KR20070083462A - 실리콘웨이퍼 기판 걸림 스테이지, 실리콘웨이퍼 기판 온도측정법 - Google Patents

실리콘웨이퍼 기판 걸림 스테이지, 실리콘웨이퍼 기판 온도측정법 Download PDF

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KR20070083462A
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wafer substrate
thermocouple
temperature
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유키히로 무라카미
가즈오 아사노
류지 오카모토
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가부시키가이샤 아이.피.비.
티피에스 시스템 가부시키가이샤
아이씨에프 가부시키가이샤
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Abstract

램프 히터를 갖춘 챔버에 침식성이 있는 가스를 충만시켜, 상기 침식성이 있는 가스 중에서, 적외선 투과율이 높은 처리물의 온도를 계측하기 위해 다음 수단을 취한다. 램프 히터의 상부에 부착한 실리콘웨이퍼 기판 1장을 걸기 위한 스테이지 내에, 또는 램프 히터의 발광 개방부측의 석영 등의 인클로저 내에 홈을 파서, 매립하고자 하는 열전대가 침식성이 있는 가스에 닿지 않도록 하는 구조를 취한다. 이 때, 전술의 과제에 대처하기 위해, 대처물과 동등한 것을, 즉, 실리콘웨이퍼 기판편을, 열전대에 접착하는 것으로 한다. 온도 계측시, 스테이지 표면 상에 놓아둔 계측해야 할 실리콘웨이퍼 기판과 실리콘웨이퍼 기판편 사이의 계측 온도값의 차이를 사전에 측정하고, 실리콘웨이퍼 기판과 실리콘웨이퍼 기판편 사이의 열용량의 차를 보정한다. 상기 장치와 방법에 의해 상기 실리콘웨이퍼 기판의 온도를 계측할 수 있다.

Description

실리콘웨이퍼 기판 걸림 스테이지, 실리콘웨이퍼 기판 온도 측정법{STAGE FOR HOLDING SILICON WAFER SUBSTRATE AND METHOD FOR MEASURING TEMPERATURE OF SILICON WAFER SUBSTRATE}
본 발명은, 스테이지의 하부에 가열용 램프 히터를 장착한 실리콘웨이퍼 기판을 유지(holding)하기 위한 스테이지로서, 실리콘웨이퍼 기판에 접촉하지 않고 실리콘웨이퍼 기판의 온도를 계측하는 기능을 갖는 스테이지에 관한 것이다.
본 발명의 스테이지는, 실리콘웨이퍼 기판 1장이 걸려 있는 상태에서 상기 실리콘웨이퍼 기판에 접촉하지 않고 상기 실리콘웨이퍼 기판 상의 적어도 1점의 온도를 연속적으로 계측하는 것이다.
종래, 실리콘웨이퍼 기판의 온도를 계측하는 기술로서, 열전대에 의한 접촉 계측법 및 방사 온도계에 의한 비접촉 계측법이 있었다.
열전대에 의한 일반적인 온도 계측법은 특허 문헌 3에 기재되어 있으므로 생략하다. 특히 열전대를 스테이지에 배치하는 방법이 특허 문헌 1에 개시되어 있다.
특허 문헌 1에는, 시료 표면 온도와 열전대에서의 제어 온도가 동등한 승온 이탈 분석 장치를 제공하기 위해, 시료 스테이지의 적어도 상부를 높은 열전도성 재료로 형성하며, 열전대 및 시료 표면을 각각 시료 스테이지에 접촉시킴으로써 열 전도에 의해 가열하여, 시료 스테이지와의 온도차를 없애는 방법이 있다. 이 방법의 실시예로서, 시료 스테이지의 상부와 하부를 석영으로 제작하고, 적외선 램프를 사용하여 가열한 예의 기재가 있다. 또한, 실리콘웨이퍼의 온도를 직접 계측하는 방법으로서는, 특허 문헌 2에 있는 바와 같이, 스테이지를 관통하여 상하 이동 가능하게 설치된 복수의 실리콘웨이퍼 핀의 선단에 열전대를 설치하여 행하는 방법이 있다.
또한, 열전대를 접촉 배치한 더미 웨이퍼를 이용하는 방법도 있지만, 실제의 피프로세스 웨이퍼와 더미 웨이퍼의 온도차를 교정하는 것이 용이하지 않아 실용면에서 문제가 있었다(특허 문헌 4 및 5 참조).
종래 기술에 의한 이들 어느 쪽의 열전대에 의한 접촉 계측법에서는, 측정점은 용이하게 이동하는 일이 불가능했다.
한편, 방사 온도계에 의한 피접촉 계측법에 의한 방법도 문제가 있었다. 그것은, 종래의 방사 온도계에서는, 특히 실리콘웨이퍼 기판을 가열하는 목적의 히터를 내장한 스테이지에서는, 실리콘웨이퍼 기판이 적외선 투과체이므로, 특정한 적외선을 검출해야 하며, 이 때문에, 형석(fluorite)을 원료로 한 적외선 투과창이 필요했지만, 고가일 뿐만 아니라, 예컨대, 고부식성 증기에 닿은 환경 하에서의 형석의 분해에 의한 Ca의 오염의 문제가 있었다.
