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JP2005333032A - Forming method of temperature conversion function of processed materials for monitor, calculating method of temperature distribution, and sheet-fed type heat treatment equipment - Google Patents

Forming method of temperature conversion function of processed materials for monitor, calculating method of temperature distribution, and sheet-fed type heat treatment equipment Download PDF

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JP2005333032A
JP2005333032A JP2004151001A JP2004151001A JP2005333032A JP 2005333032 A JP2005333032 A JP 2005333032A JP 2004151001 A JP2004151001 A JP 2004151001A JP 2004151001 A JP2004151001 A JP 2004151001A JP 2005333032 A JP2005333032 A JP 2005333032A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sheet resistance
heat treatment
temperature
resistance value
monitor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2004151001A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masahiro Horigome
正弘 堀込
Yoshihiro Ishida
義弘 石田
Masaya Akiba
雅也 秋葉
Satoshi Oyama
聡 大山
Satoru Wakabayashi
哲 若林
Kensaku Narishima
健索 成嶋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Electron Ltd filed Critical Tokyo Electron Ltd
Priority to JP2004151001A priority Critical patent/JP2005333032A/en
Publication of JP2005333032A publication Critical patent/JP2005333032A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide the forming method of a temperature conversion function by which a heat treatment temperature at which a processed material is exposed in a heat treatment process after heat treatment, and temperature distribution is obtained with higher accuracy. <P>SOLUTION: In the forming method of the temperature conversion function to obtain the temperature at which the processed material for a monitor is exposed, from a sheet resistance value before and after the heat treatment of the processed material 5M for the monitor with a metal-containing film formed on its surface, the forming method includes a process to prepare a plurality of sheets of the processed material for the monitor, a process to measure the sheet resistance of the metal-containing film before the treatment, a process to apply the heat treatment to a plurality of the processed materials for the monitor, a process to measure the sheet resistance of the metal-containing film of the processed materials for the monitor after the heat treatment, a calculating process to obtain a finite difference value of the sheet resistance value before and after the heat treatment, a process to obtain a standard finite difference value compensating a quantity of the sheet resistance value in which the sheet resistance value before the heat treatment makes an impact on the sheet resistance value after the heat treatment for the finite difference value, a calculating process to obtain the compensated finite difference value at each heat treatment temperature averaging the standard finite difference value, and a process to obtain the temperature conversion function which is correlation between the temperature in the heat treatment process and the compensated finite difference value, based on the compensated finite difference value. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、半導体ウエハ等の被処理体の熱処理時における温度分布を、熱処理後に求めるための温度換算関数の形成方法、温度分布の算出方法及び枚葉式の熱処理装置に関する。   The present invention relates to a temperature conversion function forming method, a temperature distribution calculating method, and a single wafer heat treatment apparatus for obtaining a temperature distribution during heat treatment of an object to be processed such as a semiconductor wafer after the heat treatment.

一般に、半導体集積回路の製造工程においては、半導体ウエハの表面に配線パターンやホール穴埋めや層間絶縁膜の形成のために、各種の成膜、例えばW,WSi,Ti,TiN,TiSi,SiO 等の成膜熱処理が繰り返し施される。また、この成膜熱処理の他にも、エッチング処理、酸化拡散処理、アッシング処理等の各種の熱処理も行なわれる。
この場合、歩留り等を向上させるためには、各種の熱処理をウエハ面内に亘って均一に施すことが必要であり、このためには、プロセス圧力、処理ガスの流量、プロセス温度等を精度良く管理してコントロールしなければならず、とりわけプロセス温度の管理が重要である。すなわち、プロセス時にウエハ面内において温度差が生ずるとそれによって熱処理の均一性も低下してしまうので、熱処理プロセスの間、ウエハ温度の面内均一性を保持する必要がある。
In general, in the manufacturing process of a semiconductor integrated circuit, various film formations such as W, WSi, Ti, TiN, TiSi, SiO 2, etc. are used to form wiring patterns, hole holes, and interlayer insulating films on the surface of a semiconductor wafer. The film-forming heat treatment is repeated. In addition to the film formation heat treatment, various heat treatments such as etching treatment, oxidation diffusion treatment, and ashing treatment are also performed.
In this case, in order to improve the yield and the like, it is necessary to perform various heat treatments uniformly over the wafer surface. For this purpose, the process pressure, the flow rate of the process gas, the process temperature, etc. are accurately controlled. It must be managed and controlled, especially the management of process temperature. That is, if a temperature difference occurs in the wafer surface during the process, the uniformity of the heat treatment is also lowered. Therefore, it is necessary to maintain the in-plane uniformity of the wafer temperature during the heat treatment process.

この場合、熱処理中にウエハ自体の温度を測定することは非常に困難であり、また、ウエハを載置する載置台の温度やこれに埋め込まれる加熱ヒータを熱電対により検出したとしても、これらの温度とウエハ自体の温度との間には数10℃もの温度差が生じているのが一般的であり、ウエハ自体の温度を正確に測定するのはかなり困難である。例えば加熱ヒータ温度が680℃程度でもウエハの実際の温度は、これよりも80℃程度も低い例えば600℃程度となり、測定温度値がウエハ温度を正確に反映しているのではない。   In this case, it is very difficult to measure the temperature of the wafer itself during the heat treatment, and even if the temperature of the mounting table on which the wafer is mounted and the heater embedded in the wafer are detected by a thermocouple, Generally, a temperature difference of several tens of degrees centigrade occurs between the temperature and the temperature of the wafer itself, and it is quite difficult to accurately measure the temperature of the wafer itself. For example, even if the heater temperature is about 680 ° C., the actual temperature of the wafer is, for example, about 600 ° C., which is about 80 ° C. lower than this, and the measured temperature value does not accurately reflect the wafer temperature.

また、他のウエハ面内温度の均一性を確保する手法として熱電対を用いた以下のような手法も知られている。すなわち熱処理時におけるウエハ自体の温度を正確に知るために、モニタ用ウエハの表面に複数、例えば5個程度の熱電対を面内略均等に設け、これを処理容器内へ導入して目標とする温度条件(面内温度の均一条件)となる加熱ヒータへの投入電力量や埋め込み熱電対の温度検出値等の基準となる値を求めておく。そして、実際に製品ウエハを熱処理する際には、上記モニタ用ウエハを用いて求めていた投入電力量や埋め込み熱電対の温度検出値等を維持するようにコントロールしてウエハ面内の温度均一性を確保するようにしている。   In addition, the following method using a thermocouple is also known as a method for ensuring the uniformity of the in-plane temperature of the wafer. That is, in order to accurately know the temperature of the wafer itself at the time of heat treatment, a plurality of, for example, about five thermocouples are provided on the surface of the monitor wafer substantially evenly in the surface, and these are introduced into the processing container as a target. A reference value such as the amount of electric power input to the heater and the temperature detection value of the embedded thermocouple, which is a temperature condition (uniform condition of in-plane temperature), is obtained. When the product wafer is actually heat-treated, the temperature uniformity within the wafer surface is controlled by maintaining the input power amount, the temperature detection value of the embedded thermocouple, etc., obtained using the monitor wafer. To ensure.

この場合、熱処理装置内をメンテナンスした時、処理容器内をクリーニングした時、或いは処理レシピを変える時などに、上述したような熱電対を複数個取り付けたモニタ用ウエハを用いて目標通りの面内温度の均一性を高く維持しているか否かの検証を行なうが、この際、熱電対付きのモニタ用ウエハを載置台へ設置したり、或いは測定後にこれより取り外したりする必要があるので、その都度、処理容器内の圧力を昇降させて大気開放する必要があるばかりか、モニタ用ウエハも人間がハンドリングできる常温程度まで低下させる必要があり、その結果、測定に多くの時間、例えば2日間も要してしまう場合もあって、生産性を低下させる原因となっていた。   In this case, when the inside of the heat treatment apparatus is maintained, the inside of the processing container is cleaned, or when the processing recipe is changed, etc., using the monitor wafer with a plurality of thermocouples as described above, the target surface can be maintained. It is necessary to verify whether the temperature uniformity is maintained at a high level. At this time, it is necessary to install a monitor wafer with a thermocouple on the mounting table, or to remove it after measurement. Each time, it is necessary not only to raise and lower the pressure in the processing container to open the atmosphere, but also to lower the monitor wafer to a room temperature that can be handled by humans. As a result, the measurement takes a lot of time, for example, two days. In some cases, it was necessary to reduce productivity.

また、温度測定に熱電対を用いることから、ウエハ表面に取り付ける個数も物理的にそれ程多くすることはできず、ウエハ面内の詳細な温度分布を知ることができないという不便もあった。
そこで、半導体ウエハの熱処理温度に応じてその表面のシート抵抗値が変化する、という現象を利用して、熱処理時のウエハの温度分布を熱処理後にシート抵抗値を測定することにより知るようにした技術も提案されている(特許文献1、2、3)。
例えば特許文献1では、半導体ウエハのシート抵抗値の変化と熱処理温度との関係を示すグラフを求めて、例えば200〜500℃程度の範囲内で熱処理温度を求める技術が開示されている。また特許文献2には、シート抵抗値と熱処理温度との相関関係から、例えば400〜500℃程度の範囲内でウエハの熱処理温度を推定するようにした技術が開示されている。特許文献3では、不純物がイオン注入されたウエハのシート抵抗値と熱処理温度との相関関係から、例えば530〜720℃程度の範囲内で熱処理温度を求めるようにした技術が開示されている。
Further, since thermocouples are used for temperature measurement, the number of wafers attached to the wafer surface cannot be increased so much, and there is an inconvenience that the detailed temperature distribution in the wafer surface cannot be known.
Therefore, using the phenomenon that the sheet resistance value of the surface changes according to the heat treatment temperature of the semiconductor wafer, the technology to know the temperature distribution of the wafer during the heat treatment by measuring the sheet resistance value after the heat treatment Has also been proposed (Patent Documents 1, 2, and 3).
For example, Patent Literature 1 discloses a technique for obtaining a heat treatment temperature within a range of, for example, about 200 to 500 ° C. by obtaining a graph showing a relationship between a change in sheet resistance value of a semiconductor wafer and a heat treatment temperature. Patent Document 2 discloses a technique for estimating a heat treatment temperature of a wafer within a range of, for example, about 400 to 500 ° C. from a correlation between a sheet resistance value and a heat treatment temperature. Patent Document 3 discloses a technique in which the heat treatment temperature is obtained within a range of about 530 to 720 ° C., for example, from the correlation between the sheet resistance value of the wafer into which impurities are ion-implanted and the heat treatment temperature.

