JPH1151776A - 半導体ウエハ熱処理炉用の測温ウエハ - Google Patents
半導体ウエハ熱処理炉用の測温ウエハInfo
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- JPH1151776A JPH1151776A JP22005797A JP22005797A JPH1151776A JP H1151776 A JPH1151776 A JP H1151776A JP 22005797 A JP22005797 A JP 22005797A JP 22005797 A JP22005797 A JP 22005797A JP H1151776 A JPH1151776 A JP H1151776A
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Abstract
テストするために用いる測温ウエハであり、ウエハの温
度分布をシュミレーション可能とし、しかも、熱電対を
好適に植設した測温ウエハを提供する。 【構成】 実ウエハと同形同材のダミーウエハと、該ダ
ミーウエハの表面に点在する多数の凹部と、前記凹部に
対応する多数の熱電対とから成り、前記熱電対の温接点
部を前記凹部の底部に接触せしめた状態で、該凹部に充
填した耐熱固着剤により該温接点部を埋設した構成であ
る。
Description
理炉用の測温ウエハに関する。
スライス切断された後、面取、洗浄、乾燥、熱処理、研
磨等の種々の処理工程を経て、最終製品となる。例え
ば、前記熱処理には、酸化膜等の均一な薄膜を形成する
ために行われるものであり、CVD装置や、エピタキシ
ャル装置等の熱拡散処理装置が用いられる。
熱処理を施されるが、このような熱処理炉としては、複
数枚のウエハを水平姿勢にて上下に積層状に配列する水
平型熱処理炉と、複数枚のウエハを起立姿勢にて列設す
る縦型熱処理炉とが知られている。何れの熱処理炉にお
いても、複数枚のウエハに対して均一な熱処理を施す必
要があるため、炉内の加熱ヒーターに対する制御が重要
となる。例えば、半導体ウエハを収納する反応管内壁に
熱電対を配設せしめ、反応管の内部温度を常時制御する
技術や(特開平3−273619号)、ウエハを支持す
る支持部内に熱電対を配置し、ウエハの周辺温度が所定
の適正値に保持されるようにヒーター温度を制御する技
術(特開平4−206816号、特開平5−13607
1号)が公知である。
は、炉内に配置されたウエハの実際の温度に反映させる
ことが必要なため、実ウエハ(半導体ウエハの製品とな
る真正ウエハ)を熱処理する前に、治具ウエハ(実ウエ
ハと同種の疑似ウエハ)を炉内に配置し、治具ウエハの
温度をシュミレーションすることにより、予め炉内のヒ
ーターを制御することが好ましい。
料を埋設することにより特別に製作した治具ウエハ(特
開昭62−165325号)や、一対のウエハ間に熱電
対材料をサンドイッチすることにより特別に製作した治
具ウエハ(特開昭62−165336号)や、石英ガラ
スにより形成すると共に内部に熱電対を埋設した治具ウ
エハ(実開平5−6340号)等が提案されている。
ハは、実ウエハの温度分布をシュミレーションできるも
のでなければならないため、実ウエハと形状が同一且つ
熱容量が等しくなるように設計される。然しながら、こ
のような治具ウエハを特別に製作することは、必ずしも
容易でない。
ころによると、単結晶インゴットからスライス切断する
ことにより半導体ウエハ(実ウエハ)を製造し、各種熱
処理が行われ、実ウエハとして製品化への加工が施され
るわけであるが、前記熱処理炉の性能や形状等から、特
に炉の入口部分近傍のウエハには十分な熱処理等が施さ
れず、実ウエハとして使用できないウエハが発生する。
そこで、本発明者らは、このような実ウエハとして使用
できないウエハを利用すれば、実ウエハと同材質で且つ
同一形状(同一肉厚、同一輪郭形状)のウエハ(以下ダ
ミーウエハという)を簡単に得ることができ、しかも、
前述のようなシュミレーションを行うために最も有利で
あることを知得した。
ウエハとして実用化するためには、該ダミーウエハに熱
電対を設ける必要があるが、その際、解決すべき種々の
課題がある。
接点部を接着剤により接着固定する技術が考えられる
が、この場合、ダミーウエハの表面は接着剤が肉盛り状
となり、表面が平坦でなくなり接着剤による凸部を形成