또한 특허 문헌 1에 기재한 방법에서는, 석영의 경우, 적외선 투과체이므로, 열전대가 적외선을 감지하기 위해, 투과 적외선에 의해 온도 모니터용 열전대가 시료보다도 고온이 되는 등의 문제가 있었다.
또한 특허 문헌 2에 기재한 방법에서는, 실리콘웨이퍼 기판의 온도 계측을 위해 항상 열전대가 실리콘웨이퍼에 접촉해야 하며, 이 때문에 온도를 올리거나, 내릴 시에 열팽창의 차로부터 열전대와 실리콘웨이퍼의 접촉부에 마찰이 일어나, 오염의 발생 및 수율 저하의 원인이 되는 파티클 발생 등의 문제가 있었다.
즉, 램프 히터를 사용한 챔버에 의해, 침식성이 있는 가스 중에서, 투과율이 높은 처리물의 온도를 계측하는 것은 매우 어려웠다.
첫번째로, 램프 히터의 특징에 기인하는 문제가 있다. 램프 히터는 그 광원으로부터 발생하는 광을 처리물에 도달시킴으로써 그 처리물에 열을 부여한다는 특징을 갖는다. 광에 의해 열을 부여한다는 그 특징 때문에, 광을 수신하는 처리물 특유의 방법에 의해 발열이 다르게 되는 일이 발생한다. 예컨대, 반도체 웨이퍼와 알루미늄 판에서는 동일한 양의 광을 받더라도, 발열량이 다르고 온도가 다르다. 즉, 알루미늄제 챔버 중에 놓아둔 반도체 웨이퍼 처리물에 대해 램프 가열의 광을 방사한 경우, 반도체 웨이퍼의 온도와 알루미늄 챔버의 온도는 다르다. 따라서, 알루미늄 챔버의 온도를 측정했다고 해서, 반도체 웨이퍼의 온도를 계측한 것이 되지는 않는다.
두번째로, 적외선 온도계를 사용한 측정이 실질적으로는 불가능하다고 하는 문제가 있다. 상기의 첫번째의 문제에서 진술한 「반도체 웨이퍼의 온도와 알루미늄 챔버의 온도는 다르다」고 하는 문제점을 해결하도록, 적외선 온도계에 의해, 반도체 웨이퍼를 직접 온도 계측한다고 하는 생각을 할 수 있지만, 온도 계측 대상이 반도체 웨이퍼라는, 적외선 투과성이 매우 높은 처리물인 점에서부터, 적외선 온도계에서는 온도가 계측 가능하지 않은 것이 분명해졌다.
세번째로, 침식성 가스의 영향 하의 문제가 있다. 적외선 온도계의 이용을 할 수 없는 점에서, 열전대를 사용한 계측이 필수가 되지만, 이 경우도, 상기 첫번째의 문제점이 있기 때문에, 챔버에 열전대를 부착시켜 측정한 온도가 반도체 웨이퍼의 온도를 나타낸다고는 말할 수 없다. 한편, 처리물에 직접 열전대를 부착시켜 온도를 계측하는 것은 처리할 때마다 열전대를 부착하거나 제거하거나 하는 작업이 필요해지고, 처리 속도를 요구하는 현장에서는 익숙해지지 않고, 비현실적이다. 또한, 이 열전대가 챔버 내에서 침식성이 있는 가스 환경에 노출됨으로써, 매우 빨리 파괴되어 버린다고 하는 문제가 있다. 또한, 가스에 의해 열전대가 반응을 일으킴으로써 파티클을 만들어내고, 그것이 처리물에 부착되어 오염을 일으킨다고 하는 문제도 있다.
네번째로, 프로세스 진행 중에 계측 대상의 표면이 변화되며, 이러한 변화에 따라 반도체 웨이퍼의 표면 방사율이 변화하는 경우가 있으므로, 방사율을 고정하여 온도를 환산하면 오차가 생기게 된다. 방사율의 변화는 극단적인 경우, 0.2 정도로부터 0.8 정도까지 크게 변화되는 케이스도 있다. 그 때문에, 100O℃ 레벨에 의해 10% 정도의 오차가 이루어지는 경우도 있다.
[특허 문헌 1] 일본 특허 출원 제2000-045838호
[특허 문헌 2] 일본 특허 출원 평 제8-172392호
[특허 문헌 3] 일본 특허 제3468300호
[특허 문헌 4] 일본 특허 제3663035호 ...점재하는 오목부를 형성한 더미 웨이퍼
[특허 문헌 5] 일본 특허 제2984060호 ...내부에 가늘고 긴 캐비티를 갖는 웨이퍼 기판
본 발명은 종래의 열전대에 의한 접촉 계측법, 방사 온도계에 의한 피접촉 계측법의 각각의 결점을 극복한 온도 계측법의 제안을 과제로 한다.
