JP3954319B2 - 薄膜の膜厚モニタリング方法及び基板温度測定方法 - Google Patents
薄膜の膜厚モニタリング方法及び基板温度測定方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3954319B2 JP3954319B2 JP2001094164A JP2001094164A JP3954319B2 JP 3954319 B2 JP3954319 B2 JP 3954319B2 JP 2001094164 A JP2001094164 A JP 2001094164A JP 2001094164 A JP2001094164 A JP 2001094164A JP 3954319 B2 JP3954319 B2 JP 3954319B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- thin film
- reaction furnace
- emissivity
- film thickness
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/52—Controlling or regulating the coating process
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＣＶＤ装置の反応炉内における基板上薄膜の膜厚をin-situ（その場）でモニタリングする膜厚モニタリング方法、及び拡散炉内における基板温度測定方法を用いた、薄膜の膜厚制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
以下に、ＣＶＤ装置の炉内で成膜される膜厚をin-situ（その場）でモニタリングする、従来の膜厚モニタリング方法（第１の従来技術）について説明する。
【０００３】
従来より、半導体装置の製造においては、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置を用いた、半導体基板（ウェハ）上への薄膜の形成が行われている。
【０００４】
しかし、ＣＶＤ装置では高温な熱工程が必要であり、このＣＶＤ装置による薄膜形成時においては、in-situ（その場）で膜厚をモニタリングする方法は存在していない。そこで、現状では、テスト用のウェハを同時にまたは連続して成膜し、そのテストウェハを取り出して、別途、膜厚測定装置により膜厚を測定するという方法を用いるのが一般的である。
【０００５】
次に、従来の拡散炉内における基板温度測定方法（第２の従来技術）について説明する。
【０００６】
従来より、基板を汚染することなく、拡散炉（熱処理炉）内の基板温度を測定するには、基板からの放射光をグラスファイバで取り出し、放射温度計で測定する方法がある。枚葉型の熱処理炉では、この方法を用いた温度測定が可能である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記第１の従来技術では、成膜中にin-situで膜厚を知ることはできず、膜厚を確認できるのが成膜後であるため、成膜時に何らかの要因で目標とする膜厚と異なる膜厚に成膜されるようなトラブルが存在する場合でも、前もって異なる膜厚に成膜されることを回避できない。
【０００８】
そこでこの発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、ＣＶＤ装置の反応炉内における基板上薄膜の膜厚をin-situでモニタリングできる膜厚モニタリング方法を提供することを目的とする。
【０００９】
また、前記第２の従来技術では、通常、ゲート酸化膜の形成に用いられるバッチ式の拡散炉においては、半導体素子を製造する基板の上下にダミー基板を設置するため、基板からの放射光をグラスファイバで取り出すことは実用上不可能である。
【００１０】
そこでこの発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、バッチ式の拡散炉内で基板温度を測定できる基板温度測定方法を提供することを目的とする。
【００１１】
なお、この発明は、ＣＶＤ装置の反応炉内でin-situで膜厚をモニタリングすること、または拡散炉内での基板温度の測定を可能にすることにより、薄膜の膜厚制御を可能にするという共通の課題を達成するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、この発明に係る第１の膜厚モニタリング方法は、ＣＶＤ装置を用いて反応炉内の基板上に薄膜を形成する際に、前記反応炉内から放射される放射光であって、前記反応炉内の基板上に薄膜を形成している期間、同時に前記反応炉の内壁上に付着した薄膜と前記反応炉の壁材とを透過した前記放射光を反応炉外部にて測定し、前記放射光の放射率の変化と、前記基板上に形成される薄膜の膜厚変化との関係を予め取得する工程と、前記反応炉内の基板上に薄膜を形成している期間、前記反応炉内から放射され、前記反応炉の内壁上の前記薄膜と前記反応炉の壁材とを透過した前記放射光を測定することにより、前記放射光の放射率の変化を取得する工程と、前記放射率の変化と前記膜厚の変化との関係を用いて、前記反応炉内の基板上に薄膜を形成している期間に取得した前記放射率の変化から、前記反応炉内の基板上に形成された前記薄膜の膜厚を推定する工程とを具備する。
【００１３】
また、前記目的を達成するために、この発明に係る第２の膜厚モニタリング方法は、反応炉内に反応ガスを供給することで反応炉の内壁上及び反応炉内の基板上に薄膜が形成された後、前記反応炉内にエッチングガスを供給して前記薄膜をエッチングする際に、前記反応炉内から放射される放射光であって、前記反応炉内の基板上の薄膜をエッチングしている期間、前記反応炉の内壁上に付着している薄膜と前記反応炉の壁材とを透過した前記放射光を反応炉外部にて測定し、前記放射光の放射率の変化と、前記反応炉内壁上の薄膜の膜厚変化との関係を予め取得する工程と、前記反応炉内の基板上の薄膜をエッチングしている期間、前記反応炉内から放射され、前記反応炉の内壁上の前記薄膜と前記反応炉の壁材とを透過した前記放射光を測定することにより、前記放射光の放射率の変化を取得する工程と、前記放射率の変化と前記膜厚の変化との関係を用いて、前記反応炉内の基板上の薄膜をエッチングしている期間に取得した前記放射率の変化から、前記反応炉内の基板上に残存する前記薄膜の膜厚を推定する工程とを具備する。
【００１４】
また、前記目的を達成するために、この発明に係る基板温度測定方法は、バッチ式の拡散炉内に配置された複数の基板のうち、温度測定対象の基板の温度を選択的に測定する基板温度測定方法であって、一方の先端部に斜面を有し、この斜面と反対側の前記先端部側面に平坦面を有する、円柱棒状のグラスファイバを、前記平坦面が前記温度測定対象の基板の側面に対向するように配置する工程と、前記基板の側面から放射される光を、前記平坦面からグラスファイバ内に取り込み、前記斜面で反射させてグラスファイバの他方の先端部に導く工程とを具備する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。以下説明に際し、全図にわたり、共通する部分には共通する参照符号を付す。
【００１６】
［第１の実施の形態］
この発明の第１の実施の形態のＣＶＤ装置における膜厚モニタリング方法について説明する。
【００１７】
図１は、第１の実施の形態の膜厚モニタリング方法に用いられるＣＶＤ装置の構成を示す図である。この図に示すＣＶＤ装置は、縦型のＬＰＣＶＤ装置である。
【００１８】
図１に示すように、縦型のＬＰＣＶＤ装置は、石英チューブ１１を有する反応炉、シールキャップ１２、放射温度計（パイロメータ）１３、ヒータ１４を備えている。反応炉上部の石英チューブ１１上には、導入管１５を介して放射温度計１３が設置されている。石英チューブ１１の側面及び上面上には、ヒータ１４が設置されている。さらに、反応炉内の中央付近のシールキャップ１２上には、複数枚の半導体基板（ウェハ）１６を保持するボートロッド１７が載置されている。
【００１９】
図２は、図１中に破線２にて示した、石英チューブ１１上に設置された放射温度計１３近傍の拡大図である。放射温度計１３と石英チューブ１１との間には、筒状の導入管１５が設けられている。導入管１５は、石英チューブ１１内部から放射される放射光を放射温度計１３に導くためのものであり、石英チューブ１１内部以外の周囲から来る光を遮断する働きも持つ。
【００２０】
次に、前記ＬＰＣＶＤ装置を用いてウェハ１６上に形成する薄膜の膜厚モニタリング方法を述べる。
【００２１】
前述したように、放射温度計１３へのヒータ１４などからの光による影響、つまり迷光による影響を防ぐため、筒状の導入管１５により、石英チューブ１１内部からの光１９が放射温度計１３へ導かれるようになっている。これにより、放射温度計１３は、石英チューブ１１内部からの放射率のみを測定できる。
【００２２】
