JPH02112254A - 半導体ウエハ表面温度測定方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、半導体ウェハ表面温度測定方法及びそのため
に用いる装置に関するものである。

（従来の技術） 従来、半導体ウェハ（以下、ウェハという）の表面の温
度を測定する方法としては、第３図に示すようなサーモ
ラベル（日油技研工業株式会社の商品名）を用いて、そ
のラベルの変色により温度を測定する方法や、第４図に
示すような放射温度計を用いて測定する方法、第５図の
ように熱電対をウェハ表面に接触させることにより、温
度を測定する方法等があった。

第３図はサーモラベルを用いてウェハ表面の温度を測定
する方法を示す図であり、この図において、１は半導体
ウェハ、２は半導体ウェハ１に貼り付けたサーモラベル
であり、特定の温度でサーモラベルがシャープに変色す
ることにより、ウェハ表面温度を測定するものであった
。

第４図は放射温度計を用いてウェハ表面の温度を測定す
る方法を示す図であり、３は放射温度計、４はウェハ１
の表面から放射するエネルギーであり、測定視野５内（
点線内）における放射エネルギーを集光し、その強度を
測定することにより、ウェハ表面の温度を測定するもの
であった。　第５図は接触方式によりウェハ表面の温度
を測定する方法を示す図であり、６は熱電対を有するセ
ンサ部、７は温度計の本体であり、前記センサ部６をウ
ェハ１に接触させることにより、接触部の温度を測定す
るものであった。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、従来のウェハ表面温度測定方法では、以
下のような問題があった。

（Ａ）サーモラヘルの場合には、 （１）真空中で長時間使用することができない。

（２）測定温度の精度がよくない。

ＣＢ）放射温度計の場合には、 プラズマ内及び液中での測定ができない。

（Ｃ）熱電対を用いた接触式温度計の場合には、プラズ
マ内での測定の際に測定部のプラズマを乱すため、温度
変化を招き易い。

といった問題点があった。

本発明は、上記問題点を除去し、真空中、プラズマ中、
液中でも精度よくウェハ表面の温度を測定できるウェハ
表面温度測定方法及びその装置を提供することを目的と
する。

（課題を解決するための手段） 本発明は、上記問題点を解決するために、ウェハ表面温
度測定に際して、ウェハ表面部の所望の測定箇所に熱電
対を組み込み、該測定箇所に配線を行い、離れた位置に
おいてウェハ表面温度の測定を行うようにしたものであ
る。

また、ウェハ表面温度測定装置として、ウェハ上に形成
される金属薄膜と、該金属薄膜により形成される第１の
電極と、該第１の電極に少な（とも一部が重なるように
形成される第２の電極と、前記第１の電極及び第２の電
極に接続される配線と、該配線の導出部を除き被覆して
なる絶縁膜とを設けるようにした□ものである。

（作用） 本発明によれば、ウェハ表面部の所望の測定箇所に熱雷
対を組み込み、該測定箇所に配線を行い、離れた位置に
おいてウェハ表面温度の測定を行うことにより、真空中
、プラズマ中、液中においても、精度良く測定部の温度
を測定することができる。

また、その構成もウェハ表面部の所望の測定箇所に熱電
対を組め込むだけの簡単なものであり、このウェハ表面
温度測定部をサンプリングされたウェハに施すことによ
り、同時に製造されるウェハの表面部の温度を迅速的確
に測定することができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳細
に説明する。

第１図は本発明の実施例を示すウェハ表面温度測定部の
製造工程断面図である。

まず、第１図（ａ）に示すように、シリコン基板１０上
に通常の方法で５ｉＯ７膜１１を形成する。

次いで、第１図（ｂ）に示すように、５ｉ０２膜１１上
に蒸着マスク１２を使用して、蒸着により熱電対の片方
を形成する第１の電極としての金属薄膜（例えば白金）
１３を１０μｍ厚程度に蒸着させる。

同様にして、金属薄膜１３を蒸着させたＳｉＯ２膜１１
上に、第１図（Ｃ）に示すように、別の蒸着マスク１４
を使用して、熱電対のもう一方を形成する第２の電極と
しての金属薄膜（例えば、白金１０％ロジウム合金）１
５を１０μｍ厚程度に蒸着し、所望の測定箇所１６のみ
に金属薄膜１２と金属薄膜１５を接触させるようにして
、熱電対を形成する。

