JP2000356554A - 複合型光学的温度測定システムを用いたシリコンワークピースを処理するための方法 - Google Patents
複合型光学的温度測定システムを用いたシリコンワークピースを処理するための方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 複合型光学的温度測定システムを用いて、シ
リコンワークピースを処理する方法を提供する。 【解決手段】 加工材料がワークピースに付着されてい
た又は付着されている最中の状態で、処理温度を測定し
制御する複合型温度測定システムを搭載して、シリコン
ワークピースを処理する方法が開示されている。複合型
温度測定システムは、光反射と、熱電対又は高温計ある
いその両方のように、別の温度測定技術とを用いてい
る。リアルタイムスペクトルデータがスペクトルライブ
ラリの値と比較されて、“表面状態”が決まる。例え
ば、光反射、高温計、又は熱電対を用いて、どのように
して温度を測定するかについて、表面状態に基づいて決
定される、温度は、適正に選択した技術を用いて選択さ
れる。複合型温度測定システムを用いると、シリコンワ
ークピースの温度が、加工材料の存在を考慮しながら、
低温でも正確に測定できる。
リコンワークピースを処理する方法を提供する。 【解決手段】 加工材料がワークピースに付着されてい
た又は付着されている最中の状態で、処理温度を測定し
制御する複合型温度測定システムを搭載して、シリコン
ワークピースを処理する方法が開示されている。複合型
温度測定システムは、光反射と、熱電対又は高温計ある
いその両方のように、別の温度測定技術とを用いてい
る。リアルタイムスペクトルデータがスペクトルライブ
ラリの値と比較されて、“表面状態”が決まる。例え
ば、光反射、高温計、又は熱電対を用いて、どのように
して温度を測定するかについて、表面状態に基づいて決
定される、温度は、適正に選択した技術を用いて選択さ
れる。複合型温度測定システムを用いると、シリコンワ
ークピースの温度が、加工材料の存在を考慮しながら、
低温でも正確に測定できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術】本発明は、シリコンデバイスを処
理する方法に関し、特に、シリコンワークピースを処理
する際に、その温度を測定し、制御するための複合型光
学的温度測定システムを用いる方法に関する。
理する方法に関し、特に、シリコンワークピースを処理
する際に、その温度を測定し、制御するための複合型光
学的温度測定システムを用いる方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】シリコンワークピースの温度を注意深く
制御するための装置は、シリコンデバイスの製造で重要
な部分である。処理中にワークピースの温度を制御する
ように本質的に設計されたシリコンデバイスの製造に用
いるために開発されたシステムが数多くある。典型的な
シリコンワークピース加熱装置は、ワークピース支持部
と、ワークピースの温度を測定する装置と、赤外線バル
ブのような制御可能な加熱要素とを備えている。電子回
路において測定された温度が受信され、加熱要素を制御
され、時間の関数として所望の温度が達成されるかもし
れない。
制御するための装置は、シリコンデバイスの製造で重要
な部分である。処理中にワークピースの温度を制御する
ように本質的に設計されたシリコンデバイスの製造に用
いるために開発されたシステムが数多くある。典型的な
シリコンワークピース加熱装置は、ワークピース支持部
と、ワークピースの温度を測定する装置と、赤外線バル
ブのような制御可能な加熱要素とを備えている。電子回
路において測定された温度が受信され、加熱要素を制御
され、時間の関数として所望の温度が達成されるかもし
れない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】シリコン処理技術の発
展に伴って、改良されたワークピース加熱装置と温度制
御方式に対して相当する必要性が存在している。一つの
主な難点は、５００℃以下の温度が処理工程で用いられ
る際の、ワークピースの温度を測定し、制御する試みに
関係する。別の難点は、堆積材料をともない変更され
た、あるいは変更中のワークピースの温度の測定と制御
とに関係している。集積回路デバイスを製造する際に、
シリコンワークピースに材料を堆積し、あるいはこれら
の堆積された材料の一部分を除去する工程を含み、シリ
コンワークピースが処理され得る、多くの方式がある。
このような処理に用いる加工材料の存在が、ワークピー
ス温度の測定に影響することになる。典型的には、これ
らの方法で、ワークピースの少なくとも１つの表面が処
理されるので、材料が付着された、あるいは付着されて
いる時に、ワークピースの正確な測定をすることが困難
である。
展に伴って、改良されたワークピース加熱装置と温度制
御方式に対して相当する必要性が存在している。一つの
主な難点は、５００℃以下の温度が処理工程で用いられ
る際の、ワークピースの温度を測定し、制御する試みに
関係する。別の難点は、堆積材料をともない変更され
た、あるいは変更中のワークピースの温度の測定と制御
とに関係している。集積回路デバイスを製造する際に、
シリコンワークピースに材料を堆積し、あるいはこれら
の堆積された材料の一部分を除去する工程を含み、シリ
コンワークピースが処理され得る、多くの方式がある。
このような処理に用いる加工材料の存在が、ワークピー
ス温度の測定に影響することになる。典型的には、これ
らの方法で、ワークピースの少なくとも１つの表面が処
理されるので、材料が付着された、あるいは付着されて
いる時に、ワークピースの正確な測定をすることが困難
である。
【０００４】ワークピースの温度を測定し制御する１つ
の方式は、熱電対（サーモカップル）を使用することで
ある。熱電対は広い温度範囲にわたって効果的である
が、正確にそれらをワークピースに直接取り付けなけれ
ばならないので、この取付が高価になり、時間も費や
し、ワークピースを汚染する恐れもある。光高温計は、
ワークピースに取り付ける必要がないので、温度を測定
し、制御する際の使用に都合が良い。しかし、それらは
低温で精度が低下する。５００℃以下の温度で、それら
は、シリコン処理に必要な精度に欠けることになる。高
温計は、シリコン表面の条件に基づいて、それらの信号
を温度に変換するために、別々の較正も必要とする。最
近、リプル技術(ripple technique)を用いて、交流電
流の熱変調を利用し、加熱ランプを励起する、改良型の
高温計が開発されてきている。このような改良型の高温
計は、１１００℃近くの温度において１２℃の精度で測
定可能であり、この技術を用いる高温計は、精度が低下
するが、６００℃近辺の温度では効果的である。しか
し、表面状態を考慮する方法としては、より低い温度で
より高い精度がさらに必要とされる。
の方式は、熱電対（サーモカップル）を使用することで
ある。熱電対は広い温度範囲にわたって効果的である
が、正確にそれらをワークピースに直接取り付けなけれ
ばならないので、この取付が高価になり、時間も費や
し、ワークピースを汚染する恐れもある。光高温計は、
ワークピースに取り付ける必要がないので、温度を測定
し、制御する際の使用に都合が良い。しかし、それらは
低温で精度が低下する。５００℃以下の温度で、それら
は、シリコン処理に必要な精度に欠けることになる。高
温計は、シリコン表面の条件に基づいて、それらの信号
を温度に変換するために、別々の較正も必要とする。最
近、リプル技術(ripple technique)を用いて、交流電
流の熱変調を利用し、加熱ランプを励起する、改良型の
高温計が開発されてきている。このような改良型の高温
計は、１１００℃近くの温度において１２℃の精度で測
定可能であり、この技術を用いる高温計は、精度が低下
するが、６００℃近辺の温度では効果的である。しか
し、表面状態を考慮する方法としては、より低い温度で
より高い精度がさらに必要とされる。
【０００５】従って、改良された温度測定デバイスと方
法が、より低い温度でより高い精度が達成され、かつ材
料がシリコンワークピースに付着された、あるいはされ
ている際に用いられ得る、シリコンデバイスの加工に使
