JPS59178327A - 被加熱物体内部の温度分布測定法 - Google Patents
被加熱物体内部の温度分布測定法Info
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- JPS59178327A JPS59178327A JP5332083A JP5332083A JPS59178327A JP S59178327 A JPS59178327 A JP S59178327A JP 5332083 A JP5332083 A JP 5332083A JP 5332083 A JP5332083 A JP 5332083A JP S59178327 A JPS59178327 A JP S59178327A
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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
- G01K7/16—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
- G01K7/18—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a linear resistance, e.g. platinum resistance thermometer
- G01K7/183—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a linear resistance, e.g. platinum resistance thermometer characterised by the use of the resistive element
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
く技術分野〉
本発明は薄膜智の被加熱物体内ｉηくの温度分布測定法
に関し、詳しくはレーザあるいは′電子ビーム等によっ
て局所加熱される多層膜積層構造内部の温度分布測定に
関するものである０ 〈従来技術〉 最近絶縁基板上に非晶質あるいは多結晶シリコンを積層
し、これをレーザあるいは電子ビームによって加熱し、
単結晶化しようとするＳＯＩ技術の開発が行なわれてい
る。この技術の応用として半導体活性層と絶縁層を交互
に積層した三次元回路素子も検討されている。
に関し、詳しくはレーザあるいは′電子ビーム等によっ
て局所加熱される多層膜積層構造内部の温度分布測定に
関するものである０ 〈従来技術〉 最近絶縁基板上に非晶質あるいは多結晶シリコンを積層
し、これをレーザあるいは電子ビームによって加熱し、
単結晶化しようとするＳＯＩ技術の開発が行なわれてい
る。この技術の応用として半導体活性層と絶縁層を交互
に積層した三次元回路素子も検討されている。
三次元回路素子開発においては積層の過程で薄膜を単結
晶化する必要があり、そのためにエネルギービームによ
る加熱法の採用が提案されている。
晶化する必要があり、そのためにエネルギービームによ
る加熱法の採用が提案されている。
この場合ビーム加熱時に絶縁層および下層活性層が受け
る熱的影響を予め充分に明らかにして行く必要があり、
そのために絶縁層内部の温度分布を６１１１定する事が
重要である。これらのビーム加熱では昇温範囲がせいぜ
い１００μｍオーダと非常に狭（、その領域の温度測定
は容易ではない。現在直接加熱される最上層のシリコン
層の温度測定についてはラマン分光法等いくつかの方法
が用いられでいる。し７かしシリコン層下の絶縁）１層
羊傘箭毎嬌及びノリコン層内部の温度分布については簡
便な測定法か無く、数値Ｆｉ’ｌ’Ｅによって温度分布
を推定しているのが現状であり、その妥当性の実験的な
確証が甲ノ望されている。
る熱的影響を予め充分に明らかにして行く必要があり、
そのために絶縁層内部の温度分布を６１１１定する事が
重要である。これらのビーム加熱では昇温範囲がせいぜ
い１００μｍオーダと非常に狭（、その領域の温度測定
