JPH08285692A

JPH08285692A - 放射加熱された本体の高温計による測定を含む半導体処理技術と、本技術を実行するための機器

Info

Publication number: JPH08285692A
Application number: JP8083885A
Authority: JP
Inventors: Anthony T Fiory; テー．フィオリーアンソニー
Original assignee: AT&T IPM Corp; AT&T Inc
Current assignee: AT&T Inc
Priority date: 1995-04-07
Filing date: 1996-04-05
Publication date: 1996-11-01

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】反応器や炉の内部の放射加熱された半導体ウ
エハの高温測定法を提供する。【解決手段】温度測定は、第１プローブ１００でウエ
ハ１２０から伝幡する放射を収集するステップと、第２
プローブ１１０でウエハ１２０から伝幡する放射とラン
プ１４０からの放射を収集するステップと、対応するプ
ローブで収集された放射を検出するステップを含む。さ
らに、各プローブから受信した信号の多相交流成分を解
析するステップと、点灯電流の時間変動から生じる第２
プローブ１１０の信号の関数としての第１プローブ１０
０の信号の線形関数関係を決定するステップと、数式に
従って、信号データと共に、この線形関数関係を使用す
るステップを含む。プローブは、第１プローブ１００
が、角度Ω₁ に対するウエハの一部からの放射をサンプ
ル抽出し、第２プローブ１１０が、立体角Ω₂ に対する
少なくとも１つのランプからの放射をサンプル抽出する
ように方向付けられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は高温測定の分野に関
し、より詳細には、高速熱処理のために設計された反応
器や炉の内部の放射加熱された半導体ウエハの高温測定
による観察に関する。

【０００２】

【関連出願の情報】本出願は、１９９３年４月２日出願
された、９４年４月１９日付けで米国特許第５、３０
５、４１６号として付与された米国特許出願第０８／０
４２、０２８号の一部継続出願である、１９９４年４月
１４日出願の米国特許出願第０８／２２７、８４４号の
一部継続出願であり、これらの開示は参照されることに
よって組み込まれる。

【０００３】

【従来の技術】高速熱処理（ＲＴＰ）では、半導体ウエ
ハのような被加工物は、任意の複雑さの、特定の温度サ
イクルにさらされる。この理由から、ＲＴＰは、集積回
路の製造過程で、拡散やアニールのような、熱に依存す
る処理を実行する際有用である。しかし、こうした処理
の中には、±１０゜Ｃ以下の範囲内の温度制御を必要と
するものがある。こうした精密な制御は、ウエハの温度
が、比較的高い精度で測定出来る場合にのみ可能であ
る。

【０００４】光高温測定は、ＲＴＰの間、ウエハの温度
を制御する有用な方法の１つである。高温測定技術の１
つが、１９９２年１０月１３日付けでＣ．Ｗ．Ｓｃｈｉ
ｅｔｉｎｇｅｒ他に付与された米国特許第５、１５４、
５１２号に説明されている。この技術の概要は図１に示
される。この技術に従って、ウエハ２０に面する入り開
口部を持つ第１光パイプ・プローブ１０が供給され、向
かい合うランプの列４０の一方に面する開口部を持つ第
２プローブ３０が供給されるが、このランプの列は、通
常、処理チャンバ５０の外に位置する水晶・タングステ
ン・ヨウ素ランプの直線の列である。第１プローブ１０
は、ウエハによって発散、反射された放射のサンプルを
抽出し、抽出された放射のサンプルを検出器６０に送
る。第２プローブ３０は、ランプによって発散された放
射のサンプルを抽出し、抽出された放射のサンプルを検
出器に送る。プローブ３０は、ランプからの直接の放射
と、反射器８０からの反射による放射の両方を受け取
る。ウエハの放射率εはプローブの信号から推測される
ので、ウエハの温度は、ウエハの熱発散度、ウエハの放
射率、ウエハの温度Ｔに関するプランクの放射法則から
推測される。