用するために望まれている。
法が、より低い温度でより高い精度が達成され、かつ材
料がシリコンワークピースに付着された、あるいはされ
ている際に用いられ得る、シリコンデバイスの加工に使
用するために望まれている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】今まで述べてきた事を要
約すると、本発明は、シリコンワークピースの温度を測
定するための方法を用いて、シリコンウェーハ上の集積
回路を処理する方法を実現するものである。集積回路の
処理を制御可能にする温度測定方法は、スペクトルデー
タを光反射率で測定し、このスペクトルデータを温度値
に変換するための変換システムを提供する工程を含む。
光反射型温度計は、紫外線を含んでいる偏光のビームを
シリコンワークピース上に向けて、光がワークピースか
らスペクトル分析器に反射するように送る工程と、ワー
クピースから反射した光のスペクトルを分析して、スペ
クトルデータを獲得する工程と、スペクトルデータをウ
ェーハの表面に関する情報に変換する工程とを含む。こ
の情報を用いて、温度測定方法が選択され、温度が決定
され、処理が制御される。
約すると、本発明は、シリコンワークピースの温度を測
定するための方法を用いて、シリコンウェーハ上の集積
回路を処理する方法を実現するものである。集積回路の
処理を制御可能にする温度測定方法は、スペクトルデー
タを光反射率で測定し、このスペクトルデータを温度値
に変換するための変換システムを提供する工程を含む。
光反射型温度計は、紫外線を含んでいる偏光のビームを
シリコンワークピース上に向けて、光がワークピースか
らスペクトル分析器に反射するように送る工程と、ワー
クピースから反射した光のスペクトルを分析して、スペ
クトルデータを獲得する工程と、スペクトルデータをウ
ェーハの表面に関する情報に変換する工程とを含む。こ
の情報を用いて、温度測定方法が選択され、温度が決定
され、処理が制御される。
【０００７】本発明の光反射型温度測定システムを用い
て、ワークピースに付着していた、あるいは付着されて
いる時の加工材料の存在を考慮しながら、シリコンワー
クピースの温度を測定し、制御する、複合型温度測定シ
ステムが提供される。この複合システムは、複数の、望
ましくは３つのタイプの温度計、例えば、シリコンワー
クピースに隣接して設けた熱電対と高温計と反射型温度
計とを使用している。温度計は、加工材料の存在を考慮
して、リアルタイムのスペクトルデータを獲得するため
に利用される。スペクトルデータのライブラリ（例え
ば、“スペクトルライブラリ”）が、既知の制御条件を
用いて、リアルタイムの適用の実行前に測定される。リ
アルタイムのスペクトルデータが、スペクトルライブラ
リの値と比較されて、付着した、あるいは付着時の加工
材料のタイプと濃度が決まる（例えば“表面状態”）。
例えば、光反射、高温計、又は熱電対を用いて、どのよ
うにして温度を測定するかについて、表面状態に基づい
て決定される。また、温度は、適正に選択した技術を用
いて測定される。スペクトルライブラリは、試験基板と
複数の試験加工材料とを提供する工程、試験基板に取り
付けた熱電対と光反射型温度計とを用いて、加工材料が
付着された時に、試験基板と試験加工材料の温度を測定
する工程、関数と係数の基本セットにスペクトルデータ
を分解する工程を用いて、作成又は拡張できる。既知の
試験加工材料を測定して得られた値が、スペクトルライ
ブラリを提供するために用いられるかもしれない。
て、ワークピースに付着していた、あるいは付着されて
いる時の加工材料の存在を考慮しながら、シリコンワー
クピースの温度を測定し、制御する、複合型温度測定シ
ステムが提供される。この複合システムは、複数の、望
ましくは３つのタイプの温度計、例えば、シリコンワー
クピースに隣接して設けた熱電対と高温計と反射型温度
計とを使用している。温度計は、加工材料の存在を考慮
して、リアルタイムのスペクトルデータを獲得するため
に利用される。スペクトルデータのライブラリ（例え
ば、“スペクトルライブラリ”）が、既知の制御条件を
用いて、リアルタイムの適用の実行前に測定される。リ
アルタイムのスペクトルデータが、スペクトルライブラ
リの値と比較されて、付着した、あるいは付着時の加工
材料のタイプと濃度が決まる（例えば“表面状態”）。
例えば、光反射、高温計、又は熱電対を用いて、どのよ
うにして温度を測定するかについて、表面状態に基づい
て決定される。また、温度は、適正に選択した技術を用
いて測定される。スペクトルライブラリは、試験基板と
複数の試験加工材料とを提供する工程、試験基板に取り
付けた熱電対と光反射型温度計とを用いて、加工材料が
付着された時に、試験基板と試験加工材料の温度を測定
する工程、関数と係数の基本セットにスペクトルデータ
を分解する工程を用いて、作成又は拡張できる。既知の
試験加工材料を測定して得られた値が、スペクトルライ
ブラリを提供するために用いられるかもしれない。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明を更に理解するために、添
付の図面を参照しながら実施例が説明される。また、こ
れらの図面は、本発明の概念を図示することを意図して
おり、グラフを除いて寸法付けする必要のないことは理
解されるだろう。
付の図面を参照しながら実施例が説明される。また、こ
れらの図面は、本発明の概念を図示することを意図して
おり、グラフを除いて寸法付けする必要のないことは理
解されるだろう。
【０００９】本発明によれば、材料の温度を測定し制御
するために改良されたシステムを用いて、シリコンワー
クピース上で材料を処理する方法が提供される。このシ
ステムでは、スペクトルデータは、シリコンワークピー
スの作製時に、ＵＶと可視光線をシリコンワークピース
から反射して獲得される。このスペクトルデータを用い
て、ワークピースの表面と接触せずにワークピースの温
度を測定するために、幾つかの温度測定方式の中から、
どれを用いるかについて決定する。この複合型光学的温
度測定システムによれば、光反射型温度計と１つ又は複
数の他の熱電対又は高温計のような、温度測定技術とを
用いて、加工材料が付着されている時に、シリコンワー
クピースを正確に測定し、制御する。最初に、複合型温
度測定システムのために、既知の加工材料の反射率と表
面状態とその温度とを表す係数と反射率関数の基本セッ
トを含んでいる、スペクトルデータのライブラリ（“ス
ペクトルライブラリ”と呼ぶ）が提供される。スペクト
ルライブラリは、次に、リアルタイムの反射率値と比較
され、どの温度測定技術を適用するかについて決定され
る。好都合に、最良の（すなわち、最も正確な）温度測
定技術が選択されかつ適用されて、加工材料が付着され
ている時のワークピースの温度が測定され、制御され
る。
するために改良されたシステムを用いて、シリコンワー
クピース上で材料を処理する方法が提供される。このシ
ステムでは、スペクトルデータは、シリコンワークピー
スの作製時に、ＵＶと可視光線をシリコンワークピース
から反射して獲得される。このスペクトルデータを用い
て、ワークピースの表面と接触せずにワークピースの温
度を測定するために、幾つかの温度測定方式の中から、
どれを用いるかについて決定する。この複合型光学的温
度測定システムによれば、光反射型温度計と１つ又は複
数の他の熱電対又は高温計のような、温度測定技術とを
用いて、加工材料が付着されている時に、シリコンワー
クピースを正確に測定し、制御する。最初に、複合型温
度測定システムのために、既知の加工材料の反射率と表
面状態とその温度とを表す係数と反射率関数の基本セッ
トを含んでいる、スペクトルデータのライブラリ（“ス
ペクトルライブラリ”と呼ぶ）が提供される。スペクト
ルライブラリは、次に、リアルタイムの反射率値と比較
され、どの温度測定技術を適用するかについて決定され
る。好都合に、最良の（すなわち、最も正確な）温度測
定技術が選択されかつ適用されて、加工材料が付着され
ている時のワークピースの温度が測定され、制御され
る。
【００１０】図１は、光反射式の方法における工程のブ
ロック図を示す。光反射を実行する方法と装置が、“温
度制御方式の改良されたシリコンデバイス処理装置”と
