JPS63273315A - 半導体基板の温度測定方法 - Google Patents
半導体基板の温度測定方法Info
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- JPS63273315A JPS63273315A JP10628687A JP10628687A JPS63273315A JP S63273315 A JPS63273315 A JP S63273315A JP 10628687 A JP10628687 A JP 10628687A JP 10628687 A JP10628687 A JP 10628687A JP S63273315 A JPS63273315 A JP S63273315A
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Landscapes
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
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。
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Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は半導体基板の温度測定方法、詳しくは赤外線照
射により加熱された半導体基板の温度を測定する方法に
関するものである。
射により加熱された半導体基板の温度を測定する方法に
関するものである。
［従来の技術とその問題点］
近年、イオン注入された半導体基板の熱処理方法として
、ハロゲン・ランプやグラファイト・ヒータ等の赤外線
照射を用いる短時間熱処理法が注目されている。この熱
処理法の特長は、熱処理時間が秒オーダーであるため、
熱処理時の注入不純物や基板内不純物の熱拡散に伴う再
分布を少なく抑えることが可能なことでおる。また最近
ではへテロ接合系の選択ドープ構造や超格子構造などの
極微細構造を有するデバイスの熱処理法としても注目さ
れている。
、ハロゲン・ランプやグラファイト・ヒータ等の赤外線
照射を用いる短時間熱処理法が注目されている。この熱
処理法の特長は、熱処理時間が秒オーダーであるため、
熱処理時の注入不純物や基板内不純物の熱拡散に伴う再
分布を少なく抑えることが可能なことでおる。また最近
ではへテロ接合系の選択ドープ構造や超格子構造などの
極微細構造を有するデバイスの熱処理法としても注目さ
れている。
しかしながら、短時間熱処理法は、従来の電気炉熱処理
法に比べると次に挙げる２つの大ぎな欠点をもっている
。すなわち第１には試料温度の正確な測定が困難である
こと、および第２には熱処理時に基板周辺部にスリップ
線が発生し易いことである。このうち第１の欠点は、短
時間熱処理では基板温度が一般に熱処理雰囲気温度とは
異なるため、真の試料温度を知るためには、熱電対を直
接試料の表面に接触させて温度を測定する以外に方法が
ないことに起因するものである。しかし、この試料表面
に直接熱電対を接触させる方法は、実際の熱処理におい
ては、試料に機械的な傷や多くの結晶欠陥を誘発する原
因となるために用いられていない。その代わりに、別の
ダミー基板を試料の近くに設置して、該ダミー基板上で
測定した温度を試料温度の代用としている場合が多い。
法に比べると次に挙げる２つの大ぎな欠点をもっている
。すなわち第１には試料温度の正確な測定が困難である
こと、および第２には熱処理時に基板周辺部にスリップ
線が発生し易いことである。このうち第１の欠点は、短
時間熱処理では基板温度が一般に熱処理雰囲気温度とは
異なるため、真の試料温度を知るためには、熱電対を直
接試料の表面に接触させて温度を測定する以外に方法が
ないことに起因するものである。しかし、この試料表面
に直接熱電対を接触させる方法は、実際の熱処理におい
ては、試料に機械的な傷や多くの結晶欠陥を誘発する原
因となるために用いられていない。その代わりに、別の
