JP2000105152A

JP2000105152A - 温度測定方法及びその装置

Info

Publication number: JP2000105152A
Application number: JP10275350A
Authority: JP
Inventors: Tomomi Ino; 知巳井野
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1998-09-29
Filing date: 1998-09-29
Publication date: 2000-04-11

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、放射率の分からない被測定物や放射
率の変化する被測定物の温度を正確に測定する。【解決手段】半導体ウエハ２からの放射光強度を分光器
７で検出するとともに半導体ウエハ２にハロゲンランプ
１３から光を照射したときの半導体ウエハ２からの反射
光強度を分光器１５で検出し、反射率算出部１６により
反射光強度と基準の反射光強度とに基づいて半導体ウエ
ハ２の反射率を求め、この反射率から放射率算出部１７
ａにより求めた放射率と放射光強度とから温度算出部１
７により半導体ウエハ２の温度を求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば成膜中の半
導体ウエハ等の被測定物の放射光強度を検出して被測定
物の温度を測定する温度測定方法及びその装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えばＣＶＤチャンバ内で半導体ウエハ
の表面上に成膜を行う場合、この成膜中の半導体ウエハ
の温度が放射温度計を用いて測定されている。この放射
温度計は、予め半導体ウエハの放射率を一定の値として
設定入力し、測定した半導体ウエハからの放射光強度に
一定の値の放射率を補正係数として用いて半導体ウエハ
の温度を求めている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、半導体
ウエハなどの被測定物の放射率が分からない場合には、
被測定物の温度を正確に測定することはできないことは
勿論のこと、上記のようにＣＶＤチャンバ内での半導体
ウエハの表面上の成膜中は、図６に示すように半導体ウ
エハの温度が変化していないのに拘らず、放射光強度及
び反射光強度は薄膜干渉により正弦波的に変化する。こ
のため、放射温度計を用いての温度測定の結果は、図７
に示すように放射光強度の正弦波的変化の影響を受けた
ものとなり、正確な半導体ウエハの温度測定ができな
い。

【０００４】そこで本発明は、放射率の分からない被測
定物や放射率の変化する被測定物の温度を正確に測定で
きる温度測定方法及びその装置を提供することを目的と
する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１によれば、被測
定物からの放射光強度を検出するとともに被測定物体に
光を照射したときの被測定物体からの反射光強度を検出
し、この反射光強度と基準の反射光強度とに基づいて被
測定物の反射率を求め、この反射率から求めた放射率と
放射光強度とに基づいて被測定物の温度を求める温度測
定方法である。

【０００６】請求項２によれば、被測定物からの放射光
強度、被測定物体に光を照射したときの被測定物体から
の反射光強度、及び被測定物体に光を照射したときの被
測定物体の透過光強度をそれぞれ検出し、このうち反射
光強度と基準の反射光強度とに基づいて被測定物の反射
率を求めるとともに透過光強度と基準の透過光強度とに
基づいて被測定物の透過率を求め、これら反射率と透過
率から求めた放射率と放射光強度に基づいて被測定物の
温度を求める温度測定方法である。

【０００７】請求項３によれば、被測定物からの放射光
強度を検出する放射強度検出手段と、被測定物体に光を
照射したときの被測定物体からの反射光強度を検出する
反射光強度検出手段と、この反射光強度検出手段により
検出された反射光強度と基準の反射光強度とに基づいて
被測定物の反射率を求める反射率算出手段と、この反射
率算出手段により求めた反射率から求めた放射率と放射
強度検出手段により検出された放射光強度とに基づいて
被測定物の温度を求める温度算出手段と、を備えた温度
測定装置である。

【０００８】請求項４によれば、被測定物からの放射光
強度を検出する放射強度検出手段と、前記被測定物体に
光を照射したときの前記被測定物体からの反射光強度を
検出する反射光強度検出手段と、被測定物体に光を照射
したときの被測定物体の透過光強度を検出する透過光強
度検出手段と、反射光強度検出手段により検出された反
射光強度と基準の反射光強度とに基づいて被測定物の反
射率を求める反射率算出手段と、透過光強度検出手段に
より検出された透過光強度と基準の透過光強度とに基づ
いて被測定物の透過率を求める透過率算出手段と、反射
率算出手段により求めた反射率と透過率算出手段により
求めた透過率から求めた放射率と放射強度検出手段によ
り検出された放射光強度とに基づいて被測定物の温度を
求める温度算出手段と、を備えた温度測定装置である。

