A shows a top view thereof, and FIG. The sectional view between I is shown.
[0027]
The substrate temperature detecting apparatus 100 according to the present embodiment includes a semiconductor substrate 1, an impurity layer 2 formed on the surface of the semiconductor substrate 1 for temperature detection, and a semiconductor substrate formed on the impurity layer 2 and serving as a product. The structure 3 includes a material having the same emissivity and thermal conductivity as the surface, for example, a structure 3 formed of a material used as an electrode of the semiconductor substrate. In the structure 3, a hole 4 reaching the impurity layer 2 is formed.
[0028]
Next, a manufacturing method in the substrate temperature detecting device 100 of the present embodiment will be described.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a method of manufacturing the substrate temperature detecting device 100 shown in FIG.
[0029]
First, as shown in FIG. 2A, boron is ion-implanted into the surface of the semiconductor substrate 1 made of silicon under the conditions of an acceleration voltage of 50 keV and a dose of 1.0 × 10 14 atoms / cm 3 . An impurity layer 2 is formed on a surface of a semiconductor substrate 1.
[0030]
Subsequently, as shown in FIG. 2B, a film 11 made of, for example, titanium nitride (TiN) is deposited on the impurity layer 2 by a sputtering method. Thereafter, a photoresist is applied on the film 11 by photolithography, and the photoresist is irradiated with a predetermined pattern of ultraviolet rays. Thereafter, by using a solvent, the photoresist in the region not irradiated with the ultraviolet rays is removed, and a resist pattern 21 having a predetermined shape covering the resistance value measurement region of the semiconductor substrate 1 is formed.
[0031]
Subsequently, as shown in FIG. 2C, a mask 5 made of the film 11 is formed by, for example, a diameter of about 20 mm by dry etching, and then the resist pattern 21 is removed by an ashing process using O 2 plasma or the like. . Further, an iridium (Ir) film 12 is deposited on the entire surface by a sputtering method.
[0032]
Subsequently, the mask 5 is removed by wet etching to form a structure 3 made of the iridium film 12 and having the hole 4 opening the resistance value measurement region of the semiconductor substrate 1. After that, the same processing as the manufacturing process of the semiconductor substrate to be a product is performed to complete the substrate temperature detecting device 100 of the present embodiment.
[0033]
In the above-described method of manufacturing the substrate temperature detecting device 100, the holes 4 that are the resistance value measurement regions are formed using the mask 5, but the holes 4 may be formed by using a so-called lift-off method. Here, the lift-off method means that a resist is formed in an inverse pattern on the semiconductor substrate 1 in order to form a target pattern, and then a thin film for forming the structure 3 is deposited. This is a method of forming an intended pattern by removing unnecessary portions together with a resist.
[0034]
Here, a method of manufacturing the substrate temperature detecting device 100 according to the present embodiment using the above-described lift-off method will be described below.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing method using a lift-off method for the substrate temperature detecting device 100 shown in FIG.
[0035]
First, as shown in FIG. 3A, boron is ion-implanted into the surface of the semiconductor substrate 1 made of silicon under the conditions of an acceleration voltage of 50 keV and a dose of 1.0 × 10 14 atoms / cm 3 . An impurity layer 2 is formed on a surface of a semiconductor substrate 1.
[0036]
Subsequently, as shown in FIG. 3B, a photoresist is applied on the impurity layer 2 by photolithography, and the photoresist is irradiated with ultraviolet rays of a predetermined pattern. After that, by using a solvent, the photoresist in the region not irradiated with the ultraviolet rays is removed to form a resist pattern 22 having a predetermined shape covering the resistance measurement region of the semiconductor substrate 1. Further, an iridium (Ir) film 12 is deposited on the entire surface by a sputtering method.
[0037]
Subsequently, the resist pattern 22 is removed by a treatment using a solvent to form a structure 3 made of the iridium film 12 and having the hole 4 opening the resistance measurement region of the semiconductor substrate 1. After that, the same processing as the manufacturing process of the semiconductor substrate to be a product is performed to complete the substrate temperature detecting device 100 of the present embodiment.
