JP2001060560A

JP2001060560A - 半導体基板の反射率測定方法及び半導体基板の温度測定方法並びに半導体基板の加熱温度制御方法とその装置。

Info

Publication number: JP2001060560A
Application number: JP11232686A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Shishiguchi; 清一獅子口
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1999-08-19
Filing date: 1999-08-19
Publication date: 2001-03-06

Abstract

(57)【要約】【課題】基板面内の複数の測定位置の温度を正確に測
定し、基板の面内を均一に加熱することを可能とする。【解決手段】反射率測定用光供給ライン２を通してシ
リコンウェーは１の裏面の複数の測定位置にそれぞれ互
いに異なる周波数で変調された光が供給され、各ライン
から出光した光は、光導入ガイドを通して基板の裏面の
各測定位置に照射し、各測定位置からの反射光を受光
し、光導入用ファイバー４を通して温度測定装置５に入
力する。温度測定装置５では、入力された各測定位置か
らの反射光毎に光強度を測定し、各測定位置の光強度か
ら基板温度を演算してその結果をランプパワー制御装置
６に出力する。ランプパワー制御装置６は、温度測定装
置５に得られたウェーハの温度と所望の温度との差から
加熱ランプを制御してウェーハの温度を調節する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ランプ加熱方式に
より加熱される半導体基板の反射率測定方法及びその反
射率測定方法を用いた基板の温度測定方法並びに基板の
加熱温度制御方法とその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＵＬＳＩの高集積化、高速化のために
は、ＭＯＳ−ＦＥＴの一層の微細化が必要であり、例え
ば、ソース／ドレイン領域の浅接合化やＴｉやＣｏなど
の高融点金属とシリコンとのシリサイド形成技術などが
開発されている。

【０００３】この浅接合形成やシリサイド形成プロセス
では、熱履歴の低減や熱処理雰囲気の制御性向上のた
め、ランプ加熱方式を用いた熱処理装置（ランプアニー
ラもしくはＲＴＰ装置と呼ばれる）が使用されている。

【０００４】ランプ加熱方式の熱処理装置では、ウェー
ハ温度は放射温度計（パイロメータ）により計測される
が、ウェーハの表面状態、例えば、裏面処理の違いや、
ＬＳＩプロセスで形成された多結晶シリコンや絶縁膜な
どの影響で、ウェーハ表面（もしくはバックサイドの表
面も含む）の反射率が変化すると、温度計測に誤差が生
じるという問題がある。

【０００５】従来このような問題を解決するための一つ
の方法として、測定すべきウェーハ表面に表面反射率測
定用の光を照射し、その光の反射率を測定する方法が開
発されている。

【０００６】例えば、「A.T.Fiory,A.K.Nanda,"Ripple
Pyrometry for Rapid Thermal Annealing", Mate. Res.
Soc.Symp. Proc. Vol. 342, pp.3-15, 1994」に、反射
率測定用の光を時間変調させ、ウェーハからの熱輻射光
と分離し、ウェーハ表面の反射率を正確に測定する方法
が提案されている。この方法を用いれば、ウェーハの表
面状態が異なる場合であっても、正確にウェーハ温度を
測定することが可能となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この方法で、
ウェーハ面内複数の位置の温度を測定する場合、異なる
測定位置同志の光が相互に影響して（光が漏れて）、温
度計測に誤差が生じるという問題がある。

【０００８】本発明の目的は、基板面内の複数の測定位
置の温度を正確に測定することで、基板の反射率を正確
に測定する方法及びその測定結果に基づいて基板温度を
測定する方法並びに基板の面内を均一に加熱することを
可能とした基板の加熱温度制御方法とその装置を提供す
ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による半導体基板の反射率測定方法において
は、光照射処理と、受光処理とを有する半導体基板の反
射率測定方法であって、光照射処理は、基板の裏面の中
心から動径方向に互いに異なる複数の測定位置に、互い
に異なる周波数で変調された光を照射する処理であり、
受光処理は、各測定位置からの反射光の干渉による反射
率測定誤差を防止して各測定位置の光強度を測定する処
理である。

