JP3662282B2 - 処理装置においてリアルタイムで温度を測定する方法およびセンサ - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、一般的には半導体ウェーハの物理的特性をリアルタイムで測定することに関し、より詳細には、表面の凹凸、すなわち粗さにより誘導されたレーザビームの散乱に基づく半導体ウェーハの非侵入的（ｎｏｎ ｉｎｖａｓｉｖｅ）温度測定を行うための方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
集積回路のチップメーカーは、製造プロセスを種々に組み合わせることにより、半導体デバイスを製造している。ウェーハの温度はこれらプロセスのうちの多くで重要なパラメータとなっている。より詳細には目標プロセスパラメータからの偏差を最小にし、デバイスの製造歩留まりを上げるため、ウェーハ温度を正確に測定し、管理し、その温度を均一にすることが必要である。ウェーハ温度が重要なプロセスパラメータとなるプロセス例としては、熱製造プロセス、例えば熱アニーリング、酸化および化学的気相法（ＣＶＤ）などが挙げられる。現在、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）の様なプラズマエッチ操作では、ウェーハ温度の測定に熱電対が用いられる。更にある種の科学的気相法、例えばプラズマ増感化学的気相法（ＰＥＣＶＤ）は、温度測定のために熱電対を使用している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
半導体製造装置において、温度を測定するための熱電対には、実質的に大きな欠点がある。例えば熱電対はプラズマエッチング方法においてプラズマを発生するのに使用される高周波電磁界（例えば１３. ５６ＭＨｚの高周波および２. ４ＧＨｚのマイクロウェーブ）によって乱される可能性がある。熱電対は温度測定を行う場所の極めて近くに設置しなければならないという点で侵入的（ｉｎｖａｓｉｖｅ）でもある。ある用途では、熱電対は正確な温度検出をするためにウェーハ表面に実際に接触させなければならず、このためウェーハ温度が乱され、更にウェーハが汚染されるという可能性もある。更にほとんどの熱電対は測定誤差を生じ易く、更に応答時間が遅いという問題がある。
【０００４】
ある種の熱処理用途、例えば高速熱処理（ＲＴＰ）でウェーハの温度を測定するのに、非接触動作のために高温測定法を使用することもできる。しかしながら計算高温測定用センサにはいくつかの欠点がある。例えば正確な高温測定法に基づいて温度測定を行うには、高温測定波長バンドにおけるウェーハのスペクトル放出特性についての正確な知識が必要である。スペクトル放出特性は種々のパラメータ、例えばウェーハ温度、ウェーハの抵抗率、材料層およびそれらの厚み、処理チャンバーの形状および材料と共に変わり、放出特性の変動およびその他のノイズ源に起因して、高温測定用センサが相対的に不正確になってしまうことが知られている。一般に、従来の高温測定技術は±１００℃以上の高温で測定の不正確さおよび繰り返し誤差に悩むことがある。更に高温測定技術は上記熱電対に関連した問題を引き起こす熱電対を使用して、頻繁にクロスキャリブレーションを行う必要がある。
【０００５】
従って、デバイスの製造プロセス中に半導体ウェーハの温度を正確かつ繰り返し可能に測定するための方法および装置に対するニーズが生じている。
【０００６】
また、ウェーハ処理中に生じ得る高周波および電磁界により影響されたり、乱されたりすることがないウェーハ温度センサに対するニーズがある。
更に半導体ウェーハプロセスに対して非侵入的なウェーハ温度センサに対するニーズもある。
また誤差および低速応答を受けにくいウェーハ温度センサに対するニーズもある。
【０００７】
温度を測定するのにウェーハのスペクトル放出特性についての知識を必要としないウェーハ温度センサに対するニーズもある。
更に、別の温度センサを用いたクロスキャリブレーションを必要としないウェーハ温度センサに対する別のニーズもある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、従来のウェーハ温度測定センサに関連した欠点および問題を実質的に解消または減少した方法、システムおよび装置が提供される。
【０００９】
本発明は、処理装置においてリアルタイムで温度測定を行うためのセンサを提供するものである。このセンサは既知のスペクトル特性を備えた光エネルギーを発生するための光エネルギーソース（源）を含む。このセンサは更に、この光エネルギーの少なくとも一部をワークピースに向けて送信し、ワークピースとの相互作用の後の光エネルギーの少なくとも一部を受信するための光学的システムも含む。このセンサは更に、温度に依存する表面の粗さ（凹凸）によって誘導された光散乱現象によって影響された光学的パラメータの測定に基づいて、ワークピースの温度を測定するための信号処理システムも含む。
【００１０】
より詳細に説明すれば、本発明は半導体処理装置において、半導体ウェーハの温度をリアルタイムで測定するための非侵入的センサを含む。本発明にかかわるセンサはウェーハの熱膨張の結果として生じるレーザ光の散乱の変化に基づいてウェーハ温度を測定する。ウェーハの裏の表面の表面粗さを用いて測定が可能であるので、ウェーハ上では特殊なテスト構造体は不要である。このセンサは第１波長の第１レーザビームを発生するための第１レーザソースと、第２波長の第２レーザビームを発生するための第２レーザソースを含む（本発明の要旨内では波長変調を行う単一レーザソースも使用される）。本センサはレーザビームがウェーハの表面に入射し、更に反射される際の第１および第２レーザビームの波長を変調する波長変調回路を含む。このセンサシステムは更に、この第１および第２レーザビームの波長の変調から生じるウェーハの反射率の変化を測定するための測定回路を含む。センサは更に、第１および第２レーザビームの波長の変化から生じるウェーハの固有反射率の変化から、既知の温度でのウェーハの表面粗さを決定するための回路も含む。この回路は第１および第２レーザビームの波長の変調から生じるウェーハの固有反射率の変化からウェーハの温度も決定する。
【００１１】
【発明の効果】
本発明の技術的な利点は、デバイスの製造プロセス中にウェーハの温度をリアルタイムで非侵入的に測定できることにある。更に本発明のセンサは現行の半導体処理装置、例えばＲＴＰ装置内に組み込み、現場でウェーハ温度を測定できるという技術的な利点が得られる。更に本発明の別の技術的な利点は、±２℃の精度および繰り返し性で、超低温から高温（例えば２００℃〜１２５０℃）までの広い範囲の温度を測定できるということである。従って、本発明のセンサは、ウェーハ温度を測定し、かつ均一に管理するためのマルチポイントでの温度測定を行うように、容易に構成できる。
【００１２】
ウェーハ温度を測定するための本センサの別の技術的な利点は、ウェーハの表面の放出特性（ｅｍｉｓｓｉｖｉｔｙ）の変化によって影響されないことである。従って、本センサは高温測定技術に基づいたシステムで顕著となっている問題はない。更に本温度センサは、半導体ウェーハの処理中に存在し得る高周波または電磁界によって影響されない。本発明のセンサは非侵入的であるので、半導体ウェーハの処理と干渉し合うことがないという技術的な利点がある。本発明のセンサは、半導体プロセス、例えばエッチング、堆積およびアニール中の温度測定に使用でき、かつこの測定に有効である。更に本センサはＲＴＰ中に加熱ランプによって乱されることがない。
【００１３】
本発明のセンサは、半導体ウェーハ上の単一ポイントでの温度測定またはマルチポイントでの温度測定のいずれも行うことができるという、別の技術的な利点がある。半導体ウェーハを横断するマルチポイントでの温度測定は、製造プロセスで重要なウェーハの温度の均一性を測定するのに用いることができる。本発明の別の技術的な利点は、利用可能な温度センサと比較して、低コストであることである。容易に入手可能なレーザを用いることにより、本温度センサのコストは比較的低くなっている。
【００１４】
本発明のセンサは、半導体ウェーハの処理とは関連していない他の用途でも使用でき、非侵入的な、現場での、リアルタイムの、繰り返し可能な正確な測定が望まれるような対象の温度の測定に適当であるという技術的な利点がある。
【００１５】
本発明およびその利点の理解をより完全にするため、次に添付図面を参照して、実施例について説明する。
【００１６】
【実施例】
図面を参照することにより、本発明の実施例およびそれらの利点が最良に理解できよう。種々の図面中の同様で、対応する部品には、同じ番号が用いられている。
【００１７】
本発明は、裏の表面の粗さにより誘導された入射レーザビームの散乱に対する熱膨張作用に基づくものである。標準的なシリコンウェーハは数千オングストローム、例えば５００Åの大きさの二乗平均表面粗さを有する、未研磨の裏の表面を有する。ウェーハ温度の変動により、ウェーハ内でそれに対応して熱膨張作用が生じ、これによりウェーハの裏の表面の二乗平均粗さが変わる。温度変化による表面粗さの変化ｒは、次の数１によって表すことができる。
【００１８】
【数１】
【００１９】
ここで、αは熱膨張係数であり、
Ｔはウェーハの温度である。
【００２０】
シリコン（Ｓｉ）およびゲルマニウム（Ｇｅ）の線熱膨張係数αは、それぞれ約４. ２×１０-6℃-1および６. １×１０-6℃-1である。従ってシリコンにおける温度Ｔの変化による表面粗さｒの変化は、次の数２によって、ほぼ表示できる。
【００２１】
【数２】
【００２２】
ウェーハにおける裏の表面粗さｒの変化が生じる結果、ウェーハの固有反射率が変化する。実際には熱膨張係数αは多少温度に依存しており、この温度依存性パラメータは材料の基本的な特性であり、当分野で知られているように、広範な温度にわたって正確に定式化できる。
【００２３】