[0038]
Next, a method of detecting a substrate temperature in the substrate temperature detection device 100 of the present embodiment will be described.
In order to detect the surface temperature of the semiconductor substrate, first, it is necessary to previously determine the correlation between the surface temperature of the semiconductor substrate and the resistance value.
Specifically, the resistance value and the surface temperature of the semiconductor substrate are measured simultaneously several times sequentially while heating the semiconductor substrate having the impurity layer at least partially exposed, while promoting the diffusion of the impurity layer. Then, a correlation between the resistance value and the surface temperature is obtained. FIG. 6 shows an equation of the correlation between the surface temperature of the semiconductor substrate 1 and the resistance value. The reason why the surface temperature of the semiconductor substrate and its resistance value have characteristics as shown in FIG. 6 is that the impurity layer 2 formed on the surface of the semiconductor substrate 1 is increased as the surface temperature of the semiconductor substrate 1 increases. This is because the resistance value of the semiconductor substrate 1 changes according to the state of diffusion.
[0039]
Subsequently, the resistance value of the semiconductor substrate 1 is measured through the hole 4 using a four-probe method. Then, the surface temperature of the semiconductor substrate 1 is detected from the measured resistance value with reference to the relational expression obtained in FIG.
The surface temperature distribution of the semiconductor substrate 1 detected using this substrate temperature detection method has the same tendency as the surface temperature distribution shown in FIG. 8, and thus the validity of the substrate temperature detection device 100 in this embodiment is confirmed. We were able to.
[0040]
(Second embodiment)
FIG. 4 is a schematic diagram of a substrate temperature detecting device 200 according to the second embodiment of the present invention. FIG. 4A shows a top view thereof, and FIG. The sectional view between II is shown.
[0041]
The substrate temperature detecting device 200 according to the present embodiment is formed on the semiconductor substrate 1, the impurity layer 2 formed on the surface of the semiconductor substrate 1 for temperature detection, and the semiconductor substrate 1 on the back surface with respect to the front surface, The structure includes a material 13 having the same emissivity and thermal conductivity as the surface of the semiconductor substrate to be manufactured, for example, a structure 13 formed of a material used as an electrode of the semiconductor substrate.
[0042]
Next, a manufacturing method in the substrate temperature detecting device 200 of the present embodiment will be described.
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a method of manufacturing the substrate temperature detecting device 200 shown in FIG.
[0043]
First, as shown in FIG. 5A, the surface of a semiconductor substrate 1 made of silicon, both surfaces of which are polished, is accelerated at a voltage of 50 keV and a dose of 1.0 × 10 14 atoms / cm 3 . Boron ions are implanted to form an impurity layer 2 on the surface of the semiconductor substrate 1.
[0044]
Subsequently, as shown in FIG. 5B, a structure 13 made of an iridium film is formed on the entire back surface of the semiconductor substrate 1 by a sputtering method. After that, the same process as the manufacturing process of the semiconductor substrate to be a product is performed on the back surface of the semiconductor substrate 1 to complete the substrate temperature detecting device 200 of the present embodiment.
[0045]
Next, a method of detecting a substrate temperature in the substrate temperature detection device 200 of the present embodiment will be described.
In order to detect the surface temperature of the semiconductor substrate, a correlation between the surface temperature and the resistance value of the semiconductor substrate 1 shown in FIG. 6 is determined in advance, as in the case of the first embodiment.
[0046]
Subsequently, the resistance value of the back surface of the semiconductor substrate 1 on which the impurity layer 2 is formed is measured by using a four-probe method. Then, the surface temperature of the semiconductor substrate 1 is detected from the measured resistance value with reference to the correlation equation obtained in FIG.
The surface temperature distribution of the semiconductor substrate 1 detected using this substrate temperature detection method has the same tendency as the surface temperature distribution shown in FIG. 8, and thus the validity of the substrate temperature detection device 100 in this embodiment is confirmed. We were able to.