【００１０】また、本発明による半導体基板の温度測定
方法においては、光照射処理と、温度測定処理とを有す
る半導体基板の温度測定方法であって、光照射処理は、
基板の裏面の中心から動径方向に互いに異なる複数の測
定位置に、互いに異なる周波数で変調された光を照射す
る処理であり、温度測定処理は、各測定位置からの反射
光の光強度を測定し、得られた各測定位置の光強度を基
に基板面内の温度分布を演算する処理である。

【００１１】また、半導体基板は、表面側から加熱ラン
プの照射を受け、加熱ランプの光は、基板を透過して各
測定位置からの反射光とともに受光され、温度測定処理
においては、基板の透過光と反射光とは完全分離されて
反射光のみの強度が測定されるものである。

【００１２】また、本発明による半導体基板の加熱温度
制御方法においては、光照射処理と、温度測定処理と、
ランプパワー制御処理とを有する半導体基板の加熱温度
制御方法であって、光照射処理は、基板の裏面の中心か
ら動径方向に距離が異な複数の測定位置に、それぞれ異
なる周波数で変調させた加熱ランプ光を照射する処理で
あり、温度測定処理は、基板の複数の測定位置から得ら
れた反射光の光強度から各測定位置の光反射率を計測
し、各測定位置の光反射率と、基板の熱輻射光強度とか
ら基板温度を演算して演算結果をランプパワー制御処理
に出力する処理であり、ランプパワー制御処理は、得ら
れた基板温度と所望の温度との差から加熱ランプの出力
を制御して基板温度を調節する処理である。

【００１３】また、本発明による半導体基板の加熱温度
制御装置においては、反射率測定用光供給ラインと、光
導入ガイドと、光導入ファイバーと、温度測定装置と、
ランプパワー制御装置とを有する半導体基板の加熱温度
制御装置であって、反射率測定用光供給ラインは、半導
体基板の裏面反射率を測定するための複数の測定位置に
それぞれ互いに異なる周波数で変調された光を供給する
ラインであり、光導入ガイドは、各ラインから出光した
光を基板の裏面の各測定位置に照射するものであり、光
導入用ファイバーは、各測定位置からの反射光を受光し
て温度測定装置に入力するものであり、温度測定装置
は、入力された各測定位置からの反射光毎に光強度を測
定し、各測定位置の光強度から基板温度を演算してその
結果をランプパワーに出力するものであり、ランプパワ
ー制御装置は、温度測定装置に得られた基板温度と所望
の基板温度との差から加熱ランプを制御して基板温度を
調節するものである。

【００１４】また、温度測定装置は、光強度測定器と、
光強度温度変換器とを有し、光強度測定器は、光導入フ
ァイバーを通じて導入されてきた各測定位置からの光強
度を測定するものであり、光強度の信号出力は、信号毎
に切替えて光強度温度変換器に出力され、光強度温度変
換器は、入力された信号の光強度から各測定位置の光反
射率と、時間変調のかかっていない基板からの熱輻射光
強度とを併せて演算した基板温度をランプパワー制御装
置に出力するものである。

【００１５】本発明は、ランプ加熱方式で基板を加熱し
て熱処理を実施する半導体基板の熱処理装置において、
基板温度を監視して処理温度を制御するものであって、
基板温度の測定に際しては、温度測定処理として基板の
反射率を測定し、その測定結果をもとに、基板面内の温
度分布を演算する。基板の反射率の測定は、光照射処理
と、受光処理とを行なうものである。光照射処理は、基
板の裏面の中心から動径方向に互いに異なる複数の測定
位置に、互いに異なる周波数で変調された光を照射する
処理であり、受光処理は、各測定位置からの反射光を受
光して各測定位置の光強度を測定する処理である。

【００１６】光照射処理と、受光処理とによって、半導
体基板の各部の反射率は、正確に測定される。さらに、
その測定結果から基板の面内の温度分布を正確に演算さ
れ、測定温度に基づいて面内温度を制御することによ
り、基板面内を均一な温度で熱処理を施すことが可能と
なる。