特開平8−22963号公報JP-A-8-22963 特開平9−292285号公報JP-A-9-292285 特開2000−208524号公報JP 2000-208524 A

ところで、上記した特許文献1〜3における各技術は、熱処理後のシート抵抗等を測定することによって熱処理時の温度、または温度分布を求めるようになっており、これによれば或る程度の高い精度で温度、或いは温度分布を求めることができる。しかしながら、上記熱処理後のシート抵抗値は、実際には、熱処理温度に依存して変化するのみならず、熱処理前のその部分のシート抵抗値にも僅かに依存して変化するので、求めた温度、或いは温度分布が実際の熱処理時の温度、或いは温度分布とはやや異なってしまう、という問題があった。   By the way, each technique in the above-mentioned patent documents 1 to 3 obtains the temperature or temperature distribution during the heat treatment by measuring the sheet resistance after the heat treatment, and according to this, it is somewhat high. The temperature or temperature distribution can be obtained with accuracy. However, the sheet resistance value after the above heat treatment actually changes not only depending on the heat treatment temperature, but also slightly depends on the sheet resistance value of that part before the heat treatment, so the obtained temperature Alternatively, there is a problem that the temperature distribution is slightly different from the actual temperature or temperature distribution during the heat treatment.

特に、最近にあっては、チタン膜やタングステン膜などの金属膜やTiN膜などの金属窒化膜を200〜500度程度の低温でアニール等の熱処理する場合があるが、このような低温では、不純物がイオン注入されたウエハのシート抵抗値から熱処理温度を求めるようにした技術(特許文献3)では、注入した不純物が活性化し難いことから、シート抵抗値自体の変化が少なく、熱処理温度を求めるのが更に困難になる、といった問題があった。
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、比較的低温域の熱処理においても、熱処理後にその熱処理工程で晒された熱処理温度や温度分布を精度良く求めることが可能な温度換算関数の形成方法、温度分布の算出方法及び枚葉式の熱処理装置を提供することにある。
In particular, recently, a metal film such as a titanium film or a tungsten film or a metal nitride film such as a TiN film may be subjected to a heat treatment such as annealing at a low temperature of about 200 to 500 degrees, but at such a low temperature, In the technique (Patent Document 3) in which the heat treatment temperature is obtained from the sheet resistance value of the wafer into which impurities are ion-implanted, since the implanted impurities are difficult to activate, the change in the sheet resistance value itself is small and the heat treatment temperature is obtained. There was a problem that it became more difficult.
The present invention has been devised to pay attention to the above problems and to effectively solve them. An object of the present invention is to provide a temperature conversion function forming method, a temperature distribution calculating method, and a temperature distribution function capable of accurately obtaining the heat treatment temperature and temperature distribution exposed in the heat treatment step after heat treatment even in heat treatment in a relatively low temperature region. The object is to provide a single wafer heat treatment apparatus.

本発明者は、熱処理温度とシート抵抗値との関係を鋭意研究した結果、熱処理前のシート抵抗値(以下「イニシャルシート抵抗値」とも称す)が、熱処理後のシート抵抗値の増加量に影響を与えることから、この影響するシート抵抗値量を取り除くことにより、精度の高い適正な熱処理温度、またはその温度分布が得られる、という知見を得ることにより本発明に至ったものである。   As a result of intensive studies on the relationship between the heat treatment temperature and the sheet resistance value, the present inventor has found that the sheet resistance value before the heat treatment (hereinafter also referred to as “initial sheet resistance value”) affects the increase in the sheet resistance value after the heat treatment. Therefore, the present invention has been achieved by obtaining the knowledge that, by removing the amount of sheet resistance value that affects this, an accurate heat treatment temperature or a temperature distribution thereof can be obtained.

請求項1に係る発明は、表面に金属含有膜の形成されたモニタ用被処理体の熱処理前後のシート抵抗値から前記モニタ用被処理体の晒された温度を求めるための温度換算関数の形成方法において、表面に金属含有膜の形成されたモニタ用被処理体を複数枚用意する工程と、前記各モニタ用被処理体に対して金属含有膜の1または複数の箇所においてシート抵抗を測定する処理前シート抵抗測定工程と、前記複数のモニタ用被処理体をそれぞれ異なる温度に晒して熱処理する熱処理工程と、前記熱処理後のモニタ用被処理体の金属含有膜に対して前記処理前シート抵抗測定工程でシート抵抗を測定した箇所と同じ箇所のシート抵抗を測定する処理後シート抵抗測定工程と、前記処理前シート抵抗測定工程で求めたシート抵抗値と前記処理後シート抵抗測定工程で求めたシート抵抗値との差分値を求める差分値算出工程と、熱処理前のシート抵抗値が熱処理後のシート抵抗値に対して影響を与えるシート抵抗値量を前記差分値に対して補償することにより標準差分値を求める工程と、前記標準差分値を平均化することにより前記各熱処理温度における補正差分値を求める補正差分値算出工程と、前記求めた1または複数の補正差分値に基づいて前記熱処理工程における温度と補正差分値との相関関係である温度換算関数を求める工程と、を備えたことを特徴とするモニタ用被処理体の温度換算関数の形成方法である。   The invention according to claim 1 is the formation of a temperature conversion function for obtaining the exposed temperature of the monitor object from the sheet resistance value before and after the heat treatment of the monitor object having a metal-containing film formed on the surface. In the method, a step of preparing a plurality of monitoring objects having a metal-containing film formed on a surface thereof, and a sheet resistance is measured at one or a plurality of locations of the metal-containing film with respect to each of the monitoring objects. A pre-treatment sheet resistance measurement step, a heat treatment step in which the plurality of monitoring objects are subjected to heat treatment at different temperatures, and the pre-treatment sheet resistance with respect to the metal-containing film of the monitoring object after the heat treatment A post-treatment sheet resistance measurement step for measuring the sheet resistance at the same location as the location where the sheet resistance was measured in the measurement step, a sheet resistance value obtained in the pre-treatment sheet resistance measurement step, and the post-treatment sheet A difference value calculation step for obtaining a difference value from the sheet resistance value obtained in the resistance measurement step, and a sheet resistance value amount that the sheet resistance value before the heat treatment affects the sheet resistance value after the heat treatment with respect to the difference value. A step of obtaining a standard difference value by compensating, a correction difference value calculating step of obtaining a correction difference value at each of the heat treatment temperatures by averaging the standard difference value, and the obtained one or more correction difference values And a step of obtaining a temperature conversion function that is a correlation between the temperature in the heat treatment step and the correction difference value based on the temperature conversion function.

このように、熱処理前のシート抵抗値が、熱処理後のシート抵抗値へ影響するシート抵抗値量を取り除くようにしたので、精度の高い適正な熱処理温度やその温度分布を得ることができる。特に、例えば200〜500℃程度の低温域での熱処理温度やその温度分布の精度を向上させることができる。
この場合、例えば請求項2に規定するように、前記モニタ用被処理体は、シリコン基板上に、絶縁層を介して金属含有膜を形成することにより構成されている。
また例えば、請求項3に規定するように、前記金属含有膜は、金属膜、或いは金属窒化膜よりなる。
また例えば、請求項4に規定するように、前記熱処理の所定の温度は、200〜500℃の範囲内である。
As described above, since the sheet resistance value that affects the sheet resistance value after the heat treatment is removed from the sheet resistance value before the heat treatment, it is possible to obtain a highly accurate and appropriate heat treatment temperature and its temperature distribution. In particular, for example, the heat treatment temperature in a low temperature range of about 200 to 500 ° C. and the accuracy of temperature distribution can be improved.
In this case, for example, as defined in claim 2, the object to be monitored is configured by forming a metal-containing film on a silicon substrate via an insulating layer.
Further, for example, as defined in claim 3, the metal-containing film is made of a metal film or a metal nitride film.
For example, as defined in claim 4, the predetermined temperature of the heat treatment is in a range of 200 to 500 ° C.

請求項5に係る発明は、表面に金属含有膜の形成されたモニタ用被処理体の熱処理前後のシート抵抗値から前記モニタ用被処理体の晒された温度の分布を求めるための温度分布の算出方法において、表面に金属含有膜の形成されたモニタ用被処理体を用意する工程と、前記モニタ用被処理体に対して金属含有膜の1または複数の箇所においてシート抵抗を測定する処理前シート抵抗測定工程と、前記モニタ用被処理体を所定の温度に晒して熱処理する熱処理工程と、前記熱処理後のモニタ用被処理体の金属含有膜に対して前記処理前シート抵抗測定工程でシート抵抗を測定した箇所と同じ箇所のシート抵抗を測定する処理後シート抵抗測定工程と、前記処理前シート抵抗測定工程で求めたシート抵抗値と前記処理後シート抵抗測定工程で求めたシート抵抗値との差分値を求める差分値算出工程と、
熱処理前のシート抵抗値が熱処理後のシート抵抗値に対して影響を与えるシート抵抗値量を補償して標準差分値を求める工程と、前記求めた標準差分値と請求項1に係る発明で予め求めた温度換算関数とに基づいてシート抵抗測定箇所の前記熱処理工程における温度を求める工程と、を備えたことを特徴とするモニタ用被処理体の温度分布の算出方法である。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a temperature distribution for obtaining a temperature distribution of the monitor object exposed from a sheet resistance value before and after the heat treatment of the monitor object having a metal-containing film formed on the surface. In the calculation method, a step of preparing a monitoring target object having a metal-containing film formed on a surface thereof, and a process before measuring sheet resistance at one or a plurality of locations of the metal-containing film with respect to the monitoring target object A sheet resistance measurement step, a heat treatment step in which the monitor object is subjected to heat treatment by exposing it to a predetermined temperature, and a sheet resistance measurement step before the treatment with respect to the metal-containing film of the monitor object after heat treatment The sheet resistance measurement step after the process of measuring the sheet resistance at the same location as the location where the resistance was measured, the sheet resistance value obtained in the pre-treatment sheet resistance measurement step, and the post-treatment sheet resistance measurement step A difference value calculation step of calculating a difference value between the sheet resistance value,
In the process according to claim 1, the sheet resistance value before heat treatment compensates for the amount of sheet resistance value that affects the sheet resistance value after heat treatment to obtain a standard difference value, and the obtained standard difference value and the invention according to claim 1 And a step of calculating a temperature in the heat treatment step at the sheet resistance measurement location based on the calculated temperature conversion function.

