JP2976318B2 - ランプアニール温度のモニタ法 - Google Patents
ランプアニール温度のモニタ法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体製造のランプアニ
ールプロセスにおける実デバイスウエハのランプアニー
ル温度のモニタ法に関するものである。
ールプロセスにおける実デバイスウエハのランプアニー
ル温度のモニタ法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、ランプアニールは、不純物ドープ
の活性化のためにウエハを例えば１１００℃で熱処理す
る場合や、Ｔｉ膜等の金属薄膜を窒化するためにウエハ
を例えば８００℃で加熱処理する場合等に行われる。そ
して従来、このランプアニール時における実デバイスウ
エハの温度は、以下に述べる如くモニタウエハを用いる
モニタ法により間接的に求められている。例えばイオン
を打ち込んだモニタウエハやＴｉを成膜したモニタウエ
ハを用いて、モニタウエハの温度に対するシート抵抗分
布を予め求めておき、モニタウエハを実デバイスウエハ
と同じ温度条件でランプアニールしたときのシート抵抗
値を調べる。そして、そのシート抵抗値と上記シート抵
抗分布とから実デバイスウエハのランプアニール温度を
求める。またランプアニールによりモニタウエハに酸化
膜を成膜したときの温度に対する成膜速度を予め求めて
おき、実デバイスウエハと同じ温度条件でランプアニー
ルしてモニタウエハに酸化膜を成膜したときの成膜速度
を調べ、その成膜速度から実デバイスウエハのランプア
ニール温度を求める。
の活性化のためにウエハを例えば１１００℃で熱処理す
る場合や、Ｔｉ膜等の金属薄膜を窒化するためにウエハ
を例えば８００℃で加熱処理する場合等に行われる。そ
して従来、このランプアニール時における実デバイスウ
エハの温度は、以下に述べる如くモニタウエハを用いる
モニタ法により間接的に求められている。例えばイオン
を打ち込んだモニタウエハやＴｉを成膜したモニタウエ
ハを用いて、モニタウエハの温度に対するシート抵抗分
布を予め求めておき、モニタウエハを実デバイスウエハ
と同じ温度条件でランプアニールしたときのシート抵抗
値を調べる。そして、そのシート抵抗値と上記シート抵
抗分布とから実デバイスウエハのランプアニール温度を
求める。またランプアニールによりモニタウエハに酸化
膜を成膜したときの温度に対する成膜速度を予め求めて
おき、実デバイスウエハと同じ温度条件でランプアニー
ルしてモニタウエハに酸化膜を成膜したときの成膜速度
を調べ、その成膜速度から実デバイスウエハのランプア
ニール温度を求める。
【０００３】ところで、従来用いられているランプアニ
ール装置の温度制御は応答が速い点及び非接触型の点か
らパイロメータを用いて行われている。図４は従来のラ
ンプアニール装置の一例を示した概略断面図であり、図
中１１は内部にウエハ１０を設置する石英チューブであ
る。石英チューブ１１の上面側及び下面側にはそれぞ
れ、複数本のハロゲンランプ１２が配設されており、下
面側のハロゲンランプ１２の略中央位置にはコントロー
ラ１４と接続するパイロメータ１３が配置されている。
また石英チューブ１１の両端部には、ガス導入口１５及
びガス排出口１６がそれぞれ形成されている。
ール装置の温度制御は応答が速い点及び非接触型の点か
らパイロメータを用いて行われている。図４は従来のラ
ンプアニール装置の一例を示した概略断面図であり、図
中１１は内部にウエハ１０を設置する石英チューブであ
る。石英チューブ１１の上面側及び下面側にはそれぞ
れ、複数本のハロゲンランプ１２が配設されており、下
面側のハロゲンランプ１２の略中央位置にはコントロー
ラ１４と接続するパイロメータ１３が配置されている。
また石英チューブ１１の両端部には、ガス導入口１５及
びガス排出口１６がそれぞれ形成されている。
【０００４】このようなランプアニール装置において
は、ハロゲンランプ１２の光をウエハ１０が吸収し、ウ
エハ１０の温度が上昇する。このときパイロメータ１３