【０００９】請求項５によれば、光源と、この光源から
放射された光を被測定物の表面に伝送するとともに被測
定物からの反射光及び放射光を伝送する光伝送手段と、
光源から放射される光をオン・オフするオン・オフ手段
と、このオン・オフ手段による光源のオン・オフに同期
して光伝送手段により伝送された被測定物からの反射光
と放射光とを交互に受光し、これらの反射光強度及び放
射光強度を求める反射・放射光強度算出手段と、この反
射・放射光強度算出手段により算出された反射光強度と
基準の反射光強度とに基づいて被測定物の反射率を求め
る反射率算出手段と、この反射率算出手段により求めた
反射率から求めた放射率及び反射・放射強度検出手段に
より検出された放射光強度とに基づいて被測定物の温度
を求める温度算出手段と、を備えた温度測定装置であ
る。

【００１０】請求項６によれば、光源と、この光源から
放射された光を被測定物の表面に伝送するとともに被測
定物からの反射光及び放射光を伝送する光伝送手段と、
光源から放射される光をオン・オフするオン・オフ手段
と、このオン・オフ手段による光源のオン・オフに同期
して光伝送手段により伝送された被測定物からの反射光
と放射光とを交互に受光し、これらの反射光強度及び放
射光強度を求める反射・放射光強度算出手段と、オン・
オフ手段による光源のオン・オフに同期して被測定物の
透過光を受光し、この透過光強度を求める透過光強度算
出手段と、反射・放射光強度算出手段により算出された
反射光強度と基準の反射光強度とに基づいて被測定物の
反射率を求める反射率算出手段と、透過光強度算出手段
により算出された透過光強度と基準の透過光強度とに基
づいて被測定物の透過率を求める透過率算出手段と、反
射率算出手段により求めた反射率と透過率算出手段によ
り求めた透過率から求めた放射率、及び反射・放射強度
検出手段により検出された放射光強度とに基づいて被測
定物の温度を求める温度算出手段と、を備えた温度測定
装置である。

【００１１】請求項７によれば、請求項５又は６記載の
温度測定装置において、光源から放射された光、被測定
物からの放射光及び透過光の各光伝送路上に、所望の波
長のみの光を透過させる干渉フィルタを配置した。

【００１２】請求項８によれば、請求項５又は６記載の
温度測定装置において、光源から放射された光、被測定
物からの放射光及び透過光のうち所望の波長のみの光を
分光させる分光器を用いる。請求項９によれば、請求項
５又は６記載の温度測定装置において、光源は、被測定
物からの放射光のスペクトルと略同一のスペクトルの光
を放射する。

【００１３】

【発明の実施の形態】(1) 以下、本発明の第１の実施の
形態について図面を参照して説明する。図１はＣＶＤチ
ャンバ内で成膜中の半導体ウエハの温度測定に適用した
温度測定装置の構成図である。

【００１４】ＣＶＤチャンバ１では、半導体ウエハ２が
回転しながら成膜処理が行われている。このＣＶＤチャ
ンバ１には、半導体ウエハ２からの放射光強度を検出す
る放射強度検出手段として、ＣＶＤチャンバ１の上面の
一方のビューポート３にレンズ４を備えた検出端５が設
けられ、この検出端５に光ファィバ６を介して分光器７
が接続されている。

【００１５】この分光器７は、レンズ４から光ファィバ
６を通して受光した半導体ウエハ２からの放射光強度を
光電センサにより検出してその放射光強度信号に変換す
る機能を有している。そして、この分光器７は、導体ウ
エハ２からの放射光のうち所望の波長例えば８００〜９
００ｎｍの波長の光のみを分光させるものとなってい
る。

【００１６】一方、ＣＶＤチャンバ１には、半導体ウエ
ハ２に光を照射したときのその反射光強度を検出する反
射光強度検出手段として、ＣＶＤチャンバ１の上面の他
方のビューポート８にレンズ９を備えた検出端１０が設
けられ、この検出端１０に二分岐タイプの光ファィバ１
１を介してその一方のファイバ端１２にハロゲンランプ
１３が接続されるとともに他方のファイバ端１４に分光
器１５が接続されている。

