DE4012615A1 - Kombinierte beruehrungslose temperaturmessmethode in der halbleiterprozesstechnik - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die berührungslose Prozeßtemperaturmessung von Halbleiterwafern.

Es ist bekannt, daß die Prozeßtemperatur von mit Halogenlampen erhitzten Wafern berührungs­ los durch Messung der Photonenemission mit einem Pyrometer bestimmt werden kann.

Schwierigkeiten treten bei der Unterscheidung zwischen Halogenlampenstörstrahlung und Waferemissionsstrahlung, besonders, wenn sich der Wafer in einem gasdicht abgeschlossenen Quarzreaktor findet. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Halogenlampenstör­ strahlung bei der Bestimmung der Wafertemperatur auszuschließen, insbesondere bei doppel­ seitiger Bestrahlung des Wafers mit Halogenlampen.

Diese Aufgabe löst die Erfindung dadurch, daß der von den Halogenlampen ausgehende schmale Frequenzbereich zwischen 2.7 µm und 2.8 µm Wellenlänge durch Verwendung einer Reaktor­ kammer aus künstlichem Doppel-OH-Band Quarz von den Reaktorwänden absorbiert wird, so daß die vom Halbleiterwafer emittierte Strahlung zwischen 2.7 µm und 2.8 µm Wellenlänge von einem Pyrometer detektiert werden kann, vor dem zwei hintereinander angeordnete sehr steilflankige optische Filter einen so schmalen Bandpaß bilden, daß dessen Transmissionsverhalten genau in der Notch-Sperre des OH-Bandes von künstlichem Quarzglas fällt. Befindet sich der Wafer in der gasdicht abgeschlossenen Kammer, so kann die Waferemissionsstrahlung zwischen 2.7 µm und 2.8 µm Wellenlänge durch eine in die Quarzreaktorkammer eingeschmolzene Linse aus OH-Band freiem Quarzglas ausgekoppelt werden.

Aus der Intensität dieser Strahlung kann die Temperatur des Wafers berechnet werden.

Anhand der folgenden Zeichnungen wird die Erfindung erläutert:

Fig. 1 zeigt den Aufbau der Vorrichtung für beidseitige Erhitzung des Halbleiterwafers mit Halogenlampen. Die Quarzlampen (1) erhitzen durch den Quarzreaktor aus künstlichem OH- Band Quarzglas (2) den Wafer (3). Die vom Wafer emittierte Temperaturstrahlung (5) wird durch eine in den Quarzreaktor eingeschmolzene Linse aus OH-Band freiem Quarzglas (4) ausgekop­ pelt. Der Brennpunkt der Quarzlinse liegt genau zwischen zwei Halogenlampen. Der ausgekop­ pelte Teilstrahl (5) wird durch das schmalbandige optische Notch-Filter (6) in das Pyrometer (7) geleitet. Die von den unteren Quarzlampen ausgehende Störstrahlung wird durch eine Blende (8) vom Pyrometer ferngehalten.

Fig. 2 zeigt die Lösung des Problems bei einseitiger Heizung des Wafers mit Halogenlampen (1). Hier kann die Halogenlampenstörstrahlung mit einer einfachen Quarzplatte (2) aus künstlichem OH-Banden-Quarz ausgefiltert werden. Aus der vom Wafer (3) emittierten Temperaturstrahlung wird mit dem Filter (4) der Frequenzbereich zwischen 2.7 µm und 2.8 µm ausgesondert und vom Pyrometer detektiert.

Claims (1)

1. Kombinierte berührungslose Temperaturmeßmethode gekennzeichnet durch die gleichzeitige Erfüllung folgender Merkmale:

   • 1. Verwendung von OH-Band haltigem Quarzglas oder Quarzgut zur Absorption optischer Strahlungsanteile, insbesondere von Halogenlampen, Bogenlampen oder Widerstandsheizern zwischen 2.6 µm und 2.8 µm, das sich ganz oder teilweise zwischen einer Strahlungsquelle und dem Meßobjekt, insbesondere wenn das Meßobjekt ein Halbleiterwafer ist, befindet, insbesondere, wenn das OH-Band haltige Quarzglas oder Quarzgut zudem noch in Verbindung mit OH-Band freiem Quarzmaterial benutzt wird.
   • 2. Verwendung eines Pyrometers in Verbindung mit einer optischen Filteranordnung, die so ausgelegt ist, daß sie einen Bandpaß innerhalb eines Wellenlängenbereiches von 2.5 µm und 2.9 µm bildet, insbesondere, wenn das Transmissionsverhalten der optischen Filteranordnung in den Bereich der Notch-Sperre des OH-Bandes von künstlichem Quarzglas oder Quarzgut fällt.
   • 3. Messung der vom Meßobjekt emittierten optischen Strahlung zwischen 2.6 µm und 2.8 µm, die in den Bereich der Notch-Sperre des OH-Bandes von OH-Band haltigem Quarzmaterial fällt, mit dem Pyrometer, insbesondere, wenn der optische Weg vom Meßobjekt zum Pyro­ meter
     • 3.1. entweder durch OH-Band freies Quarzglas oder Quarzgut führt,
     • 3.2. oder durch ein Linsensystem führt,
     • 3.3. oder durch Glasfasermaterial führt,
     • 3.4. oder an Spiegeln reflektiert wird.