はウエハ１０の裏面からの放射光を検出し、コントロー
ラ１４へ検出信号を出力する。そしてコントローラ１４
は入力された検出信号に基づいてハロゲンランプ１２の
強度を変化させ、これによってウエハ１０の温度が制御
される。
は、ハロゲンランプ１２の光をウエハ１０が吸収し、ウ
エハ１０の温度が上昇する。このときパイロメータ１３
はウエハ１０の裏面からの放射光を検出し、コントロー
ラ１４へ検出信号を出力する。そしてコントローラ１４
は入力された検出信号に基づいてハロゲンランプ１２の
強度を変化させ、これによってウエハ１０の温度が制御
される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記したように従来、
ランプアニール時における実デバイスウエハの温度は、
モニタ法により間接的に求められている。しかしながら
実際のところ、実デバイスウエハとモニタウエハとの放
射率が異なるため、実デバイスウエハの温度とモニタウ
エハの温度とに差が生じてしまい、実デバイスウエハの
温度を正確にモニタすることができなかった。しかも実
デバイスウエハの温度を正確にモニタするには、実デバ
イスウエハと同じ膜構造を有するモニタウエハが必要で
あり、ランプアニール時における実デバイスウエハの温
度を容易にモニタすることができなかった。
ランプアニール時における実デバイスウエハの温度は、
モニタ法により間接的に求められている。しかしながら
実際のところ、実デバイスウエハとモニタウエハとの放
射率が異なるため、実デバイスウエハの温度とモニタウ
エハの温度とに差が生じてしまい、実デバイスウエハの
温度を正確にモニタすることができなかった。しかも実
デバイスウエハの温度を正確にモニタするには、実デバ
イスウエハと同じ膜構造を有するモニタウエハが必要で
あり、ランプアニール時における実デバイスウエハの温
度を容易にモニタすることができなかった。
【０００６】さらに、例えばランプアニールにより形成
されるＴｉＮ膜は、７００℃以上になると温度に対する
シート抵抗の変化が鈍くなる傾向がある等、実デバイス
ウエハと同じ膜構造を有するモニタウエハを用いても７
００℃〜８００℃の温度領域における温度モニタやウエ
ハ面内の温度分布のモニタが困難であった。
されるＴｉＮ膜は、７００℃以上になると温度に対する
シート抵抗の変化が鈍くなる傾向がある等、実デバイス
ウエハと同じ膜構造を有するモニタウエハを用いても７
００℃〜８００℃の温度領域における温度モニタやウエ
ハ面内の温度分布のモニタが困難であった。
【０００７】本発明は上記課題に鑑みてなされたもので
あり、ランプアニール時の実デバイスウエハの温度を正
確にかつ容易にモニタすることができ、しかも７００℃
〜８００℃の温度領域においても正確にモニタすること
ができるランプアニール温度のモニタ法を提供すること
を目的としている。
あり、ランプアニール時の実デバイスウエハの温度を正
確にかつ容易にモニタすることができ、しかも７００℃
〜８００℃の温度領域においても正確にモニタすること
ができるランプアニール温度のモニタ法を提供すること
を目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、モニタウエハを用いてランプアニール時に
おける実デバイスウエハの温度をモニタするランプアニ
ール温度のモニタ法において、ウエハ上に熱酸化膜を形
成して、得られたモニタウエハの放射率を前記実デバイ
スウエハの放射率と同じにし、この後前記モニタウエハ
をランプアニールしてランプアニール時における前記実
デバイスウエハの温度をモニタするようにしたものであ
る。また本発明は上記ランプアニール温度のモニタ法で
あって、ウエハ上に熱酸化膜を形成した後、この熱酸化
膜上にＷＳｉ膜を形成し、次いでこのモニタウエハをラ
ンプアニールしてランプアニール時における前記実デバ
イスウエハの温度をモニタするようにしたものである。
に本発明は、モニタウエハを用いてランプアニール時に
おける実デバイスウエハの温度をモニタするランプアニ
ール温度のモニタ法において、ウエハ上に熱酸化膜を形