【００１７】このうちハロゲンランプ１３は、半導体ウ
エハ２からの放射光のスペクトルと略同一のスペクトル
の光を放射するものである。又、分光器１５は、ハロゲ
ンランプ１３から光を放射して半導体ウエハ２に照射し
たときの反射光をレンズ９から光ファィバ１１、１４を
通して受光し、この半導体ウエハ２の反射光強度を光電
センサにより検出してその反射光強度信号に変換する機
能を有している。そして、この分光器１５は、上記分光
器７と同様に、ハロゲンランプ１３から放射された光、
半導体ウエハ２からの反射光のうち所望の波長例えば８
００〜９００ｎｍの波長の光のみを分光させるものとな
っている。

【００１８】反射率算出部１６は、分光器１５から出力
される反射光強度信号を入力し、かつこの反射光強度と
予め記憶されている基準の反射光強度との比率、すなわ
ち反射光強度と半導体ウエハ２に代わって基準の半導体
ウエハ（ベアシリコン）を用いたときに、ハロゲンラン
プ１３から光を放射して基準の半導体ウエハに照射し、
このときの反射光をレンズ９から光ファィバ１１、１４
を通して受光して検出した反射光強度との比率から半導
体ウエハ２の反射率を求める機能を有している。

【００１９】温度算出部１７は、放射率算出部１７ａを
有し、この放射率算出部１７ａによって反射率算出部１
６により求めた反射率から次式(1) の関係を用いて放射
率を求め、（放射率）＝１−（反射率）−（透過率） …(1) この放射率と分光器７により検出された放射光強度とに
基づいて次式(2) を演算して半導体ウエハ２の温度を求
める機能を有している。

【００２０】

【数１】

【００２１】ここで、σはステファン−ボルツマン定
数、λは波長である。次に上記の如く構成された装置の
作用について説明する。ＣＶＤチャンバ１内で回転して
いる半導体ウエハ２に対する成膜中、半導体ウエハ２か
らの放射光は、ＣＶＤチャンバ１の上面の一方のビュー
ポート３に接続された検出端５のレンズ４から光ファィ
バ６を介して分光器７に導かれる。

【００２２】この分光器７は、レンズ４から光ファィバ
６を通して受光した半導体ウエハ２の反射光のうちの例
えば８００〜９００ｎｍの波長の光のみを分光し、光電
センサによって半導体ウエハ２の放射光強度としてその
放射光強度信号に変換する。

【００２３】一方、ハロゲンランプ１３から光が放射さ
れると、この光は、光ファィバ１２、１１により導か
れ、検出端１０のレンズ９を通してＣＶＤチャンバ１内
の半導体ウエハ２の表面に照射される。

【００２４】そして、この半導体ウエハ２からの反射光
は、再びＣＶＤチャンバ１の上面の他方のビューポート
８に接続された検出端１０のレンズ９から光ファィバ１
１、１４を通して分光器１５に導かれる。

【００２５】この分光器１５は、半導体ウエハ２からの
反射光のうちの例えば８００〜９００ｎｍの波長の光の
みを分光し、光電センサによって半導体ウエハ２の反射
光強度としてその反射光強度信号に変換する。

【００２６】なお、上記図６は分光器７の波長８００〜
９００ｎｍの放射光強度信号を積分した放射光強度と、
分光器１５の波長８００〜９００ｎｍの反射光強度信号
を積分した反射光強度との変化を示したものである。

【００２７】反射率算出部１６は、分光器１５から出力
される反射光強度信号を入力し、この反射光強度と、予
め記憶されている基準の半導体ウエハを用いたときに検
出される反射光強度との比率から半導体ウエハ２の反射
率を求める。

【００２８】この場合、半導体ウエハ（Ｓｉウエハ）２
であれば、波長８００〜９００ｎｍの光の透過率は
「０」であるので、半導体ウエハ２の放射率は、上記式
(1) から分かるように反射率に基づいて求められる。