前記ＬＰＣＶＤ装置によって、ウェハ１６上に薄膜１８を堆積していく。すると、ウェハ１６上への薄膜１８の成膜が進行していくのと同時に、石英チューブ１１内壁にも同様に薄膜１８が付着していく。
【００２３】
この薄膜成膜中における石英チューブ１１内部の放射率を、放射温度計１３にて測定すると、石英チューブ１１内壁に、薄膜１８が付着していくにつれて、放射温度計１３から見た石英チューブ１１内部の放射率が変化していく。これは、石英チューブ１１内壁に付着した薄膜１８によって、反応炉内部からの光が透過しにくくなるからである。
【００２４】
そこで、薄膜１８及び石英チューブ１１を透過した光１９の各波長における放射率の変化と、ウェハ１６上の薄膜１８の膜厚変化との関係を予め調べておく。
【００２５】
その後、実際の成膜時において、放射温度計１３にて放射率の変化を読み取り、予め調べた放射率と膜厚との関係より、ウェハ１６上の薄膜１８の膜厚を推定する。これにより、薄膜成膜時において、ウェハ上の薄膜の膜厚をin-situでモニタリングすることができる。なお、放射温度計１３にて測定する光の波長範囲は、例えば３００ｎｍ〜１３０００ｎｍ程度である。
【００２６】
次に、実際にＣＶＤ装置を用いてルテニウム（Ｒｕ）の成膜を行った場合のＲｕ膜の膜厚モニタリング方法を説明する。
【００２７】
ウェハ１６上へのＲｕ膜１８の成膜が進むにつれ、反応炉内壁に、ウェハ１６上と同じ膜厚のＲｕ膜１８が付着する。図３は、このときの放射率とウェハ上のＲｕ膜厚との関係を示すグラフである。縦軸は、反応炉全体を一つの物質として考え、反応炉内の放射輝度を炉外から見た場合の放射率である。放射率の測定には、単波長（５μｍ）の放射温度計を用いている。横軸は、反応炉内に置いたウェハ上のＲｕ膜の膜厚を示す。
【００２８】
図３に示すように、ウェハ上のＲｕ膜の膜厚が厚くなるのに従って、放射率は右下がりのサインカーブを描く。その際、放射率の値とサインカーブの山の数を把握することにより、反応炉内のＲｕ膜厚、すなわちウェハ上のＲｕ膜の膜厚をモニタリングすることが可能となる。
【００２９】
なお、この実施の形態では、単波長の放射温度計を用いた場合を説明したが、多波長の放射温度計を用いることにより、さらに放射率の測定精度を上げることで、膜厚のモニタリング精度を高めることができる。
【００３０】
次に、ガスクリーニング時に、前述した膜厚モニタリング方法を用いて、クリーニング対象である薄膜のエンドポイント（エッチング終了時点）を判断する例を述べる。前記ガスクリーニングとは、ＣＶＤプロセスを行うために反応炉内に反応ガスを供給することで反応炉内壁に薄膜が形成された後、エッチングガスを供給して前記薄膜をエッチングするものである。
【００３１】
図４は、ガスクリーニング時における放射率と反応炉内壁に形成された薄膜の膜厚との関係を示すグラフである。
【００３２】
図４に示すように、反応炉内壁の薄膜がエッチングされ、膜厚が薄くなるのに従って、放射温度計１３から見た石英チューブ１１内部の放射率は右上がりのサインカーブを描く。その際、薄膜成膜時と同様に、放射率の値とサインカーブの山の数を把握することにより、クリーニング時におけるエンドポイントをモニタリングすることが可能となる。ここでは、放射率が０．９で一定となったところが、薄膜のエンドポイントであると判断できる。
【００３３】
すなわち、ガスクリーニング時においても、薄膜がエッチオフされた時の放射率と膜厚との関係を予め把握しておくことで、後にエッチングする際に放射率を測定することにより、in-situで薄膜のエンドポイントを知ることが可能である。
【００３４】
以上説明したようにこの発明の第１の実施の形態では、予め放射率と膜厚との関係を把握しておき、ＣＶＤ装置による薄膜の成膜時において、炉内から透過してくる光の放射率の変化を放射温度計にて読み取ることにより、前記放射率と膜厚との関係に基づいて、in-situ（その場）でウェハ上の薄膜の膜厚をモニタリングすることができる。
【００３５】
さらに、ガスクリーニング時においても、反応炉内壁上に形成された薄膜がエッチングされ薄くなると、放射率が変化することから、予め放射率と膜厚との関係を把握しておき、エッチング時において、炉内から透過してくる光の放射率の変化を放射温度計にて読み取ることにより、前記放射率と膜厚との関係に基づいて、in-situでエッチングのエンドポイントをモニタリングすることができる。
【００３６】
次に、この発明の第２〜第５の実施の形態の拡散炉内での基板温度測定方法について説明する。
【００３７】
［第２の実施の形態］
図５は、第２の実施の形態の基板温度測定方法に使用される拡散炉内の構成を示す断面図である。
【００３８】
図に示すように、石英炉芯管２１内には、半導体基板（ウェハ）２２を複数枚保持するボートロッド２３が載置されている。石英炉芯管２１の炉口にはフランジ２４が設置され、石英炉芯管２１の周囲にはヒータ２５が設置されている。さらに、半導体基板２２の側面には、グラスファイバ２６の２つある先端部のうち、一方の先端部が配置され、他方の先端部には放射温度計２７が接続されている。前記グラスファイバ２６は、石英からなる。
【００３９】
図６は、図５中の半導体基板２２とグラスファイバ２６を拡大した断面図である。図に示すように、グラスファイバ２６の前記一方の先端部には、グラスファイバの中心軸に対して４５°でカットされた斜面２６Ａが形成されている。この斜面２６Ａは、鏡面処理されて、光が全反射する面になっている。さらに、グラスファイバ２６の一方の先端部において、斜面２６Ａと反対側の側面には、グラスファイバの中心軸と斜面２６Ａの法線を含む面に対して垂直で、かつ平坦、平滑化された入射面２６Ｂが形成されている。
【００４０】
バッチ式の縦型拡散炉内において、温度測定対象の半導体基板２２の側面に、前記入射面２６Ｂが対向するように、グラスファイバ２６を配置する。これにより、拡散炉を用いた熱処理時に、半導体基板２２の側面から放射される放射光を、入射面２６Ｂからグラスファイバ２６に取り込み、斜面２６Ａで反射させて放射温度計２７に入射させる。このように、半導体基板２２からの放射光を放射温度計２７に導くことにより、半導体基板２２の温度を正確に測定できる。
【００４１】
このような基板温度測定法を用いて基板温度を測定しつつ、基板温度を制御して、半導体基板上に薄膜を形成する。この薄膜形成工程では、前記手法にて測定した基板温度、炉内の圧力、ガス流量を用いて形成される薄膜の膜厚を計算し、計算値が目標の膜厚になった段階で薄膜形成を終了する。
【００４２】
以上説明したようにこの第２の実施の形態では、グラスファイバ２６の先端部に鏡面の斜面２６Ａを形成することにより、半導体基板２２の側面から放射される光をグラスファイバ２６の斜面２６Ａで反射させて、放射温度計２７に導く。これにより、基板温度を正確に測定することができる。さらに、薄膜形成工程において、このような基板温度測定方法を用いて基板温度を測定し、基板温度を正確に制御すれば、形成される薄膜の膜厚を正確に算出することが可能となり、目標膜厚からのずれ量を低減することができる。
【００４３】
［第３の実施の形態］
図７は、第３の実施の形態の基板温度測定方法に使用される拡散炉内の構成を示す断面図である。
【００４４】
この第３の実施の形態の基板温度測定方法に使用される拡散炉は、図６に示した第２の実施の形態の構成に加えて、グラスファイバ２６の一方の先端部に形成された斜面２６Ａ上に、空間を空けて不透明石英基板３１を設けたものである。この不透明石英基板３１は、図７に示すように、斜面２６Ａの一端側に接触させ、他端側は離すように配置すればよい。斜面２６Ａと不透明石英基板３１との間には空間が存在していれば良く、その空間は、加工可能な最小の距離、例えば０．２ｍｍ程度とすればよい。その他の構成は、前記第２の実施の形態における構成と同様であり、同じ符号を付してその説明は省略する。
【００４５】
前記第２の実施の形態では、グラスファイバ２６の先端部に鏡面状態の斜面２６Ａを形成しただけであるため、拡散炉上部の高温部から放射光の一部（迷光）がグラスファイバ２６に取り込まれ、基板温度の測定精度が不充分となる場合がある。
【００４６】
そこで、この第３の実施の形態では、グラスファイバ２６の先端部の斜面２６Ａ上に不透明石英基板３１を設けている。これにより、拡散炉上部の高温部からの放射光が不透明石英基板３１で散乱し、グラスファイバ２６に取り込まれる量を大幅に減少させることができる。この結果、基板温度の測定精度を、前記第２の実施の形態に比べてさらに向上させることができるため、前記第２の実施の形態よりさらに形成される薄膜の目標膜厚からのずれ量を低減することができる。
【００４７】
なお、この第３の実施の形態では、斜面２６Ａに不透明石英基板３１が接触してしまうと、斜面２６Ａで放射光の全反射が起こらなくなり、基板温度の測定精度が上がらなくなってしまう。このため、グラスファイバ２６の斜面２６Ａと不透明石英基板３１とは、接触しないように間隔を空ける必要がある。
【００４８】
［第４の実施の形態］
図８は、第４の実施の形態の基板温度測定方法に使用される拡散炉内の構成を示す断面図である。
【００４９】