ダミー基板を試料の近くに設置して、該ダミー基板上で
測定した温度を試料温度の代用としている場合が多い。
第３図にダミー基板を用いる温度測定方法の一例を示す
。第３図において、１はランプ熱源、２は試料、３はダ
ミー基板、４は熱雷対、５は試料保持台である。第３図
の方法は、試料２とダミー基板３の熱容量が等しく、か
つ熱処理装置の均熱長が十分に長い場合にはダミー基板
上で測定した温度はほぼ試料温度と見なすことができる
が、一般にはいずれの条件も十分に満足させることは困
難であり、その結果、ダミー基板の温度は必ずしも真の
試料温度に一致しなくなる。
。第３図において、１はランプ熱源、２は試料、３はダ
ミー基板、４は熱雷対、５は試料保持台である。第３図
の方法は、試料２とダミー基板３の熱容量が等しく、か
つ熱処理装置の均熱長が十分に長い場合にはダミー基板
上で測定した温度はほぼ試料温度と見なすことができる
が、一般にはいずれの条件も十分に満足させることは困
難であり、その結果、ダミー基板の温度は必ずしも真の
試料温度に一致しなくなる。
一方、第２の欠点は短時間熱処理が非熱平衡状態で行わ
れることに起因して試料面内の温度に不均一が生じるた
めに起こるものである。このスリップ線の発生は、試料
の周囲にガードリングを設けることにより防止できるこ
とが知られている（例えば、Ｒ，Ｔ、 Ｂｌｕｎｔ等、
アプライド・フィツクス・レターズ（Ａｐｐｌ、 Ｐｈ
ｙｓ、 Ｌｅｔｔ、 ）４７巻、３０４ページ、１９８
５年）。ガードリングを用いた場合の試料の設置方法の
一例を第４図に示す。第４図において、２は試料、６は
ガードリング、７は試料支持用基板である。ガードリン
グの具体的な形状としては、試料が２インチ径である場
合は、３インチ径の円形材料（例えば３インチ径のＳｉ
基板）の中央に２インチ径の穴をあけたドーナツ形状の
ものが用いられる。第５図はこのようなガードリングの
一例を示す平面図、および第６図はその正面図である。
れることに起因して試料面内の温度に不均一が生じるた
めに起こるものである。このスリップ線の発生は、試料
の周囲にガードリングを設けることにより防止できるこ
とが知られている（例えば、Ｒ，Ｔ、 Ｂｌｕｎｔ等、
アプライド・フィツクス・レターズ（Ａｐｐｌ、 Ｐｈ
ｙｓ、 Ｌｅｔｔ、 ）４７巻、３０４ページ、１９８
５年）。ガードリングを用いた場合の試料の設置方法の
一例を第４図に示す。第４図において、２は試料、６は
ガードリング、７は試料支持用基板である。ガードリン
グの具体的な形状としては、試料が２インチ径である場
合は、３インチ径の円形材料（例えば３インチ径のＳｉ
基板）の中央に２インチ径の穴をあけたドーナツ形状の
ものが用いられる。第５図はこのようなガードリングの
一例を示す平面図、および第６図はその正面図である。
このガードリングを用いた熱処理方法は、第２に挙げた
欠点を取り除く方法としては効果的である反面、逆に第
１に挙げた欠点が顕著に現れ易い特徴をもうている。そ
の理由は次の通りである。試料の周囲をガードリングで
囲うと、ガードリングを使用しない場合に比べて、温ｒ
Ｕ測定用のダミー基板を試料から離れた位置に設置しな
ければならなくなる。ダミー基板と試料との間隔が広が
ることは、熱処理装置の限られた均熱長を考慮すると、
両者の温度の対応関係が悪くなることを意味する。また
、試料の周囲のみにガードリングを設けて、ダミー基板
にはガードリングを設けなければ、両者の熱容量に差が
生じてこの場合もまた温度差を生じる原因となり、一方
ダミー基板にもガードリングを設けた場合には、ざらに
試料とダミー基板の間隔が広がり、いずれにしても両者
□の温度の対応関係を悪化させる原因となる。
欠点を取り除く方法としては効果的である反面、逆に第
１に挙げた欠点が顕著に現れ易い特徴をもうている。そ
の理由は次の通りである。試料の周囲をガードリングで
囲うと、ガードリングを使用しない場合に比べて、温ｒ
Ｕ測定用のダミー基板を試料から離れた位置に設置しな
ければならなくなる。ダミー基板と試料との間隔が広が
ることは、熱処理装置の限られた均熱長を考慮すると、
両者の温度の対応関係が悪くなることを意味する。また