【００１７】本発明を半導体基板の加熱温度制御方法に
適用するときには、図１において、半導体基板、例えば
シリコンウェーハ１の中心から動径方向に測定される距
離の異なる複数の測定位置である領域１、領域２、領域
３・・・に、まず、光照射処理を行なう。図１において
は、反射率測定光供給路２から光導入ガイド３を通し
て、ウェーハ裏面に加熱用のランプＬの光をレファレン
ス光として照射する。

【００１８】半導体基板の加熱温度を制御する場合は、
温度測定処理と、ランプパワー制御処理を行う。まずウ
ェーハ１の各領域からの反射光をパイロメータ５ａに導
入する。パイロメータ５ａでは、温度測定処理として、
各領域の温度を測定し、その測定結果に基づき、ランプ
パワー制御処理として加熱用ランプの出力を制御する。

【００１９】すなわち、ウェーハ裏面の各領域１、領域
２、領域３・・・に照射するランプ光の強度を例えば図
２に示す要領で時間変調させ、各測定位置によって互い
に異なる周波数で変調された光をウェーハ１に照射す
る。

【００２０】各測定位置に対し、異なる周波数の光を照
射することで、光強度測定において、異なる測定点同志
の干渉による反射率測定誤差を完全に防止することがで
きる。

【００２１】温度測定処理により、ウェーハの複数の測
定位置から得られた反射光の光強度から各測定位置の光
反射率を計測し、各測定位置の光反射率と、ウェーハの
熱輻射光強度とからウェーハ温度を演算して演算結果を
ランプパワー制御処理に出力し、ランプパワー制御処理
により、得られたウェーハ温度と所望の温度との差から
加熱ランプの出力を制御してウェーハ温度を調節する。

【００２２】本発明方法及び装置を用いて測定したウェ
ーハ裏面の反射率に基づき、ウェーハ温度を正確にモニ
ターすることで、ウェーハ面内の温度分布を均一にする
ことが可能となり、製造される半導体装置の特性のばら
つきを低減でき、最終製品の製造歩留まりが改善され
る。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下に本発明を半導体基板の加熱
温度制御方法及びこの方法を実施する装置に適用した場
合の実施の形態について図３を参照して説明する。ウェ
ーハの加熱温度制御に用いるウェーハ温度制御システム
は、反射率測定用光供給ライン２（２ａ〜２ｄ）と、光
導入ガイド３（３ａ〜３ｄ）と、光導入ファイバー４
（４ａ〜４ｄ）と、パイロメータとしての温度測定装置
５及びランプパワー制御装置９とから構成されている。

【００２４】各反射率測定用光供給ライン２は、加熱用
ランプＬの発する光を受光して基板（シリコンウェー
ハ）１の裏面反射率を測定するためのレファレンス光を
供給するラインであり、各ライン２ａ〜２ｄから出光し
た光は、ウェーハ裏面の各領域（この例においては、領
域１、領域２、領域３、領域４）を照射する。

【００２５】各領域からの反射光は、光導入ガイド３で
受けられ、それぞれ光導入用ファイバー４を通して温度
測定装置５に送り込まれる。温度測定装置５は、入力さ
れた反射光毎に光強度を測定する光強度測定器６（６ａ
〜６ｄ）と、光強度温度変換器７とを有し、その出力端
がランプパワー制御装置９に接続されたものである。

【００２６】光強度測定器６は、光導入ファイバー４を
通じて導入されてきた各領域からの光強度を測定するも
のであり、光強度測定器６の出力は、信号切り替え器８
で信号毎に切替えられて出力される。

【００２７】光強度測定器６から出力された光強度のア
ナログ信号は、ＡＤＣでデジタル信号に変換され、さら
に高速フーリエ変換器(ＦＦＴ)によって各光強度測定位
置に対応する周波数成分が選択され、各測定点での光強
度のみが光強度温度変換器７に出力される。