図１は基板１２およびその基板１２の上に製造されたデバイス構造体１４を備えた半導体ウェーハ１０を示している。更にウェーハ１０の裏の表面に向かうパワーＰi のコヒーレントレーザビーム１６も示されている。レーザビームの一部は、パワーＰspの固有ビーム１８（単に図解のためずらしている）として固有反射される。入射ビーム１６の残り部分はスパン２０にわたる半導体ウェーハ表面から散乱反射パワーＰscにて反射散乱される。表面散乱パラメータＳr は次の数３で表示できる。
【００２４】
【数３】
【００２５】
一般に図１のウェーハ１０は、基板１２とデバイス構造１４との間で研磨された表の表面２１と基板１２上の未研磨の裏の表面２２を有する。研磨された表面２１は、通常、未研磨表面２２よりも反射率が高い。散乱パラメータＳr と研磨済み表面および未研磨表面の反射率との関係は、次の数４で表示できる。
【００２６】
【数４】
【００２７】
ここで、Ｒo は研磨済み表面の表面固有反射率であり、
Ｒは未研磨、すなわち粗面の表面固有反射率である。
【００２８】
未研磨表面の固有表面反射率Ｒと、研磨済み表面の固有反射率Ｒo との間の関係は、次の数５によってほぼ表示できる。
【００２９】
【数５】
【００３０】
ここで、ｒは二乗平均表面粗さであり、
ｎo はビームが進行する媒体の屈折率であり、
λはレーザビームの種々の波長である。
【００３１】
真空または空気中では、ｎo ＝１であるので、数５は研磨済み表面の固有反射率Ｒo と、未研磨表面の表面固有反射率Ｒとの関係を、二乗平均表面粗さｒの関数として示す数６となる。
【００３２】
【数６】
【００３３】
図２は、数６の関係をグラフで示している。このグラフではＸ軸２３はウェーハ１０に向かうレーザビームの波長λに対して正規化されたウェーハの二乗平均表面粗さｒとなっており、Ｙ軸は研磨済み表面の固有反射率Ｒo により割られる未研磨表面の固有反射率Ｒであり、この値は上記数４によれば、散乱パラメータＳr を与える。ライン２６は、正規化された表面粗さｒが増加するにつれて、正規化された固有反射率が急速に減少することを示している。同様に、散乱パラメータＳr は表面粗さの値が大きくなるにつれて増加する。これはＰsp１８で反射されたレーザビームに対するＰsc２０で散乱反射された入射レーザビームＰi １６からのパワー部分の増加に対応している（図１）。従ってウェーハ１０の温度Ｔが変化するにつれ、ウェーハ１０の膨張または収縮により二乗平均表面粗さ値ｒが変わる。次にこの二乗平均表面粗さｒの変化によって、正規化された固有反射率が変化する。
【００３４】
数１および数２を用いることにより、温度Ｔの変化に起因する固有反射率Ｒの変化は、次の数７によって表示できる。
【００３５】
【数７】
【００３６】
ウェーハ１０に向かうレーザビームの波長変化に起因する波長λの変化による固有反射率Ｒの変化を決定するため、波長λの変化に起因するウェーハの研磨済み表面の波長Ｒo の変化は、既知の値であるとする。この仮定を数６および数７に適用し、レーザビームの波長λの変化に起因する固有反射率Ｒを解くと、次の数８が得られる。
【００３７】
【数８】
【００３８】
従って、波長変調によって生じる波長λの変化による表面の固有反射率Ｒの変化を計算できる。
【００３９】
波長が異なる２つのレーザビームを用いると、放出特性について知らなくても、正確な温度測定を行うことができる。レーザの波長は、双方のレーザのフォトンエネルギーが検査中のウェーハのシリコンバンドギャップエネルギーよりも高く、ウェーハがレーザの波長に対して透過できるように選択しなければならない。更にシリコンのバンドギャップエネルギーは温度Ｔの増加と共に減少するので、ウェーハの受ける最高温度にあるシリコンの最小バンドギャップエネルギーに基づいて波長を選択しなければならない。更に、研磨済み表面の固有反射率Ｒo の変化と、２つの接近する波長におけるレーザビーム波長λの変化の関係が、次の数９によって表示できるように、２つのレーザビームの波長は互いに接近するように選択する。
【００４０】
【数９】
【００４１】
このことは、レーザ波長変化に対して正規化された固有反射率の変化が、２つの隣接する中心波長λ1 およびλ2 で等しくなることを意味している。
【００４２】
数９の条件を満たすため、レーザビーム１およびレーザビーム２の一つの可能な選択案は、８５０ナノメータ（ｎｍ）の波長のレーザビーム１と、８２０ｎｍの波長のレーザビーム２を選択することである。レーザ電流を変調することで調整できる単一モード・ダイオード・レーザがこの要求に適応する。また、他の可能な選択としては、８２０ｎｍの波長のレーザ・ビーム１と７８０ｎｍの波長のレーザ・ビーム２の組合せがある。これらレーザのいずれも、比較的低額で市販されているダイオードレーザである。
従って、双方のレーザビーム１およびレーザビーム２における波長λの変化に起因するウェーハ１０の未研磨表面の固有反射率Ｒの変化は、下記の数１０によって表示できる。
λ1 ＞λ2 であるので、数１１が得られる。
【００４３】
【数１０】
【００４４】
【数１１】
【００４５】
温度Ｔの変化に起因する固有反射率Ｒの変化は、数７で表示でき、温度Ｔの変化に起因するウェーハ表面の二乗平均表面粗さｒの変化は、数１で表示できることが判っているので、次を仮定する。
【００４６】
【数１２】
【００４７】
ここで、ｒo は室温または別の既知の温度におけるウェーハ１０の未研磨裏面の二乗平均表面粗さであり、
ｒは測定温度におけるウェーハ１０の未研磨裏面の二乗平均表面粗さである。
【００４８】
次に、数１１に数１２を代入すると、次の数１３が得られ、これにより未知の温度Ｔを解くことができる。
【００４９】
【数１３】
【００５０】
従って、第１および第２レーザビームに対する波長λの変化に起因する固有反射率Ｒの変化を測定することにより、既知の温度（例えば室温）における二乗平均表面粗さｒを求め、数１１を適用することによりウェーハ１０の温度を決定できる。既知の温度は一般に室温（３００°Ｋ）である。未知の温度を測定するには、未知の温度における第１および第２レーザビームの波長λの変化に起因する反射率Ｒの変化を測定し、これら測定値を用いて数１３に適用すると、ウェーハ１０の温度Ｔを決定できる。
【００５１】
本発明の温度センサの分解能は、デバイス処理用に完全に許容可能である。例えば下記が判っているものとする。
【００５２】
【数１４】
【００５３】
数７を適用すると、次の式が得られる。
【００５４】
【数１５】
【００５５】
これにより、温度測定分解能は１セルジウス度よりも小さくなる。このことは、レーザ波長が短くなれば測定感度が高くなり、８５０ｎｍのレーザ波長λでは、ウェーハ温度が１℃変化すると、ウェーハ表面からの反射パワーＰspは４６０ｐｐｍ変化する。この固有反射率の感度により、１℃以内の温度測定感度が得られる。
【００５６】
図３は、本発明の代表的なシングルウェーハ環境を確立する半導体製造リアクタ３０の略図を示す。シングルウェーハ用高速熱／プラズマ処理リアクタ、例えばテキサスインスツルメンツ社の真空プロセッサ（ＡＶＰ）内には、デバイス処理用の半導体ウェーハ１０が配置できる。図３の底部の右側コーナーから説明を開始すると、ガス分配ネットワーク３２は、２つのガスマニホールド、すなわち非プラズマ処理ガスマニホールド（図示せず）とプラズママニホールドを含むことができる。非プラズマ処理ガスマニホールドは、ガスライン３４に接続しており、このガスライン３４はリアクタのケーシング３６および処理チャンバの壁３８を貫通し、アース電極４０を通ってガス注入器４２内に延びている。プラズママニホールドはガスライン４４を通り、処理プラズマ発生用の放電キャビティ４６内に接続している。処理プラズマで附勢された種（Ｓｐｅｃｉｅｓ）は、プラズマ放電管４８内を通り、リアクタのケーシング３６および処理チャンバの壁３８を通過し、次にアース電極４０を通ってウェーハ処理環境内に達する。
【００５７】
ガス注入アセンブリ４２の上方にて、低熱質量ピン５０によって支持された半導体ウェーハ１０がある。低熱質量ピン５０は処理チャンバ３８内でアース電極４０によって支持されている。処理チャンバ３８は光学的石英のウィンドー５２を含み、このウィンドーは半導体ウェーハ１０とタングステン−ハロゲン加熱ランプモジュール５４とを分離している。本センサの一実施例では、タングステン−ハロゲン加熱ランプモジュール５４は、本発明の一つ以上の温度センサを含むが、これらセンサについてはその後の図面を参照して説明する。
【００５８】
処理チャンバ３８は、処理ガスおよびプラズマをポンプ用パッケージ５８内に除去するポンプダウンインターフェース５６も含む。更に分離ゲート６０は、ロードロックチャンバ６２から処理チャンバ３８内への半導体ウェーハの通過を可能とする。半導体ウェーハの処理チャンバ３８への移動を可能とするため、処理チャンバの壁３８は垂直に移動する機素（図示せず）によって支持されている。ロードロックチャンバ６２内には、半導体ウェーハのカセット６４があり、ウェーハハンドリングロボット６６がこのカセットから処理用の単一の半導体ウェーハ１０を取り出す。ロードロックチャンバ６２および処理チャンバ３８を真空状態に維持するため、ロードロックチャンバ６２はポンプ用パッケージ５８が真空状態を維持できるようにする真空ポンプインターフェース６８も含む。
【００５９】
プロセス制御用コンピュータ７０は、図３のリアクタ３８における半導体ウェーハ１０の製造を制御する。プロセス制御用コンピュータ７０からの制御信号としては、ライン７４上を通ってマルチゾーンの温度／ランプパワーコントローラ７２へ送られる信号がある。マルチゾーンコントローラ７２はランプモジュール電源７６へ種々の制御信号を発生する。次にランプモジュール電源７６は、タングステン−ハロゲン加熱ランプモジュール５４へ種々の制御信号を発生する。プロセス制御用コンピュータ７０は、ポンプ用パッケージ５８へ制御真空圧設定点を指令し、ガス分配ネットワーク３２にガスおよびプラズマ入口フロー信号を送る。放電キャビティ４６においてプラズマスペシーを適正に附勢するため、プロセス制御用コンピュータ７０はマイクロウェーブソース７８に制御信号を送り、マイクロウェーブソース７８は一実施例では２４５０ＭＨｚの周波数で作動する。
【００６０】
