JPH09292285A - 基板温度の測定方法 - Google Patents
基板温度の測定方法Info
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- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
- H01L21/76877—Filling of holes, grooves or trenches, e.g. vias, with conductive material
- H01L21/76882—Reflowing or applying of pressure to better fill the contact hole
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
- G01K7/42—Circuits effecting compensation of thermal inertia; Circuits for predicting the stationary value of a temperature
Abstract
(57)【要約】
【課題】 基板の熱処理における基板温度の間接的測定
方法に関し、温度測定のために本来の工程を中断する必
要がなく、簡易に測定を行うことのできる基板温度測定
方法を提供する。 【解決手段】 基板上に異なる金属の積層を形成する工
程と、前記基板を熱処理する工程と、熱処理後の前記基
板のシート抵抗を測定する工程と、前記積層と同一構成
の積層を異なる温度で熱処理し、熱処理後シート抵抗を
測定して求めた、シート抵抗と熱処理温度との相関関係
から前記基板の熱処理温度を推定する工程とを含む。
方法に関し、温度測定のために本来の工程を中断する必
要がなく、簡易に測定を行うことのできる基板温度測定
方法を提供する。 【解決手段】 基板上に異なる金属の積層を形成する工
程と、前記基板を熱処理する工程と、熱処理後の前記基
板のシート抵抗を測定する工程と、前記積層と同一構成
の積層を異なる温度で熱処理し、熱処理後シート抵抗を
測定して求めた、シート抵抗と熱処理温度との相関関係
から前記基板の熱処理温度を推定する工程とを含む。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、温度の測定方法に
関し、特に基板の熱処理における基板温度の間接的測定
方法に関する。
関し、特に基板の熱処理における基板温度の間接的測定
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体製造プロセスにおいては、種々の
熱処理が用いられ、熱処理中の基板温度が最終製品の性
能に影響を与える。半導体中にイオン注入した不純物
は、その後に加えられる熱処理の温度と時間に依存して
活性化され、拡散する。半導体基板上に堆積されるＡｌ
等の配線層は、堆積中または堆積後の熱処理温度と時間
（および熱処理方法）に依存してリフローする。
熱処理が用いられ、熱処理中の基板温度が最終製品の性
能に影響を与える。半導体中にイオン注入した不純物
は、その後に加えられる熱処理の温度と時間に依存して
活性化され、拡散する。半導体基板上に堆積されるＡｌ
等の配線層は、堆積中または堆積後の熱処理温度と時間
（および熱処理方法）に依存してリフローする。
【０００３】ＡｌまたはＡｌ合金（Ａｌ中にＳｉやＳｉ
−Ｃｕを含む合金）の配線層を形成する場合、通常スパ
ッタリングが用いられる。スパッタリングで堆積した膜
の表面を平坦化するためには、加熱して堆積膜を流動化
させるリフローがよく用いられる。ＡｌまたはＡｌ合金
のリフロー温度は一般的に４００〜５００℃である。ス
パッタリング後、リフローを行うのみでなく、スパッタ
リング中に基板を加熱して堆積とリフローを同時に生じ
させる高温スパッタリングも用いられる。
−Ｃｕを含む合金）の配線層を形成する場合、通常スパ
ッタリングが用いられる。スパッタリングで堆積した膜
の表面を平坦化するためには、加熱して堆積膜を流動化
させるリフローがよく用いられる。ＡｌまたはＡｌ合金
のリフロー温度は一般的に４００〜５００℃である。ス
パッタリング後、リフローを行うのみでなく、スパッタ
リング中に基板を加熱して堆積とリフローを同時に生じ
させる高温スパッタリングも用いられる。
【０００４】以下、制限的な意味なく、ＡｌまたはＡｌ
合金膜作成の際の基板加熱処理を例にとって説明する。
なお、簡単のため、ＡｌまたはＡｌ合金を合わせて、以
下Ａｌ合金と呼ぶ。
合金膜作成の際の基板加熱処理を例にとって説明する。
なお、簡単のため、ＡｌまたはＡｌ合金を合わせて、以
下Ａｌ合金と呼ぶ。
【０００５】Ａｌ合金の配線層を作成した時、所望の表
面の平坦性や低抵抗性が得られないことがある。表面の
平坦性が悪化すると、その後のホトリソグラフィの精度
が低下したり、その後作成する膜のステップカバレージ