してしまうため、他の部分とは熱容量が異なるため、温
度分布のシュミレーションのためには好ましくない。
サンドイッチ状に埋入固定する技術が考えられるが、こ
の場合、加工が煩雑であるばかりでなく、熱電対の温接
点部のみならず素線までもがウエハ間に挟まれるので、
複数個所に温接点を設けることは極めて困難である。
エハを使用すると共に、前述したような熱電対の取付け
に伴う課題を解決した測温ウエハを提供するものであ
り、その第一の手段として構成したところは、実ウエハ
と同形同材のダミーウエハと、該ダミーウエハの表面に
点在する多数の凹部と、前記凹部に対応する多数の熱電
対とから成り、前記熱電対の温接点部を前記凹部の底部
に接触せしめた状態で、該凹部に充填した耐熱固着剤中
に前記温接点部を埋設した点にある。
ところは、実ウエハと同形同材のダミーウエハと、該ダ
ミーウエハの表面に点在する多数の凹部と、前記凹部に
対応する多数の熱電対とから成り、前記凹部の底部に相
互に間隔をあけて貫通する一対の挿通孔を開設し、前記
熱電対の温接点部を前記凹部の底部に接触せしめると共
に、一対の熱電対素線のそれぞれを前記一対の挿通孔に
挿通せしめた状態で、該凹部に充填した耐熱固着剤中に
前記温接点部を埋設した点にある。
ところは、実ウエハと同形同材のダミーウエハと、該ダ
ミーウエハの表面に点在する多数の凹部と、前記凹部に
対応する多数の熱電対とから成り、前記凹部の底部に相
互に間隔をあけて貫通する一対の挿通孔を開削し、前記
熱電対の温接点部を前記凹部の底部に接触せしめると共
に、一対の熱電対素線のそれぞれを前記一対の挿通孔に
挿通せしめた状態で、該凹部に充填した耐熱固着剤中に
前記温接点部を埋設して成り、更に、前記凹部の各挿通
孔にオーバラップする補助凹部をダミーウエハの裏面に
形成すると共に、該補助凹部の底部に貫通する補助挿通
孔を開削し、前記挿通孔を挿通した熱電対素線を補助凹
部内で折返し補助挿通孔に挿通せしめた状態で、前記補
助凹部に充填した耐熱固着剤中に前記熱電対素線の折返
部を埋設した点にある。
ところは、実ウエハと同形同材のダミーウエハと、該ダ
ミーウエハの表面に点在する多数の凹部と、前記凹部に
対応する多数の熱電対とから成り、前記凹部を断面楔形
に形成することにより凹部の底部幅Wbと開口部幅Wa
をWb>Waに構成し、前記熱電対の温接点部を前記凹
部の底部に接触せしめた状態で、該凹部に充填した耐熱
固着剤中に前記温接点部を埋設した点にある。
しい実施形態を詳述する。
には、多数の凹部2が点在するように形成されている。
例えば、ダミーウエハ1aのほぼ中心に位置する凹部2
aと、該ウエハ1aに同心状に描かれる仮想の小径円3
S上に所定間隔をあけて配置された複数の凹部2bと、
小径円3Sと同心状に描かれる仮想の大径円3L上に所
定間隔をあけて配置された複数の凹部2cが形成されて
いる。図例の場合、4個の凹部2bと4個の凹部2cが
それぞれ小径円3S及び大径円3L上に等間隔をあけて
配置され、小径円3S上の凹部2bと大径円3L上の凹
部2cを相互に円周に対して約45度だけ位相をずらせ
て配置することにより、ダミーウエハ1の全体に対し凹
部2a、2b、2cが均等に分散され、後述する熱電対
によりダミーウエハ1の全体にわたる温度分布を測定可
能となるように構成している。
点部が挿入され、該温接点部を凹部の底部に接触せしめ
た状態で、該凹部に耐熱固着剤を充填し、該耐熱固着剤
中に温接点部を埋設している。それぞれの熱電対4の一
対の素線4b、4bは、コネクタ5に導かれ、そこで熱
電対又は補償導線6に接続される。尚、温接点部から延
びる熱電対の素線4bは、適宜、耐熱性の被覆材により
被覆することが好ましい。
度が800〜1000度Cであるため、樹脂系接着剤で
は炉内温度に耐え得ない。このため、前記耐熱固着剤
は、無機質の耐熱セメントが好ましく、特に、シリカ及
びアルミナを主成分とする耐熱セメントを用いれば、熱
膨張率が低く耐剥離性に優れ、粘度が高いため乾燥が早
く、しかも、約1600度Cの耐熱温度を満足する。
ンインゴットからスライス切断された直径200mmφ、
厚さ0.76mmの円板状であり、前記凹部2は、ダミー
ウエハ1の表面を座ぐり加工することにより、直径3mm
φ程度の円形凹部を構成する。そして、熱電対の温接点
部を凹部2に埋没せしめ且つ凹部2の底部に接触せしめ
た状態で、該凹部2に耐熱固着剤が充填され固化せしめ
られる。この際、耐熱固着剤は、凹部2に充填されるの
