JPH03284863A

JPH03284863A - 温度測定法及び温度測定装置

Info

Publication number: JPH03284863A
Application number: JP8573690A
Authority: JP
Inventors: Masao Nagase; 雅夫永瀬; Hitoshi Ishii; 仁石井; Katsuyuki Machida; 克之町田; Hideo Oikawa; 及川　秀男
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1990-03-30
Filing date: 1990-03-30
Publication date: 1991-12-16

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、温度測定全般、特に半導体製造用のＣＶＤ、
スパッタ装置等における成膜中の基板の高精度な温度測
定法及び温度測定装置に関する。

（従来の技術）近年、半導体素子の微細化、高性能化に伴い、半導体素
子製造用の装置に対して非常に高い精度の制御技術が要
求されている。特にＣＶＤ、スパッタ装置等では、成膜
中の基板の温度の正確な把握が製造工程の高精度化（成
膜速度の制御、均一性の確保等）に欠かすことが出来な
い、このため、基板の温度を高精度に、しかも面内分布
を正確に把握することが重要となってきている。

従来の温度測定技術としてはＴ、　　Ｃ，（Ｔｈｅｒｗ
。

Ｃｏｕｐｌｅ　　：熱電対）による温度測定がよく用い
られる。しかしこの方法は、以下のような欠点を持つ。

（１）測定できるのはあくまでＴ、　　Ｃ，接合部の温
度であり、目標の物質の温度を忠実に反映しているとは
限らない、特に、ランプ加熱方式等の、完全には熱平衡
状態にならない系では温度針の接触状態で測定温度と実
際の温度に大きな差が生じる場合が多く、実温度が不明
確になる。このような温度の不明確さが、ランプ加熱、
サセプタ加熱等の方式を取っているＣＶＤ膜、スパッタ
膜の膜質制御の最大の問題となっている。

（２）基板の高度化にともない温度分布の測定の必要性
が高まっている。しかし、多点の同時測定を行うには測
定点の数だけＴ、　　Ｃ０を用意する必要がある。この
ため、温度分布の測定は非常に困難な状況にある。

（３）測定領域から測定端子を外部に出す必要があるた
め測定状態が制限される。

（発明が解決しようとする課題）上記のように、従来の方法には、■対象勧賞の温度の正
確な測定が出来ない、■温度の高精度測定ができない、
■温度分布の詳細測定ができない、■測定器に接続した
測定端子が必要という問題点があり、これらを同時に解
決できる方法はなかった。

上記の問題を解決するためには、（イ）測定系を基板に
密着、あるいは一体化させること、　（Ｄ）温度特性が
正確に把握できる系であること、　（八）基板面全面に
測定系を乗せることが容易であり、又、相互に干渉しな
いこと、（ニ）熱処理時の温度の測定が熱処理後に行え
ること、という条件を同時に満たす必要がある。

（課題を解決するための手段）上記の目的を達成するため、本発明は温度及びその分布
が一定に保たれている領域の内に、加熱により電気抵抗
率が非可逆的に変化する材料を入れ、前記電気抵抗率を
変化させた後、その電気抵抗率を測定し、予め求めてあ
る当該材料の電気抵抗率の温度特性と比較することによ
り、前記領域の温度及び温度分布を算出することを特徴
とする温度測定法を発明の要旨とするものである。

さらに本発明は、半導体基板上に酸化膜を形成し、前記
酸化膜上に加熱により電気抵抗率が非可逆的に変化する
金属材料を形成し、前記金属材料上に前記金属材料の酸
化を防止するための薄膜を形成したことを特徴とする温
度測定装置を発明の要旨とするものである。

（作用）本発明は決まった温度特性で非可逆的に電気抵抗率が変
化する材料からなる温度測定系を測定対象系に密着させ
、被温度測定領域に放置した後これを取り出し、当該材
料の電気抵抗率を測定し、予め測定しである温度−電気
抵抗率特性と比較することにより、熱処理時の系の温度
を知ることができる。さらに、電気抵抗率の分布を測定
することにより、温度分布も知ることができる。

ここに電気抵抗率とは導電率の逆数で０７ｃｍで表す。

熱処理により非可逆的に電気抵抗率が変化する材料の具
体例としては、Ｍｏ、　Ｗ等の高融点金属がよく知られ
ている。これらの金属では、堆積温度より高い温度の熱
処理により粒径の成長、粒界反射率の低下等の現象が起
こり、その結果、電気抵抗率が非可逆的に低下する。