본 발명에서는 열전대를 효과적으로 이용한 온도 계측법을 제안하고, 그 계측법을 실현하는 스테이지를 제안한다. 즉, 본 발명의 스테이지는 이하와 같다.
램프 히터의 상부에 부착한 실리콘웨이퍼 기판 1장을 걸기 위한 스테이지에 열전대를 매립하되, 상기 실리콘웨이퍼 기판에 대향하는 면의 이면에 실리콘편을 접착한 온도 검출을 위한 열전대를, 상기 실리콘웨이퍼 기판에 닿지 않도록 하여 적어도 하나 매립하고, 상기 실리콘편의 온도를 계측하여, 상기 실리콘웨이퍼 기판과 상기 실리콘편 사이의 열학적 질량차에 기초하는 온도의 경시 변화의 차이에 대한 사전 지식에 의해 상기 온도의 경시 변화의 차이를 보정하여 상기 실리콘웨이퍼 기판의 온도를 계측하는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에서의 온도 관측 기능을 구비한 실리콘웨이퍼 기판용 스테이지의 평면도.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에서의 온도 관측 기능을 구비한 실리콘웨이퍼 기판용 스테이지를 공동(2)의 중심을 통과하는 선으로 수직으로 잘랐을 때의 단면 도.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에서의 온도 관측 기능을 구비한 실리콘웨이퍼 기판용 스테이지의 평면도이며, 열전대 보호를 위한 PFA(등록 상표)관과 테프론(등록 상표) 이음매의 접속의 개요를 도시하기 위해 공동부를 확대한 도면.
도 4는 본 발명의 제1 실시형태에서의 온도 관측 기능을 구비한 실리콘웨이퍼 기판용 스테이지 상에 온도 관측 기능을 구비한 실리콘웨이퍼를 유지하여 온도 보정을 가능하면 막는 구성에 있어서, 실리콘웨이퍼 기판용 스테이지의 공동(2)의 중심을 통과하는 선으로 수직으로 잘랐을 때의 단면도.
도 5는 본 발명의 제2 실시형태에서의 1차원 온도 관측 기능을 갖춘 실리콘웨이퍼 기판용 스테이지의 평면도.
도 6은 본 발명의 제3 실시형태에서의 2차원 온도 관측 기능을 구비한 실리콘웨이퍼 기판용 스테이지를 열전대의 절반의 깊이로 잘랐을 때의 평면도.
도 7은 본 발명의 제3 실시형태에서의 2차원 온도 관측 기능을 구비한 실리콘웨이퍼 기판용 스테이지를 선 A-A’로 잘랐을 때의 단면도.
도 8은 본 발명의 실시에 의한 실리콘웨이퍼 기판 온도 및 실리콘웨이퍼의 각 부재의 실측 결과의 일례.
도 9는 본 발명의 실시에 의한 실리콘웨이퍼 기판 온도의 실측 결과의 일례.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 실리콘웨이퍼 기판용 스테이지
2 : 직육면체 공동부
3 : 실리콘웨이퍼의 각 부재
4 : 열전대
5 : 폴리이미드 접착제
6 : 열전대 리드선
7 : 실리콘웨이퍼 지지체
8 : 실리콘웨이퍼 걸림용 노치
9 : 실리콘웨이퍼
10 : 테프론(등록 상표) 이음매
11 : PFA(등록 상표) 튜브
12 : O-링
13 : 석영솜
14 : 펜 레코더
15 :단자
16 : 램프 히터
본 발명의 일 실시형태로서 이하와 같이 진술하지만, 본 발명의 실시형태는 이 예의 경우만으로 한정되는 것은 않는다.
본 발명의 열전대를 부착함에 있어서, 직경 310 mm ×두께 8 mm의 원반형의 석영제 스테이지 측면 중 1점으로부터 상기 스테이지에 평행하면서 직선형으로 연장되는 직육면체의 공동(길이 155 mm × 폭 5 mm × 높이 5 mm)을 설치했다. 주식 회사 테크잼사제 k-열전대 K104를 측정 대상 실리콘웨이퍼 기판과 동일한 조성 및 두께로 이루어진 길이 3 mm × 폭 3 mm × 두께 0.76 mm의 실리콘웨이퍼 기판편의 표면에 폴리이미드 접착제 0.5 cc를 이용하여 접착하고, 폴리이미드 접착제를 열경화시킨 후에 상기 공동의 중심부에 상기 실리콘웨이퍼 기판편의 표면의 열전대가 램프 히터와 반대를 향하도록 놓아두고, 상기 열전대의 리드선을 소정 장소에 설치한 요코가와 전기제 302323 펜 레코더의 소정 단자에 접속한다.