いう名称で、Ａｌｅｒｓなどが１９９８年５月１９日に
提出した米国特許出願第０９／０８０，４３０号に記し
てあり、本出願と共通する発明者である、譲受人に譲渡
され、ここで引例によって包含されている（以降“‘４
３０出願”と呼ぶ）。この方法の第１の工程は、ブロッ
ク１に示すように、シリコンワークピースの表面状態に
関する情報又は温度値にスペクトルデータを変換する際
に用いるための変換システムを提供する。第２の工程
は、ブロック２に示すように、光反射型温度計を適用し
てシリコンワークピースの温度を測定する。光反射型温
度計を用いてワークピースの温度を測定する工程は、
（ｉ）紫外線がワークピースからスペクトル分析器に反
射されるように、シリコンワークピース上に紫外線を含
めた偏光ビームを向け、（ｉｉ）反射光のスペクトルを
分析して、スペクトルデータを得る工程を、サブセット
として備えている。ブロック３に示すように、変換シス
テムを用いて、スペクトルデータを温度値に変換する。
変換システムは‘４３０出願に記述された較正手順に準
じて較正すべきである。ブロック４に示すように、温度
値に関する情報が、電子回路又は加熱要素に送られて、
ワークピースの温度が制御される。
ロック図を示す。光反射を実行する方法と装置が、“温
度制御方式の改良されたシリコンデバイス処理装置”と
いう名称で、Ａｌｅｒｓなどが１９９８年５月１９日に
提出した米国特許出願第０９／０８０，４３０号に記し
てあり、本出願と共通する発明者である、譲受人に譲渡
され、ここで引例によって包含されている（以降“‘４
３０出願”と呼ぶ）。この方法の第１の工程は、ブロッ
ク１に示すように、シリコンワークピースの表面状態に
関する情報又は温度値にスペクトルデータを変換する際
に用いるための変換システムを提供する。第２の工程
は、ブロック２に示すように、光反射型温度計を適用し
てシリコンワークピースの温度を測定する。光反射型温
度計を用いてワークピースの温度を測定する工程は、
（ｉ）紫外線がワークピースからスペクトル分析器に反
射されるように、シリコンワークピース上に紫外線を含
めた偏光ビームを向け、（ｉｉ）反射光のスペクトルを
分析して、スペクトルデータを得る工程を、サブセット
として備えている。ブロック３に示すように、変換シス
テムを用いて、スペクトルデータを温度値に変換する。
変換システムは‘４３０出願に記述された較正手順に準
じて較正すべきである。ブロック４に示すように、温度
値に関する情報が、電子回路又は加熱要素に送られて、
ワークピースの温度が制御される。
【００１１】本発明の複合型温度測定システムは、光反
射型温度計を用いて、ワークピースに加工材料が塗布さ
れる、又はエッチングされる時などに、ワークピースの
温度を正確に測定できる。図２は、処理中にシリコンワ
ークピースに付着された又は付着されている１つ又は複
数の加工材料の存在を考慮した複合型温度測定システム
の工程を示す。シリコンワークピースの処理技術とし
て、例えば、膜の堆積（例えば、化学蒸着、スパッタリ
ング、蒸着、又はエピタキシーを用いる）、拡散とイオ
ン注入、湿式化学エッチング及びドライエッチング、ア
ニーリングなどがある。これらの処理技術を実行する時
に、ここで全体的に“加工材料”と呼ぶ１つ又は複数の
材料をワークピースに付着する。加工材料は、堆積中に
シリコンワークピースの温度に影響すると共に、それら
がシリコンワークピースの背面を変えると温度測定にも
影響を及ぼす場合がある。図２の方法を用いると、それ
でも正確な測定を実行することができる。
射型温度計を用いて、ワークピースに加工材料が塗布さ
れる、又はエッチングされる時などに、ワークピースの
温度を正確に測定できる。図２は、処理中にシリコンワ
ークピースに付着された又は付着されている１つ又は複
数の加工材料の存在を考慮した複合型温度測定システム
の工程を示す。シリコンワークピースの処理技術とし
て、例えば、膜の堆積（例えば、化学蒸着、スパッタリ
ング、蒸着、又はエピタキシーを用いる）、拡散とイオ
ン注入、湿式化学エッチング及びドライエッチング、ア
ニーリングなどがある。これらの処理技術を実行する時
に、ここで全体的に“加工材料”と呼ぶ１つ又は複数の
材料をワークピースに付着する。加工材料は、堆積中に
シリコンワークピースの温度に影響すると共に、それら
がシリコンワークピースの背面を変えると温度測定にも
影響を及ぼす場合がある。図２の方法を用いると、それ
でも正確な測定を実行することができる。
【００１２】複合型温度測定システムでは、前述のよう
に、光反射型温度計を含めた測定技術と、高温計や熱電
対又は他の技術のような１つ又は複数の他の温度測定技
術とを組合せて用いている。本発明の方法によれば、シ
リコンワークピースは、材料の形と厚み（又は濃度）と
表面の粗さとを含めた表面状態（簡単な説明とするため
に、これらのパラメータをここでは“表面状態”と呼
ぶ）を決定するために、処理前に分析される。表面状態
に基づいて、どの測定技術を処理中に用いるべきか（例
えば、どれが最も正確であるか）についての決定を、例
えば、ソフトウェアプログラム又はコンピュータを用い
て行う。測定が行われ、その温度情報が、ワークピース
の温度と堆積速度とを制御するための加熱要素を含め
て、シリコンデバイスの処理を制御する電子回路に送ら
れる。
に、光反射型温度計を含めた測定技術と、高温計や熱電
対又は他の技術のような１つ又は複数の他の温度測定技
術とを組合せて用いている。本発明の方法によれば、シ
リコンワークピースは、材料の形と厚み（又は濃度）と
表面の粗さとを含めた表面状態（簡単な説明とするため
に、これらのパラメータをここでは“表面状態”と呼
ぶ）を決定するために、処理前に分析される。表面状態
に基づいて、どの測定技術を処理中に用いるべきか（例
えば、どれが最も正確であるか）についての決定を、例
えば、ソフトウェアプログラム又はコンピュータを用い
て行う。測定が行われ、その温度情報が、ワークピース
の温度と堆積速度とを制御するための加熱要素を含め
て、シリコンデバイスの処理を制御する電子回路に送ら
れる。
【００１３】特に、図２はこの方法の工程を示すブロッ
ク図である。最初に、較正工程（例えばブロックａ、
ｂ、ｃ）が実行されて、表面反射ライブラリ（ブロック
ａ）と、温度反射ライブラリ（ブロックｂ）と、高温計
及び熱電対の温度ライブラリ（ブロックｃ）と、を含め
たデータのライブラリが提供される。スペクトルライブ
ラリが、リアルタイムデータとの比較のために、コンピ
ュータの中にあるようなメモリーシステムに保存され
る。図２では、較正工程は、複合型温度測定システムの
ユーザ以外の第３者が実行できる状態で、これらの工程
がオプションとなるように、点線で形作られたブロック
で示される。スペクトルライブラリは任意のソースから
方法のユーザに送られるか、又は方法のユーザが方法の
実行前にライブラリを作成できる。方法のユーザはま
た、例えば、新しい加工材料がシリコンデバイスの処理
時に選択されて、付着される際に、ライブラリを拡大又
は拡張できる。
ク図である。最初に、較正工程（例えばブロックａ、
ｂ、ｃ）が実行されて、表面反射ライブラリ（ブロック
ａ）と、温度反射ライブラリ（ブロックｂ）と、高温計
及び熱電対の温度ライブラリ（ブロックｃ）と、を含め
たデータのライブラリが提供される。スペクトルライブ
ラリが、リアルタイムデータとの比較のために、コンピ
ュータの中にあるようなメモリーシステムに保存され
る。図２では、較正工程は、複合型温度測定システムの
ユーザ以外の第３者が実行できる状態で、これらの工程
がオプションとなるように、点線で形作られたブロック
で示される。スペクトルライブラリは任意のソースから
方法のユーザに送られるか、又は方法のユーザが方法の
実行前にライブラリを作成できる。方法のユーザはま
た、例えば、新しい加工材料がシリコンデバイスの処理
時に選択されて、付着される際に、ライブラリを拡大又
は拡張できる。
【００１４】図２Ａは、スペクトルライブラリの作成又
は拡大に関連する工程を示す。これらの較正工程は、試
験基板に付着するために、１つ又は複数の既知の試験的
な加工材料を提供して実行され、試験材料は、既知であ
り、処理前又は処理中にワークピースに付着できる加工
材料の形式を反映している。既知の表面状態をもつシリ
コンの反射率が反射率から測定され（図２Ａのブロック
