JPH05299428A - Method and apparatus for heat-treatment of semiconductor wafer - Google Patents
Method and apparatus for heat-treatment of semiconductor waferInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体が形成される半
導体ウェーハに熱処理を施す半導体ウェーハの熱処理方
法及び装置に係わり、さらに詳しくは、薄膜が形成され
た半導体ウェーハを熱処理する際に、その温度を正確に
計測するための熱処理方法と熱処理装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor wafer heat treatment method and apparatus for heat-treating a semiconductor wafer on which a semiconductor is formed, and more particularly to a method and apparatus for heat-treating a semiconductor wafer having a thin film formed thereon. The present invention relates to a heat treatment method and a heat treatment apparatus for accurately measuring temperature.
【０００２】[0002]
【従来の技術】例えば、ＭＯＳトランジスタ、バイポー
ラトランジスタなどの半導体装置を、半導体ウェーハ上
に製造する場合、イオン注入法あるいは気相成長法など
で不純物を半導体ウェーハに導入し、高温アニールによ
る熱拡散を行うことが必要である。また、半導体ウェー
ハ上に、半導体装置の一部を構成する酸化膜層を熱処理
により形成することもある。さらに、半導体ウェーハ上
に、ＣＶＤ法などで各種の機能薄膜を形成するには、半
導体ウェーハを所定の温度に加熱しつつ行う必要があ
る。いずれにしても、半導体ウェーハ上に半導体装置を
製造する過程では、半導体ウェーハは、処理の種類や条
件に応じた適切な温度条件で熱処理がなされる必要があ
る。例えば、半導体ウェーハの表面に、熱処理によりシ
リコン酸化膜を形成する場合には、シリコン製の半導体
ウェーハの温度を正確に把握できなければ、シリコン酸
化膜の膜厚を正確に制御できず、所望の性能の半導体装
置を得ることができないおそれがある。2. Description of the Related Art For example, when a semiconductor device such as a MOS transistor or a bipolar transistor is manufactured on a semiconductor wafer, impurities are introduced into the semiconductor wafer by an ion implantation method or a vapor phase growth method, and thermal diffusion is performed by high temperature annealing. It is necessary to do. Further, an oxide film layer forming a part of the semiconductor device may be formed on the semiconductor wafer by heat treatment. Further, in order to form various functional thin films on the semiconductor wafer by the CVD method or the like, it is necessary to heat the semiconductor wafer while heating it to a predetermined temperature. In any case, in the process of manufacturing a semiconductor device on a semiconductor wafer, the semiconductor wafer needs to be heat-treated under an appropriate temperature condition according to the type and condition of the process. For example, when a silicon oxide film is formed on the surface of a semiconductor wafer by heat treatment, the film thickness of the silicon oxide film cannot be accurately controlled unless the temperature of the semiconductor wafer made of silicon can be accurately grasped. There is a possibility that a high-performance semiconductor device cannot be obtained.
【０００３】従来用いられている半導体ウェーハの熱処
理装置において、半導体ウェーハの温度を計測するに
は、例えばパイロメータ（放射温度計）が用いられてい
る。パイロメータは、応答速度が速く、また半導体ウェ
ーハに対して接触することなく、半導体ウェーハの裏面
からの赤外放射光を検知し、その強度からウェーハの温
度を検知することができる。このようなパイロメータを
用いて半導体ウェーハの温度を計測しつつ、半導体ウェ
ーハの熱処理を行えば、半導体ウェーハの温度条件を比
較的正確に制御しつつ熱処理が行える。また、熱電対に
より半導体ウェーハの温度を計測する場合に比較して、
半導体ウェーハに対していちいち熱電対を取り付ける作
業を必要とせず、作業の合理化を図ることができる。と
ころが、このようにパイロメータを用いた従来の半導体
ウェーハの熱処理方法では、以下のような理由から、半
導体ウェーハの温度を正確に計測されないおそれがあ
る。すなわち、半導体ウェーハの裏面から放射される赤
外放射光のエネルギは、半導体ウェーハの裏面の放射率
に比例するので、半導体ウェーハの裏面の粗度や、ウェ
ーハ裏面上に形成される薄膜の種類や厚みによって、パ
イロメータに入射する赤外放射光のエネルギが変化し、
異なる温度が検出されるおそれがある。In a conventional semiconductor wafer heat treatment apparatus, for example, a pyrometer (radiation thermometer) is used to measure the temperature of the semiconductor wafer. The pyrometer has a high response speed and can detect infrared radiation from the back surface of the semiconductor wafer without contacting the semiconductor wafer, and can detect the temperature of the wafer from its intensity. When the heat treatment of the semiconductor wafer is performed while measuring the temperature of the semiconductor wafer using such a pyrometer, the heat treatment can be performed while controlling the temperature condition of the semiconductor wafer relatively accurately. Also, compared to the case of measuring the temperature of a semiconductor wafer with a thermocouple,
Since it is not necessary to attach a thermocouple to each semiconductor wafer, the work can be rationalized. However, in the conventional heat treatment method for a semiconductor wafer using a pyrometer, the temperature of the semiconductor wafer may not be accurately measured for the following reasons. That is, since the energy of infrared radiation emitted from the back surface of the semiconductor wafer is proportional to the emissivity of the back surface of the semiconductor wafer, the roughness of the back surface of the semiconductor wafer, the type of thin film formed on the back surface of the wafer, Depending on the thickness, the energy of the infrared radiation incident on the pyrometer changes,
Different temperatures may be detected.
