JP2783465B2 - 熱処理炉内の温度分布の測定方法 - Google Patents
熱処理炉内の温度分布の測定方法Info
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- JP2783465B2 JP2783465B2 JP3041209A JP4120991A JP2783465B2 JP 2783465 B2 JP2783465 B2 JP 2783465B2 JP 3041209 A JP3041209 A JP 3041209A JP 4120991 A JP4120991 A JP 4120991A JP 2783465 B2 JP2783465 B2 JP 2783465B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体製造工程の単
結晶シリコンウェーハの熱処理等に使用される酸化炉、
拡散炉の炉内温度分布の測定方法に関する。
結晶シリコンウェーハの熱処理等に使用される酸化炉、
拡散炉の炉内温度分布の測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】電気炉は酸化炉または拡散炉（以下、熱
処理炉）とも呼ばれる。この熱処理炉は、基本的には炉
芯管、ヒータ、温度コントローラ、ドーピングユニッ
ト、ボートローダ等により構成されている。そして、こ
の炉芯管は両端が開口となっているので、その中心部分
に比べて周辺部の温度が低くなり易い。このため、この
炉芯管内の温度分布を測定してその温度制御を行ってい
る。
処理炉）とも呼ばれる。この熱処理炉は、基本的には炉
芯管、ヒータ、温度コントローラ、ドーピングユニッ
ト、ボートローダ等により構成されている。そして、こ
の炉芯管は両端が開口となっているので、その中心部分
に比べて周辺部の温度が低くなり易い。このため、この
炉芯管内の温度分布を測定してその温度制御を行ってい
る。
【０００３】図４は従来の熱処理炉の一例を示してい
る。図４において、１は石英製の炉芯管であって、この
炉芯管１内には石英製のボート２が装入されている。こ
のボート２には熱処理を施されるシリコンウェーハ３が
立設、保持されている。石英製の炉芯管１の外周にはこ
れを加熱するためのヒータ４が配設されている。また、
５は炉芯管１内の温度分布を測定するための熱電対であ
る。
る。図４において、１は石英製の炉芯管であって、この
炉芯管１内には石英製のボート２が装入されている。こ
のボート２には熱処理を施されるシリコンウェーハ３が
立設、保持されている。石英製の炉芯管１の外周にはこ
れを加熱するためのヒータ４が配設されている。また、
５は炉芯管１内の温度分布を測定するための熱電対であ
る。
【０００４】したがって、この熱処理炉の炉内の温度分
布の測定は以下のようにして行っている。ヒータ４によ
って石英炉芯管１内は例えば４７０℃に加熱されてお
り、この炉芯管１内で加熱されているシリコンウェーハ
３に対して熱電対５を接触させる。この熱電対５により
シリコンウェーハ３の面内の複数の部位について温度を
測定し、この測定値により炉内の半径方向の温度分布を
推定するものである。
布の測定は以下のようにして行っている。ヒータ４によ
って石英炉芯管１内は例えば４７０℃に加熱されてお
り、この炉芯管１内で加熱されているシリコンウェーハ
３に対して熱電対５を接触させる。この熱電対５により
シリコンウェーハ３の面内の複数の部位について温度を
測定し、この測定値により炉内の半径方向の温度分布を
推定するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の炉内温度分布の測定方法では、シリコンウェ
ーハに直接熱電対を接触させなければならず、この接触
温度からシリコンウェーハ上の温度を測定し、また、そ
れらの測定を面内で繰り返す必要があった。この結果、
その測定が面倒であった。
うな従来の炉内温度分布の測定方法では、シリコンウェ
ーハに直接熱電対を接触させなければならず、この接触
温度からシリコンウェーハ上の温度を測定し、また、そ
れらの測定を面内で繰り返す必要があった。この結果、
その測定が面倒であった。
【０００６】また、従来の方法では、熱電対を炉内に挿
入して温度分布を測定しているため、炉内に熱電対を挿
入していない実際の炉使用状態でのその温度分布状態と
は異なっている。すなわち、正確に温度分布を測定する
ことができなかったものである。
入して温度分布を測定しているため、炉内に熱電対を挿
入していない実際の炉使用状態でのその温度分布状態と
は異なっている。すなわち、正確に温度分布を測定する
ことができなかったものである。
【０００７】そこで、この発明は、上記問題点を解消す
るためになされたもので、熱処理後、シリコンウェーハ
の抵抗率の面内の分布を測定することにより、炉内のそ
の方向での温度分布を正確に、かつ、簡単に測定するこ
とができる熱処理炉内の温度分布の測定方法を提供する
ことを、その目的としている。