【０００５】上記のように、第１プローブの信号は発
散、反射された放射の総和である。交流によって点灯さ
れるランプからの発散は、「リプル」と呼ばれる交流成
分を持っているので、発散された成分と反射された成分
を区別するのに充分な情報が得られる。ウエハからの熱
発散は、有意の交流成分を持っていないので、ウエハの
反射率は、それぞれ第１、第２プローブの信号のリプル
振幅の比として見積もられる。この反射率は見積もられ
た後、産出されたウエハの熱発散の値を得るために訂正
される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記で説明さ
れた技術はプローブの配置に望ましくない制約を供給す
る。プローブの交流信号が直接反射率を決定するために
使用されるので、一方のプローブはウエハだけを「見
て」いなければならず、もう一方のプローブはランプだ
けを「見て」いなければならない。図１の従来の技術の
高温計では、光パイプ・プローブ１０はウエハ２０だけ
を見るように構成・配置され、光パイプ・プローブ３０
は光発生源４０だけを見るように構成・配置される。こ
のことはプローブの配置にある制約を供給する。第１
に、図１に示すように、プローブ１０、３０は、チャン
バ内に突き出している。ＲＴＰ処理の間粒子が発生し、
発生した粒子はプローブに付着する。その結果、プロー
ブは取り外して清掃しなければならないが、これは困難
で時間のかかるプロセスである。さらに、この処理はウ
エハとランプに対するプローブの位置に敏感なので、プ
ローブは、それらを取り外す前にあったのと全く正確に
同じ位置に再挿入しなければならない。さもなければ、
高温計を再調整しなければならない。また、ＲＴＰエン
クロージャ５０の特別な制約のために、プローブ１０、
３０のためのスペースを供給することは困難である。

【０００７】その結果、プローブの配置に関する上記の
制約を持たない光高温測定処理と機器が望まれる。この
技術は、有用ではあるが、プローブが、ウエハの近く
か、最低限オーブン・エンクロージャの内部に位置する
ことを要求する。プローブは、ウエハで起こる放射と、
ウエハから反射する放射を収集するように方向付けられ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の処理と機器で
は、チャンバ内のウエハの加熱を制御する少なくとも２
つの光プローブを使用することによって、光高温測定が
行われる。第１プローブは、ウエハから発生する放射を
収集するように位置するが、加熱ランプからの直接の放
射は収集しない。第１プローブによって収集された放射
は、収集出来る放射を制限する方法で第１プローブを位
置決めすることによって制御される。一実施例では、第
１プローブは処理チャンバの境界に位置する。第１プロ
ーブは、ウエハが、第１プローブの視野を形成する角度
Ω₁ に対するような視野を持つ。第１プローブは、ラン
プが、第１プローブとウエハの間の視野に入らないよう
に位置する。

【０００９】適当な方法でこのプローブの視野を制限す
るためには、第１プローブがチャンバの中に延びていな
ければ有利である。この実施例では、第１プローブはオ
ーブン・チャンバの内面に位置するアイリス絞りの背後
に位置する。アイリス絞りは、第１プローブ（この実施
例では、アイリス・プローブと呼ばれる）の視野を、ウ
エハの細長い部分と、ウエハとアイリス絞りの間に介在
する水晶のチューブの部分に制限する。第１プローブは
チャンバの境界の部分に位置し、プローブの放射を収集
する部分はチャンバ内にほとんど延びない。

【００１０】第２プローブもチャンバの境界に位置す
る。しかし、このプローブは第１プローブより広い視野
を持つ。本発明の文脈では、視野が広いということは、
プローブ・チップとの角度Ω₂ を形成する第２プローブ
の視野は、少なくとも第１プローブの視野と、第１プロ
ーブの視野Ω₁ を照らすランプを含むということを意味
する。その結果、第２プローブによって収集された信号
は、ウエハ、水晶のチューブ、ランプ、チャンバ内面か
らの放射である。プローブの放射収集部分がチャンバ内
に延びなければ有利であるが、他の実施例では、プロー
ブの放射収集部分の少なくともいくつかは、チャンバの
壁からチャンバ内に延びる。本発明の１つの実施例で
は、Ω₂ によって形成される視野は、ランプ・プローブ
によってサンプル抽出される。他の実施例では、ランプ
・プローブに近接しているチャンバの壁から反射され
る、Ω₂ によって形成される視野のイメージをサンプル
抽出する。