【０００４】半導体装置を形成する部分は、半導体ウェ
ーハの表面であり、半導体ウェーハの裏面は、半導体ウ
ェーハの元々の材質であるシリコン基板の表面が露出し
ているはずであるが、半導体ウェーハの表面に半導体装
置を形成するための各種処理を行う際に、半導体ウェー
ハの裏面も同時に処理され、各種の薄膜が形成されるこ
とがある。ウェーハの裏面に積層される可能性のある薄
膜としては、ポリシリコン薄膜、ＳｉＯ2 薄膜、Ｓｉ3
Ｎ4 薄膜などが例示されるが、これらの薄膜はそれぞれ
屈折率が相違し、これらの薄膜が例え僅かの膜厚であっ
ても、半導体ウェーハの裏面に存在することで、放射光
強度が相違してしまい、半導体ウェーハの温度を正確に
把握することができない。例えば、半導体ウェーハの裏
面に薄膜が積層してある場合と、積層していない場合と
では、パイロメータによる温度測定の誤差が数１００°
Ｃにもなるおそれがある。その結果、熱処理装置におけ
る半導体ウェーハの温度条件を一定にすることができな
くなり、所望の性能の半導体装置を半導体ウェーハ上に
得ることができないおそれがある。そこで、半導体ウェ
ーハの温度を計測しているパイロメータの測定値を較正
することで、半導体ウェーハの温度を精度よく検出する
ことが考えられる。The part where the semiconductor device is formed is the front surface of the semiconductor wafer, and the back surface of the semiconductor wafer should expose the surface of the silicon substrate which is the original material of the semiconductor wafer. When performing various processes for forming a semiconductor device, the back surface of the semiconductor wafer may be processed at the same time to form various thin films. Thin films that may be stacked on the back surface of the wafer include polysilicon thin films, SiO 2 thin films, and Si 3
N 4 thin films and the like are exemplified, but these thin films have different refractive indexes, and even if these thin films have a small film thickness, they exist on the back surface of the semiconductor wafer, so that the emitted light intensity is different. As a result, the temperature of the semiconductor wafer cannot be accurately grasped. For example, an error in temperature measurement by a pyrometer is several hundred degrees depending on whether a thin film is laminated on the back surface of a semiconductor wafer or not.