るためになされたもので、熱処理後、シリコンウェーハ
の抵抗率の面内の分布を測定することにより、炉内のそ
の方向での温度分布を正確に、かつ、簡単に測定するこ
とができる熱処理炉内の温度分布の測定方法を提供する
ことを、その目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明は、抵抗率およ
び酸素濃度をその面内で均一化したシリコンウェーハを
準備する工程と、このシリコンウェーハを熱処理炉内に
装入する工程と、この熱処理炉内をサーマルドナー発生
温度以上の温度に加熱する工程と、その後、このシリコ
ンウェーハの抵抗率を測定する工程とを備えた熱処理炉
内の温度分布の測定方法である。
び酸素濃度をその面内で均一化したシリコンウェーハを
準備する工程と、このシリコンウェーハを熱処理炉内に
装入する工程と、この熱処理炉内をサーマルドナー発生
温度以上の温度に加熱する工程と、その後、このシリコ
ンウェーハの抵抗率を測定する工程とを備えた熱処理炉
内の温度分布の測定方法である。
【０００９】
【作用】この発明における熱処理炉の炉内温度分布の測
定方法によれば、抵抗率、酸素濃度が面内で均一なシリ
コンウエーハを熱処理炉内でサーマル・ドナー発生温度
以上の温度に加熱し、この加熱後のシリコンウエーハの
面内での抵抗率分布を測定する。この結果、熱処理炉内
の温度分布を正確に測定することができる。このシリコ
ンウェーハでのサーマル・ドナーの発生量（消滅量）は
その温度により変動し、また、そのサーマル・ドナーの
発生量により抵抗率が変化するからである。換言する
と、シリコンウェーハ面内での抵抗率を測定することに
より、面内でのサーマルドナーの発生量を検出すること
ができる。面内での発生量のばらつきなどにより、面内
方向での温度分布を測定することができることとなる。
また、複数のシリコンウェーハを熱処理炉内の軸線方向
に配置し、同様の測定を行うことにより、同方向の温度
分布を簡易に正確に測定することもできる。
定方法によれば、抵抗率、酸素濃度が面内で均一なシリ
コンウエーハを熱処理炉内でサーマル・ドナー発生温度
以上の温度に加熱し、この加熱後のシリコンウエーハの
面内での抵抗率分布を測定する。この結果、熱処理炉内
の温度分布を正確に測定することができる。このシリコ
ンウェーハでのサーマル・ドナーの発生量（消滅量）は
その温度により変動し、また、そのサーマル・ドナーの
発生量により抵抗率が変化するからである。換言する
と、シリコンウェーハ面内での抵抗率を測定することに
より、面内でのサーマルドナーの発生量を検出すること
ができる。面内での発生量のばらつきなどにより、面内
方向での温度分布を測定することができることとなる。
また、複数のシリコンウェーハを熱処理炉内の軸線方向
に配置し、同様の測定を行うことにより、同方向の温度
分布を簡易に正確に測定することもできる。
【００１０】具体的には、熱処理炉内に装入したシリコ
ンウェーハを４００〜８００℃の温度範囲まで加熱する
と、シリコンウェーハ中に含まれる酸素によりサーマル
・ドナーが発生（または消滅）する。この熱処理後のシ
リコンウェーハの面内の抵抗率を測定することにより、
当該熱処理炉内の温度分布を簡便に評価することができ
る。
ンウェーハを４００〜８００℃の温度範囲まで加熱する
と、シリコンウェーハ中に含まれる酸素によりサーマル
・ドナーが発生（または消滅）する。この熱処理後のシ
リコンウェーハの面内の抵抗率を測定することにより、
当該熱処理炉内の温度分布を簡便に評価することができ
る。
【００１１】
【実施例】図１〜図３を参照して本発明の一実施例につ
いて説明する。
いて説明する。
【００１２】図１は本発明測定方法を説明するための熱
処理炉を示している。図２は本発明方法に係るシリコン
ウェーハの抵抗率分布を示している。図３にはサーマル
・ドナーの発生量と温度との関係を示している。
処理炉を示している。図２は本発明方法に係るシリコン
ウェーハの抵抗率分布を示している。図３にはサーマル
・ドナーの発生量と温度との関係を示している。
【００１３】図１に示すように、熱処理炉は、円筒体か
らなる石英製の炉芯管１１を横方向に載置して構成され
ている。炉芯管１１の外周部にはヒータ１２が配設され
ている。このヒータ１２により石英炉芯管１１内が加熱
される構成である。炉芯管１１の内部には石英製のボー
ト１３が挿入され、このボート１３にはシリコンウェー
ハ１４ａ、１４ｂが搭載されている。
らなる石英製の炉芯管１１を横方向に載置して構成され
ている。炉芯管１１の外周部にはヒータ１２が配設され
ている。このヒータ１２により石英炉芯管１１内が加熱
される構成である。炉芯管１１の内部には石英製のボー
ト１３が挿入され、このボート１３にはシリコンウェー
ハ１４ａ、１４ｂが搭載されている。
【００１４】シリコンウェーハ１４ａはボート１３の長
手方向の両端側に立設、保持されている。また、シリコ
ンウェーハ１４ｂはこれらのシリコンウェーハ１４ａに
両端をはさまれボート１３の内央部に配設、保持されて
いる。シリコンウェーハ１４ａは炉芯管１１内の温度を