[0047]
In the method of manufacturing the substrate temperature detecting device according to the first and second embodiments, an example is shown in which an iridium film is applied as a structure formed on the semiconductor substrate 1, but the present invention is not limited to this. without, for example, a further metal film such as platinum, iridium oxide, may be applied SrRuO 3, La 2-x Sr X CuO (LSCO) conductive oxide such. In the first embodiment, the holes 4 are formed in the structure 3 by arranging five masks 5 or five resist patterns 22 each having a diameter of 20 mm as shown in FIG. 1A. One or more resist patterns 22 may be formed, and the shape thereof may be polygonal or have an arbitrary curve. Note that the present invention is preferably used for measuring a surface temperature of a semiconductor substrate when a Pb (Zr, Ti) O 3 film which is a ferroelectric film is formed by an MOCVD apparatus.
[0048]
Hereinafter, various aspects of the present invention will be collectively described as supplementary notes.
[0049]
(Supplementary Note 1) The resistance value of the first semiconductor substrate is sequentially increased a plurality of times with respect to the first semiconductor substrate having the impurity layer at least partially exposed, while promoting the diffusion of the impurity layer by heating. And the surface temperature of the first semiconductor substrate are measured at the same time, and according to the correlation between the obtained resistance value and the surface temperature, the second semiconductor substrate having the impurity layer at least partially exposed, The resistance value of the second semiconductor substrate is measured through the impurity layer, and the surface temperature of the second semiconductor substrate is calculated based on the correlation viewed from the resistance value. Substrate temperature detector.
[0050]
(Supplementary Note 2) With respect to a semiconductor substrate having an impurity layer at least partially exposed, a resistance value of the semiconductor substrate is measured through the impurity layer, and a surface temperature of the semiconductor substrate is detected based on the resistance value. A substrate temperature detecting device characterized by having such a configuration.
[0051]
(Supplementary Note 3) A semiconductor substrate,
An impurity layer formed on the surface of the semiconductor substrate;
A structure provided on the impurity layer, having an emissivity equivalent to the surface of the semiconductor substrate to be manufactured, and having a hole exposing a part of the surface of the impurity layer,
A substrate temperature detecting device, wherein a surface temperature of the semiconductor substrate is detected based on a resistance value of the semiconductor substrate measured through the hole.
[0052]
(Supplementary Note 4) A semiconductor substrate,
An impurity layer formed on the surface of the semiconductor substrate;
A structure having the same emissivity as the surface of the semiconductor substrate to be manufactured, which is formed on the semiconductor substrate on the back surface with respect to the front surface,
A substrate temperature detecting device, wherein a surface temperature of the semiconductor substrate is detected based on a resistance value of the semiconductor substrate on the surface on which the impurity layer is formed.
[0053]
(Supplementary Note 5) The substrate temperature detecting device according to Supplementary Note 3 or 4, wherein the structure further has a thermal conductivity equivalent to a surface of a semiconductor substrate to be a target of the product.
[0054]
(Supplementary Note 6) The substrate temperature detecting device according to any one of Supplementary Notes 3 to 5, wherein the structure is formed of an electrode material of a semiconductor substrate that is a target of the product.
[0055]
(Supplementary Note 7) The substrate temperature detecting device according to any one of Supplementary Notes 3 to 6, wherein the structure is formed of a metal or a conductive oxide.
[0056]
(Supplementary Note 8) The substrate temperature detecting device according to supplementary note 7, wherein the metal is platinum or iridium.
[0057]
(Supplementary Note 9) The substrate temperature detecting device according to supplementary note 7, wherein the conductive oxide is any of iridium oxide, SrRuO 3 , and LSCO.
[0058]
(Supplementary Note 10) The substrate temperature detecting device according to any one of Supplementary Notes 1 to 9, wherein the impurity layer is a layer doped with boron or phosphorus.