ａ）ｉ））、スペクトルデータが、“表面反射ライブラ
リ”を作成するために、表面状態ごとの基本関数と係数
のセットにされる（ブロックａ）ｉｉ））。表面状態ご
とに、反射率が既知の温度で測定され（ブロックｂ）
ｉ））、反射率から温度への数学的変換が表面ごとに計
算されて“温度反射ライブラリ”が提供される（ブロッ
クｂ）ｉｉ））。高温計（ブロックｃ）ｉ））と熱電対
（ブロックｃ）ｉｉｉ））との信号が、表面状態と熱電
対の配置ごとに、既知の温度に対して測定される。反射
率から温度への数学的変換が表面ごとに計算されて、
“高温計温度ライブラリ”（ブロックｃ）ｉｉ））と
“熱電対温度ライブラリ”（ブロックｃ）ｉｖ））とが
提供される。別の測定技術を用いると（例えば図２のブ
ロック４ｄ）、この技術も同様に較正できる。‘４３０
出願に記載された光反射型温度計も、反射率の測定に応
用できる。
は拡大に関連する工程を示す。これらの較正工程は、試
験基板に付着するために、１つ又は複数の既知の試験的
な加工材料を提供して実行され、試験材料は、既知であ
り、処理前又は処理中にワークピースに付着できる加工
材料の形式を反映している。既知の表面状態をもつシリ
コンの反射率が反射率から測定され（図２Ａのブロック
ａ）ｉ））、スペクトルデータが、“表面反射ライブラ
リ”を作成するために、表面状態ごとの基本関数と係数
のセットにされる（ブロックａ）ｉｉ））。表面状態ご
とに、反射率が既知の温度で測定され（ブロックｂ）
ｉ））、反射率から温度への数学的変換が表面ごとに計
算されて“温度反射ライブラリ”が提供される（ブロッ
クｂ）ｉｉ））。高温計（ブロックｃ）ｉ））と熱電対
（ブロックｃ）ｉｉｉ））との信号が、表面状態と熱電
対の配置ごとに、既知の温度に対して測定される。反射
率から温度への数学的変換が表面ごとに計算されて、
“高温計温度ライブラリ”（ブロックｃ）ｉｉ））と
“熱電対温度ライブラリ”（ブロックｃ）ｉｖ））とが
提供される。別の測定技術を用いると（例えば図２のブ
ロック４ｄ）、この技術も同様に較正できる。‘４３０
出願に記載された光反射型温度計も、反射率の測定に応
用できる。
【００１５】複合型温度測定システムを適用する際に、
いちど試験ライブラリが与えられると、リアルタイムデ
ータが獲得される。スペクトルは、図３に図示するよう
な反射方法を用いて、シリコンワークピースの実際の処
理中に、表面状態から得る（図２、ブロック１）。この
反射方法は、前述の光反射式を含むかもしれない。しか
し、この分野で周知の別の反射方法を含むことも可能で
あり、リアルタイムスペクトルデータを処理中の表面状
態から得て、同じ方法を較正に用いることも重要であ
る。ブロックａごとに実行した較正と反射スペクトルと
を用いて、表面コーティングと条件が識別される（図２
のブロック２）。識別工程は、係数と関数との基本セッ
トにリアルタイムスペクトルデータを分解して行われ
（ブロック３）、それらがスペクトルライブラリの係数
と比較される（図２Ａ、ブロックａ）ｉｉ））。この比
較を介して、実際の表面状態が決定され、温度測定技術
が、例えば、表面状態が与えられると、最も正確な測定
を与える技術に基づいて選択される（図２、ブロック
３）。
いちど試験ライブラリが与えられると、リアルタイムデ
ータが獲得される。スペクトルは、図３に図示するよう
な反射方法を用いて、シリコンワークピースの実際の処
理中に、表面状態から得る（図２、ブロック１）。この
反射方法は、前述の光反射式を含むかもしれない。しか
し、この分野で周知の別の反射方法を含むことも可能で
あり、リアルタイムスペクトルデータを処理中の表面状
態から得て、同じ方法を較正に用いることも重要であ
る。ブロックａごとに実行した較正と反射スペクトルと
を用いて、表面コーティングと条件が識別される（図２
のブロック２）。識別工程は、係数と関数との基本セッ
トにリアルタイムスペクトルデータを分解して行われ
（ブロック３）、それらがスペクトルライブラリの係数
と比較される（図２Ａ、ブロックａ）ｉｉ））。この比
較を介して、実際の表面状態が決定され、温度測定技術
が、例えば、表面状態が与えられると、最も正確な測定
を与える技術に基づいて選択される（図２、ブロック
３）。
【００１６】例えば、本発明の好ましい実施例を適用す
ると、識別工程（例えば、ブロック２）でＳｉＯ2の非
常に薄いコーティングを前処理で塗布するように指示す
る場合に、光反射型温度計が、そのコーティングに適し
たと共に用いられる（ブロック４ａ）。比較結果がＳｉ
Ｎの厚いコーティングを示す場合、高温計が、その材料
に対して決定された較正と共に好都合に用いられる（ブ
ロック４ｂ）。スペクトルデータとリアルタイムデータ
との比較が“整合”しない場合、例えば、表面状態が未
知の場合、熱電対が用いられる（ブロック４ｃ）。もち
ろん、他の測定技術も、前述の技術に加えて又はその代
わりに、使用できて、この方法に組み入れることも可能
であり（ブロック４ｄ、５ｄ）、比較データがこれらの
条件に対して最も正確に計算される測定技術の決定に適
用されることが重要である（ブロック３）。この方法
は、較正情報に基づいた最も効果的な温度測定システム
の活用を可能にする。複数の温度計からの信号が、好ま
しいことに堆積システムと温度計の作動状況をチェック
するために用いられる。ソフトウェアコンピュータプロ
グラムは、この工程を実行するために、この分野で知ら
れた原理を用いて開発できる（すなわち、ブロック３の
工程）。一度この決定が行われると、データが適切な温
度計から利用され、温度が獲得され、温度情報が、その
温度と材料の堆積速度とを含めて、ワークピースの処理
を制御（図２、工程６）するために、電子回路又は加熱
要素に送られる（例えば、コンピュータ制御によっ
て）。
ると、識別工程（例えば、ブロック２）でＳｉＯ2の非
常に薄いコーティングを前処理で塗布するように指示す
る場合に、光反射型温度計が、そのコーティングに適し
たと共に用いられる（ブロック４ａ）。比較結果がＳｉ
Ｎの厚いコーティングを示す場合、高温計が、その材料
に対して決定された較正と共に好都合に用いられる（ブ
ロック４ｂ）。スペクトルデータとリアルタイムデータ
との比較が“整合”しない場合、例えば、表面状態が未
知の場合、熱電対が用いられる（ブロック４ｃ）。もち
ろん、他の測定技術も、前述の技術に加えて又はその代
わりに、使用できて、この方法に組み入れることも可能
であり（ブロック４ｄ、５ｄ）、比較データがこれらの
条件に対して最も正確に計算される測定技術の決定に適
用されることが重要である（ブロック３）。この方法
は、較正情報に基づいた最も効果的な温度測定システム
の活用を可能にする。複数の温度計からの信号が、好ま
しいことに堆積システムと温度計の作動状況をチェック
するために用いられる。ソフトウェアコンピュータプロ
グラムは、この工程を実行するために、この分野で知ら
れた原理を用いて開発できる（すなわち、ブロック３の
工程）。一度この決定が行われると、データが適切な温
度計から利用され、温度が獲得され、温度情報が、その
温度と材料の堆積速度とを含めて、ワークピースの処理
を制御（図２、工程６）するために、電子回路又は加熱
要素に送られる（例えば、コンピュータ制御によっ
て）。
【００１７】コンピュータ制御のもとで光反射型温度測
定を行うために用いると共に、複合型温度測定システム
に搭載できるデバイスが、‘４３０出願に記載されてい
る。‘４３０出願のデバイスはワークピースの温度を測
定し、紫外線がワークピースの表面に向けられ、そこか
ら反射して、光がスペクトル分析器とコンピュータとに
向けられ、スペクトルデータが温度値に変換される。
‘４３０出願では、温度値に対するスペクトルデータの
変換は、反射光のスペクトルと熱電対のような温度計と
を用いる、試験基板による較正の初期工程を含んでい
る。
定を行うために用いると共に、複合型温度測定システム
に搭載できるデバイスが、‘４３０出願に記載されてい
る。‘４３０出願のデバイスはワークピースの温度を測
定し、紫外線がワークピースの表面に向けられ、そこか
ら反射して、光がスペクトル分析器とコンピュータとに
向けられ、スペクトルデータが温度値に変換される。
‘４３０出願では、温度値に対するスペクトルデータの