【００２９】温度算出部１７は、反射率算出部１６によ
り求めた反射率から上記次式(1) の関係を用いて放射率
を求め、この放射率と分光器７により検出された放射光
強度とに基づいて次式(2) を演算して半導体ウエハ２の
温度を求める。図２はかかる温度算出部１７により求め
られたＣＶＤチャンバ１内で成膜中の半導体ウエハ２の
温度をリアルタイムで測定した結果を示している。

【００３０】このように上記第１の実施の形態において
は、半導体ウエハ２からの放射光強度を検出するととも
に半導体ウエハ２に光を照射したときの半導体ウエハ２
からの反射光強度を検出し、この反射光強度と基準の反
射光強度とに基づいて半導体ウエハ２の反射率を求め、
この反射率と半導体ウエハ２とに基づいて半導体ウエハ
２の温度を求めるので、ＣＶＤチャンバ１内での半導体
ウエハ２の表面上の成膜中のように半導体ウエハ２の温
度が変化していないのに拘らず、放射光強度が薄膜干渉
により正弦波的に変化しても、この放射光強度の正弦波
的変化の影響を受けずに、リアルタイムで正確な半導体
ウエハ２の温度測定ができる。

【００３１】又、半導体ウエハ２に限らず放射率が分か
らない被測定物の温度をも正確に測定することができ
る。 (2) 次に、本発明の第２の実施の形態について図面を参
照して説明する。なお、図１と同一部分には同一符号を
付してその詳しい説明は省略する。

【００３２】図３はＣＶＤチャンバ内で成膜中の半導体
ウエハの温度測定に適用した温度測定装置の構成図であ
る。ＣＶＤチャンバ１には、光透過性の半導体ウエハ２
−１からの透過光強度を検出する透過強度検出手段とし
て、ＣＶＤチャンバ１の下面のビューポート２０にレン
ズ２１を備えた検出端２２が設けられ、この検出端２２
に光ファィバ２３を介して分光器２４が接続されてい
る。

【００３３】この分光器２４は、レンズ２１から光ファ
ィバ２３を通して受光した半導体ウエハ２−１の透過光
強度を光電センサにより検出してその透過光強度信号に
変換する機能を有している。又、この分光器２４は、導
体ウエハ２−１の透過光のうち所望の波長例えば８００
〜９００ｎｍの波長の光のみを分光させるものとなって
いる。

【００３４】透過率算出部２５は、分光器２４から出力
される透過光強度信号を入力し、この透過光強度と、予
め記憶されている基準の透過光強度、すなわち半導体ウ
エハ２−１に代わって基準の半導体ウエハ（ベアシリコ
ン）を用いたときに、ハロゲンランプ１３から光を放射
して基準の半導体ウエハに照射し、このときの透過光を
レンズ２１から光ファィバ２３、２４を通して受光して
検出した透過光強度との比率から半導体ウエハ２−１の
透過率を求める機能を有している。

【００３５】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて説明する。ＣＶＤチャンバ１内で回転している半導
体ウエハ２に対する成膜中、半導体ウエハ２からの放射
光は、上記同様に、光ファィバ６を介して分光器７に導
かれ、この分光器７により半導体ウエハ２の反射光のう
ちの例えば８００〜９００ｎｍの波長の光のみを分光し
て半導体ウエハ２の放射光強度信号に変換する。

【００３６】一方、ハロゲンランプ１３から光が放射さ
れるた光は、光ファィバ１２、１１を通して半導体ウエ
ハ２の表面に照射され、その反射光が、再び光ファィバ
１１、１４を通して分光器１５に導かれ、この分光器１
５により半導体ウエハ２からの反射光のうちの例えば８
００〜９００ｎｍの波長の光のみを分光して半導体ウエ
ハ２の反射光強度信号に変換する。

【００３７】反射率算出部１６は、分光器１５から出力
される反射光強度信号を入力し、この反射光強度と、予
め記憶されている基準の半導体ウエハを用いたときに検
出される反射光強度との比率から半導体ウエハ２−１の
反射率を求める。

【００３８】これと共に透過率算出部２５は、分光器２
４から出力される透過光強度信号を入力し、この透過光
強度と、予め記憶されている半導体ウエハを用いたとき
に検出される透過光強度との比率から半導体ウエハ２−
１の透過率を求める。

