JPH02254331A - 測温装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体ウェーハの表面処理工程において、
ウェーハステージに載置され温友分布を測定し、処理中
の子導体ウェーへの湿度が推測されるようにした側ｆｊ
Ａ装置に関する。

〔従来の技術〕

第１１図は従来の半導体ウェーハ（以下「ウェーハ」と
称する）の表面処理工程における、ウェーハの測温装［
１１を示す断面図である。図において、１は処理槽で処
理されるウェーハで、ウェーハステージ２上に載ｉｆ嘔
れ、減圧口２ａから真空引きによシ減圧され固定されて
いる。３はウェーハｌの温度を測定する熱電対である。

４は６４１１温装置の他の例を示す放射温度計で、ウェ
ーハ１の湿度を上方から間接測定する。

こうして、ウェーハ１は温度が過当になると、表面上方
に反応／１５を形成しながら表面処理が進行される。

この表面処理として、常圧化学気相成長（ＣＶＤ）では
、反応が熱化学反応であるので、二酸化シリコン（Ｓｉ
０２）膜を形成する場合は、ウェーハ１を約４００’Ｃ
まで加熱器などで加熱しなければならない０ また、プラズマ処理では、反応温度が約２００〜約３０
０℃程度となシ、ウェーハ１も反応惑で）ＪｆＪ熱され
る。

ウェーハ１の表面処理が施きれる際の温度は、表面処理
と密接な関係があシ、従来からウェーハ１の温度測定が
行われている。

表面処理を施す際のウェーハ１の従来の測温装置として
、上記第１１図に示すように、裏面の温度をｔｍｍ測測
定る熱電対３や、ウェーハ１主面の温度を間接測定する
放射温度計４を用いていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のような従来の測温装置において、ウェー・・１の
裏面の温度を１頁接測定する熱１対３の場合では、次の
ような問題点があった。

（ａ）　　熱電対３は先端に弾力性がなく、ウェーハ１
との接触不良で誤差が多発する。

（ｂ）　　ウェーハステージ２の構造上、熱電対３を所
要の分布位置に多数本配置することはできない０ （ｃ）　　測定したいのは主面であるが、裏面しか測定
できない。

また、ウェーハ１の主面の温度を間接測定する放射温度
ｉ！＋４では、次のような問題点があった。

（ａ）　　’）ニーム１の表面状態によって、放出てれ
る赤外線の波長強度が変化するので、測定積度が低い。

（ｂ）　　測定範囲が広いため、ウェー・・１上の所要
の測定範囲に小きく絞れない。

（Ｃ）　　ウェーハ１との間に介在する反応層５の影智
を受け、測定値が変わってくる。

この発明は、このような問題点を解決するためになされ
たもので、ウェー／１ステージ上のウェーハの主面の多
数点の温度分布が正確に推測でき、ウェーハに対し適当
な処理温度にされるための測温装置ｉｔを得ることを１
的としている。

〔課題を解決するための手段〕

この発明にかかる測ＩＭＬ装置は、ウェー／〜とほぼ同
一形状にした基板の上面の所要複数箇所に測温素子を配
設し、′０．故の電極を設は各測温素子とを配線で接続
し、表面を電極の露出面を残し４保護膜で極い、各１ｊ
ｔ極から外部に測定信号を収出すようにし、この測温基
板をウェー・・ステージにａ直したものである。

〔作用〕

この発明においては、基板はウェーハとほぼ同一形状を
していて主面上にａ数の測１１１索子が配設嘔れておシ
、主面上の湿度分布が正確に測定される。これにより、
他の各ウェーハステージ上のウェーハは、測ｆｌＬ装置
からの測定信号により、はぼ同一温度であることが推測
てれ、適正な温度環境にして表面処理がされる。

〔大施例〕

第１図はこの発明の一実施例による測温装置の斜視図で
ある。図において、１０は測温基板で、次のように構成
されている。１１はウェーハｌ　（第ｘ１図参照）とほ
ぼ同一形状に式れた基板で、単結晶シリコン材、アルミ
材などからなる。１２はこの基板１１の主面に、所要複
数箇所に分布して設けられた測温素子、１３はこれらの
測温素子１２の信号〜を取出す複数の電極である。

