JP2002116086A - 放射温度計測方法および装置、放射温度計測用部品、プロセス機器 - Google Patents

放射温度計測方法および装置、放射温度計測用部品、プロセス機器

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JP2002116086A
JP2002116086A JP2000308959A JP2000308959A JP2002116086A JP 2002116086 A JP2002116086 A JP 2002116086A JP 2000308959 A JP2000308959 A JP 2000308959A JP 2000308959 A JP2000308959 A JP 2000308959A JP 2002116086 A JP2002116086 A JP 2002116086A
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JP
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light
radiation
temperature
lens holder
measuring device
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Kazuo Horiuchi
一男 堀内
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡素な構成で、精度良い温度計測が可能とな
る放射温度計測装置を提供すること 【解決手段】 被計測物Wからの放射光を集光するため
の集光レンズ14と、この集光レンズ14を支持するレ
ンズホルダ18と、前記集光レンズ14により集光され
た光を伝送するための光ファイバ12と、前記光ファイ
バ12により伝送される前記放射光の光量に基づいて前
記被計測物の温度を計測する温度計測部16とを備える
放射温度計測装置において、前記レンズホルダ18は、
光学的に透明な物質から形成されていることを特徴とす
る放射温度計測装置10。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は、被計測物から放射される放射光
に基づいて、被計測物の温度を非接触で計測する放射温
度計測方法、放射温度計測装置、放射温度計測装置用部
品、プロセス機器に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体製造工程における成膜工程に代表
されるように、被計測物の温度を計測し、そのプロセス
状態を把握することは通常行われる。例えば、エピタキ
シャル層を成長させる成膜工程においては、1000度
以上に温度上昇する半導体ウエハの温度を逐次計測しウ
エハの状態が把握される。このウエハは通常中心回転し
ているため熱電対を用いた温度計測は適さない。したが
ってウエハからの放射光を計測する温度計測装置が主に
用いられている。こうした温度計測装置の例として、登
録特許2770065号公報には、高温環境下で用いる
ファイバ放射温度計が記載されている。この温度計は被
計測物から放射される放射光を集光する光学レンズと、
上記光学レンズにより集光された放射光を温度変換部へ
伝送する光ファイバと、上記光学手段を保持するレンズ
ホルダと、上記光ファイバ端面を支持固定する受光部ケ
ースと、光ファイバにより伝送された光の強度に基づい
て被計測物の温度を計測する温度変換部とを備える。こ
うした温度計を用いて、たとえば製造装置の観察窓を透
過する被計測物からの放射光を受光して、温度計測が行
われる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところでこうした温度
計測において、被計測物から放射される放射光が温度計
測装置の各部品に吸収されて、高温になることが問題と
なっている。上記例の場合、被計測物から放射された放
射光の一部は、光ファイバにより伝送されるが、その他
の放射光は、レンズホルダ等の部品に吸収されるため、
これらレンズホルダ等が温度上昇する。このように部品
が温度上昇すると、部品自体から放射光が生じて温度計
測の誤差原因になるという問題や、部品の温度上昇を防
ぐために新たな冷却手段を用意する必要が生じるという
問題がある。そこで本発明は、放射光が温度計自身に吸
収されることによる悪影響を軽減することを可能とする
放射温度計を提供するものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、被計測
物からの放射光を採光手段により採光する採光工程と、
前記採光された放射光の光量に基づいて前記被計測物の
温度を計測する工程とを備える非接触型の放射温度計測
方法において、前記採光工程は、光学的に透明な物質か
ら形成されている筐体内に収容した採光手段により前記
採光を行うことを特徴とする放射温度計測方法である。
また、被計測物からの放射光を集光するための集光レン