でダミーウエハ1の表面から突出することはなく、充填
された耐熱固着剤の表面とダミーウエハの表面を平坦と
することが好ましい。
の接続態様の第1実施例を示しており、凹部2の底部7
には、相互に間隔をあけて貫通する一対の挿通孔8、8
が開削されている。凹部2を円形凹部に形成した図示実
施例において、一対の貫通孔8、8は、凹部2の直径方
向に位置し且つ凹部2の周縁近傍に設けられている。
2の底部7に接触せしめると共に、一対の素線4b、4
bのそれぞれをダミーウエハ1の表面1aの側から一対
の貫通孔8、8に挿入し、ダミーウエハ1の裏面1bの
側に挿出せしめられ、この状態で凹部2に耐熱固着剤9
を充填し、固化した耐熱固着剤中に温接点部4aを埋設
している。
2に埋没するに際し、先ず、一対の素線4b、4bのそ
れぞれをダミーウエハ1の表面1aの側から貫通孔8、
8に挿入し、ダミーウエハ1の裏面1bの側に挿出せし
めた後、該素線4b、4bを挿出方向に引込めば、温接
点部4aが凹部2の底部7に確実に接支される。
込まれる方向に対して、温接点部4aの近傍部を凹部2
に巻掛状に係止されているので、外力によりダミーウエ
ハ1から脱落する虞れはない。
の接続態様の第2実施例を示しており、ダミーウエハ1
の表面1aに設けられた凹部2の底部7には、該凹部2
の直径方向に位置し且つ凹部2の周縁近傍に位置して貫
通する一対の挿通孔8、8が開設されており、この点は
前記第1実施例とほぼ同様であるが、更に、ダミーウエ
ハ1の裏面1bに座ぐり加工等により、前記凹部2の各
挿通孔8にオーバラップする補助凹部10を形成すると
共に、該補助凹部10の底部11に貫通する補助挿通孔
12を形成している。
bのそれぞれをダミーウエハ1の表面1aの側から一対
の貫通孔8、8に挿入し、ダミーウエハ1の裏面1bの
側に挿出せしめる。この際、素線4b、4bを挿出方向
に引張れば、温接点部4aが凹部2の底部7に接支され
る。次いで、素線4b、4bを補助凹部10内で折返し
補助挿通孔12に挿入し、ダミーウエハ1の表面1aの
側に挿出せしめ、素線4b、4bを挿出方向に引張れ
ば、素線4b、4bの折返部が補助凹部10の底部11
に係止する。この状態で凹部2及び補助凹部10、10
に耐熱固着剤9を充填し、凹部2内においては固化した
耐熱固着剤中に温接点部4aを埋設し、補助凹部10内
においては固化した耐熱固着剤中に素線4bの折返部を
埋設している。
の接続態様の第3実施例を示しており、ダミーウエハ1
の表面1aに設けられた凹部2は、断面楔形に形成さ
れ、該凹部2の底部7の幅Wbと開口部の幅Waを、W
b>Waに形成している。
2底部7に接触せしめられ、この状態で凹部2に耐熱固
着剤9を充填することにより、固化された耐熱固着剤中
に温接点部4aを埋設せしめられる。熱電対4の一対の
素線4b、4bは、耐熱固着剤9から導出されている。
従って、この第2実施例の場合、加熱処理炉内に設置さ
れたダミーウエハ1は、裏面1bにヒーターの熱を受
け、表面1aに熱電対4の素線4b、4bを配設する。
エハと同形同材のダミーウエハ1を構成するものである
から、製品化不能とされたウエハを有効利用することが
でき、しかも、実ウエハの実際の温度分布をシュミレー
ションすることに最も適している。
を配設するに際し、ダミーウエハ1に凹部2を加工し、
熱電対4の温接点部4aを凹部2の底部7に接触せしめ
た状態で、該凹部2に充填した耐熱固着剤9により温接
点部4aを埋設した構成であるから、耐熱接着剤9が凹
部2に拘束された状態で固化し、凹部2に係止すること
により剥離し難く、熱電対4がダミーウエハ1から脱落
することを防止する。しかも、耐熱接着剤9は、凹部2
に充填される構成であるから、ダミーウエハ1の表面に
肉盛り状に突出することがなく、ダミーウエハ1の温度
分布を好適にシュミレーションすることができる。
の底部7に相互に間隔をあけて貫通する一対の挿通孔
8、8を開設し、熱電対4の温接点部4aを前記凹部2
の底部7に接触せしめると共に、一対の熱電対素線4
b、4bのそれぞれを前記一対の挿通孔8、8に挿通せ
しめた状態で、該凹部2に充填した耐熱固着剤9により
前記温接点部4aを埋設した構成であるから、温接点部
4aを凹部2の底部7に確実に接支せしめることがで
き、しかも、熱電対4は、素線4b、4bが引込まれる
方向に対して、温接点部4aの近傍部を凹部2に巻掛状