１４は接触接続手段をなす接触プａ−グで、複数の接触
針１４ａが出きれておシ、各電極１３上に接触し外部に
倍ＪＩ＋を導く。

なお、電極１３は主面上から側面にかけて設けてもよい
。

上記基板１１主面の測温素子１２及び電衝１３部を第２
図に示す。基板１１上には、基板１１が絶縁体のときは
直接に、導電体のときは絶縁膜を施し、測温素子１２及
びＩ４を極１３が固着され、配線１５があらかじめ成膜
によシ形成されである。１６は各測温素子１２のポンデ
ィングパッドと各配線１５、及び各配線１５と各電極１
３とにそれぞれワイヤボンディングでれた金属細線、１
フは１！電極１３上のみを残し基板ｌｌ上を嶺う４保護
膜である。

上記測温素子１２は、第４図に示すように構成されチッ
プ化されている。シリコン系板又は絶縁膜が施されたア
ルミ板などからなる基板１８上に瀝度償出のための熱電
対をなす２種類の第１導電体１９と第２導電体２０とを
スパッタリングによって蒸着して形成している。なお、
基板１８が導電体のときは、あらかじめ上面に絶縁膜を
厖してるる。２１はポンディングパッドである。

第１＃！電体１９と第２導電体２０の金属の組合せ例を
表１に示し、熱電対の材料として一般に使用されてｂる
。

表　　１ 第３図（ａ）はこの発明の第２の夫施例による測温基板
１０を示し、第１図の測温素子１２及び％１ｆＭ１３と
は形成が異なる。基板１１上に成膜（魚屑・気相成長等
）によシ測温素子２２と電極２３及び配線２４が形成さ
れている。

測温素子２２が形成されたＡ部及びｗＬ極２３が形成さ
れたＢ部の詳細を、第３図（ｂ）及び（ｃ）に示す。

基板１１上に成膜によシ絶縁膜２６が形成され、その上
に測温素子２２と’ｌ極２３とが成膜によシ形成されて
いる。測温素子２２上に絶縁Ｍ２フを形成して覆い、コ
ンタクトパッド２５部分を開口している。各測温素子２
２のコンタクトパッド２５と対応する各電極２３とを、
成膜によシ形成した配線２４で接続している。この状態
の基板ｌｌ上を電極２３上面のみを残し、４保護膜１フ
で覆っている。

上記測温素子２２は、第５図に示すように構成されてい
る。基板ｌｌ上の絶縁！２６に第１都電体１９と第２導
電体２０とを成膜により形成し、コンタクトパッド２５
を設けている。

上記のように構成された測温基板１０を、第６図に示す
ように、ウェーハステージ２９上に載直し減圧口２９ａ
から真空引きし減圧して固定する。

接触グローブ１４の各接触針１４ａを各電極１３上に従
層させる。こうして、他のウェーハステージ２上に固定
したウェーハ１と同一環境下に置き、測温装置からの信
号を処理することによシ表面温度を側足し、これにより
ウェーハｌの表面温度が推測され、表面処理を施す。

例えば、常圧ＣＶＤなどの化学気相成長、スパッタリン
グなどの成膜処理において、測温基板１０をウェーハｌ
と対のまま使用し成膜させ、また、プラズマ処理の一つ
であるエツチング処理においては３、あらかじめエツチ
ングされる膜を成膜した状態で使用し、実際に処理され
るウェーハ１と同様の表面処理をとの測温基板１０にも
一緒に行うものである。

表面処理を施している間の、測温装置からの信号は、表
面処理の進行によって変化する表面温度をとらえておシ
、また、主面上の多数の分布点からの信号は、表面処理
の面内のばらつきを温度分布として正確にとらえている
。

測温素子１２．２２は、主面上の温度を４保護膜１７を
介しとらえ、信号に変換するものであシ、保護膜１７が
薄くかつ、熱伝導性の商いものほど、正確度が高まる。

第７図はこの発明の第３の夾施例による測温装置を示す
、下方からの斜視図でろる。３０は測温基板で、次のよ
うに構成されている。：Ｊｈ仮１ｘの主面に、所要複数
箇所に分布して測ｆＭＬ票子１２が固着され、裏面に信
号を取出す複数の電極３３が設けられている。

３４は接触接続手段をなす接触グローブで、複数の接触
針３４ａが出されており、各電極３３に下方から接触し
信号を外部に辱く。

上記基板ｌｌ上の測ｆ！Ｌ素子１２及び電極３３邪を第
８図に示す。基板１１には複数のスルーホール１１ａが
設けられ、上面に成膜にょシ配線１５が形成され、スル
ーホールユ１ａに至っている。なお、基板１１が導電体
のときは、両面にあらかじめ絶縁膜を施しておく。３３
は２１ｉ仮１１の裏面にスルーホールｌｌａ位置に成膜
によシ形成された複数の電極で、配線１５に接続されて
いる。この状態の基板１ユの主面に測温素子１２が固Ｍ
ちれ、各測温素子１２のポンディングパッド２ユ（第４
図参照）と各配線１５とを金属細線１６でそれぞれワイ
ヤボンディングしている。この状態の基板１１上を薄保
課換１フで機っている。