この第４の実施の形態の基板温度測定方法に使用される拡散炉は、図７に示した第３の実施の形態の構成に加えて、ボートロッド２３に石英プリズム４１を保持させ、この石英プリズム４１を半導体基板２２の下側主面（下面）の下に配置したものである。
【００５０】
前記石英プリズム４１は、２つある先端部のうちの一方の先端部が４５度の角度でカットされ、他方の先端部が直角にカットされている。そして、一方の先端部において４５度にカットされていない面が半導体基板２２の表面に対向するように配置され、他方の先端部の直角にカットされた面がグラスファイバ２６の入射面２６Ｂに対向するように配置されている。
【００５１】
この第４の実施の形態では、形状や表面状態が安定した半導体基板２２の主面の表面温度を測定できるため、基板温度の測定精度を向上させることができる。これにより、形成される薄膜の目標膜厚からのずれ量を低減することができる。なお、ここでは、図８において基板の下側主面（下面）の温度を測定した例を示したが、基板の上側主面（上面）の温度を測定することもできる。基板の上面の温度を測定するには、石英プリズム４１の４５度の斜面を上向きに変えればよい。
【００５２】
［第５の実施の形態］
図９は、第５の実施の形態の基板温度測定方法に使用される拡散炉内の構成を示す断面図である。
【００５３】
この第５の実施の形態の基板温度測定方法に使用される拡散炉は、図６に示した第１の実施の形態の構成において、ボートロッド５１を中空として、ボートロッド５１の内部にグラスファイバ２６を設置したものである。
【００５４】
前記第１の実施の形態と同様に、グラスファイバ２６の一方の先端部には、４５度にカットされた斜面２６Ａと、この斜面２６Ａと反対側に形成された入射面２６Ｂが形成されている。そして、グラスファイバ２６の入射面２６Ｂが、温度測定対象の半導体基板２２の側面に対向するように配置される。なお、ボートロッド５１はシリコンカーバイド（ＳｉＣ）で形成され、内部が中空になっているため、半導体基板２２とグラスファイバ２６の入射面２６Ｂとの間にはＳｉＣ層は存在しない。
【００５５】
この第５の実施の形態では、ボートロッド５１内部に設けられたグラスファイバ２６を用いて、半導体基板２２の側面からの放射光を入射面２６Ｂからグラスファイバ２６内に取り込み、前記斜面２６Ａで反射させて、放射温度計２７に入射させる。この結果、正確な基板温度を得ることができる。
【００５６】
そこで、薄膜形成工程において、このような基板温度測定方法を用いて基板温度を測定し、基板温度を正確に制御すれば、形成される薄膜の膜厚を正確に算出することが可能となり、目標膜厚からのずれ量を低減することができる。
【００５７】
以下に、前記第２〜第５の実施の形態、第１の比較例、及び第２の比較例のそれぞれの縦型拡散炉を用い、７５０°の温度で水素燃焼酸化を行って、酸化膜をシリコン半導体基板上に形成した結果について記しておく。前記第１の比較例は、基板温度を知るために、炉内に設置した熱電対にて炉内温度を測定した場合である。第２の比較例は、第３の実施の形態で斜面と不透明石英基板とを接触させた場合、例えば空間を０．００５ｍｍとした場合である。
【００５８】
この酸化膜の形成工程では、モニタした炉内圧力、基板温度あるいは炉内温度、ガス流量から、基板上の酸化膜の膜厚を計算し、計算値が８ｎｍになった段階で酸化工程を終了した。
【００５９】
その後、それぞれの基板上に形成された酸化膜の膜厚を、エリプソメトリーで測定した。その結果、目標膜厚８ｎｍからのずれ量の大小関係は、第４の実施の形態＜第３の実施の形態＜第２、第５の実施の形態＜第２の比較例＜第１の比較例であった。いずれの実施の形態も、目標膜厚８ｎｍからの膜厚ずれ量を±２％以下に抑制できた。以上により、前記第２〜第５の実施の形態の基板温度測定方法を用いれば、基板上に形成される酸化膜の目標膜厚からのずれ量を低減できることを確認できた。
【００６０】
また、前記第２〜第５の実施の形態では、グラスファイバに石英を用いた例を説明したが、石英以外にサファイヤを用いてもこれら実施の形態と同様の結果が得られることを確認した。
【００６１】
また、前述した各実施の形態はそれぞれ、単独で実施できるばかりでなく、適宜組み合わせて実施することも可能である。さらに、前述した各実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、各実施の形態において開示した複数の構成要件の適宜な組み合わせにより、種々の段階の発明を抽出することも可能である。
【００６２】
【発明の効果】
以上述べたようにこの発明によれば、ＣＶＤ装置の反応炉内における基板上薄膜の膜厚をin-situでモニタリングできる膜厚モニタリング方法を提供することが可能である。また、バッチ式の拡散炉内で基板温度を測定できる基板温度測定方法を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態の膜厚モニタリング方法に用いられるＣＶＤ装置の構成を示す図である。
【図２】図１中に破線２にて示した、石英チューブ上に設置された放射温度計近傍の拡大図である。
【図３】Ｒｕ膜成膜時における放射率とウェハ上のＲｕ膜厚との関係を示す図である。
【図４】ガスクリーニング時における放射率とウェハ上の薄膜の膜厚との関係を示す図である。
【図５】この発明の第２の実施の形態の基板温度測定方法に使用される拡散炉内の構成を示す断面図である。
【図６】図５中の半導体基板とグラスファイバを拡大した断面図である。
【図７】この発明の第３の実施の形態の基板温度測定方法に使用される拡散炉内の構成を示す断面図である。
【図８】この発明の第４の実施の形態の基板温度測定方法に使用される拡散炉内の構成を示す断面図である。
【図９】この発明の第５の実施の形態の基板温度測定方法に使用される拡散炉内の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１１…石英チューブ
１２…シールキャップ
１３…放射温度計（パイロメータ）
１４…ヒータ
１５…導入管
１６…半導体基板（ウェハ）
１７…ボートロッド
１８…薄膜
１９…光
２１…石英炉芯管
２２…半導体基板（ウェハ）
２３…ボートロッド
２４…フランジ
２５…ヒータ
２６…グラスファイバ
２６Ａ…グラスファイバの斜面
２６Ｂ…グラスファイバの入射面
２７…放射温度計（パイロメータ）
３１…不透明石英基板
４１…石英プリズム
５１…ボートロッド
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＣＶＤ装置の反応炉内における基板上薄膜の膜厚をin-situ（その場）でモニタリングする膜厚モニタリング方法、及び拡散炉内における基板温度測定方法を用いた、薄膜の膜厚制御に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
以下に、ＣＶＤ装置の炉内で成膜される膜厚をin-situ（その場）でモニタリングする、従来の膜厚モニタリング方法（第１の従来技術）について説明する。
【０００３】
従来より、半導体装置の製造においては、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置を用いた、半導体基板（ウェハ）上への薄膜の形成が行われている。
【０００４】
しかし、ＣＶＤ装置では高温な熱工程が必要であり、このＣＶＤ装置による薄膜形成時においては、in-situ（その場）で膜厚をモニタリングする方法は存在していない。そこで、現状では、テスト用のウェハを同時にまたは連続して成膜し、そのテストウェハを取り出して、別途、膜厚測定装置により膜厚を測定するという方法を用いるのが一般的である。
【０００５】
次に、従来の拡散炉内における基板温度測定方法（第２の従来技術）について説明する。
【０００６】
従来より、基板を汚染することなく、拡散炉（熱処理炉）内の基板温度を測定するには、基板からの放射光をグラスファイバで取り出し、放射温度計で測定する方法がある。枚葉型の熱処理炉では、この方法を用いた温度測定が可能である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記第１の従来技術では、成膜中にin-situで膜厚を知ることはできず、膜厚を確認できるのが成膜後であるため、成膜時に何らかの要因で目標とする膜厚と異なる膜厚に成膜されるようなトラブルが存在する場合でも、前もって異なる膜厚に成膜されることを回避できない。
【０００８】
そこでこの発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、ＣＶＤ装置の反応炉内における基板上薄膜の膜厚をin-situでモニタリングできる膜厚モニタリング方法を提供することを目的とする。
【０００９】
また、前記第２の従来技術では、通常、ゲート酸化膜の形成に用いられるバッチ式の拡散炉においては、半導体素子を製造する基板の上下にダミー基板を設置するため、基板からの放射光をグラスファイバで取り出すことは実用上不可能である。
【００１０】
そこでこの発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、バッチ式の拡散炉内で基板温度を測定できる基板温度測定方法を提供することを目的とする。