、試料の周囲のみにガードリングを設けて、ダミー基板
にはガードリングを設けなければ、両者の熱容量に差が
生じてこの場合もまた温度差を生じる原因となり、一方
ダミー基板にもガードリングを設けた場合には、ざらに
試料とダミー基板の間隔が広がり、いずれにしても両者
□の温度の対応関係を悪化させる原因となる。
本発明の目的は、従来方法の欠点を改善し、スリップ線
の発生を回避しつつ試料の温度を正確に測定できる半導
体基板の温度測定方法を提供することにある。
の発生を回避しつつ試料の温度を正確に測定できる半導
体基板の温度測定方法を提供することにある。
［問題点を解決するための手段］
本発明は、半導体基板の周囲を赤外線吸収体で囲んで、
赤外線加熱された基板上の温度を測定してなる半導体基
板の温度測定方法において、前記赤外線吸収体上に熱電
対を接触させて測定を行うことを特徴とする半導体基板
の温度測定方法である。
赤外線加熱された基板上の温度を測定してなる半導体基
板の温度測定方法において、前記赤外線吸収体上に熱電
対を接触させて測定を行うことを特徴とする半導体基板
の温度測定方法である。
本発明の方法はＧａＡＳをはじめ、ｓ；、 ａｅｌｌｎ
Ｐ 。
Ｐ 。
ＡＩＧａＡＳなどのあらゆる半導体の短時間熱処理にお
いて用いることができる。
いて用いることができる。
［作用］
本発明は、半導体基板をガードリングを用いて短時間熱
処理する際、半導体基板の温度とガードリングの温度が
極めて良い一致を示す実験事実に基づくものである。
処理する際、半導体基板の温度とガードリングの温度が
極めて良い一致を示す実験事実に基づくものである。
［実施例］
次に本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明する
。
。
第１図は、一本発明による半導体基板の温度測定方法を
説明するための断面構造図である。第１図において１１
は半導体基板、１２はガードリング、１３は試料支持用
基板、１４は熱電対である。ガードリングは赤外線吸収
体にて形成されるが、赤外線の吸収率、熱伝導率、比熱
等の物性や熱容量が熱処理される半導体基板にできるだ
け近いのが好ましい。−例として、半導体基板１１が２
インチ径のＧａＡｓ基板である場合を例にとると、ガー
ドリング１２には３インチ径のＳｉ基板あるいはＧａＡ
ｓ基板の中央に２インチ径のＧａＡｓ基板がすっぽりと
入るように穴をあけたもの、試料支持用基板１３には３
インチ径のＳｉ基板あるいはＧａＡｓ基板、熱電対１４
にはりロメルーアルメルおるいは白金−ロジウムなどの
材料がそれぞれ使用できる。ガードリンク１２の材料と
しては、その他に窒化アルミニウムやグラファイトなど
を用いても構わない。熱電対１４とガードリング１２の
接触方法としては、熱電対１４の弾力を利用して直接ガ
ードリング１２に接触させるか、アルミナ・セメントな
どを利用して熱電対１４の先端のみをガードリング１２
に接着する方法が考えられる。
説明するための断面構造図である。第１図において１１
は半導体基板、１２はガードリング、１３は試料支持用
基板、１４は熱電対である。ガードリングは赤外線吸収
体にて形成されるが、赤外線の吸収率、熱伝導率、比熱
等の物性や熱容量が熱処理される半導体基板にできるだ
け近いのが好ましい。−例として、半導体基板１１が２
インチ径のＧａＡｓ基板である場合を例にとると、ガー
ドリング１２には３インチ径のＳｉ基板あるいはＧａＡ
ｓ基板の中央に２インチ径のＧａＡｓ基板がすっぽりと
入るように穴をあけたもの、試料支持用基板１３には３
インチ径のＳｉ基板あるいはＧａＡｓ基板、熱電対１４
にはりロメルーアルメルおるいは白金−ロジウムなどの
材料がそれぞれ使用できる。ガードリンク１２の材料と
しては、その他に窒化アルミニウムやグラファイトなど
を用いても構わない。熱電対１４とガードリング１２の
接触方法としては、熱電対１４の弾力を利用して直接ガ
ードリング１２に接触させるか、アルミナ・セメントな
どを利用して熱電対１４の先端のみをガードリング１２
に接着する方法が考えられる。
