(57)【要約】【課題】不純物がドーピングされた多結晶シリコン膜を熱処理する熱処理装置として、多結晶シリコン膜の抵抗値を予め設定された抵抗値にできる装置を提供する。【解決手段】抵抗値の測定対象であるウエハ９を台１１に載せた後に、その直上の台１１に、下側にプローブ７１が出ている状態の板状体６を配置する。これにより、配線７のコイル状部分が台１１の中央部の空間１１ａに配置されて、プローブ７１がウエハ９の多結晶シリコン膜９１に弾性変形状態で接触する。この状態で、この拡散炉を稼働させて、プローブ７１の測定に基づく抵抗値を抵抗値モニタ８で常時監視しながら、多結晶シリコン膜９１に不純物をドーピングした後のウエハ９を熱処理する。そして、コントローラの設定により、抵抗測定値が予め設定された値になった時点で熱処理装置の稼働を停止するように制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基板を並列に保持できるように形成された基板保持部材が、密閉空間内に配置されて使用される基板の熱処理装置であって、
前記基板保持部材に保持された基板の表面の電気的特性を測定するプローブと、
前記密閉空間の外部に配置され、前記プローブで測定された電気的特性に基づいて、前記基板表面の抵抗を常時測定する抵抗値測定装置と、
前記基板保持部材に保持される形状の板状体と、を備え、
前記板状体は、前記基板保持部材の測定対象の基板が保持されている隣に保持され、
前記プローブは前記基板の表面に弾性変形状態で接触するように配置され、このプローブに連続する配線が前記板状体を貫通し、その先端が前記抵抗値測定装置に接続されていることを特徴とする基板の熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の基板を並列に保持できるように形成された基板保持部材が密閉空間内に配置されて使用される、基板の熱処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の熱処理装置の従来例としては、下記の特許文献１に示すような、縦型拡散炉が挙げられる。この縦型拡散炉は、基板保持部材として、多数の基板を上下方向で並列に、水平に保持する炭化珪素製のボートを備えている。そして、基板が保持されたボートを、内側から順に高純度石英製の反応管、炭化珪素製の均熱管、およびヒータからなる炉本体の反応管内に挿入し、反応管内を密閉空間にして熱処理が行われる。
【０００３】
また、この熱処理装置は、反応管の上側からガスが導入され、下側からガスが排出されるように構成され、そのガス流量と、炉内の温度を制御するシステムを備えている。
一方、近年の超ＬＳＩ製造プロセスでは、不純物がドーピングされた多結晶シリコン膜を用いて、ＭＯＳＦＥＴのゲート電極等を形成する方法が採用されている。この方法では、不純物のドーピングの後にウエハを熱処理する必要があるが、この熱処理工程で不純物が多結晶シリコン膜から抜け出て多結晶シリコン膜の抵抗が高くなり、低抵抗のゲート電極等が得られなくなるという問題点がある。この問題点に対しては、これまでに様々な対策が提案されている。
【０００４】
例えば、下記の特許文献２には、不純物を高濃度でドーピングした多結晶シリコン膜の上に、不純物を低濃度でドーピングした多結晶シリコン膜を形成し、これら２層の多結晶シリコン膜をパターニングしてゲート電極を形成した後、その上にＴｉ膜を形成して上側の多結晶シリコン膜をＴｉＳｉ2 膜とした後に、さらに熱処理を行うことが記載されている。
【特許文献１】特開２０００−２２３４３３公報（図５）
【特許文献２】特開２０００−３１４７２公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者等は、不純物がドーピングされた多結晶シリコン膜を熱処理する熱処理装置として、多結晶シリコン膜の抵抗値を予め設定された抵抗値にできる装置があれば、上記問題点の解決につながると考えたが、そのような装置はこれまで提案されていなかった。
本発明は、不純物がドーピングされた多結晶シリコン膜を熱処理する熱処理装置として、多結晶シリコン膜の抵抗値を予め設定された抵抗値にできる装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は、複数の基板を並列に保持できるように形成された基板保持部材が、密閉空間内に配置されて使用される基板の熱処理装置であって、前記基板保持部材に保持された基板の表面の電気的特性を測定するプローブと、前記密閉空間の外部に配置され、前記プローブで測定された電気的特性に基づいて、前記基板表面の抵抗を常時測定する抵抗値測定装置と、前記基板保持部材に保持される形状の板状体と、を備え、前記板状体は、前記基板保持部材の測定対象の基板が保持されている隣に保持され、前記プローブは前記基板の表面に弾性変形状態で接触するように配置され、このプローブに連続する配線が前記板状体を貫通し、その先端が前記抵抗値測定装置に接続されていることを特徴とする基板の熱処理装置を提供する。
【０００７】
この装置によれば、前記板状体を、前記基板保持部材の抵抗値を測定したい基板の隣に配置することで、前記基板表面の抵抗値を前記抵抗値測定装置により常時測定できるため、前記基板表面の抵抗測定値が予め設定された抵抗値になった時点で、熱処理装置の稼働を停止することができる。
