(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のシリコンウエファ素子の製造工程における処理条件を検出するための検出装置であって、
１次コイルと、電流供給源と、前記処理条件における前記シリコンウエファ素子の電気的特性値を検出する少なくとも１つの検出器と、を有する１次導体構造と、
前記シリコンウエファ素子とその材料及び形状が類似するシリコンウエファモニター用素子と、を備え、
前記シリコンウエファモニター用素子は、前記製造工程におけるシリコンウエファ素子の一群中に含ませることにより当該シリコンウエファ素子の製造工程と同じ処理条件下において前記１次導体構造と協動する２次コイルとして動作する電流ループ構造を有し、
前記２次コイルは、前記１次コイルによって影響される前記シリコンウエファモニター用素子の電気的特性値の変化を検出することにより、前記製造工程における前記シリコンウエファ素子の温度を検出することを特徴とする検出装置。
【請求項２】
複数のシリコンウエファ素子の製造工程における処理条件を検出するためのモニター用素子であって、
前記製造工程におけるシリコンウエファ素子とその材料及び形状が類似し、
前記製造工程におけるシリコンウエファ素子の一群中に含ませることにより当該シリコンウエファ素子の製造工程と同じ処理条件下におかれて使用され、前記シリコンウエファ素子の電気的特性値を検出するために用いられる１次コイルと協働する２次コイルとして動作する電流ループ構造を有することを特徴とするモニター用素子。
【請求項３】
製造工程におけるシリコンウエファ素子の温度を遠隔的に測定する検出方法であって、
（ａ）前記シリコンウエファ素子とその材料及び形状が類似するシリコンウエファモニター用素子を、前記シリコンウエファ素子の一群中に置く段階と、
（ｂ）１次コイルと、電流供給源と、前記シリコンウエファ素子の電気的特性値を検出する検出器とを有する１次導体構造を前記シリコンウエファの近傍に配置する段階と
（ｃ）前記１次コイルに流す電流の大きさと位相を変化させ、前記シリコンウエファモニター用素子を前記１次コイルと協働する２次コイルとして動作させる段階と、
（ｄ）前記電流の大きさと位相の変化に基づいて前記シリコンウエファモニター用素子の前記電気的特性に係るデータを求める段階と、
（ｅ）前記データに基づいて、製造工程におけるシリコンウエファ素子の温度を決定する段階とを含むことを特徴とする検出方法。
【請求項４】
製造工程におけるシリコンウエファ素子の温度を遠隔的に測定する検出方法であって、
（ａ）前記シリコンウエファ素子とその材料及び形状が類似するシリコンウエファモニター用素子を、前記シリコンウエファ素子の一群中に置く段階と、
（ｂ）１次コイルと、電流供給源と、前記シリコンウエファ素子の電気的特性値を検出する検出器とを有する１次導体構造を前記シリコンウエファの近傍に配置する段階と
（ｃ）前記１次コイルに流す電流の大きさと位相を変化させ、前記シリコンウエファモニター用素子において渦電流を生じさせる段階と、
（ｄ）前記渦電流によって生じた前記１次コイルに生じた電気的特性の変化に基づいて前記シリコンウエファモニター用素子の前記電気的特性に係るデータを求める段階と、
（ｅ）前記データに基づいて、製造工程におけるシリコンウエファ素子の温度を決定する段階とを含むことを特徴とする検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は例えばシリコンウエハの製造などの加工中の素子の位置での温度などの処理条件を遠隔的に検出するための構造とその方法に関し、より特定すれば該測定を実行する際の特別製の監視構造の使用に関する。
【０００２】
【技術的背景】
現行の測定方法の１つは、黒体放射スペクトルまたは温度の関数となるその一部を測定する光学測定によるものである。この種の測定は測定しようとする基板の表面条件に強く依存する。
【０００３】
もう１つの測定方法は、熱電対の使用によるものである。これには高速かつ正確な測定値を得るためにウエハと充分に接触させる必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明による新規な方法では、基板温度及びその他のデータをウエハまたはその他の素子の基板内で、または該基板の表面上に構築される構造内で電流の誘導によって、またこれらの誘導電流を１次ソレノイドへ結合することによって、測定するものである。本法の考え得る利用方法としては、遠隔的温度検出、遠隔的抵抗値検出、および線幅制御とウエハ盗難防止が含まれる。
【０００５】
従って本発明の目的は、加工されつつある品物についての温度などのデータの遠隔測定のための新規な方法を提供することである。
【０００６】