が悪化したりする。また、所望の低抵抗性が得られない
と回路特性が悪化し、配線の断線等の原因ともなる。
面の平坦性や低抵抗性が得られないことがある。表面の
平坦性が悪化すると、その後のホトリソグラフィの精度
が低下したり、その後作成する膜のステップカバレージ
が悪化したりする。また、所望の低抵抗性が得られない
と回路特性が悪化し、配線の断線等の原因ともなる。
【０００６】製品の品質、歩留りを維持するためには、
これらの現象が生じないようにプロセスパラメータを管
理することが重要である。熱処理における基板温度は重
要なパラメータの１つである。
これらの現象が生じないようにプロセスパラメータを管
理することが重要である。熱処理における基板温度は重
要なパラメータの１つである。
【０００７】図５は、従来の技術による基板温度の測定
方法の代表例を示す。半導体基板５１を加熱装置５５の
上に載置し、熱処理を行う場合、半導体基板５１の代表
的位置で温度を測定するものとする。温度を測定すべき
測定点に、それぞれ熱電対５２の先端を固定する。
方法の代表例を示す。半導体基板５１を加熱装置５５の
上に載置し、熱処理を行う場合、半導体基板５１の代表
的位置で温度を測定するものとする。温度を測定すべき
測定点に、それぞれ熱電対５２の先端を固定する。
【０００８】図示の例においては、円周方向に４つの熱
電対５２ａ−５２ｄを固定し、中央部にさらにもう１つ
の熱電対５２ｆを固定する。これらの熱電対のリード線
をまとめ、フィードスルー５３を介して外部に導出し、
ペンレコーダ５７の熱電対端子に接続する。ペンレコー
ダ５７は、熱電対５２で測定された温度を時間の関数と
して記録する。
電対５２ａ−５２ｄを固定し、中央部にさらにもう１つ
の熱電対５２ｆを固定する。これらの熱電対のリード線
をまとめ、フィードスルー５３を介して外部に導出し、
ペンレコーダ５７の熱電対端子に接続する。ペンレコー
ダ５７は、熱電対５２で測定された温度を時間の関数と
して記録する。
【０００９】この測定方法は、熱処理の時間の経過と共
にリアルタイムで熱電対設置位置の基板温度を測定する
ことができ、測定した信号（電圧）はレコーダに自動的
に記録される。ペンレコーダは、通常熱電対用端子を有
し、この端子に熱電対を接続することにより、直接温度
として読み取れる記録を行うことができる。
にリアルタイムで熱電対設置位置の基板温度を測定する
ことができ、測定した信号（電圧）はレコーダに自動的
に記録される。ペンレコーダは、通常熱電対用端子を有
し、この端子に熱電対を接続することにより、直接温度
として読み取れる記録を行うことができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この測
定方法を実行しようとすると、温度測定を行い、半導体
基板にそれぞれ熱電対を取り付ける必要がある。また、
後の工程に進む際、一旦取り付けた熱電対を外す必要も
ある。
定方法を実行しようとすると、温度測定を行い、半導体
基板にそれぞれ熱電対を取り付ける必要がある。また、
後の工程に進む際、一旦取り付けた熱電対を外す必要も
ある。
【００１１】半導体基板表面の温度を熱電対で測定する
場合、取り付けるべき熱電対の数は自動的に制限され
る。熱電対の数が制限されることは、温度測定点の数が
制限されることであり、半導体基板面内の細かい温度分
布を測定することは容易ではない。
場合、取り付けるべき熱電対の数は自動的に制限され
る。熱電対の数が制限されることは、温度測定点の数が
制限されることであり、半導体基板面内の細かい温度分
布を測定することは容易ではない。
【００１２】さらに、熱電対の装着状態が悪ければ、測
定結果に信頼性が欠け、測定の再現性が乏しくなる。ま
た、配線層をスパッタリングし、引続きリフロー工程の
熱処理を行うような場合、スパッタリング工程終了後、
一旦半導体基板を外部に取り出さないと、熱電対を取り
付けることができない。実際の工程がスパッタリングに
引続きリフロー工程を行うものであっても、温度測定を
行おうとすると、異なる工程を挿入せねばならず、忠実
な工程の再現が難しい。
定結果に信頼性が欠け、測定の再現性が乏しくなる。ま
た、配線層をスパッタリングし、引続きリフロー工程の
熱処理を行うような場合、スパッタリング工程終了後、
一旦半導体基板を外部に取り出さないと、熱電対を取り
付けることができない。実際の工程がスパッタリングに
引続きリフロー工程を行うものであっても、温度測定を
行おうとすると、異なる工程を挿入せねばならず、忠実
な工程の再現が難しい。
【００１３】本発明の目的は、温度測定のために本来の
工程を中断する必要がなく、簡易に測定を行うことので
きる基板温度測定方法を提供することである。本発明の
他の目的は、測定点を制限されることなく、任意に多点
測定が可能な基板温度の測定方法を提供することであ
る。
工程を中断する必要がなく、簡易に測定を行うことので