この場合、例えば請求項6に規定するように、前記モニタ用被処理体は、シリコン基板上に、絶縁層を介して金属含有膜を形成することにより構成されている。
また例えば請求項7に規定するように、前記金属含有膜は、金属膜、或いは金属窒化膜よりなる。
また例えば請求項8に規定するように、前記熱処理の所定の温度は、200〜500℃の範囲内である。
In this case, for example, as defined in claim 6, the object to be monitored is configured by forming a metal-containing film on a silicon substrate via an insulating layer.
For example, as defined in claim 7, the metal-containing film is made of a metal film or a metal nitride film.
For example, as defined in claim 8, the predetermined temperature of the heat treatment is in a range of 200 to 500 ° C.

請求項9に係る発明は、被処理体に対して熱処理を行う枚葉式の熱処理装置において、前記被処理体を収容できる処理容器と、前記被処理体を支持する支持部と、前記処理容器内に所定のガスを導入するガス供給手段と、前記処理容器内を排気する排気手段と、前記処理容器の外側に設けられると共に、複数の加熱ゾーンに分割されて加熱ゾーン毎に制御ができるようになされた加熱手段と、請求項5乃至8のいずれかに係る発明によって求められる温度分布に基づいて前記加熱手段を制御することにより前記加熱ゾーン毎に投入する電力をコントロールする温度制御部と、を備えたことを特徴とする枚葉式の熱処理装置である。   The invention according to claim 9 is a single wafer heat treatment apparatus for performing heat treatment on an object to be processed, a processing container capable of accommodating the object to be processed, a support portion for supporting the object to be processed, and the processing container. A gas supply means for introducing a predetermined gas into the inside, an exhaust means for exhausting the inside of the processing container, and an outside of the processing container, and is divided into a plurality of heating zones so that control can be performed for each heating zone. And a temperature control unit that controls electric power supplied to each heating zone by controlling the heating unit based on a temperature distribution obtained by the invention according to any one of claims 5 to 8. A single wafer heat treatment apparatus.

本発明に係る温度換算関数の形成方法、温度分布の算出方法及び枚葉式の熱処理装置によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
本発明方法によれば、熱処理前のシート抵抗値が、熱処理後のシート抵抗値へ影響するシート抵抗値量を取り除くようにしたので、精度の高い適正な熱処理温度やその温度分布を得ることができる。特に、例えば200〜500℃程度の低温域での熱処理温度やその温度分布の精度を向上させることができる。
本発明装置によれば、上記したように求めた精度の高い熱処理温度、または温度分布に基づいて熱処理時の温度制御を行うことにより、熱処理温度の面内均一性を非常に高くすることができる。
According to the method for forming the temperature conversion function, the method for calculating the temperature distribution, and the single-wafer heat treatment apparatus according to the present invention, the following excellent effects can be obtained.
According to the method of the present invention, since the sheet resistance value before the heat treatment affects the sheet resistance value after the heat treatment is removed, an accurate and accurate heat treatment temperature and its temperature distribution can be obtained. it can. In particular, for example, the heat treatment temperature in a low temperature range of about 200 to 500 ° C. and the accuracy of the temperature distribution can be improved.
According to the apparatus of the present invention, the in-plane uniformity of the heat treatment temperature can be made extremely high by performing temperature control during the heat treatment based on the heat treatment temperature or temperature distribution with high accuracy obtained as described above. .

以下に、本発明に係る温度換算関数の形成方法、温度分布の算出方法及び枚葉式の熱処理装置の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
図1は本発明方法の実施に用いられる枚葉式の熱処理装置の一例を示す断面構成図、図2は図1に示す装置の加熱手段を示す平面図、図3はモニタ用被処理体を示す断面図である。
まず、この枚葉式の熱処理装置について説明する。図1及び図2に示すように、この熱処理装置2は、例えば石英製の矩形状になされた処理容器4を有している。この処理容器4の一側には、被処理体として例えば半導体ウエハ5を導入するための開口6が形成されており、この開口6の周辺部にはフランジ部8が形成されている。この処理容器4内の底部には、容器内に導入されたウエハ5を支持するための支持部10として例えば石英製の突起12が円周状に複数個起立させて設けられており、この突起12によりウエハ5の裏面周辺部を支持するようになっている。
Hereinafter, an embodiment of a method for forming a temperature conversion function, a method for calculating a temperature distribution, and a single wafer heat treatment apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a sectional view showing an example of a single wafer type heat treatment apparatus used for carrying out the method of the present invention, FIG. 2 is a plan view showing heating means of the apparatus shown in FIG. 1, and FIG. It is sectional drawing shown.
First, the single wafer type heat treatment apparatus will be described. As shown in FIGS. 1 and 2, the heat treatment apparatus 2 includes a processing vessel 4 made of, for example, a rectangular shape made of quartz. An opening 6 for introducing, for example, a semiconductor wafer 5 as an object to be processed is formed on one side of the processing container 4, and a flange portion 8 is formed around the opening 6. A plurality of projections 12 made of, for example, quartz are erected on the bottom of the processing vessel 4 as support portions 10 for supporting the wafer 5 introduced into the vessel. 12 supports the periphery of the back surface of the wafer 5.

また、この処理容器4内に侵入してくる図示しない、移載用ピックと上記突起12とが干渉しないようになされており、このピックを上記突起12間に挿入させたまま移載用ピックを昇降させることによりウエハ5の移載を行う。
またこの処理容器4の一側端部には、この中へ必要な所定のガスを導入するためのガス供給手段としてのガス供給口14が設けられると共に、この処理容器4内の雰囲気を例えば真空排気するための排気手段としての排気口16が設けられている。
またこの処理容器4の開口6の端面には、上記フランジ部8と接するようにして間にOリング等のシール部材18を介在させて冷却プレート20が設けられている。そして、この冷却プレート20内には、冷却水を流す冷却水路22が設けられており、上記シール部材18を冷却するようになっている。この冷却プレート20は、上記処理容器4の外側を囲む例えばアルミニウム製のケーシング24にボルト26等により締め付け固定されており、この際、ケーシング24の端部で上記処理容器4のフランジ部8も固定し得るようになっている。
Further, a transfer pick (not shown) that enters the processing container 4 is prevented from interfering with the projection 12, and the transfer pick is inserted with the pick inserted between the projections 12. The wafer 5 is transferred by moving up and down.
A gas supply port 14 is provided at one end of the processing container 4 as a gas supply means for introducing a predetermined gas required therein, and the atmosphere in the processing container 4 is, for example, a vacuum. An exhaust port 16 is provided as an exhaust means for exhausting air.
Further, a cooling plate 20 is provided on the end surface of the opening 6 of the processing container 4 with a seal member 18 such as an O-ring interposed therebetween so as to be in contact with the flange portion 8. And in this cooling plate 20, the cooling water channel 22 which flows a cooling water is provided, and the said sealing member 18 is cooled. The cooling plate 20 is fastened and fixed by, for example, an aluminum casing 24 surrounding the outside of the processing container 4 with bolts 26 or the like. At this time, the flange portion 8 of the processing container 4 is also fixed at the end of the casing 24. It has come to be able to do.

そして、この開口6に臨む部分には、ウエハWの搬出入時に気密に開閉されるゲートバルブ28が設けられている。またこの処理容器4の直ぐ外側には、これを囲むようにして上記ウエハ5を加熱するための加熱手段30が設けられている。具体的には、この加熱手段30は、この処理容器4の上面側及び下面側にそれぞれ略全面に亘って設けたカンタル線よりなる抵抗加熱ヒータ32により形成される。尚、この抵抗加熱ヒータ32を処理容器4の外側の側面側にも設けるようにしてもよい。この抵抗加熱ヒータ32は、複数の加熱ゾーン、すなわちここでは3つの加熱ゾーン32A、32B、32Cに分割されており、例えばマイクロコンピュータ等よりなる温度制御部34により各加熱ゾーン32A〜32C毎に投入する電力を制御し得るようになっている。ここでは上記3つの加熱ゾーンは、前方加熱ゾーン32A、中央加熱ゾーン32B、後方加熱ゾーン32Cよりなる。また各加熱ゾーン32A〜32C毎に熱電対36A、36B、36Cが設けられており、この検出温度を上記温度制御部34へ入力できるようになっている。   A gate valve 28 that is opened and closed in an airtight manner when the wafer W is loaded and unloaded is provided at a portion facing the opening 6. A heating means 30 for heating the wafer 5 is provided immediately outside the processing container 4 so as to surround the processing container 4. Specifically, the heating means 30 is formed by a resistance heater 32 made of Kanthal wire provided over the entire upper surface side and lower surface side of the processing container 4. The resistance heater 32 may also be provided on the outer side surface of the processing container 4. The resistance heater 32 is divided into a plurality of heating zones, that is, three heating zones 32A, 32B, and 32C in this case. For example, the temperature control unit 34 including a microcomputer or the like inputs the heating heaters 32A to 32C. Power to be controlled. Here, the three heating zones include a front heating zone 32A, a central heating zone 32B, and a rear heating zone 32C. Thermocouples 36A, 36B, and 36C are provided for each of the heating zones 32A to 32C, and the detected temperature can be input to the temperature controller 34.

さて、このように形成された枚葉式の熱処理装置2を用いて半導体ウエハ等の熱処理を行う場合には、これに先立ってウエハを面内温度の均一性良く加熱できるか否かを確認しなければならない。またこのような面内温度の均一性の確認は、定期的に、或いは必要に応じて不定期的に行われる。
この面内温度の均一性の確認のために用いるモニタ用被処理体、例えばモニタ用ウエハの一例は図3に示されている。すなわち、このモニタ用ウエハ5Mは、例えばシリコン基板40上に、例えばSiO よりなる絶縁層42を介して金属含有膜44を積層することにより形成されている。この絶縁層42は、金属含有膜44がシリサイド化されるのを防止する機能を有している。この金属含有膜44としては、Ti、W、Cu、Co、Ni等の金属膜の他に、これらの金属の窒化膜、例えばTiNの金属窒化膜を用いることができ、ここでは一例としてTiN膜を用いている。
When performing heat treatment of a semiconductor wafer or the like using the single-wafer type heat treatment apparatus 2 formed in this manner, prior to this, it is confirmed whether or not the wafer can be heated with good in-plane temperature uniformity. There must be. Also, the confirmation of the uniformity of the in-plane temperature is performed regularly or irregularly as necessary.
An example of a monitoring object to be used for confirming the uniformity of the in-plane temperature, for example, a monitoring wafer is shown in FIG. That is, the monitor wafer 5M is formed by laminating the metal-containing film 44 on the silicon substrate 40 via the insulating layer 42 made of, for example, SiO 2 . The insulating layer 42 has a function of preventing the metal-containing film 44 from being silicided. As the metal-containing film 44, in addition to a metal film such as Ti, W, Cu, Co, and Ni, a nitride film of these metals, for example, a TiN metal nitride film can be used. Is used.