ズと、この集光レンズを支持するレンズホルダと、前記
集光レンズにより集光された光を伝送するための光ファ
イバと、前記光ファイバにより伝送される前記放射光の
光量に基づいて前記被計測物の温度を計測する温度計測
部とを備える放射温度計測装置において、前記レンズホ
ルダは、光学的に透明な物質から形成されていることを
特徴とする放射温度計測装置である。また、前記レンズ
ホルダは、石英ガラスから形成されることを特徴とする
前記放射温度計測装置である。また、先端に開口部を有
し、内部にレンズを支持する支持部が形成される円筒形
状であって、底面に前記円筒の軸を中心とするめねじが
形成される透光性のレンズホルダと、前記支持部により
支持される集光レンズと、を備える放射温度計測装置用
部品である。
【0005】また、前記レンズホルダは石英ガラスから
なることを特徴とする前記放射温度計測装置用部品であ
る。又、その石英ガラス表面には反射防止膜が形成され
ていることが好ましい。また、前記先端部はテーパ形状
であることを特徴とする前記放射温度計測装置用部品で
ある。また、被処理物に所定の処理を行う処理装置と、
この被処理物からの放射光の光量に基づいて前記被処理
物の温度を計測する前記いずれか記載の放射温度計測装
置と、を備えるプロセス機器である。また、前記レンズ
ホルダは、前記放射光のうち少なくとも放射光強度のも
っとも強い波長(たとえば1000度の場合約2.3μ
m)の放射光に対して透過率が高い(好ましくは80%
以上)の材質を主成分とすることを特徴とする放射温度
計測装置である。なお、本発明における「光学的に透
明」とは、測定波長域および放射光強度の強い波長域に
対して透明という意味である。すなわち、放射光のうち
温度計測に用いる波長および放射光強度がもっとも強く
なる波長に対して透明という意味である。また透明と
は、透過率が十分に高いことをいい、具体的には少なく
とも10mmの厚さに対して70%の透過率を有するこ
とをいうと定義する。
【0006】
【発明の実施の形態】以下本発明の一実施の形態とし
て、放射温度計測装置をウエハ成膜装置に適用した場合
について図面を用いて説明する。図1は、成膜装置内の
半導体ウエハからの放射光に基づいて温度を計測する放
射温度計測装置10の概略構成図である。図に示される
ように、この放射温度計測装置10は、被計測物である
半導体ウエハWからの放射光を光ファイバ12の端面に
集光させる集光レンズ14と、この集光レンズ14によ
り集光された放射光を温度計測部16へ伝送する光ファ
イバ12と、この光ファイバ12により伝送される放射
光の光量に基づいて半導体ウエハWの温度を計測する温
度計測部16と、この光ファイバ12の端面および集光
レンズ14を支持するレンズホルダ18と、を構成要素
として備える。ここでレンズホルダ18は、無水合成石
英ガラスを主成分としている。また、その形状は、図1
に示されるように先端がテーパ形状であって開口部を有
する円筒形状であり、かつ底部にはこの円筒の軸を中心
とするめねじが形成されている。また、光ファイバ12
の一端は、おねじが形成されている図示しないキャップ
に内挿されており、このキャップとレンズホルダ18と
が螺合することにより光ファイバ12の端面は固定され
ている。温度計測部16は、光ファイバ12により伝送
された光のうち波長が略950nmのものを透過させる
フィルタと、フィルタを透過した光を電気信号に変換す
る光電変換素子と、光電変換して得られた電気信号に基
づいて被計測物の温度を算出する温度算出部と、を備え
る。以下、上記した放射温度計測装置10を用いた温度
計測について述べる。
【0007】被計測物である半導体ウエハWは、成膜装
置20の反応室内の支持テーブル24上に載置されエピ
タキシャル成膜が行われている。この成膜工程によりウ
エハ温度は約1000度であり、プランクの熱放射則に
準じて連続的な波長の放射光が発せられている。なお、
この放射光の主波長はウィーンの変移則からわかるよう
に約2.3μmである。こうした放射光の一部は、反応
室天井に設けられた石英ガラス製の観察窓26を透過し
て、集光レンズ14により光ファイバ12端面に集光さ
れる。集光された放射光は光ファイバ12により伝送さ
れた後フィルタリングされ、波長950nmの放射光が
選択的に光電変換素子に受光される。光電変換素子は、
この放射光を電気信号に変換し、その信号量に基づいて
半導体ウエハWの温度計測が行われる。上記した温度計
測は成膜工程中逐次行われる。こうした温度計測の間、
観察窓26を透過した放射光の一部は、レンズホルダ1
8にも照射される。照射される放射光の一部は、レンズ
ホルダ18表面で反射し、一部はレンズホルダ18に入
射する。ここでレンズホルダ18の先端はテーパ形状を
しているので反射光の大半は、反応室に戻らない。ま
た、レンズホルダ18に入射する光は、レンズホルダ1
8によっては殆ど吸収されない。図2に参考として10
mmの厚さの石英ガラスの光の透過率の一例を示す。こ
の図に示されるように、放射光の主波長である2.3μ
mから200nmの波長域に対しての透過率は80%を