[0059]
(Supplementary Note 11) With respect to a semiconductor substrate having an impurity layer at least partially exposed, a resistance value of the semiconductor substrate is measured through the impurity layer, and a surface temperature of the semiconductor substrate is detected based on the resistance value. A method for detecting a substrate temperature, comprising:
[0060]
(Supplementary Note 12) An impurity layer formed on a surface of the semiconductor substrate,
A structure formed on the impurity layer, having an emissivity equivalent to the surface of the semiconductor substrate to be manufactured, and having a hole exposing a part of the surface of the impurity layer. A method for detecting a substrate temperature, comprising:
A substrate temperature detecting method, comprising: measuring a resistance value of the semiconductor substrate through the hole; and detecting a surface temperature of the semiconductor substrate based on the measurement result.
[0061]
(Supplementary Note 13) An impurity layer formed on a surface of the semiconductor substrate,
A structure formed on the semiconductor substrate on the back surface with respect to the surface on which the impurity layer is formed, and having a structure having the same emissivity as the surface of the semiconductor substrate to be manufactured; So,
A substrate temperature detection method, comprising: measuring a resistance value of the semiconductor substrate on the surface on which the impurity layer is formed, and detecting a surface temperature of the semiconductor substrate based on the measurement result.
[0062]
(Supplementary note 14) The substrate temperature detecting method according to Supplementary note 12 or 13, wherein the structure further has a thermal conductivity equivalent to a surface of a semiconductor substrate to be a target of the product.
[0063]
(Supplementary note 15) The substrate temperature detecting method according to any one of Supplementary notes 12 to 14, wherein the structure is formed of an electrode material of a semiconductor substrate that is a target of the product.
[0064]
(Supplementary Note 16) The substrate temperature detecting method according to any one of Supplementary Notes 12 to 15, wherein the structure is formed of a metal or a conductive oxide.
[0065]
(Supplementary note 17) The substrate temperature detecting method according to supplementary note 16, wherein the metal is platinum or iridium.
[0066]
(Supplementary Note 18) The substrate temperature detecting method according to Supplementary Note 16, wherein the conductive oxide is any one of iridium oxide, SrRuO 3 , and LSCO.
[0067]
(Supplementary note 19) The substrate temperature detecting method according to any one of Supplementary notes 12 to 18, wherein the impurity layer is a layer doped with boron or phosphorus.
[0068]
(Supplementary Note 20) a step of forming an impurity layer on a surface of the semiconductor substrate;
Forming a structure having an emissivity equivalent to the surface of the semiconductor substrate to be manufactured on the impurity layer;
Forming a hole for measuring a resistance value of the semiconductor substrate by exposing a part of the surface of the impurity layer to the structure, and forming a hole for measuring a resistance value of the semiconductor substrate.
[0069]
(Supplementary Note 21) a step of forming an impurity layer for measuring a resistance value of the semiconductor substrate on a surface of the semiconductor substrate;
Forming a structure having an emissivity equivalent to that of the front surface of the semiconductor substrate to be manufactured on the back surface of the semiconductor substrate relative to the front surface on which the impurity layer is formed. Manufacturing method.
[0070]
(Supplementary note 22) The method of manufacturing a substrate temperature detecting device according to Supplementary note 20 or 21, wherein the structure further has a thermal conductivity equivalent to a surface of a semiconductor substrate to be a target of the product.
[0071]
(Supplementary note 23) The method of manufacturing a substrate temperature detecting device according to any one of Supplementary notes 20 to 22, wherein the structure is formed of an electrode material of a semiconductor substrate that is a target of the product.
[0072]
(Supplementary note 24) The method of manufacturing a substrate temperature detecting device according to any one of Supplementary notes 20 to 23, wherein the structure is formed of a metal or a conductive oxide.
[0073]
(Supplementary Note 25) The method for manufacturing a substrate temperature detecting device according to Supplementary Note 24, wherein the metal is platinum or iridium.
[0074]
(Supplementary Note 26) The method of manufacturing a substrate temperature detecting device according to Supplementary Note 24, wherein the conductive oxide is any one of iridium oxide, SrRuO 3 , and LSCO.
[0075]
(Supplementary note 27) The method of manufacturing a substrate temperature detecting device according to any one of supplementary notes 20 to 26, wherein the impurity layer is formed by ion implantation of boron or phosphorus.