<シート抵抗値から熱処理温度を求めるプロセス>
次に、シート抵抗値から熱処理温度を求めるプロセス(方法)について説明する。
図4は補正前の熱処理温度とシート抵抗値の増加分:ΔRsとの関係を示すグラフである。一般に、Ti、W、TiN、Ni、Co、Cu等の一般的に半導体ウエハの成膜材料として用いられる金属材料は低温でも酸化や窒化がし易く、この反応が生ずるとシート抵抗値Rsが増加する現象がある。そこで、図3に示したようなモニタ用ウエハ5Mを用いて、この熱処理前と熱処理後のシート抵抗値を予め測定しておき、この時のシート抵抗値の増加分(差分値)ΔRsと熱処理温度Tとの関係を予め求めておく。このようにして作成した相関関係の一例が図4に示されている。この熱処理時のプロセス条件は、金属含有膜としてTiN膜を用いており、0.5slmのO ガスを供給しつつ300secのアニール処理を行った。
<Process for obtaining heat treatment temperature from sheet resistance value>
Next, a process (method) for obtaining the heat treatment temperature from the sheet resistance value will be described.
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the heat treatment temperature before correction and the increase in sheet resistance value: ΔRs. In general, metal materials such as Ti, W, TiN, Ni, Co, and Cu that are generally used as film forming materials for semiconductor wafers are easily oxidized and nitrided even at low temperatures. When this reaction occurs, the sheet resistance value Rs increases. There is a phenomenon. Therefore, using the monitor wafer 5M as shown in FIG. 3, the sheet resistance value before and after the heat treatment is measured in advance, and the increase (difference value) ΔRs in the sheet resistance value at this time and the heat treatment are measured. A relationship with the temperature T is obtained in advance. An example of the correlation created in this way is shown in FIG. The process conditions during this heat treatment were a TiN film as the metal-containing film, and an annealing treatment of 300 sec was performed while supplying 0.5 slm O 2 gas.

この時、図4に示すような相関関係の関数、すなわち温度換算関数の近似式は次の式1のように表される。
ΔRs=0.160009667967257e0.014943307967261XT …式1
最初に、図4に示されるような基準となる温度換算関数を求めておき、その後は、必要に応じて、例えば定期的に、或いは不定期的に上記したようなモニタ用ウエハを熱処理して、その熱処理前後のシート抵抗値ΔRsを求めてこれを図4に示すグラフ、或いは式1に当てはめれば、そのシート抵抗値を測定した箇所の処理時の温度や温度分布を求めることができる。
At this time, a correlation function as shown in FIG. 4, that is, an approximate expression of the temperature conversion function, is expressed as the following Expression 1.
ΔRs = 0.1600096667967257e 0.014943307967261XT ... Formula 1
First, a reference temperature conversion function as shown in FIG. 4 is obtained, and thereafter, for example, the monitor wafer as described above is heat-treated periodically or irregularly as necessary. If the sheet resistance value ΔRs before and after the heat treatment is obtained and applied to the graph shown in FIG. 4 or Formula 1, the temperature and temperature distribution at the time of processing at the location where the sheet resistance value is measured can be obtained.

しかしながら、前述したように、熱処理後のシート抵抗値は、実際には、熱処理温度に依存して変化するのみならず、熱処理前のシート抵抗値(イニシャルシート抵抗値)にも僅かに依存して変化するので、図4で表される式1を参照して求めた温度や温度分布は、実際の温度や温度分布からかなりの誤差が生ずる場合がある。
そこで、本発明方法では、上記イニシャル抵抗値が熱処理後のシート抵抗値に対して影響を与えるシート抵抗値の量、すなわちシート抵抗値量に基づいて、熱処理前後のシート抵抗値の差分である差分値を補正して補正差分値を求め、この補正差分値に基づいて温度換算関数を求めるようにしている。
However, as described above, the sheet resistance value after the heat treatment does not actually change depending on the heat treatment temperature, but also slightly depends on the sheet resistance value (initial sheet resistance value) before the heat treatment. Since it varies, the temperature and temperature distribution obtained with reference to Equation 1 shown in FIG. 4 may have a considerable error from the actual temperature and temperature distribution.
Therefore, in the method of the present invention, the difference between the initial resistance value and the sheet resistance value before and after heat treatment based on the amount of sheet resistance value that affects the sheet resistance value after heat treatment, that is, the sheet resistance value amount. The value is corrected to obtain a correction difference value, and a temperature conversion function is obtained based on the correction difference value.

具体的には、まず、イニシャル抵抗値が熱処理後のシート抵抗値の増加に対してどの程度の影響を与えるかについて検証する。図5は熱処理温度が300℃におけるイニシャル抵抗値Rsと、熱処理前後におけるシート抵抗値の増加分ΔRsとの関係を示すグラフである。図6は熱処理温度が350℃におけるイニシャル抵抗値Rsと、熱処理前後におけるシート抵抗値の増加分ΔRsとの関係を示すグラフである。図7は熱処理温度が400℃におけるイニシャル抵抗値Rsと、熱処理前後におけるシート抵抗値の増加分ΔRsとの関係を示すグラフである。   Specifically, first, it is verified how much the initial resistance value affects the increase in the sheet resistance value after the heat treatment. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the initial resistance value Rs when the heat treatment temperature is 300 ° C. and the increase ΔRs of the sheet resistance value before and after the heat treatment. FIG. 6 is a graph showing the relationship between the initial resistance value Rs when the heat treatment temperature is 350 ° C. and the increase ΔRs of the sheet resistance value before and after the heat treatment. FIG. 7 is a graph showing the relationship between the initial resistance value Rs when the heat treatment temperature is 400 ° C. and the increment ΔRs of the sheet resistance value before and after the heat treatment.

図5〜図7に示す各熱処理においては、O ガスを0.5slmの流量で供給しつつ300secのアニール処理を行っている。またシート抵抗値の測定箇所は49点である。ここでシート抵抗値の増加分ΔRsは、当然のこととして熱処理前後のシート抵抗値の差分値として求められる。そして、図5〜図7に示す各グラフにおいて、それぞれの直線は、49点のシート抵抗値に基づいて最小2乗法により求めた傾向直線であり、各傾向直線は、300℃の場合は”y=0.4232x−18.455”、350℃の場合は”y=0.5378x−14.997”、400℃の場合は”y=2.0643x−96.536”としてそれぞれ表される。尚、上記傾向直接において、xはイニシャルシート抵抗値Rsであり、yはシート抵抗値の増加分ΔRsである。 In each heat treatment shown in FIG. 5 to FIG. 7, an annealing process of 300 sec is performed while supplying O 2 gas at a flow rate of 0.5 slm. The sheet resistance value is measured at 49 points. Here, the increase ΔRs of the sheet resistance value is naturally obtained as a difference value between the sheet resistance values before and after the heat treatment. In each graph shown in FIG. 5 to FIG. 7, each straight line is a trend line obtained by the least square method based on the sheet resistance value of 49 points, and each trend line is “y” at 300 ° C. = 0.4232x-18.455 ", 350 [deg.] C. is expressed as" y = 0.5378x-14.997 ", and 400 [deg.] C. is expressed as" y = 2.6443x-96.536 ". It should be noted that in the above trend directly, x is the initial sheet resistance value Rs, and y is the increase ΔRs of the sheet resistance value.

図5乃至図7から明らかなように、熱処理温度が300℃、350℃、400℃へと高くなるに従って、上記傾向直線の傾きは、”0.4232”、”0.5378”及び”2.0643”の順で順次大きくなっている。この結果、ウエハのイニシャルシート抵抗値が、熱処理後のシート抵抗値の増加に対してかなり影響を与えることが確認できる。換言すれば、例えば同じ温度でウエハを熱処理したとしても、イニシャルシート抵抗値にバラツキが存在すれば、熱処理後のシート抵抗値はそのバラツキが拡大された状態で表されることになる。ここで、上記イニシャルシート抵抗値が熱処理後のシート抵抗値に対して影響を与えるシート抵抗値量を上記差分値に対して補償することにより標準差分値を求める。   As apparent from FIGS. 5 to 7, as the heat treatment temperature increases to 300 ° C., 350 ° C., and 400 ° C., the inclination of the trend line is “0.4232”, “0.5378”, and “2. The size increases in the order of 0643 ″. As a result, it can be confirmed that the initial sheet resistance value of the wafer significantly affects the increase of the sheet resistance value after the heat treatment. In other words, for example, even if the wafer is heat-treated at the same temperature, if there is a variation in the initial sheet resistance value, the sheet resistance value after the heat treatment is expressed in a state where the variation is expanded. Here, the standard difference value is obtained by compensating the amount of sheet resistance that the initial sheet resistance value affects the sheet resistance value after the heat treatment with respect to the difference value.

次に、この得られた標準差分値を平均化することにより各熱処理温度における補正差分値(補正ΔRs)を求める。更に、この求めた各熱処理温度における補正差分値に基づいて熱処理工程における温度と補正差分値との相関関係である温度換算関数を求める。
まず、上記標準差分値は、図5乃至図7における各シート抵抗値の増加分ΔRsから、イニシャルシート抵抗値が熱処理後のシート抵抗値に対して影響を与えるシート抵抗値量を補償することにより求める。具体的には、図5乃至図7の各グラフにおいて、各49点のシート抵抗値の増加分の平均値と上記温度換算関数との差分を、各シート抵抗値の増加分から減じたり、或いは加えたりすることにより補償する。この補償の操作について一例として熱処理温度が300℃の時のシート抵抗値の増加分を示す図5を用いて説明する。
Next, the obtained standard difference value is averaged to obtain a correction difference value (correction ΔRs) at each heat treatment temperature. Further, a temperature conversion function that is a correlation between the temperature in the heat treatment step and the correction difference value is obtained based on the obtained correction difference value at each heat treatment temperature.
First, the standard difference value is obtained by compensating the sheet resistance value amount that the initial sheet resistance value affects the sheet resistance value after the heat treatment from the increment ΔRs of each sheet resistance value in FIGS. Ask. Specifically, in each of the graphs of FIGS. 5 to 7, the difference between the average value of the 49 sheet resistance increases and the temperature conversion function is subtracted from or added to the increase of each sheet resistance value. To compensate. As an example, the compensation operation will be described with reference to FIG. 5 showing an increase in the sheet resistance value when the heat treatment temperature is 300.degree.