変換は、反射光のスペクトルと熱電対のような温度計と
を用いる、試験基板による較正の初期工程を含んでい
る。
【００１８】図３は、図１と２の方法の工程を実行する
際に使用できるシリコンデバイス製造装置を示す。シリ
コンワークピース１０は、露出面１０Ａと作動面１０Ｂ
とを備えていて、マイクロサーキット又は他のデバイス
が形成又は修正される。装置は、好都合に比較的大きな
入射角φ（好ましくは、φ＞４５度）で、シリコンワー
クピース１０の表面１０Ａ上に向けて偏光器１３を介し
て向けられた紫外線のビーム１２の光源１１を含んでい
る。それは、シリコンワークピースから反射したビーム
を受ける構造を更に具備し、第２の偏光器１４と、光検
出器１７のアレイと拡散要素１６のようなスペクトル分
析装置１５とを含んでいる。好ましい実施例では、光源
１１は、重水素ランプであり、２５０〜５５０ｎｍの波
長の範囲で、強く紫外線と可視光線とを放射する。入射
角度は、４５度〜８０度が望ましい。偏光器１３と１４
は、好ましくは直線偏光器である。スペクトル分析装置
１５は、光学的グレーティング拡散要素１６とシリコン
光検出器１７のアレイとを備えている。
際に使用できるシリコンデバイス製造装置を示す。シリ
コンワークピース１０は、露出面１０Ａと作動面１０Ｂ
とを備えていて、マイクロサーキット又は他のデバイス
が形成又は修正される。装置は、好都合に比較的大きな
入射角φ（好ましくは、φ＞４５度）で、シリコンワー
クピース１０の表面１０Ａ上に向けて偏光器１３を介し
て向けられた紫外線のビーム１２の光源１１を含んでい
る。それは、シリコンワークピースから反射したビーム
を受ける構造を更に具備し、第２の偏光器１４と、光検
出器１７のアレイと拡散要素１６のようなスペクトル分
析装置１５とを含んでいる。好ましい実施例では、光源
１１は、重水素ランプであり、２５０〜５５０ｎｍの波
長の範囲で、強く紫外線と可視光線とを放射する。入射
角度は、４５度〜８０度が望ましい。偏光器１３と１４
は、好ましくは直線偏光器である。スペクトル分析装置
１５は、光学的グレーティング拡散要素１６とシリコン
光検出器１７のアレイとを備えている。
【００１９】図２のデバイスを用いると、波長範囲２５
０〜５５０ｎｍの光が、シリコン表面上に偏光器１３を
介してビーム１２として、コリメートレンズ（図示せ
ず）によって向けられる（図１の工程２（ｉ））。更
に、加工材料が、ライン４３ａで概略的に示すように、
シリコン表面１０Ａに隣接して存在する。加工材料が付
着される時に、ビーム１２が、同様にこれらの材料から
反射する。好都合に、光は、角度φ（最も望ましく、φ
≒７０度）で、シリコンワークピース（及び任意で加工
材料４３ａ）上に向けられ、シリコンからの反射強度が
偏光に相応して変わる。偏光器１３は好ましくは、シリ
コン表面に対して平行及び垂直の両方の実質的な成分を
もつように方向付けられた電界ベクトルにより、直線偏
光されたビームを生成する。適切な偏光方向は、光ビー
ム１２によって形成された入射面から４５度であり、シ
リコン表面に対して垂直になる。
０〜５５０ｎｍの光が、シリコン表面上に偏光器１３を
介してビーム１２として、コリメートレンズ（図示せ
ず）によって向けられる（図１の工程２（ｉ））。更
に、加工材料が、ライン４３ａで概略的に示すように、
シリコン表面１０Ａに隣接して存在する。加工材料が付
着される時に、ビーム１２が、同様にこれらの材料から
反射する。好都合に、光は、角度φ（最も望ましく、φ
≒７０度）で、シリコンワークピース（及び任意で加工
材料４３ａ）上に向けられ、シリコンからの反射強度が
偏光に相応して変わる。偏光器１３は好ましくは、シリ
コン表面に対して平行及び垂直の両方の実質的な成分を
もつように方向付けられた電界ベクトルにより、直線偏
光されたビームを生成する。適切な偏光方向は、光ビー
ム１２によって形成された入射面から４５度であり、シ
リコン表面に対して垂直になる。
【００２０】反射光ビームは、第２の偏光器１４で修正
され、レンズ（図示せず）で集光されて、スペクトル分
析される（図１の工程２（ｉｉ））。第２の偏光器１４
は、広範囲の波長にわたって偏光をゼロにする（実質的
に減少する）ように、第１の偏光器に比し、交差偏光と
して効果的に送られる。シリコンの反射率がこの波長範
囲の全体にわたって殆ど一定なので、ゼロにすることが
可能になる。対照的に、約４５０ｎｍ未満の波長では、
シリコンの反射率が実質的に変動する。ＵＶレンジにお
けるシリコンの反射率は、シリコンに固有のものであ
り、典型的な濃度レベルでの不純物の影響を受けないよ
うにして、温度と共に変動する。従って、これらの変化
は、温度を測定するために本発明の方法で使用できる。
され、レンズ（図示せず）で集光されて、スペクトル分
析される（図１の工程２（ｉｉ））。第２の偏光器１４
は、広範囲の波長にわたって偏光をゼロにする（実質的
に減少する）ように、第１の偏光器に比し、交差偏光と
して効果的に送られる。シリコンの反射率がこの波長範
囲の全体にわたって殆ど一定なので、ゼロにすることが
可能になる。対照的に、約４５０ｎｍ未満の波長では、
シリコンの反射率が実質的に変動する。ＵＶレンジにお
けるシリコンの反射率は、シリコンに固有のものであ
り、典型的な濃度レベルでの不純物の影響を受けないよ
うにして、温度と共に変動する。従って、これらの変化
は、温度を測定するために本発明の方法で使用できる。
【００２１】図４は、シリコン表面から反射する偏光に
関する波長の関数として強度を表すグラフである。曲線
１（上の曲線）は、第２の偏光器１４が“ゼロの状態”
ではないスペクトルを示す。曲線２（下の曲線）は、第
２の偏光器１４が“ゼロ”位置に向けて回転された強度
を示す。図から分かるように、ゼロにする偏光器は、可
視光線とＩＲ（波長＞４５０ｎｍ）光線を本質的に除去
して、反射強度のＵＶ部の一部を残す。
関する波長の関数として強度を表すグラフである。曲線
１（上の曲線）は、第２の偏光器１４が“ゼロの状態”
ではないスペクトルを示す。曲線２（下の曲線）は、第
２の偏光器１４が“ゼロ”位置に向けて回転された強度
を示す。図から分かるように、ゼロにする偏光器は、可
視光線とＩＲ（波長＞４５０ｎｍ）光線を本質的に除去
して、反射強度のＵＶ部の一部を残す。
【００２２】各光検出器（図３の１７）で、狭い範囲の
波長に対する光信号が、その範囲の光量に相当する電気
信号に変換される。複数の異なる波長範囲の各々の波長
と強度とを示すペアの信号のセットが、デジタル化され
て、コンピュータ（図示せず）を含む変換システムに伝
送される。
波長に対する光信号が、その範囲の光量に相当する電気
信号に変換される。複数の異なる波長範囲の各々の波長
と強度とを示すペアの信号のセットが、デジタル化され
て、コンピュータ（図示せず）を含む変換システムに伝
送される。
【００２３】図５は、図４に示した強度曲線の比率から
描いた残留反射のプロットである。各ＵＶ波長で、曲線
２の強度は、曲線１の反射強度で（例えば、コンピュー
タで）割られた。図から分かるように、ＵＶスペクトル
は、２つのピークＰ1とＰ2によって特徴づけられてい
る。これらのピークは、シリコンのバンド間の臨界点
Ｅ'0とＥ1とに起因する。２つのピークがシリコンの特
徴である。それらは、温度の変化に伴って、幅と位置が
シフトする。この比スペクトルの変化は、温度の１０℃
の変動ごとに約１％になり、温度変動の直接的な測定を
可能にする。図４と５は、純粋なシリコンワークピース
（例えば、加工材料が存在しない場合）の反射率のデー
タをプロットしているが、同じ原理を用いて、加工材料
が付着されているスペクトルデータを得るために利用で
きる。
描いた残留反射のプロットである。各ＵＶ波長で、曲線
２の強度は、曲線１の反射強度で（例えば、コンピュー
タで）割られた。図から分かるように、ＵＶスペクトル
は、２つのピークＰ1とＰ2によって特徴づけられてい
る。これらのピークは、シリコンのバンド間の臨界点
Ｅ'0とＥ1とに起因する。２つのピークがシリコンの特
徴である。それらは、温度の変化に伴って、幅と位置が
シフトする。この比スペクトルの変化は、温度の１０℃
の変動ごとに約１％になり、温度変動の直接的な測定を
可能にする。図４と５は、純粋なシリコンワークピース
（例えば、加工材料が存在しない場合）の反射率のデー