【００１１】第１、第２プローブは両方とも、加熱され
た対象の方向に向けられる。第２プローブの視野は第１
プローブの視野を含むので、プローブがお互いに近接し
て位置すれば、すなわち２つのプローブがチャンバ内で
お互いに近接していれば、有利である。この関係で、２
つのプローブがチャンバ内の同じ壁に固定されていれば
有利である。この改良によって、通常の処理温度で、ウ
エハ温度を±１０℃以上の精度で普通に測定することが
可能になる。追加の改良点は、第１、第２プローブから
の信号のより正確な解釈に導く処理チャンバ内の放射環
境の詳細なモデル化である。

【００１２】従って、本発明の処理の１つの実施例は、
本体を、交流電流によって点灯された１つかそれ以上の
ランプからの電磁放射の制御可能なフラックスにさら
し、本体の表面温度を測定し、温度測定に反応して、電
磁放射のフラックスを制御することによって、本体を加
熱することを含む。温度測定は、部分的には、第１プロ
ーブで本体から伝幡する熱放射と反射されたランプの放
射の一部を収集し、第２プローブの方向に伝幡するラン
プの放射の一部を収集し、第１、第２放射信号に対応し
て、第１、第２プローブで収集された放射の少なくとも
一部を検出することによって実行される。温度測定は、
さらに、第１、第２信号の各々で、点灯電流の時間変化
による、時変成分の量を判定することを含む。温度測定
は、さらに、そこから温度が推測出来るような数式に従
って、少なくともこれらの量を結合することを含む。

【００１３】

【発明の実施の形態】図２に表されるのは、本発明の一
般に好適な実施例に従ってウエハ・プローブ１００とラ
ンプ・プローブ１１０が配置されたＲＴＰ反応器であ
る。ウエハ１２０は、水晶のエンベロープ１３０を持つ
処理チャンバの内部に囲まれる。数字は、エンベロープ
１３０の外に位置する２つのプローブを示す。別の配置
では、１つまたは両方のプローブはエンベロープの中に
設置される。図示されるように、ランプ１４０は、エン
ベロープ１３０の２つの向かい合う側面のバンクに設置
される。（別の反応器の設計では、片側のランプのバン
クだけが使用される。）個々のランプは各々通常円筒形
で、ランプ１４０は図２で断面図で示される。

【００１４】ウエハ・プローブ１００の入り口面１５０
は、ウエハの方向に向けられる。図示されるように、ウ
エハ・プローブ１００は、ランプが、Ω₁ とされる、そ
の視野にないように位置する。ウエハ・プローブ１００
は、例えば、直径１．５ｍｍで、アイリス絞りのよう
な、視野を制限する光バッフル１５０を持つ、光パイプ
・プローブである。ウエハ・プローブ１００は、例え
ば、およそ幅１ｃｍ、長さ２ｃｍの細長い領域である、
ウエハ１２０の表面の比較的小さい点からのウエハの放
射を捕らえる。ウエハ・プローブ１００は、１つのラン
プのバンクの中の連続する１組のランプの間のギャップ
１７５の近くに位置するのが望ましい。

【００１５】ランプは横断面で表されているので、Ω
₁ 、Ω₂ は、図２に表されるように、ランプ１４０に対
して実際に９０゜回転している。すなわちΩ₁ 、Ω₂
は、個々の円筒形のランプ１４０の方向と実際に平行で
ある。しかし、Ω₁ 、Ω₂ への制約、すなわちΩ₁ とΩ
₁ にかかるウエハの部分に対するランプ１４０はなく、
少なくとも１つのランプがΩ₂ に対するということは、
まだプローブ１００、１１０の設置を支配している。

【００１６】エンクロージャ１６０は、少なくとも部分
的に水晶のエンベロープ１３０とランプ１４０を囲んで
いる。このエンクロージャ１６０は内面１７０を持つ。
カリフォルニア州ＳｕｎｎｙｖａｌｅのＡＧＡｓｓｏ
ｃｉａｔｅｓから購入可能な、Ｍｏｄｅｌ４１００ヒ
ートパルス反応器は、適当な反応器の１例である。この
反応器の面１７０の大部分は、もとから供給されるよう
に、金でメッキされている。通常、面１７０は拡散的に
反射性である。しかし、他の実施例では、面１７０は鏡
面反射性である。