タングステン−ハロゲン加熱ランプモジュール５４への入力パワーレベルを制御するため、プロセス制御用コンピュータ７０は、（検出ライン８２を介して受信された）温度センサ出力に応答して、ライン７４を介してマルチゾーンコントローラ７２へパワー制御信号を送る。タングステン−ハロゲン加熱ランプモジュール５４からプロセス制御用コンピュータ７０までの検出ライン８２は、ウェーハ上のマルチポイントにおける半導体ウェーハ１０の温度をリアルタイムで測定する本発明の温度センサからの信号を含む。
【００６１】
図４は、本発明の一実施例である温度センサ１００の略図を示す。センサ１００は、第１レーザ１０４と第２レーザ１０６とを含む光学的エネルギーソースすなわちレーザソース１０２を含む。レーザソース１０２はレーザドライバー１０８からのパワーを受け、レーザドライバー１０８は発振器１１０からの変調信号を受ける。発振器１１０は図３のプロセス制御用コンピュータ７０によって制御できる。
【００６２】
センサ１００の一実施例では、レーザ１０４およびレーザ１０６の波長はシリコンウェーハの温度測定のためそれぞれ８５０ｎｍおよび８２０ｎｍに選択されている。シリコンウェーハの温度測定のために、他の組み合わせ、例えば８２０ｎｍの波長λのレーザ１０４と８１０ｎｍの波長λのレーザ１０６との組み合わせ、または８１０ｎｍの波長λのレーザ１０４と７８０ｎｍのレーザ１０６との組み合わせも使用できる。レーザソース１０２は一対の光ファイバー１１２によりマルチプレクサ１１４に結合されている。マルチプレクサ１１４は受信するレーザビームを単一の複合ビームに組み合わせ、光ファイバーケーブル１１８により指向性カプラー１１６に結合されている。別の実施例では、マルチプレクサ１１４は光ファイバー束となっている。指向性カプラー１１６は、光ファイバーケーブル１２０を介してファイバー終端およびコリネート化レンズ１２２に光ファイバーケーブル１２０を介して結合されている。指向性カプラー１１６は、本発明の発明の原理から逸脱することなくファイバー束と置換できる。
【００６３】
レンズ１２２は、第１レーザ１０４と第２レーザ１０６からのレーザビームの組み合わせであるレーザビーム１２４をウェーハ１０へ向け、これから反射させる。ウェーハ１０は、このウェーハ１０の裏の粗面２２がレンズ１２２側に向き、同時に製造プロセス中におくことができるウェーハ１０の表の表面がレンズ１２２と反対側に向くように、装置１００内に位置している。
【００６４】
指向性カプラー１１６は、光ファイバーケーブル１２６により波長分割デマルチプレクサ（ＷＤＭ）１２８に結合されている。ＷＤＭ１２８は検出器モジュール１３０に結合されている。検出器モジュール１３０は第１検出器１３２および第２検出器１３３を含み、これら検出器は低ノイズの検出器にできる。検出器モジュール１３０では、ゲルマニウム、シリコンまたはアバランシュ形光検出器も都合よく使用できる。第１検出器１３２は、第１プリアンプ／割算器１３４に結合され、第２検出器１３３は、第２プリアンプ／割算器１３６に結合されている。これらプリアンプ／割算器１３４および１３５の出力信号は、信号プロセッサ１３８へ送られる。
【００６５】
信号プロセッサ１３８は多くのアナログ、デジタルまたはハイブリッド回路を有することができ、この信号プロセッサ１３８は、図４に示される構成のみに限定されるものではない。事実、信号プロセッサ１３８はレーザドライバー１０８、発振器１１０、検出器モジュール１３０、プリアンプ／割算器１３４、１３６、および検出器１６６、１６８を含むように設計できる。信号プロセッサ１３８は、第２プリアンプ／割算器１３６に結合されたロックインアンプ１４０と第１プリアンプ／割算器１３４に結合されたロックインアンプ１４２とを含む。信号プロセッサ１３８は、ロックインアンプ１４０に結合された第１混合器１４４と、ロックインアンプ１４２に結合された第２混合器１４６も含む。これら混合器はライン１４７上に供給される発振器１１０からのレーザ変調発振信号の何分の１かを、それぞれのロックインアンプの出力に乗算する。
【００６６】
信号プロセッサ１３８は、第１混合器１４４および第１割算器１５０に結合されたローパスフィルタ１４８を含むローパスフィルタも含む。第１混合器１４６および第２割算器１５４には、ローパスフィルタ１５２が結合されている。プリアンプ／割算器１３６と第１割算器１５０との間には、ローパスフィルタ１５６が結合されており、第１プリアンプ／割算器１３４と第２割算器１５４との間にローパスフィルタ１５８が結合されている。割算器１５０および１５４の出力信号は、差動アンプ１６０に結合されており、差動アンプ１６０は信号プロセッサ１３８の出力信号を発生する。
【００６７】
信号プロセッサ１３８の出力信号は、アナログ−デジタルコンバータ１６２に結合され、コンバータ１６２の出力信号はコンピュータ１６４に送られる。別の実施例では、コンピュータ１６４は図３のプロセス制御用コンピュータ７０内に設けることができる。
【００６８】
信号プロセッサ１３８の出力信号１６３は、数１０および１３のうちの次の式に対応している。
【００６９】
【数１６】
【００７０】
コンピュータ１６４は基準温度（例えば室温）および未知の温度における測定に基づくウェーハ１０の温度を抽出する。
【００７１】
図５は、本発明の図４のセンサ１００によるウェーハ１０の温度のリアルタイムの非接触測定で実行される機能ステップを示す図である。このプロセスは、ウェーハ１０の温度が既知、一般に室温のような既知の基準温度（３００°Ｋ）となっている状態で、ステップ２００でスタートする。まず、ウェーハ１０の二乗平均表面粗さｒo を測定するため、ステップ２０４で発振器１１０はレーザソース１０２に対するレーザドライバー１０８に対し変調信号を発生する。ステップ２０６で、レーザドライバー１０８は変調された電流をレーザソース１０２へ発生する。レーザソーズ１０２内で第１レーザ１０４および第２レーザ１０６は、光ファイバーケーブル１１２により第１および第２レーザビームをマルチプレクサすなわち結合器１１４へ送る。ステップ２０８において、マルチプレクサ１１４は２つのレーザビームを一本のビームに組み合わせる。ステップ２１０では、組み合わされたレーザビームはウェーハ１０へ向けられ、このウェーハ１０から反射される。これは組み合わされたビーム１２４を光ファイバーケーブル１１８を通して指向性カプラー１１６へ発生するマルチプレクサ１１４によって達成される。指向性カプラー１１６すなわちファイバー束は、指向性カプラー１１６とコリメート化／収集レンズ１２２との間の光ファイバーケーブル１２０上を進む信号の向きを制御する。指向性カプラー１１６は、マルチプレクサ１１４からのレーザビームが光ファイバーケーブル１２０上を進んで、レンズ１２２に到達できるようにする。レンズ１２２は、組み合わされた第１および第２レーザビームをコリメート化、すなわち合焦することにより、ウェーハ１０の裏の表面２２に投射し、反射された固有ビームを受ける。
【００７２】
数１１を用いて既知の基準温度または室温における裏面の粗さｒo を計算するには、ウェーハ１０に向けられた２つのレーザビームの中心波長近くの波長λの変化に起因するウェーハ１０の裏の表面２２の固有反射率Ｒの変化を測定することが必要である。これは、ステップ２０６において、複合ビーム１２４における２つのレーザビームの波長λを変調することによって行うことができる。レーザビーム１２４の波長をステップ２０６で変調し、ステップ２１６で分離したときの固有反射パワーＰspの値の変化を測定することにより、固有反射率の値の変化を測定する。反射された固有反射パワーＰspの値は、散乱パラメータの値を与え、次にこの散乱パラメータの値を用いて、室温におけるウェーハ１０の裏の表面の粗さを計算できる。
【００７３】
反射された固有パワーのレーザビーム１２４は、レンズ１２２によりコリメート化され、光ファイバーケーブル１２０により指向性カプラー１１６へ送られる。戻り路において、指向性カプラー１１６（またはファイバー束）は、光ファイバーケーブル１２６を介してＷＤＭ１２８へ反射された固有レーザビームへ向ける。ステップ２１６では、ＷＤＭ１２８は複合ビーム１２４を固有第１レーザビームと固有第２レーザビームから成る反射固有ビームにデマルチプレクシング（分離）し、検出器モジュール１３０にデマルチプレクシングされた、すなわち分離されたビームを表示する信号を発生する。
【００７４】
ステップ２１８では、二乗平均表面粗さｒo を決定するのに必要なデータの抽出が開始する。検出器モジュール１３０では、第１検出器１３２および第２検出器１３３は、信号プロセッサ１３８内での処理をするための反射レーザビームのパワーを測定する。プリアンプ／割算器１３４および１３６は、信号プロセッサ１３８内での処理のためにそれぞれ検出器１３２および１３３からの信号を条件付ける。
【００７５】
ステップ２１８において、信号プロセッサ１３８はビームの波長λの変化に起因する反射率Ｒの変化を識別できるように、固有反射ビームを示す信号から必要な上方を抽出する。ステップ２１９では、ウェーハ１０の温度Ｔが既知であるかどうかについて問われる。ウェーハが既知の温度、例えば室温になっていると仮定すれば、プログラムフローはステップ２２０へ進む。ステップ２２０では、数１１を使用し、コンピュータ１６４はウェーハ１０の裏の表面２２の二乗平均表面粗さｒo を計算できる。二乗平均表面粗さｒを決定すると、プログラムはリアルタイムの連続的なウェーハ温度測定のためのステップ２０４にリターンする。
【００７６】
後の時間におけるウェーハ１０の未知の温度を決定するため、図５を参照して述べたステップを繰り返すが、ウェーハ１０の温度Ｔが未知であるステップ２１９において、プログラムフローはステップ２２２に進む点が異なる。図５のステップ２０４から２１８を実行することにより、レーザの波長λの変調に起因する反射率Ｒの変化が測定され、室温における二乗平均表面粗さｒo の値を知ることにより、未知の温度Ｔをステップ２２２において、数１３を用いてリアルタイムで得ることができる。
【００７７】