タをプロットしているが、同じ原理を用いて、加工材料
が付着されているスペクトルデータを得るために利用で
きる。
【００２４】ソフトウェアプログラムを用いて、残留反
射率スペクトルを分析し（例えば、図５）、スペクトル
データを温度値に変換する。ワークピースの残留反射率
スペクトルは、反射変数を決定するための反射関数でフ
ィッティングされる。これらの反射変数は、温度関数と
定数とを用いて、温度を計算するための入力として作用
する。変換に用いた温度関数と定数は、較正手順から決
定され得る。更に、較正手順は、処理中の加工材料の存
在を考慮するために、スペクトルライブラリを提供する
ように行われるかもしれない（図２Ａ）。
射率スペクトルを分析し（例えば、図５）、スペクトル
データを温度値に変換する。ワークピースの残留反射率
スペクトルは、反射変数を決定するための反射関数でフ
ィッティングされる。これらの反射変数は、温度関数と
定数とを用いて、温度を計算するための入力として作用
する。変換に用いた温度関数と定数は、較正手順から決
定され得る。更に、較正手順は、処理中の加工材料の存
在を考慮するために、スペクトルライブラリを提供する
ように行われるかもしれない（図２Ａ）。
【００２５】動作時に、一度システムが加工材料の存在
に相応して較正されると（例えば、スペクトルライブラ
リが与えられると）、光反射型温度計が、シリコンワー
クピースの処理中に、それに対して実行されることがで
きる。ＵＶ光が、前述のように、ワークピース上に向け
て送られ、加工材料が付着されて、リアルタイムスペク
トルデータを提供することになる（図２のブロック
１）。光が、ワークピース１０Ａ及びワークピースに隣
接する加工材料４３ａから反射される。このようにして
得たスペクトルデータを用いて、リアルタイムスペクト
ルデータとスペクトルライブラリを比較すると、ウェー
ハに付着された、あるいはされている加工材料の組成、
又は材料の組合せを決定できる（図２のブロック２）。
また、この情報は、スペクトルデータを温度値に変換す
る際にも利用できる。
に相応して較正されると（例えば、スペクトルライブラ
リが与えられると）、光反射型温度計が、シリコンワー
クピースの処理中に、それに対して実行されることがで
きる。ＵＶ光が、前述のように、ワークピース上に向け
て送られ、加工材料が付着されて、リアルタイムスペク
トルデータを提供することになる（図２のブロック
１）。光が、ワークピース１０Ａ及びワークピースに隣
接する加工材料４３ａから反射される。このようにして
得たスペクトルデータを用いて、リアルタイムスペクト
ルデータとスペクトルライブラリを比較すると、ウェー
ハに付着された、あるいはされている加工材料の組成、
又は材料の組合せを決定できる（図２のブロック２）。
また、この情報は、スペクトルデータを温度値に変換す
る際にも利用できる。
【００２６】図６は、付着した加工材料の存在を考慮し
て、本発明の方法を実行するために使用できる、改良型
シリコンワークピース処理装置３９の略図である。ここ
で、シリコンワークピース１０は、ワークピースを制御
可能に加熱するために、ランプのような加熱要素４２を
含み、制御された雰囲気を囲う部屋４１の内部の支持部
（図示せず）に配置されている。この部屋は、例えば、
ワークピースをコーティングし、又はワークピース上の
材料を除去、あるいは変更するために、ワークピース上
に加工材料を付着する材料装置４３を備えている。これ
は、ＣＶＤ装置、スパッタリング装置、蒸着装置、又は
材料がワークピースに付着される他の装置、又はアニー
リング装置である。光学的反射システムは、装置３９の
内部に組み込まれていて、好都合に比較的大きな入射角
φ（例えば、φ＞４５度）で、ワークピース１０の表面
１０Ａ上に向けて偏光器１３を介して向けられる、紫外
線ビームの光源１１を含んでいる。光学的反射システム
はさらに、第２の偏光器１４と、光検出器１７のアレイ
と拡散要素１６のようなスペクトル分析装置１５とを含
んでいる。種々の表面状態のもとで測定するために、高
温計２１は、システム又は熱電対３１あるいその両方を
備えて用いられ、後者がワークピースの背面１０Ａに取
り付けられている。
て、本発明の方法を実行するために使用できる、改良型
シリコンワークピース処理装置３９の略図である。ここ
で、シリコンワークピース１０は、ワークピースを制御
可能に加熱するために、ランプのような加熱要素４２を
含み、制御された雰囲気を囲う部屋４１の内部の支持部
（図示せず）に配置されている。この部屋は、例えば、
ワークピースをコーティングし、又はワークピース上の
材料を除去、あるいは変更するために、ワークピース上
に加工材料を付着する材料装置４３を備えている。これ
は、ＣＶＤ装置、スパッタリング装置、蒸着装置、又は
材料がワークピースに付着される他の装置、又はアニー
リング装置である。光学的反射システムは、装置３９の
内部に組み込まれていて、好都合に比較的大きな入射角
φ（例えば、φ＞４５度）で、ワークピース１０の表面
１０Ａ上に向けて偏光器１３を介して向けられる、紫外
線ビームの光源１１を含んでいる。光学的反射システム
はさらに、第２の偏光器１４と、光検出器１７のアレイ
と拡散要素１６のようなスペクトル分析装置１５とを含
んでいる。種々の表面状態のもとで測定するために、高
温計２１は、システム又は熱電対３１あるいその両方を
備えて用いられ、後者がワークピースの背面１０Ａに取
り付けられている。
【００２７】ワークピースの処理中に、加工材料４３ａ
は、装置４３から放出されて、部屋４１の内部を移動し
て、その作動面１０Ｂに付着されるワークピースに達す
る。好ましい処理構成では、加工材料は、作動面と対抗
するウェーハ１０Ｂの背面に達しないようにされる。し
かし、他の実施例では、加工材料は、ワークピースの対
抗面１０Ｂに隣接して移動し、例えば、４３ａで概略的
に示すように、ワークピースを実質的に囲う。従って、
ワークピースの表面１０Ａ上に向かう光は、ワークピー
スだけでなく、そこに付着されている加工材料４３ａか
らも反射する。処理中に、光反射装置を用いて、表面状
態の変化を測定する。そこで、表面状態が変わると、更
なる情報がスペクトルライブラリから入手され、利用さ
れる。較正方式と温度計は処理中に変更できるが、好ま
しい温度計と較正方式とは、好ましくは加工材料の堆積
前に選択される。ワークピースの温度は、回路４２ａを
用いて加熱要素４２を制御するコンピュータ４４に与え
られた温度情報で制御される。リアルタイムスペクトル
データは、加工材料が付着されると、光反射装置によっ
て入手できる。コンピュータ４４のソフトウェアを用い
て、スペクトルデータは、コンピュータに既に保存して
あったスペクトルライブラリと比較して、どの測定技
術、例えば、反射システム、高温計２１、又は熱電対３
１のどれを用いるべきかについての決定を行うことがで
きる。コンピュータは測定デバイスの各々に（例えば、
回路１１ａ、２１ａ、３１ａを介して）接続できるの
で、それらのデータを必要に応じて利用できる。
は、装置４３から放出されて、部屋４１の内部を移動し
て、その作動面１０Ｂに付着されるワークピースに達す
る。好ましい処理構成では、加工材料は、作動面と対抗
するウェーハ１０Ｂの背面に達しないようにされる。し
かし、他の実施例では、加工材料は、ワークピースの対
抗面１０Ｂに隣接して移動し、例えば、４３ａで概略的
に示すように、ワークピースを実質的に囲う。従って、
ワークピースの表面１０Ａ上に向かう光は、ワークピー
スだけでなく、そこに付着されている加工材料４３ａか
らも反射する。処理中に、光反射装置を用いて、表面状
態の変化を測定する。そこで、表面状態が変わると、更
なる情報がスペクトルライブラリから入手され、利用さ
れる。較正方式と温度計は処理中に変更できるが、好ま
しい温度計と較正方式とは、好ましくは加工材料の堆積
前に選択される。ワークピースの温度は、回路４２ａを
用いて加熱要素４２を制御するコンピュータ４４に与え
られた温度情報で制御される。リアルタイムスペクトル
データは、加工材料が付着されると、光反射装置によっ
て入手できる。コンピュータ４４のソフトウェアを用い
て、スペクトルデータは、コンピュータに既に保存して
あったスペクトルライブラリと比較して、どの測定技
術、例えば、反射システム、高温計２１、又は熱電対３