【００１７】ランプ・プローブ１１０は、好適には、面
１７０に位置する。プローブ１１０は、プローブ１００
の視野Ω₁ の中のウエハ１２０の全部分と、Ω₁ の側面
に位置するランプ１４０の両方を含む視野Ω₂ を持つ。
本発明の１つの実施例では、ランプ・プローブ１１０
は、Ω₂ によって形成される視野からの放射を直接検出
する。他の実施例では、ランプ・プローブは、ランプ・
プローブ１１０に近接しているチャンバの壁１７０から
反射される視野Ω₂ の中のイメージを検出することによ
って、間接的に放射を検出する。先行する技術とは異な
り、ランプ・プローブ１１０は、ウエハ・プローブ１０
０と同じ方向から放射を収集し、ウエハ・プローブ１０
０とランプ・プローブ１１０の間に介在するものはな
い。しかし、プローブ１１０は、チャンバ内でプローブ
１００より広い視野を持つ。

【００１８】一般に好適な実施例では、プローブ１１０
は、直径１．５ｍｍの拡散窓光パイプである。本発明の
文脈では、拡散窓は、光を伝送するが、必ずしもイメー
ジは伝送しない物質である。プローブ１１０がエンクロ
ージャ１６０の中にわずかな距離だけ延びれば有利であ
る。

【００１９】図３は、図２に表された２００の部分をよ
り詳細に示す。図３に示すように、プローブ１００は、
オーブン・エンクロージャの壁１６０にある開口部２１
０の底に位置する。この開口部２１０はプローブ１００
の視野を制限する。プローブ１１０はエンクロージャ１
６０の壁にある開口部２２０に位置する。開口部２２０
の目的は、プローブ１１０のチップとオーブン・エンク
ロージャの壁１６０の接触を避けることである。プロー
ブ１００、１１０は、それぞれ金メッキされたチャネル
２１１、２１２に光学的に接続される。金メッキされた
チャネル２１１、２１２は、対応する光フィルタ２１
５、２２５を通じて、対応する光電検出器２３０、２３
１に光学的に接続される。適当な光電検出器の例は、ペ
ンシルバニア州ＭｏｎｔｇｏｍｅｒｙｖｉｌｌｅのＥＧ
＆ＧＪｕｄｓｏｎから購入出来るヒ化インジウム（Ｉ
ｎＡｓ）光電検出器である（部品番号４２００４０）。
光電検出器２３０、２３１は水冷ヒート・シンク２３２
に設置され、プリント基盤２３３に電気的に接続され
る。図３に示すプリント基盤は２つのプリアンプ検出器
２３４とサーミスタ・プリアンプ２３５を装備してい
る。別のプリント基盤２４０が供給され、そこには２つ
のａｃ／ｄｃ増幅器２４１と、信号をデータ・プロセッ
サ（図示せず）に伝送するための電気コネクタ２４５が
ある。光電検出器、フィルタ、プリント基盤は全て磁気
シールド２５０の中にある。

【００２０】本方法は、ウエハはランプの放射を伝送し
ないという事実を前提とする。この条件は、ウエハの温
度が６００℃以上ならば合致し、またシリコン・ウエハ
基盤が、シリコンの抵抗性が約０．０１Ωｃｍ以下にな
るように、（例えば、ドーパントの濃度が少なくとも約
２×１０¹⁵ドーパント原子／ｃｍ³ になるように）充分
にドーパントを混入される場合、この条件は合致する。
適当なドーパントの１つの例は、ボロンのようなｐ＋ド
ーパントである。この条件はまた、ウエハがランプの放
射を透過しない金属フィルムでコーティングされるなら
ば合致する。チタンは、こうした金属フィルムの例であ
る。

【００２１】（ウエハ・プローブ１００とランプ・プロ
ーブ１１０からの）プローブの信号は、チャンバ内のウ
エハの加熱を制御するために使用される。反応器の中の
ランプの放射の変動は、電源周波数の２倍である、単純
なリプル（すなわちランプの交流信号成分）よりも複雑
であることに注意すべきである。電源周波数の高調波の
変動に加えて、例えば、ウエハの温度を制御するフィー
ドバック回路によって起こるランプの電力の変動や、ラ
ンプの有限反応時間に起因する非高調波変動がある。そ
の結果、時間依存の第１、第２モーメントからこれらの
信号の交流成分を計算することが好適である。ウエハか
らの熱放射はほとんど交流成分を含んでいないので、こ
れらの信号の交流成分はウエハの交流成分を表す。すな
わち、プローブからの光信号はフォトダイオード増幅器
に向けられ、増幅器の出力はアナログ・デジタル変換器
（ＡＤＣ）に供給されて、デジタル化された信号Ｖ₁
（ｔ）（ウエハ・プローブ１００からの信号に対応す
る）、Ｖ₂ （ｔ）（ランプ・プローブ１１０からの信号
に対応する）を導く。サンプリング時間ｔは、通常、
０．２ｍｓである、間隔δである。増幅器はデジタル化
に伴う偽信号ノイズをカットするための約１ｍｓのアナ
ログ・フィルタを持つ。