したがって、本発明の装置を、不純物がドーピングされた多結晶シリコン膜を熱処理する熱処理装置として使用することにより、多結晶シリコン膜の抵抗値を予め設定された抵抗値にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に相当する基板の熱処理装置を示す概略構成図である。図２は、この装置の一部を拡大して示す断面図である。
この熱処理装置は縦型拡散炉であり、基板保持部材として、多数の基板を上下方向で並列に、水平に保持する炭化珪素製のボート１を備えている。そして、基板が保持されたボート１を挿入する高純度石英製の反応管２を備え、その外側に炭化珪素製の均熱管３が配置され、さらに外側にヒータ４が配置されている。また、反応管２に上側からガスを導入するためのガス導入管５を備え、ガス導入管５のガス導入口５１の反対側となる反応管２の下側に、ガス排出口２１が設けてある。
【０００９】
ボート１の上段には、石英製で、ウエハと同形状で厚さがウエハの２倍程度に形成された板状体６が配置され、この板状体６に保持された配線７が反応管２の下端から炉外に延び、その先端が抵抗値モニタ（抵抗値測定装置）８に接続されている。この板状体６が配置された部分が図２に拡大して示されている。
図２に示すように、この例では、板状体６には厚さ方向に貫通する穴６１が形成されていて、先端が抵抗値モニタ８に接続された二本の配線７が、板状体６の上側から下側に向けて穴６１を貫通している。そして、各配線７の板状体６より下側に出た部分がコイルバネ状に形成され、その先端が、ウエハ（基板）９の表面に存在する多結晶シリコン膜９１の電気的特性を測定するプローブ７１となっている。この配線７は、タングステン製であり、高温（８５０℃程度）の熱処理であっても高い信頼度で電気的特性を測定することができる。
【００１０】
ボート１は、ウエハ９の周縁部を載せる台１１を上下方向に多数備えており、抵抗値の測定対象であるウエハ９を台１１に載せた後に、その直上の台１１に、下側にプローブ７１が出ている状態の板状体６を配置する。これにより、配線７のコイル状部分が台１１の中央部の空間１１ａに配置されて、プローブ７１がウエハ９の多結晶シリコン膜９１に弾性変形状態で接触する。
【００１１】
この状態で、この拡散炉を稼働させて、抵抗値モニタ８により、プローブ７１で測定した電気的特性に基づく抵抗値を測定し、この抵抗値を常時監視しながら、多結晶シリコン膜９１に不純物をドーピングした後のウエハ９を熱処理する。そして、コントローラの設定により、抵抗測定値が予め設定された値になった時点で熱処理装置の稼働を停止するように制御する。
【００１２】
二本のプローブ７１による測定値に基づく多結晶シリコン膜９１の抵抗値の測定は、例えば、以下のようにして行う。一方のプローブ７１から多結晶シリコン膜９１に対して一定の電圧を付与して、もう一方のプローブ７１で多結晶シリコン膜９１の電流値を測定し、付与した電圧値と測定した電流値からオームの法則により抵抗値を算出する。この算出した抵抗値と、ウエハ９の面積と、多結晶シリコン膜９１の膜厚により、シート抵抗値を算出する。
【００１３】
したがって、この実施形態の熱処理装置（拡散炉）によれば、不純物がドーピングされた多結晶シリコン膜の抵抗値を予め設定された抵抗値にすることができる。
なお、上記実施形態では、ボート１の上段に板状体６と２個のプローブ７１を配置しているが、上段だけでなく、適当な間隔でボート１の上下方向に複数組の板状体６およびプローブ７１を配置してもよい。これにより、ウエハ間での抵抗値のバラツキを考慮した熱処理を行うことができる。
【００１４】
あるいは、ボート１の上下方向で、最も抵抗値が高くなると考えられる位置や最も抵抗値が低くなると考えられる位置に配置してもよい。さらに、一つの板状体６に配置するプローブ７１の数を増やすことで、ウエハの面内での抵抗値のバラツキを考慮した熱処理を行うことができる。
図２以外のプローブ７１の形状としては、例えば図３に示すように、ウエハ９の多結晶シリコン膜９１の面に対して所定角度θとなるように、配線７の先端を曲げたものであってもよい。
【００１５】
また、上記実施形態では本発明の熱処理装置を縦型拡散炉に適用しているが、横型拡散炉にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の熱処理装置の一実施形態を示す概略構成図。
【図２】図１の装置の一部を拡大して示す断面図。
【図３】図２とは異なるプローブの形状を示す断面図。
【符号の説明】
【００１７】
１…ボート、１１…ボートを構成する台、１１ａ…台の中央部の空間、２…反応管、２１…ガス排出口、３…均熱管、４…ヒータ、５…ガス導入管、５１…ガス導入口、6 …板状体、６１…貫通穴、７…配線、７１…プローブ、８…抵抗値モニタ（抵抗値測定装置）、９…ウエハ（基板）、９１…多結晶シリコン膜。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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