【００１１】
なお、この発明は、ＣＶＤ装置の反応炉内でin-situで膜厚をモニタリングすること、または拡散炉内での基板温度の測定を可能にすることにより、薄膜の膜厚制御を可能にするという共通の課題を達成するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、この発明に係る第１の膜厚モニタリング方法は、ＣＶＤ装置を用いて反応炉内の基板上に薄膜を形成する際に、前記反応炉内から放射される放射光であって、前記反応炉内の基板上に薄膜を形成している期間、同時に前記反応炉の内壁上に付着した薄膜と前記反応炉の壁材とを透過した前記放射光を反応炉外部にて測定し、前記放射光の放射率の変化と、前記基板上に形成される薄膜の膜厚変化との関係を予め取得する工程と、前記反応炉内の基板上に薄膜を形成している期間、前記反応炉内から放射され、前記反応炉の内壁上の前記薄膜と前記反応炉の壁材とを透過した前記放射光を測定することにより、前記放射光の放射率の変化を取得する工程と、前記放射率の変化と前記膜厚の変化との関係を用いて、前記反応炉内の基板上に薄膜を形成している期間に取得した前記放射率の変化から、前記反応炉内の基板上に形成された前記薄膜の膜厚を推定する工程とを具備する。
【００１３】
また、前記目的を達成するために、この発明に係る第２の膜厚モニタリング方法は、反応炉内に反応ガスを供給することで反応炉の内壁上及び反応炉内の基板上に薄膜が形成された後、前記反応炉内にエッチングガスを供給して前記薄膜をエッチングする際に、前記反応炉内から放射される放射光であって、前記反応炉内の基板上の薄膜をエッチングしている期間、前記反応炉の内壁上に付着している薄膜と前記反応炉の壁材とを透過した前記放射光を反応炉外部にて測定し、前記放射光の放射率の変化と、前記反応炉内壁上の薄膜の膜厚変化との関係を予め取得する工程と、前記反応炉内の基板上の薄膜をエッチングしている期間、前記反応炉内から放射され、前記反応炉の内壁上の前記薄膜と前記反応炉の壁材とを透過した前記放射光を測定することにより、前記放射光の放射率の変化を取得する工程と、前記放射率の変化と前記膜厚の変化との関係を用いて、前記反応炉内の基板上の薄膜をエッチングしている期間に取得した前記放射率の変化から、前記反応炉内の基板上に残存する前記薄膜の膜厚を推定する工程とを具備する。
【００１４】
また、前記目的を達成するために、この発明に係る基板温度測定方法は、バッチ式の拡散炉内に配置された複数の基板のうち、温度測定対象の基板の温度を選択的に測定する基板温度測定方法であって、一方の先端部に斜面を有し、この斜面と反対側の前記先端部側面に平坦面を有する、円柱棒状のグラスファイバを、前記平坦面が前記温度測定対象の基板の側面に対向するように配置する工程と、前記基板の側面から放射される光を、前記平坦面からグラスファイバ内に取り込み、前記斜面で反射させてグラスファイバの他方の先端部に導く工程とを具備する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。以下説明に際し、全図にわたり、共通する部分には共通する参照符号を付す。
【００１６】
［第１の実施の形態］
この発明の第１の実施の形態のＣＶＤ装置における膜厚モニタリング方法について説明する。
【００１７】
図１は、第１の実施の形態の膜厚モニタリング方法に用いられるＣＶＤ装置の構成を示す図である。この図に示すＣＶＤ装置は、縦型のＬＰＣＶＤ装置である。
【００１８】
図１に示すように、縦型のＬＰＣＶＤ装置は、石英チューブ１１を有する反応炉、シールキャップ１２、放射温度計（パイロメータ）１３、ヒータ１４を備えている。反応炉上部の石英チューブ１１上には、導入管１５を介して放射温度計１３が設置されている。石英チューブ１１の側面及び上面上には、ヒータ１４が設置されている。さらに、反応炉内の中央付近のシールキャップ１２上には、複数枚の半導体基板（ウェハ）１６を保持するボートロッド１７が載置されている。
【００１９】
図２は、図１中に破線２にて示した、石英チューブ１１上に設置された放射温度計１３近傍の拡大図である。放射温度計１３と石英チューブ１１との間には、筒状の導入管１５が設けられている。導入管１５は、石英チューブ１１内部から放射される放射光を放射温度計１３に導くためのものであり、石英チューブ１１内部以外の周囲から来る光を遮断する働きも持つ。
【００２０】
次に、前記ＬＰＣＶＤ装置を用いてウェハ１６上に形成する薄膜の膜厚モニタリング方法を述べる。
【００２１】
前述したように、放射温度計１３へのヒータ１４などからの光による影響、つまり迷光による影響を防ぐため、筒状の導入管１５により、石英チューブ１１内部からの光１９が放射温度計１３へ導かれるようになっている。これにより、放射温度計１３は、石英チューブ１１内部からの放射率のみを測定できる。
【００２２】
前記ＬＰＣＶＤ装置によって、ウェハ１６上に薄膜１８を堆積していく。すると、ウェハ１６上への薄膜１８の成膜が進行していくのと同時に、石英チューブ１１内壁にも同様に薄膜１８が付着していく。
【００２３】
この薄膜成膜中における石英チューブ１１内部の放射率を、放射温度計１３にて測定すると、石英チューブ１１内壁に、薄膜１８が付着していくにつれて、放射温度計１３から見た石英チューブ１１内部の放射率が変化していく。これは、石英チューブ１１内壁に付着した薄膜１８によって、反応炉内部からの光が透過しにくくなるからである。
【００２４】
そこで、薄膜１８及び石英チューブ１１を透過した光１９の各波長における放射率の変化と、ウェハ１６上の薄膜１８の膜厚変化との関係を予め調べておく。
【００２５】
その後、実際の成膜時において、放射温度計１３にて放射率の変化を読み取り、予め調べた放射率と膜厚との関係より、ウェハ１６上の薄膜１８の膜厚を推定する。これにより、薄膜成膜時において、ウェハ上の薄膜の膜厚をin-situでモニタリングすることができる。なお、放射温度計１３にて測定する光の波長範囲は、例えば３００ｎｍ〜１３０００ｎｍ程度である。
【００２６】
次に、実際にＣＶＤ装置を用いてルテニウム（Ｒｕ）の成膜を行った場合のＲｕ膜の膜厚モニタリング方法を説明する。
【００２７】
ウェハ１６上へのＲｕ膜１８の成膜が進むにつれ、反応炉内壁に、ウェハ１６上と同じ膜厚のＲｕ膜１８が付着する。図３は、このときの放射率とウェハ上のＲｕ膜厚との関係を示すグラフである。縦軸は、反応炉全体を一つの物質として考え、反応炉内の放射輝度を炉外から見た場合の放射率である。放射率の測定には、単波長（５μｍ）の放射温度計を用いている。横軸は、反応炉内に置いたウェハ上のＲｕ膜の膜厚を示す。
【００２８】
図３に示すように、ウェハ上のＲｕ膜の膜厚が厚くなるのに従って、放射率は右下がりのサインカーブを描く。その際、放射率の値とサインカーブの山の数を把握することにより、反応炉内のＲｕ膜厚、すなわちウェハ上のＲｕ膜の膜厚をモニタリングすることが可能となる。
【００２９】
なお、この実施の形態では、単波長の放射温度計を用いた場合を説明したが、多波長の放射温度計を用いることにより、さらに放射率の測定精度を上げることで、膜厚のモニタリング精度を高めることができる。
【００３０】
次に、ガスクリーニング時に、前述した膜厚モニタリング方法を用いて、クリーニング対象である薄膜のエンドポイント（エッチング終了時点）を判断する例を述べる。前記ガスクリーニングとは、ＣＶＤプロセスを行うために反応炉内に反応ガスを供給することで反応炉内壁に薄膜が形成された後、エッチングガスを供給して前記薄膜をエッチングするものである。
【００３１】
図４は、ガスクリーニング時における放射率と反応炉内壁に形成された薄膜の膜厚との関係を示すグラフである。
【００３２】
図４に示すように、反応炉内壁の薄膜がエッチングされ、膜厚が薄くなるのに従って、放射温度計１３から見た石英チューブ１１内部の放射率は右上がりのサインカーブを描く。その際、薄膜成膜時と同様に、放射率の値とサインカーブの山の数を把握することにより、クリーニング時におけるエンドポイントをモニタリングすることが可能となる。ここでは、放射率が０．９で一定となったところが、薄膜のエンドポイントであると判断できる。
【００３３】
すなわち、ガスクリーニング時においても、薄膜がエッチオフされた時の放射率と膜厚との関係を予め把握しておくことで、後にエッチングする際に放射率を測定することにより、in-situで薄膜のエンドポイントを知ることが可能である。
【００３４】
以上説明したようにこの発明の第１の実施の形態では、予め放射率と膜厚との関係を把握しておき、ＣＶＤ装置による薄膜の成膜時において、炉内から透過してくる光の放射率の変化を放射温度計にて読み取ることにより、前記放射率と膜厚との関係に基づいて、in-situ（その場）でウェハ上の薄膜の膜厚をモニタリングすることができる。
【００３５】
