(57)【要約】【課題】半導体の製造工程においては、シリコンウェハーを真空チャンバー内において熱処理することが行われており、この作業に先立ち、ダミーのシリコンウェハーを用いてシリコンウェハーの各部位の熱分布を測定しているが、真空チャンバー内のプラズマ雰囲気中における放電現象によって温度表示体が損傷を受けることがあり、正確な温度分布の測定は困難であった。【構成】ウェハー本体３の所望位置に、あらかじめ定められた設定温度に達するとそれまでの白濁した不透明状態から透明あるいは半透明に変化する温度表示体７を固定し、その上を耐熱性樹脂層１１で覆ってテスト用シリコンウェハーを構成した。【選択図】  図５
2007057337.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハー本体３の所望位置に、あらかじめ定められた設定温度に達するとそれまでの白濁した不透明状態から透明あるいは半透明に変化する温度表示体７を固定し、その上を耐熱性樹脂層１１で覆ったことを特徴とするテスト用シリコンウェハー。
【請求項２】
温度表示体７の上に耐熱性を有する合成樹脂フィルム１２を覆せることによって耐熱性樹脂層１１を形成せしめたことを特徴とする請求項１記載のテスト用シリコンウェハー。
【請求項３】
温度表示体７の上に耐熱性を有する合成樹脂をコーティングすることにより耐熱性樹脂層１１を形成せしめたことを特徴とする請求項１記載のテスト用シリコンウェハー。
【請求項４】
耐熱性を有する合成樹脂フィルム１２上に温度表示体７を固定した後、これを裏返してウェハー本体３上に貼付したことを特徴とする請求項１記載のテスト用シリコンウェハー。
【請求項５】
合成樹脂フィルム１２がポリイミドフィルムであることを特徴とする請求項２記載のテスト用シリコンウェハー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はテスト用シリコンウェハー、詳しくは、ＩＣチップの製造過程において用いられるテスト用シリコンウェハーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣチップの製造過程においては、素材であるシリコンウェハーを真空チャンバー内のプラズマ雰囲気中において熱処理する工程が存在しており、この熱処理工程の実施に先立ち、ダミーつまりテスト用のシリコンウェハーを真空チャンバー内に置き、プラズマ雰囲気中におけるシリコンウェハーの各部分の熱分布を実際に測定してみることが行われている。なお、テスト用のシリコンウェハー自体は、実際に熱処理されるものと全く同じものである。
【特許文献１】特願２００４−３４００６７
【非特許文献１】なし
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この熱分布の測定には図２に示す様に、あらかじめ設定された特定の温度で不可逆的に発色する感温発色体１を基板上に固定したシート状の温度測定片２を用意し、これを図１に示す様に、ダミーのウェハー本体３の周縁や中央部などの所望部位に複数枚貼付し、真空チャンバー内のプラズマ雰囲気中で試験的に処理した後、ウェハー本体３に貼られている各温度測定片２の発色状態を確認することによって行われている。この様に、温度測定の対象であるウェハー本体３は真空チャンバーのプラズマ雰囲気中に置かれるが、プラズマ雰囲気中においては頻繁に放電現象が生起し、放電の際の電撃によって感温発色体１が損傷し、温度の測定結果を正しく表示出来なくなってしまう場合がしばしばあった。
【０００４】
特に、吸収紙を用い、特定の温度で融解する化学物質を吸収紙に浸み込ませることによって発色させる感温発色体１においては、プラズマ放電の際の電撃によって、吸収紙中の空気が急激に膨張する空気爆発現象が起こり、これによって本来ならば発色しないはずの高温側の感温発色体１が低温側の感温発色体１を飛び越えて発色してしまう所謂飛び現象が起こり、正確な温度測定が出来なくなってしまう場合があった。
【０００５】
又、約３００℃以上の高温領域の温度測定を行う感温発色体１においては、その成分中にコバルトやニッケルなどの重金属が含まれているが、これらを含んだ感温発色体１をそのままプラズマ雰囲気中に置いた場合、プラズマ放電によってコバルトやニッケルなど重金属がガス化し、このガスが真空チャンバー内に拡散し、これを汚染してしまい、汚染された真空チャンバーはシリコンウェハーの本来の熱処理作業に用いられなくなってしまうという重大な問題もあった。
【０００６】
この為、図３に示す様に、テスト用のウェハー本体３の表面側に窪み４を形成し、この中に温度測定片２を埋め込み、その上から透明な薄いサファイアガラス板５を被せたものも提案されている。このテスト用のシリコンウェハーにおいては、飛び現象もほとんどおこらず、重金属ガスの発生及び飛散による真空チャンバー内の汚染も抑止出来るので、従来のものに比べはるかにすぐれていることは事実であるが、ウェハー本体３の表面への窪み４の形成やサファイアガラス板５の固定に非常に加工コストがかかるという重大な欠点が存在していた。又、その構造上、繰り返し使用することは出来ず、一回のテスト毎に貴重なシリコンウェハーを用意しなければならず、この点においても、過大なコストがかかることは明らかであった。
