DE19852321A1 - Optische Strahlungsmeß-Vorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine optische Vorrichtung mit we­ nigstens einem Strahlungsdetektor zum Messen einer von wenigstens zwei Strahlungsquellen emittierten elektroma­ gnetischen Strahlung.

Vorrichtungen dieser Art sind beispielsweise in Zusammen­ hang mit Schnellheizöfen für die thermische Behandlung von Halbleitersubstraten zur Fertigung von Halbleiter­ chips bekannt. Um die Parameter und Eigenschaften, bei­ spielsweise die Temperatur, die Emissivität, die Reflek­ tivität, die Transmissivität und/oder die Eigenschaften oder Dicke einer während der thermischen Behandlung auf­ zubringenden Schicht auf das Halbleitersubstrat messen zu können, wird die von dem Halbleitersubstrat kommende Strahlung sowie die Strahlung gemessen, die von den zur Aufheizung des Halbleitersubstrats vorgesehenen Strah­ lungsquellen emittiert werden. Durch einen Vergleich der beiden gemessenen Strahlungswerte ist es möglich, zwi­ schen der vom Halbleitersubstrat emittierten und reflek­ tierten Strahlung zu unterscheiden.

Vorrichtungen und Verfahren dieser Art sind beispielsweise aus der US 5 490 728 bekannt, bei denen Lichtleitungen verwendet werden, um die jeweilige Strahlung und insbesondere auch die von den Strahlungsquellen abgegebene Strahlung zu Strahlungsdetektoren zu führen. Die Eintrittsöffnungen dieser Lichtleiter weisen jedoch einen großen und unde­ finierten Öffnungswinkel auf, so daß auch relativ viel Hintergrundstrahlung aufgenommen wird und auf den Strah­ lungsdetektor fällt. Dadurch sagen die Meßwerte hinsicht­ lich der eigentlichen, von den Strahlungsquellen kommen­ den Strahlung - wenn überhaupt - nur wenig aus und sind nicht spezifisch.

Darüber hinaus ist aus der DE 93 12 231 eine Vorrichtung zum Messen von UV-Strahlung bekannt, bei der eine Photo­ diode zum Messen von einer Strahlungsquelle emittierten UV-Strahlung in einem zylindrischen Gehäuse mit einer Öffnung vorgesehen ist. Die Öffnung ist teilweise durch eine Meßblende, die einen Strahlungskanal bildet ver­ schlossen.

Ferner sei auf die DE 31 29 065 verwiesen, welche ein Gerät zur photoelektrischen Überwachung eines Strömungs­ mediums aufweist, bei dem eine Lichtquelle und ein der Lichtquelle gegenüberliegender Direktlichtempfänger vor­ gesehen ist, der in einem Empfängerbus mit einem Licht­ leitkanal angeordnet ist. Aus der DE 39 08 627 ist darüber hinaus ein Multielement-Infrarotdetektor bekannt, bei dem vor jedem Detektorelement ein Lichtleiter in der Form von in einer Kanalplatte ausgebildeten lichtleiten­ den Kanälen angeordnet ist, deren Abmessungen eine Dämp­ fung von Radarstrahlung bewirken. Vor der Kanalplatte ist darüber hinaus eine Blendenplatte angeordnet, welche mit den lichtleitenden Kanälen fluchtende Blendenöffnungen mit nicht reflektierenden Innenflächen aufweist. Aus der FR 2 707 005 ist schließlich eine halbkreisförmige Foto­ detektoranordnung gezeigt, bei der in einem halbkreisför­ migen Trägerkörper Lichtleitkanäle angeordnet sind, an deren Ende jeweils ein Fotodetektor vorgesehen ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine op­ tische Strahlenmeßvorrichtung zu schaffen, die mit ein­ fachen Mitteln eine wesentlich genauere Bestimmung der von den Strahlungsquellen emittierten elektromagnetischen Strahlung ermöglicht.

Ausgehend von einer optischen Strahlenmeßvorrichtung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch separate in einem Kanalkörper ausgebildete Strah­ lungskanäle für den Strahlungsweg zwischen den Strah­ lungsquellen und dem für die Strahlungsquellen gemeinsa­ men Strahlungsdetektor gelöst. Die Strahlungskanäle sind dadurch sehr genau auf die Strahlungsquelle ausrichtbar, so daß keine oder nur ein unwesentlicher Anteil an Hin­ tergrundstrahlung, die das Meßergebnis verfälschen würde, auf den Strahlungsdetektor auftrifft. Dadurch lassen sich die Parameter, Eigenschaften und Intensitäten der von den Strahlungsquellen emittierten elektromagnetischen Strah­ lung wesentlich genauer und zuverlässiger bestimmen.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der Strahlungskanal eine Querschnittsform auf, die der Form der Strahlungsquelle entspricht. Durch die Form des Kanalquerschnitts und deren Abmessungen ist eine genaue Anpassung des Strahlungskanals an die Strah­ lungsquelle möglich, so daß unabhängig von der Form der Strahlungsquelle die Hintergrundstrahlung zuverlässig ausblendbar ist.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Strahlungskanal eine Querschnittsform aufweist, die auch bei einer Ab­ weichung der Strahlungsquelle aus der Soll-Lage einen Strahlungsdurchgang zum Strahlungsdetektor gestattet. Durch eine derartige Ausformung des Kanals wird er­ reicht, daß sich mechanische Änderungen oder Lageabweich­ ungen der Strahlungsquelle, beispielsweise einer Lampen­ wendel, die etwa durch Schwingungen, Dejustage oder De­ formationen, etwa während des Aufheizvorgangs, auftreten, nicht in Signaländerungen niederschlagen, die andernfalls das Meßergebnis und die Auswertung nachteilig beeinflus­ sen könnten.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Strahlungskanal bzw. wenigstens eine Wand des Strahlungskanals struktu­ riert ist, beispielsweise eine wellige, geriffelte oder ungleichmäßige Wandstruktur aufweist. Dadurch wird Strah­ lung, die nicht parallel zur Strahlungskanalachse ein­ fällt, die also nicht von der Strahlungsquelle herrührt, auch nicht durch Reflexion auf den Strahlendetektor ge­ führt, sondern absorbiert. Die strukturierte Kanalwand trägt daher zusätzlich dazu bei, daß unerwünschte und un­ definierte Hintergrundstrahlung und Streulicht nicht auf den Strahlendetektor fällt und die Meßergebnisse ver­ fälscht.

Sehr vorteilhaft ist weiterhin eine Ausführungsform der Erfindung, gemäß der der Strahlungskanal wenigstens eine die Querschnittsfläche des Strahlungskanals veränderbare Einrichtung aufweist. Durch Veränderung der Querschnitts­ fläche des Kanals kann die Intensität, mit der die von einer Strahlungsquelle abgegebene Strahlung auf den Strahlungsdetektor fällt, eingestellt werden, was insbe­ sondere dann von Vorteil ist, wenn gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung bei Vorhandensein mehrerer Strahlungsquellen das Verhältnis der auf den Strahlende­ tektor auftreffenden Strahlung der jeweiligen Lampen un­ tereinander durch Ändern der Querschnittsfläche des je­ weiligen Kanals einstellbar ist. Eine besonders einfache Einrichtung zur Änderung der Querschnittsfläche des Ka­ nals und damit der auf den Strahlungsdetektor fallenden Strahlungsintensität ist eine Schraube, die quer zur Strahlungsrichtung in den Strahlungskanal einschraubbar ist. Aber auch eine veränderbare Blende ist anwendbar.

Bei einigen Schnellheizsystemen für die thermische Be­ handlung von Halbleitersubstraten wird Kühlluft zwischen die Strahlungsquellen eingeblasen, um bestimmte Elemente, wie zum Beispiel eine Reaktionskammer, zu kühlen. Diese Kühlluft bewirkt jedoch, daß zwischen den Strahlungskanä­ len und den einzelnen Strahlungsquellen Strömungsturbu­ lenzen auftreten, die zu Intensitätsschwankungen führen. Um diese Intensitätsschwankungen zu vermeiden, erstreckt sich der Kanalkörper mit dem bzw. den Strahlungskanäle(n) bis zu der bzw. den Strahlungsquelle(n).

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann der Strah­ lungskanal durch wenigstens ein lichtdurchlässiges, den Strahlungskanal verlängerndes Zwischenelement zwischen wenigstens einer Austrittsöffnung eines Strahlungskanals und einer zugeordneten Strahlungsquelle, verlängert wer­ den, ohne daß der Kanalkörper bis kurz vor die Strah­ lungsquelle herangeführt werden muß. Vorteilhafterweise ist hierzu ein mehrere Strahlungskanäle verlängerndes, gemeinsames Zwischenelement vorgesehen. Gemäß einer be­ vorzugten Ausführungsform der Erfindung, wird als Verlän­ gerung ein Quarz- oder Saphirstab verwendet, bei dem Re­ flexionen an den Innenwänden möglichst unterdrückt wer­ den, damit nur das direkt von der Strahlungsquelle kom­ mende Licht auf den Detektor fällt.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind - wie bereits erwähnt - mehrere Strah­ lungsquellen nebeneinander angeordnet, und der Kanalkör­ per weist für jede Strahlungsquelle einen separaten, zum gemeinsamen Strahlungsdetektor hin verlaufenden Strah­ lungskanal auf. Die Strahlungen der einzelnen Strahlungs­ quellen werden dabei unter Ausschaltung von Hintergrund­ strahlung und gegenseitiger Beeinflussung zuverlässig und sicher auf den gemeinsamen Strahlungsdetektor geführt, wodurch die Meßgenauigkeit erhöht werden kann. Wenn die Strahlungsquellen beispielsweise Einzellampen sind, die in einer Reihe nebeneinander in Form einer Lampenbank an­ geordnet sind, wie dies beispielsweise bei Schnellheiz­ vorrichtungen zur thermischen Behandlung von Halbleiter­ substraten der Fall ist, sind die Kanäle zwischen den Lampen und der gemeinsamen Strahlenquelle fächerartig im Kanalkörper ausgebildet.

Da die Lampen im wesentlichen in einer Reihe angeordnet sind, ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfin­ dung zwischen den dem Strahlungsdetektor zugewandten En­ den der Strahlungskanäle und dem Strahlungsdetektor eine Zylinderlinse angeordnet, die die fächerförmig auf den Strahlungsdetektor zulaufende Strahlung der einzelnen Strahlungsquellen auf den Strahlungsdetektor fokussiert.

Die erfindungsgemäße Strahlenmeßvorrichtung ist mit gro­ ßem Vorteil in Zusammenhang mit einem Schnellheizofen für die thermische Behandlung von Halbleitersubstraten ein­ setzbar.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels bei Einsatz der Strahlenmeßvorrich­ tung in Zusammenhang mit einer Schnellheizofen für die thermische Behandlung von Halbleitersubstraten unter Be­ zugnahme auf die Figuren erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Schnellheizofen unter Verwendung der erfindungsgemäßen Strah­ lenmeßvorrichtung in schematischer Darstellung,

Fig. 2 eine Querschnitt entlang der in Fig. 1 einge­ zeichneten Schnittlinie II-II,

Fig. 3 eine Querschnittsdarstellung des in Fig. 1 und 2 dargestellten Strahlungskanal-Körpers in ver­ größerter schematischer Querschnittsdarstel­ lung,

Fig. 4 eine Schnittdarstellung entlang der in Fig. 3 eingezeichneten Schnittlinie IV-IV,

Fig. 5 eine Darstellung des Strahlungskanal-Körpers in teilweiser Schnittdarstellung und in Blickrich­ tung auf die den Lampen zugewandte schmale Sei­ te des Strahlungskanal-Körpers und

Fig. 6 eine vergrößerte Teildarstellung des Strah­ lungskanal-Körpers zur Erläuterung der Ausrich­ tung und Anordnung der Strahlungskanäle be­ züglich einer Lampe,

Fig. 7 eine vergrößerte Teildarstellung des Bereichs zwischen einer Austrittsöffnung eines Strah­ lungskanals und einer Strahlungsquelle, zur Er­ läuterung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Der in Fig. 1 und 2 dargestellte Schnellheizofen weist ein Gehäuse 1 auf, an dessen oberer und unterer Innenwand jeweils eine aus mehreren Einzellampen oder Einzellampen­ röhren 2, 3 bestehende Lampenbank 4, 5 angebracht ist, die einen Halbleiterwafer 6 aufheizen, der in einer Reak­ tionskammer 7 zwischen den Lampenbänken 4, 5 im Gehäuse 1 angeordnet ist.

Vorteilhafterweise besteht die Reaktionskammer 7 im we­ sentlichen aus einem für die Lampenstrahlung im wesentli­ chen transparenten Material, das auch hinsichtlich der Meßwellenlängen oder der Meßwellenlängenspektren der Py­ rometer oder der verwendeten Strahlungsdetektoren trans­ parent ist. Mit Quarzgläser und/oder Saphir, die einen über das Lampenspektrum gemittelten Absorptionskoeffizi­ enten von etwa 0.1 1/cm bis 0.001 1/cm haben, lassen sich geeignete Reaktionskammern für Schnellheizsysteme aufbau­ en, bei denen die Dicke der Reaktionskammerwand zwischen 1 mm und mehreren Zentimetern, z. B. 5 cm betragen kann. Je nach Reaktionskammerwanddicke kann die Materialauswahl hinsichtlich des Absorptionskoeffizienten erfolgen.

Kammerwanddicken im Zentimeterbereich sind insbesondere dann erforderlich, wenn in der Reaktionskammer 7 ein Un­ terdruck (bis hin zum Ultra-Hochvakuum) oder ein Über­ druck erzeugt werden soll. Beträgt beispielsweise der Re­ aktionskammerdurchmesser etwa 300 mm, so erhält man mit einer Quarzglasdicke von ca. 12 mm bis 20 mm eine hinrei­ chende mechanische Stabilität der Kammer 7, so daß diese evakuiert werden kann. Die Reaktionskammerwanddicke wird entsprechend dem Wandmaterial, der Kammergröße und der Druckbelastungen dimensioniert.

Als Lampen werden bevorzugt Halogenlampen verwendet, de­ ren Filament wenigstens teilweise eine Wendelstruktur aufweisen. Durch eine wenigstens teilweise Wendelstruktur läßt sich vorteilhaft ein bestimmtes vordefiniertes geo­ metrisches und spektrales Abstrahlprofil der Lampe errei­ chen. Hierbei kann das Filament der Lampe z. B. abwech­ selnd gewendelte und ungewendelte Filamentabschnitte um­ fassen. Das Abstrahlprofil (sowohl das geometrische als auch das spektrale) ist in diesem Falle im wesentlichen durch den Abstand benachbarter gewendelter Filamentab­ schnitte bestimmt. Eine weitere Möglichkeit das Lampenab­ strahlprofil zu definieren besteht z. B. darin, daß die Dichte der Filamentstruktur (z. B. der Wendeldichte) entlang des Filaments variiert wird.

Soll das Lampenprofil steuerbar sein, so lassen sich vor­ teilhaft Lampen, vorzugsweise Stablampen, mit mehreren einzelansteuerbaren Filamenten einsetzen. Lampen mit steuerbarem Lampenprofil sind insbesondere in Schnellhei­ zanlagen zur Wärmebehandlung großflächiger Substrate, wie z. B. 300 mm-Halbleiterwafer, vorteilhaft, da sich mit diesen Lampen und einer geeigneten Lampenansteuervorrich­ tung ein sehr homogenes Temperaturprofil entlang der Sub­ stratoberfläche erzielen läßt. Durch die Superposition der Einzelabstrahlprofile der Filamente ergibt sich ein in weiten Bereichen einstellbares Gesamtabstrahlprofil der Lampe. Im einfachsten Falle umfaßt z. B. eine Halo­ genlampe zwei Filamente, z. B. jeweils mit Wendelstruktur oder wenigstens teilweise gewendelter Struktur, wobei die Wendeldichte und/oder der Abstand der gewendelten Fila­ mentabschnitte des ersten Filaments vom ersten Ende zum zweiten Ende der Lampe zunimmt, und die Wendeldichte und/oder der Abstand der gewendelten Filamentabschnitte des zweiten Filaments entsprechend umgekehrt vom ersten zum zweiten Ende der Lampe abnimmt. Das Gesamtabstrahl­ profil kann somit durch die Wahl der Stromstärke in den beiden Filamenten in weiten Bereichen variiert werden.

Eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit einer Lampe mit steuerbarem Abstrahlprofil besteht darin, daß das Fila­ ment der Lampe wenigstens drei elektrische Anschlüsse um­ faßt, wobei jeweils zwischen den Anschlüssen unterschied­ liche Betriebsspannungen angelegt werden. Dadurch läßt sich abschnittsweise die Filamenttemperatur, und damit die Abstrahlcharakteristik der Lampe, entlang des Fila­ ments steuern.

Alternativ zu den bisher beschriebenen Lampen lassen sich auch Plasma- oder Bogenlampen einsetzen, wobei auch hier das Abstrahlprofil einstellbar ist. So läßt sich bei­ spielsweise das Lampenspektrum über die Stromdichte vom UV-Bereich bis hin zum nahen Infrarot einstellen.

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß ein Wafer-Pyrometer 8, das auf der Unterseite des Gehäuses 1 angeordnet ist, über eine kleine Öffnung 9, die vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise, im Zentrum des zu behandelnden Wa­ fers 6 in einer Gehäusewandung ausgebildet ist, elektro­ magnetische Strahlung mißt, die vom Wafer 6 emittiert und reflektiert wird. Es ist jedoch auch möglich, mehrere, parallel zur Lampenachse angeordnete Wafer-Pyrometer zu verwenden.

Vorrichtungen der zuvor beschriebenen Art sind beispiels­ weise aus der US 5 490 728 bekannt. Darüberhinaus ist ei­ ne derartige Vorrichtung in der nicht vorveröffentlichten DE 197 37 802 A und in der dasselbe Anmeldungsdatum auf­ weisenden DE 197 54 386.3 derselben Anmelderin beschrie­ ben, auf die zur Vermeidung von Wiederholungen Bezug ge­ nommen und die insofern zum Inhalt der vorliegenden An­ meldung gemacht werden.

Auf der Unterseite des Schnellheizofens ist eine erfin­ dungsgemäße optische Strahlungsmeßvorrichtung angeordnet, die ein Pyrometer 10 und einen Kanalkörper 11 umfaßt, in denen Strahlungskanäle 12 ausgebildet oder eingefräßt sind, wie dies im nachfolgenden anhand der Fig. 3 bis 5 noch im einzelnen erläutert werden wird.

Der Kanalkörper 11 weist entsprechend der Fig. 1 bis 5 im Längsschnitt eine Fächerform auf, die im Querschnitt scheiben- oder plattenförmig ist. Der Kanalkörper 11 ist in eine entsprechende Ausnehmung 13 in der oberen oder unteren Gehäusewand eingesetzt und mit dem Gehäuse 1 ver­ schraubt. An der der Lampenbank 5 abgewandten Seite des Kanalkörpers 11 ist eine Linsenoptik 14, vorzugsweise ei­ ne Zylinderlinse so angeordnet, daß deren Brennpunkt sich an oder in der Nähe einer Stelle befindet, an der sich die Achsen der Strahlungskanäle 13 schneiden, so daß die auf die Linsenoptik 14 fallende Strahlung in das Pyrome­ ter 10 gelangt.

Wie am besten aus Fig. 1 zu ersehen ist, sind die Strah­ lungskanäle 12 im Kanalkörper 11 so ausgebildet oder aus­ gerichtet, daß die jeweilige Wendel 15 der einzelnen Lam­ pen 3 auf der verlängerten Längsachse 16 der jeweiligen Strahlungskanäle 12 liegen. Das Pyrometer 10 bzw. dessen Linsenoptik 14 "sieht" daher genau auf die jeweilige Lam­ penwendel 15, wodurch Hintergrundstrahlung, die nicht von der Lampenwendel 15 kommt, - wenn überhaupt - nur einen vernachlässigbar geringen Anteil am gesamten auf das Py­ rometer 10 fallenden Lichtes ausmacht.

Der Kanalkörper 11 ist in Fig. 3 nochmals vergrößert dar­ gestellt. Daraus ist zu entnehmen, daß die Wände der Strahlungskanäle 12 strukturiert, beispielsweise mit kleinen Auswölbungen versehen sind, die verhindern, daß Streustrahlung auf das Pyrometer 10 gelangt. Die Strah­ lungskanäle 12 mit entsprechender Strukturierung sind im Kanalkörper 11 durch Fräßen gebildet.

In der Nähe der dem Pyrometer 10 zugewandten Enden der Strahlungskanäle 12 befinden sich jeweils Schrauben 16, die in die Strahlungskanäle 12 mehr oder weniger weit einschraubbar sind und dadurch den Durchmesser der Strah­ lungskanäle 12 verändern, so daß die Intensität der durch den jeweiligen Strahlungskanal 12 hindurch gelangenden Strahlung veränderbar oder einstellbar ist. Dadurch ist es möglich, im wesentlichen jedes gewünschte Verhältnis zwischen den Strahlungsintensitäten der einzelnen Lampen 3, die auf das Pyrometer 10 fallen, einzustellen.

Vorausgesetzt, daß die Lampen jeweils dieselbe Strah­ lungsintensität aufweisen, gelangt über die der Mittel­ achse 17 des Kanalkörpers 11 am nächsten liegenden Strah­ lungskanäle 12 mehr Strahlungsintensität auf das Pyro­ meter 10 als über die weiter außen liegenden Strahlungs­ kanäle 12. Um dies auszugleichen, kann der Kanalquer­ schnitt der weiter innen liegenden Strahlungskanäle 12 durch weiteres Einschrauben der Schrauben 16 verkleinert und dadurch die unterschiedliche, auf das Pyrometer 10 fallende Strahlungsintensität ausgeglichen werden. Auch ist jedes beliebige Verhältnis der Strahlungsintensitäten zueinander auf diese Weise einstellbar.

Wie am Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 schematisch dar­ gestellt ist, sind die Durchmesser oder Querschnitte der Strahlungskanäle 12 in optimaler Weise an die Form der Lampen 3 oder deren Wendeln 15 angepaßt, was dazu bei­ trägt, die Hintergrund- oder Streustahlung, die auf die Pyrometer 10 fällt, weiter zu verringern. Die Ausrichtung des Kanals 12 im Kanalkörper 11 bzw. das Kanalfenster im Kanalkörper 11 ist hinsichtlich der Abmessungen gemäß Fig. 6 so gewählt, daß die Wendel auch dann noch inner­ halb des Kanalfensters 18 liegen, wenn die Wendel 15 vi­ briert oder schwingt, oder beispielsweise während des Aufheizvorgangs deformiert wird. Dadurch wird sicherge­ stellt, daß die Lichtintensität, die auf das Lampenpyro­ meter 10 fällt, durch Schwingungen, Vibrationen oder De­ formationen der Wendel 15 nicht verändert und die Messun­ gen und Meßgenauigkeiten nicht beeinträchtigt werden.

Im allgemeinen sind die Strahlungsquellen und/oder die Strahlungskanäle bevorzugt so angeordnet, daß das Lampen­ pyrometersignal von einem Lampen- oder Filamentabschnitt resultiert, der frei von Filamenthaltevorrichtungen oder anderen, den Strahlungsfluß oder die Temperatur des durch die Strahlungskanäle beobachteten Filament- oder Lampen­ abschnitts beeinträchtigenden Mitteln ist.

Während das Lampenpyrometer 10 Linsenoptiken 14 mit Zy­ linderlinsen aufweist, kann das Waferpyrometer 8 mit ei­ ner Rundlinse 9, einer Zylinderlinse oder anderen linsen­ artigen Mitteln (z. B. Zonenplatten, Fressnellinsen) ver­ sehen sein, wobei die Mittel entsprechend der Strahlungs­ geometrie der Lampen angepaßt sein können. Es ist z. B. vorteilhaft bei einer Lampenbank aus parallelen Stablam­ pen eine Zylinderlinse mit parallel zu den Lampen ausge­ richteter Zylinderachse zu verwenden. Im allgemeinen wird somit ein möglichst großer Raumbereich und damit z. B. eine hemisphärische Reflexion des Wafers 6 möglichst un­ eingeschränkt vermessen.

Fig. 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der vor­ liegenden Erfindung, bei dem ein den Strahlungskanal 12 verlängerndes Zwischenelement 20, wie zum Beispiel ein Quarz- oder Saphirstab zwischen die Austrittsöffnung des Strahlungskanals 12 und die Lampe 3 eingesetzt ist. Die­ ses Element 20 dient dazu, den Strahlungskanal bis kurz vor die Lampe zu verlängern, wobei der Abstand zwischen dem Ende des Elementes und der Lampe nur wenige Millime­ ter beträgt. Dadurch wird verhindert, daß Strömungsturbu­ lenzen, die zwischen der Austrittsöffnung des jeweiligen Kanals 12 und der zugeordneten Lampe 3 auftreten können, Intensitätsschwankungen bei der Messung erzeugen.

Obwohl das Verlängerungselement 20 als Stab dargestellt ist, ist es auch möglich, ein einziges Quarzelement über den gesamten Bereich des Fächers zwischen der Gehäusewand und den Lampen anzuordnen. Auch ist es möglich, den Fä­ cher bis kurz vor die Lampen zu verlängern.

Die Erfindung wurde zuvor anhand eines bevorzugten Aus­ führungsbeispiels beschrieben. Dem Fachmann sind zahlrei­ che Abwandlungen und Ausgestaltungen möglich, ohne daß dadurch der Erfindungsgedanke verlassen wird. Beispiels­ weise ist die Anwendung der erfindungsgemäßen optischen Strahlungsmeßvorrichtung nicht auf Schnellheizsysteme für thermische Behandlung von Wafern beschränkt. Je nach den Anordnungen, Formen und Ausbildungen der Strahlungsquel­ len sind auch andere Kanalkörperformen als Fächerformen möglich. Auch die Ausbildung der Strahlungskanäle 14 ist nicht auf die in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispie­ le beschränkt.

Claims (28)

1. Optische Vorrichtung, mit wenigstens einem Strah­ lungsdetektor (10) zum Messen einer von wenigstens zwei Strahlungsquellen (3) emittierten elektromagne­ tischen Strahlung, gekennzeichnet durch separate in einem Kanalkörper (11) ausgebildete Strahlungskanäle (12) für den Strahlungsweg zwischen den Strahlungs­ quellen (3) und dem für die Strahlungsquellen ge­ meinsamen Strahlungsdetektor (10).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlungskanal (12) eine Querschnittsform aufweist, die der Form der Strahlungsquelle (3) ent­ spricht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Strahlungskanal (12) eine Quer­ schnittsform aufweist, die auch bei einer Abweichung aus der Soll-Lage der Strahlungsquelle (3) einen Strahlungsdurchgang zum Strahlungsdetektor (10) ge­ stattet.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Wand des Strahlungskanals (12) strukturiert ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlungskanal (12) wenigstens eine die Querschnittsfläche des Strah­ lungskanals (12) veränderbare Einrichtung (16) auf­ weist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die die Querschnittsfläche des Strahlungskanals (12) veränderbare Einrichtung (16) eine Schraube um­ faßt, die quer zur Strahlungsrichtung in den Strah­ lungskanal (12) einschraubbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Strahlungsquel­ len (3) nebeneinander angeordnet sind und der Kanal­ körper (11) für jede Strahlungsquelle (3) einen se­ paraten zum gemeinsamen Strahlungsdetektor (10) hin gerichteten Strahlungskanal (12) aufweist.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Kanalkörper (11) mit dem bzw. den Strahlungskanälen (12) bis zu der bzw. den Strahlungsquellen (3) erstreckt.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens ein lichtdurchlässi­ ges, den Strahlungskanal (12) verlängerndes Zwi­ schenelement (20) zwischen wenigstens einer Aus­ trittsöffnung eines Strahlungskanals (12) und einer zugeordneten Strahlungsquelle (3).

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch ein mehrere Strahlungskanäle (12) verlängerndes, ge­ meinsames Zwischenelement.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, da­ durch gekennzeichnet, daß das Zwischenelement (20) ein Quarz- oder Saphirelement ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquellen (3) Einzellampen sind, die in einer Reihe nebeneinander als Lampenbank (4, 5) angeordnet sind, und daß die Strahlungskanäle (12) zwischen den Lampen (3) und einem gemeinsamen Strahlungsdetektor (10) im Strah­ lungskörper (11) fächerartig ausgebildet sind.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der auf den Strahlungsdetektor (10) auftreffenden Strahlung der jeweiligen Lampen (3) untereinander durch die die Querschnittsfläche des jeweiligen Strahlungskanals (12) veränderbaren Einrichtung (16) einstellbar ist.

14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den dem Strah­ lungsdetektor (10) zugewandten Enden der Strahlungs­ kanäle (12) und dem Strahlungsdetektor (10) eine Zy­ linderlinse (14) angeordnet ist.

15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung in Zusammenhang mit einem Schnellheizsystem für die thermische Be­ handlung von Halbleitersubstraten.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeich­ net, daß die thermische Behandlung der Halbleiter­ substrate innerhalb einer Reaktionskammer erfolgt, die im wesentlichen aus einem, für die elektromagne­ tische Strahlung der Strahlungsquellen und für das Spektrum der Meßwellenlängen der Strahlungsdetekto­ ren, transparenten Material besteht.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich­ net, daß das transparente Material Quarzglas und/oder Saphir umfaßt.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 16, dadurch ge­ kennzeichnet, daß Material einen über das Lampen­ spektrum gemittelten Absorptionskoeffizienten zwischen 0.001 1/cm und 0.1 1/cm aufweist.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, da­ durch gekennzeichnet, daß die Wanddicke der Reakti­ onskammer zwischen 1 mm und 5 cm beträgt.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, da­ durch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquellen we­ nigstens ein Filament mit wenigstens teilweise ge­ wendelter Filamentstruktur umfassen.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeich­ net, daß durch die Filamentstruktur der Lampe ein vordefiniertes geometrisches und spektrales Ab­ strahlprofil erzielbar ist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeich­ net, daß das Filament der Strahlungsquelle abwech­ selnd gewendelte und ungewendelte Filamentstrukturen umfaßt.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 21 bis 22, da­ durch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle zwei einzelansteuerbare Filamente umfaßt.

24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 23, da­ durch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Filament wenigstens drei elektrische Anschlüsse umfaßt.

25. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle we­ nigstens eine Halogenlampe umfaßt.

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 20 bis 25, da­ durch gekennzeichnet, daß die Dichte wenigstens einer Filamentstruktur entlang des Filaments variiert.

27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, da­ durch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle we­ nigstens eine Bogenlampe umfaßt.

28. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine Anordnung der Strahlungsquelle und des Strahlungskanals relativ zueinander der Strahlungsdetektor ein Signal ge­ neriert, das frei von Einflüssen von Filamenthalte­ vorrichtungen oder anderer, den Strahlungsfluß oder die Strahlungstemperatur der Strahlungsquelle beein­ trächtigender Mittel ist.