JP4708769B2 - シリコンウェハー用温度測定具 - Google Patents

Description

この発明は半導体製造の際に用いる器材、詳しくは、シリコンウェハーの製造過程において使用されるシート状の不可逆的な温度測定具に関するものである。

半導体チップの製造の際には、素材であるシリコンウェハーを真空チャンバー内のプラズマ雰囲気中において熱処理する工程があり、この熱処理に先立ち、ダミーのシリコンウェハーを真空チャンバー内で加熱し、プラズマ雰囲気中におけるシリコンウェハーの各部位の熱分布を実際に測定することが行われている。
特願２００４−２０８３１１ なし

この熱分布の測定には図１に示す様に、あらかじめ設定された特定の温度で不可逆的に発色する感温発色体１を基板上に固定したシート状の温度測定具１０をダミーのシリコンウェハー８の周縁や中央部などの所望部位に複数枚貼付し、真空チャンバー内のプラズマ雰囲気中で試験的に熱処理を行った後、シリコンウェハー８に貼られている各温度測定具１０の発色状態を確認することによって行われている。

この様に、温度測定の対象であるシリコンウェハー８は真空チャンバーのプラズマ雰囲気中に置かれるが、プラズマ雰囲気中においては頻繁に放電現象が生起し、放電の際の電撃によって感温発色体１が損傷し、温度の測定結果を正しく表示出来なくなってしまう場合がしばしばあった。

この為、従来においては、シリコンウェハー８上に貼付された温度測定具１０の全体を特殊な耐熱性シートで被覆して、放電の際の電撃から感温発色体１を守ることなどが行われているが、必ずしも確実な効果は期待出来ない上に、放電の際の高電圧に耐えられる耐熱性シートは価格も高く、満足出来る対策とは言えなかった。又、シリコンウェハー８への温度測定具１０の貼付作業の後に、耐熱性シートの貼付作業を別途行わねばならず、大変面倒であった。

本発明者は、シリコンウェハーの真空チャンバー内における熱処理に先立ち行われる温度分布測定作業の際の放電現象による感温発色体の損傷を防ぐべく鋭意研究を行った結果、放電現象による感温発色体の損傷を回避することが出来る新しいシリコンウェハー用温度測定具を開発することに成功し、本発明としてここに提案するものである。

耐熱性を有する合成樹脂フィルムの表面にアルミニューム膜を蒸着させた基板５上に、耐熱性を有する合成樹脂フィルムからなるスペーサー材１１を重畳し、このスペーサー材１１の表裏を貫通して形成されている感温発色体嵌入用の透孔１２内に特定の設定温度で不可逆的に発色する感温発色体１をその上面がスペーサー材１１の上面と面一（つらいち）となる様に嵌め込み、これら全体を耐熱性にすぐれた合成樹脂のカバーフィルム１３によって被覆することにより上記課題を解決した。又、その際、感温発色体１としては、色紙２の彩色面３側にワックス層４が形成されたものや、色紙２の彩色面３の裏面側にワックス層４が形成されたものなどが用いられる。更に、ワックスの代りに特定の設定温度で溶解する化学物質を用いることも出来る。

従来の温度測定具と同様、テストに用いるダミーのシリコンウェハー８の周縁部や中央部など所望の部位に複数枚貼付して真空チャンバー内における熱処理作業を行い、ダミーのシリコンウェハー８の各部位の熱分布の測定を行うのであるが、真空チャンバー内のプラズマ雰囲気下において放電現象が起こっても、基板５には導電性の極めて高いアルミニューム膜が形成されているので、基板５上に固定されている感温発色体１が放電の際の電撃に直接晒されることはなく、感温発色体１は放電による損傷を免れることが出来る。従って、ダミーのシリコンウェハー８の各部位の熱分布を正確に測定することが出来、この測定結果に基づいてシリコンウェハーの真空チャンバーにおける熱処理作業を高い精度で行えるすぐれた効果を有する。又、基板５に形成されているアルミニューム膜は、プラズマ雰囲気下においてもシリコンウェハー８に何らの化学的悪影響を与えず、これによってシリコンウェハー８が変質してしまうおそれも全くない。更に、感温発色体１の上端面とスペーサー材１１の上面とは面一（つらいち）で、感温発色体１は基板５上に全く突出しないので、感温発色体１への電荷の集中は起こり得ず、感温発色体１が放電による電撃を受ける危険性は排除される。しかも、その表面にはあらかじめ耐熱性にすぐれたカバーフィルム１３が貼付済みなので、このシリコンウェハー用温度測定具をダミーのシリコンウェハー８の所望部位に貼付した後に、その上から耐熱性フィルムを貼り付ける作業を行う必要がなく、作業性が極めて良好である。

アルミニューム膜を蒸着させた基板５上に感温発色体１を固定した点に本質的な特徴があり、これによってプラズマ雰囲気中の放電現象によって感温発色体１が損傷することが阻止される。

図２はこの発明に係るシリコンウェハー用温度測定具の実施例１の斜視図、図３はその各部を分解して描いた分解斜視図、図４はその部分拡大断面図、図５はその要部である感温発色体１の拡大断面図、図６はその一部を切欠いて描いた拡大斜視図である。図中１は感温発色体であり、この感温発色体１は、図５及び図６に示す様に、色紙２の彩色面３側に特定の設定温度で溶解し、不透明状態から透明あるいは半透明状態へ変化するワックス層４を形成せしめ、ワックス層４の溶解によって色紙２の彩色面３が透けて見える様になる現象によって不可逆的に発色させるものであり、この感温発色体１自体は、本件出願人が特願２００４−２０８３１１において提案済みのものと基本的に同じである。ただし、感温発色体１は特定の設定温度で不可逆的に発色するものであれば良いのであり、図７に示すものの様に、色紙２の彩色面３の裏面側にワックス層４を形成せしめ、ワックス層４の溶解によってワックスが色紙２の本体内に浸み込み、彩色面３が反対側から透けて見える現象によって発色させる様にしたものでも良い。更に、ワックスの代りに特定の温度で溶解する化学物質からなる溶解物質層を形成せしめたものであっても良い。