まず、図5中において、測定箇所49点のポイント全てのシート抵抗値の増加分の平均値を”AV”とすると、この平均値AVと傾向直線との差が、上記シート抵抗値量として定義される。そして、該当するポイントのシート抵抗値の増加分ΔRsに対してこのシート抵抗値量を減算(平均値AVと傾向直線とが交わる交差点O1より右側の領域)、或いは加算(平均値AVと傾向直線とが交わる交差点O1より左側の領域)する。具体的には、交差点O1より右側の領域にある点P1(x1、y1)におけるシート抵抗値量は”|Δy1|”(絶対値)となり、この点P1における標準差分値Δm1は次の式のようになる。
Δm1=y1−|Δy1|
また交差点O1より左側の領域にある点P2(x2、y2)におけるシート抵抗値量は”|Δy2|”となり、この点P2における標準差分値Δm2は次の式のようになる。
Δm2=y2+|Δy2|
このようにして、49点の標準差分値Δm1,Δm2,…,Δm49を求める。そして、上記標準差分値の平均値を下記の式のように求め、これを補正差分値(補正ΔRs)として定義する。
補正ΔRs=(Δm1+Δm2+ … +Δm48+Δm49)/49
このようにして、温度300℃における補正差分値(補正ΔRs)が求められることになる。
First, in FIG. 5, if the average value of the increase in sheet resistance value at all 49 points of measurement is “AV”, the difference between the average value AV and the trend line is defined as the above-mentioned sheet resistance value amount. Is done. Then, the sheet resistance value amount is subtracted from the increase ΔRs of the sheet resistance value at the corresponding point (a region on the right side of the intersection O1 where the average value AV and the trend line intersect) or added (the average value AV and the trend line). To the left of the intersection O1). Specifically, the sheet resistance value amount at the point P1 (x1, y1) in the region on the right side of the intersection O1 is “| Δy1 |” (absolute value), and the standard difference value Δm1 at this point P1 is expressed by the following equation. It becomes like this.
Δm1 = y1- | Δy1 |
Further, the sheet resistance value amount at the point P2 (x2, y2) in the region on the left side of the intersection O1 is “| Δy2 |”, and the standard difference value Δm2 at this point P2 is expressed by the following equation.
Δm2 = y2 + | Δy2 |
In this way, 49 standard difference values Δm1, Δm2,..., Δm49 are obtained. And the average value of the said standard difference value is calculated | required like a following formula, and this is defined as correction | amendment difference value (correction (DELTA) Rs).
Correction ΔRs = (Δm1 + Δm2 +... + Δm48 + Δm49) / 49
In this way, the correction difference value (correction ΔRs) at the temperature of 300 ° C. is obtained.

そして、上記したような方法で、図6に示す350℃における補正差分値(補正ΔRs)及び図7に示す400℃における補正差分値(補正ΔRs)も求める。そして、上記300℃、350℃及び400℃の3点の補正差分値(補正ΔRs)に基づいて熱処理温度Tとの相関関係である温度換算関数を近似的に求める。図8は、上記のようにして求めた温度換算関数、すなわち熱処理温度と補正差分値との関係を示すグラフである。ここで300℃における補正差分値は”14.27”、350℃における補正差分値は”27.22”であり、400℃における補正差分値は”67.43”である。また近似された温度換算関数は次の式2である。
補正ΔRs=0.163766056903413e0.014870024804760xT
…式2
図4と図8とを比較して明らかなように、図8に示す温度換算関数ではイニシャルシート抵抗値に起因して発生する熱処理後のシート抵抗値の増加量が補償されている。
Then, the correction difference value (correction ΔRs) at 350 ° C. shown in FIG. 6 and the correction difference value (correction ΔRs) at 400 ° C. shown in FIG. Then, a temperature conversion function that is a correlation with the heat treatment temperature T is approximately obtained based on the three correction difference values (correction ΔRs) of 300 ° C., 350 ° C., and 400 ° C. FIG. 8 is a graph showing the temperature conversion function obtained as described above, that is, the relationship between the heat treatment temperature and the correction difference value. Here, the correction difference value at 300 ° C. is “14.27”, the correction difference value at 350 ° C. is “27.22”, and the correction difference value at 400 ° C. is “67.43”. The approximated temperature conversion function is the following equation (2).
Correction ΔRs = 0.1637660569041313e 0.0148700248044760xT
... Formula 2
As is clear from comparison between FIG. 4 and FIG. 8, the temperature conversion function shown in FIG. 8 compensates for the increase in the sheet resistance value after the heat treatment caused by the initial sheet resistance value.

ここで上記温度換算関数を求めるまでの一連の動作を図9に示す温度換算関数を求めるフローに基づいて総括的に説明する。
まず、表面に金属含有膜として例えばTiN膜が形成された複数枚、ここでは300℃用、350℃用及び400℃用の合計3枚のモニタ用ウエハを用意する(S1)。
次に、熱処理前に上記3枚のモニタ用ウエハの表面のシート抵抗値を、それぞれ複数箇所、例えば49点箇所で測定する(S2)。
次に、上記3枚のモニタ用ウエハに対してそれぞれ異なった温度で熱処理を実行する(S3)。ここでは、上述のように300℃、350℃及び400℃の異なった温度でアニール等の処理を行う。この場合、プロセス温度以外の他のプロセス条件、特にプロセス時間をそれぞれ同じとなるように設定する。
Here, a series of operations until the above-described temperature conversion function is obtained will be generally described based on a flow for obtaining the temperature conversion function shown in FIG.
First, a plurality of monitor wafers having, for example, a TiN film formed as a metal-containing film on the surface, in this case, a total of three monitor wafers for 300 ° C., 350 ° C. and 400 ° C. are prepared (S1).
Next, before the heat treatment, the sheet resistance values on the surfaces of the three monitor wafers are measured at a plurality of locations, for example, 49 locations (S2).
Next, heat treatment is performed at different temperatures on the three monitor wafers (S3). Here, as described above, annealing or the like is performed at different temperatures of 300 ° C., 350 ° C., and 400 ° C. In this case, the process conditions other than the process temperature, particularly the process time, are set to be the same.

次に、熱処理後の上記各モニタ用ウエハを室温まで冷却して、この表面のTiN膜のシート抵抗値を測定する(S4)。この場合、測定箇所及び測定ポイント数は熱処理前のシート抵抗値の測定の時(ステップS2)と同じとする。
次に、上記ステップS2、S4で得られた熱処理前後のシート抵抗値の差分値ΔRs、各モニタ用ウエハについて49点で求める(S5)。この差分値ΔRsをグラフにプロットすることにより図5乃至図7に示すグラフが得られることになる。
次に、熱処理前のシート抵抗値(イニシャルシート抵抗値)が熱処理後のシート抵抗値に対して影響を与えるシート抵抗値量(図5中のΔy1及びΔy2)を、各差分値に対して補償して49点の標準差分値を、各熱処理温度毎に求める(S6)。この標準差分値は、先に示したΔm1〜Δm49に相当する。
Next, each of the monitor wafers after the heat treatment is cooled to room temperature, and the sheet resistance value of the TiN film on the surface is measured (S4). In this case, the measurement location and the number of measurement points are the same as in the measurement of the sheet resistance value before the heat treatment (step S2).
Next, the difference value ΔRs of the sheet resistance values before and after the heat treatment obtained in the above steps S2 and S4 is obtained at 49 points for each monitor wafer (S5). By plotting the difference value ΔRs on a graph, the graphs shown in FIGS. 5 to 7 are obtained.
Next, the sheet resistance values (Δy1 and Δy2 in FIG. 5) that the sheet resistance value before the heat treatment (initial sheet resistance value) affects the sheet resistance value after the heat treatment are compensated for each difference value. Thus, 49 standard difference values are obtained for each heat treatment temperature (S6). This standard difference value corresponds to Δm1 to Δm49 shown above.

次に、上記標準差分値を、300℃、350℃及び400℃の熱処理温度毎に平均化することにより各熱処理温度における補正差分値を求める(S7)。
次に、上記各補正差分値、ここでは3点の補正差分値に基づいて、図8に示すような熱処理温度Tと補正差分値(補正ΔRs)との相関関係を示す温度換算関数を求める(S8)。
上記した図8に示すような温度換算関数の形成動作は、熱処理装置の立ち上げ時や、内部構成部品を交換した時などに行われ、得られた図8に示すような温度換算関数は、例えば図1に示す温度制御部34等に記憶させておく。
Next, the standard difference value is averaged for each heat treatment temperature of 300 ° C., 350 ° C., and 400 ° C. to obtain a corrected difference value at each heat treatment temperature (S7).
Next, a temperature conversion function indicating the correlation between the heat treatment temperature T and the correction difference value (correction ΔRs) as shown in FIG. 8 is obtained based on each of the correction difference values, here, the three correction difference values ( S8).
The above-described temperature conversion function forming operation as shown in FIG. 8 is performed when the heat treatment apparatus is started up or when internal components are replaced, and the obtained temperature conversion function as shown in FIG. For example, it is stored in the temperature controller 34 shown in FIG.

次に、上記温度換算関数を用いて定期的、或いは不定期的に行われるウエハに対する温度分布の検査について説明する。
この検査は、例えば製品ウエハを規定枚数、例えば4スロット、100枚の製品ウエハを熱処理する毎に行われる。図10は半導体ウエハの温度分布を検査する場合のフローを示す。図10に示すフローは、最後のステップで図9に示すフローで求めた温度換算関数を用いて温度分布を求める点以外は、図9に示すフローと略同じである。ここでは熱処理温度が例えば350℃の時の温度分布を求める場合を例にとって説明する。
Next, the inspection of the temperature distribution on the wafer that is performed regularly or irregularly using the temperature conversion function will be described.
For example, this inspection is performed every time a predetermined number of product wafers, for example, 4 slots and 100 product wafers are heat-treated. FIG. 10 shows a flow for inspecting the temperature distribution of the semiconductor wafer. The flow shown in FIG. 10 is substantially the same as the flow shown in FIG. 9 except that the temperature distribution is obtained using the temperature conversion function obtained in the flow shown in FIG. 9 in the last step. Here, a case where the temperature distribution when the heat treatment temperature is 350 ° C. is obtained will be described as an example.

