JPH0629365A - 高温計による温度輻射測定方法及び装置 - Google Patents

高温計による温度輻射測定方法及び装置

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JPH0629365A
JPH0629365A JP3117377A JP11737791A JPH0629365A JP H0629365 A JPH0629365 A JP H0629365A JP 3117377 A JP3117377 A JP 3117377A JP 11737791 A JP11737791 A JP 11737791A JP H0629365 A JPH0629365 A JP H0629365A
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ペーター・ミッシェル・ノエル・ヴァンデナベーレ
Karen I J Maex
カレン・イルマ・ヨセフ・マエックス
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Abstract

(57)【要約】 高温計による温度輻射測定方法及び装置 高温計を用いて半導体材料ウェハの一面から発生される
輻射線を測定するにあたり、該半導体材料ウェハの面に
補償輻射線を投射して該半導体材料ウェハの反射能を補
償し、上記補償輻射線の強度を調節して高温計により測
定された輻射線量に従わせる、温度輻射測定方法、及び
その方法を実施する装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は高温計による温度輻射
測定、詳しくは補償ランプが使用される高温計による温
度輻射の測定方法及び装置に関する。
【０００２】
【技術背景】ステファンボルツマンの表式にしたがって
発生された輻射線が測定される高温計を用いて対象物、
特に半導体材料ウェハの温度を測定するとき、いわゆる
輻射率が非常に重要である。対象物の内部と外部環境間
で反射が行なわれる、すなわち反射能のため、該対象物
の輻射率は１より小さい値を有する。半導体ウェハの場
合、実際上、輻射率は０.４〜０.９の範囲内で変化する
ことが知られている。
【０００３】
【解決しようとする課題及びその手段】本発明の目的
は、高温計を用いて半導体材料ウェハの一面から発生さ
れる輻射線を測定するにあたり、該半導体材料ウェハの
面に補償輻射線を投射して該半導体材料ウェハの反射能
を補償し、かつ上記補償輻射線の強度を調節して高温計
により測定された輻射線量に従わせる、温度輻射測定方
法を提供することにある。
【０００４】対象物の反射能はウェハに補償輻射線を投
射することにより補償することが可能であり、該補償輻
射線の強さは高温計により測定された輻射線量に依存す
ることが見出だされた。本発明の方法を用いることによ
り、半導体材料ウェハの輻射率とは独立した半導体材料
ウェハの温度測定が行なわれる。
【０００５】また、本発明は請求項２に記載する方法で
あって、対象物、特に半導体材料ウェハの透過性、すな
わち高温計から遠隔された上記対象物の一面で該対象物
から輻射線が離れる率又は輻射線が対象物を通過する率
を補償する方法を提供しようとするものである。
【０００６】更に、本発明は高温計を用いて半導体材料
ウェハから発生される輻射線を測定する装置を提供する
ことを目的とする。
【０００７】本発明のその他の種々の特徴、利点及び詳
細が好ましい実施例の記述を参照して明らかにされる。
【０００８】
【実施例】図面において、高温計１が半導体材料ウェハ
Ｗに向けられ、該ウェハＷから発せられる輻射線量及び
該ウェハの温度が定められる。高温計１の測定出力が調
節部材２と接続され、該調節部材２は順次第１補償輻射
源３及び第２補償輻射源４の両者と接続される。この第
１補償輻射源３は高温計１が向けられたウェハＷの領域
に該高温計１に適した波長(λ＝０．９〜５．０μm)で
もって補償輻射線を投射する。補償輻射値Ｉc1と高温計
により測定された等量輻射値ＩeqとがＩc1＝Ｉeqである
かどうか検証される。このＩeqは輻射率１としてウェハ
Ｗに対する補償輻射値である。ステファンボルツマンの
表式に基づき、ウェハＷの温度を測定されたＩeq値から
導出することができる。補償輻射源は精確に較正し、こ
れにより補償輻射量Ｉcを適正に調節して調節部材２に
より印加される電圧に従わせる必要がある。輻射率は
０．１〜０．２よりも大きくしなければならず、形成さ
れる制御ループは充分に精確かつ高速なものにしなけれ
ばならない。
【０００９】第２補償輻射源４から発生される輻射線Ｉ
c2は、Ｉc2＝Ｉeqであれば、半導体材料ウェハＷの透明
性又は透過性に対し対応するように補償する。
【００１０】図２、図３、図４に示す本発明の好ましい
一実施例の装置１１は、赤外線ランプ、フイラメント電
球又はグラファイト素子を用いて例えば３０秒間で３０
０〜１２００℃にシリコンウェハを高速加熱(高速熱処
理(ＲＴＰ))するものに関する。例えば円形の半導体材
料ウェハＷの下面が赤外線ランプ１２により加熱される
一方、該ウェハの上面に反射壁１５をそれぞれ補償ラン
プ１６、１７と一緒に挿通する高温計１３、１４が設け
られる。反射壁及びウェハＷの下面を加熱する部材の詳