次に、第１図（ｄ）に示すように、例えばＰＳＧ膜のよ
うな絶縁膜１７を通常の方法で形成する。

しかる後に、第１図（ｅ）に示すように、絶縁膜１７上
にフォトレジスト１８を塗布する。

次に、通常の方法で露光、及び現像処理を行い、第１図
（ｆ）に示すように、フォトレジストパターン１９を形
成する。

次に、第１図（ｇ）に示すように、フォトレジストパタ
ーン１９をマスクとして、絶縁膜１７に対し通常のドラ
イエツチングを行い、コンタクトホール２０を形成する
。

次に、第１図（ｈ）に示すように、コンタクトホール２
０を通して、外部へ導線２１を引き出すことにより、熱
電対が組み込まれたウェハ３０を得ることができる。

この場合、導Ｍ２１の材質はそれぞれ第１の電極、第２
の電極の材質と同しものを用いると、接触が良好となり
望ましい。

なお、上記のコンタクトホール２０の形成後、レジスト
を剥離する前にウェハ全面に白金を蒸着し、該コンタク
トホール２０を白金で埋めた後レジストを除去すれば、
金属薄膜１３．１５とその白金でコンタクトをとること
ができ、同材質系統の金属により接触を良好にすると共
に、外部導線との接続を容易にすることも可能である。

そして、このウェハ表面の温度を測定する場合には、第
２図に示すように、熱電対が組み込まれたウェハ３０の
外部への引き出し導線２１を計器２２に接続すれば、前
記ウェハ３０の測定箇所１６における金属薄膜１３と金
属Ｙｉｌ膜１５との間で生じる熱起電力を計器２２に取
り込み、計測・表示することにより、ウェハの表面温度
を測定することができる。

また、測定箇所１６と配線された導！ａ２１との距離が
離れているため、測定部分でのプラズマ等の乱れに起因
する温度変化を防ぐことができ、正確でかつ精度よく温
度を測定することができる。

更に、上記のように構成される熱電対を同一ウェハ上に
複数個形成することにより、同一ウエバ内における温度
分布の測定を行うことができることは言うまでもない。

また、このウェハ表面温度測定部はサンプリングされた
ウェハに施すことにより、同時に製造されるウェハの表
面部の温度を迅速的確に測定することができる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これ
らを本発明の範囲から排除するものではない。

（発明の効果） 以上、詳細に説明したように、本発明によれば、ウェハ
表面部の所望とする測定箇所に熱電対を組み込み、かつ
、測定箇所と配線箇所との距離が離れているウェハの表
面温度測定専用の装置としたので、真空中、プラズマ中
、液中でのウェハ表面の温度測定が可能である。また、
測定部分でのプラズマ等の乱れによる温度変化を避ける
ことができるので、ウェハ表面の温度を正確、かつ精度
良（測定することが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すウェハ表面温度測定部の
製造工程断面図、第２図は本発明の実施例を示すウェハ
表面温度測定装置の全体構成図、第３図は従来のサーモ
ラベルを用いてウェハ表面の温度を測定する方法を示す
図、第４図は従来の放射温度計を用いてウェハ表面の温
度を測定する方法を示す図、第５図は従来の接触方式に
よりウェハ表面の温度を測定する方法を示す図である。 ｌＯ・・・シリコン基板、１１・・・ＳｉＯ□膜、１２
．１４・・・蒸着マスク、１３・・・金属薄膜（第１の
電極）、１５・・・金属薄Ｗｓ（第２の電極）、１６・
・・測定箇所、１７・・・絶縁膜、１８・・・フォトレ
ジスト、１９・・・フォトレジストパターン、２０・・
・コンタクトホール、２１・・・導線、２２・・・計器
、３０・・・熱電対が組み込まれたウェハ。 特許出願人　沖電気工業株式会社 代理人　弁理士　　清　水　　守（外１名）３３６一

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体ウェハ表面部の所望の測定箇所に熱電対を
   組み込み、該測定箇所に配線を行い、離れた位置におい
   て半導体ウェハ表面温度の測定を行うことを特徴とする
   半導体ウェハ表面温度測定方法。
2. （２） （ａ）半導体ウェハ上に形成される金属薄膜と、（ｂ）
   該金属薄膜により形成される第１の電極と、（ｃ）該第
   １の電極に少なくとも一部が重なるように形成される第
   ２の電極と、 （ｄ）前記第１の電極及び第２の電極に接続される配線
   と、 （ｅ）該配線の導出部を除き被覆してなる絶縁膜とを具
   備する半導体ウェハ表面温度測定装置。