There is a risk of becoming C as well. As a result, the temperature condition of the semiconductor wafer in the heat treatment apparatus cannot be made constant, and there is a possibility that a semiconductor device having desired performance cannot be obtained on the semiconductor wafer. Therefore, it is possible to accurately detect the temperature of the semiconductor wafer by calibrating the measurement value of a pyrometer that measures the temperature of the semiconductor wafer.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】従来用いられている較
正方法としては、パイロメータの測定値を較正するため
の温度計として熱電対を用い、この熱電対を耐熱セメン
トで半導体ウェーハに固着し、半導体ウェーハの温度を
測定し、その測定値に基づきパイロメータの較正を図る
方法がある。しかし、この方法では耐熱セメントが乾く
までに約１日かかり、また半導体ウェーハの構造が変わ
るたびに固着作業を繰り返す必要があり、作業が煩雑に
なり半導体装置の製造能率が低下するおそれがある。さ
らに、熱電対をウェーハに耐熱セメントで固着するた
め、この耐熱セメントにより炉が汚れるおそれがあっ
た。そして、この汚れによって半導体装置を組み込む半
導体ウェーハが汚染されるおそれがある。そこで、熱電
対の固着作業の煩雑さを除去するために、熱電対を受け
皿に固定させ、半導体ウェーハをその上に接触させて置
くことで半導体ウェーハの温度を計測し、その測定値を
用いて、半導体ウェーハの温度を計測しているパイロメ
ータの測定値を較正する方法がある。この較正方法を用
いることで、煩雑な熱電対の固着作業をすることなく、
また、炉を汚すことなく熱電対により半導体ウェーハの
温度を計測し、その測定値を用いて半導体ウェーハの温
度を計測しているパイロメータの測定値を較正し、温度
を検出することで比較的精度よく半導体ウェーハの温度
を検出することができる。As a conventionally used calibration method, a thermocouple is used as a thermometer for calibrating the measurement value of a pyrometer, and this thermocouple is fixed to a semiconductor wafer with heat-resistant cement, There is a method of measuring the temperature of the wafer and calibrating the pyrometer based on the measured value. However, according to this method, it takes about one day for the heat-resistant cement to dry, and the fixing work needs to be repeated every time the structure of the semiconductor wafer changes, which may complicate the work and reduce the manufacturing efficiency of the semiconductor device. Furthermore, since the thermocouple is fixed to the wafer with heat-resistant cement, the heat-resistant cement may contaminate the furnace. The contamination may contaminate the semiconductor wafer incorporating the semiconductor device. Therefore, in order to eliminate the complexity of the work of fixing the thermocouple, the temperature of the semiconductor wafer is measured by fixing the thermocouple to the pan and placing the semiconductor wafer in contact therewith, and using the measured value. , There is a method of calibrating the measurement value of a pyrometer that measures the temperature of a semiconductor wafer. By using this calibration method, without the need for complicated thermocouple fixing work,
In addition, the temperature of the semiconductor wafer is measured with a thermocouple without polluting the furnace, and the measured value is used to calibrate the measured value of the pyrometer, which is relatively accurate by detecting the temperature. The temperature of the semiconductor wafer can be detected well.
【０００６】ところが、この方法では、熱電対と半導体
ウェーハとの接触が良好に行われない場合があり、測定
精度に問題がある。その結果、半導体ウェーハの温度を
計測するパイロメータの較正が精度よく実現できず、半
導体ウェーハの温度を精度よく検出することができな
い。そのため、半導体ウェーハの熱処理時に、半導体ウ
ェーハの温度条件を一定にすることができなくなり、所
望の性能の半導体装置を半導体ウェーハ上に得ることが
できなくなる。本発明は、上述したような半導体ウェー
ハの熱処理方法および熱処理装置の現状に鑑みてなさ
れ、その目的は、半導体ウェーハの裏面の粗度や裏面上
に形成される薄膜に左右されずに、半導体ウェーハの温
度を精度よく検出し、高精度の熱処理を行うことが可能
な半導体ウェーハの熱処理方法および熱処理装置を提供
することにある。However, in this method, the thermocouple and the semiconductor wafer may not be in good contact with each other in some cases, and there is a problem in measurement accuracy. As a result, the pyrometer for measuring the temperature of the semiconductor wafer cannot be accurately calibrated, and the temperature of the semiconductor wafer cannot be accurately detected. Therefore, the temperature condition of the semiconductor wafer cannot be kept constant during the heat treatment of the semiconductor wafer, and a semiconductor device having desired performance cannot be obtained on the semiconductor wafer. The present invention has been made in view of the current state of the heat treatment method and heat treatment apparatus for a semiconductor wafer as described above, and its object is to be independent of the roughness of the back surface of the semiconductor wafer and the thin film formed on the back surface of the semiconductor wafer. It is an object of the present invention to provide a heat treatment method and a heat treatment apparatus for a semiconductor wafer capable of accurately detecting the temperature of, and performing high-precision heat treatment.