【００３９】そして、温度算出部１７は、反射率算出部
１６により求めた反射率と透過率算出部２５により求め
た透過率とから上記式(1) の関係を用いて放射率を求
め、この放射率と分光器７により検出された放射光強度
とに基づいて上記式(2) を演算して半導体ウエハ２の温
度を求める。

【００４０】このように上記第２の実施の形態において
は、半導体ウエハ２−１に光を照射したときの透過光強
度を検出して半導体ウエハ２−１の透過率を求め、この
透過率と、反射率及び放射光強度に基づいて半導体ウエ
ハ２−１の温度を求めるようにしたので、上記第１の実
施の形態と同様に、光透過性の半導体ウエハ２−１であ
っても、ＣＶＤチャンバ１内で成膜中の半導体ウエハ２
の温度をリアルタイムで正確に測定ができる。

【００４１】又、半導体ウエハ２に限らず放射率及び透
過率が分からない被測定物の温度をも正確に測定するこ
とができる。 (3) 次に、本発明の第３の実施の形態について図面を参
照して説明する。なお、図３と同一部分には同一符号を
付してその詳しい説明は省略する。

【００４２】図４はＣＶＤチャンバ内で成膜中の半導体
ウエハの温度測定に適用した温度測定装置の構成図であ
る。ハロゲンランプ１３に接続されている光ファイバ１
２には、チョッパやシャッタ等の光のオン（閉）・オフ
（開）を行うオン・オフ機構３０が設けられている。こ
のオン・オフ機構３０は、同期制御部３１の制御によっ
て所定周期でハロゲンランプ１３から放射される光をオ
ン・オフするもので、この同期制御部３１からは各分光
器１５、２４に対して同期信号ｓが送出されている。

【００４３】従って、分光器１５は、オン・オフ機構３
０がオンしてハロゲンランプ１３から放射された光が遮
光されたときの半導体ウエハ２−１からの放射光強度を
検出し、かつオン・オフ機構３０がオフしてハロゲンラ
ンプ１３から放射された光が半導体ウエハ２−１に照射
されたときの半導体ウエハ２−１からの反射光強度を検
出するものとなる。

【００４４】又、分光器２４は、オン・オフ機構３０が
オフしてハロゲンランプ１３から放射された光が半導体
ウエハ２−１に照射されたときの半導体ウエハ２−１の
透過光強度を検出するものとなる。

【００４５】反射率算出部１６は、同期制御部３１から
の同期信号ｓを受け、オン・オフ機構３０がオフしたと
きの分光器１５から出力される反射光強度信号を入力
し、この反射光強度と、予め記憶されている基準の半導
体ウエハを用いたときに検出される反射光強度との比率
から半導体ウエハ２−１の反射率を求める機能を有して
いる。

【００４６】透過率算出部２５は、同期制御部３１から
の同期信号ｓを受け、オン・オフ機構３０がオンしたと
きの分光器２４から出力される透過光強度信号を入力
し、この透過光強度と、予め記憶されている半導体ウエ
ハを用いたときに検出される透過光強度との比率から半
導体ウエハ２−１の透過率を求める機能を有している。

【００４７】温度算出部１７は、反射率算出部１６によ
り求めた反射率と透過率算出部２５により求めた透過率
とから上記式(1) の関係を用いて放射率を求め、この放
射率と、同期制御部３１からの同期信号ｓを受けてオン
・オフ機構３０がオンしたときの分光器１５により検出
された放射光強度とに基づいて上記式(2) を演算して半
導体ウエハ２の温度を求める機能を有している。

【００４８】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて説明する。ＣＶＤチャンバ１内で回転している半導
体ウエハ２に対する成膜中、ハロゲンランプ１３は光を
放射し、かつオン・オフ機構３０は、同期制御部３１の
制御によって所定周期でハロゲンランプ１３から放射さ
れる光をオン・オフする。

【００４９】このうちオン・オフ機構３０がオンしてハ
ロゲンランプ１３から放射された光が遮光されたとき、
半導体ウエハ２からの放射光は、光ファイバ１１、１４
を介して分光器１５に導かれ、この分光器１５により半
導体ウエハ２の放射光のうちの例えば８００〜９００ｎ
ｍの波長の光のみを分光して半導体ウエハ２の放射光強
度信号に変換する。