図４のセンサ１００の信号対ノイズ性能（ＳＮ比）を高めるため、検出器モジュール１３０を冷却することが有効であることが判っている。例えば熱電気冷却を行い、室温よりも低い温度で検出器のモジュールを作動させると、センサ１０におけるノイズの問題が減少する。更にレーザソース１０２からの波長はレーザソース１０２を冷却することによって最適化できる。これによりセンサ１００における信号対ノイズ比および温度測定精度が向上する。
【００７８】
波長変化に起因する固有反射率の変化を測定する場合、レーザビームの変調を用いる。これは発振器１１０からレーザドライバー１０８までの矩形波または三角形波を用いることにより発生される。入射レーザビームのパワーレベルを測定するのに、図４に示すような付加検出器１６６および１６８を用いることができる。検出器１６６および１６８は入射ビームパワーレベルに比例した信号を発生する。検出器１３２および１３３の出力をそれぞれ検出器１６６および１６８の出力で割ることにより、レーザのパワードリフトおよびノイズの作用をキャンセルできる。割った結果はプリアンプ／割算器１３４および１３６を介して信号プロセッサ１３８に送られる。これにより、システム１００のＳＮ比および測定繰り返し性を大きく高めることができる。
【００７９】
三角形波または矩形波変調の代わりに発振器１１０からのサイン波信号を用いることによりレーザビームおよび波長の変調を行うこともできる。レーザソース１０２は温度に関連したドリフトを除くように一定温度に維持できる。更に４つの検出器１３２、１３３、１６６および１６８のすべてを２００°Ｋと３００°Ｋの間の温度に冷却すれば、ノイズ効果を最小にし、測定分解能および繰り返し性を最大にできる。更に干渉計を用いて変調に起因する各レーザビーム内の波長λの正確な変化を測定することもできる。
【００８０】
図６は、図３の高速熱処理チャンバ３０へのセンサの組み込みを示す、本発明の温度センサの好ましい一実施例を示す略図である。この図では、半導体ウェーハ１０は裏の表面２２が温度センサに向くよう、表面を裏にして置かれている。図６は、ウェーハ１０上の多数の点での温度測定をするように配置された、３つのウェーハ温度センサ１００を示す。ウェーハ上の温度分布を測定するのに使用されるセンサプローブの数には制限がない。各温度センサ１００のファイバー終端およびコリネート化レンズ１２２は、加熱ランプモジュール５４内に位置する中空光パイプに固定された状態に示されている。図６は光学的石英のウィンドー５２よりも低い位置に設けられたウェーハ１０を示している。光学的ウィンドー５２は、ランプの光束およびセンサ用レーザビームをウェーハ１０に伝えるよう作動するだけでなく、半導体ウェーハ１０を処理するための処理チャンバ内の制御された処理環境も維持する。光学的ウィンドー５２はランプモジュール５４からのランプエネルギーおよび送信され、各温度センサ１００により受信される入射コヒーレントレーザビーム１２４の双方に対して光学的に透過的である。この光学的透過性はウィンドーの材料および光学的ウィンドー５２を通過する光学的エネルギーの波長に依存しているので、ウィンドー５２のための材料は本質的な特性として、所望のバンド内で光学的透過性を有するように選択される。例えば１. ３ｎｍのレーザビームに対しては、例えば石英のようなウィンドー材料を使用できる。４ｎｍよりも長い波長では、別のウィンドー材料、例えばサファイアが必要となる。
【００８１】
図６の多数の点での温度センサの作動は、図４の温度センサ１００の作動と同様である。各温度センサ１００は、レンズ１２２によりレーザビーム１２４を石英ウィンドー５２を通過させ、ウェーハの裏の表面の周辺部１７０を通過させる。各レーザビーム１２４は、ウェーハ１０の裏の表面に入射し、反射されたビームの一部は固有ビームとしてレンズ１２２へ戻されるように伝えられ、残りの部分は散乱反射される。レーザの波長変調に起因するウェーハ１０の裏の表面の固有反射率の変化を測定するには、各レーザビームを変調し、その作用を測定しなければならない。ウェーハ１０の固有反射率の値の測定された変化および測定された室温での二乗平均表面粗さｒo を用いることにより、センサプローブの位置に対応するウェーハ位置でのウェーハ１０の温度をリアルタイムで測定する。
【００８２】
ＲＴＰリアクタ３０内に多数の温度センサ１００を設けることにより、ウェーハ１０の温度マップすなわち分布を測定することができる。各システム１００により測定された温度の値は、均一でかつ繰り返し可能な処理を行うためのマルチゾーン温度制御システムへ送ることができる。図５に示される温度センサの各レンズ１２２は、ファイバー束に結合できることに留意すべきである。ファイバー束は（２つの多重化された波長を有する）レーザビームを送信し、各センサプローブ内の固有の反射ビームを受信するのに使用できる。
【００８３】
図７は、ファイバーの代わりにミラーおよびスプリッタを使用することに基づく本発明の別の実施例を示す。図７のウェーハ温度測定センサ１８０は、図４の温度センサ１００と同じような部品の外に、ビームスプリッタ１８２、１８４、１９２および１９４を含む。第１レーザ１０４は、第１ビームをスプリッタ１９２に向け、スプリッタ１９２は、第１レーザビームを検出器１９６に向かう一部と、ビームスプリッタ１８２に向く他の部分に分割する。次にビームスプリッタ１８２はビームの一部をビームスプリッタ１８４へ送り、次にビームスプリッタ１８４は第１レーザ１０４から生じたビームの一部をウェーハ１０へ送る。第２レーザ１０６は第２レーザビームをスプリッタ１９４へ向け、スプリッタ１９４は第２レーザビームを２つの部分に分割する。第１部分は検出器１９８まで進み、残りの部分はビームスプリッタ１８４まで進む。ビームスプリッタ１８４はレーザソース１０６からのレーザビームの一部と、第１レーザソース１０４からのビームの一部とを組み合わせ、組み合わされたビームをウェーハの裏の表面２２へ送る。
【００８４】
レーザ１０４と１０６の組み合わされた部分は、組み合わされたビーム１２４を形成し、このビーム１２４はウェーハ１０へ向けられ、その固有の反射部分はビームスプリッタ１８２および１８４により、プリズム状のデマルチプレクサ１９０に向けてガイドされる。プリズムデマルチプレクサ１９０は反射された固有の組み合わされたレーザビームに対して、波長分離デマルチプレクシングを実行し、分離された第１および第２反射ビームを検出器モジュール１３０へ送る。検出器モジュール１３０の出力信号は、（図３には明瞭には示されていない）信号プロセッサ１３４、１３８へ送られ、図４を参照して説明したように処理される。
【００８５】
図７に示したレーザソース１０２のレーザは、同調可能な値応答レーザにできる。同調可能なダイオードレーザは、それらのドライブ電流をレーザドライバー１０８および発振器１１０により変調することにより、変調できる。電流の変調により、レーザの出力波長およびレーザソース１０２からのレーザビームの強度が変化し、この結果、同時に振幅変調および周波数変調が生じる。理想的なシステムでは、レーザの強度レベルを変調することにより、レーザの波長の変調のみが行われる。しかしながら、このことは可能ではない。従って、ビームスプリッタ１９２、１９４および検出器１９６、１９８はレーザ１０４および１０６からの入射レーザビームの強度をモニタするのに使用され、検出器１３２、１３３からの出力信号は検出器１９６および１９８からの出力信号でそれぞれ割られ、強度変動作用をキャンセルする。
【００８６】
黒体吸収器１８６および１８８は、元の入射ビームの方向にビームスプリッタ１８２、１８４から発生する過剰なレーザビームパワーを散逸させる。
【００８７】
図４または７に示すウェーハ温度測定装置のいずれの実施例でも、図示した２つのビームの代わりに単一のレーザを使用することもできる。このような単一のレーザを用いる実施例は、表面粗さを直接測定し、ウェーハ温度を計算できる能力も有する。このような単一レーザ装置は、固有ビームのみならずウェーハの表面から散乱反射されたビームもリアルタイムで測定しなければならない。
【００８８】
以上で、ウェーハ１０の二乗平均表面粗さおよび裏の表面２２からの固有反射率を測定することに関連させて、本発明のいくつかの実施例について説明したが、本発明はウェーハ１０の表の表面にレーザビームを向けることにより、ウェーハ１０の温度Ｔを測定するのにも使用できる。ウェーハ１０の表の表面での波長の変化に起因する固有反射率の変化は、本発明のセンサによって測定できる。また、ここに述べた本発明のいくつかの実施例は、半導体処理以外の用途にも使用できる。本発明のセンサはワークピースの温度の測定に有効である。
【００８９】
以上で本発明について詳細に説明したが、特許請求の範囲に記載の発明の要旨から逸脱することなく、種々の変更、置換および変形が可能であると理解すべきである。
【００９０】
以上の説明に関して、更に以下の項を開示する。
（１）既知のスペクトル特性を有する光エネルギーを発生するための光エネルギーソースと、
ワークピースに向けて光エネルギーの少なくとも一部を送り、ワークピースとの相互作用の後の光エネルギーの少なくとも一部を受けるための光学システムと、
温度依存性の表面粗さにより誘導された光散乱現象によって影響される光学的パラメータの測定に基づいて、ワークピースの温度を決定するための信号処理システムとを備えた、処理装置においてリアルタイムで温度測定をするためのセンサ。
（２）前記温度依存性の表面粗さにより誘導された光散乱現象は、ワークピースの温度、熱膨張、収縮作用に依存するワークピースの表面散乱パラメータに関連している第１項記載のセンサ。
（３）前記光エネルギーソースは、少なくとも一つのレーザソースを備えた、第１項記載のセンサ。
（４）前記光エネルギーソースは、
第１波長の第１レーザビームを発生するための第１レーザソースと、
第２波長の第２レーザビームを発生するための第２レーザソースとを更に含む第１項記載のセンサ。
【００９１】
（５）第１波長の第１レーザビームを発生するための第１レーザソースと、
第２波長の第２レーザビームを発生するための第２レーザソースとを更に含み、
前記信号処理システムは更に、
レーザビームがワークピースの表面に向かい、これより戻る際に第１および第２レーザビームの波長を変調するための波長変調回路と、