【００２２】ウエハ・プローブ１００からのデジタル化
信号Ｖ₁ の１つの成分は、反射されたランプの放射（す
なわち、ウエハから反射されたランプの放射）である。
反射されたランプの放射はまた、ランプ・プローブ１１
０からのデジタル化信号Ｖ₂の比率Ｒでもある。これは
偏導関数として表される。

【数１】普通、加熱ランプを点灯する交流電源は、１つ以上の相
またはグループを持つ。例えば、それぞれをＡ、Ｂ、Ｃ
とする３つの電源の相に接続された３つのランプのグル
ープがある場合、変動成分は、相の数によって分割され
る交流電源の第１高調波の周期の倍数によって、すなわ
ち、量

【数２】の０、１または２倍によって時間毎にシフトされるが、
ここでｆは電源周波数（例えば、米国では６０Ｈｚ）で
ある。グループＡのランプに起因するＶ₁ （ｔ）の比率
をＡ₁ とし、残りの相に起因する比率をＢ₁ 、Ｃ₁ とす
る。各相のランプに起因するＶ₂ （ｔ）の比率を同様に
Ａ₂ 、Ｂ₂ 、Ｃ₂ とする。比率は、ランプのグループを
個別に選択的に点灯し、各グループについて、Ｖ₁
（ｔ）とＶ₂ （ｔ）の交流成分を測定することによって
判定される。

【００２３】一般に、比率は、２つの検出器について同
じではない。すなわち、Ａ₁ ／Ａ₂≠Ｂ₁ ／Ｂ₂ ≠Ｃ_1/
Ｃ₂ であるので、２つの検出器のための未加工の信号に
は異なった３相のパターンが現れる。従って、１つの相
に伴う周期性を含む信号をコンピュータで解析すること
によって、この差を抑制することが有利である。すなわ
ち、３つの相は、さらに計算するために、数学的に１つ
の相に解析される。これは、未加工の信号を、その瞬間
値と、τ_p と２τ_p によって遅延された２つの初期の時
間前の値の加重合計で置き換えることによって概算され
る。この解析信号は、Ｖ₁’（ｔ）とＶ₂’（ｔ）で表さ
れ、次の代数式によって与えられる。

【数３】

【数４】

【００２４】加重係数ａ₁ 、ｂ₁ 等は、ランプのグルー
プの比率Ａ₁ 、Ｂ₁ 等の線形代数と行列反転によって決
定される。等式（３）の係数ａ₁ 、ｂ₁ 、ｃ₁ の数式は
次式によって与えられる。

【数５】

【数６】

【数７】この時、

【数８】である。等式（４）の係数ａ₂ 、ｂ₂ 、ｃ₂ は同様の方
法で決定される。

【００２５】次のステップは、等式１で表現されたよう
な比率Ｒを計算するための、解析された信号の中の変動
成分の計算である。この比率は、まずＶ₁ とＶ₂ の区画
を構成することによって得られ、最小自乗の適合を使用
してこの関係の斜線が得られる。最小自乗の適合の各点
に与えられる統計的重みは、点が古くなるに連れて幾何
級数的に減少する。すなわち、古い点に与えられる統計
的重みは、新しい点よりも少ない。この計算を行う公式
が以下順次説明される。第１に、参照信号Ｕ₁、Ｕ₂
が、次の公式を使用して、入力信号Ｖ’₁ 、Ｖ’₂ から
の回帰的ろ過法によって計算される。