均一化するためのダミーウェーハであり、一方シリコン
ウェーハ１４ｂは抵抗率を測定するための検査用のウェ
ーハである。
手方向の両端側に立設、保持されている。また、シリコ
ンウェーハ１４ｂはこれらのシリコンウェーハ１４ａに
両端をはさまれボート１３の内央部に配設、保持されて
いる。シリコンウェーハ１４ａは炉芯管１１内の温度を
均一化するためのダミーウェーハであり、一方シリコン
ウェーハ１４ｂは抵抗率を測定するための検査用のウェ
ーハである。
【００１５】なお、ヒータ１２の温度制御部材、ドーピ
ングユニット等は図示を省略しているものである。
ングユニット等は図示を省略しているものである。
【００１６】本発明の測定方法にあっては、抵抗率、酸
素濃度が均一であるシリコンウェーハを検査用のシリコ
ンウェーハ１４ｂとして上記のようにボート１３に載置
して炉芯管１１内に装入する。そして、ヒータ１２をＯ
Ｎとして炉芯管１１を加熱する。例えば４７０℃で４８
時間加熱する。そして、この加熱後のシリコンウェーハ
１４ｂを熱処理炉より取り出して、その抵抗率を全面に
ついて測定する。例えば広がり抵抗法により測定するも
のである。
素濃度が均一であるシリコンウェーハを検査用のシリコ
ンウェーハ１４ｂとして上記のようにボート１３に載置
して炉芯管１１内に装入する。そして、ヒータ１２をＯ
Ｎとして炉芯管１１を加熱する。例えば４７０℃で４８
時間加熱する。そして、この加熱後のシリコンウェーハ
１４ｂを熱処理炉より取り出して、その抵抗率を全面に
ついて測定する。例えば広がり抵抗法により測定するも
のである。
【００１７】このシリコンウェーハ１４ｂの抵抗の面内
分布を図２に示す。シリコンウェーハ１４ｂの抵抗率は
半径方向では±０．５％以内に制御されているので、Ｏ
Ｆ（オリフラ）側とＯＦの反対側とで温度差があること
がこの図から容易にわかる。
分布を図２に示す。シリコンウェーハ１４ｂの抵抗率は
半径方向では±０．５％以内に制御されているので、Ｏ
Ｆ（オリフラ）側とＯＦの反対側とで温度差があること
がこの図から容易にわかる。
【００１８】すなわち、このシリコンウェーハ１４ｂに
おいてはＯＦ側の抵抗が低く、ＯＦの反対側の抵抗が高
くなっている。これはＯＦ側ではサーマル・ドナーの発
生量が少ないのに対して、その反対側ではサーマル・ド
ナーの発生量が多いからである。したがって、シリコン
ウェーハ１４ｂの面内での温度分布傾向は、ＯＦ側では
温度が低く、このＯＦの反対側ではこれより温度が高く
なっていることが容易にわかる。
おいてはＯＦ側の抵抗が低く、ＯＦの反対側の抵抗が高
くなっている。これはＯＦ側ではサーマル・ドナーの発
生量が少ないのに対して、その反対側ではサーマル・ド
ナーの発生量が多いからである。したがって、シリコン
ウェーハ１４ｂの面内での温度分布傾向は、ＯＦ側では
温度が低く、このＯＦの反対側ではこれより温度が高く
なっていることが容易にわかる。
【００１９】ここで、シリコンウェーハを加熱すると４
５０℃近傍でサーマル・ドナーが発生することは１９５
２年にＫａｉｓｅｒらによって報告されている。その温
度依存性の概略を図３に示す。このサーマル・ドナー発
生量の温度依存性に基づいて図２のシリコンウェーハ１
４ｂの面内での抵抗の分布が得られるものである。した
がって、シリコンウェーハ１４ｂの温度分布により炉芯
管１１内での半径方向の平面における温度分布が判明す
ることとなる。
５０℃近傍でサーマル・ドナーが発生することは１９５
２年にＫａｉｓｅｒらによって報告されている。その温
度依存性の概略を図３に示す。このサーマル・ドナー発
生量の温度依存性に基づいて図２のシリコンウェーハ１
４ｂの面内での抵抗の分布が得られるものである。した
がって、シリコンウェーハ１４ｂの温度分布により炉芯
管１１内での半径方向の平面における温度分布が判明す
ることとなる。
【００２０】以上の結果、この実施例によれば、シリコ
ンウェーハ（半導体基板）が炉内で実際に受ける熱温度
分布が容易に測定できる。よって炉内のシリコンウェー
ハ面方向の温度分布を検出することができ、この温度分
布に基づいて炉内の温度制御を行うことができる。
ンウェーハ（半導体基板）が炉内で実際に受ける熱温度
分布が容易に測定できる。よって炉内のシリコンウェー
ハ面方向の温度分布を検出することができ、この温度分
布に基づいて炉内の温度制御を行うことができる。
【００２１】さらに、同一仕様の（酸素濃度、抵抗率の
面内分布が均一である）シリコンウェーハを多数枚、図
１に示す熱処理炉にその軸方向に沿って並べて挿入し、
その抵抗分布を測定することによって、炉内の軸方向の
温度分布をも測定できる。
面内分布が均一である）シリコンウェーハを多数枚、図
１に示す熱処理炉にその軸方向に沿って並べて挿入し、
その抵抗分布を測定することによって、炉内の軸方向の
温度分布をも測定できる。
【００２２】なお、サーマル・ドナーの発生したシリコ
ンウェーハは、５００〜９００℃の熱処理を行うことに
よって、このサーマル・ドナーを消去することができ