【００５０】一方、オン・オフ機構３０がオフしてハロ
ゲンランプ１３から放射された光が光ファイバ１２、１
１を通して半導体ウエハ２の表面に照射されると、この
半導体ウエハ２の表面の反射光は、光ファイバ１１、１
４を介して分光器１５に導かれ、この分光器１５により
半導体ウエハ２の反射光のうちの例えば８００〜９００
ｎｍの波長の光のみを分光して半導体ウエハ２の反射光
強度信号に変換する。

【００５１】このとき、反射率算出部１６は、同期制御
部３１からの同期信号ｓを受け、オン・オフ機構３０が
オフしたときの分光器１５から出力される反射光強度信
号を入力し、この反射光強度と、予め記憶されている基
準の半導体ウエハを用いたときに検出される反射光強度
との比率から半導体ウエハ２−１の反射率を求める。

【００５２】これと同時に、オン・オフ機構３０がオフ
してハロゲンランプ１３の光が半導体ウエハ２の表面に
照射されたときのその透過光は、光ファイバ２３を介し
て分光器２４に導かれ、この分光器２４により半導体ウ
エハ２の透過光のうちの例えば８００〜９００ｎｍの波
長の光のみを分光して半導体ウエハ２の透過光強度信号
に変換する。

【００５３】このとき、透過率算出部２５は、同期制御
部３１からの同期信号ｓを受け、オン・オフ機構３０が
オンしたときの分光器２４から出力される透過光強度信
号を入力し、この透過光強度と、予め記憶されている半
導体ウエハを用いたときに検出される透過光強度との比
率から半導体ウエハ２−１の透過率を求める。

【００５４】そうして、温度算出部１７は、反射率算出
部１６により求めた反射率と透過率算出部２５により求
めた透過率とから上記式(1) の関係を用いて放射率を求
め、この放射率と、同期制御部３１からの同期信号ｓを
受けてオン・オフ機構３０がオンしたときの分光器１５
により検出された放射光強度とに基づいて上記式(2)を
演算して半導体ウエハ２の温度を求める。

【００５５】このように上記第３の実施の形態において
は、オン・オフ機構３０によるハロゲンランプ１３から
放射される光をオン・オフし、この光のオン・オフに同
期して半導体ウエハ２−１からの反射光と放射光とを交
互に受光し、これらの反射光強度及び放射光強度に基づ
いて半導体ウエハ２−１の温度を求めるようにしたの
で、上記第２の実施の形態と同様な効果を奏することは
言うまでもなく、さらに上記第２の実施の形態と比較し
て、検出端５、光ファィバ６及び分光器７を省いて装置
構成を簡単化できる。

【００５６】なお、この第３の実施の形態では、光透過
性の半導体ウエハ２−１の温度測定に適用した場合につ
いて説明したが、光透過率がほぼ「０」（例えば０．０
１％未満）の半導体ウエハ２の温度測定に適用すれば、
さらに検出端２２、光ファィバ２３、分光器２４及び透
過率算出部２５を省いて装置構成を簡単化できる。 (4) 次に、本発明の第４の実施の形態について図面を参
照して説明する。なお、図１と同一部分には同一符号を
付してその詳しい説明は省略する。

【００５７】図５はＣＶＤチャンバ内で成膜中の半導体
ウエハの温度測定に適用した温度測定装置の構成図であ
る。この温度測定装置は、図１に示す各分光器７、１５
に代わって、光フィルタ６に干渉フィルタ４０及び光電
センサ４１を設け、光フィルタ１４に干渉フィルタ４２
及び光電センサ４３を設けたものとなっている。このう
ち各干渉フィルタ４０、４２は、それぞれ例えば８００
〜９００ｎｍの波長の光のみを透過させるものとなって
いる。

【００５８】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて説明する。ＣＶＤチャンバ１内で成膜中の半導体ウ
エハ２からの放射光は、ファィバ６を介して干渉フィル
タ４０に導かれる。この干渉フィルタ４０は、半導体ウ
エハ２の放射光のうち例えば８００〜９００ｎｍの波長
の光のみを透過し、光電センサ４１により半導体ウエハ
２の放射光強度としてその放射光強度信号に変換する。