は容易ではない。現在直接加熱される最上層のシリコン
層の温度測定についてはラマン分光法等いくつかの方法
が用いられでいる。し７かしシリコン層下の絶縁）１層
羊傘箭毎嬌及びノリコン層内部の温度分布については簡
便な測定法か無く、数値Ｆｉ’ｌ’Ｅによって温度分布
を推定しているのが現状であり、その妥当性の実験的な
確証が甲ノ望されている。
〈発明の目的〉
本発明は以上のような現状に鑑み、最新の成膜技術を１
１駆使することにより、実用的価値を高めた積層・［苫
造内１１１４の温度分布測定法を提供することを目的と
してなされ／こものである。
１駆使することにより、実用的価値を高めた積層・［苫
造内１１１４の温度分布測定法を提供することを目的と
してなされ／こものである。
〈実施例〉
本発明は絶縁層内ｊ’／、１に金属あるいは半導体によ
る導線を設け、温度上昇による導線の抵抗変化から絶縁
層内の温度分布を測定しようとするものである。
る導線を設け、温度上昇による導線の抵抗変化から絶縁
層内の温度分布を測定しようとするものである。
今尋線の電気的抵抗値の変化と温度分布との関係を、ビ
ーム加熱によってｘｙ平而面原点を中心にＺ軸対称な温
ｊ反分布１’ （ｒ ） （℃） （ただしｒ−ｆ戸〒
−）が生じている場合を想定してみる。第平行に長さＬ
（ａｍ）、断面積５（Ｃｎｊ）の導線Ａを設け、その抵
抗Ｉくを測定したとする。Ｒはこの４休Ａの比抵抗ρ（
Ｔ）（Ωｃｒｎ）を用いて次式のように表わすことがで
きる。
ーム加熱によってｘｙ平而面原点を中心にＺ軸対称な温
ｊ反分布１’ （ｒ ） （℃） （ただしｒ−ｆ戸〒
−）が生じている場合を想定してみる。第平行に長さＬ
（ａｍ）、断面積５（Ｃｎｊ）の導線Ａを設け、その抵
抗Ｉくを測定したとする。Ｒはこの４休Ａの比抵抗ρ（
Ｔ）（Ωｃｒｎ）を用いて次式のように表わすことがで
きる。
ここでＸは導線ＡとＸ軸の交点の座標であり、導線への
中心はＸ軸上にあると仮定している０また導線Ａの幅は
ビームによってなされた加熱部の温要分布に比べ十分小
さいと仮定した。
中心はＸ軸上にあると仮定している０また導線Ａの幅は
ビームによってなされた加熱部の温要分布に比べ十分小
さいと仮定した。
導体Ａとしてモリブデンを用いた場合には、導体Ａは高
い融点をもちしかも比抵抗は次式のように温度の一次関
数で近似できる。
い融点をもちしかも比抵抗は次式のように温度の一次関
数で近似できる。
Ｒ（Ｔ）−２，ｌ７ＸＩＯ”−Ｔ＋５ＸｌＯ−６（０ｃ
ｍ）（２）（−２００≦Ｔ≦２０００℃） 加熱による抵抗変化分ΔＲ（ｘ ）、（Ω）はで表わさ
れる。ただしＴ。は加熱前の温度である。
ｍ）（２）（−２００≦Ｔ≦２０００℃） 加熱による抵抗変化分ΔＲ（ｘ ）、（Ω）はで表わさ
れる。ただしＴ。は加熱前の温度である。
」二記（３）式あるいは＋１１式に対応した加熱による
抵抗変化をＸの関数として求めることができれば、抵抗
の１ｌｔｌｌ定値と」１記式からｘｙ平而面おりる温＋
ｔ３ｆ分布′ｆ’ （ｒ ）を求めることができる。
抵抗変化をＸの関数として求めることができれば、抵抗
の１ｌｔｌｌ定値と」１記式からｘｙ平而面おりる温＋
ｔ３ｆ分布′ｆ’ （ｒ ）を求めることができる。
また通常用いられる加熱用ビームではエイ、ルキー分布
−カウス関数でよく近似され、これによって生じる温度
分布も次式のようにカラス関数で近似−Ｃきる場合が多
い。
−カウス関数でよく近似され、これによって生じる温度
分布も次式のようにカラス関数で近似−Ｃきる場合が多
い。
Ｔ（Ｊｘ ２＋ｙ ２）＝Δｌ’ｅ司Ｘ２＋ｙ２）／″
十′Ｆｏ （４）たたしく４）式中のσの１
６７倍は半値幅を表わす。
十′Ｆｏ （４）たたしく４）式中のσの１
６７倍は半値幅を表わす。
工不ルキー分布が上記のように近似できる」場合には、
（３）及び（４）式からΔＲ（ｘ）によって直接−ｒ
（２）を求めることができる。即ちΔＲ（ｘ’１は次式
で表わすこ吉ができる。
（３）及び（４）式からΔＲ（ｘ）によって直接−ｒ
（２）を求めることができる。即ちΔＲ（ｘ’１は次式
で表わすこ吉ができる。