きる基板温度測定方法を提供することである。本発明の
他の目的は、測定点を制限されることなく、任意に多点
測定が可能な基板温度の測定方法を提供することであ
る。
【００１４】本発明の他の目的は、再現性が良く、精度
の高い基板温度の測定方法を提供することである。
の高い基板温度の測定方法を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明の一観点によれ
ば、基板上に異なる金属の積層を形成する工程と、前記
基板を熱処理する工程と、熱処理後の前記基板のシート
抵抗を測定する工程と、前記積層と同一構成の積層を異
なる温度で熱処理し、熱処理後シート抵抗を測定して求
めた、シート抵抗と熱処理温度との相関関係から前記基
板の熱処理温度を推定する工程とを含む基板温度の測定
方法が提供される。
ば、基板上に異なる金属の積層を形成する工程と、前記
基板を熱処理する工程と、熱処理後の前記基板のシート
抵抗を測定する工程と、前記積層と同一構成の積層を異
なる温度で熱処理し、熱処理後シート抵抗を測定して求
めた、シート抵抗と熱処理温度との相関関係から前記基
板の熱処理温度を推定する工程とを含む基板温度の測定
方法が提供される。
【００１６】予め、シート抵抗と熱処理温度との相関関
係を調べておくことにより、熱処理終了後の基板のシー
ト抵抗を測定することによって熱処理工程において基板
が経験した温度を推定することができる。
係を調べておくことにより、熱処理終了後の基板のシー
ト抵抗を測定することによって熱処理工程において基板
が経験した温度を推定することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明者は、熱処理後の配線層の
抵抗のばらつきが、どのような原因によって生じるかを
考察した。
抵抗のばらつきが、どのような原因によって生じるかを
考察した。
【００１８】図５（Ｂ）は、典型的な配線の構成を示
す。Ｓｉ基板５１の表面上には、絶縁層であるＳｉＯ2
層６２が形成されている。ＳｉＯ2 層６２の表面上に、
密着層としてＴｉ層６３が形成され、その上に主配線層
であるＡｌ層６４が形成される。なお、ＳｉＯ2 層６２
には、所望箇所に接続孔が形成されており、接続孔にお
いてＴｉ層６３およびＡｌ層６４の積層配線はＳｉ基板
５１に接続されている。
す。Ｓｉ基板５１の表面上には、絶縁層であるＳｉＯ2
層６２が形成されている。ＳｉＯ2 層６２の表面上に、
密着層としてＴｉ層６３が形成され、その上に主配線層
であるＡｌ層６４が形成される。なお、ＳｉＯ2 層６２
には、所望箇所に接続孔が形成されており、接続孔にお
いてＴｉ層６３およびＡｌ層６４の積層配線はＳｉ基板
５１に接続されている。
【００１９】本発明者は、図５（Ｂ）に示すような配線
層に種々の条件で熱処理を行い、配線層の構成がどのよ
うに変化するかをオージェ電子分光（ＡＥＳ）によって
調べた。実験に用いたＴｉ層６３は厚さ約４０ｎｍであ
り、Ａｌ層６４は厚さ約２０ｎｍである。
層に種々の条件で熱処理を行い、配線層の構成がどのよ
うに変化するかをオージェ電子分光（ＡＥＳ）によって
調べた。実験に用いたＴｉ層６３は厚さ約４０ｎｍであ
り、Ａｌ層６４は厚さ約２０ｎｍである。
【００２０】図６（Ａ）は、密着層であるＴｉ層および
主配線層であるＡｌ層をスパッタリングしただけの配線
層の組成を、表面から深さ方向に沿ってＡＥＳで調べた
測定結果を示す。横軸はスパッタリングにより配線層を
表面からエッチングした時のスパッタリング時間を単位
（秒）で示し、縦軸はその深さ位置での配線層の組成を
示す。
主配線層であるＡｌ層をスパッタリングしただけの配線
層の組成を、表面から深さ方向に沿ってＡＥＳで調べた
測定結果を示す。横軸はスパッタリングにより配線層を
表面からエッチングした時のスパッタリング時間を単位
（秒）で示し、縦軸はその深さ位置での配線層の組成を
示す。
【００２１】実線はＡｌ成分の組成を示し、破線はＴｉ
成分の組成を示す。また、点線は酸素（Ｏ）の組成を示
す。基板表面上にＴｉ層が形成されており、その表面上
にＡｌ層が形成されている。また、Ａｌ層の表面は、酸
化されていることが判る。
成分の組成を示す。また、点線は酸素（Ｏ）の組成を示
す。基板表面上にＴｉ層が形成されており、その表面上
にＡｌ層が形成されている。また、Ａｌ層の表面は、酸
化されていることが判る。
【００２２】図６（Ｂ）は、Ａｌ／Ｔｉ積層を作成した
後、４５０℃で熱処理（アニール）を行った場合の測定
結果を示す。なお、縦軸、横軸は図６（Ａ）と同様であ
る。Ｔｉ組成が、Ａｌ層の内部に入り込み、それと対応
するようにＴｉ層に接する部分のＡｌ組成が減少してい
ることが判る。
後、４５０℃で熱処理（アニール）を行った場合の測定
結果を示す。なお、縦軸、横軸は図６（Ａ）と同様であ
る。Ｔｉ組成が、Ａｌ層の内部に入り込み、それと対応
するようにＴｉ層に接する部分のＡｌ組成が減少してい
ることが判る。