本発明の別の目的は、処理されている品物の温度などのデータを測定するための監視部材を使用する装置を提供することである。
【０００７】
本発明のさらに別の目的は、類似の材料の別の品物の温度などのデータを測定するために使用可能な監視部材と処理の中程への組み込みを提供することである。
【０００８】
本発明の別の目的は、データの遠隔測定に使用する監視部材の製造のための方法を提供することである。
【０００９】
本発明の別の目的は、処理されている品物と同じ加工を受ける付属の監視部材内のエディ電流によってトランス構造体内に生成される作用を測定することにより、処理されている品物についての温度などのデータの遠隔測定のための方法を提供するすることである。
【００１０】
本発明の別の目的は、処理される品物と同じ加工を受ける付属の監視部材上に形成した２次コイルによってトランス構造体内に生成される作用を測定することにより、処理されている品物についての温度などのデータの遠隔測定のための方法を提供することである。
【００１１】
本発明のさらなる利点ならびに特徴は以下に示す好適実施例についての説明と付随の請求項を添付してある図面と併せて熟読することにより、本発明に関連の当業者には明らかとなろう。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、製造工程などの加工の過程にあるシリコンウエハなどの物体についての温度などの処理条件の遠隔検出のための構造ならびにその方法を提供することによって例えば温度データなどの得られたデータを当該処理の監視とその変更に適宜用いることができるようにすることである。本発明において、この遠隔的検出は加工される装置と類似しているがこれから容易に測定データを得られるように成してある監視装置を用いることで実現する。監視装置と加工される物体との類似性のため、該監視装置から得られた測定データも加工される該物体に対して正確でありこれに適用することが自在である。このため、本発明は、複数のシリコンウエファ素子の製造工程における処理条件を検出するための検出装置であって、１次コイルと、電流供給源と、前記処理条件における前記シリコンウエファ素子の電気的特性値を検出する少なくとも１つの検出器と、を有する１次導体構造と、前記シリコンウエファ素子とその材料及び形状が類似するシリコンウエファモニター用素子と、を備え、前記シリコンウエファモニター用素子は、前記製造工程におけるシリコンウエファ素子の一群中に含ませることにより当該シリコンウエファ素子の製造工程と同じ処理条件下において前記１次導体構造と協動する２次コイルとして動作する電流ループ構造を有し、前記２次コイルは、前記１次コイルによって影響される前記シリコンウエファモニター用素子の電気的特性値の変化を検出することにより、前記製造工程における前記シリコンウエファ素子の温度を検出することを特徴とする検出装置を提供するものである。
【００１３】
本発明は様々な種類の物体についてのデータを遠隔的に検出するために使用することができる。予想される使用方法の１つはシリコンウエハの処理ならびに該ウエハの処理中のこれの温度の同定に関するものである。
【００１４】
本発明の１つの実施例において、モニターウエハ１０（図２）はその表面上に構造１２を形成することで使用する準備ができ、この構造が後にトランスの２次側電流ループとして作用する。本構造は、特性キャパシタンスと抵抗性インピーダンスが例えば温度などの環境条件によって一定の方法で変化するような環状転送線と見なすことができる。所定の構造と環境条件の組み合わせによって、この２次電流ループは特性共振周波数を有するようになると考えることができる。図１において、２次電流ループの表現１４は、複数の容量（キャパシタンス）１８と複数の抵抗性分２０を含む回路１６からなるように図示してある。回路１６は、１次コイル２４と、電流供給源２６と、前記１次コイル２４から電気的測定値を検出することが可能な検出装置２８とを含むトランス構造体２２の表現と動作的に関連する配置に図示してある。
【００１５】
類似の構造を図３に図示してあり、ここではトランス構造体３０は２個の結合させた１次コイル３２、３４と、電流供給源３６と、検出装置３８とを含む。
【００１６】
２次電流ループは図２に図示したような閉じた連続電流ループ構造に限定されない。所望するならば他の適切な構造を用いることができる。このような構造の１つを図４に図示してあり、ここでは螺旋体４４の一部がウエハ４８の表面４６に配置してある。螺旋体区画の端部は導電性、抵抗性または半導体性ストラップ５０で結合し、ストラップは適切な絶縁層（図示していない）によってこれが上を通過する螺旋体４４の部分から絶縁してある。
【００１７】