まず、表面に金属含有膜として例えばTiN膜が形成された350℃用のモニタ用ウエハを用意する(S21)。
次に、熱処理前に上記モニタ用ウエハの表面のシート抵抗値を、複数箇所、例えば49点箇所で測定する(S22)。
次に、上記モニタ用ウエハに対して所定の温度、ここでは350℃で熱処理を実行する(S23)。ここでは、上述のように350℃の温度でアニール等の処理を行う。この場合、プロセス温度以外の他のプロセス条件、特にプロセス時間は、温度換算関数を求めた時の熱処理時と同じとなるように設定する。
First, a monitoring wafer for 350 ° C. having, for example, a TiN film formed as a metal-containing film on the surface is prepared (S21).
Next, before the heat treatment, the sheet resistance value on the surface of the monitor wafer is measured at a plurality of locations, for example, 49 locations (S22).
Next, a heat treatment is performed on the monitor wafer at a predetermined temperature, here 350 ° C. (S23). Here, as described above, annealing or the like is performed at a temperature of 350 ° C. In this case, the process conditions other than the process temperature, in particular the process time, are set to be the same as those in the heat treatment when the temperature conversion function is obtained.

次に、熱処理後の上記モニタ用ウエハを室温まで冷却して、この表面のTiN膜のシート抵抗値を測定する(S24)。この場合、測定箇所及び測定ポイント数は熱処理前のシート抵抗値の測定の時(ステップS22)と同じとする。
次に、上記ステップS22、S24で得られた熱処理前後のシート抵抗値の差分値ΔRs、上記モニタ用ウエハについて49点で求める(S25)。この差分値ΔRsをグラフにプロットすることにより図5乃至図7に示すグラフが得られることになる。
次に、熱処理前のシート抵抗値(イニシャルシート抵抗値)が熱処理後のシート抵抗値に対して影響を与えるシート抵抗値量(図5中のΔy1及びΔy2をそれぞれ求めた場合と同じ)を、各差分値に対して補償して49点の標準差分値を、各熱処理温度毎に求める(S6)。この標準差分値は、先に示したΔm1〜Δm49に相当する。
Next, the monitor wafer after the heat treatment is cooled to room temperature, and the sheet resistance value of the TiN film on this surface is measured (S24). In this case, the measurement location and the number of measurement points are the same as in the measurement of the sheet resistance value before the heat treatment (step S22).
Next, the difference value ΔRs between the sheet resistance values before and after the heat treatment obtained in steps S22 and S24 is obtained at 49 points for the monitor wafer (S25). By plotting the difference value ΔRs on a graph, the graphs shown in FIGS. 5 to 7 are obtained.
Next, the sheet resistance value before the heat treatment (initial sheet resistance value) affects the sheet resistance value after the heat treatment (same as the case where Δy1 and Δy2 in FIG. 5 are respectively determined), 49 standard difference values are obtained for each heat treatment temperature by compensating for each difference value (S6). This standard difference value corresponds to Δm1 to Δm49 shown above.

次に上記標準差分値を、図8に示す温度換算関数に当てはめて参照することにより、各49点のシート抵抗値測定箇所の熱処理温度Tを求めることになる(S27)。この場合、上記標準差分値は、図8中の縦軸の補正差分値(補正ΔRs)に対応することになる。このようにして求めた49点の熱処理温度をウエハマップ上にプロットすることにより、ウエハ中の温度分布を求める。
このように、熱処理前のシート抵抗値が、熱処理後のシート抵抗値へ影響するシート抵抗値量を取り除くようにしたので、精度の高い適正な熱処理温度やその温度分布を得ることができる。特に、例えば200〜500℃程度の低温域での熱処理温度やその温度分布の精度を向上させることができる。
そして、ここで得られた温度分布を参照して温度制御部34(図1参照)はこの温度分布がより均一化するように、温度制御部34は加熱手段30の各加熱ゾーン32A〜32Cへ供給する電力を個別に判断して温度制御することになる。実際には、熱電対36A〜36Cが各加熱ゾーンに設けてあり、ここで得られた温度分布から各加熱ゾーンの熱電対の温度を設定する。
Next, by referring to the standard difference value by applying it to the temperature conversion function shown in FIG. 8, the heat treatment temperature T of each of the 49 sheet resistance value measurement locations is obtained (S27). In this case, the standard difference value corresponds to the correction difference value (correction ΔRs) on the vertical axis in FIG. The temperature distribution in the wafer is obtained by plotting the 49 heat treatment temperatures thus obtained on the wafer map.
As described above, since the sheet resistance value that affects the sheet resistance value after the heat treatment is removed from the sheet resistance value before the heat treatment, it is possible to obtain a highly accurate and appropriate heat treatment temperature and its temperature distribution. In particular, for example, the heat treatment temperature in a low temperature range of about 200 to 500 ° C. and the accuracy of the temperature distribution can be improved.
Then, referring to the temperature distribution obtained here, the temperature control unit 34 (see FIG. 1) moves the temperature control unit 34 to each of the heating zones 32A to 32C of the heating means 30 so that the temperature distribution becomes more uniform. The temperature is controlled by individually determining the power to be supplied. Actually, thermocouples 36A to 36C are provided in each heating zone, and the temperature of the thermocouple in each heating zone is set from the temperature distribution obtained here.

ここで、図4及び図8に示す各温度換算関数を用いて求めたウエハの温度分布の状態について説明する。図11は補正前及び補正後の温度換算関数を用いて求めたウエハの温度分布を示す図である。図11(A)は図4に示す補正前の温度換算関数を用いた場合を示し、図11(B)は図8に示す補正後の温度換算関数を用いた場合を示す。熱処理温度は、それぞれ300℃、350℃及び400℃である。図示するように、補正の前後で明らかに温度分布が異なっているのが判明する。尚、図中の数字は、シート抵抗値の差分値、或いは補正差分値(標準差分値)を示す。   Here, the temperature distribution state of the wafer obtained by using each temperature conversion function shown in FIGS. 4 and 8 will be described. FIG. 11 is a diagram showing the temperature distribution of the wafer obtained using the temperature conversion function before and after correction. 11A shows a case where the temperature conversion function before correction shown in FIG. 4 is used, and FIG. 11B shows a case where the temperature conversion function after correction shown in FIG. 8 is used. The heat treatment temperatures are 300 ° C., 350 ° C., and 400 ° C., respectively. As shown in the figure, it is clear that the temperature distribution is clearly different before and after the correction. In addition, the number in a figure shows the difference value of sheet resistance value, or a correction | amendment difference value (standard difference value).

次に、図8に示す補正された温度換算関数を用いて求めたウエハの温度分布が適正な温度を反映しているか否かの検討を行ったので、その検討結果について説明する。
図12はウエハの温度分布の検証実験を行った時にモニタ用ウエハの表面中心部と周辺部とに取り付けた熱電対の温度を示すグラフ、図13は図12に示すモニタ用ウエハの熱処理後に図8に示す補正後の温度換算関数を用いて求めた温度分布を示す図である。ここでは熱処理温度を350℃と362℃とにそれぞれ設定して、2回検証実験を行った。
図12中、曲線A1は設定温度が350℃の時のウエハ中心部の熱電対の検出温度の推移を示し、曲線A2は設定温度が350℃の時のウエハ周辺部の熱電対の検出温度の推移を示し、曲線B1は設定温度が362℃の時のウエハ中心部の熱電対の検出温度の推移を示し、曲線B2は設定温度が362℃の時のウエハ周辺部の熱電対の検出温度の推移を示し、図12から明らかなように、曲線A1及び曲線B1は、それぞれ設定温度の350℃及び362℃を安定的に示して推移している。また曲線A2及び曲線B2は、それぞれ345℃及び380℃を示して推移している。
Next, whether or not the temperature distribution of the wafer obtained by using the corrected temperature conversion function shown in FIG. 8 reflects an appropriate temperature will be described.
FIG. 12 is a graph showing the temperature of the thermocouple attached to the central portion and the peripheral portion of the surface of the monitor wafer when the wafer temperature distribution verification experiment is performed, and FIG. 13 is a diagram after the heat treatment of the monitor wafer shown in FIG. FIG. 9 is a diagram showing a temperature distribution obtained using the corrected temperature conversion function shown in FIG. Here, the heat treatment temperature was set to 350 ° C. and 362 ° C., respectively, and the verification experiment was performed twice.
In FIG. 12, the curve A1 shows the transition of the detected temperature of the thermocouple at the wafer center when the set temperature is 350 ° C., and the curve A2 shows the detected temperature of the thermocouple at the periphery of the wafer when the set temperature is 350 ° C. Curve B1 shows the transition of the detected temperature of the thermocouple at the center of the wafer when the set temperature is 362 ° C., and curve B2 shows the detected temperature of the thermocouple at the periphery of the wafer when the set temperature is 362 ° C. As can be seen from FIG. 12, the curve A1 and the curve B1 stably show the set temperatures of 350 ° C. and 362 ° C., respectively. Curves A2 and B2 show transitions at 345 ° C. and 380 ° C., respectively.