【００２３】図６（Ｃ）は、Ａｌ／Ｔｉ積層スパッタリ
ング後、５５０℃でアニール処理を行った結果を示す。
縦軸、横軸は図６（Ａ）、（Ｂ）と同様である。Ａｌ層
の領域において、すべての深さにおいてＡｌ組成は減少
し、約７０原子％以下となっている。また、Ｔｉ組成
は、Ａｌ層の全深さにおいて約２０−３０原子％の濃度
に達している。また、図６（Ｂ）と比較すると、Ａｌ層
であった領域において、Ａｌ組成とＴｉ組成が共にほぼ
一定の値を示していることが判る。
ング後、５５０℃でアニール処理を行った結果を示す。
縦軸、横軸は図６（Ａ）、（Ｂ）と同様である。Ａｌ層
の領域において、すべての深さにおいてＡｌ組成は減少
し、約７０原子％以下となっている。また、Ｔｉ組成
は、Ａｌ層の全深さにおいて約２０−３０原子％の濃度
に達している。また、図６（Ｂ）と比較すると、Ａｌ層
であった領域において、Ａｌ組成とＴｉ組成が共にほぼ
一定の値を示していることが判る。
【００２４】これらの結果を解釈すると、まず、Ａｌ／
Ｔｉ積層に対する熱処理によって、Ａｌ層中にＴｉの拡
散が生じていることが判る。４５０℃の熱処理において
は、Ａｌ層中へのＴｉの拡散が徐々に生じていることが
判る。
Ｔｉ積層に対する熱処理によって、Ａｌ層中にＴｉの拡
散が生じていることが判る。４５０℃の熱処理において
は、Ａｌ層中へのＴｉの拡散が徐々に生じていることが
判る。
【００２５】さらに、５５０℃の熱処理においては、Ａ
ｌの組成およびＴｉの組成がほぼ一定値に近付いている
ことからＴｉＡｌ3 等のストイキオメトリーが成立して
いることが推定される。一旦このようなストイキオメト
リーが成立した後は、Ｔｉはそれ以上拡散しないのであ
ろう。このような一定濃度のＴｉの拡散は、４５０℃以
上の温度で発生し、５５０℃ではほぼ完全に達成される
ものと考えられる。
ｌの組成およびＴｉの組成がほぼ一定値に近付いている
ことからＴｉＡｌ3 等のストイキオメトリーが成立して
いることが推定される。一旦このようなストイキオメト
リーが成立した後は、Ｔｉはそれ以上拡散しないのであ
ろう。このような一定濃度のＴｉの拡散は、４５０℃以
上の温度で発生し、５５０℃ではほぼ完全に達成される
ものと考えられる。
【００２６】図７は、以上の測定結果を踏まえた熱処理
後の配線層の構成を示す。Ｓｉ基板５１表面上のＳｉＯ
2 層６２の上に形成したＡｌ／Ｔｉ積層は、熱処理の後
はその界面部分にＡｌx Ｔｉy の合金層６５を含むよう
になる。この合金層６５は、Ａｌ層６４またはＴｉ層６
３を完全に浸食してしまう場合もある。
後の配線層の構成を示す。Ｓｉ基板５１表面上のＳｉＯ
2 層６２の上に形成したＡｌ／Ｔｉ積層は、熱処理の後
はその界面部分にＡｌx Ｔｉy の合金層６５を含むよう
になる。この合金層６５は、Ａｌ層６４またはＴｉ層６
３を完全に浸食してしまう場合もある。
【００２７】Ａｌは、金属中でも特に低抵抗率を有する
ことで知られている。Ａｌ／Ｔｉ積層の界面にＡｌx Ｔ
ｉy の合金層６５が形成されると、その分Ａｌ層６４の
厚さが減少し、低抵抗率の主配線層が減少することにな
る。結果として、配線層の抵抗は増大してしまう。ま
た、Ｓｉ基板等の下層導電領域との接続部分において
は、抵抗率の増大した中間層が介在することになり、接
触抵抗が増大してしまう。
ことで知られている。Ａｌ／Ｔｉ積層の界面にＡｌx Ｔ
ｉy の合金層６５が形成されると、その分Ａｌ層６４の
厚さが減少し、低抵抗率の主配線層が減少することにな
る。結果として、配線層の抵抗は増大してしまう。ま
た、Ｓｉ基板等の下層導電領域との接続部分において
は、抵抗率の増大した中間層が介在することになり、接
触抵抗が増大してしまう。
【００２８】従って、ＡｌまたはＡｌ合金の層を含む積
層配線層を形成し、その低抵抗率を維持するためには、
Ａｌ−Ｔｉ合金の生成状態を管理することが望まれる。
このＡｌ−Ｔｉ合金の生成は、熱処理温度に依存してい
るため、基板温度の管理が重要となる。
層配線層を形成し、その低抵抗率を維持するためには、
Ａｌ−Ｔｉ合金の生成状態を管理することが望まれる。
このＡｌ−Ｔｉ合金の生成は、熱処理温度に依存してい
るため、基板温度の管理が重要となる。
【００２９】図１は、本発明の実施例による配線層の熱
処理工程における基板温度の測定方法を示す。まず、ス
テップＳ１において、複数の基板上に同一の金属積層を
作成する。金属積層は、たとえばＡｌ／Ｔｉ積層であ
る。
処理工程における基板温度の測定方法を示す。まず、ス
テップＳ１において、複数の基板上に同一の金属積層を
作成する。金属積層は、たとえばＡｌ／Ｔｉ積層であ
る。
【００３０】図２（Ａ）は、基板上に形成した金属積層
の例を示す。Ｓｉ基板１の上に、ＳｉＯ2 絶縁層２が形
成され、その上に厚さ約４０ｎｍのＴｉ層３と厚さ約２
０ｎｍのＡｌ層４をスパッタリングにより積層する。同
一の配線構造を有する基板を、たとえば６枚準備する。
の例を示す。Ｓｉ基板１の上に、ＳｉＯ2 絶縁層２が形