【００５９】一方、ハロゲンランプ１３から放射された
光は、光ファィバ１２、１１により導かれて半導体ウエ
ハ２の表面に照射される。そして、この半導体ウエハ２
からの反射光は、光ファィバ１１、１４を通して干渉フ
ィルタ４２に導かれる。この干渉フィルタ４２は、半導
体ウエハ２からの反射光のうち例えば８００〜９００ｎ
ｍの波長の光のみを透過し、光電センサ４３により半導
体ウエハ２の反射光強度としてその反射光強度信号に変
換する。

【００６０】従って、反射率算出部１６は、光電センサ
４３から出力される反射光強度信号を入力し、この反射
光強度と、予め記憶されている基準の半導体ウエハを用
いたときに検出される反射光強度との比率から半導体ウ
エハ２の反射率を求める。

【００６１】温度算出部１７は、反射率算出部１６によ
り求めた反射率から上記次式(1) の関係を用いて放射率
を求め、この放射率と光電センサ４１から出力された放
射光強度信号とに基づいて次式(2) を演算して半導体ウ
エハ２の温度を求める。

【００６２】このように上記第４の実施の形態において
は、上記第１の実施の形態と同様な効果を奏することは
言うまでもなく、分光器７、１５を用いるよりも各干渉
フィルタ４０、４２を用いることから安価にできる。

【００６３】なお、分光器７、１５に代わって各干渉フ
ィルタ４０、４２を用いることは、上記第４の実施の形
態に限らず、上記第２乃至第３の実施の形態の各分光器
７、１５、２４を干渉フィルタに代えてもよい。

【００６４】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、放
射率の分からない被測定物や放射率の変化する被測定物
の温度を正確に測定できる温度測定方法及びその装置を
提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる温度測定装置をＣＶＤチャンバ
内で成膜中の半導体ウエハの温度測定に適用した第１の
実施の形態を示す構成図。