これに対して、図12に示す2枚のモニタ用ウエハの温度分布は、図13に示されており、図13(A)は熱処理温度か350℃の時の温度分布を示し、図13(B)は熱処理温度か362℃の時の温度分布を示している。図13中には、図12中の曲線A1、A2、B1、B2に対応する熱電対の設置位置がA1、A2、B1、B2で示されている。図13(A)に示すように、この温度分布は、中心部分(位置A1)が略352℃程度を示しており、ウエハ周辺に行く程、非常に僅かずつ温度が低下しているが、位置A2で345℃程度を示しており、結果的に、図13(A)には実際の略適正なウエハ温度の温度分布が示されていることが確認できた。
図13(B)に示すように、この温度分布は、中心部分(位置B1)が略362℃程度を示しており、ウエハ周辺に行く程、非常に僅かずつ温度が低下或いは増加しているが、位置B2で378℃程度を示しており、結果的に、図13(B)には実際の略適正なウエハ温度の温度分布が示されていることが確認できた。
On the other hand, the temperature distribution of the two monitor wafers shown in FIG. 12 is shown in FIG. 13, and FIG. 13A shows the temperature distribution when the heat treatment temperature is 350 ° C. FIG. B) shows the temperature distribution at the heat treatment temperature or 362 ° C. In FIG. 13, the installation positions of the thermocouples corresponding to the curves A1, A2, B1, and B2 in FIG. 12 are indicated by A1, A2, B1, and B2. As shown in FIG. 13A, this temperature distribution shows that the central portion (position A1) has a temperature of about 352 ° C., and the temperature gradually decreases toward the periphery of the wafer. A2 indicates about 345 ° C. As a result, it was confirmed that FIG. 13A shows an actual substantially appropriate temperature distribution of the wafer temperature.
As shown in FIG. 13B, this temperature distribution shows that the central portion (position B1) is approximately 362 ° C., and the temperature decreases or increases very gradually toward the periphery of the wafer. The position B2 indicates about 378 ° C. As a result, it can be confirmed that FIG. 13B shows an actual substantially appropriate temperature distribution of the wafer temperature.

次に、図13に示すように求めたモニタ用ウエハの温度分布に基づいて、これを均一化させるように図1に示す加熱手段30の各加熱ゾーン32A、32B、32Cの制御用熱電対の温度設定を実際に個別に制御した時のウエハの温度分布について説明する。
図14はモニタ用ウエハの温度分布に基づいて各加熱ゾーンの温度設定を実際に個別に制御した時のウエハ直径方向における温度分布を示すグラフである。図中、曲線X1は中央加熱ゾーンを中心として前方加熱ゾーン(F)が”+0℃”に設定され、後方加熱ゾーン(R)が”+0℃”に設定された場合を示し、曲線X2は中央加熱ゾーンを中心として前方加熱ゾーン(F)が”+20℃”に設定され、後方加熱ゾーン(R)が”−20℃”に設定された場合を示し、曲線X3は中央加熱ゾーンを中心として前方加熱ゾーン(F)が”+15℃”に設定され、後方加熱ゾーン(R)が”−15℃”に設定された場合を示し、曲線X3は中央加熱ゾーンを中心として前方加熱ゾーン(F)が”+20℃”に設定され、後方加熱ゾーン(R)が”+0℃”に設定された場合を示す。
Next, based on the temperature distribution of the monitor wafer obtained as shown in FIG. 13, the control thermocouples of the heating zones 32A, 32B, 32C of the heating means 30 shown in FIG. The temperature distribution of the wafer when the temperature setting is actually individually controlled will be described.
FIG. 14 is a graph showing the temperature distribution in the wafer diameter direction when the temperature setting of each heating zone is actually individually controlled based on the temperature distribution of the monitor wafer. In the figure, curve X1 shows the case where the front heating zone (F) is set to “+ 0 ° C.” and the rear heating zone (R) is set to “+ 0 ° C.” with the center heating zone as the center, and curve X2 is the center The front heating zone (F) is set to “+ 20 ° C.” with the heating zone as the center, and the rear heating zone (R) is set to “−20 ° C.”, and the curve X3 is the front with the center heating zone as the center. The case where the heating zone (F) is set to “+ 15 ° C.” and the rear heating zone (R) is set to “−15 ° C.” is shown. Curve X3 shows that the front heating zone (F) is centered on the central heating zone. The case where “+ 20 ° C.” is set and the rear heating zone (R) is set to “+ 0 ° C.” is shown.

この曲線X1〜X4から明らかなように、ここでは曲線X3に示すように中央加熱ゾーン32Bの設定温度に対して、前方加熱ゾーン32A(F)の設定温度を”+15℃”に、後方加熱ゾーン32C(R)の設定温度を”−15℃”に、それぞれ設定することにより、ウエハ温度の面内均一性を一番高くできることが判明した。
このように、図13に示すように求めた温度分布から、これを均一化させるように加熱手段32の各加熱ゾーン32A〜32Cの温度設定を最適化して制御することができる。
また、図14中の曲線X3に示すように各加熱ゾーン32A〜32Cが制御された状態で、複数枚、例えば6枚(途中の2枚はダミーウエハ)のウエハを順次処理したところ、各ウエハの実際の熱処理温度は、355.1℃(第1枚目)、355.7℃(第2枚目)、355.5℃(第3枚目)及び356.4℃(第6枚目)を示しており、再現性が良好であることを確認することができた。
As is apparent from the curves X1 to X4, as shown by the curve X3, the set temperature of the front heating zone 32A (F) is set to “+ 15 ° C.” with respect to the set temperature of the central heating zone 32B. It was found that the in-plane uniformity of the wafer temperature can be maximized by setting the set temperature of 32C (R) to “−15 ° C.”.
Thus, from the temperature distribution obtained as shown in FIG. 13, the temperature setting of each of the heating zones 32A to 32C of the heating means 32 can be optimized and controlled so as to make it uniform.
Further, when a plurality of wafers, for example, six wafers (two on the way are dummy wafers) are sequentially processed in a state where the heating zones 32A to 32C are controlled as indicated by a curve X3 in FIG. The actual heat treatment temperatures are 355.1 ° C. (first sheet), 355.7 ° C. (second sheet), 355.5 ° C. (third sheet), and 356.4 ° C. (sixth sheet). It was shown that the reproducibility was good.

尚、上記実施例ではシート抵抗値を49点の箇所で測定した場合を示したが、この測定箇所は特に制限されず、測定箇所が多い程、その精度を上げることができるが、ウエハ中心部等でシート抵抗値を測定する場合には、測定箇所は1ヵ所でもよい。
またここでは処理容器4が矩形状に石英で形成された装置例について説明したが、これに限定されず、アルミニウム等よりなる筒体状の処理容器内に、ウエハを載置台等よりなる支持部し、これを加熱ランプ、或いは載置台に埋め込んだ抵抗加熱ヒータよりなる加熱手段で加熱するようにして、熱処理を行う熱処理装置についても、本発明を適用できるのは勿論である。
また加熱ゾーンの形態も、図2に示したような短冊状に限定されず、例えば同心円状、或いは円形加熱ゾーンの集合体のように形成してもよい。
また被処理体としては半導体ウエハに限定されず、LCD基板、ガラス基板等についても本発明を適用することができるのは勿論である。
In the above embodiment, the sheet resistance value was measured at 49 points. However, this measurement point is not particularly limited, and the more the measurement points, the higher the accuracy. When the sheet resistance value is measured by, for example, one measurement point may be used.
Further, here, an example of an apparatus in which the processing container 4 is formed of quartz in a rectangular shape has been described. However, the present invention is not limited to this, and a support unit made of a mounting table or the like in a cylindrical processing container made of aluminum or the like. Of course, the present invention can also be applied to a heat treatment apparatus that performs heat treatment by heating with a heating lamp or a heating means including a resistance heater embedded in a mounting table.
Further, the form of the heating zone is not limited to the strip shape as shown in FIG. 2, and may be formed as, for example, a concentric circle or an assembly of circular heating zones.
The object to be processed is not limited to a semiconductor wafer, and the present invention can of course be applied to an LCD substrate, a glass substrate, and the like.

本発明方法の実施に用いられる枚葉式の熱処理装置の一例を示す断面構成図である。It is a cross-sectional block diagram which shows an example of the single wafer type heat processing apparatus used for implementation of the method of this invention. 図1に示す装置の加熱手段を示す平面図である。It is a top view which shows the heating means of the apparatus shown in FIG. モニタ用被処理体を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the to-be-processed object for a monitor. 補正前の熱処理温度とシート抵抗値の増加分との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the heat processing temperature before correction | amendment, and the increase in a sheet resistance value. 熱処理温度が300℃におけるイニシャル抵抗値Rsと、熱処理前後におけるシート抵抗値の増加分との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between initial resistance value Rs in the heat processing temperature of 300 degreeC, and the increment of the sheet resistance value before and behind heat processing. 熱処理温度が350℃におけるイニシャル抵抗値Rsと、熱処理前後におけるシート抵抗値の増加分との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the initial resistance value Rs in the heat processing temperature of 350 degreeC, and the increase in the sheet resistance value before and behind heat processing. 熱処理温度が400℃におけるイニシャル抵抗値と、熱処理前後におけるシート抵抗値の増加分との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the initial resistance value in the heat processing temperature of 400 degreeC, and the increment of the sheet resistance value before and behind heat processing. 温度換算関数(熱処理温度と補正差分値との関係)を示すグラフである。It is a graph which shows a temperature conversion function (The relationship between heat processing temperature and a correction | amendment difference value). 温度換算関数を求める工程を示すフローである。It is a flow which shows the process of calculating | requiring a temperature conversion function. 半導体ウエハの温度分布を検査する場合のフローを示す図である。It is a figure which shows the flow in the case of test | inspecting the temperature distribution of a semiconductor wafer. 補正前及び補正後の温度換算関数を用いて求めたウエハの温度分布を示す図である。It is a figure which shows the temperature distribution of the wafer calculated | required using the temperature conversion function before correction | amendment and after correction | amendment. ウエハの温度分布の検証実験を行った時にモニタ用ウエハの表面中心部と周辺部とに取り付けた熱電対の温度を示すグラフである。It is a graph which shows the temperature of the thermocouple attached to the surface center part and peripheral part of the wafer for a monitor when the verification experiment of the temperature distribution of a wafer was conducted. 図12に示すモニタ用ウエハの熱処理後に補正後の温度換算関数を用いて求めた温度分布を示す図である。It is a figure which shows the temperature distribution calculated | required using the temperature conversion function after correction | amendment after the heat processing of the monitor wafer shown in FIG. モニタ用ウエハの温度分布に基づいて各加熱ゾーンへの投入電力を実際に個別に制御した時のウエハ直径方向における温度分布を示すグラフである。It is a graph which shows the temperature distribution in the wafer diameter direction when the input electric power to each heating zone is actually controlled individually based on the temperature distribution of the monitor wafer.