成され、その上に厚さ約４０ｎｍのＴｉ層３と厚さ約２
０ｎｍのＡｌ層４をスパッタリングにより積層する。同
一の配線構造を有する基板を、たとえば６枚準備する。
【００３１】図１に戻って、ステップＳ２で金属積層を
作成した基板を異なる温度で熱処理し、その熱処理工程
における基板温度を測定する。たとえば、図２（Ｂ）に
示すように、金属積層３、４を作成した基板上に、熱電
対６を接着剤等により固定する。熱電対の数は、希望す
る測定点に合わせて選択する。このように熱電対を設け
た半導体基板１を、加熱装置のヒータ８の上に載置し、
熱処理を行う。
作成した基板を異なる温度で熱処理し、その熱処理工程
における基板温度を測定する。たとえば、図２（Ｂ）に
示すように、金属積層３、４を作成した基板上に、熱電
対６を接着剤等により固定する。熱電対の数は、希望す
る測定点に合わせて選択する。このように熱電対を設け
た半導体基板１を、加熱装置のヒータ８の上に載置し、
熱処理を行う。
【００３２】熱処理の温度は、たとえば通常のアルミニ
ウムリフロー工程に合わせ、４００−５００℃の温度範
囲内で２０℃おきに設定する。すなわち、設定する基板
加熱温度は４００、４２０、４４０、４６０、４８０、
５００℃である。６枚の基板を、それぞれこれらの熱処
理温度で熱処理し、その時の基板温度を熱電対によって
測定する。加熱温度を所定の値に設定しても、実際上基
板に実現される温度は必ずしも一定でなく、通常分布を
有する。
ウムリフロー工程に合わせ、４００−５００℃の温度範
囲内で２０℃おきに設定する。すなわち、設定する基板
加熱温度は４００、４２０、４４０、４６０、４８０、
５００℃である。６枚の基板を、それぞれこれらの熱処
理温度で熱処理し、その時の基板温度を熱電対によって
測定する。加熱温度を所定の値に設定しても、実際上基
板に実現される温度は必ずしも一定でなく、通常分布を
有する。
【００３３】図１に戻り、ステップＳ４において測定し
た温度分布を各熱処理温度に対して作成する。ステップ
Ｓ４においては、熱処理を終了した後の基板上の配線層
のシート抵抗を測定する。特に熱電対で実際に基板温度
を測定した位置のシート抵抗を測定する。
た温度分布を各熱処理温度に対して作成する。ステップ
Ｓ４においては、熱処理を終了した後の基板上の配線層
のシート抵抗を測定する。特に熱電対で実際に基板温度
を測定した位置のシート抵抗を測定する。
【００３４】図２（Ｃ）に示すように、シート抵抗の測
定はたとえば４探針による抵抗測定器７によって行う。
この時、測定されるシート抵抗は、Ｔｉ層３とＡｌ層４
の界面におけるＡｌx Ｔｉy 層５の形成状況によって変
化する。
定はたとえば４探針による抵抗測定器７によって行う。
この時、測定されるシート抵抗は、Ｔｉ層３とＡｌ層４
の界面におけるＡｌx Ｔｉy 層５の形成状況によって変
化する。
【００３５】ステップＳ５においては、熱電対を用いて
測定した基板温度と、同じ場所で熱処理工程終了後のシ
ート抵抗測定によって得たシート抵抗との相関関係を較
正曲線にプロットする。プロット間は推定される曲線で
接続する。なお、較正曲線の代わりにテーブル等を作成
してもよい。
測定した基板温度と、同じ場所で熱処理工程終了後のシ
ート抵抗測定によって得たシート抵抗との相関関係を較
正曲線にプロットする。プロット間は推定される曲線で
接続する。なお、較正曲線の代わりにテーブル等を作成
してもよい。
【００３６】図３は、このようにして得た熱処理工程に
おける加熱温度と、熱処理工程終了後の配線層のシート
抵抗との相関関係を示す較正曲線のグラフである。一
旦、このような相関関係が得られると、同一構成の金属
積層を熱処理した後のシート抵抗を知ることにより、熱
処理における基板温度を知ることが可能となる。
おける加熱温度と、熱処理工程終了後の配線層のシート
抵抗との相関関係を示す較正曲線のグラフである。一
旦、このような相関関係が得られると、同一構成の金属
積層を熱処理した後のシート抵抗を知ることにより、熱
処理における基板温度を知ることが可能となる。
【００３７】図１に戻って、ステップＳ６においては、
通常工程における半導体基板上の金属積層を作成する。
なお、この金属積層の構成は、ステップＳ１における金
属積層と同一である。別の表現を用いれば、製造工程に
おいて用いる金属積層と同一構成の金属積層をステップ
Ｓ１における予備工程において作成し、熱電対等による
直接測定において基板温度を測定し、ステップＳ５に示
す較正曲線を作成する。
通常工程における半導体基板上の金属積層を作成する。
なお、この金属積層の構成は、ステップＳ１における金
属積層と同一である。別の表現を用いれば、製造工程に
おいて用いる金属積層と同一構成の金属積層をステップ
Ｓ１における予備工程において作成し、熱電対等による
直接測定において基板温度を測定し、ステップＳ５に示
す較正曲線を作成する。
【００３８】ステップＳ７では、通常の工程における希