또한, 상기 공동 중의 상기 실리콘웨이퍼 기판편에 부착된 열전대 이외의 공간에 석영솜을 채워 넣고, 상기 실리콘웨이퍼 기판편에 부착된 열전대의 리드선을 낼 목적으로 테프론(등록 상표) 이음매를 불소 고무 제조 O-링을 통해 공동 출구에 밀착하여 장착하며, 상기 실리콘웨이퍼 기판편에 부착된 열전대의 리드선을 보호하기 위해 내직경 2 mm의 PFA(등록 상표) 튜브를 상기 테프론(등록 상표) 이음매에 삽입하고, 상기 PFA(등록 상표) 튜브 내에 상기 실리콘웨이퍼 기판편에 부착된 열전대의 리드선을 넣어, 소정 장소에 설치한 요코가와 전기제 302323 펜 레코더의 소정 단자에 접속한다. 이렇게 함으로써, 공동 내의 공기의 영향을 적게 하는 동시에, 상기 실리콘웨이퍼 기판편에 부착된 열전대의 리드선을 외부 충격이나 분위기로부터 지키고, 상기 PFA(등록 상표) 배관으로 외기와 통하는 것으로 온도 변화 시의 공동 내의 압력 변화를 배제할 수 있으며, 안전성이 증가한다.
또한, 석영제 스테이지의 공동이 관통 구조인 경우에, 복수의 상기 실리콘웨이퍼 기판편에 부착된 열전대를 실리콘웨이퍼 기판의 임의의 위치에 대응하여 배치할 수 있어, 1차원 계측을 할 수 있다.
도면을 이용하여 본 발명의 실시형태를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태인 온도 계측 기능을 구비한 실리콘웨이퍼 기판용 스테이지의 평면도이며, 실리콘웨이퍼 기판용 스테이지(1)에 형성한 직육면체 형태의 공동인 직육면체 공동부(2)의 내부에, 실리콘웨이퍼(9)의 이면에 대향하여 설치한 온도 측정용의 열전대(4)가 있다. 상기 열전대(4)의 이면에 상기 실리콘웨이퍼의 각 부재(3)가 폴리이미드 접착제(5)를 통해 부착되고 있다. 상기 열전대(4)로부터 연장되는 한쌍의 열전대 리드선(6)이 실리콘웨이퍼 기판용 스테이지(1)의 밖으로 연장된다. 스테이지 표면에는, 실리콘웨이퍼(9)를 지지하기 위한 실리콘웨이퍼 지지체(7)와 실리콘웨이퍼를 걸기 위한 실리콘웨이퍼 걸림용 노치(8)가 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 있어서의 온도 계측 기능을 구비한 실리콘웨이퍼 기판용 스테이지(1)를 직육면체 공동부(2)의 중심을 통과하는 선으로 수직으로 잘랐을 때의 단면도이며, 실리콘웨이퍼(9)를 지지하는 돌기인 실리콘웨이퍼 지지체(7)와 실리콘웨이퍼 걸림용 노치(8)와 실리콘웨이퍼(9)와 램프 히터(16)의 관계를 도시한다. 열전대(4)가 접촉 배치된 실리콘웨이퍼의 각 부재(3)의 표면이 램프 히터(16)와 반대의 면을 향하고 있는 것을 알 수 있다. 이와 같이 배치하는 것으로, 실리콘웨이퍼의 각 부재(3)가 실리콘웨이퍼(9)와 동일한 조성 및 두께이므로 대략 열전파 계수는 동일하지만 실리콘웨이퍼의 각 부재(3)의 면적은 실리콘웨이퍼(9)의 약 50분의 1로서 열 열용량이 작은 것 및 실리콘웨이퍼(9)에 비해 실리콘웨이퍼의 각 부재(3)가 램프 히터(16)에 가까우므로 실리콘웨이퍼(9)에 달하는 것보다도 조금이지만 많은 열이 조사되는 것이라는 차이가 있지만, 실리콘웨이 퍼(9)가 놓여진 상태를 시뮬레이트 할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 있어서의 온도 검출 기능을 구비한 실리콘웨이퍼 기판용 스테이지(1)의 평면도이며, 열전대 리드선(6)의 보호를 위한 PFA(등록 상표) 튜브(11)와 테프론(등록 상표) 이음매(10)의 접속의 개요를 도시하기 위해 직육면체 공동부(2)를 확대한 도이다. 열전대(4)의 이면에 상기 실리콘웨이퍼의 각 부재(3)가 폴리이미드 접착제(5)를 통해 부착된 상태로 공동에 배치하여, 직육면체 공동부(2)의 나머지의 공간에 석영솜(13)을 충전하였다. 이때, 열전대(4)로부터 신장하는 한 쌍의 열전대 리드선(6)을 O-링(12)을 통해 직육면체 공동부(2)에 밀착하여 부착한 테프론(등록 상표) 이음매(10)에 통과시킨 PFA(등록 상표) 튜브(11)의 내부를 통해 실리콘웨이퍼 기판용 스테이지(1)의 밖으로 유도하여, 소정 장소에 설치한 펜 레코더(14)의 소정 단자(15)에 접속한다.