第１および第２レーザビームの波長の変調から生じる加工品の反射率の変化を測定するための測定回路と、
第１および第２レーザビームの波長の変調から生じるワークピースの反射率変化から、既知の基準温度におけるワークピースの表面の粗さを決定するよう作動でき、ワークピースが未知の温度にある場合の第１および第２レーザビームの波長の変調から生じるワークピースの反射率の変化および既知の温度にあるワークピースの表面粗さからワークピースの温度を決定するように作動できる回路とを備えた、第１項記載のセンサ。
（６）第１波長の第１レーザビームを発生するための第１レーザソースと、
第２波長の第２レーザビームを発生するための第２レーザソースとを更に含み、
前記光学システムは更に、
一つの組み合わされたビームとなるように第１レーザビームと第２レーザビームとを組み合わせるための光学的マルチプレクサと、
組み合わされたビームの少なくとも一部をワークピースの表面に向けて送信し、ワークピースの表面から反射された後の送信ビームの少なくとも一部を受信するための光ガイド部品と、
組み合わされたビームをワークピースからの反射の後に第１波長のビームと第２波長のビームとに分離するための光学的デマルチプレクサとを備えた第１項記載のセンサ。
【００９２】
（７）前記光学システムは、センサシステム全体に光エネルギーを向けるよう作動できる光ファイバーを更に含む第１項記載のセンサ。
（８）前記光学システムは、センサシステム全体に光エネルギーを向けるための複数のビームスプリッタを更に含む第１項記載のセンサ。
（９）前記光学システムは、ワークピースとの間での光エネルギーの送信および収集を制御するよう作動できる指向性カプラーを含む第１項記載のセンサ。
（１０）信号処理システムは、ワークピースからの反射の後の第１および第２レーザビームのパワーレベルを測定するよう作動できる検出器を含む第１項記載のセンサ。
【００９３】
（１１）前記光エネルギーソースは、
第１波長の第１レーザビームを発生するための第１レーザソースと、
第２波長の第２レーザビームを発生するための第２レーザソースと、
第１および第２レーザソースの波長は、第１および第２レーザ波長に対する固有反射パラメータの正規化された微分値が実質的に下記の値
【００９４】
【数１７】
【００９５】
に実質的に等しくなるように選択された第１項記載のセンサ。
【００９６】
（１２）第１波長の第１レーザビームを発生するための第１レーザソースと、第２波長の第２レーザビームを発生するための第２レーザソースとを更に含み、
前記信号処理システムは更に、
ワークピースからの反射前の第１および第２レーザビームの強度を測定するように作動できる入力検出器と、
ワークピースからの反射の後の第１および第２レーザビームの強度を測定するように作動できる出力検出器と、
前記入力検出器および前記出力検出器からの第１および第２レーザビームの測定された強度を用いて、第１および第２レーザビームのパワーレベルの変動を補償するように作動できる回路とを備えた第１項記載のセンサ。
（１３）第１波長の第１レーザビームを発生するための第１レーザソースと、第２波長の第２レーザビームを発生するための第２レーザソースとを更に含み、
前記信号処理回路は更に、前記第１および第２レーザソースを駆動するように作動できるレーザドライバを含み、該レーザドライバは前記第１および第２レーザソースに供給される電流を変えることにより、第１および第２レーザビームの波長を変調するようにも作動できる第１項記載のセンサ。
（１４）前記ワークピースは半導体ウェーハを備えた第１項記載のセンサ。
（１５）前記処理装置は半導体デバイス製造装置を含む第１項記載のセンサ。
【００９７】
（１６）第１波長の第１レーザビームを発生する工程と、
第２波長の第２レーザビームを発生する工程と、
第１および第２レーザビームをウェーハ表面から同時に反射させる工程と、
第１および第２レーザビームの波長を変調する工程と、
ウェーハが既知の基準温度にある場合、前記変調工程から生じる第１および第２波長に対応するウェーハの固有反射率の第１および第２変化を測定する工程と、
既知の温度にあるウェーハの表面粗さ特性を決定し、ウェーハが未知の温度にある場合、第１および第２レーザビームをウェーハから再び同時に反射させる工程と、
第１および第２レーザビームの波長を再び同時に変調する工程と、
ウェーハが未知の基準温度にある場合、前記変調工程から生じる第１および第２波長に対応するウェーハの固有反射率の第１および第２変化を再び測定する工程と、
未知の温度にあるウェーハの測定された表面粗さ特性および未知の温度にあるウェーハの固有反射率の第１および第２変化からウェーハ温度を決定する工程とを備えた、半導体ウェーハの温度を測定するための方法。
（１７）前記反射工程前に第１レーザビームと第２レーザビームとを組み合わせて一つの組み合わされたビームとする工程と、
前記測定工程前に前記組み合わされたビームを第１レーザ波長のレーザと第２波長のレーザとに分離する工程とを更に備えた、第１６項記載の方法。
（１８）前記反射工程前に第１レーザビームおよび第２レーザビームの強度を測定する工程と、
前記反射工程の後に第１および第２レーザビームの強度を測定する工程と、
前記反射工程の前後における第１および第２レーザビームの測定された強度を用いて、第１および第２レーザビームのパワーの変動効果を補償する工程を更に含む第１６項記載の方法。
（１９）第１および第２レーザ波長に対する固有反射パラメータの正規化された微分値が、実質的に下記の値
【００９８】
【数１８】
【００９９】
に実質的に等しくなるように、第１および第２レーザソースの波長を選択する工程を更に含む１６項記載の方法。
【０１００】
（２０）半導体処理装置における半導体ウェーハの温度を測定するよう作動できる複数の温度センサと、
第１波長の第１レーザビームを発生するための第１レーザソースと、
第２波長の第２レーザビームを発生するための第２レーザソースと、
レーザビームがウェーハの表面との間に向けられる際に、第１および第２レーザビームの波長を変調するように作動できる波長変調回路と、
第１および第２レーザビームの波長の変調によるウェーハの反射率の変化を測定するように作動できる測定回路と、
第１および第２レーザビームの波長の変調から生じるワークピースの反射率変化から、既知の基準温度におけるワークピースの表面の粗さを決定するよう作動でき、ワークピースが未知の温度にある場合の第１および第２レーザビームの波長の変調から生じるワークピースの反射率の変化および既知の温度にあるワークピースの表面粗さからワークピースの温度を決定するように作動できる回路とを備え、
前記複数の温度センサはウェーハの表面に分布された複数の点におけるウェーハの温度を測定するように配置された、半導体処理装置における半導体ウェーハの温度を測定するためのマルチポイントセンサシステム。
【０１０１】
（２１）半導体処理装置３０における半導体ウェーハ１０の温度を測定するためのセンサ１００は、第１波長の第１レーザビームを発生するための第１レーザ１０４および第２波長の第２レーザビームを発生するための第２レーザ１０６を含む。このセンサは更にレーザビームがウェーハ１０に向けられ、これより反射される際の第１および第２レーザビームの波長を変調するためのレーザドライバ１０８および発振器１１０と、第１および第２レーザビームの波長の変調から生じるウェーハ１０の固有反射率の変化を測定するための検出器モジュール１３０も含む。このセンサシステムは更に、第１および第２レーザビームの波長の変調から生じるウェーハ１０の反射率の変化から既知の基準温度にあるウェーハ１０の二乗平均表面粗さを決定すると共に、ウェーハ１０が未知の温度にある場合の第１および第２レーザビームの波長の変調から生じるウェーハ１０の固有反射率の変化および既知の温度のウェーハの表面粗さからウェーハ１０の温度を決定する信号処理回路１３０も含む。
【図面の簡単な説明】
【図１】 半導体ウェーハの未研磨の裏の面で反射されたビームの固有成分および散乱成分を示す略図である。
【図２】 ウェーハの表面粗さと正規化された固有反射率との代表的な関係を示すグラフである。
【図３】 本発明の温度センサを用いる単一ウェーハの半導体デバイス製造リアクタの略図である。
【図４】 本発明の好ましい実施例を示す略図である。
【図５】 本発明の温度センサによって実行される方法を示すフローチャートである。
【図６】 本発明の好ましい実施例を示す略図である。
【図７】 ビームスプリッタおよびミラーを用いた本発明の別の実施例の略図である。
【符号の説明】
１０ 半導体ウェーハ
１００ センサ
１０４ 第１レーザ
１０６ 第２レーザ
１０８ レーザドライバ
１１０ 発振器
１３０ 検出器モジュール
１３８ 信号処理回路
【産業上の利用分野】
本発明は、一般的には半導体ウェーハの物理的特性をリアルタイムで測定することに関し、より詳細には、表面の凹凸、すなわち粗さにより誘導されたレーザビームの散乱に基づく半導体ウェーハの非侵入的（ｎｏｎ ｉｎｖａｓｉｖｅ）温度測定を行うための方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
集積回路のチップメーカーは、製造プロセスを種々に組み合わせることにより、半導体デバイスを製造している。ウェーハの温度はこれらプロセスのうちの多くで重要なパラメータとなっている。より詳細には目標プロセスパラメータからの偏差を最小にし、デバイスの製造歩留まりを上げるため、ウェーハ温度を正確に測定し、管理し、その温度を均一にすることが必要である。ウェーハ温度が重要なプロセスパラメータとなるプロセス例としては、熱製造プロセス、例えば熱アニーリング、酸化および化学的気相法（ＣＶＤ）などが挙げられる。現在、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）の様なプラズマエッチ操作では、ウェーハ温度の測定に熱電対が用いられる。更にある種の科学的気相法、例えばプラズマ増感化学的気相法（ＰＥＣＶＤ）は、温度測定のために熱電対を使用している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