望（設計）温度での熱処理を各基板に対して行う。ステ
ップＳ８においては、熱処理工程終了後の基板上の配線
層に対し、シート抵抗の測定を行う。シート抵抗の測定
は、図２（Ｃ）に示すように４探針等により容易に、か
つその測定点を制限されることなく行うことができる。
このため、基板全面上において、任意の測定数の測定を
行うことが可能となる。
望（設計）温度での熱処理を各基板に対して行う。ステ
ップＳ８においては、熱処理工程終了後の基板上の配線
層に対し、シート抵抗の測定を行う。シート抵抗の測定
は、図２（Ｃ）に示すように４探針等により容易に、か
つその測定点を制限されることなく行うことができる。
このため、基板全面上において、任意の測定数の測定を
行うことが可能となる。
【００３９】ステップＳ９においては、測定したシート
抵抗から、図３に示すような相関関係を用いて熱処理工
程における基板温度を推定する。図４は、このようなシ
ート抵抗から推定した基板温度を基板表面全面上で等温
線で表した例である。
抵抗から、図３に示すような相関関係を用いて熱処理工
程における基板温度を推定する。図４は、このようなシ
ート抵抗から推定した基板温度を基板表面全面上で等温
線で表した例である。
【００４０】ステップＳ１０においては、シート抵抗か
ら測定した基板温度に基づき、熱処理工程が設計許容範
囲内で行われているか否かを判断する。熱処理工程の設
定温度を修正する必要がある場合は、Ｙの矢印に従って
ステップＳ１１に進み、熱処理工程の加熱条件を修正す
る。
ら測定した基板温度に基づき、熱処理工程が設計許容範
囲内で行われているか否かを判断する。熱処理工程の設
定温度を修正する必要がある場合は、Ｙの矢印に従って
ステップＳ１１に進み、熱処理工程の加熱条件を修正す
る。
【００４１】ステップＳ１０において、修正が必要でな
いと判断した場合、またはステップＳ１１で修正を行っ
た後は、矢印に従ってステップＳ６に戻る。その後、同
様のサイクルを繰り返し行う。このような熱処理工程を
行うことにより、プロセス条件が変化して熱処理工程に
おける実際の基板温度が変化した場合には、その変化が
製造装置における欠陥にならないうちに、製造プロセス
のパラメータを修正し、歩留り良く製造を継続すること
が可能となる。
いと判断した場合、またはステップＳ１１で修正を行っ
た後は、矢印に従ってステップＳ６に戻る。その後、同
様のサイクルを繰り返し行う。このような熱処理工程を
行うことにより、プロセス条件が変化して熱処理工程に
おける実際の基板温度が変化した場合には、その変化が
製造装置における欠陥にならないうちに、製造プロセス
のパラメータを修正し、歩留り良く製造を継続すること
が可能となる。
【００４２】以上、Ａｌ／Ｔｉ積層が２０／４０ｎｍで
ある場合を例にとって説明したが、予備工程におけるサ
ンプルの構成は、目的とする半導体装置の構成に合わせ
る。実際の配線層においてはＡｌ層の厚さはＴｉ層より
も格段に厚い。しかし、このような場合においても同様
の温度測定が可能なことは当業者に自明であろう。ま
た、スパッタ装置における熱処理工程に限らず、ランプ
アニール、拡散炉、化学気相堆積（ＣＶＤ）、ドライエ
ッチャ等の成膜装置を用いた熱処理工程に対して同様の
温度測定を行うことができる。
ある場合を例にとって説明したが、予備工程におけるサ
ンプルの構成は、目的とする半導体装置の構成に合わせ
る。実際の配線層においてはＡｌ層の厚さはＴｉ層より
も格段に厚い。しかし、このような場合においても同様
の温度測定が可能なことは当業者に自明であろう。ま
た、スパッタ装置における熱処理工程に限らず、ランプ
アニール、拡散炉、化学気相堆積（ＣＶＤ）、ドライエ
ッチャ等の成膜装置を用いた熱処理工程に対して同様の
温度測定を行うことができる。
【００４３】また、配線層の構成はＡｌ／Ｔｉ積層に限
らない。主配線層としては、Ａｌ、Ａｌ合金、Ｃｕ等を
用いることができ、その下の密着層、バリア層等の金属
層としては、Ｔｉの他、Ｃｏ、Ｎｉ等を用いることがで
きるであろう。
らない。主配線層としては、Ａｌ、Ａｌ合金、Ｃｕ等を
用いることができ、その下の密着層、バリア層等の金属
層としては、Ｔｉの他、Ｃｏ、Ｎｉ等を用いることがで
きるであろう。
【００４４】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。たとえば、
種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者
に自明であろう。
本発明はこれらに制限されるものではない。たとえば、
種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者
に自明であろう。
【００４５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
従来の熱処理工程、および熱処理を行う基板構成に変化