【００２８】光強度温度変換器７は、入力された信号の
光強度から各測定位置の光反射率を計測し、また、時間
変調のかかっていないウェーハからの熱輻射光強度を計
測し、反射率と併せてウェーハ温度を計算するものであ
る。

【００２９】温度測定に際しては、まず、シリコンウェ
ーハ（直径２００ｍｍ）の裏面中心及び中心から動径方
向に測定した距離が３０ｍｍ、６０ｍｍ、９０ｍｍの位
置（これを順に領域１、領域２、領域３、領域４とす
る）に反射率測定用光供給ライン２を通じて、タングス
テン（Ｗ）ランプＬに発した光を照射する。

【００３０】照射する光強度は、図２に示すように各照
射位置によって異なる周波数を用いる。例えば、本実施
形態においては、中心（領域１）には７００Ｈｚ、中心
からの３０ｍｍの位置（領域２）には５００Ｈｚ、中心
からの６０ｍｍの位置（領域３）には３００Ｈｚ、中心
からの９０ｍｍの位置（領域４）には２００Ｈｚで強度
を変調した光を照射するものとする。

【００３１】各測定位置でのウェーハからの反射光は、
光導入ガイド３より光導入用ファイバー４を介して光強
度測定器５に導入される。光強度測定器５に得られた各
信号の光強度は、信号切り替え器８を介してそれぞれＡ
ＤＣでデジタル値に変換した後、ＦＦＴにて各光強度測
定位置に対応する周波数成分を選択し、各測定点での光
強度のみを得て光強度温度変換器７に入力する。

【００３２】光強度温度変換器７では、この光強度から
各測定位置の光反射率を計測する。同時に、時間変調の
かかっていないウェーハからの熱輻射光強度を計測し、
反射率と併せてウェーハ温度を計算し、その値をランプ
パワー制御装置９に出力する。

【００３３】ランプパワー制御装置９は、得られた温度
と所望の温度との差から加熱用ランプのパワーにフィー
ドバックをかけ、その出力を制御してウェーハ温度を調
節する。したがって、ランプパワー制御装置９からの指
令によりランプパワーを制御してウェーハ面内の温度分
布を均一に保つことが可能となる。

【００３４】この温度測定システムを用い、図４に示す
裏面状態の異なる３種類のシリコンウェーハの加熱特性
を評価した。図４（ａ）はＰ型、抵抗率１０Ω・ｃｍ、
面方位（１００）の直径２００ｍｍシリコンウェーハ、
図４（ｂ）は、図４（ａ）のウェーハの裏面に２００ｎ
ｍの酸化膜を形成したウェーハ、図４（ｃ）は、図４
（ｂ）のウェーハの裏面にさらに２００ｎｍの多結晶シ
リコン膜を形成し、酸化膜と多結晶シリコン膜の多層膜
を裏面に形成したウェーハである。

【００３５】これらのウェーハを本発明のシステムを具
備したランプ加熱装置を用いて酸素雰囲気中で加熱し、
酸化膜を成長させ、その酸化膜厚のウェーハ面内分布と
して温度の面内分布を評価した。加熱プロセスは、以下
のとおりである。

【００３６】まず、ウェーハを炉に挿入後、毎分６０回
の速度でこれを回転させ、酸素ガスを供給して炉内が酸
素雰囲気となった後に、ウェーハの加熱温度を１０００
℃に設定する。ウェーハの温度を本発明システムでモニ
ターし、ウェーハの温度が１０００℃に達した時点から
１００秒間その温度を維持する。

【００３７】その後、ランプパワーと酸素供給を切ると
同時に、炉内に窒素を供給してウェーハ温度を６００℃
まで冷却した後、ウェーハを炉から取り出した。エリプ
ソメータを用い、ウェーハ表面に形成された酸化膜厚を
動径方向に４９点を測定し、膜厚均一性を評価した。

【００３８】図５（ａ）は、図４（ｃ）のウェーハを用
いた場合についての結果である。比較のため、従来の温
度測定法を用いた膜厚分布の測定例を図５（ｂ）に示
す。図５（ｂ）に示すように、従来の温度測定法による
膜厚分布は５％であったのに対し、本発明方法を用いる
ことで、膜厚分布を２％に抑えることが可能となった。