成して、得られたモニタウエハの放射率を前記実デバイ
スウエハの放射率と同じにし、この後前記モニタウエハ
をランプアニールしてランプアニール時における前記実
デバイスウエハの温度をモニタするようにしたものであ
る。また本発明は上記ランプアニール温度のモニタ法で
あって、ウエハ上に熱酸化膜を形成した後、この熱酸化
膜上にＷＳｉ膜を形成し、次いでこのモニタウエハをラ
ンプアニールしてランプアニール時における前記実デバ
イスウエハの温度をモニタするようにしたものである。
【０００９】
【作用】本発明のランプアニール温度のモニタ法によれ
ば、実デバイスウエハの放射率と同じになるようにウエ
ハ上に熱酸化膜を形成し、このモニタウエハをランプア
ニールしてランプアニール時における前記実デバイスウ
エハの温度をモニタするので、実デバイスウエハの温度
とモニタウエハの温度との間に差が生じなくなり、実デ
バイスウエハの温度が正確に求められる。また、ウエハ
上に熱酸化膜を形成した後、この熱酸化膜上に７００℃
〜８００℃の領域の温度変化に敏感に反応するＷＳｉ膜
を形成し、このモニタウエハをランプアニールしてラン
プアニール時における前記実デバイスウエハの温度をモ
ニタするので、７００℃〜８００℃の温度領域でランプ
アニールが行われた場合でも、実デバイスウエハの温度
は正確に求められる。
ば、実デバイスウエハの放射率と同じになるようにウエ
ハ上に熱酸化膜を形成し、このモニタウエハをランプア
ニールしてランプアニール時における前記実デバイスウ
エハの温度をモニタするので、実デバイスウエハの温度
とモニタウエハの温度との間に差が生じなくなり、実デ
バイスウエハの温度が正確に求められる。また、ウエハ
上に熱酸化膜を形成した後、この熱酸化膜上に７００℃
〜８００℃の領域の温度変化に敏感に反応するＷＳｉ膜
を形成し、このモニタウエハをランプアニールしてラン
プアニール時における前記実デバイスウエハの温度をモ
ニタするので、７００℃〜８００℃の温度領域でランプ
アニールが行われた場合でも、実デバイスウエハの温度
は正確に求められる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明に係るランプアニール温度のモ
ニタ法の実施例を図面に基づいて説明する。図１は本発
明法で形成されるモニタウエハの一例を示した断面図で
あり、図中１はＳｉウエハを示している。Ｓｉウエハ１
の両面には、例えば０．３５μｍの膜厚のＳｉＯ2 から
なる熱酸化膜２がそれぞれ形成されており、Ｓｉウエハ
１上面側の熱酸化膜２上には例えば０．２５μｍの膜厚
のＷＳｉ膜３が形成されている。
ニタ法の実施例を図面に基づいて説明する。図１は本発
明法で形成されるモニタウエハの一例を示した断面図で
あり、図中１はＳｉウエハを示している。Ｓｉウエハ１
の両面には、例えば０．３５μｍの膜厚のＳｉＯ2 から
なる熱酸化膜２がそれぞれ形成されており、Ｓｉウエハ
１上面側の熱酸化膜２上には例えば０．２５μｍの膜厚
のＷＳｉ膜３が形成されている。
【００１１】本実施例に係るランプアニール温度のモニ
タ法においては、まずこのように構成されたモニタウエ
ハを形成する。すなわち、Ｓｉウエハ１を設置した熱酸
化装置（図示せず）内に例えばＨ2 ガス、Ｏ2 ガスをそ
れぞれ１５ｌ／ｍｉｎ、１０ｌ／ｍｉｎの流量で導入
し、１０００℃で２時間程度の加熱を行ってＳｉウエハ
１両面にＳｉＯ2 の熱酸化膜２を形成する。このとき、
熱酸化膜２が形成されたモニタウエハの放射率が実デバ
イスウエハの放射率と同じになるように、予め求められ
たＳｉＯ2 の膜厚と放射率との相関関係のグラフから所
要の放射率における熱酸化膜２の厚さを求め、熱酸化膜
２をその厚さに形成する（第１の工程）。
タ法においては、まずこのように構成されたモニタウエ
ハを形成する。すなわち、Ｓｉウエハ１を設置した熱酸
化装置（図示せず）内に例えばＨ2 ガス、Ｏ2 ガスをそ
れぞれ１５ｌ／ｍｉｎ、１０ｌ／ｍｉｎの流量で導入
し、１０００℃で２時間程度の加熱を行ってＳｉウエハ
１両面にＳｉＯ2 の熱酸化膜２を形成する。このとき、