ビームの照射位置と導線Ａの相対的位置を変化させるこ
とによって測定された抵抗値変化ΔＲ（ｘ ）の半値幅
、ピーク値等から上記（５）式に基いて温度分イｌｉを
表わす２つのパラメータΔ−１’及びσを求めることが
でき、ビーム加熱されたｘｙ平而面二に置かれた導線Ａ
の抵抗値から温度商会が求められる０」１記温度測定を
実施するだめの具体的な実施例の一例であり、ノリコン
基板３上にＳｉＯ２膜２ （ＩＩＩ厚ｄ）が積層され、
その上に多結晶ンリコン膜１が積Ｉ−されている。この
膜厚ｄのＳ １０２層２内の温度分布の測定を行うため
に第２図（ｂ）に示す如く、ＳｉＯ膜４中の厚さｄ、の
位置に０１〜３μｍ程度の膜厚のモリブデン５を埋設し
た模擬被加熱物を作成する。埋設されたモリブデン５は
第２図（Ｃ）に示す如くパターニングして温要分布を測
定したい領域でビーム照射による加熱領域に比へて充分
狭い感温部５ａが形成される。感温部５ａが埋め込まれ
だ５１０２膜４上に続いて多結晶ンリコン層６を形成す
る。このような被加熱物にビームを照射して測定される
温度分布は第２図（ａ） において、ＳｉＯ膜２０表向
から深さくｄ−ｄ、）での温度分布であり、モリブデン
の感温部５ａが占める５１０２膜中での位置をＯからｄ
まで変化さぜた構造の被加熱物を用いて′電気抵抗を
測定することにより、Ｓ １（、） ２内ｊｊｌ（’Ｃ
の深さ方向の温度分布を６川定することができる。
とによって測定された抵抗値変化ΔＲ（ｘ ）の半値幅
、ピーク値等から上記（５）式に基いて温度分イｌｉを
表わす２つのパラメータΔ−１’及びσを求めることが
でき、ビーム加熱されたｘｙ平而面二に置かれた導線Ａ
の抵抗値から温度商会が求められる０」１記温度測定を
実施するだめの具体的な実施例の一例であり、ノリコン
基板３上にＳｉＯ２膜２ （ＩＩＩ厚ｄ）が積層され、
その上に多結晶ンリコン膜１が積Ｉ−されている。この
膜厚ｄのＳ １０２層２内の温度分布の測定を行うため
に第２図（ｂ）に示す如く、ＳｉＯ膜４中の厚さｄ、の
位置に０１〜３μｍ程度の膜厚のモリブデン５を埋設し
た模擬被加熱物を作成する。埋設されたモリブデン５は
第２図（Ｃ）に示す如くパターニングして温要分布を測
定したい領域でビーム照射による加熱領域に比へて充分
狭い感温部５ａが形成される。感温部５ａが埋め込まれ
だ５１０２膜４上に続いて多結晶ンリコン層６を形成す
る。このような被加熱物にビームを照射して測定される
温度分布は第２図（ａ） において、ＳｉＯ膜２０表向
から深さくｄ−ｄ、）での温度分布であり、モリブデン
の感温部５ａが占める５１０２膜中での位置をＯからｄ
まで変化さぜた構造の被加熱物を用いて′電気抵抗を
測定することにより、Ｓ １（、） ２内ｊｊｌ（’Ｃ
の深さ方向の温度分布を６川定することができる。
尚」二記モリフテンをパターニングする際、抵抗測定用
の電気的接続をとるため（て、ビームＩ！！’４ ＪＪ
ｔ３＋＜から］ ００ ／１ｍ〜］ ｃｍの距離にあ
るモリブテンパターン」二のシリコン及びＳ １０２
膜にスルーポールヲ設ζノるか、それより外側部分のシ
リコン及び５ｉｏ２膜を全てエツチングしモリブデンを
露出させる。
の電気的接続をとるため（て、ビームＩ！！’４ ＪＪ
ｔ３＋＜から］ ００ ／１ｍ〜］ ｃｍの距離にあ
るモリブテンパターン」二のシリコン及びＳ １０２
膜にスルーポールヲ設ζノるか、それより外側部分のシ
リコン及び５ｉｏ２膜を全てエツチングしモリブデンを
露出させる。
以」二の成膜及びエツチング技術は通常の十樽体テハイ
ス製造方法を用いて容易に実現でき、またどのような方
法を用いてもよい。
ス製造方法を用いて容易に実現でき、またどのような方
法を用いてもよい。
温ｔｉ分布を測定するためには、モリブデンパターンの
感温部５ａ中央にビームを照射し抵抗を測定する。ビー
ムは感温部を垂直に横切るよう第１図のＸ方向に連続的
あるいはステップで変化させ、加熱による抵抗増加を測
定ず４その結果が（３）式に対応するΔＲ（ｘ）を与え
、この測定値と（５）式によりビーム照射によって生じ
る部製分布を求めることができる。
感温部５ａ中央にビームを照射し抵抗を測定する。ビー