半導体製造装置において、温度を測定するための熱電対には、実質的に大きな欠点がある。例えば熱電対はプラズマエッチング方法においてプラズマを発生するのに使用される高周波電磁界（例えば１３. ５６ＭＨｚの高周波および２. ４ＧＨｚのマイクロウェーブ）によって乱される可能性がある。熱電対は温度測定を行う場所の極めて近くに設置しなければならないという点で侵入的（ｉｎｖａｓｉｖｅ）でもある。ある用途では、熱電対は正確な温度検出をするためにウェーハ表面に実際に接触させなければならず、このためウェーハ温度が乱され、更にウェーハが汚染されるという可能性もある。更にほとんどの熱電対は測定誤差を生じ易く、更に応答時間が遅いという問題がある。
【０００４】
ある種の熱処理用途、例えば高速熱処理（ＲＴＰ）でウェーハの温度を測定するのに、非接触動作のために高温測定法を使用することもできる。しかしながら計算高温測定用センサにはいくつかの欠点がある。例えば正確な高温測定法に基づいて温度測定を行うには、高温測定波長バンドにおけるウェーハのスペクトル放出特性についての正確な知識が必要である。スペクトル放出特性は種々のパラメータ、例えばウェーハ温度、ウェーハの抵抗率、材料層およびそれらの厚み、処理チャンバーの形状および材料と共に変わり、放出特性の変動およびその他のノイズ源に起因して、高温測定用センサが相対的に不正確になってしまうことが知られている。一般に、従来の高温測定技術は±１００℃以上の高温で測定の不正確さおよび繰り返し誤差に悩むことがある。更に高温測定技術は上記熱電対に関連した問題を引き起こす熱電対を使用して、頻繁にクロスキャリブレーションを行う必要がある。
【０００５】
従って、デバイスの製造プロセス中に半導体ウェーハの温度を正確かつ繰り返し可能に測定するための方法および装置に対するニーズが生じている。
【０００６】
また、ウェーハ処理中に生じ得る高周波および電磁界により影響されたり、乱されたりすることがないウェーハ温度センサに対するニーズがある。
更に半導体ウェーハプロセスに対して非侵入的なウェーハ温度センサに対するニーズもある。
また誤差および低速応答を受けにくいウェーハ温度センサに対するニーズもある。
【０００７】
温度を測定するのにウェーハのスペクトル放出特性についての知識を必要としないウェーハ温度センサに対するニーズもある。
更に、別の温度センサを用いたクロスキャリブレーションを必要としないウェーハ温度センサに対する別のニーズもある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、従来のウェーハ温度測定センサに関連した欠点および問題を実質的に解消または減少した方法、システムおよび装置が提供される。
【０００９】
本発明は、処理装置においてリアルタイムで温度測定を行うためのセンサを提供するものである。このセンサは既知のスペクトル特性を備えた光エネルギーを発生するための光エネルギーソース（源）を含む。このセンサは更に、この光エネルギーの少なくとも一部をワークピースに向けて送信し、ワークピースとの相互作用の後の光エネルギーの少なくとも一部を受信するための光学的システムも含む。このセンサは更に、温度に依存する表面の粗さ（凹凸）によって誘導された光散乱現象によって影響された光学的パラメータの測定に基づいて、ワークピースの温度を測定するための信号処理システムも含む。
【００１０】
より詳細に説明すれば、本発明は半導体処理装置において、半導体ウェーハの温度をリアルタイムで測定するための非侵入的センサを含む。本発明にかかわるセンサはウェーハの熱膨張の結果として生じるレーザ光の散乱の変化に基づいてウェーハ温度を測定する。ウェーハの裏の表面の表面粗さを用いて測定が可能であるので、ウェーハ上では特殊なテスト構造体は不要である。このセンサは第１波長の第１レーザビームを発生するための第１レーザソースと、第２波長の第２レーザビームを発生するための第２レーザソースを含む（本発明の要旨内では波長変調を行う単一レーザソースも使用される）。本センサはレーザビームがウェーハの表面に入射し、更に反射される際の第１および第２レーザビームの波長を変調する波長変調回路を含む。このセンサシステムは更に、この第１および第２レーザビームの波長の変調から生じるウェーハの反射率の変化を測定するための測定回路を含む。センサは更に、第１および第２レーザビームの波長の変化から生じるウェーハの固有反射率の変化から、既知の温度でのウェーハの表面粗さを決定するための回路も含む。この回路は第１および第２レーザビームの波長の変調から生じるウェーハの固有反射率の変化からウェーハの温度も決定する。
【００１１】
【発明の効果】
本発明の技術的な利点は、デバイスの製造プロセス中にウェーハの温度をリアルタイムで非侵入的に測定できることにある。更に本発明のセンサは現行の半導体処理装置、例えばＲＴＰ装置内に組み込み、現場でウェーハ温度を測定できるという技術的な利点が得られる。更に本発明の別の技術的な利点は、±２℃の精度および繰り返し性で、超低温から高温（例えば２００℃〜１２５０℃）までの広い範囲の温度を測定できるということである。従って、本発明のセンサは、ウェーハ温度を測定し、かつ均一に管理するためのマルチポイントでの温度測定を行うように、容易に構成できる。
【００１２】
ウェーハ温度を測定するための本センサの別の技術的な利点は、ウェーハの表面の放出特性（ｅｍｉｓｓｉｖｉｔｙ）の変化によって影響されないことである。従って、本センサは高温測定技術に基づいたシステムで顕著となっている問題はない。更に本温度センサは、半導体ウェーハの処理中に存在し得る高周波または電磁界によって影響されない。本発明のセンサは非侵入的であるので、半導体ウェーハの処理と干渉し合うことがないという技術的な利点がある。本発明のセンサは、半導体プロセス、例えばエッチング、堆積およびアニール中の温度測定に使用でき、かつこの測定に有効である。更に本センサはＲＴＰ中に加熱ランプによって乱されることがない。
【００１３】
本発明のセンサは、半導体ウェーハ上の単一ポイントでの温度測定またはマルチポイントでの温度測定のいずれも行うことができるという、別の技術的な利点がある。半導体ウェーハを横断するマルチポイントでの温度測定は、製造プロセスで重要なウェーハの温度の均一性を測定するのに用いることができる。本発明の別の技術的な利点は、利用可能な温度センサと比較して、低コストであることである。容易に入手可能なレーザを用いることにより、本温度センサのコストは比較的低くなっている。
【００１４】
本発明のセンサは、半導体ウェーハの処理とは関連していない他の用途でも使用でき、非侵入的な、現場での、リアルタイムの、繰り返し可能な正確な測定が望まれるような対象の温度の測定に適当であるという技術的な利点がある。
【００１５】
本発明およびその利点の理解をより完全にするため、次に添付図面を参照して、実施例について説明する。
【００１６】
【実施例】
図面を参照することにより、本発明の実施例およびそれらの利点が最良に理解できよう。種々の図面中の同様で、対応する部品には、同じ番号が用いられている。
【００１７】
本発明は、裏の表面の粗さにより誘導された入射レーザビームの散乱に対する熱膨張作用に基づくものである。標準的なシリコンウェーハは数千オングストローム、例えば５００Åの大きさの二乗平均表面粗さを有する、未研磨の裏の表面を有する。ウェーハ温度の変動により、ウェーハ内でそれに対応して熱膨張作用が生じ、これによりウェーハの裏の表面の二乗平均粗さが変わる。温度変化による表面粗さの変化ｒは、次の数１によって表すことができる。
【００１８】
【数１】
ここで、αは熱膨張係数であり、
Ｔはウェーハの温度である。
【００２０】
シリコン（Ｓｉ）およびゲルマニウム（Ｇｅ）の線熱膨張係数αは、それぞれ約４. ２×１０-6℃-1および６. １×１０-6℃-1である。従ってシリコンにおける温度Ｔの変化による表面粗さｒの変化は、次の数２によって、ほぼ表示できる。
【００２１】
【数２】
ウェーハにおける裏の表面粗さｒの変化が生じる結果、ウェーハの固有反射率が変化する。実際には熱膨張係数αは多少温度に依存しており、この温度依存性パラメータは材料の基本的な特性であり、当分野で知られているように、広範な温度にわたって正確に定式化できる。
【００２３】
図１は基板１２およびその基板１２の上に製造されたデバイス構造体１４を備えた半導体ウェーハ１０を示している。更にウェーハ１０の裏の表面に向かうパワーＰi のコヒーレントレーザビーム１６も示されている。レーザビームの一部は、パワーＰspの固有ビーム１８（単に図解のためずらしている）として固有反射される。入射ビーム１６の残り部分はスパン２０にわたる半導体ウェーハ表面から散乱反射パワーＰscにて反射散乱される。表面散乱パラメータＳr は次の数３で表示できる。
【００２４】
【数３】
一般に図１のウェーハ１０は、基板１２とデバイス構造１４との間で研磨された表の表面２１と基板１２上の未研磨の裏の表面２２を有する。研磨された表面２１は、通常、未研磨表面２２よりも反射率が高い。散乱パラメータＳr と研磨済み表面および未研磨表面の反射率との関係は、次の数４で表示できる。
【００２６】
【数４】
ここで、Ｒo は研磨済み表面の表面固有反射率であり、
Ｒは未研磨、すなわち粗面の表面固有反射率である。
【００２８】
未研磨表面の固有表面反射率Ｒと、研磨済み表面の固有反射率Ｒo との間の関係は、次の数５によってほぼ表示できる。
【００２９】
【数５】
ここで、ｒは二乗平均表面粗さであり、
ｎo はビームが進行する媒体の屈折率であり、
λはレーザビームの種々の波長である。
【００３１】
真空または空気中では、ｎo ＝１であるので、数５は研磨済み表面の固有反射率Ｒo と、未研磨表面の表面固有反射率Ｒとの関係を、二乗平均表面粗さｒの関数として示す数６となる。
【００３２】
【数６】