越えている。したがって、レンズホルダ18に入射する
光の大半は吸収されることはない。したがってこれら放
射光の吸収による温度上昇は従来に比べて著しく小さ
い。
【0008】以上述べたように、レンズホルダ18の材
質を石英ガラスにしたので、放射光の吸収による悪影
響、具体的には温度上昇によりレンズホルダ18自身か
らの放射光の影響が大きくなり計測精度を悪化させるこ
と、温度上昇によりレンズホルダ18が熱膨張し焦点が
ずれること、を抑制することが出来る。この焦点ずれの
抑制の結果光ファイバ12に伝送される放射光の光量の
変動が減るので、安定した温度計測が可能となる。ある
いは温度上昇を防止するための冷却手段を用いない簡素
な構成を実現することが可能となる。また、石英ガラス
は可視領域においても透過率が高いので、光ファイバ1
2の端面の焦点合わせもやりやすいという利点も格別で
ある。特にレンズホルダ18と光ファイバ12とを螺合
により接続する構成としたので、微調整が可能となりさ
らに効果が大きいが、他の方法で焦点合わせの調整を行
っても良い。また、レンズホルダ18の先端形状をテー
パとしたので、レンズホルダ18表面における放射光の
反射光がふたたび反応室に戻ることにより、反応系を乱
すことがないという効果もある。以上本実施の形態の効
果について述べたが、本実施の形態に限られず本発明が
種々変形可能であることは言うまでもない。例えば、図
3に変形例の概略構成を示す。この図によればレンズホ
ルダはテーパ形状を有さないが、レンズホルダ18の温
度上昇を抑制するという効果は満たされる。また、2つ
のレンズ30a、30bを用いてファイバ端面に集光さ
せる構成としても良い。この場合、収差の影響が小さく
なるので計測精度が向上する。また、図4にさらに他の
変形例の概略構成を示す。この図に示されるように、レ
ンズを支持するレンズホルダ18と、光ファイバ12の
端部を支持するファイバ支持部32を一体的にしない
で、別部品としても良い。また、ファイバ支持部につい
ては石英ガラス以外の部品を用いても良い。また、本実
施形態におけるレンズホルダ18のテーパ形状をなす表
面部に反射防止膜または金属(金、白金が望ましい)の
薄膜を成膜する構成にしても良い。この場合、反射率が
高いのでレンズホルダ18に吸収される放射光が一層少
なくなる。ただし、温度上昇に伴って膜の損傷が生じる
ので高温の計測には適さない。また成膜による製造コス
トの増加という欠点もある。その他本発明は、本実施の
形態に限られず種々変形可能であることは言うまでもな
い。
【0009】(第2の実施の形態)第2の実施の形態と
して、本発明に係る放射温度計測装置40を備える成膜
装置50について図面を用いて説明する。図5は、この
成膜装置50の概略構成を示した図である。この成膜装
置50は、ヒータが内蔵され、かつ、成膜対象であるウ
エハTを載置するための支持テーブル52と、反応室に
原料ガスを供給するためのガス供給管54と、反応室内
からガスを排気するための排気系として排気ポンプ60
および排気管58を備える。反応室天井にはウエハTか
らの放射光を採光するための石英ガラスからなる観察窓
56が備えられる。さらに、この観察窓56を透過する
放射光に基づいてウエハTの温度計測を行うための放射
温度計測装置40が配設されている。この放射温度計測
装置40は第1の実施の形態において説明されたように
レンズホルダ42が石英ガラスから形成されるものであ
る。このような装置構成のもと、反応室内にガス供給管
54から原料ガスが供給されると共に、支持テーブル5
2に内蔵されるヒータを加熱することによりウエハTの
温度を上昇させる。その一方、排気系により反応室内の
圧力を減少させる。すると、原料ガスが熱反応して、ウ
エハT表面において薄膜が形成される。また、ウエハT
からは放射光が発せられるが、観察窓56を透過し、放
射温度計測装置40に採光される放射光量に基づいてウ
エハ温度が逐次計測されるので、成膜状態の把握がなさ
れる。なお、温度計測の作用については第1の実施の形
態において説明をしたのでここでは省略する。上記した
ように成膜をするとともに成膜対象物からの放射光量に
基づいて温度計測が行われるが、このとき温度計測装置
の一部品であるレンズホルダ18が石英ガラスから形成
されるので、従来と比較してレンズホルダ18の温度上
昇に伴う計測誤差を小さくすることが可能となる。した
がってより精度の高い成膜を行うことが可能となり、成
膜品質の向上の一助となる。なお本発明は、本実施の形
態に限られるものではなく、温度を計測する必要がある
プロセス機器一般に適用可能であることは言うまでもな
い。また第1の実施の形態に示されるように種々変形可
能なことも言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る放射温度計測
装置の構成図。
【図2】石英ガラスの光の透過率を示した図。
【図3】本発明に係る放射温度計測装置の構成の他の例
を示した図。
【図4】本発明に係る放射温度計測装置の構成の他の例
を示した図。