に係止されるので、熱電対4が外力によりダミーウエハ
1から脱落する虞れはなく、熱電対の引張り及び押込み
の双方の外力に対して強固であり、熱電対4の強固な植
設が可能になる。
2の構成に加えて、更に、前記凹部2の各挿通孔8、8
にオーバラップする補助凹部10をダミーウエハ1の裏
面1bに形成すると共に、該補助凹部10の底部11に
貫通する補助挿通孔12を開設し、前記挿通孔8を挿通
した熱電対素線4bを補助凹部10内で折返し補助挿通
孔12に挿通せしめ、この状態で、前記補助凹部10に
充填した耐熱固着剤9により熱電対素線4bの折返部を
埋設した構成であるから、熱電対4の植設強度が一層強
固になる。
を断面楔形に形成することにより凹部の底部7の幅Wb
と開口部の幅WaをWb>Waに構成し、前記熱電対4
の温接点部4aを凹部2の底部7に接触せしめた状態
で、該凹部7に充填した耐熱固着剤9により前記温接点
部4aを埋設した構成であるから、構造が簡単である反
面、断面楔形の凹部2に対して耐熱固着剤9を抜止状に
係止することができ、以て熱電対4の強固な植設を可能
とする。
(B)は側面図である。
す平面図、(B)は凹部と熱電対を示す断面図、(C)
は凹部に熱電対を植設した状態を示す断面図である。
す平面図、(B)は凹部と熱電対を示す断面図、(C)
は凹部に熱電対を植設した状態を示す断面図である。
す平面図、(B)は凹部に熱電対を植設した状態を示す
断面図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 実ウエハと同形同材のダミーウエハと、
該ダミーウエハの表面に点在する多数の凹部と、前記凹
部に対応する多数の熱電対とから成り、 前記熱電対の温接点部を前記凹部の底部に接触せしめた
状態で、該凹部に充填した耐熱固着剤中に前記温接点部
を埋設したことを特徴とする半導体ウエハ熱処理炉用の
測温ウエハ。 - 【請求項2】 実ウエハと同形同材のダミーウエハと、
該ダミーウエハの表面に点在する多数の凹部と、前記凹
部に対応する多数の熱電対とから成り、 前記凹部の底部に相互に間隔をあけて貫通する一対の挿
通孔を開削し、前記熱電対の温接点部を前記凹部の底部
に接触せしめると共に、一対の熱電対素線のそれぞれを
前記一対の挿通孔に挿通せしめた状態で、該凹部に充填
した耐熱固着剤中に前記温接点部を埋設したことを特徴
とする半導体ウエハ熱処理炉用の測温ウエハ。 - 【請求項3】 実ウエハと同形同材のダミーウエハと、
該ダミーウエハの表面に点在する多数の凹部と、前記凹
部に対応する多数の熱電対とから成り、 前記凹部の底部に相互に間隔をあけて貫通する一対の挿
通孔を開設し、前記熱電対の温接点部を前記凹部の底部
に接触せしめると共に、一対の熱電対素線のそれぞれを
前記一対の挿通孔に挿通せしめた状態で、該凹部に充填
した耐熱固着剤中に前記温接点部を埋設して成り、 更に、前記凹部の各挿通孔にオーバラップする補助凹部
をダミーウエハの裏面に形成すると共に、該補助凹部の
底部に貫通する補助挿通孔を開設し、前記挿通孔を挿通
した熱電対素線を補助凹部内で折返し補助挿通孔に挿通
せしめた状態で、前記補助凹部に充填した耐熱固着剤中
に前記熱電対素線の折返部を埋設したことを特徴とする
半導体ウエハ熱処理炉用の測温ウエハ。 - 【請求項4】 実ウエハと同形同材のダミーウエハと、
該ダミーウエハの表面に点在する多数の凹部と、前記凹
部に対応する多数の熱電対とから成り、 前記凹部を断面楔形に形成することにより凹部の底部幅
Wbと開口部幅WaをWb>Waに構成し、 前記熱電対の温接点部を前記凹部の底部に接触せしめた
状態で、該凹部に充填した耐熱固着剤中に前記温接点部
を埋設したことを特徴とする半導体ウエハ熱処理炉用の
測温ウエハ。
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JP22005797A JP3663035B2 (ja) | 1997-07-30 | 1997-07-30 | 半導体ウエハ熱処理炉用の測温ウエハ |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP22005797A JP3663035B2 (ja) | 1997-07-30 | 1997-07-30 | 半導体ウエハ熱処理炉用の測温ウエハ |
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