図２は、数６の関係をグラフで示している。このグラフではＸ軸２３はウェーハ１０に向かうレーザビームの波長λに対して正規化されたウェーハの二乗平均表面粗さｒとなっており、Ｙ軸は研磨済み表面の固有反射率Ｒo により割られる未研磨表面の固有反射率Ｒであり、この値は上記数４によれば、散乱パラメータＳr を与える。ライン２６は、正規化された表面粗さｒが増加するにつれて、正規化された固有反射率が急速に減少することを示している。同様に、散乱パラメータＳr は表面粗さの値が大きくなるにつれて増加する。これはＰsp１８で反射されたレーザビームに対するＰsc２０で散乱反射された入射レーザビームＰi １６からのパワー部分の増加に対応している（図１）。従ってウェーハ１０の温度Ｔが変化するにつれ、ウェーハ１０の膨張または収縮により二乗平均表面粗さ値ｒが変わる。次にこの二乗平均表面粗さｒの変化によって、正規化された固有反射率が変化する。
【００３４】
数１および数２を用いることにより、温度Ｔの変化に起因する固有反射率Ｒの変化は、次の数７によって表示できる。
【００３５】
【数７】
ウェーハ１０に向かうレーザビームの波長変化に起因する波長λの変化による固有反射率Ｒの変化を決定するため、波長λの変化に起因するウェーハの研磨済み表面の波長Ｒo の変化は、既知の値であるとする。この仮定を数６および数７に適用し、レーザビームの波長λの変化に起因する固有反射率Ｒを解くと、次の数８が得られる。
【００３７】
【数８】
従って、波長変調によって生じる波長λの変化による表面の固有反射率Ｒの変化を計算できる。
【００３９】
波長が異なる２つのレーザビームを用いると、放出特性について知らなくても、正確な温度測定を行うことができる。レーザの波長は、双方のレーザのフォトンエネルギーが検査中のウェーハのシリコンバンドギャップエネルギーよりも高く、ウェーハがレーザの波長に対して透過できるように選択しなければならない。更にシリコンのバンドギャップエネルギーは温度Ｔの増加と共に減少するので、ウェーハの受ける最高温度にあるシリコンの最小バンドギャップエネルギーに基づいて波長を選択しなければならない。更に、研磨済み表面の固有反射率Ｒo の変化と、２つの接近する波長におけるレーザビーム波長λの変化の関係が、次の数９によって表示できるように、２つのレーザビームの波長は互いに接近するように選択する。
【００４０】
【数９】
このことは、レーザ波長変化に対して正規化された固有反射率の変化が、２つの隣接する中心波長λ1 およびλ2 で等しくなることを意味している。
【００４２】
数９の条件を満たすため、レーザビーム１およびレーザビーム２の一つの可能な選択案は、８５０ナノメータ（ｎｍ）の波長のレーザビーム１と、８２０ｎｍの波長のレーザビーム２を選択することである。レーザ電流を変調することで調整できる単一モード・ダイオード・レーザがこの要求に適応する。また、他の可能な選択としては、８２０ｎｍの波長のレーザ・ビーム１と７８０ｎｍの波長のレーザ・ビーム２の組合せがある。これらレーザのいずれも、比較的低額で市販されているダイオードレーザである。
従って、双方のレーザビーム１およびレーザビーム２における波長λの変化に起因するウェーハ１０の未研磨表面の固有反射率Ｒの変化は、下記の数１０によって表示できる。
λ1 ＞λ2 であるので、数１１が得られる。
【００４３】
【数１０】
【数１１】
温度Ｔの変化に起因する固有反射率Ｒの変化は、数７で表示でき、温度Ｔの変化に起因するウェーハ表面の二乗平均表面粗さｒの変化は、数１で表示できることが判っているので、次を仮定する。
【００４６】
【数１２】
ここで、ｒo は室温または別の既知の温度におけるウェーハ１０の未研磨裏面の二乗平均表面粗さであり、
ｒは測定温度におけるウェーハ１０の未研磨裏面の二乗平均表面粗さである。
【００４８】
次に、数１１に数１２を代入すると、次の数１３が得られ、これにより未知の温度Ｔを解くことができる。
【００４９】
【数１３】
従って、第１および第２レーザビームに対する波長λの変化に起因する固有反射率Ｒの変化を測定することにより、既知の温度（例えば室温）における二乗平均表面粗さｒを求め、数１１を適用することによりウェーハ１０の温度を決定できる。既知の温度は一般に室温（３００°Ｋ）である。未知の温度を測定するには、未知の温度における第１および第２レーザビームの波長λの変化に起因する反射率Ｒの変化を測定し、これら測定値を用いて数１３に適用すると、ウェーハ１０の温度Ｔを決定できる。
【００５１】
本発明の温度センサの分解能は、デバイス処理用に完全に許容可能である。例えば下記が判っているものとする。
【００５２】
【数１４】
数７を適用すると、次の式が得られる。
【００５４】
【数１５】
これにより、温度測定分解能は１セルジウス度よりも小さくなる。このことは、レーザ波長が短くなれば測定感度が高くなり、８５０ｎｍのレーザ波長λでは、ウェーハ温度が１℃変化すると、ウェーハ表面からの反射パワーＰspは４６０ｐｐｍ変化する。この固有反射率の感度により、１℃以内の温度測定感度が得られる。
【００５６】
図３は、本発明の代表的なシングルウェーハ環境を確立する半導体製造リアクタ３０の略図を示す。シングルウェーハ用高速熱／プラズマ処理リアクタ、例えばテキサスインスツルメンツ社の真空プロセッサ（ＡＶＰ）内には、デバイス処理用の半導体ウェーハ１０が配置できる。図３の底部の右側コーナーから説明を開始すると、ガス分配ネットワーク３２は、２つのガスマニホールド、すなわち非プラズマ処理ガスマニホールド（図示せず）とプラズママニホールドを含むことができる。非プラズマ処理ガスマニホールドは、ガスライン３４に接続しており、このガスライン３４はリアクタのケーシング３６および処理チャンバの壁３８を貫通し、アース電極４０を通ってガス注入器４２内に延びている。プラズママニホールドはガスライン４４を通り、処理プラズマ発生用の放電キャビティ４６内に接続している。処理プラズマで附勢された種（Ｓｐｅｃｉｅｓ）は、プラズマ放電管４８内を通り、リアクタのケーシング３６および処理チャンバの壁３８を通過し、次にアース電極４０を通ってウェーハ処理環境内に達する。
【００５７】
ガス注入アセンブリ４２の上方にて、低熱質量ピン５０によって支持された半導体ウェーハ１０がある。低熱質量ピン５０は処理チャンバ３８内でアース電極４０によって支持されている。処理チャンバ３８は光学的石英のウィンドー５２を含み、このウィンドーは半導体ウェーハ１０とタングステン−ハロゲン加熱ランプモジュール５４とを分離している。本センサの一実施例では、タングステン−ハロゲン加熱ランプモジュール５４は、本発明の一つ以上の温度センサを含むが、これらセンサについてはその後の図面を参照して説明する。
【００５８】
処理チャンバ３８は、処理ガスおよびプラズマをポンプ用パッケージ５８内に除去するポンプダウンインターフェース５６も含む。更に分離ゲート６０は、ロードロックチャンバ６２から処理チャンバ３８内への半導体ウェーハの通過を可能とする。半導体ウェーハの処理チャンバ３８への移動を可能とするため、処理チャンバの壁３８は垂直に移動する機素（図示せず）によって支持されている。ロードロックチャンバ６２内には、半導体ウェーハのカセット６４があり、ウェーハハンドリングロボット６６がこのカセットから処理用の単一の半導体ウェーハ１０を取り出す。ロードロックチャンバ６２および処理チャンバ３８を真空状態に維持するため、ロードロックチャンバ６２はポンプ用パッケージ５８が真空状態を維持できるようにする真空ポンプインターフェース６８も含む。
【００５９】
プロセス制御用コンピュータ７０は、図３のリアクタ３８における半導体ウェーハ１０の製造を制御する。プロセス制御用コンピュータ７０からの制御信号としては、ライン７４上を通ってマルチゾーンの温度／ランプパワーコントローラ７２へ送られる信号がある。マルチゾーンコントローラ７２はランプモジュール電源７６へ種々の制御信号を発生する。次にランプモジュール電源７６は、タングステン−ハロゲン加熱ランプモジュール５４へ種々の制御信号を発生する。プロセス制御用コンピュータ７０は、ポンプ用パッケージ５８へ制御真空圧設定点を指令し、ガス分配ネットワーク３２にガスおよびプラズマ入口フロー信号を送る。放電キャビティ４６においてプラズマスペシーを適正に附勢するため、プロセス制御用コンピュータ７０はマイクロウェーブソース７８に制御信号を送り、マイクロウェーブソース７８は一実施例では２４５０ＭＨｚの周波数で作動する。
【００６０】
タングステン−ハロゲン加熱ランプモジュール５４への入力パワーレベルを制御するため、プロセス制御用コンピュータ７０は、（検出ライン８２を介して受信された）温度センサ出力に応答して、ライン７４を介してマルチゾーンコントローラ７２へパワー制御信号を送る。タングステン−ハロゲン加熱ランプモジュール５４からプロセス制御用コンピュータ７０までの検出ライン８２は、ウェーハ上のマルチポイントにおける半導体ウェーハ１０の温度をリアルタイムで測定する本発明の温度センサからの信号を含む。
【００６１】
図４は、本発明の一実施例である温度センサ１００の略図を示す。センサ１００は、第１レーザ１０４と第２レーザ１０６とを含む光学的エネルギーソースすなわちレーザソース１０２を含む。レーザソース１０２はレーザドライバー１０８からのパワーを受け、レーザドライバー１０８は発振器１１０からの変調信号を受ける。発振器１１０は図３のプロセス制御用コンピュータ７０によって制御できる。
【００６２】
センサ１００の一実施例では、レーザ１０４およびレーザ１０６の波長はシリコンウェーハの温度測定のためそれぞれ８５０ｎｍおよび８２０ｎｍに選択されている。シリコンウェーハの温度測定のために、他の組み合わせ、例えば８２０ｎｍの波長λのレーザ１０４と８１０ｎｍの波長λのレーザ１０６との組み合わせ、または８１０ｎｍの波長λのレーザ１０４と７８０ｎｍのレーザ１０６との組み合わせも使用できる。レーザソース１０２は一対の光ファイバー１１２によりマルチプレクサ１１４に結合されている。マルチプレクサ１１４は受信するレーザビームを単一の複合ビームに組み合わせ、光ファイバーケーブル１１８により指向性カプラー１１６に結合されている。別の実施例では、マルチプレクサ１１４は光ファイバー束となっている。指向性カプラー１１６は、光ファイバーケーブル１２０を介してファイバー終端およびコリネート化レンズ１２２に光ファイバーケーブル１２０を介して結合されている。指向性カプラー１１６は、本発明の発明の原理から逸脱することなくファイバー束と置換できる。