一方、図中５はポリエステル樹脂等の耐熱性を有する合成樹脂フィルムの表面にアルミニューム膜を蒸着させた複合素材からなるシート状の基板であり、図２乃至図４に示す様に、該基板５上には、感温発色体１の肉厚とほぼ同じ厚さのポリエステル樹脂等の耐熱性を有する合成樹脂フィルムからなるスペーサー材１１が重畳されており、このスペーサー材１１に形成されている透孔１２内に感温発色体１が嵌め込まれ、その上面がポリイミド樹脂など耐熱性にすぐれた樹脂からなるカバーフィルム１３によって被覆されている。なお、この実施例においては、カバーフィルム１３用素材としてポリイミドに微量のジメチルアセトアミドが添加されたカプトン（商品名）を用いた。

この実施例１は上記の通りの構成を有するものであり、図１に示す従来の温度測定具と同様、テストに用いるダミーのシリコンウェハー８の周縁部や中央部など所望の部位に貼付して真空チャンバー内における熱処理作業を行い、ダミーのシリコンウェハー８の各部位の熱分布の測定を行うのであるが、真空チャンバー内のプラズマ雰囲気下において放電現象が起こっても、基板５には導電性の極めて高いアルミニューム膜が形成されているので、基板５上に固定されている感温発色体１が放電の際の電撃に直接晒されることはなく、放電による損傷を免れることが出来る。従って、ダミーのシリコンウェハー８の各部位の熱分布を正確に測定することが出来、この測定結果に基づいてシリコンウェハーの真空チャンバーにおける熱処理作業を高い精度で行うことが可能となる。又、基板５に形成されているアルミニューム膜は、プラズマ雰囲気下においてもシリコンウェハー８に何らの化学的悪影響を与えず、これによってシリコンウェハー８が変質してしまうおそれも全くない。

又、スペーサー材１１は感温発色体１とほぼ同じ厚さであるので、基板５上に固定されている感温発色体１の上端面とスペーサー材１１の上面とは面一（つらいち）になり、感温発色体１は基板５上に全く突出しないので、感温発色体１への電荷の集中は起こり得ず、感温発色体１が放電による電撃を受ける危険性は排除される。しかも、その表面にはあらかじめ耐熱性にすぐれたカバーフィルム１３が貼付済みなので、このシリコンウェハー用温度測定具をダミーのシリコンウェハー８の所望部位に貼付した後に、その上から耐熱性フィルムを貼り付ける作業を行う必要がなく、作業性が極めて良好である。

半導体製造分野において高い利用価値を有する。

シリコンウェハーの熱処理作業に先立ち、ダミーのシリコンウェハー８を用いて各部位の熱分布を測定しようとする際の温度測定具１０の貼付状況の一例の平面図。 この発明に係るシリコンウェハー用温度測定具の実施例１の斜視図。 同じく、その各部を分解して描いた分解斜視図。 同じく、その部分拡大断面図。 同じく、その要部である感温発色体１の拡大断面図。 同じく、感温発色体１の一部を切欠いて描いた拡大斜視図。 感温発色体１の他例の拡大断面図。

１ 感温発色体
２ 色紙
３ 彩色面
４ ワックス層
５ アルミ箔製の基板
７ 粘着剤層
８ ダミーのシリコンウェハー
１０ 温度測定具
１１ スペーサー材
１２ 透孔
１３ カバーフィルム

Claims (7)

1. 耐熱性を有する合成樹脂フィルムの表面にアルミニューム膜を蒸着させた基板（５）上に、耐熱性を有する合成樹脂フィルムからなるスペーサー材（１１）を重畳し、このスペーサー材（１１）の表裏を貫通して形成されている感温発色体嵌入用の透孔（１２）内に特定の設定温度で不可逆的に発色する感温発色体（１）をその上面がスペーサー材（１１）の上面と面一（つらいち）となる様に嵌め込み、これら全体を耐熱性にすぐれた合成樹脂からなるカバーフィルム（１３）によって被覆したことを特徴とするシリコンウェハー用温度測定具。
2. 色紙（２）の彩色面（３）側にワックス層（４）が形成されてなる感温発色体（１）を用いたことを特徴とする請求項１記載のシリコンウェハー用温度測定具。
3. 色紙（２）の彩色面（３）側に特定の温度で溶解する化学物質層が形成された感温発色体（１）を用いたことを特徴とする請求項１のシリコンウェハー用温度測定具。
4. 色紙（２）の彩色面（３）の裏面側にワックス層（４）が形成された感温発色体（１）を用いたことを特徴とする請求項１記載のシリコンウェハー用温度測定具。
5. ポリエステル樹脂製のフィルムの表面にアルミニューム膜を蒸着させた基板（５）を用いたことを特徴とする請求項１記載のシリコンウェハー用温度測定具。
6. スペーサー材（１１）がポリエステル樹脂製であることを特徴とする請求項１記載のシリコンウェハー用温度測定具。
7. カバーフィルム（１３）がポリイミド樹脂に微量のジメチルアセトアミドを添付した物質を素材としたことを特徴とする請求項１記載のシリコンウェハー用温度測定具。

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