さらに、ガスクリーニング時においても、反応炉内壁上に形成された薄膜がエッチングされ薄くなると、放射率が変化することから、予め放射率と膜厚との関係を把握しておき、エッチング時において、炉内から透過してくる光の放射率の変化を放射温度計にて読み取ることにより、前記放射率と膜厚との関係に基づいて、in-situでエッチングのエンドポイントをモニタリングすることができる。
【００３６】
次に、この発明の第２〜第５の実施の形態の拡散炉内での基板温度測定方法について説明する。
【００３７】
［第２の実施の形態］
図５は、第２の実施の形態の基板温度測定方法に使用される拡散炉内の構成を示す断面図である。
【００３８】
図に示すように、石英炉芯管２１内には、半導体基板（ウェハ）２２を複数枚保持するボートロッド２３が載置されている。石英炉芯管２１の炉口にはフランジ２４が設置され、石英炉芯管２１の周囲にはヒータ２５が設置されている。さらに、半導体基板２２の側面には、グラスファイバ２６の２つある先端部のうち、一方の先端部が配置され、他方の先端部には放射温度計２７が接続されている。前記グラスファイバ２６は、石英からなる。
【００３９】
図６は、図５中の半導体基板２２とグラスファイバ２６を拡大した断面図である。図に示すように、グラスファイバ２６の前記一方の先端部には、グラスファイバの中心軸に対して４５°でカットされた斜面２６Ａが形成されている。この斜面２６Ａは、鏡面処理されて、光が全反射する面になっている。さらに、グラスファイバ２６の一方の先端部において、斜面２６Ａと反対側の側面には、グラスファイバの中心軸と斜面２６Ａの法線を含む面に対して垂直で、かつ平坦、平滑化された入射面２６Ｂが形成されている。
【００４０】
バッチ式の縦型拡散炉内において、温度測定対象の半導体基板２２の側面に、前記入射面２６Ｂが対向するように、グラスファイバ２６を配置する。これにより、拡散炉を用いた熱処理時に、半導体基板２２の側面から放射される放射光を、入射面２６Ｂからグラスファイバ２６に取り込み、斜面２６Ａで反射させて放射温度計２７に入射させる。このように、半導体基板２２からの放射光を放射温度計２７に導くことにより、半導体基板２２の温度を正確に測定できる。
【００４１】
このような基板温度測定法を用いて基板温度を測定しつつ、基板温度を制御して、半導体基板上に薄膜を形成する。この薄膜形成工程では、前記手法にて測定した基板温度、炉内の圧力、ガス流量を用いて形成される薄膜の膜厚を計算し、計算値が目標の膜厚になった段階で薄膜形成を終了する。
【００４２】
以上説明したようにこの第２の実施の形態では、グラスファイバ２６の先端部に鏡面の斜面２６Ａを形成することにより、半導体基板２２の側面から放射される光をグラスファイバ２６の斜面２６Ａで反射させて、放射温度計２７に導く。これにより、基板温度を正確に測定することができる。さらに、薄膜形成工程において、このような基板温度測定方法を用いて基板温度を測定し、基板温度を正確に制御すれば、形成される薄膜の膜厚を正確に算出することが可能となり、目標膜厚からのずれ量を低減することができる。
【００４３】
［第３の実施の形態］
図７は、第３の実施の形態の基板温度測定方法に使用される拡散炉内の構成を示す断面図である。
【００４４】
この第３の実施の形態の基板温度測定方法に使用される拡散炉は、図６に示した第２の実施の形態の構成に加えて、グラスファイバ２６の一方の先端部に形成された斜面２６Ａ上に、空間を空けて不透明石英基板３１を設けたものである。この不透明石英基板３１は、図７に示すように、斜面２６Ａの一端側に接触させ、他端側は離すように配置すればよい。斜面２６Ａと不透明石英基板３１との間には空間が存在していれば良く、その空間は、加工可能な最小の距離、例えば０．２ｍｍ程度とすればよい。その他の構成は、前記第２の実施の形態における構成と同様であり、同じ符号を付してその説明は省略する。
【００４５】
前記第２の実施の形態では、グラスファイバ２６の先端部に鏡面状態の斜面２６Ａを形成しただけであるため、拡散炉上部の高温部から放射光の一部（迷光）がグラスファイバ２６に取り込まれ、基板温度の測定精度が不充分となる場合がある。
【００４６】
そこで、この第３の実施の形態では、グラスファイバ２６の先端部の斜面２６Ａ上に不透明石英基板３１を設けている。これにより、拡散炉上部の高温部からの放射光が不透明石英基板３１で散乱し、グラスファイバ２６に取り込まれる量を大幅に減少させることができる。この結果、基板温度の測定精度を、前記第２の実施の形態に比べてさらに向上させることができるため、前記第２の実施の形態よりさらに形成される薄膜の目標膜厚からのずれ量を低減することができる。
【００４７】
なお、この第３の実施の形態では、斜面２６Ａに不透明石英基板３１が接触してしまうと、斜面２６Ａで放射光の全反射が起こらなくなり、基板温度の測定精度が上がらなくなってしまう。このため、グラスファイバ２６の斜面２６Ａと不透明石英基板３１とは、接触しないように間隔を空ける必要がある。
【００４８】
［第４の実施の形態］
図８は、第４の実施の形態の基板温度測定方法に使用される拡散炉内の構成を示す断面図である。
【００４９】
この第４の実施の形態の基板温度測定方法に使用される拡散炉は、図７に示した第３の実施の形態の構成に加えて、ボートロッド２３に石英プリズム４１を保持させ、この石英プリズム４１を半導体基板２２の下側主面（下面）の下に配置したものである。
【００５０】
前記石英プリズム４１は、２つある先端部のうちの一方の先端部が４５度の角度でカットされ、他方の先端部が直角にカットされている。そして、一方の先端部において４５度にカットされていない面が半導体基板２２の表面に対向するように配置され、他方の先端部の直角にカットされた面がグラスファイバ２６の入射面２６Ｂに対向するように配置されている。
【００５１】
この第４の実施の形態では、形状や表面状態が安定した半導体基板２２の主面の表面温度を測定できるため、基板温度の測定精度を向上させることができる。これにより、形成される薄膜の目標膜厚からのずれ量を低減することができる。なお、ここでは、図８において基板の下側主面（下面）の温度を測定した例を示したが、基板の上側主面（上面）の温度を測定することもできる。基板の上面の温度を測定するには、石英プリズム４１の４５度の斜面を上向きに変えればよい。
【００５２】
［第５の実施の形態］
図９は、第５の実施の形態の基板温度測定方法に使用される拡散炉内の構成を示す断面図である。
【００５３】
この第５の実施の形態の基板温度測定方法に使用される拡散炉は、図６に示した第１の実施の形態の構成において、ボートロッド５１を中空として、ボートロッド５１の内部にグラスファイバ２６を設置したものである。
【００５４】
前記第１の実施の形態と同様に、グラスファイバ２６の一方の先端部には、４５度にカットされた斜面２６Ａと、この斜面２６Ａと反対側に形成された入射面２６Ｂが形成されている。そして、グラスファイバ２６の入射面２６Ｂが、温度測定対象の半導体基板２２の側面に対向するように配置される。なお、ボートロッド５１はシリコンカーバイド（ＳｉＣ）で形成され、内部が中空になっているため、半導体基板２２とグラスファイバ２６の入射面２６Ｂとの間にはＳｉＣ層は存在しない。
【００５５】
この第５の実施の形態では、ボートロッド５１内部に設けられたグラスファイバ２６を用いて、半導体基板２２の側面からの放射光を入射面２６Ｂからグラスファイバ２６内に取り込み、前記斜面２６Ａで反射させて、放射温度計２７に入射させる。この結果、正確な基板温度を得ることができる。
【００５６】
そこで、薄膜形成工程において、このような基板温度測定方法を用いて基板温度を測定し、基板温度を正確に制御すれば、形成される薄膜の膜厚を正確に算出することが可能となり、目標膜厚からのずれ量を低減することができる。
【００５７】
以下に、前記第２〜第５の実施の形態、第１の比較例、及び第２の比較例のそれぞれの縦型拡散炉を用い、７５０°の温度で水素燃焼酸化を行って、酸化膜をシリコン半導体基板上に形成した結果について記しておく。前記第１の比較例は、基板温度を知るために、炉内に設置した熱電対にて炉内温度を測定した場合である。第２の比較例は、第３の実施の形態で斜面と不透明石英基板とを接触させた場合、例えば空間を０．００５ｍｍとした場合である。
【００５８】
この酸化膜の形成工程では、モニタした炉内圧力、基板温度あるいは炉内温度、ガス流量から、基板上の酸化膜の膜厚を計算し、計算値が８ｎｍになった段階で酸化工程を終了した。
【００５９】
その後、それぞれの基板上に形成された酸化膜の膜厚を、エリプソメトリーで測定した。その結果、目標膜厚８ｎｍからのずれ量の大小関係は、第４の実施の形態＜第３の実施の形態＜第２、第５の実施の形態＜第２の比較例＜第１の比較例であった。いずれの実施の形態も、目標膜厚８ｎｍからの膜厚ずれ量を±２％以下に抑制できた。以上により、前記第２〜第５の実施の形態の基板温度測定方法を用いれば、基板上に形成される酸化膜の目標膜厚からのずれ量を低減できることを確認できた。
【００６０】
また、前記第２〜第５の実施の形態では、グラスファイバに石英を用いた例を説明したが、石英以外にサファイヤを用いてもこれら実施の形態と同様の結果が得られることを確認した。
【００６１】