熱酸化膜２が形成されたモニタウエハの放射率が実デバ
イスウエハの放射率と同じになるように、予め求められ
たＳｉＯ2 の膜厚と放射率との相関関係のグラフから所
要の放射率における熱酸化膜２の厚さを求め、熱酸化膜
２をその厚さに形成する（第１の工程）。
【００１２】図２はＳｉＯ2 の膜厚と放射率との相関関
係を示したグラフであり、Ｓｉウエハ１の両面にＳｉＯ
2 膜を形成した場合を示している。なお、ＳｉＯ2 の膜
厚はＳｉウエハ１上面あるいは下面のどちらか一方の厚
さを示したものである。例えば実デバイスウエハの放射
率が０．７５である場合、モニタウエハの放射率も同じ
値にするには、図２のグラフからＳｉウエハ１上にＳｉ
Ｏ2 膜を０．３５μｍ形成すればよいことがわかる。従
ってＳｉウエハ１上にＳｉＯ2 の熱酸化膜２を０．３５
μｍ形成することによって、Ｓｉウエハ１のみの放射率
の０．６９の場合よりも放射率が０．０６（あるいは
８．６９％）増加した放射率０．７５のモニタウエハを
得ることができる。
係を示したグラフであり、Ｓｉウエハ１の両面にＳｉＯ
2 膜を形成した場合を示している。なお、ＳｉＯ2 の膜
厚はＳｉウエハ１上面あるいは下面のどちらか一方の厚
さを示したものである。例えば実デバイスウエハの放射
率が０．７５である場合、モニタウエハの放射率も同じ
値にするには、図２のグラフからＳｉウエハ１上にＳｉ
Ｏ2 膜を０．３５μｍ形成すればよいことがわかる。従
ってＳｉウエハ１上にＳｉＯ2 の熱酸化膜２を０．３５
μｍ形成することによって、Ｓｉウエハ１のみの放射率
の０．６９の場合よりも放射率が０．０６（あるいは
８．６９％）増加した放射率０．７５のモニタウエハを
得ることができる。
【００１３】上記熱酸化膜２の形成の後、Ｓｉウエハ１
上面側の熱酸化膜２上にスパッタリング法を用いてＷＳ
ｉ膜３を０．２５μｍ形成する。なおスパッタリングは
例えばＡｒ圧８ｍｔｏｒｒ、スパッタパワー２ｋｗの条
件で行う。以上の操作により図１に示したモニタウエハ
を形成する。
上面側の熱酸化膜２上にスパッタリング法を用いてＷＳ
ｉ膜３を０．２５μｍ形成する。なおスパッタリングは
例えばＡｒ圧８ｍｔｏｒｒ、スパッタパワー２ｋｗの条
件で行う。以上の操作により図１に示したモニタウエハ
を形成する。
【００１４】次いで形成したモニタウエハを実デバイス
ウエハと同じ条件、例えば７２５℃、３０ｓｅｃでラン
プアニールし、モニタウエハのシート抵抗値（Ｒｓ）を
測定する。なおこの測定に先立ち、モニタウエハを用い
てシート抵抗とアニール温度との相関関係を調べ、図３
に示したようなシート抵抗とアニール温度との相関関係
のグラフを予め作成しておく。そして測定されたモニタ
ウエハのシート抵抗値と図３とから、ランプアニール時
における実デバイスウエハの温度を求める（第２の工
程）。例えばモニタウエハのシート抵抗値が１８Ω／□
であった場合、図３よりランプアニール時の実デバイス
ウエハの温度は７９０℃であったことがわかり、またモ
ニタウエハのシート抵抗値が２９Ω／□であった場合、
実デバイスウエハの温度は７４０℃であったことがわか
る。
ウエハと同じ条件、例えば７２５℃、３０ｓｅｃでラン
プアニールし、モニタウエハのシート抵抗値（Ｒｓ）を
測定する。なおこの測定に先立ち、モニタウエハを用い
てシート抵抗とアニール温度との相関関係を調べ、図３
に示したようなシート抵抗とアニール温度との相関関係
のグラフを予め作成しておく。そして測定されたモニタ
ウエハのシート抵抗値と図３とから、ランプアニール時
における実デバイスウエハの温度を求める（第２の工
程）。例えばモニタウエハのシート抵抗値が１８Ω／□
であった場合、図３よりランプアニール時の実デバイス
ウエハの温度は７９０℃であったことがわかり、またモ
ニタウエハのシート抵抗値が２９Ω／□であった場合、
実デバイスウエハの温度は７４０℃であったことがわか
る。
【００１５】このように本実施例に係るランプアニール
温度のモニタ法によれば、Ｓｉウエハ１に実デバイスウ
エハと同じ放射率となるように熱酸化膜２を形成し、こ
れをモニタウエハとしたので、これまでのように実デバ