【図5】本発明に係る成膜装置の概略を示した構成図。
【符号の説明】
放射温度計測装置10、光ファイバ12、集光レンズ1
4、レンズホルダ18。
───────────────────────────────────────────────────── 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) H01L 21/66 H01L 21/66 T

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被計測物からの放射光を採光手段により
    採光する採光工程と、前記採光された放射光の光量に基
    づいて前記被計測物の温度を計測する工程とを備える非
    接触型の放射温度計測方法において、 前記採光工程は、光学的に透明な物質から形成されてい
    る筐体内に収容した採光手段により前記採光を行うこと
    を特徴とする放射温度計測方法。
  2. 【請求項2】 被計測物からの放射光を集光するための
    集光レンズと、この集光レンズを支持するレンズホルダ
    と、前記集光レンズにより集光された光を伝送するため
    の光ファイバと、前記光ファイバにより伝送される前記
    放射光の光量に基づいて前記被計測物の温度を計測する
    温度計測部とを備える放射温度計測装置において、前記
    レンズホルダは、光学的に透明な物質から形成されてい
    ることを特徴とする放射温度計測装置。
  3. 【請求項3】 前記レンズホルダは、石英ガラスから形
    成されることを特徴とする請求項2記載の放射温度計測
    装置。
  4. 【請求項4】 前記レンズホルダは、石英ガラスから形
    成されており、かつ、このレンズホルダの表面には反射
    防止膜が形成されていることを特徴とする請求項2記載
    の放射温度計測装置。
  5. 【請求項5】 先端に開口部を有し、内部にレンズを支
    持する支持部が形成される円筒形状であって、底面に前
    記円筒の軸を中心とするめねじが形成される透光性のレ
    ンズホルダと、前記支持部により支持される集光レンズ
    と、を備える放射温度計測装置用部品。
  6. 【請求項6】 前記レンズホルダは石英ガラスからなる
    ことを特徴とする請求項5記載の放射温度計測装置用部
    品。
  7. 【請求項7】 前記先端部はテーパ形状であることを特
    徴とする請求項4記載の放射温度計測装置用部品。
  8. 【請求項8】 被処理物に所定の処理を行う処理装置
    と、この被処理物からの放射光の光量に基づいて前記被
    処理物の温度を計測する請求項2から請求項4のいずれ
    か記載の放射温度計測装置と、を備えることを特徴とす
    るプロセス機器。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007046574A1 (en) * 2005-10-21 2007-04-26 Research Institute Of Industrial Science & Technology Infrared radiation temperature measuring system with error source radiance optical filtering system and method using the same
JPWO2019182105A1 (ja) * 2018-03-22 2021-03-18 株式会社写真化学 状態監視システム

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007046574A1 (en) * 2005-10-21 2007-04-26 Research Institute Of Industrial Science & Technology Infrared radiation temperature measuring system with error source radiance optical filtering system and method using the same
JPWO2019182105A1 (ja) * 2018-03-22 2021-03-18 株式会社写真化学 状態監視システム
JP7082433B2 (ja) 2018-03-22 2022-06-08 株式会社写真化学 状態監視システム
JP2022116112A (ja) * 2018-03-22 2022-08-09 株式会社写真化学 状態監視システム
JP7260214B2 (ja) 2018-03-22 2023-04-18 株式会社写真化学 状態監視システム
US11964246B2 (en) 2018-03-22 2024-04-23 Shashin Kagaku Co., Ltd. State monitoring system

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