[0076]
(Supplementary Note 28) The method of manufacturing a substrate temperature detecting device according to any one of Supplementary Notes 20 to 27, wherein the structure is formed by a sputtering method.
[0077]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the surface temperature distribution of a semiconductor substrate can be detected accurately, without requiring much time for the temperature measurement of a semiconductor substrate. Thus, in each manufacturing process, the surface temperature distribution of the semiconductor substrate can be appropriately controlled, and the yield and reliability of the semiconductor device can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of a substrate temperature detecting device according to a first embodiment of the present invention.
2 is a schematic cross-sectional view showing a method of manufacturing the substrate temperature detecting device shown in FIG. 1 in the order of steps.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing another method of manufacturing the substrate temperature detecting device shown in FIG.
FIG. 4 is a schematic diagram of a substrate temperature detecting device according to a second embodiment of the present invention.
5 is a schematic cross-sectional view showing a method of manufacturing the substrate temperature detecting device shown in FIG. 4 in the order of steps.
FIG. 6 is a diagram showing a correlation between a surface temperature of a semiconductor substrate and a resistance value.
FIG. 7 is a temperature distribution diagram of a silicon wafer surface measured by doping with boron.
FIG. 8 is a temperature distribution diagram of a silicon wafer surface measured by attaching a thermocouple.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 semiconductor substrate 2 impurity layer 3, 13 structure 4 hole 5 mask 11 titanium nitride (TiN) film 12 iridium (Ir) film 21, 22 resist pattern 100, 200 substrate temperature detecting device

Claims (9)

少なくとも一部が露出している不純物層を有する第1の半導体基板に対し、加熱によって前記不純物層の拡散を促しながら、逐次複数回に渡って前記第1の半導体基板の抵抗値と前記第1の半導体基板の表面温度とを同時に測定し、求めた抵抗値と表面温度との相関関係にしたがって、少なくとも一部が露出している不純物層を有する第2の半導体基板に対し、当該不純物層を通して前記第2の半導体基板の抵抗値を測定し、当該抵抗値からみた前記相関関係に基づいて、前記第2の半導体基板の表面温度を算出するように構成したことを特徴とする基板温度検出装置。The resistance value of the first semiconductor substrate and the first semiconductor substrate having the impurity layer at least partially exposed to the first semiconductor substrate are heated multiple times, while the diffusion of the impurity layer is promoted. The surface temperature of the semiconductor substrate is measured at the same time, and according to the correlation between the obtained resistance value and the surface temperature, the second semiconductor substrate having the impurity layer at least partially exposed is passed through the impurity layer. A substrate temperature detecting device configured to measure a resistance value of the second semiconductor substrate and calculate a surface temperature of the second semiconductor substrate based on the correlation viewed from the resistance value. . 少なくとも一部が露出している不純物層を有する半導体基板に対し、前記不純物層を通して前記半導体基板の抵抗値を測定し、前記抵抗値に基づいて前記半導体基板の表面温度を検出するように構成したことを特徴とする基板温度検出装置。For a semiconductor substrate having an impurity layer at least partially exposed, a resistance value of the semiconductor substrate is measured through the impurity layer, and a surface temperature of the semiconductor substrate is detected based on the resistance value. A substrate temperature detecting device, comprising: 半導体基板と、
前記半導体基板の表面に形成された不純物層と、
前記不純物層上に形成され、製品の対象となる半導体基板の表面と同等の放射率を有し、前記不純物層の表面の一部を露出させる孔を備える構造体とを含み、
前記孔を介して測定された前記半導体基板の抵抗値に基づいて、前記半導体基板の表面温度を検出することを特徴とする基板温度検出装置。
A semiconductor substrate;
An impurity layer formed on the surface of the semiconductor substrate;
A structure provided on the impurity layer, having an emissivity equivalent to the surface of the semiconductor substrate to be manufactured, and having a hole exposing a part of the surface of the impurity layer,
A substrate temperature detecting device, wherein a surface temperature of the semiconductor substrate is detected based on a resistance value of the semiconductor substrate measured through the hole.