イスウエハと同じ膜構造のモニタウエハを用いる必要が
ない。従って、ランプアニール時の実デバイスウエハの
温度のモニタを容易に行うことができることとなる。ま
た、モニタウエハは実デバイスウエハと同じ放射率を有
しているので、放射率の相異に起因して生じる実デバイ
スウエハの温度とモニタウエハの温度とのズレを解消す
ることができ、ランプアニール時の実デバイスウエハの
温度を正確にモニタすることができる。また７００℃〜
８００℃の領域の温度変化に対してシート抵抗等、敏感
にその値が変化するＷＳｉ膜３を用いているので、７０
０℃〜８００℃の温度領域におけるランプアニール時の
実デバイスウエハの温度も精度良く、容易にモニタする
ことができる。
温度のモニタ法によれば、Ｓｉウエハ１に実デバイスウ
エハと同じ放射率となるように熱酸化膜２を形成し、こ
れをモニタウエハとしたので、これまでのように実デバ
イスウエハと同じ膜構造のモニタウエハを用いる必要が
ない。従って、ランプアニール時の実デバイスウエハの
温度のモニタを容易に行うことができることとなる。ま
た、モニタウエハは実デバイスウエハと同じ放射率を有
しているので、放射率の相異に起因して生じる実デバイ
スウエハの温度とモニタウエハの温度とのズレを解消す
ることができ、ランプアニール時の実デバイスウエハの
温度を正確にモニタすることができる。また７００℃〜
８００℃の領域の温度変化に対してシート抵抗等、敏感
にその値が変化するＷＳｉ膜３を用いているので、７０
０℃〜８００℃の温度領域におけるランプアニール時の
実デバイスウエハの温度も精度良く、容易にモニタする
ことができる。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るラン
プアニール温度のモニタ法によれば、これまでのように
実デバイスウエハと同じ膜構造のモニタウエハを用いる
必要がなく、ランプアニール時の実デバイスウエハの温
度のモニタを容易に行うことができる。また、モニタウ
エハは実デバイスウエハと同じ放射率を有しているの
で、実デバイスウエハの温度とモニタウエハの温度との
間に差が生じなくなり、ランプアニール時の実デバイス
ウエハの温度を正確にモニタすることができる。また７
００℃〜８００℃の領域の温度変化に対してシート抵抗
等、敏感にその値が変化するＷＳｉ膜を用いているの
で、７００℃〜８００℃の温度領域におけるランプアニ
ール時の実デバイスウエハの温度も精度良く、容易にモ
ニタすることができる。
プアニール温度のモニタ法によれば、これまでのように
実デバイスウエハと同じ膜構造のモニタウエハを用いる
必要がなく、ランプアニール時の実デバイスウエハの温
度のモニタを容易に行うことができる。また、モニタウ
エハは実デバイスウエハと同じ放射率を有しているの
で、実デバイスウエハの温度とモニタウエハの温度との
間に差が生じなくなり、ランプアニール時の実デバイス
ウエハの温度を正確にモニタすることができる。また７
００℃〜８００℃の領域の温度変化に対してシート抵抗
等、敏感にその値が変化するＷＳｉ膜を用いているの
で、７００℃〜８００℃の温度領域におけるランプアニ
ール時の実デバイスウエハの温度も精度良く、容易にモ
ニタすることができる。
【図１】本発明のランプアニール温度のモニタ法で形成
されるモニタウエハの一例を示した断面図である。
されるモニタウエハの一例を示した断面図である。
【図２】ＳｉＯ2 の膜厚と放射率との相関関係を示した
グラフである。
グラフである。
【図３】シート抵抗とアニール温度との相関関係を示し
たグラフである。
たグラフである。
【図４】従来のランプアニール装置の一例を示した概略
断面図である。
断面図である。