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の半導体ウェーハの熱処理方法は、半導体
ウェーハと同一材質であるが薄膜が形成されていないモ
ニタ用ウェーハに半導体ウェーハを近接して設置し、両
ウェーハの温度を同時に測定し、モニタ用ウェーハの温
度を計測する温度計の測定値を用いて、半導体ウェーハ
の温度を計測する非接触方式の温度計の測定値を較正
し、この較正された非接触方式の温度計を用いて上記半
導体ウェーハを熱処理することを特徴とする。また、本
発明の熱処理装置は、半導体ウェーハと同一構造である
が薄膜が形成されていないモニタ用ウェーハが上記半導
体ウェーハに近接して設置される支持台と、半導体ウェ
ーハが収容される耐熱性容器を囲むようにして配置され
る加熱手段と、これら半導体ウェーハおよびモニタ用ウ
ェーハの温度をそれぞれ非接触方式で測定する放射温度
計とを具備する。In order to achieve the above object, the method of heat treating a semiconductor wafer according to the present invention is to bring a semiconductor wafer close to a monitor wafer which is made of the same material as the semiconductor wafer but has no thin film formed thereon. The temperature of both wafers are measured at the same time, and the measurement value of the non-contact type thermometer that measures the temperature of the semiconductor wafer is calibrated using the measurement value of the thermometer that measures the temperature of the monitor wafer. The semiconductor wafer is heat-treated using this calibrated non-contact type thermometer. Further, the heat treatment apparatus of the present invention includes a support base on which a monitor wafer having the same structure as a semiconductor wafer, but a thin film is not formed, is placed in proximity to the semiconductor wafer, and a heat-resistant container in which the semiconductor wafer is housed. And a radiation thermometer for measuring the temperature of each of the semiconductor wafer and the monitor wafer in a non-contact manner.
【０００８】[0008]
【作用】本発明の半導体ウェーハの熱処理方法では、半
導体ウェーハとモニタ用ウェーハとを熱処理装置内に近
接して設置する。このため、両ウェーハは、同一温度雰
囲気下に置かれることにより同一温度になっていると考
えられる。そして、半導体ウェーハと共に薄膜が形成さ
れていないモニタ用ウェーハの温度を、それぞれパイロ
メータなどの非接触方式の温度計で計測する。モニタ用
ウェーハの放射率が既知であるので、その温度は正確に
検出することができる。したがって、その正確な温度に
基づき、半導体ウェーハの温度を計測している非接触方
式の温度計の測定値を比較すれば、薄膜が形成された半
導体ウェーハの放射率を決定することができる。そし
て、この放射率に基づき半導体ウェーハの温度を計測し
ている非接触方式の温度計を較正すれば、正確な温度計
測が可能になる。そして、その較正された非接触方式の
温度計を用いて上記半導体ウェーハを正確に温度制御し
ながら熱処理すれば、高品質の半導体装置を効率的に半
導体ウェーハ上に製造することができる。In the method for heat treating a semiconductor wafer according to the present invention, the semiconductor wafer and the monitor wafer are placed close to each other in the heat treatment apparatus. Therefore, it is considered that both wafers have the same temperature by being placed in the same temperature atmosphere. Then, the temperature of the monitor wafer on which the thin film is not formed together with the semiconductor wafer is measured by a non-contact type thermometer such as a pyrometer. Since the emissivity of the monitor wafer is known, its temperature can be accurately detected. Therefore, the emissivity of the semiconductor wafer on which the thin film is formed can be determined by comparing the measured values of the non-contact type thermometer which measures the temperature of the semiconductor wafer based on the accurate temperature. Then, if a non-contact type thermometer that measures the temperature of the semiconductor wafer based on this emissivity is calibrated, accurate temperature measurement becomes possible. Then, by using the calibrated non-contact type thermometer to perform heat treatment while accurately controlling the temperature of the semiconductor wafer, a high quality semiconductor device can be efficiently manufactured on the semiconductor wafer.