半導体基板と、
前記半導体基板の表面に形成された不純物層と、
前記表面に対する裏面の前記半導体基板上に形成され、製品の対象となる半導体基板の表面と同等の放射率を有する構造体とを含み、
前記不純物層が形成された前記表面における前記半導体基板の抵抗値に基づいて、前記半導体基板の表面温度を検出することを特徴とする基板温度検出装置。
A semiconductor substrate;
An impurity layer formed on the surface of the semiconductor substrate;
A structure having the same emissivity as the surface of the semiconductor substrate to be manufactured, which is formed on the semiconductor substrate on the back surface with respect to the front surface,
A substrate temperature detecting device, wherein a surface temperature of the semiconductor substrate is detected based on a resistance value of the semiconductor substrate on the surface on which the impurity layer is formed.
少なくとも一部が露出している不純物層を有する半導体基板に対し、前記不純物層を通して前記半導体基板の抵抗値を測定し、前記抵抗値に基づいて前記半導体基板の表面温度を検出することを特徴とする基板温度検出方法。For a semiconductor substrate having an impurity layer at least partially exposed, measuring a resistance value of the semiconductor substrate through the impurity layer, and detecting a surface temperature of the semiconductor substrate based on the resistance value. Substrate temperature detection method. 半導体基板の表面に形成された不純物層と、
前記不純物層上に形成され、製品の対象となる半導体基板の表面と同等の放射率を有し、前記不純物層の表面の一部を露出させる孔を備える構造体とを含む基板温度検出装置における基板温度検出方法であって、
前記孔を介して前記半導体基板の抵抗値を測定し、その測定結果に基づいて前記半導体基板の表面温度を検出することを特徴とする基板温度検出方法。
An impurity layer formed on the surface of the semiconductor substrate;
A structure formed on the impurity layer, having an emissivity equivalent to the surface of the semiconductor substrate to be manufactured, and having a hole exposing a part of the surface of the impurity layer. A method for detecting a substrate temperature, comprising:
A substrate temperature detecting method, comprising: measuring a resistance value of the semiconductor substrate through the hole; and detecting a surface temperature of the semiconductor substrate based on the measurement result.
半導体基板の表面に形成された不純物層と、
前記不純物層が形成された表面に対する裏面の前記半導体基板上に形成され、製品の対象となる半導体基板の表面と同等の放射率を有する構造体とを含む基板温度検出装置における基板温度検出方法であって、
前記不純物層が形成された前記表面における前記半導体基板の抵抗値を測定し、その測定結果に基づいて前記半導体基板の表面温度を検出することを特徴とする基板温度検出方法。
An impurity layer formed on the surface of the semiconductor substrate;
A structure formed on the semiconductor substrate on the back surface with respect to the surface on which the impurity layer is formed, and having a structure having the same emissivity as the surface of the semiconductor substrate to be manufactured; So,
A substrate temperature detection method, comprising: measuring a resistance value of the semiconductor substrate on the surface on which the impurity layer is formed, and detecting a surface temperature of the semiconductor substrate based on the measurement result.
半導体基板の表面に不純物層を形成する工程と、
前記不純物層上に、製品の対象となる半導体基板の表面と同等の放射率を有する構造体を形成する工程と、
前記構造体に、前記不純物層の表面の一部を露出させ、前記半導体基板の抵抗値を測定するための孔を形成する工程と
を有することを特徴とする基板温度検出装置の製造方法。
Forming an impurity layer on the surface of the semiconductor substrate;
Forming a structure having an emissivity equivalent to the surface of the semiconductor substrate to be manufactured on the impurity layer;
Forming a hole for measuring a resistance value of the semiconductor substrate by exposing a part of the surface of the impurity layer to the structure, and forming a hole for measuring a resistance value of the semiconductor substrate.
半導体基板の表面に前記半導体基板の抵抗値を測定するための不純物層を形成する工程と、
前記不純物層が形成された表面に対する裏面の半導体基板上に、製品の対象となる半導体基板の表面と同等の放射率を有する構造体を形成する工程と
を有することを特徴とする基板温度検出装置の製造方法。
Forming an impurity layer on the surface of the semiconductor substrate for measuring the resistance value of the semiconductor substrate,
Forming a structure having an emissivity equivalent to that of the front surface of the semiconductor substrate to be manufactured on the back surface of the semiconductor substrate relative to the front surface on which the impurity layer is formed. Manufacturing method.