熱電対とガードリングを接触させる別の方法を用いた実
施例を示す断面構造図を第２図（ａ）に示す。図におい
て１２１．１２２は各々ガードリングを構成する部品で
あり、これらの詳細な形状を第２図（ｂ）に示す。部品
１２１には下面から上面に貫通する小さな２つの穴が設
けてあり、この穴に熱電対を通しである。熱電対１４の
端子線をこの２つの穴に通した後、アルミナ・セメント
などを用いて熱電対１４の先端部を部品１２１に固定す
る。部品１２２には第２図（ｂ）に示すような欠き取り
部１５が設けてあり、部品１２１と部品１２２を重ねた
ときに部品１２１の下から出ている熱電対１４からの端
子線が部品１２２に接触しないようにしである。部品１
２１および１２２の構成材料としてはＳｉ基板やＧａＡ
ｓ基板が利用できるが、その他に窒化アルミニウムやグ
ラファイトなどを用いても構わない。
施例を示す断面構造図を第２図（ａ）に示す。図におい
て１２１．１２２は各々ガードリングを構成する部品で
あり、これらの詳細な形状を第２図（ｂ）に示す。部品
１２１には下面から上面に貫通する小さな２つの穴が設
けてあり、この穴に熱電対を通しである。熱電対１４の
端子線をこの２つの穴に通した後、アルミナ・セメント
などを用いて熱電対１４の先端部を部品１２１に固定す
る。部品１２２には第２図（ｂ）に示すような欠き取り
部１５が設けてあり、部品１２１と部品１２２を重ねた
ときに部品１２１の下から出ている熱電対１４からの端
子線が部品１２２に接触しないようにしである。部品１
２１および１２２の構成材料としてはＳｉ基板やＧａＡ
ｓ基板が利用できるが、その他に窒化アルミニウムやグ
ラファイトなどを用いても構わない。
第１図あるいは第２図のいずれの温度測定方法を用いて
２インチ径ＧａＡｓ基板を短時間熱処理した場合におい
ても、熱処理温度ｉ、ｏｏｏ’ｃまでＧａＡｓ基板上に
顕著なスリップ線は発生しなかった。
２インチ径ＧａＡｓ基板を短時間熱処理した場合におい
ても、熱処理温度ｉ、ｏｏｏ’ｃまでＧａＡｓ基板上に
顕著なスリップ線は発生しなかった。
次に本発明の方法により測定されたガードリング上での
温度と真の試料温度との８差を評価するために、２イン
チ径ＧａＡｓ基板をその融点である１２３８°Ｃ付近ま
で加熱し、ＧａＡｓ基板が溶融し始めるときのガードリ
ング上での温度を測定した。なお、比較のために、第３
図に示した従来の温度測定方法によっても同様の実験を
行った。実験はいずれも昇温速度１００℃／秒、熱処理
時間５秒の条件で行った。本発明の方法を用いた場合、
ＧａＡＳ基板はガードリング上で実測温度が１２１０±
１０℃となったときに溶融し始めた。一方、従来方法を
用いた同様の実験では、ダミー基板の温度が１１５０±
１０℃となったときにＧａＡｓ基板の溶融が認められた
。従って、本発明の方法を用いることにより、ダミー基
板上での実測温度と真の半導体基板の温度の偏差を従来
方法に比べて２〜３倍改善できることが確認された。
温度と真の試料温度との８差を評価するために、２イン
チ径ＧａＡｓ基板をその融点である１２３８°Ｃ付近ま
で加熱し、ＧａＡｓ基板が溶融し始めるときのガードリ
ング上での温度を測定した。なお、比較のために、第３
図に示した従来の温度測定方法によっても同様の実験を
行った。実験はいずれも昇温速度１００℃／秒、熱処理
時間５秒の条件で行った。本発明の方法を用いた場合、
ＧａＡＳ基板はガードリング上で実測温度が１２１０±
１０℃となったときに溶融し始めた。一方、従来方法を
用いた同様の実験では、ダミー基板の温度が１１５０±
１０℃となったときにＧａＡｓ基板の溶融が認められた
。従って、本発明の方法を用いることにより、ダミー基
板上での実測温度と真の半導体基板の温度の偏差を従来
方法に比べて２〜３倍改善できることが確認された。
［発明の効果］
本発明の温度測定方法によれば、スリップ線の発生がな
く、しかも試料温度の測定精度が大幅に向上した短時間
熱処理が実現できる。
く、しかも試料温度の測定精度が大幅に向上した短時間
熱処理が実現できる。
第１図は、本発明の一実施例を説明するための断面構造
図、第２図（ａ）は本発明の別の実施例を説明するため