【００３９】図６は、図４（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の
ウェーハを用いた場合の本発明方法による測定例と従来
法による測定例との比較を示すものである。図６におい
て、従来法によるときには、特に（ｃ）の膜厚分布が悪
化しているのに対し、本発明の方法を用いると、（ａ）
〜（ｃ）の裏面状態の異なる全てのウェーハで膜厚分布
を２％以下に抑えることができた。

【００４０】図４（ｃ）のウェーハの裏面は、反射率が
高いため（約８０％）寄生散乱強度が強く、ある裏面領
域からの反射光が他領域の反射光に影響を与え易い。こ
のため、従来法では、裏面反射率の測定精度が悪化し、
ウェーハ温度計測に誤差が生じ膜厚が変動した。

【００４１】これに対し、本発明方法によるときには、
測定領域毎に異なる周波数の光を用いているため、ある
領域からの反射光が他領域に漏れても、測定すべき周波
数の光を選択することで、正確に裏面反射率の測定が可
能となり、膜厚分布が改善された。

【００４２】上記本発明の温度測定装置を具備したラン
プアニーラをＭＯＳ−ＦＥＴの製造プロセスに適用した
実施例について、図７を用いて説明する。

【００４３】図７（ａ）において、まず、面方位（１０
０）、Ｎ型、抵抗率１０Ω・ｃｍのシリコンウェーハ１
３に素子分離１４を形成し、厚さ４ｎｍの酸化膜と厚さ
１５ｎｍの多結晶シリコン膜を成長し、フォトリソグラ
フ技術を用いて、酸化膜と多結晶シリコン膜をパターニ
ングし、ゲート絶縁膜１５とゲート電極１６を得る。

【００４４】次に、ソース／ドレイン(Ｓ／Ｄ)拡散層を
形成するため、ボロンイオンを加速１ｋｅＶ、ドース５
×１０¹⁴／ｃｍ²の条件で注入して第１Ｓ／Ｄ注入層１
７を形成する。その後、ＬＰＣＶＤ法を用い、５０ｎｍ
の酸化膜を成長後、異方性エッチングを施して、図７
（ｂ）のようにゲート側壁にサイドウォールスペーサ１
８を形成する。

【００４５】さらに、ボロンイオンを加速２ｋＶ、ドー
ス２×１０¹⁵／ｃｍ²の条件で注入して第２Ｓ／Ｄ注入
層１９を形成する。

【００４６】注入イオンは、熱処理で電気的に活性化さ
せるが、この工程に本発明の装置及び手法を用いる。注
入イオンの活性化率は、熱処理温度に依存するため、ウ
ェーハ面内均一に熱処理を施す必要がある。本実施例で
は、窒素雰囲気で１０００℃、１０秒の熱処理を施し
た。

【００４７】この熱処理を施した後は、公知の方法を用
いてＭＯＳ−ＦＥＴを製造する。ＭＯＳ−ＦＥＴ動作の
閾値電圧は、ソース／ドレイン拡散層と基板との接合深
さ、及び、ソース／ドレイン領域とチャネル領域との重
なり幅に依存するため、活性化熱処理温度の均一性は、
製造したトランジスタの閾値電圧均一性に大きく影響す
る。

【００４８】本発明に基づいた製造プロセスを用いるこ
とで、設計ルール０．２５μｍのＬＳＩ製品で閾値変動
に伴う不良品発生率が１０％低減した。

【００４９】以上、実施形態では、ウェーハ面内の温度
均一性改善を目的とする本発明の適用例を示した。以下
の実施形態においては、６００℃以下の低温での温度計
測精度向上の目的に本発明を適用した例について述べ
る。

【００５０】６００℃以下の低温では、ウェーハを加熱
するためのＷランプ光のシリコンウェーハに対する透過
率が高い。このため、ウェーハ表面側に配置した加熱ラ
ンプ光が容易にシリコンウェーハを透過し、裏面側に配
置したウェーハ温度計測システムに影響を与える。