【０００９】[0009]
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１は本発明の一実施例に係わる半導体ウェー
ハの熱処理装置の構成を示す概略断面図である。図１に
示すように、本実施例の熱処理装置２０では、筒状のリ
フレクタ１の内部に、石英で形成された透明な耐熱性容
器としての耐熱性チューブ２が、リフレクタ１の一端に
固定して配設してある。この耐熱性チューブ２には半導
体ウェーハ１４が載置される透明な石英製の耐熱製トレ
イ３が取り外し自在に設置してある。一方、図示せぬプ
ロセスガス供給手段からチューブ２内に、窒素などのプ
ロセスガスが流入可能にしてある。また、リフレクタ１
の内周面に沿って、チューブ２を囲むようにして、加熱
手段としての複数のタングステンハロゲンランプ（以
下、「ハロゲンランプ」と称する）６が配列してある。
リフレクタ１の内周面は、ハロゲンランプからの熱を反
射させてチューブ２内を加熱するために、鏡面に仕上げ
てある。リフレクタ１の一端側には開口１３が設けてあ
り、この開口１３を塞いでチューブ２を密封する開閉自
在な扉７が取り付けてある。この開口１３から、トレイ
３の出し入れが可能になっている。本実施例の熱処理装
置２０では、リフレクタ１の下方に、非接触方式の温度
計であるパイロメータ１０を設けると共に、リフレクタ
１の上方にも、パイロメータ１１を設けている。パイロ
メータ１０は、熱処理時に、熱処理すべき半導体ウェー
ハの温度を測定し、ハロゲンランプ６による半導体ウェ
ーハの加熱温度を制御するようになっている。パイロメ
ータ１１は、パイロメータ１０による温度測定を較正す
るために設けられ、後述するような用途に用いられる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic sectional view showing the structure of a semiconductor wafer heat treatment apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, in the heat treatment apparatus 20 of the present embodiment, a heat-resistant tube 2 as a transparent heat-resistant container made of quartz is fixed to one end of the reflector 1 inside the cylindrical reflector 1. It is arranged. A transparent quartz heat resistant tray 3 on which a semiconductor wafer 14 is placed is detachably installed on the heat resistant tube 2. On the other hand, a process gas such as nitrogen can flow into the tube 2 from a process gas supply means (not shown). Also, the reflector 1
A plurality of tungsten halogen lamps (hereinafter referred to as “halogen lamps”) 6 as heating means are arranged so as to surround the tube 2 along the inner peripheral surface of the.
The inner peripheral surface of the reflector 1 is mirror-finished in order to reflect the heat from the halogen lamp and heat the inside of the tube 2. An opening 13 is provided on one end side of the reflector 1, and an openable / closable door 7 for closing the opening 13 and sealing the tube 2 is attached. The tray 3 can be taken in and out through this opening 13. In the heat treatment apparatus 20 of the present embodiment, the pyrometer 10 which is a non-contact type thermometer is provided below the reflector 1, and the pyrometer 11 is provided above the reflector 1. The pyrometer 10 measures the temperature of the semiconductor wafer to be heat-treated during the heat treatment and controls the heating temperature of the semiconductor wafer by the halogen lamp 6. The pyrometer 11 is provided to calibrate the temperature measurement by the pyrometer 10 and is used for the purpose described later.
【００１０】このような本実施例の熱処理装置２０を用
いて半導体ウェーハの熱処理を行うには、熱処理工程の
前に以下のような手段で、熱処理時に用いるパイロメー
タ１０の較正を行う。すなわち、トレイ３上に、熱処理
すべき半導体ウェーハと同一構造で同様な薄膜が形成し
てある半導体ウェーハ１４を載地する。この半導体ウェ
ーハ１４は、熱処理装置２０により熱処理される半導体
ウェーハの種類毎（すなわち、ＤＲＡＭ，ＳＲＡＭのよ
うなデバイス毎）あるいは、製造ロット単位毎に製造過
程の半導体ウェーハからサンプリングしたものを用い
る。半導体ウェーハ１４が載置されたトレイ３の上に
は、この半導体ウェーハ１４に対して重ねられるように
モニタ用ウェーハ１５が載せられる。モニタ用ウェーハ
１５は、半導体ウェーハ１４と同一構造のウェーハであ
るが、薄膜が形成されていない鏡面仕上げのウェーハで
ある。このモニタ用ウェーハの放射率は、既知であり、
約０．７である。これら半導体ウェーハ１４およびモニ
タ用ウェーハ１５が載置されたトレイ３は、開口１３か
ら耐熱性チューブ２内に収容され、扉７が閉じられる。
その後、チューブ２内には、好ましくは、熱処理時と同
一条件となるようにプロセスガスが流され、半導体ウェ
ーハ１４およびモニタ用ウェーハ１５を予定されている
熱処理温度に加熱する。その際に、パイロメータ１０は
半導体ウェーハ１４の温度を計測し、パイロメータ１１
はモニタ用ウェーハ１５の温度を計測する。In order to perform the heat treatment of the semiconductor wafer using the heat treatment apparatus 20 of the present embodiment, the pyrometer 10 used during the heat treatment is calibrated by the following means before the heat treatment step. That is, the semiconductor wafer 14 on which the thin film having the same structure as the semiconductor wafer to be heat-treated and having the same thin film is formed is placed on the tray 3. The semiconductor wafer 14 is used by sampling from the semiconductor wafer in the manufacturing process for each type of semiconductor wafer to be heat-treated by the heat treatment apparatus 20 (that is, for each device such as DRAM and SRAM) or for each manufacturing lot. A monitor wafer 15 is placed on the tray 3 on which the semiconductor wafer 14 is placed so as to be superposed on the semiconductor wafer 14. The monitor wafer 15 has the same structure as the semiconductor wafer 14, but is a mirror-finished wafer having no thin film formed thereon. The emissivity of this monitor wafer is known,
It is about 0.7. The tray 3 on which the semiconductor wafer 14 and the monitor wafer 15 are placed is accommodated in the heat resistant tube 2 through the opening 13 and the door 7 is closed.