【数９】

【数１０】公式９、１０で、δ₁ は、信号サンプルの間の時間であ
り、τ₁ は、加熱ランプによって発生する交流放射の時
間とほぼ等しい時定数（普通１ｍｓ）である。これらの
数値は、τ₁ ＞δ₁ の関係にある。

【００２６】その後信号の変動成分は、入力信号と参照
信号の差として計算される。上記で説明したＲの計算
は、４つの中間項が、直線、代数、交差項の移動平均で
ある斜線の最小自乗の適合を使用して行われる。

【数１１】

【数１２】

【数１３】

【数１４】上記の等式で、δ₂ はδ₁ にほぼ等しく、τ₂ ＞τ₁ で
ある。普通τ₂ は約１０ｍｓである。

【００２７】その後上記の項は、次の方法で結合され平
均される。

【数１５】

【数１６】これらの等式では、δ₃ はδ₁ とほぼ等しく、τ₃ ＞τ
₂ である。次に傾斜は次式によって計算される。

【数１７】ここでδ₄ は、δ₃ より大きいか等しく、τ₄ はτ₃ と
ほぼ等しく、τ₄ ＞δ₃である。

【００２８】デジタル信号Ｖ₁ 、Ｖ₂ の準直流成分は、
次のような帰納的公式を使用してろ過された平均値から
得られる。

【数１８】

【数１９】ここでτ₅ はτ₄ にほぼ等しい。デジタル化された信号
Ｖ₁ の準直流成分はＳ₁で表され、デジタル化された信
号Ｖ₂ の準直流成分はＳ₂ で表される。その後、等式９
から１９は、より大きな時定数、例えば、τ₁’＝１．
２５τ₁を使用して、数値ｕ’、ｖ’、ｗ’Ｘ’を算出
するために再計算される。係数１．２５は経験的に決定
される。

【００２９】次に、以下のようにｗとｗ’の値は結合さ
れてＲを決定し、ＸとＸ’の値は結合されてＳ₁ 、Ｓ₂
を決定する。

【数２０】

【数２１】

【数２２】等式（２０）、（２１）、（２２）の’のある項とない
項の組み合わせは、帰納的ろ過に固有の時間的遅延を補
正する。’のない項の係数２は、経験的に決定される。

【００３０】上記の方法で正確に加熱された本体の温度
が判定されることを保証するために、高温計の目盛りが
調整される。ウエハ温度との関係は次式のように表され
る。

【数２３】ここで、調整係数ｆ₁ とε（Ｒ）（有効放射量）は調整
によって決定され、λは検出器の波長、Ｔはウエハ温
度、ｈ、ｃ、ｋ_B はプランクの放射法則の基本定数であ
る。

【００３１】等式（２３）は、ε（Ｒ）の定義を供給す
る。ε（Ｒ）とＲの関係は０．３より大きなε（Ｒ）に
ついてほぼ直線で、次式のように表される。

【数２４】ここで、ｆ₂ は第２の調整係数である。調整係数ｆ₁ 、
ｆ₂ と、ε（Ｒ）とＲの関数関係は、ランプによって加
熱された高速熱アニール・オーブンの中のテスト・ウエ
ハの温度を測定するための熱電対を使用することによっ
て得られる。異なったＲの測定値を持ち、０．３より大
きいε（Ｒ）に対応する最小限度２つのウエハが、この
調整を行うために必要な係数ｆ１、ｆ２を決定するため
に使用される。一度ε（Ｒ）の関数として、センサの感
度が知られれば、センサはウエハの加熱を監視、制御す
るために使用される。

【００３２】低温では、ウエハから発散される放射は、
反射されるランプの放射と比較して無視出来るので、加
熱ランプが最初に点灯される時には、式Ｓ₁ −ＲＳ₂ は
ゼロに近くなる。しかし２つのセンサを使用する技術で
は、加熱ランプの出力の不均一などの欠陥によって、Ｒ
の計算の際誤差を発生する。こうした欠陥を補正するた
めに、Ｒに経験的要素Ｆを乗じる。Ｆはウエハが加熱さ
れる前に、次の公式によって決定される。

【数２５】上記で説明したようにＲを計算する際に、光電検出器に
よって検出される光の波長が約１μｍ〜約３μｍであれ
ば有利である。約２μｍ〜約３μｍの波長の放射を伝送
するフィルタが、プローブとその対応する検出器の間に
挿入されていれば有利である。例えば、フィルタが、約
２．４μｍ〜約２．５μｍの伝送周波数帯を持ち、検出
器がその周波数帯の信号を検出すれば有利である。適当
な検出器の一例は、ヒ化インジウム・フォトダイオード
である。