細な構成及び利点は本発明の出願人による特許出願が参
照され、その内容が本明細書に書き加えられる。
【００１１】更に、装置における窓１９を設けた下方部
に２つの補償ランプ１８が取り付けられ、該窓１９の少
なくとも一方の面がウェハＷの下面に拡散光を投射する
ように粗加工される。補償ランプ１８と赤外線ランプ１
２間に水冷窓２５が配置される。該水冷窓２５は冷却水
を供給する開口２６と輻射線を通過を許容する２つのプ
レート２０、２１で構成される。該水冷窓２５は高温計
１３、１４の波長領域において赤外線ランプ１２からの
の輻射線を吸収する作用を行う。これにより、半導体材
料ウェハＷの下面が不必要に加熱されずかつ下方部への
輻射が少なくなるようにされる。更に、プレート２０、
２１は水により冷却される。
【００１２】窓２２は水晶で構成され、処理チャンバ２
４内に発生される真空に基づいて生起する力に耐えるも
のとされる。更に、この水晶窓２２は開口２７を介して
供給される空気により冷却される。
【００１３】第１高温計は５００〜１２００℃の温度範
囲(λ＝１．５〜１．８μm)の測定に、第２高温計は２
００〜８００℃の温度範囲の測定に適したものとするの
が好ましい。波長に応じて組み合わされる補償ランプは
好ましくは比較的低電力の、例えばハロゲンランプ(１
００〜２００ワット)とされる。
【００１４】好ましい実施例(図示しない)において、補
償ランプと半導体材料ウェハ間に半反射ミラーを配置さ
れ、そこでまた、高温計がこの半反射ミラーを介して輻
射線を受ける。これは処理チャンバにおいて各高温計に
対し単に１つの開口を配置すればよいという利点があ
る。好ましくは、半反射ミラーは半導体材料ウェハとさ
れ、随意選択的に当該波長に応じた輻射線の濾過層を有
するものとされる。
【００１５】各高温計が赤外線ランプから到来する輻射
線に対し感応性を示す場合、これらの補償ランプは好ま
しくは該輻射線を濾過するフイルターを備えるようにす
る。
【００１６】補償輻射源は好ましくはガラスマットを備
え、これにより輻射線が十分に広範囲に広がるようにす
る。
【００１７】図示しない方法において、輻射線は好まし
くはアルミニューム及び二酸化珪素から構成される切子
面ミラー又はレンズを用いて拡散するのが好ましい。該
ミラー又はレンズは水晶を含むか又は含まなくともよ
い。
【００１８】本発明の好ましい第２実施例において、図
示しない方法で加熱されるホルダー３２を介して加熱さ
れる半導体材料ウェハ３１の温度が該ホルダー３２を貫
通して配置されかつ図示しない方法で輻射計と接続され
た光ファイバー３３を用いて測定される。該温度測定値
は第２光ファイバー３４を介してホルダー３２から到来
する輻射線を補償する。該第２光ファイバー３４はホル
ダー３２の盲穴内に配置されるとともに第１光ファイバ
ーと同様に輻射計と接続される。
【００１９】本発明の好ましい第３実施例において、半
導体材料ウェハ３６は図示しない方法で加熱される、貫
通穴３８及び盲穴３９を備えたホルダー３７を介して加
熱される。これらの穴から到来する輻射線はレンズ４０
を介して概略的に示す高温計４３の検出器４１及び４２
に向けられる。盲穴３９から到来する輻射線によりホル
ダー３７からの温度輻射が補償される。好ましい第２及
び第３実施例において、ホルダー又はチャックが補償輻
射として作用する。好ましくは波長約１．０μmの輻射
線を用い、よって使用温度範囲０〜１２００℃の測定が
可能とされる。上記波長にて、上記温度範囲においてシ
リコンウェハは透過を生じなかった。
【００２０】本発明は上述した高速加熱処理用の好まし
い実施例に限定されない。本発明の方法及び装置は、特
許請求の範囲の記載からも明らかなように、半導体産業
におけるＲＴＣＶＤとか、ＭＢＥ等の設備、又はその他
のものに適用可能である。
【００２１】
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の方法を実施する好ましい実施例の概
念図である。
【図２】 本発明の装置の好ましい実施例の概略斜視図
である。
【図３】 図２のIII−III線断面図である。
【図４】 図２のIV−IV線断面図である。
【図５】 本発明の装置の好ましい第２実施例の概略側
面図である。
【図６】 本発明の装置の好ましい第３実施例の概略側
面図である。
【符号の説明】
１ 高温計 ２ 調節部材 ３ 第１補償輻射源 ４ 第２補償輻射源 １１ 本発明の装置 １２ 赤外線ランプ １３ 高温計 １４ 高温計 １５ 反射壁 １６ 補償ランプ １７ 補償ランプ １９ 窓 ２０ プレート ２１ プレート ２２ 水晶窓 ２４ 処理チャンバ ２５ 水冷窓 ３１ 半導体材料ウェハ ３２ ホルダー ３３ 第１光ファイバー ３４ 第２光ファイバー ３６ 半導体材料ウェハ ３７ ホルダー ３８ 貫通穴 ３９ 盲穴 ４０ レンズ ４３ 高温計。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ペーター・ミッシェル・ノエル・ヴァンデ ナベーレ ベルギー、ベー−3020ヘレント、デレスト ラート34番 (72)発明者 カレン・イルマ・ヨセフ・マエックス ベルギー、ベー−3020ヘレント、ヴェグマ ールセステーンヴェーク136番