別の態様において、上部にループ構造を有していないシリコンウエハをモニターウエハとして用いることができる。トランス構造の１次コイルおよび１次コイルへの電力の印加に対する動作的関連においてこのようにウエハを配置すること当該ウエハ内にエディ電流を誘導することになり、これが検出装置によるトランス構造体から取り出される電気的測定値に影響を及ぼす。これらの測定値は、適宜較正後にモニターウエハに対する温度などの所望のデータを求めるために使用できるようになる。モニターウエハは同じ材料から作成し、実際に処理されるウエハと同じ構造を有していることから、この同じ温度またはその他の値も処理しているウエハに対して適用することができる。
【００１８】
図２の２次ループは図５の流れ図に図示したような方法で作成できる。ブロック５２に示すように、シリコン拡散または非拡散基板を用意する。その基板上に、ブロック５４に図示したように、誘電性材料の層を形成する。適切な誘電層ならどのようなものを用いても良く、適当な材料の１つは二酸化シリコンである。誘電層の上に、ブロック５６に図示したように、導電性、抵抗性または半導体性材料を蒸着する。適当な導電性材料としては蒸着多結晶シリコンがあり、適切な半導体材料としては蒸着シリコンがある。この最後の層にパターンを作成して、図２の実施例を所望する場合には閉じた連続ループを形成し、または図４の実施例を所望する場合には螺旋構造の部分を形成するようにパターンを作成する。図４の螺旋構造を選択した場合には、螺旋区画の端部を接続するストラップ５０も蒸着する必要がある。ストラップ５０は例えばルテニウム等の適当な導電性または半導体材料から作成することができる。
【００１９】
本発明は多数の異なる用途に応用範囲がある。こうした応用の１つは半導体装置製造中に処理されつつあるシリコンウエハのグループまたはバッチの定期的な温度測定である。このような処理においては、汚染の可能性を回避するためシリコンウエハに実際に接触するのは避けるのが望ましい。そのため、モニターウエハは処理しようとするウエハと同じ材料から作成して同じ構造を有するようにして、処理しようとするウエハのバッチ内に含めることができ、またその温度は、バッチ内の他のウエハの温度と基本的に同一となることから、確定することができる。これは図３に図示したように、２次コイル４０を有するモニターウエハ４２をトランス構造３０の１次コイル３２、３４に対して動作的に関連するようにさせ、また検出装置３８を用いて電気的特性に見られた変化を検出することによって、モニターウエハ４２に実際に物理的に接触することなく行なうことができる。適宜較正することで、電気的特性の変化を変換すれば、処理しようとしている実際のウエハの温度と基本的に同一なモニターウエハ４２の温度を表わすようにできる。すでに述べたように、モニターウエハの構造は図２の閉じたループや図４のストラップ付き螺旋構造を含めて何らかの好適な形状とすることができる。またこれも前述したように、所望なら、モニターウエハには何らかの補助的構造を配置しても良く、トランス構造の１次コイルからの電磁場に曝露されたときに、これによって内部エディ電流の変化が起こり、１次コイルに流れる電流の変化を起こさせ、検出装置にこれを検出させて温度値に変換することができる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明は、例えばシリコンウエハの製造などの加工中の素子の位置での温度などの処理条件を遠隔的に検出するための構造とその方法を提供し、より特定すれば該測定を実行する際の特別製の監視構造の使用を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  トランスの１次コイルならびに検出構造体に誘導性結合してあるウエハ上のＲＣ回路を含む２次電流ループの摸式図である。
【図２】  基板上に蒸着した閉じた２次電流ループの略図である。
【図３】  トランス及び検出構造体に動作的に関連して配置したウエハの略図である。
【図４】  基板上に蒸着した接続ストラップを有する螺旋構造の略図である。
【図５】  監視部材の製造の段階を示す流れ図である。
【符号の説明】
１０    モニターウエハ
１２    構造体
１４    ２次電流ループ
１６    回路
１８    容量成分
２０    抵抗成分
２２    トランス構造体
２４    １次コイル
２６    電流供給源
２８    検出装置
３０    トランス構造体
３２    １次コイル
３４    １次コイル
３６    電流供給源
３８    検出装置
４４    螺旋体
４６    ウエハ表面
４８    ウエハ
５０    ストラップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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