【０００７】
本発明者は、シリコンウェハーの真空チャンバー内におけるプラズマ処理に先立ち行われる温度分布測定作業の際のプラズマ放電現象に起因する上記問題点を解決すべく研究を行った結果、プラズマ放電による損傷を回避出来、重金属ガスによる真空チャンバー内の汚染も起こらず、しかも一枚のシリコンウェハーを数回繰り返しテストの用に供することが出来る、すぐれたコストパフォーマンスを持ったテスト用シリコンウェハーを開発することに成功し、本発明としてここに提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
ウェハー本体３の所望位置に、あらかじめ定められた設定温度に達するとそれまでの白濁した不透明状態から透明あるいは半透明状態に変化する温度表示体７を固定し、その上を耐熱性樹脂層１１で覆ってテスト用シリコンウェハーを構成することにより上記課題を解決した。このとき、耐熱性樹脂層１１は、温度表示体７の上に耐熱性を有する合成樹脂フィルム１２を覆せることによって形成しても良く、温度表示体７の上に耐熱性を有する合成樹脂をコーティングすることにより形成しても良い。
【０００９】
又、耐熱性を有する合成樹脂フィルム１２上に温度表示体７を固定した後、これを裏返してウェハー本体３上に貼付することによりテスト用シリコンウェハーを製作しても良い。なお、耐熱性樹脂層１１を構成する合成樹脂フィルム１２としては、ポリイミドフィルムを好適に用いることが出来る。
【発明の効果】
【００１０】
このテスト用シリコンウェハーを真空チャンバー内に入れてテスト的な熱処理作業を行うと、ウェハー本体３の各部分に固定されている温度表示体７は、あらかじめ定められた設定温度を超過した時点でその中の粉末状の化学物質が融解し、それまでの白濁していたものが透明化し、この温度表示体７が塗布固定されている物質表面の色彩が透けて見える様になり、その視覚的変化によって設定温度超過の事実が外部に表示される。
【００１１】
従って、この温度表示体７を図４に示す様に、テスト用のウェハー本体３の各部分に多数固定しておけば、ウェハー本体３の各部分の温度分布を詳細に知ることが出来るのである。この際、温度表示体７は耐熱性樹脂層１１によって覆われているので、真空チャンバー内においてプラズマ放電が起きても、温度表示体７自体は電撃に直接晒されることはなく、プラズマ放電によってその温度表示機能に狂いが生じることはない。
【００１２】
更に、ワックスなどの化学物質を浸み込ませる為の吸収紙を一切用いていないので、加熱に伴い吸収紙中の空気が急激に膨張する空気爆発も起こり得ず、空気爆発を原因とする所謂飛び現象が発生する余地もない。
【００１３】
又、温度表示体７は耐熱性樹脂層１２によって覆われているので、温度表示体７がニッケルやコバルトなどの重金属類を含んでいても、これら重金属類がガス化して真空チャンバー内に飛散してこれを汚染するおそれはなく、ニッケルやコバルトなどの重金属類を含有した温度表示体７を用いなければならない高温域の温度測定をより安全に行うことが出来る。
【００１４】
更に、ウェハー本体３への温度表示体７の固定作業も極めて簡単であり、一旦真空チャンバー内における温度分布測定作業に供しても、耐熱性樹脂層１１及び温度表示体７を撤去し、新たに耐熱性樹脂層１１及び温度表示体７を固定し直すことにより、少なくとも数回の再利用は可能で、高価なシリコンウェハーを無駄なく有効に利用出来る効果を有し、極めて高い実用的価値を有するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
吸収紙を用いなくとも温度感知が出来る様にすると共に、耐熱性樹脂層１１によって温度表示体７をプラズマ雰囲気中の電撃から保護する様にした点に本質的特徴があり、これにより高精度な温度分布測定が可能なテスト用シリコンウェハーを低コストで製作出来る様になった。
【実施例１】
【００１６】
図４はこの発明に係わるテスト用シリコンウェハーの実施例１の全体の配置を示した斜視図、図５はその一部を拡大して描いた断面図である。
【００１７】
図４及び図５中、３はテスト用のウェハー本体であり、その表面側の周縁部や中央部などの所望位置には、温度表示体７が固定されており、温度表示体７の上面にはポリイミドフィルムなど耐熱性にすぐれた合成樹脂フィルム１２が貼付され、耐熱性樹脂層１１が形成されている。
【００１８】
この実施例１において用いられている温度表示体７とは、あらかじめ定められた設定温度で融解するワックスなどの常温では固体状の化学物質の粉末とバインダーとを混合した常温では白濁した状態を呈した不透明物質であり、本件出願人が特願２００４−２０８３１１中において開示しているワックス混合物と基本的に同一である。そして、この温度表示体７は、シルクスクリーン印刷などの手法により、シリコンウェハー本体３上に所望のパターンで塗布固定されている。