도 4는 본 발명의 제1 실시형태에 있어서의 온도 검출 기능을 구비한 실리콘웨이퍼 기판용 스테이지(1)의 단면도이다. 실리콘웨이퍼 기판용 스테이지(1)에는 열전대(4)를 수용하기 위한 직육면체 공동부(2)가 설치된다. 이 직육면체 공동부(2)는 중심부까지의 길이를 갖는 것을 특징으로 하고, 실리콘웨이퍼 기판용 스테이지(1)의 어디에 있더라도 좋다. 이 직육면체 공동부(2)에 1개의 열전대(4)를 접촉 배치한 실리콘웨이퍼의 각 부재(3)를 직육면체 공동부(2)의 중심 근처에 놓아두고, 열전대 리드선(6)을 직육면체 공동부(2)로부터 실리콘웨이퍼 기판용 스테이지(1)의 밖으로 내어, 소정 장소에 있는 펜 레코더(14)의 단자(15)에 접속한다. 또한, 실리콘웨이퍼 기판용 스테이지(1) 상에는 열전대(4)를 실리콘웨이퍼의 각 부 재(3) 상의 열전대(4)와 동축으로 이루어지도록 배치하여 폴리이미드 접착제(5)로 고정한 실리콘웨이퍼(9)가 실리콘웨이퍼 지지체(7) 상이면서 실리콘웨이퍼는 유지체(8)의 내측에 놓여지고 있다. 이 실리콘웨이퍼(9) 상의 열전대(4)로부터 신장하여 리드선(6)을 실리콘웨이퍼 기판용 스테이지(1)의 밖으로 내어, 소정 장소에 있는 펜 레코더(14)의 단자(15)에 접속한다. 이렇게 하여, 실리콘웨이퍼(9)와 실리콘웨이퍼(9)와 동일한 조성 및 두께로 이루어지는 실리콘웨이퍼의 각 부재(3) 사이의 온도 계측 상의 보정을 가능하게 한다.
도 5는 본 발명의 제2 실시형태에 있어서의 온도 검출 기능을 구비한 실리콘웨이퍼 기판용 스테이지(1)의 평면도이다. 실리콘웨이퍼 기판용 스테이지(1)에는 열전대(4)를 수용하기 위한 직육면체 공동부(2)가 설치된다. 이 직육면체 공동부(2)는 관통하고 있는 것을 특징으로 하고, 실리콘웨이퍼 기판용 스테이지(1)의 어디에 있더라도 좋다. 이 직육면체 공동부(2)에, 3개의 열전대(4)를 등간격이면서 하나의 열전대(4)가 직육면체 공동부(2)의 중심에 오도록 놓아두고, 열전대 리드선(6)을 직육면체 공동부(2)로부터 실리콘웨이퍼 기판용 스테이지(1)의 밖으로 내어, 소정 장소에 있는 펜 레코더(14)의 단자(15)에 접속한다. 이렇게 하여, 한번에 임의의 다점에서의 1차원 온도 정보를 얻을 수 있다.
도 6은 본 발명의 제3 실시형태에 있어서의 온도 검출 기능을 구비한 실리콘웨이퍼 기판용 스테이지(1)의 평면도이다.
온도 계측용의 5개의 열전대(4)를 8인치 실리콘웨이퍼(9)에 매립하고, 그 후 폴리이미드 접착제(5)로 밀봉하고, 이들의 열전대(4)가 부착된 실리콘웨이퍼(9)를 상기 실리콘웨이퍼 기판용 스테이지(1)에 밀착 배치하기 위한 오목부를 형성하여, 이들의 열전대(4)가 부착된 실리콘웨이퍼(9)를 상기 실리콘웨이퍼 기판용 스테이지(1)에 밀착 배치 후에 오목부 내의 간극을 폴리이미드 접착제(5)로 다시 메워 밀봉하여, 스테이지로 한 것이다. 한번에 임의의 다점에서의 2차원 온도 정보를 얻을 수 있다.
도 7은 도 6의 2차원 온도 계측을 위해 다수의 열전대(4)를 실리콘웨이퍼(9)에 매립한 실리콘웨이퍼 기판용 스테이지(1)를 도 5의 A-A' 선을 따라 잘랐을 때의 단면도이다. 열전대(4)를 매립한 실리콘웨이퍼(9)와 실리콘웨이퍼 기판용 스테이지(1)의 본체의 관계를 알 수 있다.
이하 실시예를 이용하여 더 구체적으로 설명한다.