１ Ｓｉウエハ ２ 熱酸化膜 ３ ＷＳｉ膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−83124（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−268120（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−170024（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−265152（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−315935（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−90646（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−282829（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/66
Claims (2)
- 【請求項１】 モニタウエハを用いてランプアニール時
における実デバイスウエハの温度をモニタするランプア
ニール温度のモニタ法において、 ウエハ上に熱酸化膜を形成して、得られたモニタウエハ
の放射率を前記実デバイスウエハの放射率と同じにする
第１の工程と、 該第１の工程の後、前記モニタウエハをランプアニール
してランプアニール時における前記実デバイスウエハの
温度をモニタする第２の工程とからなることを特徴とす
るランプアニール温度のモニタ法。 - 【請求項２】 前記第１の工程の後、ウエハに形成され
た熱酸化膜上にＷＳｉ膜を形成し、次いでこのモニタウ
エハをランプアニールしてランプアニール時における前
記実デバイスウエハの温度をモニタすることを特徴とす
る請求項１記載のランプアニール温度のモニタ法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4031417A JP2976318B2 (ja) | 1992-01-21 | 1992-01-21 | ランプアニール温度のモニタ法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4031417A JP2976318B2 (ja) | 1992-01-21 | 1992-01-21 | ランプアニール温度のモニタ法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05198653A JPH05198653A (ja) | 1993-08-06 |
| JP2976318B2 true JP2976318B2 (ja) | 1999-11-10 |
Family
ID=12330688
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4031417A Expired - Fee Related JP2976318B2 (ja) | 1992-01-21 | 1992-01-21 | ランプアニール温度のモニタ法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JP2976318B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3075254B2 (ja) * | 1998-04-02 | 2000-08-14 | 日本電気株式会社 | ランプアニール装置 |
| JP4586333B2 (ja) * | 2003-05-02 | 2010-11-24 | 東京エレクトロン株式会社 | 熱処理装置、熱処理システム及び熱処理装置の温度制御方法 |
| CN105047587A (zh) * | 2015-06-07 | 2015-11-11 | 上海华虹宏力半导体制造有限公司 | 监控晶圆的低发射率的方法 |
-
1992
- 1992-01-21 JP JP4031417A patent/JP2976318B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05198653A (ja) | 1993-08-06 |
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