符号の説明Explanation of symbols

2 熱処理装置
4 処理容器
5 被処理体
5M モニタ用ウエハ(モニタ用被処理体)
14 ガス供給口(ガス供給手段)
16 排気口(排気手段)
30 加熱手段
32 抵抗加熱ヒータ
32A〜32C 加熱ゾーン
34 電力制御部

2 Heat treatment apparatus 4 Processing container 5 Object to be processed 5M Monitor wafer (Monitor object)
14 Gas supply port (gas supply means)
16 Exhaust port (exhaust means)
30 Heating means 32 Resistance heater 32A to 32C Heating zone 34 Power control unit

Claims (9)

表面に金属含有膜の形成されたモニタ用被処理体の熱処理前後のシート抵抗値から前記モニタ用被処理体の晒された温度を求めるための温度換算関数の形成方法において、
表面に金属含有膜の形成されたモニタ用被処理体を複数枚用意する工程と、
前記各モニタ用被処理体に対して金属含有膜の1または複数の箇所においてシート抵抗を測定する処理前シート抵抗測定工程と、
前記複数のモニタ用被処理体をそれぞれ異なる温度に晒して熱処理する熱処理工程と、
前記熱処理後のモニタ用被処理体の金属含有膜に対して前記処理前シート抵抗測定工程でシート抵抗を測定した箇所と同じ箇所のシート抵抗を測定する処理後シート抵抗測定工程と、
前記処理前シート抵抗測定工程で求めたシート抵抗値と前記処理後シート抵抗測定工程で求めたシート抵抗値との差分値を求める差分値算出工程と、
熱処理前のシート抵抗値が熱処理後のシート抵抗値に対して影響を与えるシート抵抗値量を前記差分値に対して補償することにより標準差分値を求める工程と、
前記標準差分値を平均化することにより前記各熱処理温度における補正差分値を求める補正差分値算出工程と、
前記求めた1または複数の補正差分値に基づいて前記熱処理工程における温度と補正差分値との相関関係である温度換算関数を求める工程と、
を備えたことを特徴とするモニタ用被処理体の温度換算関数の形成方法。
In the method of forming a temperature conversion function for determining the exposed temperature of the monitor object from the sheet resistance value before and after the heat treatment of the monitor object having a metal-containing film formed on the surface,
A step of preparing a plurality of monitoring objects having a metal-containing film formed on the surface;
A pre-treatment sheet resistance measurement step of measuring sheet resistance at one or a plurality of locations of the metal-containing film with respect to each monitor object;
A heat treatment step of heat-treating each of the plurality of monitoring objects to different temperatures; and
A post-treatment sheet resistance measurement step for measuring the sheet resistance at the same location as the location where the sheet resistance was measured in the pre-treatment sheet resistance measurement step for the metal-containing film of the monitor target after the heat treatment,
A difference value calculating step for obtaining a difference value between the sheet resistance value obtained in the pre-treatment sheet resistance measurement step and the sheet resistance value obtained in the post-treatment sheet resistance measurement step;
A step of obtaining a standard difference value by compensating the amount of sheet resistance that the sheet resistance value before heat treatment affects the sheet resistance value after heat treatment with respect to the difference value;
A correction difference value calculating step for obtaining a correction difference value at each of the heat treatment temperatures by averaging the standard difference values;
Obtaining a temperature conversion function that is a correlation between the temperature in the heat treatment step and the corrected difference value based on the obtained one or more corrected difference values;
A method for forming a temperature conversion function for a monitoring object.
前記モニタ用被処理体は、シリコン基板上に、絶縁層を介して金属含有膜を形成することにより構成されていることを特徴とする請求項1記載のモニタ用被処理体の温度換算関数の形成方法。   The temperature conversion function of the monitor object according to claim 1, wherein the monitor object is formed by forming a metal-containing film on a silicon substrate via an insulating layer. Forming method. 前記金属含有膜は、金属膜、或いは金属窒化膜よりなることを特徴とする請求項1または2記載のモニタ用被処理体の温度換算関数の形成方法。   3. The method of forming a temperature conversion function for a monitor object according to claim 1, wherein the metal-containing film is made of a metal film or a metal nitride film. 前記熱処理の所定の温度は、200〜500℃の範囲内であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のモニタ用被処理体の温度換算関数の形成方法。   4. The method for forming a temperature conversion function of a monitor object according to claim 1, wherein the predetermined temperature of the heat treatment is in a range of 200 to 500 [deg.] C. 表面に金属含有膜の形成されたモニタ用被処理体の熱処理前後のシート抵抗値から前記モニタ用被処理体の晒された温度の分布を求めるための温度分布の算出方法において、
表面に金属含有膜の形成されたモニタ用被処理体を用意する工程と、
前記モニタ用被処理体に対して金属含有膜の1または複数の箇所においてシート抵抗を測定する処理前シート抵抗測定工程と、
前記モニタ用被処理体を所定の温度に晒して熱処理する熱処理工程と、
前記熱処理後のモニタ用被処理体の金属含有膜に対して前記処理前シート抵抗測定工程でシート抵抗を測定した箇所と同じ箇所のシート抵抗を測定する処理後シート抵抗測定工程と、
前記処理前シート抵抗測定工程で求めたシート抵抗値と前記処理後シート抵抗測定工程で求めたシート抵抗値との差分値を求める差分値算出工程と、
熱処理前のシート抵抗値が熱処理後のシート抵抗値に対して影響を与えるシート抵抗値量を補償して標準差分値を求める工程と、
前記求めた標準差分値と請求項1に係る発明で予め求めた温度換算関数とに基づいてシート抵抗測定箇所の前記熱処理工程における温度を求める工程と、
を備えたことを特徴とするモニタ用被処理体の温度分布の算出方法。
In the temperature distribution calculation method for obtaining the temperature distribution of the monitor object to be exposed from the sheet resistance value before and after the heat treatment of the monitor object having a metal-containing film formed on the surface,
A step of preparing a monitor object having a metal-containing film formed on the surface;
A pre-treatment sheet resistance measurement step for measuring the sheet resistance at one or more locations of the metal-containing film with respect to the monitor object;
A heat treatment step of subjecting the monitoring object to a predetermined temperature and heat-treating;
A post-treatment sheet resistance measurement step for measuring the sheet resistance at the same location as the location where the sheet resistance was measured in the pre-treatment sheet resistance measurement step for the metal-containing film of the monitor target after the heat treatment,
A difference value calculating step for obtaining a difference value between the sheet resistance value obtained in the pre-treatment sheet resistance measurement step and the sheet resistance value obtained in the post-treatment sheet resistance measurement step;
A step of obtaining a standard difference value by compensating a sheet resistance value amount in which the sheet resistance value before the heat treatment affects the sheet resistance value after the heat treatment;
A step of obtaining a temperature in the heat treatment step of the sheet resistance measurement portion based on the obtained standard difference value and a temperature conversion function obtained in advance in the invention according to claim 1;
A method for calculating a temperature distribution of a monitoring object.
前記モニタ用被処理体は、シリコン基板上に、絶縁層を介して金属含有膜を形成することにより構成されていることを特徴とする請求項5記載のモニタ用被処理体の温度分布の算出方法。   6. The calculation of the temperature distribution of the monitor target object according to claim 5, wherein the monitor target object is formed by forming a metal-containing film on a silicon substrate via an insulating layer. Method. 前記金属含有膜は、金属膜、或いは金属窒化膜よりなることを特徴とする請求項5または6記載のモニタ用被処理体の温度分布の算出方法。   7. The method for calculating a temperature distribution of a monitor object according to claim 5, wherein the metal-containing film is made of a metal film or a metal nitride film. 前記熱処理の所定の温度は、200〜500℃の範囲内であることを特徴とする請求項5乃至7のいずれかに記載のモニタ用被処理体の温度分布の算出方法。   The method for calculating a temperature distribution of a monitor object according to any one of claims 5 to 7, wherein the predetermined temperature of the heat treatment is in a range of 200 to 500 ° C. 被処理体に対して熱処理を行う枚葉式の熱処理装置において、
前記被処理体を収容できる処理容器と、
前記被処理体を支持する支持部と、
前記処理容器内に所定のガスを導入するガス供給手段と、
前記処理容器内を排気する排気手段と、
前記処理容器の外側に設けられると共に、複数の加熱ゾーンに分割されて加熱ゾーン毎に制御ができるようになされた加熱手段と、
請求項5乃至8のいずれかに係る発明によって求められる温度分布に基づいて前記加熱手段を制御することにより前記加熱ゾーン毎に投入する電力をコントロールする電力制御部と、
を備えたことを特徴とする枚葉式の熱処理装置。

In a single-wafer type heat treatment apparatus that performs heat treatment on a workpiece,
A processing container capable of accommodating the object to be processed;
A support part for supporting the object to be processed;
Gas supply means for introducing a predetermined gas into the processing container;
Exhaust means for exhausting the inside of the processing container;
A heating means provided outside the processing vessel and divided into a plurality of heating zones so as to be controlled for each heating zone;
A power control unit that controls power to be supplied to each heating zone by controlling the heating unit based on the temperature distribution obtained by the invention according to any one of claims 5 to 8;
A single-wafer type heat treatment apparatus.

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103280413A (en) * 2013-04-23 2013-09-04 上海宏力半导体制造有限公司 Industrial realization method for obtaining dispersion of wafer resistance temperature coefficient
KR102148773B1 (en) * 2019-11-28 2020-08-27 (주)유니테스트 Auto bias control method and system for improving the load temperature of chamber
WO2022163806A1 (en) * 2021-02-01 2022-08-04 株式会社アルバック Temperature measurement method, temperature measurement device, and thin film formation method
CN115692236A (en) * 2022-12-16 2023-02-03 广州粤芯半导体技术有限公司 Method for detecting RTA temperature in silicade process

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103280413A (en) * 2013-04-23 2013-09-04 上海宏力半导体制造有限公司 Industrial realization method for obtaining dispersion of wafer resistance temperature coefficient
CN103280413B (en) * 2013-04-23 2016-06-08 上海华虹宏力半导体制造有限公司 Obtain the industrial realization method of the plastisied dispersion of the temperature coefficient of resistance of wafer
KR102148773B1 (en) * 2019-11-28 2020-08-27 (주)유니테스트 Auto bias control method and system for improving the load temperature of chamber
WO2022163806A1 (en) * 2021-02-01 2022-08-04 株式会社アルバック Temperature measurement method, temperature measurement device, and thin film formation method
CN115692236A (en) * 2022-12-16 2023-02-03 广州粤芯半导体技术有限公司 Method for detecting RTA temperature in silicade process

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