(실시예 1)
도 8은, 실리콘웨이퍼(9)와 동일한 조성 및 동일한 두께를 가지며 그 면적이 실리콘웨이퍼(9)의 약 50분의 1인 실리콘웨이퍼의 각 부재(3)와 실리콘웨이퍼(9) 사이의 온도 프로파일의 차이를 계측하기 위해, 도 4의 실리콘웨이퍼 기판용 스테이지(1)에 있어서, 실리콘웨이퍼(9)와 동일한 조성 및 동일한 두께를 가지며 그 면적이 실리콘웨이퍼(9)의 약 50분의 1인 실리콘웨이퍼의 각 부재(3)에 하나의 열전대를 실리콘웨이퍼의 각 부재(3)의 표면에 접촉 배치시킨 것을 공동(2) 내의 스테이지 중앙에 램프 히터(16)와 반대를 향하도록 배치하고, 1 마이크로 미터의 두께의 포지티브 레지스트를 8인치 직경의 P형 001면 방위의 실리콘웨이퍼(9)의 한 면에 도포, 건조, 경화한 후, 실리콘웨이퍼(9)의 중앙에 열전대(4)를 폴리이미드 접 착제(5)를 통해 접촉 배치한 실리콘웨이퍼(9)를 실리콘웨이퍼 기판용 스테이지(1)에 적재하여 300℃까지 온도를 올린 후, 온도를 내려, 실리콘웨이퍼 기판 온도의 변화를 실리콘웨이퍼 투입 직후로부터 70초까지 연속적으로 플롯한 것이다. 도 8의 플롯에 있어서, 실리콘웨이퍼의 각 부재(3)의 온도 프로파일은, "3"으로 마킹된 점선으로 표시되어 있다. 한편, 도 8의 플롯에 있어서, 실리콘웨이퍼의 온도 프로파일은 "9"로 마킹된 실선으로 표시되어 있다. 동일한 계측을 16회 반복했지만, 동일한 경향이 보였다. 실리콘웨이퍼(9)와 동일한 조성 및 동일한 두께를 가지며 그 면적이 실리콘웨이퍼(9)의 약 50분의 1인 실리콘웨이퍼의 각 부재(3)와 실리콘웨이퍼(9)와의 사이의 온도 프로파일에 상관 관계가 있고, 실리콘웨이퍼(9)와 동일한 조성 및 동일한 두께를 가지며 그 면적이 실리콘웨이퍼(9)의 약 50분의 1인 실리콘웨이퍼의 각 부재(3)의 온도를 계측하면, 실리콘웨이퍼(9)의 온도를 알 수 있었다.
(실시예 2)
도 9는 도 3의 실리콘웨이퍼 기판용 스테이지(1)를 사용하여, 1 마이크로 미터의 두께의 포지티브 레지스트를 8인치 직경의 P형 001면 방위의 실리콘웨이퍼(9)의 한 면에 도포한 샘플을 실리콘웨이퍼 기판용 스테이지(1)에 적재하여 300℃까지 온도를 올린 후 온도를 내려, 실리콘웨이퍼 기판 온도의 변화를 실리콘웨이퍼 투입 직후로부터 연속적으로 플롯한 것이며, 온도를 올렸다가 내리기까지의 전과정에 걸쳐 모니터되어 있는 것을 알 수 있다. 7장 반복하여 실리콘웨이퍼 기판 온도 검출 능력을 확인했지만, 어느 것이나 결과는 양호했다.
본 발명에 의하면, 램프 히터의 영향을 받지 않고, 실리콘웨이퍼 기판에 비접촉하면서 오존 가스에도 닿지 않고 실리콘웨이퍼 기판의 온도를 검지할 수 있는 기능을 구비하고, 실리콘웨이퍼 1장을 걸 수 있는 실리콘웨이퍼 기판용 스테이지를 제공할 수 있다.
또한, 온도를 계측해야 할 실리콘웨이퍼 기판과 동일 조성의 실리콘웨이퍼편을 부착한 열전대를 실리콘웨이퍼 기판과 대향하는 방향에 복수개의 직선형으로 공동 내에 배치함으로써, 실리콘웨이퍼의 1차원 온도의 정보를 직접 동시각적으로 얻을 수 있고, 이 데이터를 기초로 실리콘웨이퍼면 내의 온도 분포를 추정할 수 있을 뿐만 아니라, 히터의 정보를 배제하여, 보다 정확한 반응장의 온도를 저비용으로 얻을 수 있다.
또한, 본 방법은 석영을 침범하지(오염하지) 않는 가스·약제를 이용한 반응계의 온도 계측에 이용할 수 있어, 응용성이 있다.
또한, 본 발명을 이용함으로써, 오염을 발생시키지 않고 온도를 검출하는 것이 가능해졌다.
또한, 램프 히터의 상부에 부착된 실리콘웨이퍼 기판 1장을 걸기 위한 스테이지 내에 또는 램프 히터의 발광 개방부측의 석영 등의 인클로저 내에 홈을 파서, 매립하고자 하는 열전대가 침식성이 있는 가스에 닿지 않도록 한 구조를 취한다. 이 때, 전술의 과제의 첫번째에 예를 든 문제점에 대처하기 위해, 대처물과 동등한 것을 열전대에 접착하는 것으로 한다. 처리물이 반도체 웨이퍼라면, 열전대를 접착하는 대상은 반도체 웨이퍼편이 된다.