ムは感温部を垂直に横切るよう第１図のＸ方向に連続的
あるいはステップで変化させ、加熱による抵抗増加を測
定ず４その結果が（３）式に対応するΔＲ（ｘ）を与え
、この測定値と（５）式によりビーム照射によって生じ
る部製分布を求めることができる。
加熱による抵抗増加を精度良く測定するために０口、加
熱前の抵抗をできるたり低くする必要かあり、感温部５
ａ以外ではパターン幅を大きくするのが望ましい。感温
部５ａの長さはビームによって昇温する領域に比べ大き
くなければならず、ビームエネルキー分布半値幅の２〜
８倍でよい。感温部の幅は温度分布範囲に比べ小さくな
ければならない。現在の半導体技術では幅１μｍ程度の
パターンを形Ｉ戊する事は困難ではな（、それによれは
ビーム直径ＩＯμｍ程度でも温度分布測定が可能となる
。
熱前の抵抗をできるたり低くする必要かあり、感温部５
ａ以外ではパターン幅を大きくするのが望ましい。感温
部５ａの長さはビームによって昇温する領域に比べ大き
くなければならず、ビームエネルキー分布半値幅の２〜
８倍でよい。感温部の幅は温度分布範囲に比べ小さくな
ければならない。現在の半導体技術では幅１μｍ程度の
パターンを形Ｉ戊する事は困難ではな（、それによれは
ビーム直径ＩＯμｍ程度でも温度分布測定が可能となる
。
ここで本来測定すべき対象が第２図（ａ）のＳｉＯ□層
２であるのに対し、それを第２図（ｂ）におきかえ温度
測定を行うことから、モリブデンパターンの伴在による
温度分布の変化が予想される。しかし熱伝導率がモリブ
テンに比べ十分小さい場合にはモリブテン膜表裏での温
匪差は非常に小さく、モリブテンパターンの存在による
温に変化はわずかであり、問題とならない。
２であるのに対し、それを第２図（ｂ）におきかえ温度
測定を行うことから、モリブデンパターンの伴在による
温度分布の変化が予想される。しかし熱伝導率がモリブ
テンに比べ十分小さい場合にはモリブテン膜表裏での温
匪差は非常に小さく、モリブテンパターンの存在による
温に変化はわずかであり、問題とならない。
なお、ン（γ膜モリブデンの比抵抗は作製条件によって
異なり加熱Ｑてよって変化するためあらがしめ７二−ル
によって安定化さぜる必侠カある。
異なり加熱Ｑてよって変化するためあらがしめ７二−ル
によって安定化さぜる必侠カある。
以」二の実施例においては導線としてモリブテンを用い
たか、アルミニュウム、タンクステン、白金匂ｊの金属
、アルミニウムーシリコン、モリフテンノリ→）−イト
等の合金、多結晶ノリコン等の半導体であっても良い。
たか、アルミニュウム、タンクステン、白金匂ｊの金属
、アルミニウムーシリコン、モリフテンノリ→）−イト
等の合金、多結晶ノリコン等の半導体であっても良い。
また被加熱体としてソリコン基板」−の８１０２及び多
結晶シリコン積層４ａ造を示したが、半部体層、絶縁層
は幾層Ｎされられていてもよいし、基板も石莢等の材質
を用いることができる。温１屍乙川定はいずれの絶縁Ｊ
帝であってもよく、ま／ζ半導体層内に絶縁膜で被覆し
た導線を設けてもよい。半導体としてはノリコン、絶縁
膜としてＮ： Ｓ ＩＯ２を用いた場合を示したが、半
導体として９」ゲルマニウム、カリウムーヒ素術でもよ
く、絶縁膜もＳ 】Ｎ、Ａｔ２０ ａ 、ＢＮ、Ｂ ｅ
Ｏ”ｐ Ｔ ｈ ッテもよい。導体パターンは同時に
社数個のものを用いてもよいし、形状も自由である。
結晶シリコン積層４ａ造を示したが、半部体層、絶縁層
は幾層Ｎされられていてもよいし、基板も石莢等の材質
を用いることができる。温１屍乙川定はいずれの絶縁Ｊ
帝であってもよく、ま／ζ半導体層内に絶縁膜で被覆し
た導線を設けてもよい。半導体としてはノリコン、絶縁
膜としてＮ： Ｓ ＩＯ２を用いた場合を示したが、半
導体として９」ゲルマニウム、カリウムーヒ素術でもよ
く、絶縁膜もＳ 】Ｎ、Ａｔ２０ ａ 、ＢＮ、Ｂ ｅ
Ｏ”ｐ Ｔ ｈ ッテもよい。導体パターンは同時に
社数個のものを用いてもよいし、形状も自由である。
く効果〉
以」−の方法によってレーサあるいは亀子ビーム等によ
る局所加熱における被加熱物体の内部温度分布測定が可