After that, preferably, a process gas is caused to flow in the tube 2 under the same conditions as in the heat treatment to heat the semiconductor wafer 14 and the monitor wafer 15 to a predetermined heat treatment temperature. At that time, the pyrometer 10 measures the temperature of the semiconductor wafer 14, and the pyrometer 11
Measures the temperature of the monitor wafer 15.
【００１１】半導体ウェーハ１４とモニタ用ウェーハ１
５とは、重ね合わせて設置してあるので、密封状態にあ
るチューブ２内では、十分な時間が経過すれば同一温度
になっていると考えられる。したがって、単純に考えれ
ばパイロメータ１０とパイロメータ１１とは、同一温度
を計測するはずである。ところが、熱処理の対象となる
半導体ウェーハ１４には、ポリシリコン薄膜、ＳｉＯ2
薄膜、Ｓｉ3 Ｎ4 薄膜などの屈折率の異なる薄膜が形成
してあり、モニタ用ウェーハ１５とは放射率が相違して
いることから、パイロメータ１０とパイロメータ１１と
は、相互に異なる温度を表示する。前述したように、モ
ニタ用ウェーハ１５の放射率は既知であることから、そ
の放射率に基づき計測したパイロメータ１１の計測温度
は正確である。Semiconductor wafer 14 and monitor wafer 1
It is considered that the tubes 5 and 5 have the same temperature in the hermetically sealed tube 2 after a sufficient time elapses because they are placed in an overlapping manner. Therefore, if it thinks simply, the pyrometer 10 and the pyrometer 11 should measure the same temperature. However, the semiconductor wafer 14 to be heat-treated has a polysilicon thin film, SiO 2
Since a thin film having a different refractive index such as a thin film or a Si 3 N 4 thin film is formed and the emissivity is different from that of the monitor wafer 15, the pyrometer 10 and the pyrometer 11 display different temperatures from each other. To do. As described above, since the emissivity of the monitor wafer 15 is known, the temperature measured by the pyrometer 11 based on the emissivity is accurate.
【００１２】パイロメータにおいては、温度計測すべき
対象物表面の放射率を正確に把握していなければ正確な
温度計測はできない。そこで、本実施例では、パイロメ
ータ１１による計測温度をパイロメータ１０による計測
温度と比較することで、半導体ウェーハ１４における放
射率を正確に求め、以後の熱処理では、その放射率に基
づき測定値が較正されたパイロメータ１０を用い、同様
な構造で同様に薄膜が形成された半導体ウェーハを正確
な温度制御で次々と多数熱処理を行う。そして、熱処理
装置２０による熱処理対象となる半導体ウェーハ１４の
種類が変化した場合、あるいは製造ロットが変わった場
合には、上述したようなパイロメータ１０の較正を初め
からやり直し、その後熱処理する。In a pyrometer, accurate temperature measurement cannot be performed unless the emissivity of the surface of the object whose temperature is to be measured is accurately grasped. Therefore, in this embodiment, the emissivity of the semiconductor wafer 14 is accurately obtained by comparing the temperature measured by the pyrometer 11 with the temperature measured by the pyrometer 10, and in the subsequent heat treatment, the measured value is calibrated based on the emissivity. Using the pyrometer 10 described above, a large number of heat treatments are performed one after another on a semiconductor wafer having a similar structure and similarly having a thin film formed thereon under accurate temperature control. Then, when the type of the semiconductor wafer 14 to be heat-treated by the heat treatment apparatus 20 changes, or when the manufacturing lot changes, the above-described calibration of the pyrometer 10 is redone from the beginning, and then heat treatment is performed.