【００５１】本発明方法によるときには、反射率測定用
の光に時間変調をかけて測定するため、表面側からの透
過光と反射率測定用光とを完全に分離して強度測定が可
能である。このため、本発明方法によれば、低温ウェー
ハの温度測定精度を向上させることができる。

【００５２】本発明の温度測定システムを用い、P型、
抵抗率１０Ω・ｃｍのシリコンウェーハを５００℃に加
熱する場合について、ウェーハ面内の温度分布を評価し
た。温度分布は、まず、シリコン基板表面にスパッタ法
でＣｏ膜を１００ｎｍ成長した後、窒素雰囲気で５００
℃、３０秒の熱処理を施してＣｏとＳｉとの化合物を形
成する。

【００５３】次に、８００℃、３０秒の熱処理を施し
て、コバルトシリサイド（ＣｏＳｉ₂)膜を形成する。こ
のシリサイド膜の抵抗値のウェーハ面内分布として熱処
理の温度分布を評価した。

【００５４】その結果、従来法の場合、抵抗率の均一性
は５％であったのに対し、本発明の場合、均一性は２％
まで改善された。ウェーハ面内の温度分布を改善する目
的でウェーハ表面側からウェーハに照射するＷランプ光
強度は、照射するウェーハ領域によって変える必要があ
る。

【００５５】例えば、６００℃以下のＷランプ光がウェ
ーハを透過しやすい温度では、チャンバー壁からの反射
光の影響でウェーハ周辺部の温度がウェーハ中央部より
高くなりやすい。ウェーハ面内の温度分布を確保するた
めには、周辺部に照射するランプ強度を低くする必要が
ある。

【００５６】その結果、表面側から裏面に漏れる透過光
強度は、ウェーハ面内で分布を持つ。この分布が、裏面
側での温度計測に誤差を与える。本発明では、透過光の
漏れの影響を回避できるため、ウェーハ温度計測を正確
に行うことが可能となったものである。

【００５７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、基板の裏
面の中心から動径方向に互いに異なる複数の測定位置
に、互いに異なる周波数で変調された光を照射すること
で、ウェーハ裏面の反射率を正確に測定でき、測定され
た反射率分布に基づき、ウェーハ温度を正確にモニター
してウェーハ面内の温度分布を均一にすることが可能と
なり、製造される半導体装置の特性のばらつきを低減で
き、最終製品の製造歩留まりが改善される。

【００５８】特に、本発明をＭＯＳ−ＦＥＴのソース／
ドレインやゲート電極に対する公知のシリサイド形成技
術を適用することで、シリサイドを用いたＬＳＩの製造
歩留まりを改善できる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】光照射処理と、受光処理との処理要領を示す図
である。

【図２】ウェーハ裏面の測定位置に照射するランプ光の
強度を領域毎に互いに異なる周波数で変調した波形を示
す図である。

【図３】半導体基板の加熱温度制御方法及びこの方法を
実施する装置に適用した場合の実施の形態を示す図であ
る。

【図４】（ａ）〜（ｃ）は、加熱特性を評価するシリコ
ンウェーハの構造を示す図である。

【図５】（ａ）は、図４（ｃ）のウェーハを用いた場合
について膜厚保分布測定結果を示す図、（ｂ）は、従来
の温度測定法を用いた膜厚分布の測定結果を示す図であ
る。

【図６】図４（ａ），（ｂ）及び（ｃ）のウェーハを用
いた場合の本発明方法による測定例と従来法による測定
例との比較を示す図である。

【図７】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の温度測定装置を具
備したランプアニーラをＭＯＳ−ＦＥＴの製造プロセス
に適用した実施例を工程順に示す図である。