また、前述した各実施の形態はそれぞれ、単独で実施できるばかりでなく、適宜組み合わせて実施することも可能である。さらに、前述した各実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、各実施の形態において開示した複数の構成要件の適宜な組み合わせにより、種々の段階の発明を抽出することも可能である。
【００６２】
【発明の効果】
以上述べたようにこの発明によれば、ＣＶＤ装置の反応炉内における基板上薄膜の膜厚をin-situでモニタリングできる膜厚モニタリング方法を提供することが可能である。また、バッチ式の拡散炉内で基板温度を測定できる基板温度測定方法を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態の膜厚モニタリング方法に用いられるＣＶＤ装置の構成を示す図である。
【図２】図１中に破線２にて示した、石英チューブ上に設置された放射温度計近傍の拡大図である。
【図３】Ｒｕ膜成膜時における放射率とウェハ上のＲｕ膜厚との関係を示す図である。
【図４】ガスクリーニング時における放射率とウェハ上の薄膜の膜厚との関係を示す図である。
【図５】この発明の第２の実施の形態の基板温度測定方法に使用される拡散炉内の構成を示す断面図である。
【図６】図５中の半導体基板とグラスファイバを拡大した断面図である。
【図７】この発明の第３の実施の形態の基板温度測定方法に使用される拡散炉内の構成を示す断面図である。
【図８】この発明の第４の実施の形態の基板温度測定方法に使用される拡散炉内の構成を示す断面図である。
【図９】この発明の第５の実施の形態の基板温度測定方法に使用される拡散炉内の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１１…石英チューブ
１２…シールキャップ
１３…放射温度計（パイロメータ）
１４…ヒータ
１５…導入管
１６…半導体基板（ウェハ）
１７…ボートロッド
１８…薄膜
１９…光
２１…石英炉芯管
２２…半導体基板（ウェハ）
２３…ボートロッド
２４…フランジ
２５…ヒータ
２６…グラスファイバ
２６Ａ…グラスファイバの斜面
２６Ｂ…グラスファイバの入射面
２７…放射温度計（パイロメータ）
３１…不透明石英基板
４１…石英プリズム
５１…ボートロッド
Claims (9)
- ＣＶＤ装置を用いて反応炉内の基板上に薄膜を形成する際に、前記反応炉内から放射される放射光であって、前記反応炉内の基板上に薄膜を形成している期間、同時に前記反応炉の内壁上に付着した薄膜と前記反応炉の壁材とを透過した前記放射光を反応炉外部にて測定し、前記放射光の放射率の変化と、前記基板上に形成される薄膜の膜厚変化との関係を予め取得する工程と、
前記反応炉内の基板上に薄膜を形成している期間、前記反応炉内から放射され、前記反応炉の内壁上の前記薄膜と前記反応炉の壁材とを透過した前記放射光を測定することにより、前記放射光の放射率の変化を取得する工程と、
前記放射率の変化と前記膜厚の変化との関係を用いて、前記反応炉内の基板上に薄膜を形成している期間に取得した前記放射率の変化から、前記反応炉内の基板上に形成された前記薄膜の膜厚を推定する工程と、
を具備することを特徴とする膜厚モニタリング方法。 - 反応炉内に反応ガスを供給することで反応炉の内壁上及び反応炉内の基板上に薄膜が形成された後、前記反応炉内にエッチングガスを供給して前記薄膜をエッチングする際に、前記反応炉内から放射される放射光であって、前記反応炉内の基板上の薄膜をエッチングしている期間、前記反応炉の内壁上に付着している薄膜と前記反応炉の壁材とを透過した前記放射光を反応炉外部にて測定し、前記放射光の放射率の変化と、前記反応炉内壁上の薄膜の膜厚変化との関係を予め取得する工程と、
前記反応炉内の基板上の薄膜をエッチングしている期間、前記反応炉内から放射され、前記反応炉の内壁上の前記薄膜と前記反応炉の壁材とを透過した前記放射光を測定することにより、前記放射光の放射率の変化を取得する工程と、
前記放射率の変化と前記膜厚の変化との関係を用いて、前記反応炉内の基板上の薄膜をエッチングしている期間に取得した前記放射率の変化から、前記反応炉内の基板上に残存する前記薄膜の膜厚を推定する工程と、
を具備することを特徴とする膜厚モニタリング方法。 - 前記放射率は、前記反応炉の外部に設けられた放射温度計によって測定されることを特徴とする請求項１または２に記載の膜厚モニタリング方法。
- 前記反応炉と前記放射温度計との間には、導入管が設けられており、この導入管は前記反応炉内部以外の周囲からの光を排除し、前記放射光のみを前記放射温度計に導くことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の膜厚モニタリング方法。
- バッチ式の拡散炉内に配置された複数の基板のうち、温度測定対象の基板の温度を選択的に測定する基板温度測定方法であって、
一方の先端部に斜面を有し、この斜面と反対側の前記先端部側面に平坦面を有する、円柱棒状のグラスファイバを、前記平坦面が前記温度測定対象の基板の側面に対向するように配置する工程と、
前記基板の側面から放射される光を、前記平坦面からグラスファイバ内に取り込み、前記斜面で反射させてグラスファイバの他方の先端部に導く工程と、
を具備することを特徴とする基板温度測定方法。 - 前記グラスファイバの前記斜面は、グラスファイバの中心軸に対して４５度にカットされているとともに、その表面が鏡面状態になっていることを特徴とする請求項５に記載の基板温度測定方法。
- 前記グラスファイバの前記斜面上には、前記斜面の表面と空間を空けて不透明基板が形成されていることを特徴とする請求項５または６に記載の基板温度測定方法。
- 前記温度測定対象の基板の主面に、一方の先端部の側面が対向するように配置され、他方の先端部が前記グラスファイバの前記平坦面に対向するように配置されたプリズムをさらに具備し、
前記プリズムは、前記側面と反対側の前記一方の先端部に、プリズムの中心軸に対して４５度にカットされた斜面を有していることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１つに記載の基板温度測定方法。 - 前記複数の基板は、内部が中空になっている保持材により保持されており、前記グラスファイバは前記保持材の内部に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の基板温度測定方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001094164A JP3954319B2 (ja) | 2001-03-28 | 2001-03-28 | 薄膜の膜厚モニタリング方法及び基板温度測定方法 |
| TW091105325A TWI290727B (en) | 2001-03-28 | 2002-03-20 | Method for monitoring thin-film thickness and method for measuring substrate temperature |
| KR10-2002-0016618A KR100441737B1 (ko) | 2001-03-28 | 2002-03-27 | 박막의 막두께 모니터링 방법 및 기판 온도 측정 방법 |
| CNB021083274A CN1194398C (zh) | 2001-03-28 | 2002-03-28 | 薄膜的膜厚监控方法 |
| CNB2004100476442A CN1284218C (zh) | 2001-03-28 | 2002-03-28 | 基板温度测定方法 |
| US10/107,361 US20020141477A1 (en) | 2001-03-28 | 2002-03-28 | Thin film thickness monitoring method and substrate temperature measuring method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001094164A JP3954319B2 (ja) | 2001-03-28 | 2001-03-28 | 薄膜の膜厚モニタリング方法及び基板温度測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002294461A JP2002294461A (ja) | 2002-10-09 |
| JP3954319B2 true JP3954319B2 (ja) | 2007-08-08 |
Family
ID=18948404
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001094164A Expired - Fee Related JP3954319B2 (ja) | 2001-03-28 | 2001-03-28 | 薄膜の膜厚モニタリング方法及び基板温度測定方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20020141477A1 (ja) |