JP2003049869A 2003-02-26 2003-02-26 Substrate temperature detection device, its manufacturing method and method for detecting temperature of substrate Pending JP2004260002A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003049869A JP2004260002A (en) 2003-02-26 2003-02-26 Substrate temperature detection device, its manufacturing method and method for detecting temperature of substrate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003049869A JP2004260002A (en) 2003-02-26 2003-02-26 Substrate temperature detection device, its manufacturing method and method for detecting temperature of substrate

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2004260002A true JP2004260002A (en) 2004-09-16

Family

ID=33115467

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003049869A Pending JP2004260002A (en) 2003-02-26 2003-02-26 Substrate temperature detection device, its manufacturing method and method for detecting temperature of substrate

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2004260002A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008066643A (en) * 2006-09-11 2008-03-21 Fujitsu Ltd Temperature distribution measurement method and adjusting method for heat treatment equipment
JP2009111295A (en) * 2007-10-31 2009-05-21 Sumco Corp Calibration method of thermometer of vapor phase growth device, and semiconductor substrate for calibrating temperature
JP2015026435A (en) * 2013-07-24 2015-02-05 パナソニック株式会社 Plasma processing device and method

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008066643A (en) * 2006-09-11 2008-03-21 Fujitsu Ltd Temperature distribution measurement method and adjusting method for heat treatment equipment
JP2009111295A (en) * 2007-10-31 2009-05-21 Sumco Corp Calibration method of thermometer of vapor phase growth device, and semiconductor substrate for calibrating temperature
JP2015026435A (en) * 2013-07-24 2015-02-05 パナソニック株式会社 Plasma processing device and method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5435646A (en) Temperature measurement using ion implanted wafers
TWI277136B (en) Integrated optical metrology and lithographic process track for dynamic critical dimension control
US5861632A (en) Method for monitoring the performance of an ion implanter using reusable wafers
TW200407961A (en) Overlay metrology using scatterometry profiling
KR100374369B1 (en) Method and apparatus for lamp anneal
US6475815B1 (en) Method of measuring temperature, method of taking samples for temperature measurement and method for fabricating semiconductor device
JP2004260002A (en) Substrate temperature detection device, its manufacturing method and method for detecting temperature of substrate
US8420555B2 (en) Manufacturing method for semiconductor device and manufacturing apparatus for semiconductor device
US7259027B2 (en) Low energy dose monitoring of implanter using implanted wafers
US7671412B2 (en) Method and device for controlling temperature of a substrate using an internal temperature control device
JP3732220B1 (en) Ion implantation dose distribution evaluation method
US7037733B2 (en) Method for measuring temperature, annealing method and method for fabricating semiconductor device
JP3439584B2 (en) Method for measuring concentration distribution of element in solid and sample for measurement
JP2008098214A (en) Correction method of heat treatment temperature and heat treatment method
US7728293B2 (en) Structures and methods for measuring beam angle in an ion implanter
CN111933545B (en) Method and system for detecting blocking capability of photoresist layer
JP2900380B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
Mallardeau et al. Characterization of TiSi2 Ohmic and Schottky contacts formed by rapid thermal annealing technology
TW201910936A (en) Substrate processing apparatus and substrate processing method
JPH09281061A (en) Apparatus for evaluating crystal orientation properties
JP2004296767A (en) Semiconductor device
JP2009048855A (en) Ion beam measuring method, manufacturing method of semiconductor device, and ion implanting device
JP2010129773A (en) Substrate for temperature measurements and method for measuring heat treatment temperature
JP4208995B2 (en) Substrate temperature measurement method
JP2008147371A (en) Temperature measuring method and temperature management method for thermal treatment device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Effective date: 20060215

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20071114

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20071120

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080118

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20080507