【００１３】このようにして、本実施例によれば、半導
体ウェーハ１４の表面に半導体装置を製造するプロセス
において、半導ウェーハ１４の裏面に形成されるポリシ
リコン薄膜、ＳｉＯ2 薄膜、Ｓｉ3 Ｎ4 薄膜などの屈折
率の異なる薄膜の厚みや種類に左右されず、また、熱電
対を用いた較正方法のように熱電対の取り付け作業をす
ることなく半導体ウェーハ１４の温度を計測するパイロ
メータ１０の測定値を精度よく較正することができる。
このために、高精度の温度制御下での熱処理が可能にな
り、高品質の半導体装置を効率的に製造することができ
る。なお、本発明は上述した実施例に限定されず、本発
明の範囲内で種々に改変することができる。例えば、上
述した実施例では、ウェーハ相互を重ね合わせるように
して構成したが、トレイを工夫してウェーハ相互間に空
間を持たす構造にしても良い。また、パイロメータ１０
とパイロメータ１１の取り付け位置は上下逆でも良い。
その場合には、半導体ウェーハ１４とモニタ用ウェーハ
１５とを上下逆に載置する。さらに、熱処理装置２０内
に設置される半導体ウェーハは横置きでなく、縦置きで
も良い。また、モニタ用ウェーハ１５は、放射率が既知
であれば特に限定されず、パイロメータ１１で計測する
赤外光を透過しない材質であれば何でも良いが、半導体
ウェーハ１４と同一材質で構成されることが望ましい。
また、パイロメータ１０の代わりに非接触方式で半導体
ウェーハ１４の温度を計測することが出来るその他の温
度計を用いるとができる。As described above, according to this embodiment, in the process of manufacturing the semiconductor device on the front surface of the semiconductor wafer 14, the polysilicon thin film, the SiO 2 thin film, and the Si 3 N formed on the back surface of the semiconductor wafer 14 are manufactured. 4 The pyrometer 10 for measuring the temperature of the semiconductor wafer 14 is not affected by the thickness or type of thin film having a different refractive index such as a thin film, and does not have to be attached to a thermocouple like a calibration method using a thermocouple. The measured value can be accurately calibrated.
Therefore, heat treatment under high-precision temperature control becomes possible, and a high-quality semiconductor device can be efficiently manufactured. It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, but can be variously modified within the scope of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the wafers are stacked on each other, but the tray may be devised so that the wafers have a space. Also, the pyrometer 10
The installation position of the pyrometer 11 may be upside down.
In that case, the semiconductor wafer 14 and the monitor wafer 15 are mounted upside down. Furthermore, the semiconductor wafer installed in the heat treatment apparatus 20 may be placed vertically instead of horizontally. The monitor wafer 15 is not particularly limited as long as it has a known emissivity, and may be made of any material as long as it does not transmit infrared light measured by the pyrometer 11, but is made of the same material as the semiconductor wafer 14. Is desirable.
Further, instead of the pyrometer 10, another thermometer capable of measuring the temperature of the semiconductor wafer 14 in a non-contact manner can be used.
【００１４】[0014]
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、半導
体ウェーハの裏面の粗度や熱処理の過程で裏面上に形成
される薄膜の種類や厚みに左右されず、また、非接触方
式の温度計の温度較正に用いる熱電対の煩雑な取り付け
作業を必要とせず、半導体ウェーハの温度を計測してい
る非接触方式の温度計を精度よく較正することができ、
その較正された非接触方式の温度計の測定値を用いて上
記半導体ウェーハを熱処理するため、半導体ウェーハの
温度を比較的正確に制御することが可能となり、高品質
の半導体装置を効率的に半導体ウェーハ上に製造するこ
とができる。As described above, according to the present invention, the roughness of the back surface of the semiconductor wafer and the type and thickness of the thin film formed on the back surface during the heat treatment are not affected, and the non-contact type It is possible to accurately calibrate a non-contact type thermometer that measures the temperature of a semiconductor wafer without the need for complicated installation work of a thermocouple used for temperature calibration of a thermometer,
Since the semiconductor wafer is heat-treated by using the measured value of the calibrated non-contact type thermometer, the temperature of the semiconductor wafer can be controlled relatively accurately, and a high-quality semiconductor device can be efficiently manufactured by a semiconductor device. It can be manufactured on a wafer.