の断面構造図、第２図（ｂ）はここで用いられるガード
リング構成部品の平面図、第３図はダミー基板を用いた
従来の方法による半導体基板の温度測定方法を示す説明
図、第４図はガードリングを用いた従来の方法による半
導体基板の設置方法を示す断面構造図、第５図はガード
リングの形状を示す平面図、第６図はその正面図である
。 １・・・ランプ熱源 ２・・・試料３・・・ダミ
ー基板 ４・・・熱雷対５・・・試料保持台
６．１２・・・ガードリンク７．１３・・・試料支
持用基板 １１・・・半導体基板 １４・・・熱電対１５・
・・欠き取り部 １２１．１２２・・・ガードリング構成部品代理人弁理
士 舘 野 千恵子１４熱を対 １３試淳斗支持、用基紙 第４図 第３図
図、第２図（ａ）は本発明の別の実施例を説明するため
の断面構造図、第２図（ｂ）はここで用いられるガード
リング構成部品の平面図、第３図はダミー基板を用いた
従来の方法による半導体基板の温度測定方法を示す説明
図、第４図はガードリングを用いた従来の方法による半
導体基板の設置方法を示す断面構造図、第５図はガード
リングの形状を示す平面図、第６図はその正面図である
。 １・・・ランプ熱源 ２・・・試料３・・・ダミ
ー基板 ４・・・熱雷対５・・・試料保持台
６．１２・・・ガードリンク７．１３・・・試料支
持用基板 １１・・・半導体基板 １４・・・熱電対１５・
・・欠き取り部 １２１．１２２・・・ガードリング構成部品代理人弁理
士 舘 野 千恵子１４熱を対 １３試淳斗支持、用基紙 第４図 第３図
Claims (1)
- （１）半導体基板の周囲を赤外線吸収体で囲んで、赤外
線加熱された基板上の温度を測定してなる半導体基板の
温度測定方法において、前記赤外線吸収体上に熱電対を
接触させて測定を行うことを特徴とする半導体基板の温
度測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10628687A JPS63273315A (ja) | 1987-05-01 | 1987-05-01 | 半導体基板の温度測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10628687A JPS63273315A (ja) | 1987-05-01 | 1987-05-01 | 半導体基板の温度測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63273315A true JPS63273315A (ja) | 1988-11-10 |
Family
ID=14429825
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10628687A Pending JPS63273315A (ja) | 1987-05-01 | 1987-05-01 | 半導体基板の温度測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63273315A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02291118A (ja) * | 1988-12-30 | 1990-11-30 | Ag Processing Technol Inc | ウェハーの表面及び周囲加熱のための放射熱源を利用したウェハー均一加熱方法及びその装置 |
-
1987
- 1987-05-01 JP JP10628687A patent/JPS63273315A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02291118A (ja) * | 1988-12-30 | 1990-11-30 | Ag Processing Technol Inc | ウェハーの表面及び周囲加熱のための放射熱源を利用したウェハー均一加熱方法及びその装置 |
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