【００３３】この波長範囲の信号が含む、オーブンの加
熱ランプと水晶部品からの妨害は比較的少ない。約１μ
ｍより短い波長は、反射されるランプの放射からのノイ
ズを含む。約３μｍより長い波長は、オーブンの水晶部
品による、この波長範囲の信号の吸収や発散によって影
響される。その結果、ウエハ・プローブとランプ・プロ
ーブが、この波長範囲の信号だけを対応するセンサに伝
送する光フィルタを装備していれば有利である。一つの
実施例では、ウエハ・プローブにはアイリス絞りを、ま
たランプ・プローブにはディフューザ開口部を通過する
放射は、この波長範囲に赤外線放射だけを加えるフィル
タへの光ガイドによって伝送される。信号がフィルタを
通じて伝送された後、例えば、約−３０℃に冷却された
ＩｎＡｓフォトダイオードのような従来の検出器は、波
長範囲内の放射を電流に変換する。こうした電流は、さ
らにインピーダンス変換増幅器によって電圧信号に変換
される。交流信号の振幅を増大して、増幅された交流成
分の信号を直流信号と別にデジタル化するには、アナロ
グ回路を使用するのが有利である。その後、こうした電
圧信号は、上記で説明した計算を行うようプログラムさ
れたコンピュータに伝送される。

【００３４】＜例１＞１組の、直径１２．５ｃｍのシリ
コン・ウエハが、約０．２から０．９の範囲に及ぶ放射
率を表すために、いろいろな異なった材料で作られたフ
ィルムでコーティングされた。フィルムは１つかそれ以
上の、ポリシリコン、２酸化シリコン、ケイ化チタンと
いった材料であった。熱電対は、ジルコニア・アルミナ
耐火セメントを使用して、ウエハの浅いくぼみに接着さ
れた。その後ウエハはオーブンに置かれ、前に説明した
ような２つのプローブのあるところで加熱された。熱電
対とプローブからのデータは、ウエハがアニール状態に
置かれた際に記録された。プローブは、２．４μｍ〜約
２．５μｍの範囲の波長の放射だけが、光電検出器によ
って検出されるような赤外線フィルタを装備していた。
感度係数ｆ₁ 、ｆ₂ は、等式（２３）、（２４）から計
算された温度と、熱電対温度の最上の適合から得られ
た。図４に示される実線は等式（２４）によって与えら
れる直線関係である。

【００３５】一度この調整カーブが特定のＲＴＰシステ
ムについて得られると、調整カーブは、このシステムの
ＲＴＰ処理を制御するために使用される。調整カーブの
直線領域は、０．３より大きいε（Ｒ）を持つウエハの
ために使用される。その後、調整された高温計が、前に
説明したような、上記の等式を使用する処理の間に、本
体の温度を制御するために使用される。

【００３６】シリコン・ウエハ（１３５）は、チタンの
６０ｎｍ厚さのフィルムでコーティングされ、約６５０
℃の温度で１分間アニールされた。ケイ化チタン・フィ
ルムの電気抵抗性は処理温度によって異なるので、フィ
ルムの電気抵抗性は、ウエハが処理される温度を判定す
るために、処理が完了してから測定された。ケイ化物の
抵抗性から判定された温度と異なる、本発明の方法を使
用して判定された温度の量は、図５の柱状グラフに見い
だされる。平均誤差は３．３℃であり、標準偏差は３．
６℃であった。図５に示すように、２つの技術の温度の
差は小さかった。