能となり、積層構造からなる半導体装置の製造工程の管
理が行い易く、高信頼性をもつ装置の製造に貢献するこ
とができる。
る局所加熱における被加熱物体の内部温度分布測定が可
能となり、積層構造からなる半導体装置の製造工程の管
理が行い易く、高信頼性をもつ装置の製造に貢献するこ
とができる。
第１図は温度分布と導体パターン配置ｕを示す図、第２
図（ａ）は温度分布測定を行なおうとする積層構造体の
断（酊図、第２図（ｂ）は温度分布測定のためにＳ ＋
０２膜中にモリブテンパターンを設けた場合の１ｉｊ
ｒ面図、第２図（ｃ）は同平面図である。 ３ ソリコン基板、 ４．４．、４２： ５ｉｎ２膜、
５モリフテンｊ摸パターン、５ａニア％温都、６°多結
晶ソリコン膜 代理人 弁理士 福 士 愛 彦 （他２名）第７図 第２図（Ｇ） 第２図（ｂ） 第２図（ｃ）
図（ａ）は温度分布測定を行なおうとする積層構造体の
断（酊図、第２図（ｂ）は温度分布測定のためにＳ ＋
０２膜中にモリブテンパターンを設けた場合の１ｉｊ
ｒ面図、第２図（ｃ）は同平面図である。 ３ ソリコン基板、 ４．４．、４２： ５ｉｎ２膜、
５モリフテンｊ摸パターン、５ａニア％温都、６°多結
晶ソリコン膜 代理人 弁理士 福 士 愛 彦 （他２名）第７図 第２図（Ｇ） 第２図（ｂ） 第２図（ｃ）
Claims (1)
- ｌ レーザあるいは電子ビーム等による局所加熱手段に
よって加熱された被加熱物体内部の温度分布を測定する
方法において、絶縁性からなる被加熱物体内部に融点が
高く比抵抗の温度変化の大きい金属あるいは半導体の導
線を埋め込む工程と、レーザあるいは電子ビーム等の局
所加熱による上記導線の温度変化に伴う抵抗変化を電気
的に測定する工程とからなり、局所加熱位置と抵抗変化
を対応させることによって温度分布を測定する事を特徴
とする被加熱物体内部の温度分布測定法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5332083A JPS59178327A (ja) | 1983-03-28 | 1983-03-28 | 被加熱物体内部の温度分布測定法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5332083A JPS59178327A (ja) | 1983-03-28 | 1983-03-28 | 被加熱物体内部の温度分布測定法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59178327A true JPS59178327A (ja) | 1984-10-09 |
Family
ID=12939424
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5332083A Pending JPS59178327A (ja) | 1983-03-28 | 1983-03-28 | 被加熱物体内部の温度分布測定法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59178327A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE9013464U1 (de) * | 1990-09-25 | 1991-01-31 | Arnheiter, Bernd, Dipl.-Phys., 4040 Neuss | Temperatursensor |
-
1983
- 1983-03-28 JP JP5332083A patent/JPS59178327A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE9013464U1 (de) * | 1990-09-25 | 1991-01-31 | Arnheiter, Bernd, Dipl.-Phys., 4040 Neuss | Temperatursensor |
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