を加えることなく、熱処理工程後、熱処理工程における
加熱温度を測定することが可能となる。
従来の熱処理工程、および熱処理を行う基板構成に変化
を加えることなく、熱処理工程後、熱処理工程における
加熱温度を測定することが可能となる。
【００４６】温度測定の測定点は、特に制限されず、任
意の数、場所で行うことができる。
意の数、場所で行うことができる。
【図１】 本発明の実施例における基板温度の測定方法
を示すフローチャートである。
を示すフローチャートである。
【図２】 図１に示す基板温度の測定方法を説明するた
めの基板の概略断面図である。
めの基板の概略断面図である。
【図３】 予備実験において作成されるシート抵抗と加
熱温度の相関関係を示すグラフである。
熱温度の相関関係を示すグラフである。
【図４】 図１の基板温度の測定方法によって得られる
基板上の温度分布の例を示す基板の平面図である。
基板上の温度分布の例を示す基板の平面図である。
【図５】 従来の技術による基板温度の測定方法を示す
概略斜視図および基板の断面図である。
概略斜視図および基板の断面図である。
【図６】 予備実験において得たＡＥＳによる配線層の
深さ方向に対する組成の変化を示すグラフである。
深さ方向に対する組成の変化を示すグラフである。
【図７】 熱処理工程後の配線層の構成を示す断面図で
ある。
ある。
１ Ｓｉ基板 ２ 絶縁層 ３ Ｔｉ層 ４ Ａｌ層 ５ Ａｌx Ｔｉy 層 ６ 熱電対 ７ 抵抗測定器
【手続補正書】
【提出日】平成９年４月２１日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正内容】
【図７】
Claims (3)
- 【請求項１】 基板上に異なる金属の積層を形成する工
程と、 前記基板を熱処理する工程と、 熱処理後の前記基板のシート抵抗を測定する工程と、 前記積層と同一構成の積層を異なる温度で熱処理し、熱
処理後シート抵抗を測定して求めた、シート抵抗と熱処
理温度との相関関係から前記基板の熱処理温度を推定す
る工程とを含む基板温度の測定方法。 - 【請求項２】 さらに、前記積層を形成する工程の前
に、 前記積層と同一構成の積層を複数の予備基板の各々の上
に作成する工程と、 前記予備基板を予め選択した複数の熱処理温度で熱処理
する工程と、 熱処理中の前記予備基板の基板温度を測定する工程と、 熱処理後の前記予備基板上の前記積層のシート抵抗を測
定する工程と、 測定したシート抵抗と測定した基板温度から前記相関関
係を得る工程とを含む請求項１記載の基板温度の測定方
法。 - 【請求項３】 前記異なる金属の積層がＴｉ層とその上
に形成したＡｌまたはＡｌ合金の層である請求項１また
は２記載の基板温度の測定方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8109967A JPH09292285A (ja) | 1996-04-30 | 1996-04-30 | 基板温度の測定方法 |
| US08/848,509 US6022142A (en) | 1996-04-30 | 1997-04-28 | Monitor of process temperature and formation of alloy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8109967A JPH09292285A (ja) | 1996-04-30 | 1996-04-30 | 基板温度の測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09292285A true JPH09292285A (ja) | 1997-11-11 |
Family
ID=14523702
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8109967A Pending JPH09292285A (ja) | 1996-04-30 | 1996-04-30 | 基板温度の測定方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6022142A (ja) |
| JP (1) | JPH09292285A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004335621A (ja) * | 2003-05-02 | 2004-11-25 | Tokyo Electron Ltd | 熱処理装置、熱処理システム及び熱処理装置の温度制御方法 |
| JP2005277242A (ja) * | 2004-03-26 | 2005-10-06 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 基板加熱時の出力の決定方法 |