【図２】同装置により求められたＣＶＤチャンバ内で成
膜中の半導体ウエハの温度をリアルタイムで測定した結
果を示す図。

【図３】本発明に係わる温度測定装置をＣＶＤチャンバ
内で成膜中の半導体ウエハの温度測定に適用した第２の
実施の形態を示す構成図。

【図４】本発明に係わる温度測定装置をＣＶＤチャンバ
内で成膜中の半導体ウエハの温度測定に適用した第３の
実施の形態を示す構成図。

【図５】本発明に係わる温度測定装置をＣＶＤチャンバ
内で成膜中の半導体ウエハの温度測定に適用した第４の
実施の形態を示す構成図。

【図６】ＣＶＤチャンバ内で成膜中の半導体ウエハの放
射光強度及び反射光強度の変化を示す図。

【図７】放射温度計を用いた半導体ウエハの温度測定結
果を示す図。

【符号の説明】

１：ＣＶＤチャンバ、２：半導体ウエハ、４，９，２１：レンズ、５，１０，２２：検出端、６，１１，１２，１４，２３：光ファィバ、７，１５，２４：分光器、１３：ハロゲンランプ、１６：反射率算出部、１７：温度算出部、２５：透過率算出部、３０：オン・オフ機構、３１：同期制御部、４０，４２：干渉フィルタ、４１，４３：光電センサ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被測定物からの放射光強度を検出すると
ともに前記被測定物体に光を照射したときの前記被測定
物体からの反射光強度を検出し、この反射光強度と基準
の反射光強度とに基づいて前記被測定物の反射率を求
め、この反射率から求めた放射率と前記放射光強度とに
基づいて前記被測定物の温度を求めることを特徴とする
温度測定方法。
【請求項２】被測定物からの放射光強度、前記被測定
物体に光を照射したときの前記被測定物体からの反射光
強度、及び前記被測定物体に光を照射したときの前記被
測定物体の透過光強度をそれぞれ検出し、このうち前記
反射光強度と基準の反射光強度とに基づいて前記被測定
物の反射率を求めるとともに前記透過光強度と基準の透
過光強度とに基づいて前記被測定物の透過率を求め、こ
れら反射率と透過率から求めた放射率と前記放射光強度
に基づいて前記被測定物の温度を求めることを特徴とす
る温度測定方法。
【請求項３】被測定物からの放射光強度を検出する放
射強度検出手段と、前記被測定物体に光を照射したとき
の前記被測定物体からの反射光強度を検出する反射光強
度検出手段と、この反射光強度検出手段により検出された反射光強度と
基準の反射光強度とに基づいて前記被測定物の反射率を
求める反射率算出手段と、この反射率算出手段により求めた反射率から求めた放射
率と前記放射強度検出手段により検出された前記放射光
強度とに基づいて前記被測定物の温度を求める温度算出
手段と、を具備したことを特徴とする温度測定装置。
【請求項４】被測定物からの放射光強度を検出する放
射強度検出手段と、前記被測定物体に光を照射したときの前記被測定物体か
らの反射光強度を検出する反射光強度検出手段と、前記被測定物体に光を照射したときの前記被測定物体の
透過光強度を検出する透過光強度検出手段と、前記反射光強度検出手段により検出された反射光強度と
基準の反射光強度とに基づいて前記被測定物の反射率を
求める反射率算出手段と、前記透過光強度検出手段により検出された透過光強度と
基準の透過光強度とに基づいて前記被測定物の透過率を
求める透過率算出手段と、前記反射率算出手段により求めた反射率と前記透過率算
出手段により求めた透過率から求めた放射率と前記放射
強度検出手段により検出された前記放射光強度とに基づ
いて前記被測定物の温度を求める温度算出手段と、を具
備したことを特徴とする温度測定装置。
【請求項５】光源と、この光源から放射された光を被測定物の表面に伝送する
とともに前記被測定物からの反射光及び放射光を伝送す
る光伝送手段と、前記光源から放射される光をオン・オフするオン・オフ
手段と、このオン・オフ手段による前記光源のオン・オフに同期
して前記光伝送手段により伝送された前記被測定物から
の反射光と放射光とを交互に受光し、これらの反射光強
度及び放射光強度を求める反射・放射光強度算出手段
と、この反射・放射光強度算出手段により算出された反射光
強度と基準の反射光強度とに基づいて前記被測定物の反
射率を求める反射率算出手段と、この反射率算出手段により求めた反射率から求めた放射
率及び前記反射・放射強度検出手段により検出された前
記放射光強度とに基づいて前記被測定物の温度を求める
温度算出手段と、を具備したことを特徴とする温度測定
装置。
【請求項６】光源と、この光源から放射された光を被測定物の表面に伝送する
とともに前記被測定物からの反射光及び放射光を伝送す
る光伝送手段と、前記光源から放射される光をオン・オフするオン・オフ
手段と、このオン・オフ手段による前記光源のオン・オフに同期
して前記光伝送手段により伝送された前記被測定物から
の反射光と放射光とを交互に受光し、これらの反射光強
度及び放射光強度を求める反射・放射光強度算出手段
と、前記オン・オフ手段による前記光源のオン・オフに同期
して前記被測定物の透過光を受光し、この透過光強度を
求める透過光強度算出手段と、前記反射・放射光強度算出手段により算出された反射光
強度と基準の反射光強度とに基づいて前記被測定物の反
射率を求める反射率算出手段と、前記透過光強度算出手段により算出された透過光強度と
基準の透過光強度とに基づいて前記被測定物の透過率を
求める透過率算出手段と、前記反射率算出手段により求めた反射率と前記透過率算
出手段により求めた透過率から求めた放射率、前記反射
・放射強度検出手段により検出された前記放射光強度と
に基づいて前記被測定物の温度を求める温度算出手段
と、を具備したことを特徴とする温度測定装置。
【請求項７】前記光源から放射された光、前記被測定
物からの放射光及び透過光の各光伝送路上に、所望の波
長のみの光を透過させる干渉フィルタを配置したことを
特徴とする請求項５又は６記載の温度測定装置。
【請求項８】前記光源から放射された光、前記被測定
物からの放射光及び透過光のうち所望の波長のみの光を
分光させる分光器を用いることを特徴とする請求項５又
は６記載の温度測定装置。
【請求項９】前記光源は、前記被測定物からの放射光
のスペクトルと略同一のスペクトルの光を放射すること
を特徴とする請求項５又は６記載の温度測定装置。