第９図（ａ）はこの発明の第４図の大施例による測温基
板３０を示し、第８図の測温素子１２とは形成が異なる
。基板ｌｌ上に成膜によシ測温素子２２が形成され、配
＃！２４により電＆３３に接続され、薄保護ｌｌ１１７
により榎われている。

測温素子２２が形成された０部の詳細を、第９図（ｂ）
に示す。基板ｌｌ上に成膜により絶縁膜２６を形成し、
その上に測温素子２２を成膜によシ形成し、との測温素
子２２上に絶縁膜１７を形成して榎い、コンタクトパッ
ド２５部分を開口している。

各測温素子２２のコンタクトパッド２５と対応する各ス
ルーホールｌｌａ部と全成膜によシ形成した配線２４で
接続している。

上記のように構成された測温基板３０を、第１０図に示
すように、ウェーハステージ３９上に載直し、減圧口３
９ａによシ真空引きし減圧して固定する。ウェーハステ
ージ３９の上部内には接触グローブ３４を挿入し、電線
を引出してめシ、谷側触針３４ａが対応する各電極３３
に接触しており、各６１１ＪＩｊＡ素子１２からの信号
を取出す。

なお、第３図及び第９図に示す街ＩＪ温素子２２が設け
られた測温基板１０及び３０による淘」湿も、上記第６
図及び第１０図に示す測温と同様にして行う０ また、上記各犬施例では測温索子として熱電対によった
が、これに限らず、白金抵抗体などによる測温素子であ
ってもよい。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、ウェーハとほぼ同一
形状にした基板の上面所袋複故勧所に測温素子を配設し
複数の電極を設け、各測温素子とを配線で接続し、表面
を＠極の必要露出面を残し４保護膜で榎い、各磁極から
外部に測定信号を取出すようにし、この測温基板をり二
一ハステージに載置して測温するようにしたので、測温
基板の主面の（Ｉ故点のｆＭ度分布が正確に測定され、
並置のウェーハステージのウェーハの′ｆｊｌＬ度分亜
が推測でき、迩切な結成にして表面処理が行なえる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一去施例による也り謳装置の斜視図
、ｉｊｇ２図は第１図の基板主面の測温素子及び電極部
を示す拡大断面図、第３図（、）はこの発明の第２の実
施例を示す第２図に相当する断面図、第３図（ｂ）及び
（ｃ）はＰ、３図体）のＡ部及びＢ部の詳細断面図、第
４図（ａ）及び（ｂ）は第２図の測温素子の平面図及び
正面図、ｗｃｂ図は第３図の測温索子の平面図、第６図
は第１図の測温装ｍをウェーハステージに固定し測温し
ている状態を示す断面図、第７図はこの発明の第３の実
施例による測温装置の下方からの斜視図、第８図は第７
図の基板主面の測温素子及び電！Ｍ部を示す拡大断面図
、第９図（ａ）はこの発明の纂４の実施例を示す第８図
に相当する断面図、第９図（ｂ）は第９図（５Ｌ）の０
部の詳細断面図、第１０図は第マ図の測温装置をウェー
ハステージに固定し測温している状態を示す断面図、第
１１図は従来の測温装置によりワエーＩ・ステージ上の
半導体ウェーハを６ＩＩＪ温している状態を示す断面図
でるる０ １・・・半導体１；Ｆエーハ　２・・・ワエーノ）ステ
ージ、１０　、３０・・・側台基板、１１・・・基板、
　　１２．２２・・・測県素子、１３　、２３　、３３
・・・′４極、１４．３４・・・接触プローブ、１５．
２４・・・配線、１７・・・４保護膜、２９．３９・・
・ウェーハステージ なお、図中同一符号Ｉ／ｉ同−同−ｉ相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体ウェーハとほぼ同一形状にされた基板と、この基
   板の主面に分布して設けられた複数の測温素子と、上記
   基板に設けられた複数の電極と、基板面に形成され上記
   各測温素子と対応する各電極とをそれぞれ接続する配線
   とからなる測温基板、及び上記各電極面に接触し測定信
   号を取出す接触接続手段を備え、ウェーハステージ上に
   主面を上方にし固定され測温するようにしたことを特徴
   とする測温装置。