また、電気抵抗率については、四探針法によるシート抵
抗の測定から容易に求めることができる。

四探針法では抵抗率分布の測定も容易である。

（実施例）次に本発明の実施例について説明する。なお、実施例は
一つの例示であって、本発明の精神を逸脱しない範囲で
、種々の変更あるいは改良を行いうることは言うまでも
ない。

（１）　　Ｓｉ基板の温度測定第１図において、酸化膜２で覆われたＳｉ基板１上にＭ
ｏ３を常温で例えば１０００人堆積し、これを温度測定
を行いたい装置、例えば枚様式ＣＶＤ装置の中に導入し
、特定の温度条件に保つとＭｏの電気抵抗率が低下する
。Ｓｉ基板を装置から取り出して室温に戻した後、Ｍｏ
の電気抵抗率を測定する。常温で堆積したＭｏの温度−
抵抗率特性が既知であれば（例えば第２図）これと比較
することにより温度を知ることができる。また、電気抵
抗率の面内分布を測定することは比較的に容易であるた
め、温度の面内分布も容易に得ることができる。

この実施例では酸化膜を被覆したＳｉを基板とし、Ｍｏ
の薄膜を形成したが、均一にＭｏ膜を形成できる基板で
あればどのような基板（例えばベアーＳｔ基板、或いは
Ｓｉ以外の基板、ＧａＡｓ、　　ＩｎＰ、ガラス等、或
いは各種の膜、例えばポリＳｔ、窒化膜等で覆われた基
板）でも支障がないことは言うまでもない。

またこの実施例では、Ｍｏ薄膜を用いたが、熱処理によ
り非可逆的に電気抵抗率が変化する材料であれば、どの
ような材料でも良い、ただし、材料によっては抵抗率の
変化が小さく温度測定精度が低いものもある。材料とし
ては、なるべく熱処理による抵抗率変化の大きいものを
選択した方が温度測定精度は高くなる０例えば、高融点
の金属、例えば、Ｍｏ、　Ｗ、　Ｔａ等を低温で形成し
た膜は、熱処理により粒径の成長、粒界反射率の低下が
起こり、抵抗率が大きく変化することが知られている。

このような膜を用いれば温度精度を高くすることができ
る。

（２）温度計第３図に示すように、酸化膜で覆われたＳｉ基基土上常
温でＭｏを被着し、その上にさらにＭｏの酸化防止膜を
被着し、これを熱処理した後、酸化防止膜を除去し、実
施例（１）と同様の方法で温度を知る。

Ｍｏの酸化防止膜としてはＳＩ酸化物、　Ｓｔ窒化物、
金属窒化物（例えばＴｉＮ）等を用いることができる。

酸化防止膜を被着することにより、熱処理時にＭ。

が酸化することを防止でき温度精度が向上する。

この実施例では酸化膜を被覆したＳｉを基板とし１ＩＩ
Ｏの薄膜を形成したが、均一にＭｏ膜を形成できる基板
であればどのような基板（例えばベアーＳｉ基板、或い
はＳｉ以外の基板、ＧａＡｓ、　　ＩｎＰ、ガラス等、
或いは各種の膜、例えばポリＳｔ、窒化膜等で覆われた
基板）でも支障がないことは言うまでもない。

またこの実施例では、Ｍｏ薄膜を用いたが、熱処理によ
り非可逆的に電気抵抗率が変化する材料であれば、どの
ような材料でも良い。

（発明の効果）本発明によれば、加熱により電気抵抗率が非可逆的に変
化する材料を用い、所定の領域の内に前記材料を入れる
か、あるいは所定の材料上に、前記材料を形成して加熱
によって変化する電気抵抗率を調べるため、所定の領域
内、あるいは所定の材料上の温度あるいは温度分布を精
度高く、かつ容易に測定しうる効果を有するものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の測定方法の一実施例、第２図は温度−
電気抵抗率特性の一例、第３図は本発明の温度測定装置
を示す。１・・・・・Ｓｉ基板２・・・・・５ｉ（ｈ　（酸化膜）３・・・・・Ｍｏ薄膜４・・・・・酸化防止膜第２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）温度及びその分布が一定に保たれている領域の内
に、加熱により電気抵抗率が非可逆的に変化する材料を
入れ、前記電気抵抗率を変化させた後、その電気抵抗率
を測定し、予め求めてある当該材料の電気抵抗率の温度
特性と比較することにより、前記領域の温度及び温度分
布を算出することを特徴とする温度測定法。
（２）半導体基板上に酸化膜を形成し、前記酸化膜上に
加熱により電気抵抗率が非可逆的に変化する金属材料を
形成し、前記金属材料上に前記金属材料の酸化を防止す
るための薄膜を形成したことを特徴とする温度測定装置
。