【００１９】
なお、この実施例１においては温度表示体７は、ウェハー本体３上に直接塗布固定させたが、図６に示すものの様に、彩色面９を有する小片状のベースフィルム８上に塗布固定し、図７に示す様に、このベースフィルム８をウェハー本体３上に貼付する様にしても良い。
【００２０】
又、この実施例においては、耐熱性樹脂層１１は合成樹脂フィルム１２を貼付することによって形成したが、耐熱性にすぐれた合成樹脂１３をウェハー本体３上にコーティングすることにより形成しても良い。更に、耐熱性を有するものであるなら各種レジスト剤などでコーティングすることも可能であり、要するに温度表示体７上を耐熱性樹脂層１１が覆っていれば良いのである。
【００２１】
又、このテスト用シリコンウェハーは下記の通りの方法によって製造しても良い。即ち、図８に示す様に、ポリイミドフィルムなど耐熱性を有する合成樹脂フィルム１２上に温度表示体７を塗布固定させた後、図８に示す様に、これを裏返しにして図１０に示す様にウェハー本体３の表面に貼付させるのである。
【００２２】
実施例１は上記の通りの構成を有するものであり、真空チャンバー内に入れてテスト的な熱処理作業を行うのであるが、その際、ウェハー本体３の各部分に固定されている温度表示体７は、あらかじめ定められた設定温度を超過した時点でその中の粉末状の化学物質が融解し、それまで白濁していたものが透明化し、この温度表示体７が塗布固定されている物質表面の色彩が透けて見える様になり、その視覚的変化によって設定温度超過の事実を外部に表示する。
【００２３】
従って、この温度表示体７をテスト用のウェハー本体３の各部分に多数固定しておけば、ウェハー本体３の各部分の温度分布を詳細に知ることが出来るのである。
【００２４】
又、温度表示体７は耐熱樹脂層１１によって覆われているので、真空チャンバー内においてプラズマ放電が起きても、温度表示体７自体は電撃に直接晒されることはなく、プラズマ放電によってその温度表示機能に狂いが生じることはない。
【００２５】
更に、ワックスなどの化学物質を浸み込ませる吸収紙を一切用いていないので、加熱に伴い吸収紙中の空気が急激に膨張する空気爆発も起こり得ず、空気爆発を原因とする所謂飛び現象が発生する余地もない。
【００２６】
又、温度表示体７は耐熱性樹脂層１１によって覆われているので、温度表示体７がニッケルやコバルトなどの重金属類を含んでいても、これら重金属類がガス化して真空チャンバー内に飛散してこれを汚染するおそれはなく、ニッケルやコバルトなどの重金属類を含有した温度表示体７を用いなければならない高温域の温度測定をより安全に行うことが出来る。
【００２７】
更に、ウェハー本体３への温度表示体７の固定作業も極めて簡単であり、一旦真空チャンバー内における温度分布測定作業に供しても、耐熱性樹脂層１１及び温度表示体７を撤去し、新たに耐熱性樹脂層１１及び温度表示体７を固定し直すことにより少なくとも数回の再利用は可能で、高価なシリコンウェハーを無駄なく有効利用出来る効果を有し、極めて高い実用的価値を有するものである。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
半導体製造をその利用分野とする。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】テスト用シリコンウェハーの従来の代表例の平面図。
【図２】図１において用いられている温度測定片２の拡大斜視図。
【図３】プラズマ放電現象による電撃から温度測定片２を保護する様に配慮された従来例の拡大部分断面図。
【図４】この発明に係わるテスト用シリコンウェハーの実施例１の全体の平面図。
【図５】その要部の拡大部分断面図。
【図６】この発明に係わるテスト用シリコンウェハーにおいて用いる温度表示体７の他例の一部を切欠いて描いた拡大斜視図。
【図７】図６に示した温度表示体７を用いたテスト用シリコンウェハーの一例の拡大部分断面図。
【図８】この発明に係わるテスト用シリコンウェハーの製造方法の一例における第一の工程の斜視図。
【図９】同じく、その第二の工程の斜視図。
【図１０】同じく、完成した状態の拡大部分断面図。
【符号の説明】
【００３０】
１    感温発色体
２    温度測定片
３    ウェハー本体
４    窪み
５    サファイアガラス板
７    温度表示体
８    ベースフィルム
９    彩色面
１１    耐熱性樹脂層
１２    合成樹脂フィルム
【図１】
2007057337.tif 000003
【図２】
2007057337.tif 000004
【図３】
2007057337.tif 000005
【図４】
2007057337.tif 000006
【図５】
2007057337.tif 000007
【図６】
2007057337.tif 000008
【図７】
2007057337.tif 000009
【図８】
2007057337.tif 000010
【図９】
2007057337.tif 000011
【図１０】
2007057337.tif 000012