る。炉内温度が５００〜９００℃の場合、サーマル・ド
ナーが十分発生したシリコンウェーハを熱処理後、抵抗
の面内分布を測定することによって、４５０℃近傍の炉
内の温度分布評価と同様の測定ができる。また、本発明
は、上記熱処理炉に限らず、ＣＶＤ炉、ＲＴＰ炉の炉内
温度分布評価にも適用することができる。
ンウェーハは、５００〜９００℃の熱処理を行うことに
よって、このサーマル・ドナーを消去することができ
る。炉内温度が５００〜９００℃の場合、サーマル・ド
ナーが十分発生したシリコンウェーハを熱処理後、抵抗
の面内分布を測定することによって、４５０℃近傍の炉
内の温度分布評価と同様の測定ができる。また、本発明
は、上記熱処理炉に限らず、ＣＶＤ炉、ＲＴＰ炉の炉内
温度分布評価にも適用することができる。
【００２３】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、熱処理
炉の炉内温度分布を容易に測定することができるととも
に、精度の高い測定が可能である。
炉の炉内温度分布を容易に測定することができるととも
に、精度の高い測定が可能である。
【図１】本発明の一実施例に係る熱処理炉を示す概略構
成図である。
成図である。
【図２】本発明の一実施例に係る加熱後のシリコンウェ
ーハの抵抗分布を示す図である。
ーハの抵抗分布を示す図である。
【図３】本発明の一実施例を説明するためのサーマル・
ドナーの発生量と温度との関係を示すグラフである。
ドナーの発生量と温度との関係を示すグラフである。
【図４】従来の測定方法を説明するための熱処理炉を示
す概略構成図である。
す概略構成図である。
１１ 炉芯管 １２ ヒータ １３ ボート １４ｂ シリコンウェーハ（検査用）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/02 C30B 33/02 H01L 21/22 501 H01L 21/31
Claims (1)
- 【請求項１】 抵抗率および酸素濃度をその面内で均一
化したシリコンウエーハを準備する工程と、 このシリコンウェーハを熱処理炉内に装入する工程と、 この熱処理炉内をサーマルドナー発生温度以上の温度に
加熱する工程と、 その後、このシリコンウエーハの抵抗率を測定する工程
とを備えた熱処理炉内の温度分布の測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3041209A JP2783465B2 (ja) | 1991-02-13 | 1991-02-13 | 熱処理炉内の温度分布の測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3041209A JP2783465B2 (ja) | 1991-02-13 | 1991-02-13 | 熱処理炉内の温度分布の測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04259214A JPH04259214A (ja) | 1992-09-14 |
| JP2783465B2 true JP2783465B2 (ja) | 1998-08-06 |
Family
ID=12602018
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3041209A Expired - Lifetime JP2783465B2 (ja) | 1991-02-13 | 1991-02-13 | 熱処理炉内の温度分布の測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2783465B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI712792B (zh) * | 2017-07-26 | 2020-12-11 | 日商環球晶圓日本股份有限公司 | 矽晶圓的電阻率測量方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6279641A (ja) * | 1985-10-02 | 1987-04-13 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体ウエハの温度測定方法 |
-
1991
- 1991-02-13 JP JP3041209A patent/JP2783465B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI712792B (zh) * | 2017-07-26 | 2020-12-11 | 日商環球晶圓日本股份有限公司 | 矽晶圓的電阻率測量方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04259214A (ja) | 1992-09-14 |
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