| JP (1) | JP3954319B2 (ja) |
| KR (1) | KR100441737B1 (ja) |
| CN (2) | CN1194398C (ja) |
| TW (1) | TWI290727B (ja) |
Families Citing this family (33)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB0308249D0 (en) * | 2003-04-10 | 2003-05-14 | Trikon Technologies Ltd | Method of depositing piezoelectric films |
| JP4618705B2 (ja) * | 2003-09-18 | 2011-01-26 | 大日本スクリーン製造株式会社 | 熱処理装置 |
| KR101012536B1 (ko) | 2003-12-10 | 2011-02-07 | 주식회사 엘지실트론 | 박막 두께 측정 방법 |
| US20060118040A1 (en) * | 2004-12-02 | 2006-06-08 | Chien-Hsing Lai | Chemical vapor deposition apparatus having a reaction chamber condition detection function and a detection method thereof |
| JP2007134601A (ja) * | 2005-11-11 | 2007-05-31 | Horiba Ltd | シリコンウエハの温度測定方法及び温度測定用放射温度計 |
| US7572052B2 (en) | 2007-07-10 | 2009-08-11 | Applied Materials, Inc. | Method for monitoring and calibrating temperature in semiconductor processing chambers |
| DE102008015205B4 (de) * | 2008-03-20 | 2013-04-11 | Siemens Aktiengesellschaft | Pyrometer mit Ortsauflösung |
| US7985188B2 (en) | 2009-05-13 | 2011-07-26 | Cv Holdings Llc | Vessel, coating, inspection and processing apparatus |
| MX345403B (es) | 2009-05-13 | 2017-01-30 | Sio2 Medical Products Inc | Revestimiento por pecvd utilizando un precursor organosilícico. |
| US9458536B2 (en) | 2009-07-02 | 2016-10-04 | Sio2 Medical Products, Inc. | PECVD coating methods for capped syringes, cartridges and other articles |
| CN102110586B (zh) * | 2009-12-24 | 2012-05-30 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 监测半导体衬底中硅损伤的方法 |
| JP5461256B2 (ja) * | 2010-03-17 | 2014-04-02 | 三井造船株式会社 | 半導体基板熱処理装置および半導体基板熱処理装置による温度計測方法 |
| US11624115B2 (en) | 2010-05-12 | 2023-04-11 | Sio2 Medical Products, Inc. | Syringe with PECVD lubrication |
| US9878101B2 (en) | 2010-11-12 | 2018-01-30 | Sio2 Medical Products, Inc. | Cyclic olefin polymer vessels and vessel coating methods |
| US9272095B2 (en) | 2011-04-01 | 2016-03-01 | Sio2 Medical Products, Inc. | Vessels, contact surfaces, and coating and inspection apparatus and methods |
| US11116695B2 (en) | 2011-11-11 | 2021-09-14 | Sio2 Medical Products, Inc. | Blood sample collection tube |
| EP2776603B1 (en) | 2011-11-11 | 2019-03-06 | SiO2 Medical Products, Inc. | PASSIVATION, pH PROTECTIVE OR LUBRICITY COATING FOR PHARMACEUTICAL PACKAGE, COATING PROCESS AND APPARATUS |
| CA2887352A1 (en) | 2012-05-09 | 2013-11-14 | Sio2 Medical Products, Inc. | Saccharide protective coating for pharmaceutical package |
| EP2914762B1 (en) | 2012-11-01 | 2020-05-13 | SiO2 Medical Products, Inc. | Coating inspection method |
| US9903782B2 (en) | 2012-11-16 | 2018-02-27 | Sio2 Medical Products, Inc. | Method and apparatus for detecting rapid barrier coating integrity characteristics |
| CN103824903B (zh) * | 2012-11-16 | 2017-04-12 | 同方光电科技有限公司 | 一种提高发射补偿测温准确性或一致性的衬底加工方法 |
| WO2014085348A2 (en) | 2012-11-30 | 2014-06-05 | Sio2 Medical Products, Inc. | Controlling the uniformity of pecvd deposition on medical syringes, cartridges, and the like |
| US9764093B2 (en) | 2012-11-30 | 2017-09-19 | Sio2 Medical Products, Inc. | Controlling the uniformity of PECVD deposition |
| US9662450B2 (en) | 2013-03-01 | 2017-05-30 | Sio2 Medical Products, Inc. | Plasma or CVD pre-treatment for lubricated pharmaceutical package, coating process and apparatus |
| US9937099B2 (en) | 2013-03-11 | 2018-04-10 | Sio2 Medical Products, Inc. | Trilayer coated pharmaceutical packaging with low oxygen transmission rate |
| KR102472240B1 (ko) | 2013-03-11 | 2022-11-30 | 에스아이오2 메디컬 프로덕츠, 인크. | 코팅된 패키징 |
| WO2014144926A1 (en) | 2013-03-15 | 2014-09-18 | Sio2 Medical Products, Inc. | Coating method |
| CN104075809B (zh) * | 2013-03-28 | 2019-05-07 | 中晟光电设备（上海）股份有限公司 | 红外光学温度测量装置、方法及mocvd系统 |
| CN103540906B (zh) * | 2013-09-29 | 2015-07-29 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | 光控-晶控综合膜厚监控方法 |
| US11066745B2 (en) | 2014-03-28 | 2021-07-20 | Sio2 Medical Products, Inc. | Antistatic coatings for plastic vessels |