１のどれを用いるべきかについての決定を行うことがで
きる。コンピュータは測定デバイスの各々に（例えば、
回路１１ａ、２１ａ、３１ａを介して）接続できるの
で、それらのデータを必要に応じて利用できる。
【００２８】温度情報は、加熱要素４２を制御するコン
ピュータ４４に送られ、コンピュータは、温度情報を用
いて、温度従属性処理装置４３を回路４３ｂを介して制
御することもできる。従って、温度は、５００℃以下の
温度を含めて、広範囲の温度にわたってワークピースと
接触せずに測定し、制御することができる。また、正確
な測定を、種々の表面状態のもとでワークピースに対し
て実行できる。
ピュータ４４に送られ、コンピュータは、温度情報を用
いて、温度従属性処理装置４３を回路４３ｂを介して制
御することもできる。従って、温度は、５００℃以下の
温度を含めて、広範囲の温度にわたってワークピースと
接触せずに測定し、制御することができる。また、正確
な測定を、種々の表面状態のもとでワークピースに対し
て実行できる。
【００２９】前述の実施例は、本発明の応用事例を示
す、少数の考えられる特殊な実施例だけ図示しているこ
とを理解すべきである。種々の及び変更された他の構成
も、本発明の趣旨と範囲から逸脱せずに当業者は実行で
きるものと思われる。全てのこのような変更と修正は添
付の特許請求の範囲に含まれることが意図されている。
す、少数の考えられる特殊な実施例だけ図示しているこ
とを理解すべきである。種々の及び変更された他の構成
も、本発明の趣旨と範囲から逸脱せずに当業者は実行で
きるものと思われる。全てのこのような変更と修正は添
付の特許請求の範囲に含まれることが意図されている。
【００３０】
【発明の効果】本発明によれば、加工材料の存在する、
シリコンワークピースの温度を、低温を含む広い範囲で
正確に測定することができる。
シリコンワークピースの温度を、低温を含む広い範囲で
正確に測定することができる。
【図１】本発明の光反射方式に関連する工程のブロック
図である。
図である。
【図２】本発明の複合型温度測定システムに関連する工
程のブロック図である。
程のブロック図である。
【図２Ａ】本発明の複合型温度測定システムに関連する
較正工程のブロック図である。
較正工程のブロック図である。
【図３】本発明の光反射方法を用いて、図２の工程５の
決定を行い、必要に応じて、シリコンワークピースの温
度を測定する際に使用できる装置の略図である。
決定を行い、必要に応じて、シリコンワークピースの温
度を測定する際に使用できる装置の略図である。
【図４】異なる温度と、偏光と、正規化とにおいて、シ
リコンワークピースから反射した偏光ＵＶ光線のスペク
トルを示した図である。
リコンワークピースから反射した偏光ＵＶ光線のスペク
トルを示した図である。
【図５】異なる温度と、偏光と、正規化とにおいて、シ
リコンワークピースから反射した偏光ＵＶ光線のスペク
トルを示した図である。
リコンワークピースから反射した偏光ＵＶ光線のスペク
トルを示した図である。
【図６】本発明の複合型温度測定方法を実施する際に使
用できるシリコンデバイス製造装置を示した図である。
用できるシリコンデバイス製造装置を示した図である。
１０ シリコンワークピース １０Ａ 露出面 １０Ｂ 作動面 １１ 光源 １２ ビーム １３ 偏光器 １４ 第２の偏光器 １５ スペクトル分析装置 １６ 拡散要素 １７ 光検出器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｋ 7/02 Ｇ０１Ｋ 7/02 Ｑ Ｈ０１Ｌ 21/324 Ｈ０１Ｌ 21/324 Ｔ 21/66 21/66 Ｔ (72)発明者 ロバート ジェイ．チチェスター アメリカ合衆国 08876 ニュージャーシ ィ，サマーヴィル，イースト メイン ス トリート 487 (72)発明者 ドン エックス サン アメリカ合衆国 07059 ニュージャーシ ィ，ワレン，スチュアーマン テラス 48 (72)発明者 ゴードン アルバート トーマス アメリカ合衆国 08540 ニュージャーシ ィ，プリンストン，ランダル ロード 107
Claims (15)
- 【請求項１】 シリコンワークピースの温度を測定する
方法であって、 （ａ） スペクトルデータを温度の値に変換する変換シ
ステムを提供する工程と、 （ｂ） 光反射型温度計を用いて、前記シリコンワーク
ピースの前記温度を測定する工程において、 （ｉ） 紫外線を含めた偏光ビームを、前記紫外線が前
記ワークピースからスペクトル分析器に反射するように
前記シリコンワークピースに向ける工程、 （ｉｉ） 前記スペクトル分析器を用いて前記ワークピ
ースから反射した前記光の前記スペクトルを分析して、
スペクトルデータを獲得する工程、 （ｉｉｉ） 前記変換システムを用いて、前記スペクト
ルデータを温度値に変換する工程、を含む測定する工程
と、を含む方法。 - 【請求項２】（ｃ） 前記変換システムを電子回路、又
は加熱要素に接続する工程と、 （ｄ） 前記電子回路、又は加熱要素を、前記変換シス
テムから獲得した前記温度値に基づいて調整し、前記シ
リコンワークピースの前記温度を制御する工程と、を更
に含む請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 前記変換システムを提供する工程が、 試験基板を提供する工程と、 熱電対を具備する温度計を用いて、前記試験基板の温度
を測定し、第１の試験値を獲得する工程と、 光反射型温度計を用いて、第２の試験値を獲得するため
に、前記試験基板の温度を測定する工程において、 （ｉ）紫外線を含めた偏光ビームを、前記紫外線が前記
基板からスペクトル分析器に向けて反射するように、前
記試験基板に向ける工程、 （ｉｉ）スペクトルデータを獲得するために、前記反射
された光の前記スペクトルを分析する工程、 （ｉｉｉ）前記スペクトルデータを、前記第２の試験値
を決定する温度値に変換する工程、を含む測定する工程
と、 前記第１と第２の試験値を適用して、前記変換システム
を較正する工程と、を含む較正された変換システムを提
供することを更に含む、請求項１記載の方法。 - 【請求項４】 処理中にシリコンワークピースの前記温
度を測定する方法であって、 （ａ） 既知の組成の少なくとも１つの試験材料に関連
するデータを含んでいるスペクトルデータを提供する工
程と、 （ｂ） 光反射型温度計を用いて、前記シリコンワーク
ピースの前記温度を測定して、リアルタイムスペクトル
データを獲得する工程と、 （ｃ） 前記リアルタイムスペクトルデータと前記スペ
クトルライブラリのデータを比較して、表面状態を決定
する工程と、 （ｄ） 前記表面状態に適した温度測定技術を選択する
工程と、 （ｅ） 前記工程（ｄ）に準じて選択された前記温度測
定技術を応用して、前記温度を測定する工程と、を含む
方法。 - 【請求項５】 前記シリコンワークピースは、この方法
が行われる前に、その表面の少なくとも１つに付着され
た少なくとも１つの加工材料を有している、請求項４記
載の方法。 - 【請求項６】 前記シリコンワークピースの前記温度を
測定する前記工程（工程ｂ）は、少なくとも１つの加工
材料が前記ワークピースの表面に付着された時に実行さ
れる、請求項４記載の方法。 - 【請求項７】 前記シリコンワークピースの前記温度を
測定する前記工程（工程ｂ）は、 （ｉ） 紫外線を含めた偏光ビームを、前記シリコンワ
ークピースに向けて、前記少なくとも１つの加工材料が
付着された時に、前記紫外線が前記ワークピースと前記
少なくとも１つの加工材料からスペクトル分析器に向け
て反射される工程と、 （ｉｉ） 前記スペクトル分析器を用いて、前記少なく
とも１つの加工材料と前記ワークピースとから反射した
前記光の前記スペクトルを分析して、前記リアルタイム
スペクトルデータを獲得する工程と、を含む請求項６記
載の方法。 - 【請求項８】 前記工程（ｃ）に準じて決定された前記
表面状態が、前記基板に付着されている前記少なくとも
１つの加工材料の前記組成と厚みとを有している、請求
項６記載の方法。 - 【請求項９】 前記スペクトルライブラリを提供する工
程が、 （ａ） 試験基板と、前記試験基板に付着するための既
知の組成の少なくとも１つの試験材料とを提供する工程