| CN114527523A (zh) * | 2022-01-11 | 2022-05-24 | 长春理工大学 | 一种带有实时测温功能的透镜的加工方法 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20010055868A1 (en) * | 1998-05-22 | 2001-12-27 | Madan Sudhir K. | Apparatus and method for metal layer streched conducting plugs |
| US6190040B1 (en) * | 1999-05-10 | 2001-02-20 | Sensarray Corporation | Apparatus for sensing temperature on a substrate in an integrated circuit fabrication tool |
| US6247842B1 (en) * | 1999-06-15 | 2001-06-19 | National Semiconductor Corporation | Method of wafer temperature measurement |
| US20110291147A1 (en) | 2010-05-25 | 2011-12-01 | Yongjun Jeff Hu | Ohmic contacts for semiconductor structures |
| DE102010052339B4 (de) * | 2010-11-25 | 2015-05-28 | Von Ardenne Gmbh | Messmittel zur Temperaturbestimmung an Substraten |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5278099A (en) * | 1985-05-13 | 1994-01-11 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method for manufacturing a semiconductor device having wiring electrodes |
| US4764026A (en) * | 1986-07-07 | 1988-08-16 | Varian Associates, Inc. | Semiconductor wafer temperature measuring device and method |
| US5705429A (en) * | 1993-10-04 | 1998-01-06 | Yamaha Corporation | Method of manufacturing aluminum wiring at a substrate temperature from 100 to 150 degrees celsius |
| US5435646A (en) * | 1993-11-09 | 1995-07-25 | Hughes Aircraft Company | Temperature measurement using ion implanted wafers |
| JP3104534B2 (ja) * | 1994-06-27 | 2000-10-30 | ヤマハ株式会社 | 半導体装置とその製法 |
| JPH0974195A (ja) * | 1995-07-06 | 1997-03-18 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置および半導体装置の製造方法 |
-
1996
- 1996-04-30 JP JP8109967A patent/JPH09292285A/ja active Pending
-
1997
- 1997-04-28 US US08/848,509 patent/US6022142A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004335621A (ja) * | 2003-05-02 | 2004-11-25 | Tokyo Electron Ltd | 熱処理装置、熱処理システム及び熱処理装置の温度制御方法 |
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| CN114527523A (zh) * | 2022-01-11 | 2022-05-24 | 长春理工大学 | 一种带有实时测温功能的透镜的加工方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6022142A (en) | 2000-02-08 |
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