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 高温計を用いて半導体材料ウェハの一面
    から発生される輻射線を測定するにあたり、 該半導体材料ウェハの面に補償輻射線を投射して該半導
    体材料ウェハの反射能を補償し、 上記補償輻射線の強度を調節して高温計により測定され
    た輻射線量に従わせる、温度輻射測定方法
  2. 【請求項２】 半導体材料ウェハのもう１つの面に第２
    補償輻射線を投射してその透過性を補償し、該第２補償
    輻射線の強度を調節して高温計により測定された輻射線
    量に従わせる、第１項記載の測定方法。
  3. 【請求項３】 高温計を用いて対象物から発生される輻
    射線を測定するにあたり、上記高温計から遠隔せしめた
    対象物の一面に補償輻射線を投射して該対象物の透過性
    を補償せしめる、輻射測定方法。
  4. 【請求項４】 第１項、第２項又は第３項の方法を実施
    する装置。
  5. 【請求項５】 半導体材料ウェハの処理を行なう処理チ
    ャンバ、上記処理チャンバの壁に挿通された１つ又は複
    数の高温計、及び上記半導体材料ウェハに補償輻射線を
    投射する、１つ又は複数の補償ランプで構成される、半
    導体材料ウェハの処理装置であって、 上記補償ランプの強度を調節して上記高温計による測定
    値に従わせる、処理装置。
  6. 【請求項６】 処理チャンバに赤外線ランプ、フィラメ
    ント電球及び／又はグラファイト等の加熱素子を設けて
    半導体材料ウェハを高速熱処理するようにした、第５項
    記載の処理装置。
  7. 【請求項７】 半導体材料ウェハの一方の面側に赤外線
    ランプを配置するとともに該半導体材料ウェハの他方の
    面側に高温計及び補償ランプを配置した、第６項記載の
    処理装置。
  8. 【請求項８】 補償ランプの前方にガラスマット、切子
    面ミラー又はレンズを配置して補償光束を拡散せしめる
    ようにした、第５項、第６項又は第７項に記載の処理装
    置。
  9. 【請求項９】 半導体材料ウェハの一面上に複数の補償
    ランプを配置して高温計から遠隔して挿入するようにし
    た、第５項〜第８項のいずれかに記載の処理装置。
  10. 【請求項１０】 第２補償ランプと赤外線ランプ間に水
    冷窓を設けた、第５項〜第９項のいずれかに記載の処理
    装置。
  11. 【請求項１１】 輻射検出器を用いて対象物の一面から
    発生される輻射線を測定するにあたり、 半導体材料ウェハの一面に補償輻射線を投射して該半導
    体材料ウェハの反射能を補償し、 補償輻射線の強度を調節して上記輻射検出器により測定
    された輻射線量に従わせる、輻射測定方法。
  12. 【請求項１２】 輻射検出器を用いて対象物の一面から
    発生される輻射線を測定するにあたり、 上記輻射検出器により測定された輻射線量を考慮して輻
    射量を補償する一方、この補償輻射量を第２輻射検出器
    により測定する、輻射測定方法。
JP3117377A 1990-05-23 1991-05-22 高温計による温度輻射測定方法及び装置 Pending JPH0629365A (ja)

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