이렇게 해서, 처리물과 동등물의 절편에 열전대가 부착된 디바이스가 석영제 스테이지 등의 램프광 투과성 물질 중에 매립하려는 것에 의해, 처리물이 받는 것과 동일한 양의 광량을 받고, 동일한 정도의 온도를 발하여, 이에 부착된 배선을 경유하여 온도를 계측하는 것이 가능해진다.
또한, 매립 구조를 취함으로써, 침식성의 가스의 영향도 받지 않고, 파티클을 처리실에 흩뿌리는 일도 없다.

Claims (6)

  1. 방사 가열 램프 히터를 갖는 실리콘웨이퍼 가열 장치 내에서 웨이퍼 기판 온도 계측용의 열전대(thermocouple)를 가진 대체로 편평한 표면의 석영제에 의한 원반형의 웨이퍼 기판 걸림 스테이지(holding stage)로서,
    상기 스테이지 표면에 웨이퍼 기판 1장을 걸기 위한 복수의 노치로서, 상기 스테이지와 동일한 재료로 이루어지는 상기 복수의 노치,
    상기 스테이지 표면에 웨이퍼 기판 1장을, 상기 스테이지 표면으로부터 소정 높이로 유지하기 위한 복수의 지지체로서, 상기 걸림 스테이지와 동일한 재료로 이루어지는 상기 복수의 지지체,
    상기 스테이지 측면의 적어도 1점으로부터 직선형으로 스테이지 표면에 평행하게 연장하는 적어도 하나의 공동(cavity)
    을 포함하며,
    열전대가 표면에 접촉 배치되어 있고, 상기 웨이퍼 기판과 동일한 조성과 두께를 가지며, 상기 웨이퍼 기판에 대해 소정의 체적비(면적비)를 갖는 웨이퍼 소편을 상기 공동 내에 배치하되, 상기 열전대가 상기 방사 가열 램프 히터로 향하지 않도록 배치한 것을 특징으로 하는, 웨이퍼 기판 걸림 스테이지.
  2. 제1항에 있어서, 상기 공동에 설치한 상기 열전대로부터 연장되는 한쌍의 리드선을 보호하기 위한 보호관으로서 PFA(R) 튜브를 제공하고, 상기 PFA(R) 튜브를 부착하기 위해 테프론(R)제 이음매를 불소 고무제 O-링을 통해 상기 공동에 밀착시켜 설치하는 것을 특징으로 하는, 웨이퍼 기판 걸림 스테이지.
  3. 제1항에 있어서, 상기 웨이퍼 소편과, 계측해야 할 웨이퍼 기판의 면적비가, 50분의 2를 넘지 않는 것을 특징으로 하는, 웨이퍼 기판 걸림 스테이지.
  4. 제1항에 있어서, 상기 공동에 상기 열전대를 소정 위치에 설치한 후에, 나머지의 공간을 석영 솜(wool), 테프론(R) 솜, 폴리이미드 솜, 또는 열경화성 수지로 충전한 것을 특징으로 하는, 웨이퍼 기판 걸림 스테이지.
  5. 방사 가열 램프 히터를 갖는 실리콘웨이퍼 가열 장치 내에서 웨이퍼 기판 온도 계측용의 열전대를 갖는 대체로 편평한 표면의 석영제에 의한 원반형의 웨이퍼 기판 걸림 스테이지로서,
    상기 스테이지 표면에 웨이퍼 기판 1장을 걸기 위한 복수의 노치로서, 상기 스테이지와 동일한 재료로 이루어지는 상기 복수의 노치,
    상기 스테이지 표면에 웨이퍼 기판 1장을, 상기 스테이지 표면으로부터 소정 높이로 유지하기 위한 복수의 지지체로서, 상기 걸림 스테이지와 동일한 재료로 이루어지는 상기 복수의 지지체를 포함하고,
    상기 스테이지 이면으로부터 소정 깊이 및 소정 크기의 오목부를 상기 스테이지 표면을 구성하는 석영의 이면에 형성하여, 온도 계측용 열전대가 적어도 하나 매립되는, 폴리이미드 수지로 밀봉한 실리콘웨이퍼를 상기 오목부 내에 밀착 배치하여, 상기 오목부와 상기 실리콘웨이퍼간의 간극을 폴리이미드 수지로 매립하여 다시 메워 밀봉한 것을 특징으로 하는, 웨이퍼 기판 걸림 스테이지.
  6. 제1항에 따른 스테이지를 이용한 실리콘웨이퍼 기판의 측온법으로서,
    상기 스테이지 표면 상에 놓아둔 계측해야 할 실리콘웨이퍼 기판의 더미 웨이퍼에 열전대를 접촉 배치하는 단계와,
    상기 열전대의 계측 온도와, 웨이퍼 소편에 접촉 배치한 열전대의 계측 온도와의 차이의 데이터를 미리 채취하는 사전의 공정을 갖는 단계를 포함하며,
    상기 차이의 데이터와, 웨이퍼 소편에 접촉 배치한 열전대의 계측 온도로부터, 계측해야 할 실리콘웨이퍼 기판의 온도를 추정하는 것을 특징으로 하는, 실리콘웨이퍼 기판의 온도 계측법.