と、 （ｂ） 前記試験基板と試験材料の温度を温度計を用い
て測定して、第１の温度値を獲得する工程と、 （ｃ） 前記試験基板と前記試験材料の前記温度を光反
射から測定して、スペクトルデータを獲得する工程と、 （ｄ） 前記少なくとも１つの試験材料の前記組成と温
度を特徴づけるための関数と係数の基本セットに前記ス
ペクトルデータを分解するために、前記第１の温度値を
適用する工程と、を含む請求項４記載の方法。 - 【請求項１０】 前記試験材料が前記試験基板の前記表
面に付着され、温度計と光反射を用いて前記温度を測定
する前記工程（工程ｂとｃ）が、そこに付着された前記
試験材料と共に前記試験基板による温度を測定する工程
を含む、請求項９記載の方法。 - 【請求項１１】 前記試験材料が前記試験基板の前記表
面に付着され、温度計と光反射を用いて前記温度を測定
する前記工程（工程ｂとｃ）が、前記試験材料がそこに
付着されている時に、前記試験基板の前記温度を測定す
る工程を含む、請求項９記載の方法。 - 【請求項１２】 前記温度計が熱電対を含む請求項５記
載の方法。 - 【請求項１３】 前記工程（ｄ）の温度測定技術が、光
反射、高温計と熱電対とから選択される、請求項４記載
の方法。 - 【請求項１４】 前記温度を測定する工程（工程
（ｅ））から獲得した温度情報を、前記処理の条件を制
御するコンピュータに送る工程を更に含む請求項４記載
の方法。 - 【請求項１５】 前記処理の条件は、加工材料が前記ワ
ークピースに付着される速度と前記ワークピースの前記
温度とを含む請求項１４に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/286,929 US6830942B1 (en) | 1999-04-06 | 1999-04-06 | Method for processing silicon workpieces using hybrid optical thermometer system |
| US09/286929 | 1999-04-06 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000356554A true JP2000356554A (ja) | 2000-12-26 |
| JP3676183B2 JP3676183B2 (ja) | 2005-07-27 |
Family
ID=23100757
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000104530A Expired - Lifetime JP3676183B2 (ja) | 1999-04-06 | 2000-04-06 | 複合型光学的温度測定システムを用いたシリコンワークピースを処理するための方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6830942B1 (ja) |
| EP (1) | EP1043759B1 (ja) |
| JP (1) | JP3676183B2 (ja) |
| KR (1) | KR100708585B1 (ja) |
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| US6713769B2 (en) * | 2002-02-07 | 2004-03-30 | Ge Medical Systems Global Technology Company, Llc | Method of sensing temperature of a digital X-ray imaging system |
| US7734439B2 (en) | 2002-06-24 | 2010-06-08 | Mattson Technology, Inc. | System and process for calibrating pyrometers in thermal processing chambers |
| ITPD20030039A1 (it) * | 2003-02-28 | 2004-09-01 | Maus Spa | Metodo di lavorazione per asportazione di truciolo di |
| US20070009010A1 (en) * | 2005-06-23 | 2007-01-11 | Koji Shio | Wafer temperature measuring method and apparatus |
| US20080295764A1 (en) * | 2007-05-30 | 2008-12-04 | Svensson Stefan P | Substrate temperature accuracy and temperature control flexibility in a molecular beam epitaxy system |
| US7976216B2 (en) * | 2007-12-20 | 2011-07-12 | Mattson Technology, Inc. | Determining the temperature of silicon at high temperatures |
| PL239727B1 (pl) * | 2018-01-03 | 2022-01-03 | Genomtec Spolka Akcyjna | Zestaw do bezdotykowej kontroli temperatury, sposob generowania frontow falowych promieniowania elektromagnetycznego |
| US20200006100A1 (en) * | 2018-03-20 | 2020-01-02 | Tokyo Electron Limited | Self-aware and correcting heterogenous platform incorporating integrated semiconductor processing modules and method for using same |
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| US5388909A (en) * | 1993-09-16 | 1995-02-14 | Johnson; Shane R. | Optical apparatus and method for measuring temperature of a substrate material with a temperature dependent band gap |
| US5893643A (en) * | 1997-03-25 | 1999-04-13 | Applied Materials, Inc. | Apparatus for measuring pedestal temperature in a semiconductor wafer processing system |
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-
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- 1999-04-06 US US09/286,929 patent/US6830942B1/en not_active Expired - Lifetime
-
2000
- 2000-03-28 EP EP00302537A patent/EP1043759B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-04-04 KR KR1020000017524A patent/KR100708585B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2000-04-06 JP JP2000104530A patent/JP3676183B2/ja not_active Expired - Lifetime
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