【図面の簡単な説明】

【図１】先行する技術のＲＴＰシステムの略図である。

【図２】本発明による、１組の放射感知プローブを含む
ＲＴＰシステムの略図である。

【図３】図２の２００の部分の詳細図である。

【図４】多様な背面放射率のウエハを使用することによ
って得られたＲＴＰシステムの調整カーブである。

【図５】発明の方法に従う温度の判定を、加熱したウエ
ハの電気抵抗率から判定した温度と比較する一連の実験
によって判定された温度誤差の柱状グラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】本体を加熱するプロセスであって、時変
電流によって点灯される少なくとも１つの電磁放射の制
御可能なフラックスに本体を露出するステップと、本体
の表面温度を測定するステップと、温度測定に反応して
放射のフラックスを制御するステップとを含み、測定ス
テップが、ａ）第１プローブで本体によって発散、反射される放射
を収集し、前記放射を検出して、Ｖ₁ とされる第１プロ
ーブの信号を導くステップと、ｂ）第２プローブで本体と少なくとも１つのランプによ
って発散、反射される放射を収集し、前記放射を検出し
て、Ｖ₂ とされる第２プローブの信号を導くステップ
と、ｃ）Ｖ₁ とＶ₂ の交流成分を判定するステップと、ｄ）Ｖ₁ とＶ₂ の直流成分を判定するステップと、ｅ）Ｖ₁ とＶ₂ の交流成分からＲを判定するステップ
と、ｆ）本体の表面温度が計算されるように、Ｒからε
（Ｒ）を判定するステップと、ｇ）ステップ（ａ）で、第１プローブが、第１プローブ
の立体角Ω₁ に対する本体の領域からの放射を有効にサ
ンプル抽出するステップと、ｈ）ステップ（ｂ）で、第２プローブが、立体角Ω₂ に
対する本体の領域と少なくとも１つのランプを含む、立
体角Ω₂ に対する領域からの放射を有効にサンプル抽出
するステップと、を含むプロセス。
【請求項２】ステップ（ｂ）の放射が、ランプから第
２プローブに直接入射する放射を含む、請求項１に記載
のプロセス。
【請求項３】本体が少なくとも第１の主要な面を持
ち、露出するステップで、ランプの放射が少なくとも第
１の主要な面に衝突し、拡散性の反射面が第１の主要な
面の近くに位置し、ランプは実質上、拡散性の反射面と
第１の主要な面の中間の平面の中に位置する、請求項１
に記載のプロセス。
【請求項４】プローブがプロセスで使用される前に調
整される、請求項１に記載のプロセス。
【請求項５】プローブは、ε（Ｒ）の線形関数として
プローブの感度を判定することによって調整される、請
求項４に記載のプロセス。
【請求項６】プローブによって発散される放射は多相
で、信号Ｖ₁ 、Ｖ₂は、これらの信号が比率Ｒを計算す
るために使用される前に解析される、請求項１に記載の
プロセス。
【請求項７】Ｒが、解析された信号Ｖ₁ 、Ｖ₂ の線形
関数依存性を計算することによって判定される、請求項
６に記載のプロセス。
【請求項８】プローブが、後にＳ１、Ｓ２、Ｒの関数
としてε（Ｒ）を計算するために使用される、少なくと
も１つの調整係数を確立するために、少なくとも１つの
ランプを含むオーブンの中のテスト・ウエハの温度を測
定することによって調整される、請求項５に記載のプロ
セス。
【請求項９】本体を加熱するための機器であって、エンクロージャと、エンクロージャの中に配置された水晶のエンベロープ
と、水晶のエンベロープの中に配置された、加熱される本体
を受けるために適用される設置面と、エンクロージャの内面と水晶のエンベロープの間に配置
された複数のランプと、実質上エンクロージャの内部に延びず、本体の一部はΩ
₁ に対するが、ランプにはΩ₁ に対する部分はないよう
に位置する、エンクロージャの壁の第１通路に設置され
た、立体角Ω₁ によって定義される視野を持つ第１放射
プローブと、実質上エンクロージャの内部に延びず、Ω₁ に対する本
体の一部と少なくとも２つのランプがΩ₂ に対するよう
に位置する、エンクロージャの壁の第２通路に設置され
た、立体角Ω₂ によって定義される視野を持つ第２プロ
ーブと、エンクロージャの内部で温度を上昇させる手段と、第１、第２プローブからの信号を検出する検出手段と、
を含む機器。
【請求項１０】２つのプローブが、約１μｍから約３
μｍの範囲外の波長の信号を検出器に伝送しないように
する光フィルタを装備している、請求項９に記載の機
器。
【請求項１１】第１プローブの視野が、光バッフルに
よって制限される、請求項９に記載の機器。
【請求項１２】光バッフルがアイリス絞りである、請
求項１１に記載の機器。