| US11077233B2 (en) | 2015-08-18 | 2021-08-03 | Sio2 Medical Products, Inc. | Pharmaceutical and other packaging with low oxygen transmission rate |
| CN109655174B (zh) * | 2018-11-30 | 2020-06-30 | 广东骏亚电子科技股份有限公司 | 一种pcb压合板材的温度测试方法 |
| JP2022536078A (ja) * | 2019-06-03 | 2022-08-12 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 非接触式低基板温度測定法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5166080A (en) * | 1991-04-29 | 1992-11-24 | Luxtron Corporation | Techniques for measuring the thickness of a film formed on a substrate |
| DE4017440C2 (de) * | 1990-05-30 | 1994-02-10 | Fraunhofer Ges Forschung | Verfahren zur Messung der Schichtdicke und des Brechungsindex einer dünnen Schicht auf einem Substrat und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
| JPH095124A (ja) * | 1995-06-15 | 1997-01-10 | Fujitsu Ltd | 測定方法及び装置並びに半導体装置の製造方法 |
-
2001
- 2001-03-28 JP JP2001094164A patent/JP3954319B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2002
- 2002-03-20 TW TW091105325A patent/TWI290727B/zh not_active IP Right Cessation
- 2002-03-27 KR KR10-2002-0016618A patent/KR100441737B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2002-03-28 US US10/107,361 patent/US20020141477A1/en not_active Abandoned
- 2002-03-28 CN CNB021083274A patent/CN1194398C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2002-03-28 CN CNB2004100476442A patent/CN1284218C/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1545140A (zh) | 2004-11-10 |
| US20020141477A1 (en) | 2002-10-03 |
| CN1378260A (zh) | 2002-11-06 |
| KR100441737B1 (ko) | 2004-07-27 |
| TWI290727B (en) | 2007-12-01 |
| JP2002294461A (ja) | 2002-10-09 |
| CN1284218C (zh) | 2006-11-08 |
| KR20020077118A (ko) | 2002-10-11 |
| CN1194398C (zh) | 2005-03-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3954319B2 (ja) | 薄膜の膜厚モニタリング方法及び基板温度測定方法 | |
| US8616765B2 (en) | Thermocouple | |
| US8382370B2 (en) | Thermocouple assembly with guarded thermocouple junction | |
| TWI458946B (zh) | 熱偶器 | |
| JP5686952B2 (ja) | 温度および放射率／パターン補償を含む膜形成装置および方法 | |
| JP5205268B2 (ja) | 温度コントロールおよびパターン補償装置 | |
| EP1163499B1 (en) | Determination of the substrate temperature by measuring the thickness of a copper oxide layer | |
| TW200913106A (en) | A novel method for monitoring and calibrating temperature in semiconductor processing chambers | |
| JP2020518727A (ja) | 高温セラミックヒータ上の集積化基板温度測定 | |
| US6007241A (en) | Apparatus and method for measuring substrate temperature | |
| KR20010072545A (ko) | 열처리실용 기판 지지부 | |
| JP2001516873A (ja) | 温度プローブ | |
| KR20020026006A (ko) | 급속 열 처리 시의 반사 기판의 온도 제어 시스템 | |
| JP5203801B2 (ja) | 温度測定方法、温度測定具および温度測定装置 | |
| TWI594469B (zh) | 表面聲波裝置的製造方法及溫度檢測設備 | |
| US6010914A (en) | Method for manufacturing a semiconductor device | |
| JP3676183B2 (ja) | 複合型光学的温度測定システムを用いたシリコンワークピースを処理するための方法 | |
| JP4166400B2 (ja) | 放射温度測定方法 | |
| KR100413646B1 (ko) | 온도검출소자 | |
| JP3836329B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH07151606A (ja) | 基板の温度測定装置 | |
| EP1376667A1 (en) | Heat treating device | |
| JPH04239742A (ja) | 半導体装置製造における膜厚測定方法 | |
| EP1241459A1 (en) | A method and device for determining the process temperature of a product surface, particularly of a semiconductor wafer surface | |
| JPH0396247A (ja) | 光干渉温度測定法を含む半導体素子の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040825 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20070118 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070123 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070326 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070424 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070426 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110511 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110511 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120511 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120511 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130511 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |