DE19880398B4

DE19880398B4 - Substrattemperatur-Meßvorrichtung

Info

Publication number: DE19880398B4
Application number: DE19880398T
Authority: DE
Inventors: Syusaku Yanagawa; Werner Blersch
Original assignee: Sony Corp; Mattson Technology Inc
Current assignee: Sony Corp; Mattson Technology Inc
Priority date: 1997-02-27
Filing date: 1998-02-26
Publication date: 2008-09-04
Anticipated expiration: 2018-02-27
Also published as: KR20000064976A; DE19880398T1; KR20050044934A; WO1998038673A1; KR20050044814A; US6311016B1; TW362149B; JPH10239165A

Abstract

Temperaturmeßvorrichtung (1) für ein Substrat (51),
mit einem Temperaturmeßmittel (11) und einem Umhüllungsteil (21) zum Umhüllen des Temperaturmeßmittels, wobei ein Temperaturmeßabschnitt (12) des Temperaturmeßmittels (11) über das Umhüllungsteil (21) in Berührung mit einem Substrat (51) gebracht ist, um eine Temperatur des durch Lichtbestrahlung erwärmten Substrats (51) zu messen,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Umhüllungsteil (21) an einem den Temperaturmeßabschnitt (12) bedeckenden Abschnitt (22) aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit gefertigt ist, und
daß das Umhüllungsteil (21) an einem anderen Abschnitt (23), der nicht das aus dem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit gefertigte Umhüllungsteil (22) aufweist, aus einem Material mit einem hohen Lichtdurchlässigkeitsfaktor gefertigt ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Substrattemperatur-Meßvorrichtung.
Stand der Technik
In den letzten Jahren hat mit der zunehmenden Verkleinerung von Halbleiteranordnungen das Bedürfnis zugenommen, flache Übergänge mit hoher Genauigkeit auszubilden, um bei einer MOS-Anordnung einen Kurzkanaleffekt zu unterdrücken und bei einer Bipolaranordnung die Grenzfrequenz fT zu verbessern. Als ein Verfahren zur Ausbildung eines flachen Übergangs wird ein Erwärmungsverfahren durch Lichtbestrahlung (RTA: Rapid Thermal Annealing, Schnellwärmetempern) eingesetzt, womit eine Behandlung bei einer hohen Temperatur und für eine kurze Zeit durchgeführt werden kann. Das RTA-Verfahren wird auch bei verschiedenen Vergütungsarten, wie z. B. beim Sintern oder dergleichen, sowie bei der Ausbildung einer oxidierten Schicht und einer nitrifizierten Schicht verwendet, um Kristallfehler, die infolge einer Ionenimplantation auftreten können, zu beheben. Daher wurde die genaue Steuerung der Substrattemperatur eines verschiedene Schichtstrukturen und verschiedene Störstellenkonzentrationen oder dergleichen aufweisenden Substrats sehr wichtig.
Bei einer Substraterwärmung mittels Lichtbestrahlung treten jedoch, da sich das Emissionsvermögen des Substrats abhängig von der Schichtstruktur, der Schichtqualität, der Störstellenkonzentration und dergleichen verändert, auch Veränderungen bei der von dem mit einer konstanten Lichtintensität bestrahlten Substrat absorbierten Lichtmenge (Behandlungstemperatur) auf [Steuerung mit offenem Regelkreis (rückführungslose Steuerung)]. Aufgrund der zunehmenden Komplexität der Herstellungsverfahren ist es daher sehr schwer, den Erwärmungszustand des verschiedenen Schwankungen (Schwankungen der Schichtdicke, der Schichtqualität, der Störstellenmenge, der Struktur usw.) unterliegenden Substrats zu steuern. Darüber hinaus verändert sich die Erwärmungstemperatur des Substrats auch abhängig von einer zeitabhängigen Veränderung des Lichtdurchlässigkeitsfaktors eines die Substraterwärmungsvorrichtung bildenden Quarzrohres, einer Veränderung des Reflexionsfaktors der Innenwand einer Kammer, einer Veränderung der Leistung einer als Lichtquelle dienenden Lampe oder dergleichen. Zur Bewältigung dieses Problems wird eine Steuerung mit geschlossenem Regelkreis (Regelung) diskutiert, bei der die Substrattemperatur gemessen und zu der Lampe zurückgeführt wird.
Als Vorrichtung zum Messen der Substrattemperatur ist auch ein Strahlungsthermometer bekannt. Dieses Strahlungsthermometer besitzt den Vorteil, daß es die Substrattemperatur ohne Berührung des Substrats messen kann.
Als eine weitere Temperaturmeßvorrichtung ist ein Thermoelement bekannt. Zum Messen der Temperatur mit Hilfe des Thermoelements kann das Thermoelement direkt in Kontakt mit einer Oberfläche des Substrats gebracht oder mit Hilfe eines wärmebeständigen Klebstoffes an der Oberfläche des Substrats befestigt werden usw. Diese Verfahren besitzen den Vorteil, daß ein Temperaturmeßabschnitt (Legierungsabschnitt) des Thermoelements direkt in Kontakt mit dem Substrat kommt, so daß die Substrattemperatur nahezu genau gemessen werden kann.
Eine weitere Temperaturmeßvorrichtung ist in der Offenlegungsschrift der Japanischen Patentanmeldung 4-148546 offenbart, wobei die Substrattemperatur dadurch indirekt gemessen wird, daß das Thermoelement in ein aus Siliziumcarbid (SiC) bestehendes Umhüllungsteil eingeführt und das Thermoelement über das Umhüllungsteil mit dem Substrat in Kontakt gebracht wird.
Im Gegensatz zu dem Kontaktwärmemeßverfahren mit Hilfe des Thermoelements schwankt jedoch die Temperaturmessung bei Anwendung des oben erwähnten Strahlungsthermometers hinsichtlich seiner Meßgenauigkeit abhängig von dem Oberflächenzustand des zu vermessenden Objekts und wird somit stark von der Meßumgebung beeinflußt. Somit besitzen Substrate mit unterschiedlichen Schichtstrukturen und unterschiedlichen Störstellenkonzentrationen jeweils unterschiedliche Emissionsvermögen. Die Messung wird somit kompliziert, da zur Durchführung einer genauen Messung im voraus das Emissionsvermögen jedes Substrats ermittelt werden muß.
Auch beim Messen der Temperatur mit Hilfe einer direkten Berührung zwischen dem Thermoelement und dem Substrat treten Probleme, wie z. B. die Verschlechterung des Thermoelements aufgrund einer Reaktion zwischen dem Substrat und dem Thermoelement, eine Metallverunreinigung des Substrats oder dergleichen auf.
Des weiteren wird zwar bei dem Temperaturmeßverfahren durch Einführen des Thermoelements in das Umhüllungsteil das Problem einer Metallverunreinigung des Substrats durch das Thermoelement gelöst; die von dem Thermoelement gemessene Temperatur entspricht jedoch der Temperatur des Umhüllungsteils. Wird das Substrat einer Erwärmung durch eine Lichtbestrahlung-Erwärmungsvorrichtung unterzogen, wird darüber hinaus das Umhüllungsteil nicht nur bei Ansteigen der Substrattemperatur durch die Wärmeübertragung erwärmt, sondern auch dadurch, daß das Umhüllungsteil selbst direkt das Bestrahlungslicht absorbiert. Demzufolge wird eine genaue Messung der Substrattemperatur schwierig.
Ebenso verändern sich die Wärmeübertragung von dem Substrat, die Absorption der Strahlung von dem Substrat durch das Umhüllungsteil und die Absorption des Bestrahlungslampenlichts abhängig von den für das Umhüllungsteil verwendeten Materialien. Als Beispiel hierfür werden Quarz und Siliziumcarbid vorgestellt. Wird Quarz für das Umhüllungsteil verwendet, kann zwar die Lichtabsorption eingeschränkt werden, die Messung der Substrattemperatur ist jedoch schwierig und die Wärmeempfindlichkeit verschlechtert sich, da Quarz eine schlechte Wärmeleitfähigkeit besitzt. Wird andererseits Siliziumcarbid für das Umhüllungsteil verwendet, kann zwar eine hervorragende Übertragung der Substrattemperatur erzielt werden, die gemessene Temperatur hängt jedoch deutlich von der Lichtbestrahlungsintensität ab, da das Umhüllungsteil viel Licht absorbiert. Jedes dieser Materialien weist aufgrund dieser Wärmeeigenschaften sowohl einen Vorteil als auch einen Nachteil auf.
Darüber hinaus ist auch ein Verfahren zur Verbesserung der Effektivität der Wärmeübertragung von dem Substrat bekannt, in dem das Umhüllungsteil an einem Berühungsabschnitt zwischen dem Umhüllungsteil und dem Substrat flach ausgebildet wird, um somit die Berührung von zwei Oberflächen nachzuahmen, wobei jedoch dieses Verfahren zu einer Vergrößerung der Wärmekapazität des Umhüllungsteils führt. Demzufolge kommt es aufgrund der direkten Lichtabsorption zu einer verstärkten Erwärmung, wodurch eine genaue Messung der Substrattemperatur unmöglich wird.
Somit können bei Anwendung einer Regelung mit einer sich verändernden Lichtbestrahlungsintensität Veränderungen des Umfangs der Lichtabsorption (der Substrattemperatur), die durch Veränderungen des Bestrahlungsfaktors des verschiedene Schichtstrukturen und verschiedene Störstellenkonzentrationen aufweisenden Substrats hervorgerufen werden, nicht genau gemessen werden, da sich der Umfang der Erwärmung des Umhüllungsteils durch die Lichtabsorption abhängig von der Bestrahlungsintensität verändert. Da bei dem umhüllten Thermoelement ein Abschnitt erwärmt wird, der nicht dem Temperaturmeßpunkt entspricht, ist zudem zu befürchten, daß in einem gegenüber dem Temperaturmeßpunkt mittleren Bereich ein Bereich mit einer hohen Temperatur auftritt, wodurch das auftreten eines die Meßgenauigkeit beeinträchtigenden Nebenschlußfehlers unterstützt wird.
In JP 07-221154 A ist eine Temperaturmeßeinrichtung beschrieben, bei der ein Thermoelement von einem Schutzrohr umgeben ist, auf dessen Ende eine Kappe aufgesetzt ist, an der das Thermoelement angrenzt. Die Kappe besteht aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit, wohingegen die Wärmeleitfähigkeit des Schutzrohres demgegenüber niedrig ist.
Aus DD 241 952 A1 ist eine Temperaturmeßeinrichtung bekannt, die berücksichtigt, dass bei hohen Temperaturen die damit einhergehende Wärmeabstrahlung einen kühlenden Effekt auf das Thermoelement ausübt, was die vom Thermoelement gemessene Temperatur verfälscht.
Aus Patent Abstracts of Japan 03 051 726 A ist bekannt, ein Thermoelement mit Siliziumnitrid zu überziehen, um eine Reaktion zwischen dem Material des Thermoelements und dem Substratmaterial auszuschließen.
Aus Patent Abstracts of Japan 602 28 932 A ist bekannt, ein Thermoelement in einem Schutzrohr aus hochreinem Silizium anzuordnen, dessen Oberfläche mit einem Schutzfilm aus SiO₂ überzogen ist, um einem direkten Kontakt zwischen dem Material des Thermoelements und dem Si-Schutzrohr zu vermeiden.
Aufgabe der Erfindung ist eine Substrattemperatur-Meßvorrichtung so zu gestalten, dass die zuvor erwähnten Probleme vermieden werden und insbesondere eine Verfälschung der Messung, die durch eine Erwärmung des Thermoelements durch Absorption des eingestellten Lichts auftreten kann, weitgehend verhindert wird.
Diese Aufgabe wird durch eine Substrattemperatur-Meßvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Weitere Vorteilhafte Ausgestaltungen der Meßvorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Substrattemperatur-Meßvorrichtung ist mit einem Temperaturmeßmittel und einem das Temperaturmeßmittel umhüllenden Umhüllungsteil ausgestattet und mißt die Temperatur eines durch Lichtbestrahlung erwärmten Substrats, indem der Temperaturmeßabschnitt des Temperaturmeßmittels über das Umhüllungsteil mit dem Substrat in Kontakt bzw. Berührung gebracht wird. Ein den Meßabschnitt bedeckender Abschnitt des Umhüllungsteils ist aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit gefertigt, und ein anderer Abschnitt des Umhüllungsteils, der nicht dem aus dem Material mit der hohen Wärmeleitfähigkeit bestehenden Abschnitt entspricht, ist aus einem Material gefertigt, welches entweder einen hohen Lichtdurchlässigkeitsfaktor oder einen hohen Lichtreflexionsfaktor besitzt.
Bei der zuvor erwähnten Temperaturmeßvorrichtung ist das Temperaturmeßmittel von dem Umhüllungsteil umhüllt, und die Substrattemperatur wird bei dem Umhüllungsteil leicht auf den Temperaturmeßabschnitt übertragen, da der den Temperaturmeßabschnitt des Umhüllungsteils bedeckende Abschnitt aus dem die hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisenden Material gefertigt ist. Obwohl die Temperatur durch das Umhüllungsteil gemessen wird, kann demzufolge die Substrattemperatur gemessen werden. Zudem absorbiert das das Temperaturmeßmittel umhüllende Umhüllungsmaterial zu keinem Zeitpunkt das Licht, wenn es während des Meßvorgangs der Lichtbestrahlung ausgesetzt wird, da der Abschnitt des Umhüllungsteils, welcher nicht dem aus dem Material mit der hohen Wärmeleitfähigkeit gefertigten Umhüllungsteil entspricht, aus einem Material mit einem hohen Lichtdurchlässigkeitsfaktor oder einem hohen Reflexionsfaktor gefertigt ist. Da sich somit die Temperatur des Umhüllungsteils kaum durch die Lichtbestrahlung erhöht, verändert sich der von dem Temperaturmeßmittel gemessene Temperaturwert nahezu niemals aufgrund einer Absorption des Umhüllungsteils, und die gemessene Temperatur verändert sich nahezu niemals durch eine Strahlung von dem Substrat.
Ein Verfahren zum Messen der Substrattemperatur ist mit dem Temperaturmeßmittel und dem dieses umhüllenden Umhüllungsteil ausgestattet und entspricht einem Verfahren zum Messen der Temperatur des durch Lichtbestrahlung erwärmten Substrats, indem der Temperaturmeßabschnitt des Temperaturmeßmittels über das Umhüllungsteil in Kontakt mit dem Substrat gebracht wird, und das Verfahren entspricht auch einem Verfahren zum Messen der Substrattemperatur mit Hilfe einer Temperaturmeßvorrichtung, wobei der den Meßabschnitt bedeckende Abschnitt des Umhüllungsteils aus dem Material mit der hohen Wärmeleitfähigkeit und der Abschnitt des Umhüllungsteils, der nicht dem aus dem Material mit der hohen Wärmeleitfähigkeit bestehenden Umhüllungsteil entspricht, entweder aus einem Material mit einem hohen Lichtdurchlässigkeitsfaktor oder einem Material mit einem hohen Lichtreflexionsfaktor gefertigt ist.
Bei dem oben erwähnten Verfahren zum Messen der Substrattemperatur wird, da die Substrattemperatur mit Hilfe der Temperaturmeßvorrichtung gemessen wird, die derart ausgestaltet ist, daß der die Temperaturmeßeinheit bedeckende Abschnitt des Umhüllungsteils aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit gefertigt ist, die Substrattemperatur leicht mit Hilfe des aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit bestehenden Umhüllungsteils auf die Wärmemeßeinheit übertragen. Da zudem die Substrattemperatur mit Hilfe einer Temperaturmeßvorrichtung gemessen wird, die derart ausgestaltet ist, daß ein anderer Abschnitt des Umhüllungsteils mit Ausnahme des aus dem Material mit der hohen Wärmeleitfähigkeit gefertigten Umhüllungsteils entweder aus einem Material mit einem hohen Lichtdurchlässigkeitsfaktor oder einem Material mit einem hohen Lichtreflexionsfaktor gefertigt ist, absorbiert das Umhüllungsmaterial nahezu niemals Licht, wenn es während eines Meßvorgangs der Lichtbestrahlung ausgesetzt wird. Da sich somit die Temperatur des Umhüllungsteils kaum aufgrund der Lichtbestrahlung erhöht, verändert sich der von dem Temperaturmeßmittel gemessene Temperaturwert nahezu niemals aufgrund der Wärmeabsorption des Umhüllungsteils, und die gemessene Temperatur verändert sich nahezu niemals aufgrund der Strahlung von dem Substrat.
Das Verfahren zum Erwärmen des Substrats entspricht einem Verfahren zum Erwärmen des Substrats durch Lichtbestrahlung, und es entspricht einem Verfahren, bei dem die Lichtbestrahlung derart durch geführt wird, daß die Bestrahlungsintensität desjenigen Lichts, mit der eine Substratoberfläche bestrahlt wird, die gegenüberliegend zu derjenigen Substratoberfläche angeordnet ist, mit der der Temperaturmeßabschnitt der Temperaturmeßvorrichtung zum Messen der Substrattemperatur in Kontakt gebracht worden ist, relativ zu der Bestrahlungsintensität desjenigen Lichts erhöht wird, mit dem die mit dem zuvor erwähnten Temperaturmeßabschnitt in Kontakt gebrachte Substratoberfläche bestrahlt wird.
Da die Intensität des Lichts, mit dem die mit dem Temperaturmeßabschnitt in Kontakt gebrachte Substratoberfläche bestrahlt wird, gegenüber der Intensität des Lichts, mit dem die gegenüberliegende Substratoberfläche bestrahlt wird, abgeschwächt ist, wird der Temperaturmeßabschnitt bei dem oben erwähnten Substraterwärmungsverfahren mit einer geringeren Lichtmenge bestrahlt. Demzufolge wird der Temperaturmeßabschnitt weniger durch die Lichtbestrahlung beeinflußt, und es werden Fehler beim Messen der Substrattemperatur verringert.
Die Erwärmungsvorrichtung ist ausgestattet mit einer Erwärmungslichtquelle zum Erwärmen durch Lichtbestrahlung, einem durch die Bestrahlung mit dem Licht der Erwärmungslichtquelle zu erwärmenden Teil, einem Temperaturmeßabschnitt zum Messen der Temperatur des erwärmten Teils, einem ersten Temperaturmeßabschnitt-Umhüllungsteil, welches an einem Ende des Temperaturmeßabschnitts vorgesehen und aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit gefertigt ist, und einem zweiten Temperaturmeßabschnitt-Umhüllungsteil, welches eine Umgebung des Temperaturmeßabschnitts umhüllt und aus einem Material mit einem hohen Lichtdurchlässigkeitsfaktor gefertigt ist.
Da bei der oben erwähnten Erwärmungsvorrichtung hinsichtlich der Umhüllungsteile das zum Bedecken des Temperaturmeßabschnitts vorgesehene erste Temperaturmeßabschnitt-Umhüllungsteil aus dem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit gefertigt ist, kann die Substrattemperatur leicht auf den Temperaturmeßabschnitt übertragen werden. Obwohl die Temperatur über das erste Temperaturmeßabschnitt-Umhüllungsteil gemessen wird, kann aus diesem Grund die Substrattemperatur gemessen werden. Da zudem das zweite Temperaturmeßabschnitt-Umhüllungsteil, welches an einem anderen Abschnitt vorgesehen ist, wo nicht das aus dem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit gefertigte erste Temperaturmeßabschnitt-Umhüllungsteils vorhanden ist, aus einem Material mit einem hohen Lichtdurchlässigkeitsfaktor oder einem Material mit einem hohen Lichtreflexionsfaktor gefertigt ist, absorbiert es bei Bestrahlung durch Licht nahezu niemals das Licht. Da sich somit die Temperatur des Umhüllungsteils kaum durch die Lichtbestrahlung erhöht, verändert sich der durch das Temperaturmeßmittel gemessene Temperaturwert nahezu niemals aufgrund der Absorption des Umhüllungsteils, und die gemessene Temperatur verändert sich nahezu niemals aufgrund der Strahlung von dem Substrat.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht des Aufbaus eines ersten Ausführungsbeispiels einer Temperaturmeßvorrichtung der vorliegenden Erfindung,
2 zeigt eine schematische Querschnittsansicht des Aufbaus einer beispielhaften Lichtbestrahlung-Erwärmungsvorrichtung, bei der die Temperaturmeßvorrichtung verwendet wird,
3 zeigt eine schematische Querschnittsansicht des Aufbaus einzelner Auswertungsproben,
4 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung des Ablaufs eines RTA-Verfahrens,
5 zeigt eine Darstellung von Beziehungen zwischen einem Flächenwiderstand der einzelnen Auswertungsproben und einer Einstelltemperatur des RTA-Verfahrens,
6 zeigt eine Darstellung von Beziehungen zwischen der durch die Temperaturmeßvorrichtung der vorliegenden Erfindung gemessenen Temperatur und dem Flächenwiderstand,
7 zeigt eine schematische Querschnittsansicht des Aufbaus der Temperaturmeßvorrichtung gemäß einem Vergleichsbeispiel,
8 zeigt eine Darstellung von Beziehungen zwischen der von der Temperaturmeßvorrichtung gemäß dem Vergleichsbeispiel gemessenen Temperatur und dem Flächenwiderstand,
9 zeigt eine Darstellung von Beziehungen zwischen dem Flächenwiderstand einer dritten Auswertungsprobe und einer Dicke einer oxidierten Siliziumschicht,
10 zeigt eine Darstellung von Beziehungen zwischen einer Substrattemperatur der dritten Auswertungsprobe und der Dicke der oxidierten Siliziumschicht,
11 zeigt eine Darstellung von Beziehungen zwischen einem Lampenleistungsverhältnis der dritten Auswertungsprobe und der Dicke der oxidierten Siliziumschicht,
12 zeigt eine Darstellung von Beziehungen zwischen dem Lampenleistungsverhältnis der dritten Auswertungsprobe und einer umgewandelten Substrattemperatur,
13 zeigt eine Darstellung von Beziehungen zwischen dem Lampenleistungsverhältnis der dritten Auswertungsprobe und einem Meßfehler,
14 zeigt eine schematische Querschnittsansicht des Aufbaus eines dritten Ausführungsbeispiels der Temperaturmeßvorrichtung,
15 zeigt eine schematische Querschnittsansicht des Aufbaus eines vierten Ausführungsbeispiels der Temperaturmeßvorrichtung,
16 zeigt eine schematische Querschnittsansicht des Aufbaus eines fünften Ausführungsbeispiels der Temperaturmeßvorrichtung,
17 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung eines Substraterwärmungsverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung, und
18 zeigt eine Darstellung von Beziehungen zwischen dem Lampenleistungsverhältnis der dritten Auswertungsprobe und dem Meßfehler.
Bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung
Nachfolgend wird unter Beziehung auf die schematische Querschnittsansicht des in 1 gezeigten Aufbaus ein Beispiel einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
In 1 ist eine Querschnittsansicht einer Substrattemperatur-Meßvorrichtung 1 zusammen mit dem Substrat dargestellt.
Die Temperaturmeßvorrichtung 1 ist derart aufgebaut, daß als Temperaturmeßmittel ein Thermoelement bzw. Thermopaar 11 verwendet wird, welches von einem Umhüllungsteil 21 umhüllt wird. Mit dem zuvor erwähnten Thermoelement 11 ist ein (nicht gezeigter) Spannungsmesser verbunden, um die elektromotorische Kraft des Thermoelements 11 zu messen.
Das oben erwähnte Thermoelement 11 besteht beispielsweise aus Platin (Pt)-Platin (Pt). 10% Rhodium (Rh), und ein Temperaturmeßabschnitt (Legierungsabschnitt) 12 des Thermoelements 11 ist aus einer Legierung bestehend aus einem Platindraht und einem Platin. 10% Rhodium-Draht gefertigt.
Darüber hinaus ist in mindestens einem der Drähte ein Isolationsrohr 31 lose eingefügt, wobei das Isolationsrohr 31 beispielsweise aus Quarz gefertigt ist. Bei dem vorliegenden Beispiel ist das Isolationsrohr 31 lose in einen Platin-Leiterdraht 13 eingefügt. Selbstverständlich kann das Isolationsrohr 31 auch lose in den Platin 10% Rhodium-Draht 14 eingefügt werden.
Bei dem oben erwähnten Umhüllungsteil 21 ist ein erstes in 1 gezeigtes Temperaturmeßabschnitt-Umhüllungsteil 22, d. h. das an einem den Temperaturmeßabschnitt 12 bedeckenden bzw. umhüllenden Abschnitt vorgesehene Temperaturmeßabschnitt-Umhüllungsteil 22, aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit gefertigt und in einem Zustand vorgesehen, bei dem es den Temperaturmeßabschnitt 12 ausreichend berührt. Dieses Temperaturmeßabschnitt-Umhüllungsteil 22 ist beispielsweise aus einem Material gefertigt, welches ungefähr die zehnfache Wärmeleitfähigkeit von Quarz aufweist (Wärmeleitfähigkeit = 1,6 W/mK), und es ist vorzugsweise aus einem Material gefertigt, welches eine größere Wärmeleitfähigkeit als 100 W/mK besitzt. Als ein entsprechendes Material ist beispielsweise Siliziumcarbid bekannt (Wärmeleitfähigkeit = 261 W/mK).
Auf diese Weise kann die Wärme eines Substrats 51 ausreichend auf den Temperaturmeßabschnitt 12 übertragen werden, da das Temperaturmeßabschnitt-Umhüllungsteil 22 ausreichend den Temperaturmeßabschnitt 12 berührt und aus Siliziumcarbid gefertigt ist.
Das Temperaturmeßabschnitt-Umhüllungsteil 22 ist darüber hinaus derart ausgestaltet, daß es eine geringe Oberfläche besitzt, um eine direkte Lichtabsorption aufs äußerste einzuschränken, und daß es eine geringe Wärmekapazität aufweist, um die Wärmeempfindlichkeit zu erhöhen. Das heißt, der Umfang des Temperaturmeßabschnitt-Umhüllungsteils 22 ist bezüglich des Temperaturmeßabschnitts 12 kappenartig ausgestaltet und besitzt einen Kappenaußendurchmesser von 1,4 mm, einen Kappeninnendurchmesser von 0,9 mm und eine Kappenhöhe von 1,4 mm.
Des weiteren ist bei dem zuvor erwähnten Umhüllungsteil 21 ein an einem anderen Abschnitt als das Temperaturmeßabschnitt-Umhüllungsteil 22 vorgesehenes zweites Temperaturmeßabschnitt-Umhüllungsteil, d. h. ein in 1 gezeigtes Drahtabschnitt- Umhüllungsteil 23, aus Quarz gefertigt, welches für infrarote Strahlen eine hervorragende Durchlässigkeit aufweist und röhrenförmig mit einem kreisförmigen Querschnitt ausgebildet ist, um eine direkte Lichtabsorption aufs äußerste zu unterdrücken.
Des weiteren wird das Substrat 51 horizontal von dem Temperaturmeßabschnitt-Umhüllungsteil 22, welches einem vordersten Endabschnitt der oben erwähnten Temperaturmeßvorrichtung 1 entspricht, zusammen mit einer Mehrzahl (z. B. zwei Teilen) von aus Quarz gefertigten (und in der Darstellung nicht gezeigten) Substratträgerabschnitten, die von einer (in der Darstellung nicht gezeigten) Quarzablage hervorstehen, gestützt.
Das als Temperaturmeßmittel der oben erwähnten Temperaturmeßvorrichtung 1 dienende Thermoelement 11 ist von dem Umhüllungsteil 21 umhüllt, und die Temperatur des Substrats 51 kann leicht auf den Temperaturmeßabschnitt 12 übertragen werden, da hinsichtlich des Umhüllungsteils 21 das in einem den Temperaturmeßabschnitt 12 des Thermoelements 11 umhüllenden Abschnitt vorgesehene Temperaturmeßabschnitt-Umhüllungsteil 22 aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit gefertigt ist. Somit kann, obwohl die Temperatur über das Temperaturmeßabschnitt-Umhüllungsteil 22 gemessen wird, die Temperatur des Substrats 51 gemessen werden.
Da zudem das in einem anderen und das Temperaturmeßabschnitt-Umhüllungsteil 22 nicht aufweisenden Abschnitt vorgesehene Drahtabschnitt-Umhüllungsteil 23 aus Quarz mit einem hohen Lichtdurchlässigkeitsfaktor gefertigt ist, absorbiert das Drahtabschnitt-Umhüllungsteil 23, welches den Leitungsdraht des Thermoelements 11 umhüllt, kaum Licht, wenn es der Lichtbestrahlung ausgesetzt wird. Somit verändert sich der von dem Thermoelement 11 gemessene Wert kaum aufgrund einer von dem Drahtabschnitt-Umhüllungsteil 23 absorbierten Wärme, da sich die Temperatur des Drahtabschnitt-Umhüllungsteils 23 kaum infolge der Lichtbestrahlung erhöht.
Dabei sind die Oberflächen der Leitungsdrähte 13 und 14 des Thermoelements 11 jeweils im wesentlichen derart ausgebildet, daß sie leicht Licht reflektieren. Dies hat zur Folge, daß das Thermoelement 11 bei Bestrahlung mit Licht kaum durch das Bestrahlungslicht beeinflußt wird.
Da das zuvor erwähnte Temperaturmeßabschnitt-Umhüllungsteil 22 aus Siliziumcarbid gefertigt ist, welches einen hohen Wärmewiderstand aufweist und bei Erwärmungstemperaturen für normale Substrate (unter 1200°C) thermisch stabil ist, wird zudem das Substrat 51 während der Erwärmung niemals durch das oben erwähnte Temperaturmeßabschnitt-Umhüllungsteil 22 verunreinigt.
Nachfolgend wird ein Beispiel einer Lichtbestrahlung-Erwärmungsvorrichtung beschrieben, bei der die anhand des oben erwähnten Ausführungsbeispiels erläuterte Temperaturmeßvorrichtung 1 eingesetzt ist, wobei auf die in 2 gezeigte schematische strukturelle Querschnittsansicht Bezug genommen wird.
Ein Rohr 112, welches aus Quarzglas mit einer bezüglich infraroten Strahlen hohen Lichtdurchlässigkeit besteht, ist, wie in 2 gezeigt ist, innerhalb eines Reaktionsofens 111 angeordnet, und eine zur Erwärmung dienende Halogenlampe 113 ist derart vorgesehen, daß sie einen Seitenumfang des Rohrs 112 umgibt. Des weiteren ist ein Ende des zuvor erwähnten Rohrs 112 an einem Ende des Reaktionsofens 111, wo eine Tür 115 installiert ist, die beim Einführen oder Herausziehen des Substrats 51 geöffnet oder geschlossen wird, vorgesehen, wobei zudem eine Abdichtung 114 (beispielsweise eine Harzabdichtung) vorgesehen ist, die das Innere des oben erwähnten Rohrs 112 bei dessen Abdichten luftdicht abdichten kann.
Mit dem anderen Ende des oben erwähnten Rohrs 112 ist hingegen ein Gaszufuhrrohr 116 verbunden, um Gas einzuführen. Darüber hinaus ist innerhalb des oben erwähnten Rohrs 112 eine aus Quarz gefertigte Ablage 117 als Träger für das Substrat 51, angeordnet. Auf der Ablage 117 ist ein Substratträgerabschnitt 118, der aus Quarz gefertigt ist, ausgebildet, und das Substrat 51 wird zusammen mit dem Substratträgerabschnitt 118 durch den äußersten Endabschnitt (d. h. über das zuvor anhand der oben erwähnten 1 erläuterte Temperaturmeßabschnitt-Umhüllungsteil 22 von dem Temperaturmeßabschnitt 12) der auf der Ablage 117 angeordneten Temperaturmeßvorrichtung 1 gestützt. Des weiteren sind die Leitungsdrähte 13 und 14 des Thermoelements 11 der Temperaturmeßvorrichtung 1 über in einem Kantenabschnitt des Reaktionsofens 111 vorgesehene Öffnungen 119 nach außen geführt.
Die Lichtbestrahlung-Erwärmungsvorrichtung 101 ist wie oben erwähnt aufgebaut.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 3 die Struktur von drei Arten von Auswertungsproben zum Messen der Substrattemperatur beschrieben. Die Schichtdicken der einzelnen Auswertungsproben weichen voneinander ab, um das Emissionsvermögen des Substrats zu verändern.
Wie in (1) von 3 gezeigt ist, ist eine erste Auswertungsprobe 61 derart ausgestaltet, daß auf einer ersten Seite (d. h. einer Vorderseite) eines Siliziumsubstrats 62 eine oxidierte Siliziumschicht (SiO₂) 63, eine polykristalline Siliziumschicht 64 mit einer Dicke von 150 nm und eine oxidierte Abdecksiliziumschicht 65 mit einer Dicke von 300 nm aufgeschichtet sind, während auf einer anderen Seite (d. h. der Rückseite des Siliziumsubstrats 62) eine oxidierte Siliziumschicht (SiO₂) 66 und eine polykristalline Siliziumschicht 67 mit einer Dicke von 150 nm aufgeschichtet sind.
Die Dicken der oben erwähnten oxidierten Siliziumschichten 63 und 66 werden zwischen 700 nm und 900 nm verändert, wobei jedoch der Umfang der Lichtabsorption weniger von der Schichtdicke abhängt.
Des weiteren wird in die polykristalline Siliziumschicht 67 Bordifluorid (BF₂) mit einer Ionenimplantationsenergie von 40 keV und einer Dosis von 5,4 × 10¹⁴ Teilchen/cm² ionen-implantiert.
Wie in (2) von 3 gezeigt ist, ist eine zweite Auswertungsprobe 71 derart ausgestaltet, daß auf einer Seite (d. h. der Vorderseite) eines Siliziumsubstrats 72 eine oxidierte Siliziumschicht (SiO₂) 73 mit einer Dicke von 800 nm, eine polykristalline Schicht 74 mit einer Dicke von 150 nm und eine oxidierte Abdecksiliziumschicht 75 mit einer Dicke von 300 nm übereinandergeschichtet sind, während auf einer anderen Seite (d. h. der Rückseite) des Substrats 72 eine oxidierte Siliziumschicht (SiO₂) 76 mit einer Dicke von 800 nm und eine polykristalline Siliziumschicht 77 übereinandergeschichtet sind.
Darüber hinaus wird die Dicke der polykristallinen Siliziumschicht 77 auf der oben erwähnten Rückseite 77 zwischen 150 nm und 350 nm verändert und die Abhängigkeit des Lichts von der Schichtdicke erfaßt.
Des weiteren wird Bordifluorid (BF₂) in die auf der Vorderseite befindliche polykristalline Siliziumschicht 74 mit einer Ionenimplantationsenergie von 40 keV und einer Dosis von 5,4 × 10¹⁴ Teilchen/cm² ionen-implantiert.
Wie in (3) von 3 gezeigt ist, ist eine dritte Auswertungsprobe 81 derart ausgestaltet, daß auf einer Seite (d. h. der Vorderseite) eines Siliziumsubstrats 82 eine oxidierte Siliziumschicht (SiO₂) 83, eine polykristalline Siliziumschicht 84 mit einer Dicke von 150 nm und eine oxidierte Abdecksiliziumschicht 85 mit einer Dicke von 300 nm übereinandergeschichtet sind, während auf der anderen Seite (d. h. der Rückseite) des Substrats 82 eine oxidierte Siliziumschicht 86 und eine polykristalline Siliziumschicht 87 mit einer Dicke von 150 nm übereinandergeschichtet sind.
Anschließend werden die Dicken der oxidierten Siliziumschichten 83 und 86 bei der oben erwähnten dritten Auswertungsprobe 81 zwischen 100 nm und 600 nm verändert, d. h. es werden fünf Typen mit 100 nm, 200 nm, 300 nm, 400 nm und 600 nm vorbereitet. Als Ergebnis hängt der Umfang der Lichtabsorption der oxidierten Siliziumschichten 83 und 86 bei der Auswertungsprobe 81 in großem Maße von der Schichtdicke ab.
Darüber hinaus wird in die polykristalline Siliziumschicht 84 Bordifluorid (BF₂) mit einer Ionenimplantationsenergie von 40 keV und einer Dosis von 5,4 × 10¹⁴ Teilchen/cm² ionen-implantiert.
Mit Hilfe des Thermoelements wird eine korrekte Messung der Temperaturen durchgeführt, indem das Thermoelement mit Hilfe von entsprechenden wärmebeständigen Klebstoffen an mehrere erste Auswertungsproben 61, die unterschiedliche Schichtdicken der oxidierten Siliziumschicht 63 aufweisen, an mehrere zweite Auswertungsproben 71, die unterschiedliche Schichtdicken der polykristallinen Siliziumschicht 77 aufweisen, und an mehrere dritte Auswertungsproben 81, die unterschiedliche Schichtdicken der oxidierten Siliziumschichten 83 und 86 aufweisen, angebracht wird.
Zur Temperaturmessung werden die erste Auswertungsprobe 61, die zweite Auswertungsprobe 71 und die dritte Auswertungsprobe 81 anstelle des Substrats 51 unter Verwendung der anhand der oben erwähnten 2 erläuterten Lichtbestrahlung-Erwärmungsvorrichtung 101 einem Erwärmungsverfahren [RTA (Rapid Thermal Annealing, Schnellwärmevergütung)] unterzogen. Wie in 4 gezeigt ist, läuft das RTA-Verfahren derart ab, daß zunächst die Auswertungsprobe in das Rohr 112 (vgl. 2) eingeführt wird, wobei die Umgebungstemperatur auf 200°C eingestellt ist. Anschließend wird die Auswertungsprobe mit einer Aufwärmgeschwindigkeit von 100°C/s auf eine Einstelltemperatur T des RTC-Verfahrens aufgewärmt, mit einer Abkühlgeschwindigkeit von 70°C/s auf 400°C abgekühlt und anschließend aus dem Inneren des Rohrs 112 herausgezogen.
Die oben erwähnten Einstelltemperaturen T des RTA-Verfahrens sind auf 900°C, 1000°C, 1050°C, 1100°C und 1150°C festgelegt.
Dabei ist die oben erwähnte Abfolge des RTA-Verfahrens lediglich beispielhaft zu verstehen und kann abhängig von den Umständen abgewandelt werden.
An dieser Stelle soll auf die in 5 gezeigte Temperaturabhängigkeit der Flächenwiderstände der einzelnen Auswertungsproben während des Erwärmungsverfahrens für jede Einstelltemperatur Bezug genommen werden.
In 5 ist über die Ordinate der Flächenwiderstand und über die Abszisse die Einstelltemperatur des RTA-Verfahrens aufgetragen.
Wie in 5 gezeigt ist, ist von 900°C bis ca. 950°C ein nahezu konstanter Flächenwiderstand von 2140 Ω/☐ vorhanden, während der Flächenwiderstand für Temperaturen ab ca. 1000°C plötzlich abfällt. Der Flächenwiderstand erreicht dann bei 1050°C einen Wert von ca. 1420 Ω/☐, bei 1100°C ca. 980 Ω/☐ und bei 1150°C ca. 8000 Ω/☐.
Anschließend wird in Übereinstimmung mit der anhand 4 erläuterten und oben erwähnten Abfolge das Erwärmungsverfahren mit einer identischen Lampenleistung für alle Auswertungsproben durchgeführt, wobei die Dicken der oxidierten Siliziumschichten 63 und 66 der Auswertungsprobe 61, die Dicke der polykristallinen Siliziumschicht 77 der zweiten Auswertungsprobe 71 und die Dicken der oxidierten Siliziumschichten 83 und 86 der dritten Auswertungsprobe 81 verändert werden und eine derartige Lampenleistung verwendet wird, daß die Substrattemperatur bei einer Dicke der polykristallinen Siliziumschicht 77 der zweiten Auswertungsprobe 71 von 250 μm 1050°C erreicht. Das heißt, es erfolgt eine fortdauernde Erwärmung durch Anwendung der Steuerung mit offenem Regelkreis, die das Erwärmungsverfahren mit konstanter Lichtbestrahlungsintensität durchführt.
Gleichzeitig werden die Temperaturen der einzelnen Auswertungsproben mit Hilfe der Temperaturmeßvorrichtung 1 (vgl. 1) gemessen. Nachfolgend werden Beziehungen zwischen den Meßwerten und dem Flächenwiderstand unter Bezugnahme auf 6 erläutert. Dabei wurde die Temperaturmessung für die einzelnen Auswertungsproben zweimal durchgeführt.
In 6 sind die Ergebnisse der zweifachen Messungen gemeinsam dargestellt. Über die Ordinate ist wieder der Flächenwiderstand und über die Abszisse die mittels Steuerung mit offenem Regelkreis durch die Temperaturmeßvorrichtung 1 gemessene Substrattemperatur aufgetragen.
Bei der Durchführung des Erwärmungsverfahrens mit identischer Lichtbestrahlungsintensität unabhängig von den Substraten durch Anwendung der Steuerung mit offenem Regelkreis verändert sich der Flächenwiderstand (die Substrattemperatur), wie in 6 gezeigt ist, abhängig von den unterschiedlichen auf dem Substrat ausgebildeten Schichtdicken, wobei jedoch die (in der Zeichnung in Form von weißen und schwarzen Kreisen, Dreiecken und Quadraten dargestellten) Flächenwiderstandswerte bei den von der anhand der oben erwähnten 1 erläuterten Temperaturmeßvorrichtung 1 gemessenen Temperaturen nahezu einer Temperaturabhängigkeitskurve C des Flächenwiderstands entsprechend, die das Ergebnis des anhand von 5 erläuterten Meßvorgangs ist, bei der das Thermoelement direkt auf dem Substrat angebracht worden ist.
Es kann somit gesagt werden, daß die Temperaturmeßvorrichtung 1 genaue Messungen der Substrattemperatur mit ausreichender Reproduzierbarkeit für verschiedene Substrate, die unterschiedliche Substratstrukturen aufweisen und unterschiedliche Lichtmengen absorbieren, durchführen kann.
Anschließend wird der Einfluß der Wärmekapazität und der den Temperaturmeßabschnitt 12 der Temperaturmeßvorrichtung 1 umhüllenden Oberfläche auf die gemessenen Substrattemperaturwerte untersucht.
In 7 ist als Vergleichsbeispiel eine Temperaturmeßvorrichtung 2 dargestellt, wobei die Wärmekapazität und die Oberfläche der anhand der oben erwähnten 1 erläuterten Temperaturmeßvorrichtung 1 dadurch erhöht sind, daß das den Temperaturmeßabschnitt 12 umhüllende Temperaturmeßabschnitt-Umhüllungsteil 22 (26) mit einem nahezu dem Buchstaben "Π" entsprechenden Querschnitt verwendet wird. Das heißt, dasjenige Teil, welches das Substrat 51 berührt, ist der mit einem Kragen versehene Seitenumfangsabschnitt des anhand der oben erwähnten 1 erläuterten Temperaturmeßabschnitt-Umhüllungsteils (22).
Mit Hilfe der Temperaturmeßvorrichtung 2, die das auf diese Weise ausgebildete Temperaturmeßabschnitt-Umhüllungsteil 26 verwendet, werden die Temperaturen der einzelnen unter Bezugnahme auf 3 erläuterten Auswertungsproben auf dieselbe Art und Weise gemessen, wie es in Zusammenhang mit der oben erwähnten 6 erläutert worden ist. Die Resultate werden unter Bezugnahme auf 8 erläutert.
Wie in 8 gezeigt ist, verändert sich der Flächenwiderstand (die Substrattemperatur) bei Verwendung der Steuerung mit offenem Regelkreis, bei der die Erwärmung mit identischer Lichtbestrahlungsintensität unabhängig von den Substraten durchgeführt wird, abhängig von den unterschiedlichen auf dem Substrat ausgebildeten Schichtdicken, wobei jedoch die (in Form von schwarzen Kreisen, Dreiecken und Quadraten dargestellten) Flächenwiderstandswerte der von der Temperaturmeßvorrichtung 2 (vgl. die oben erwähnte 7) gemessenen Temperaturen nahezu mit der Temperaturabhängigkeitskurve C des Flächenwiderstands (vgl. die oben erwähnte 5), die als Ergebnis desjenigen Meßvorgangs erhalten wird, bei dem das Thermoelement direkt auf dem Substrat angebracht bzw. daran befestigt ist, übereinstimmen.
Durch Auswertung des Falls, daß die Temperaturmeßvorrichtung unter Anwendung der Steuerung mit offenem Regelkreis und mit fester Lichtbestrahlungsintensität zum Messen der Temperatur verwendet wird, ist anhand dieser Tatsache ersichtlich, daß eine zufriedenstellende Temperaturmessung unabhängig von der Form (Oberfläche, Wärmekapazität, Kontaktbereich mit dem Substrat usw.) des den Temperaturmeßabschnitt 12 umhüllenden Temperaturmeßabschnitt-Umhüllungsteils 22 möglich ist.
In Übereinstimmung mit der anhand der oben erwähnten 4 erläuterten Abfolge wird eine Erwärmung bei einer Einstelltemperatur von 1050°C der Auswertungsproben durchgeführt, wobei die Dicken der oxidierten Siliziumschichten 83 und 86 der dritten Auswertungsprobe verändert werden. Dieses Erwärmungsverfahren wird mit Hilfe einer Steuerung mit geschlossenem Regelkreis bzw. einer Regelung durchgeführt, wobei die Temperaturmeßvorrichtung 1 (vgl. die oben erwähnte 1) und die Temperaturmeßvorrichtung 2 (vgl. die oben erwähnte 7) verwendet werden. In 9 sind die in diesem Fall auftretenden Beziehungen zwischen dem Flächenwiderstand der entsprechenden Auswertungsproben und den Dicken der oxidierten Siliziumschichten dargestellt. Des weiteren sind in 10 die Beziehungen zwischen den Substrattemperaturen und den Dicken der oxidierten Siliziumschichten bei Anwendung der Steuerung mit offenem Regelkreis dargestellt.
In 9 ist über die Ordinate der Flächenwiderstand und über die Abszisse die Dicke der oxidierten Siliziumschicht aufgetragen.
Des weiteren ist in 10 über die Ordinate die Substrattemperatur und über die Abszisse die Dicke der oxidierten Siliziumschicht dargestellt.
Dabei entsprechen in den einzelnen Figuren schwarze Kreise den bei Anwendung der Steuerung mit offenem Regelkreis auftretenden Werten und weiße Quadrate den bei Anwendung der Steuerung mit geschlossenem Regelkreis auftretenden Werte, falls die Temperaturmeßvorrichtung 1 (vgl. 1) verwendet, und weiße Dreiecke entsprechend den bei Anwendung der Steuerung mit geschlossenem Regelkreis auftretenden Werte, falls die Temperaturmeßvorrichtung 2 (vgl. 7) verwendet wird.
Dabei ist in jedem Fall die Lampenleistung auf der Vorderseite sowie auf der Rückseite des Substrats identisch.
Die Abhängigkeit des Flächenwiderstandes (der Substrattemperatur) von der Schichtdicke, die bei Anwendung der Steuerung mit offenem Regelkreis deutlich auftritt, kann, wie aus den 9 und 10 ersichtlich ist, durch die Verwendung der Temperaturmeßvorrichtungen 1 oder 2 verbessert werden. Obwohl mit Hilfe der oben erwähnten Temperaturmeßvorrichtungen 1 und 2 eine genaue Messung der Temperatur unter Anwendung der Steuerung mit offenem Regelkreis möglich ist, kann die Abhängigkeit von der Schichtdicke nicht vollständig beseitigt werden, wenn sie für die Messung der Substrattemperatur unter Anwendung der Steuerung mit geschlossenem Regelkreis eingesetzt werden. Dabei ist ersichtlich, daß die Struktur der Temperaturmeßvorrichtung 2 im Vergleich zu der Struktur der Temperaturmeßvorrichtung 1 in einem geringeren Maß zur Verbesserung der Abhängigkeit von der Schichtdicke beiträgt. Nachfolgend soll der Grund hierfür erläutert werden.
Das Erwärmungsverfahren wurde bei einer Einstelltemperatur von 1050°C in Übereinstimmung mit der anhand 4 erläuterten Abfolge und unter Anwendung der Steuerung mit geschlossenem Regelkreis mit Hilfe der Temperaturmeßvorrichtungen 1 und 2 für die entsprechenden dritten Auswertungsproben 81 [vgl. (3) von 3] durchgeführt, wobei die Dicken der oxidierten Siliziumschichten 83 und 86 verändert wurden.
Die in diesem Fall auftretenden Beziehungen zwischen den stabilisierten Lampenleistungen und den Dicken der oxidierten Siliziumschichten 83 und 86 werden unter Bezugnahme auf 11 erläutert. Des weiteren werden Beziehungen zwischen den Verhältnissen der stabilisierten Lampenleistung und den aus dem Flächenwiderstand abgeleiteten umgewandelten Substrattemperaturen anhand 12 erläutert. Darüber hinaus werden unter Bezugnahme auf 13 Beziehungen zwischen den Verhältnissen der stabilisierten Lampenleistung und Meßfehlern erläutert, die sich aufgrund von Unterschieden zwischen den umgewandelten Substrattemperaturen und den von der Temperaturmeßvorrichtung 1 (vgl. 1) und der Temperaturmeßvorrichtung 2 (vgl. 7) gemessenen Temperaturen ergeben.
Dabei entsprechen die oben erwähnten Verhältnisse der Lampenleistung einer auf eine Lampenleistung von 100% bezogenen Lampenleistung.
In 11 ist über die Ordinate das Verhältnis der Lampenleistung und über die Abszisse die Dicke der oxidierten Siliziumschicht aufgetragen. In 12 ist über die Ordinate das Verhältnis der Lampenleistung und über die Abszisse die aus dem Flächenwiderstand gewonnene bzw. umgewandelte Substrattemperatur aufgetragen. Des weiteren ist in 13 über die Ordinate das Verhältnis der Lampenleistung und über die Abszisse der Meßfehler, der anhand der Unterschiede zwischen der umgewandelten Substrattemperatur und den von den Temperaturmeßvorrichtungen 1 und 2 gemessenen Temperaturen erhalten wird, aufgetragen.
Dabei entsprechen schwarze Kreise den bei Anwendung der Steuerung mit offenem Regelkreis und weiße Quadrate den bei Anwendung der Steuerung mit geschlossenem Regelkreis auftretenden Werten, falls die Temperaturmeßvorrichtung 1 verwendet wird, und weiße Dreiecke entsprechend den bei Anwendung der Steuerung mit geschlossenem Regelkreis erhaltenen Werte, falls die Temperaturmeßvorrichtung 2 verwendet wird.
Des weiteren ist in jedem dieser Fälle die Lampenleistung auf der Vorderseite mit der Lampenleistung auf der Rückseite des Substrats identisch.
Anhand 11 ist ersichtlich, daß die Substrattemperatur bei Anwendung der Steuerung mit geschlossenem Regelkreis durch Erhöhen der Lampenleistung korrigiert werden kann, wenn die Dicke der oxidierten Siliziumschicht derart ist, daß die Substrattemperatur abnimmt.
Des weiteren ist aus 12 ersichtlich, daß sich die Lampenleistung linear abhängig von der Substrattemperatur verändert.
Wie in 13 gezeigt ist, werden jedoch die bei den Temperaturmeßvorrichtungen 1 und 2 auftretenden Meßfehler mit zunehmender Lampenleistung größer, wobei diese Tendenz bei der Temperaturmeßvorrichtung 2 deutlicher als bei der Temperaturmeßvorrichtung 1 ist, wodurch bewiesen ist, daß die Temperaturmeßvorrichtungen 1 und 2 direkt das Licht der Lampe absorbieren. Es ist somit klar, daß für das den Temperaturmeßabschnitt 12 umhüllende Temperaturmeßabschnitt-Umhüllungsteil 22 eine Struktur benötigt wird, die die Lichtabsorption auf ein Minimum reduziert, indem die Oberfläche des Temperaturmeßabschnitt-Umhüllungsteils 22 verringert wird.
Das heißt bei einer Struktur, bei der das gesamte Thermoelement durch das Siliziumcarbid umhüllt und zudem die Kontaktfläche vergrößert ist, um die Wärmeübertragung wie bei der herkömmlichen Struktur zu erleichtern, wird das Licht so stark absorbiert, daß keine genauso genaue Messung wie bei Anwendung der Steuerung mit geschlossenem Regelkreis durchgeführt werden kann.
In 11 bis 13 sind für die Messung der Substrattemperaturen problematische Punkte anhand von Meßergebnissen der dritten Auswertungsprobe 81 [vgl. (3) in 3] bei Verwendung der Temperaturmeßvorrichtungen 1 und 2 dargestellt, wobei sich die von dem Substrat absorbierte Lichtmenge überaus stark abhängig von der Dicke der oxidierten Siliziumschicht verändert.
Bei einem in der Praxis tatsächlich durchgeführten Prozeß zur Herstellung der Halbleiteranordnung ist jedoch die Schwankung der Lichtabsorption (Substrattemperatur) aufgrund einer Abwandlung des Verfahrens hinsichtlich der Schichtdicke und der Schichtqualität deutlich geringer als bei dem oben erwähnten vorausgesetzten Zustand der Schichtdicke der oxidierten Siliziumschicht. Daher kann die bei Anwendung der Steuerung mit offenem Regelkreis auftretende Abhängigkeit des Flächenwiderstands (der Substrattemperatur) von der Schichtdicke durch Anwendung der Steuerung mit geschlossenem Regelkreis und bei Verwendung der Temperaturmeßvorrichtung 1 auf geeignete Art und Weise behoben werden.
Wie zuvor erwähnt worden ist, ist es für eine hochgenaue Messung bei Anwendung der Steuerung mit geschlossenem Regelkreis erforderlich, das den Temperaturmeßabschnitt 12 umhüllenden Temperaturmeßabschnitt-Umhüllungsteil 22 so klein wie möglich auszugestalten und die Lichtabsorption zu beschränken. Dabei ist festzustellen, daß dies dazu führt, daß die Wärmekapazität des Temperaturmeßabschnitt-Umhüllungsteils 23 verringert und gleichzeitig die Wärmeempfindlichkeit verbessert wird.
Auf diese Art und Weise wird gemäß der vorliegenden Erfindung das Umhüllungsteil 21 durch das eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit aufweisende Temperaturmeßabschnitt-Umhüllungsteil 22 und das weniger Strahlung absorbierende (d. h. einen hervorragenden Lichtdurchlässigkeitsfaktor aufweisende) Drahtabschnitt-Umhüllungsteil 23 gebildet. Im Gegensatz zu der Temperaturmeßvorrichtung, bei der das Umhüllungsteil wie bei der herkömmlichen Technologie aus einer Materialart gefertigt ist, ist es somit, wie oben erwähnt worden ist, möglich, die Temperatur des Substrats (bei den Auswertungsproben 61, 71 und 81) nahezu genau zu messen.
Bei der oben erwähnten Temperaturmeßvorrichtung 1 besteht das Temperaturmeßabschnitt-Umhüllungsteil 22 aus Siliziumcarbid oder einem anderen Material mit einer hervorragenden Wärmeleitfähigkeit, wobei jedoch auch möglich ist, daß das Temperaturmeßabschnitt-Umhüllungsteil beispielsweise aus Aluminiumnitrid, einem Silizid (beispielsweise Moribdänsilizid (moribdenum silicide), Titansilizid, Kobaltsilizid und dergleichen) oder Aluminiumoxid besteht. Wird beispielsweise Aluminiumoxid verwendet, wird das zur Erwärmung des Substrats 51 dienende Bestrahlungslicht reflektiert, da der Reflexionsfaktor auf der Oberfläche des Temperaturmeßabschnitt-Umhüllungsteils 22 hoch ist. Das Temperaturmeßabschnitt-Umhüllungsteil 22 wird aus diesem Grund kaum durch das Bestrahlungslicht erwärmt. Dadurch werden durch die Lichtabsorption des Temperaturmeßabschnitts-Umhüllungsteils 22 hervorgerufene Meßfehler unterdrückt, so daß die Messung mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden kann. Des weiteren wird, ähnlich zu der Verwendung von Siliziumcarbid, das Substrat 51 zu keinem Zeitpunkt durch das oben erwähnte Temperaturmeßabschnitt-Umhüllungsteil 22 verunreinigt.
Das Drahtabschnitt-Umhüllungsteil 23 ist bei dem oben erwähnten ersten Ausführungsbeispiel aus Quarz gefertigt, wobei jedoch das Drahtabschnitt-Umhüllungsteil gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel auch aus einem Material gefertigt sein kann, welches das zur Erwärmung des Substrats 51 dienende Bestrahlungslicht reflektiert. Das Drahtabschnitt-Umhüllungsteil 23 kann beispielsweise aus Aluminiumoxid gefertigt sein.
Bei Anwendung einer derartigen Struktur reflektiert das zur Umhüllung der Leitungsdrähte des Thermoelements 11 dienende Drahtabschnitt-Umhüllungsteil 23 das Licht, falls es mit Licht bestrahlt wird. Demzufolge verändert sich der Wert der mit Hilfe des Thermoelements 11 gemessenen Temperatur im wesentlichen nicht abhängig von der Lichtabsorption durch das Drahtabschnitt-Umhüllungsteil 23, da sich die Temperatur des Drahtabschnitt-Umhüllungsteils 23 kaum durch die Lichtbestrahlung erhöht. Da auch die Strahlung von dem Substrat 51 reflektiert wird, tritt auch kaum eine Veränderung des gemessenen Temperaturwerts in Abhängigkeit von der Strahlung auf.
Durch die Verwendung der anhand des oben erwähnten ersten Ausführungsbeispiels erläuterten Temperaturmeßvorrichtung 1 kann das bei der Messung der Substrattemperatur auftretende Problem von durch die Lichtabsorption hervorgerufenen Meßfehler gelöst werden. Bei Temperaturmeßvorrichtungen, welche die Temperatur unter Kontaktierung bzw. Berührung des Substrats messen, wie z. B. der Temperaturmeßvorrichtung 1, bleibt jedoch als Problem die Stabilität des Kontakt- oder Berührungszustands zwischen dem Substrat und einem Temperaturmeßabschnitt der Temperaturmeßvorrichtung bestehen. Das heißt durch eine Veränderung der Kontaktfläche zwischen der Temperaturmeßvorrichtung und dem Substrat, die durch eine Deformation des Substrats, einer Oberfläche des Substrats oder dergleichen hervorgerufen werden kann, verändert sich die von dem Substrat übertragene Wärmemenge, was eine Verschlechterung der Meßgenauigkeit zur Folge hat. Die Kontaktfläche variiert insbesondere dann deutlich, wenn die Kontaktfläche flach ausgestaltet ist, um somit eine breitere Kontaktfläche zu erzielen, da sich der Kontaktwinkel aufgrund einer bloßen Deformation des Substrats verändert. Als ein drittes Ausführungsbeispiel wird unter Bezugnahme auf die in 14 gezeigte schematische und strukturelle Querschnittsansicht eine Temperaturmeßvorrichtung erläutert, um die Reproduzierbarkeit dieses Kontaktzustands zu verbessern.
Wie in 14 gezeigt ist, besitzt eine Temperaturmeßvorrichtung 3 denselben Aufbau wie die anhand der oben erwähnten 1 erläuterte Temperaturmeßvorrichtung 1, wobei jedoch die das Substrat 51 kontaktierende bzw. berührende Kontaktfläche 22A des an dem Temperaturmeßabschnitt 12 befestigten Temperaturmeßabschnitt-Umhüllungsteils 22 konvexförmig gekrümmt ist.
Bei Verwendung der Temperaturmeßvorrichtung 3 mit einem Aufbau gemäß dem oben erwähnten dritten Ausführungsbeispiel und der konvexförmig gekrümmten Kontaktfläche 22A kommt es gegenüber dem Substrat 51 zu einem sogenannten Punktkontakt. Aus diesem Grund verändert sich der Zustand des Punktkontakts auch dann nicht, falls die Kontaktfläche des Substrats 51 deformiert wird, dessen Oberfläche uneben ist oder die Kontaktfläche 22A das Substrat 51 unter Schrägstellung berührt. Daher kann stets ein konstanter Kontaktzustand (beispielsweise hinsichtlich des Kontaktwinkels, der Kontaktfläche und dergleichen) beibehalten werden. Demzufolge werden die mit dem Kontaktzustand verbundenen Meßfehler verringert, und es kann eine stabile Messung der Substrattemperatur realisiert werden.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die in 15 gezeigte schematische Querschnittsansicht ein viertes Ausführungsbeispiel erläutert.
Eine Temperaturmeßvorrichtung 4 ist, wie in 15 gezeigt ist, derart ausgebildet, daß auf dem Außenumfang des auf dem Temperaturmeßabschnitt 12 der zuvor erwähnten Temperaturmeßvorrichtung 1 befestigten Temperaturmeßabschnitt-Umhüllungsteils 22 eine reflektierende Abdeck- oder Umhüllungsschicht 41 ausgebildet ist, um das das Substrat 51 bestrahlende Licht zu reflektieren. Da die zuvor erwähnte Temperaturmeßvorrichtung 4 die auf dem Außenumfang des Temperaturmeßabschnitt- Umhüllungsteils 22 ausgebildete reflektierende Umhüllungsschicht 41 zum Reflektieren des das Substrat 51 bestrahlenden Lichts aufweist, wird das Temperaturmeßabschnitt-Umhüllungsteil 22 nicht direkt mit dem Licht bestrahlt. Demzufolge wird das Temperaturmeßabschnitt-Umhüllungsteil 22 nicht direkt durch das Bestrahlungslicht erwärmt, so daß die Genauigkeit bei der Messung der Temperatur des Substrats 51 verbessert werden kann.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die in 16 gezeigte schematische Querschnittsansicht ein fünftes Ausführungsbeispiel erläutert.
Eine in 16 gezeigte Temperaturmeßvorrichtung 5 ist derart ausgestaltet, daß in dem Lichtweg des Lichts, welches das an dem Temperaturmeßabschnitt 12 der anhand des oben erwähnten ersten Ausführungsbeispiels erläuterten Temperaturmeßvorrichtung 1 befestigte Temperaturmeßabschnitt-Umhüllungsteil 22 bestrahlt, eine Lichtabschirmplatte 42 zur Abschirmung des Bestrahlungslichts ausgebildet ist, die zudem in der Nähe des Temperaturmeßabschnitt-Umhüllungsteils 22 angeordnet ist.
Die oben erwähnte Lichtabschirmplatte 42 ist vorzugsweise aus lichtreflektierenden Materialien, wie z. B. Aluminiumoxid oder dergleichen, gefertigt.
Da die oben erwähnte Temperaturmeßvorrichtung 5 die in der Nähe des oben erwähnten Temperaturmeßabschnitt-Umhüllungsteils 22 ausgebildete Lichtabschirmplatte 42 aufweist, um das Licht, mit dem die Rückseite des Substrats 51 bestrahlt wird, abzuschirmen, wird das Temperaturmeßabschnitt-Umhüllungsteil 22 dank der Lichtabschirmplatte 42 nicht direkt mit dem Licht bestrahlt. Demzufolge wird das Temperaturmeßabschnitt-Umhüllungsteil 22 nicht direkt durch das Bestrahlungslicht erwärmt, so daß die Genauigkeit bei der Messung der Temperatur des Substrats 51 verbessert werden kann.
Nachfolgend wird ein beispielhaftes Verfahren zum Messen der Substrattemperatur unter Verwendung einer der oben erwähnten Temperaturmeßvorrichtungen 1 bis 5 erläutert.
Es wird eine Lichtbestrahlung-Erwärmungsvorrichtung 101, wie beispielsweise die anhand der oben erwähnten 2 erläuterte Lichtbestrahlung-Erwärmungsvorrichtung, verwendet, die beispielsweise mit der Temperaturmeßvorrichtung 1 ausgerüstet ist. Zunächst wird das einer Wärmebehandlung zu unterziehende Substrat 51 in das Innere des Rohrs 112 der Lichtbestrahlung-Erwärmungsvorrichtung 101 eingeführt und von dem Endabschnitt (über das anhand der oben erwähnten 1 erläuterte Temperaturmeßabschnitt-Umhüllungsteil 22 von dem Temperaturmeßabschnitt 12) der auf der Ablage 117 angeordneten Temperaturmeßvorrichtung 1 sowie dem Substratträgerabschnitt 118 gestützt. Anschließend wird dafür gesorgt, daß die um den Umfang des Rohrs 112 vorgesehene Erwärmungshalogenlampe 113 Licht emitiert, und das Substrat 51 wird durch Bestrahlung des Substrats 51 mit dem Licht erwärmt. Gleichzeitig wird die Temperatur des Substrats 51 mit Hilfe der oben erwähnten Temperaturmeßvorrichtung 1 gemessen.
Bei dem oben erwähnten Verfahren zum Messen der Temperatur des Substrats wird durch die Verwendung der Temperaturmeßvorrichtung 1, bei der das Thermoelement 11 mit dem Umhüllungsteil 21 umhüllt ist, und durch die Verwendung des Umhüllungsteils 21 die Temperatur des Substrats 51 gemessen, da das den Temperaturmeßabschnitt 12 des Thermoelements 11 umhüllende Temperaturmeßabschnitt-Umhüllungsteil 22 aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit gefertigt ist, so daß die Temperatur des Substrats 51 dank des aus dem Material mit der hohen Wärmeleitfähigkeit gefertigten Temperaturmeßabschnitt-Umhüllungsteils 22 auf den Temperaturmeßabschnitt 12 übertragen wird. Anstelle einer Messung der Temperatur über das Umhüllungsteil 21 kann daher die Temperatur des Substrats 51 genau gemessen werden. Da darüber hinaus ein anderer Abschnitt des Umhüllungsteils, der nicht das Temperaturmeßabschnitt-Umhüllungsteil 22 aufweist, d. h. das Drahtabschnitt-Umhüllungsteil 23, aus einem Material mit einem hohen Lichtdurchlässigkeitsfaktor (oder einem Material mit einem hohen Lichtreflexionsfaktor) gefertigt ist, absorbiert das Drahtabschnitt-Umhüllungsteil 23 kaum Licht, wenn es während des Meßvorgangs mit Licht bestrahlt wird. Daher treten Veränderungen der durch die Temperaturmeßvorrichtung 1 gemessenen Temperaturwerte infolge einer Wärmeabsorption durch das Draht-Umhüllungsteil 23 oder Veränderungen der gemessenen Temperaturwerte infolge einer Strahlung von dem Substrat 51 selten auf, da sich die Temperatur des Draht-Umhüllungsteils 23 nahezu überhaupt nicht durch die Lichtbestrahlung erhöht.
Mit Hilfe der oben erwähnten Temperaturmeßvorrichtung 1 kann daher während einer Wärmebehandlung die Temperatur des Substrats 51 mit hoher Genauigkeit gemessen werden.
Bei der obigen Erläuterung wurde von der Verwendung der Temperaturmeßvorrichtung 1 ausgegangen, wobei jedoch bei Verwendung einer anderen Temperaturmeßvorrichtung 2–5 auf ähnliche Art und Weise die Temperatur des Substrats 51 während des Erwärmungsverfahrens mit hoher Genauigkeit gemessen werden kann.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 17 ein Beispiel für ein Verfahren zur Erwärmung des Substrats erläutert, wobei die Temperatur mit hoher Genauigkeit gemessen werden kann, indem die Menge des die Temperaturmeßvorrichtung bestrahlenden Lichts reduziert wird.
Das Verfahren zur Erwärmung des Substrats 51 entspricht einem Verfahren mit Lichtbestrahlung, wobei die Bestrahlungsintensität des Lichts L1, mit dem diejenige Fläche (Vorderfläche) des Substrats 51 bestrahlt wird, die gegenüber zu der Fläche (Rückfläche) des Substrats 51 angeordnet ist, mit der der Temperaturmeßabschnitt 12 der Temperaturmeßvorrichtung 1 über das Temperaturmeßabschnitt-Umhüllungsteil 22 zur Messung der Temperatur des Substrats 51 in Kontakt gebracht wird, gegenüber der Bestrahlungsintensität des Lichts L2, mit der die Rückfläche des Substrats 51 bestrahlt wird, erhöht ist.
Das heißt, durch Erhöhen der Bestrahlungsintensität der Lampe 113A auf der Vorderfläche des Substrats 51 gegenüber der Bestrahlungsintensität der Lampe 113B auf der Rückfläche des Substrats 150 kann die Lichtmenge, mit dem das Temperaturmeßabschnitt-Umhüllungsteil 22 bestrahlt wird, verringert werden, so daß die Meßgenauigkeit der Temperaturmeßvorrichtung 1 verbessert werden kann.
Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf 18 beispielhaft Beziehungen zwischen auf eine Lampenleistung von 100% bezogene Verhältnisse der Lampenleistung und Meßfehler der Substrattemperatur erläutert. Dabei ist das Verhältnis zwischen der Lampenleistung auf der Vorderfläche des Substrats und der Lampenleistung auf der Rückfläche des Substrats auf den Wert 2:1 eingestellt.
In 18 sind über die Ordinate die auf eine Lampenleistung von 100% bezogenen Verhältnisse der Lampenleistung aufgetragen, und über die Abszisse ist der Meßfehler aufgetragen, der sich aufgrund der Abweichung zwischen den umgewandelten Substrattemperaturen und der von der Temperaturmeßvorrichtung 1 gemessenen Temperatur ergibt. In der Figur entsprechen weiße Dreiecke den unter Anwendung der Steuerung mit geschlossenem Regelkreis erhaltenen Werten bei Verwendung der Temperaturmeßvorrichtung 1.
Wie in 18 gezeigt ist, nimmt der durch die Temperaturmeßvorrichtung 1 hervorgerufene Meßfehler zwar mit Erhöhen der Lampenleistung zu, seine Zunahme ist jedoch gering. Die in 18 gezeigten Ergebnisse betreffen ein Experiment für ein Substrat mit einem Durchmesser von 5 Inch, wobei im Vergleich zu einem Experiment unter Verwendung eines Substrats mit einem größeren Durchmesser, beispielsweise mit einem Durchmesser von 8 Inch, das von der Lampe auf die Vorderfläche des Substrats abgestrahlte Licht leicht derart gebrochen wird, daß es die Rückfläche des Substrats erreicht. Daher treten Effekte, die durch die Erhöhung der Strahlungsintensität auf der Vorderfläche des Substrats hervorgerufen werden, nicht so sehr in Erscheinung. Es ist jedoch ersichtlich, daß die durch die Lampenleistung in der Temperaturmeßvorrichtung 1 hervorgerufenen Meßfehler im Vergleich zu dem Fall, bei dem ein Verhältnis der Lampenleistung von 1:1 verwendet wird, wie es in der oben erwähnten 13 gezeigt ist, verbessert werden konnten, wodurch bewiesen wird, daß die von der Temperaturmeßvorrichtung 1 direkt absorbierte Lampenlichtmenge reduziert ist. Es ist daher ersichtlich, daß eine Messung mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden kann, wenn die Lichtintensität, mit der diejenige Oberfläche des Substrats bestrahlt wird, auf deren Seite die Temperaturmeßvorrichtung vorgesehen ist, verringert wird.

Claims

Temperaturmeßvorrichtung (1) für ein Substrat (51), mit einem Temperaturmeßmittel (11) und einem Umhüllungsteil (21) zum Umhüllen des Temperaturmeßmittels, wobei ein Temperaturmeßabschnitt (12) des Temperaturmeßmittels (11) über das Umhüllungsteil (21) in Berührung mit einem Substrat (51) gebracht ist, um eine Temperatur des durch Lichtbestrahlung erwärmten Substrats (51) zu messen, dadurch gekennzeichnet, daß das Umhüllungsteil (21) an einem den Temperaturmeßabschnitt (12) bedeckenden Abschnitt (22) aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit gefertigt ist, und daß das Umhüllungsteil (21) an einem anderen Abschnitt (23), der nicht das aus dem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit gefertigte Umhüllungsteil (22) aufweist, aus einem Material mit einem hohen Lichtdurchlässigkeitsfaktor gefertigt ist.
Temperaturmeßvorrichtung für ein Substrat (51), mit einem Temperaturmeßmittel (11) und einem das Temperaturmeßmittel umhüllenden Umhüllungsteil (21), wobei ein Temperaturmeßabschnitt (12) des Temperaturmeßmittels (11) über das Umhüllungsteil (21) in Berührung mit einem Substrat (51) gebracht ist, um eine Temperatur des durch Lichtbestrahlung erwärmten Substrats zu messen, dadurch gekennzeichnet, daß das Umhüllungsteil (21) an einem den Temperaturmeßabschnitt (12) bedeckenden Abschnitt (22) aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit gefertigt ist, und daß das Umhüllungsteil (21) an einem anderen Abschnitt (23), der nicht das aus dem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit gefertigte Umhüllungsteil (22) aufweist, aus einem Material mit einem hohen Lichtreflexionsfaktor gefertigt ist.
Temperaturmeßvorrichtung für ein Substrat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine das Substrat (51) berührende Oberfläche des Umhüllungsteils (21) konvexförmig gekrümmt ist.
Temperaturmeßvorrichtung für ein Substrat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der aus dem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit gefertigte Abschnitt (22) des Umhüllungsteils aus Siliziumcarbid, Aluminiumnitrid, Silizid oder Aluminiumoxid gefertigt ist.
Temperaturmeßvorrichtung für ein Substrat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem Außenumfang des aus dem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit gefertigten Abschnittes (22) des Umhüllungsteils (21) eine reflektierende Abdeckschicht (41) aus einem Material mit einem bezüglich des Lichts hohen Reflexionsfaktor ausgebildet ist.
Temperaturmeßvorrichtung für ein Substrat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Lichtweg des Lichts, mit dem der aus dem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit gefertigte Abschnitt (22) des Umhüllungsteils (21) bestrahlt wird, und in der Nähe des aus dem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit gefertigten Abschnitts (22) des Umhüllungsteils (21) eine Lichtabschirmplatte (42) zum Abschirmen des Lichts vorgesehen ist.