【図１】本発明の一実施例に係る被熱処理対象物の熱処
理装置の概念図である。FIG. 1 is a conceptual diagram of a heat treatment apparatus for an object to be heat treated according to an embodiment of the present invention.
１ リフレクタ ２ 耐熱性チューブ ３ 石英トレイ ６ タングステンハロゲンランプ ７ 扉 １０ パイロメータ １１ パイロメータ １３ 開口 １４ 半導体ウェーハ １５ モニタ用ウェーハ ２０ 熱処理装置 1 Reflector 2 Heat Resistant Tube 3 Quartz Tray 6 Tungsten Halogen Lamp 7 Door 10 Pyrometer 11 Pyrometer 13 Opening 14 Semiconductor Wafer 15 Monitor Wafer 20 Heat Treatment Equipment
Claims (2)
体ウェーハの温度を、非接触方式の温度計により、監視
しながら、所定の温度条件で上記半導体ウェーハの熱処
理を行う熱処理方法において、 上記半導体ウェーハと同一材質であるが薄膜が形成され
ていないモニタ用ウェーハに半導体ウェーハを近接して
設置し、両ウェーハの温度を同時に測定し、モニタ用ウ
ェーハの温度を計測する温度計の測定値を用いて、半導
体ウェーハの温度を計測する非接触方式の温度計の測定
値を較正し、この較正された非接触方式の温度計を用い
て上記半導体ウェーハを熱処理することを特徴とする熱
処理方法。1. A heat treatment method of heat-treating a semiconductor wafer under a predetermined temperature condition while monitoring the temperature of a semiconductor wafer having one or more thin films formed on its surface with a non-contact type thermometer, The semiconductor wafer is the same material as the above semiconductor wafer, but the semiconductor wafer is placed close to the monitor wafer on which a thin film is not formed, and the temperature of both wafers is measured at the same time, and the measurement value of the thermometer that measures the temperature of the monitor wafer Using, calibrate the measurement value of a non-contact type thermometer for measuring the temperature of the semiconductor wafer, and heat-treating the semiconductor wafer using the calibrated non-contact type thermometer ..
体ウェーハの温度を、非接触方式の温度計により、監視
しながら、所定の温度条件で上記半導体ウェーハの熱処
理を行う熱処理装置において、 上記半導体ウェーハと同一構造であるが薄膜が形成され
ていないモニタ用ウェーハが上記半導体ウェーハに近接
して設置される支持台と、半導体ウェーハが収容される
耐熱性容器を囲むようにして配置される加熱手段と、こ
れら半導体ウェーハおよびモニタ用ウェーハの温度をそ
れぞれ非接触方式で測定する放射温度計とを具備する熱
処理装置。2. A heat treatment apparatus for heat-treating the semiconductor wafer under a predetermined temperature condition while monitoring the temperature of the semiconductor wafer having one or more thin films formed on its surface with a non-contact type thermometer, A support that has the same structure as the semiconductor wafer, but a monitor wafer on which a thin film is not formed, is placed in the vicinity of the semiconductor wafer, and heating means that is arranged so as to surround a heat-resistant container that houses the semiconductor wafer. And a radiation thermometer for measuring the temperature of each of the semiconductor wafer and the monitor wafer by a non-contact method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12428092A JPH05299428A (en) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | Method and apparatus for heat-treatment of semiconductor wafer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12428092A JPH05299428A (en) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | Method and apparatus for heat-treatment of semiconductor wafer |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05299428A true JPH05299428A (en) | 1993-11-12 |
Family
ID=14881434
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12428092A Pending JPH05299428A (en) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | Method and apparatus for heat-treatment of semiconductor wafer |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05299428A (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6265696B1 (en) | 1998-08-12 | 2001-07-24 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Heat treatment method and a heat treatment apparatus for controlling the temperature of a substrate surface |
| JP2002530847A (en) * | 1998-11-13 | 2002-09-17 | マットソン テクノロジイ インコーポレイテッド | Heat treatment apparatus, system and method for treating semiconductor substrate |
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| KR20220122497A (en) | 2021-02-26 | 2022-09-02 | 가부시키가이샤 스크린 홀딩스 | Temperature measurement method |
-
1992
- 1992-04-17 JP JP12428092A patent/JPH05299428A/en active Pending
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