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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8345272B2 (en) * 2006-09-28 2013-01-01 Sharp Laboratories Of America, Inc. Methods and systems for third-party control of remote imaging jobs
JP5010370B2 (ja) * 2007-07-03 2012-08-29 助川電気工業株式会社 加熱プレート温度測定装置
CN101853774B (zh) * 2009-03-31 2012-06-06 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 加热腔室及半导体加工设备
JP5585000B2 (ja) * 2009-05-22 2014-09-10 富士通セミコンダクター株式会社 半導体装置
US8492736B2 (en) 2010-06-09 2013-07-23 Lam Research Corporation Ozone plenum as UV shutter or tunable UV filter for cleaning semiconductor substrates
US20120211484A1 (en) * 2011-02-23 2012-08-23 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for a multi-zone pedestal heater
CN102288313B (zh) * 2011-08-15 2013-01-16 西北核技术研究所 一种热电偶与石墨件的粘接方法
US9157730B2 (en) * 2012-10-26 2015-10-13 Applied Materials, Inc. PECVD process
KR101605079B1 (ko) * 2015-05-20 2016-03-22 (주)울텍 급속 열처리 장치
US11476167B2 (en) 2017-03-03 2022-10-18 SCREEN Holdings Co., Ltd. Heat treatment method and heat treatment apparatus of light irradiation type
JP6432915B2 (ja) * 2017-03-15 2018-12-05 三菱電機株式会社 温度測定装置
KR102311717B1 (ko) * 2019-12-13 2021-10-13 (주)울텍 급속 열처리장치
US11774298B2 (en) * 2020-02-12 2023-10-03 Tokyo Electron Limited Multi-point thermocouples and assemblies for ceramic heating structures
CN112212994A (zh) * 2020-09-25 2021-01-12 电子科技大学 一种等离子体刻蚀晶圆的温度分布检测装置
CN113899477B (zh) * 2021-12-07 2022-02-18 深圳市诺泰芯装备有限公司 一种测试温度校验治具及方法
CN115111929B (zh) * 2021-12-30 2023-01-10 拉普拉斯(无锡)半导体科技有限公司 一种高温硅片间接控温方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4788416A (en) * 1987-03-02 1988-11-29 Spectrum Cvd, Inc. Direct wafer temperature control
JPS63226919A (ja) * 1987-03-16 1988-09-21 Nec Corp 気相成長装置
JPH04183862A (ja) * 1990-11-17 1992-06-30 Miyagi Oki Denki Kk 基板加熱装置
JPH06260687A (ja) * 1993-01-11 1994-09-16 Tokyo Electron Ltd ガス処理装置
US6179466B1 (en) * 1994-12-19 2001-01-30 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for measuring substrate temperatures
JPH08191097A (ja) * 1995-01-11 1996-07-23 Touyoko Kagaku Kk 高速熱処理装置
US5791782A (en) * 1995-09-21 1998-08-11 Fusion Systems Corporation Contact temperature probe with unrestrained orientation
US5902504A (en) * 1997-04-15 1999-05-11 Lucent Technologies Inc. Systems and methods for determining semiconductor wafer temperature and calibrating a vapor deposition device
US6325536B1 (en) * 1998-07-10 2001-12-04 Sensarray Corporation Integrated wafer temperature sensors
JP2000032414A (ja) * 1998-07-16 2000-01-28 Sony Corp チャンネル設定方法及び受信装置
WO2000058700A1 (fr) * 1999-03-30 2000-10-05 Tokyo Electron Limited Systeme de mesure de temperature
JP2000306855A (ja) * 1999-04-26 2000-11-02 Hitachi Ltd 加熱装置
US6293696B1 (en) * 1999-05-03 2001-09-25 Steag Rtp Systems, Inc. System and process for calibrating pyrometers in thermal processing chambers
US6479801B1 (en) * 1999-10-22 2002-11-12 Tokyo Electron Limited Temperature measuring method, temperature control method and processing apparatus
US6353210B1 (en) * 2000-04-11 2002-03-05 Applied Materials Inc. Correction of wafer temperature drift in a plasma reactor based upon continuous wafer temperature measurements using and in-situ wafer temperature optical probe
US7080941B1 (en) * 2001-11-13 2006-07-25 Lam Research Corporation Temperature sensing system for temperature measurement in a high radio frequency environment
DE10328660B3 (de) * 2003-06-26 2004-12-02 Infineon Technologies Ag Verfahren zum Bestimmen der Temperatur eines Halbleiterwafers

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EP1775758A2 (en) 2007-04-18

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