【符号の説明】

１シリコンウェーハ２（２ａ〜２ｄ）反射率測定用光供給ライン３（３ａ〜３ｄ）光導入ガイド４（４ａ〜４ｄ）光導入ファイバー５ａパイロメータ５温度測定装置６（６ａ〜６ｄ）光強度測定器７光強度温度変換器８信号切り替え器９ランプパワー制御装置１０シリコンウェーハ１１シリコン酸化膜１２多結晶シリコン膜１３シリコンウェーハ１４素子分離１５ゲート絶縁膜１６ゲート電極１７第１Ｓ／Ｄ注入１８サイドウォールスペーサ１９第２Ｓ／Ｄ注入２０第１Ｓ／Ｄ拡散層２１第２Ｓ／Ｄ拡散層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光照射処理と、受光処理とを有する半導
体基板の反射率測定方法であって、光照射処理は、基板の裏面の中心から動径方向に互いに
異なる複数の測定位置に、互いに異なる周波数で変調さ
れた光を照射する処理であり、受光処理は、各測定位置からの反射光の干渉による反射
率測定誤差を防止して各測定位置の光強度を測定する処
理であることを特徴とする半導体基板の反射率測定方
法。
【請求項２】光照射処理と、温度測定処理とを有する
半導体基板の温度測定方法であって、光照射処理は、基板の裏面の中心から動径方向に互いに
異なる複数の測定位置に、互いに異なる周波数で変調さ
れた光を照射する処理であり、温度測定処理は、各測定位置からの反射光の光強度を測
定し、得られた各測定位置の光強度を基に基板面内の温
度分布を演算する処理であることを特徴とする半導体基
板温度測定方法。
【請求項３】半導体基板は、表面側から加熱ランプの
照射を受け、加熱ランプの光は、基板を透過して各測定
位置からの反射光とともに受光され、温度測定処理においては、基板の透過光と反射光とは完
全分離されて反射光のみの強度が測定されるものである
ことを特徴とする請求項２に記載の半導体基板温度測定
方法。
【請求項４】光照射処理と、温度測定処理と、ランプ
パワー制御処理とを有する半導体基板の加熱温度制御方
法であって、光照射処理は、基板の裏面の中心から動径方向に距離が
異な複数の測定位置に、それぞれ異なる周波数で変調さ
せた加熱ランプ光を照射する処理であり、温度測定処理は、基板の複数の測定位置から得られた反
射光の光強度から各測定位置の光反射率を計測し、各測
定位置の光反射率と、基板の熱輻射光強度とから基板温
度を演算して演算結果をランプパワー制御処理に出力す
る処理であり、ランプパワー制御処理は、得られた基板温度と所望の温
度との差から加熱ランプの出力を制御して基板温度を調
節する処理であることを特徴とする半導体基板の加熱温
度制御方法。
【請求項５】反射率測定用光供給ラインと、光導入ガ
イドと、光導入ファイバーと、温度測定装置と、ランプ
パワー制御装置とを有する半導体基板の加熱温度制御装
置であって、反射率測定用光供給ラインは、半導体基板の裏面反射率
を測定するための複数の測定位置にそれぞれ互いに異な
る周波数で変調された光を供給するラインであり、光導入ガイドは、各ラインから出光した光を基板の裏面
の各測定位置に照射するものであり、光導入用ファイバーは、各測定位置からの反射光を受光
して温度測定装置に入力するものであり、温度測定装置は、入力された各測定位置からの反射光毎
に光強度を測定し、各測定位置の光強度から基板温度を
演算してその結果をランプパワーに出力するものであ
り、ランプパワー制御装置は、温度測定装置に得られた基板
温度と所望の基板温度との差から加熱ランプを制御して
基板温度を調節するものであることを特徴とする半導体
基板の加熱温度制御装置。
【請求項６】温度測定装置は、光強度測定器と、光強
度温度変換器とを有し、光強度測定器は、光導入ファイバーを通じて導入されて
きた各測定位置からの光強度を測定するものであり、光
強度の信号出力は、信号毎に切替えて光強度温度変換器
に出力され、光強度温度変換器は、入力された信号の光強度から各測
定位置の光反射率と、時間変調のかかっていない基板か
らの熱輻射光強度とを併せて演算した基板温度をランプ
パワー制御装置に出力するものであることを特徴とする
請求項５に記載の半導体基板の加熱温度制御装置。