【００６３】
レンズ１２２は、第１レーザ１０４と第２レーザ１０６からのレーザビームの組み合わせであるレーザビーム１２４をウェーハ１０へ向け、これから反射させる。ウェーハ１０は、このウェーハ１０の裏の粗面２２がレンズ１２２側に向き、同時に製造プロセス中におくことができるウェーハ１０の表の表面がレンズ１２２と反対側に向くように、装置１００内に位置している。
【００６４】
指向性カプラー１１６は、光ファイバーケーブル１２６により波長分割デマルチプレクサ（ＷＤＭ）１２８に結合されている。ＷＤＭ１２８は検出器モジュール１３０に結合されている。検出器モジュール１３０は第１検出器１３２および第２検出器１３３を含み、これら検出器は低ノイズの検出器にできる。検出器モジュール１３０では、ゲルマニウム、シリコンまたはアバランシュ形光検出器も都合よく使用できる。第１検出器１３２は、第１プリアンプ／割算器１３４に結合され、第２検出器１３３は、第２プリアンプ／割算器１３６に結合されている。これらプリアンプ／割算器１３４および１３５の出力信号は、信号プロセッサ１３８へ送られる。
【００６５】
信号プロセッサ１３８は多くのアナログ、デジタルまたはハイブリッド回路を有することができ、この信号プロセッサ１３８は、図４に示される構成のみに限定されるものではない。事実、信号プロセッサ１３８はレーザドライバー１０８、発振器１１０、検出器モジュール１３０、プリアンプ／割算器１３４、１３６、および検出器１６６、１６８を含むように設計できる。信号プロセッサ１３８は、第２プリアンプ／割算器１３６に結合されたロックインアンプ１４０と第１プリアンプ／割算器１３４に結合されたロックインアンプ１４２とを含む。信号プロセッサ１３８は、ロックインアンプ１４０に結合された第１混合器１４４と、ロックインアンプ１４２に結合された第２混合器１４６も含む。これら混合器はライン１４７上に供給される発振器１１０からのレーザ変調発振信号の何分の１かを、それぞれのロックインアンプの出力に乗算する。
【００６６】
信号プロセッサ１３８は、第１混合器１４４および第１割算器１５０に結合されたローパスフィルタ１４８を含むローパスフィルタも含む。第１混合器１４６および第２割算器１５４には、ローパスフィルタ１５２が結合されている。プリアンプ／割算器１３６と第１割算器１５０との間には、ローパスフィルタ１５６が結合されており、第１プリアンプ／割算器１３４と第２割算器１５４との間にローパスフィルタ１５８が結合されている。割算器１５０および１５４の出力信号は、差動アンプ１６０に結合されており、差動アンプ１６０は信号プロセッサ１３８の出力信号を発生する。
【００６７】
信号プロセッサ１３８の出力信号は、アナログ−デジタルコンバータ１６２に結合され、コンバータ１６２の出力信号はコンピュータ１６４に送られる。別の実施例では、コンピュータ１６４は図３のプロセス制御用コンピュータ７０内に設けることができる。
【００６８】
信号プロセッサ１３８の出力信号１６３は、数１０および１３のうちの次の式に対応している。
【００６９】
【数１６】
コンピュータ１６４は基準温度（例えば室温）および未知の温度における測定に基づくウェーハ１０の温度を抽出する。
【００７１】
図５は、本発明の図４のセンサ１００によるウェーハ１０の温度のリアルタイムの非接触測定で実行される機能ステップを示す図である。このプロセスは、ウェーハ１０の温度が既知、一般に室温のような既知の基準温度（３００°Ｋ）となっている状態で、ステップ２００でスタートする。まず、ウェーハ１０の二乗平均表面粗さｒo を測定するため、ステップ２０４で発振器１１０はレーザソース１０２に対するレーザドライバー１０８に対し変調信号を発生する。ステップ２０６で、レーザドライバー１０８は変調された電流をレーザソース１０２へ発生する。レーザソーズ１０２内で第１レーザ１０４および第２レーザ１０６は、光ファイバーケーブル１１２により第１および第２レーザビームをマルチプレクサすなわち結合器１１４へ送る。ステップ２０８において、マルチプレクサ１１４は２つのレーザビームを一本のビームに組み合わせる。ステップ２１０では、組み合わされたレーザビームはウェーハ１０へ向けられ、このウェーハ１０から反射される。これは組み合わされたビーム１２４を光ファイバーケーブル１１８を通して指向性カプラー１１６へ発生するマルチプレクサ１１４によって達成される。指向性カプラー１１６すなわちファイバー束は、指向性カプラー１１６とコリメート化／収集レンズ１２２との間の光ファイバーケーブル１２０上を進む信号の向きを制御する。指向性カプラー１１６は、マルチプレクサ１１４からのレーザビームが光ファイバーケーブル１２０上を進んで、レンズ１２２に到達できるようにする。レンズ１２２は、組み合わされた第１および第２レーザビームをコリメート化、すなわち合焦することにより、ウェーハ１０の裏の表面２２に投射し、反射された固有ビームを受ける。
【００７２】
数１１を用いて既知の基準温度または室温における裏面の粗さｒo を計算するには、ウェーハ１０に向けられた２つのレーザビームの中心波長近くの波長λの変化に起因するウェーハ１０の裏の表面２２の固有反射率Ｒの変化を測定することが必要である。これは、ステップ２０６において、複合ビーム１２４における２つのレーザビームの波長λを変調することによって行うことができる。レーザビーム１２４の波長をステップ２０６で変調し、ステップ２１６で分離したときの固有反射パワーＰspの値の変化を測定することにより、固有反射率の値の変化を測定する。反射された固有反射パワーＰspの値は、散乱パラメータの値を与え、次にこの散乱パラメータの値を用いて、室温におけるウェーハ１０の裏の表面の粗さを計算できる。
【００７３】
反射された固有パワーのレーザビーム１２４は、レンズ１２２によりコリメート化され、光ファイバーケーブル１２０により指向性カプラー１１６へ送られる。戻り路において、指向性カプラー１１６（またはファイバー束）は、光ファイバーケーブル１２６を介してＷＤＭ１２８へ反射された固有レーザビームへ向ける。ステップ２１６では、ＷＤＭ１２８は複合ビーム１２４を固有第１レーザビームと固有第２レーザビームから成る反射固有ビームにデマルチプレクシング（分離）し、検出器モジュール１３０にデマルチプレクシングされた、すなわち分離されたビームを表示する信号を発生する。
【００７４】
ステップ２１８では、二乗平均表面粗さｒo を決定するのに必要なデータの抽出が開始する。検出器モジュール１３０では、第１検出器１３２および第２検出器１３３は、信号プロセッサ１３８内での処理をするための反射レーザビームのパワーを測定する。プリアンプ／割算器１３４および１３６は、信号プロセッサ１３８内での処理のためにそれぞれ検出器１３２および１３３からの信号を条件付ける。
【００７５】
ステップ２１８において、信号プロセッサ１３８はビームの波長λの変化に起因する反射率Ｒの変化を識別できるように、固有反射ビームを示す信号から必要な上方を抽出する。ステップ２１９では、ウェーハ１０の温度Ｔが既知であるかどうかについて問われる。ウェーハが既知の温度、例えば室温になっていると仮定すれば、プログラムフローはステップ２２０へ進む。ステップ２２０では、数１１を使用し、コンピュータ１６４はウェーハ１０の裏の表面２２の二乗平均表面粗さｒo を計算できる。二乗平均表面粗さｒを決定すると、プログラムはリアルタイムの連続的なウェーハ温度測定のためのステップ２０４にリターンする。
【００７６】
後の時間におけるウェーハ１０の未知の温度を決定するため、図５を参照して述べたステップを繰り返すが、ウェーハ１０の温度Ｔが未知であるステップ２１９において、プログラムフローはステップ２２２に進む点が異なる。図５のステップ２０４から２１８を実行することにより、レーザの波長λの変調に起因する反射率Ｒの変化が測定され、室温における二乗平均表面粗さｒo の値を知ることにより、未知の温度Ｔをステップ２２２において、数１３を用いてリアルタイムで得ることができる。
【００７７】
図４のセンサ１００の信号対ノイズ性能（ＳＮ比）を高めるため、検出器モジュール１３０を冷却することが有効であることが判っている。例えば熱電気冷却を行い、室温よりも低い温度で検出器のモジュールを作動させると、センサ１０におけるノイズの問題が減少する。更にレーザソース１０２からの波長はレーザソース１０２を冷却することによって最適化できる。これによりセンサ１００における信号対ノイズ比および温度測定精度が向上する。
【００７８】
波長変化に起因する固有反射率の変化を測定する場合、レーザビームの変調を用いる。これは発振器１１０からレーザドライバー１０８までの矩形波または三角形波を用いることにより発生される。入射レーザビームのパワーレベルを測定するのに、図４に示すような付加検出器１６６および１６８を用いることができる。検出器１６６および１６８は入射ビームパワーレベルに比例した信号を発生する。検出器１３２および１３３の出力をそれぞれ検出器１６６および１６８の出力で割ることにより、レーザのパワードリフトおよびノイズの作用をキャンセルできる。割った結果はプリアンプ／割算器１３４および１３６を介して信号プロセッサ１３８に送られる。これにより、システム１００のＳＮ比および測定繰り返し性を大きく高めることができる。
【００７９】
三角形波または矩形波変調の代わりに発振器１１０からのサイン波信号を用いることによりレーザビームおよび波長の変調を行うこともできる。レーザソース１０２は温度に関連したドリフトを除くように一定温度に維持できる。更に４つの検出器１３２、１３３、１６６および１６８のすべてを２００°Ｋと３００°Ｋの間の温度に冷却すれば、ノイズ効果を最小にし、測定分解能および繰り返し性を最大にできる。更に干渉計を用いて変調に起因する各レーザビーム内の波長λの正確な変化を測定することもできる。
【００８０】
図６は、図３の高速熱処理チャンバ３０へのセンサの組み込みを示す、本発明の温度センサの好ましい一実施例を示す略図である。この図では、半導体ウェーハ１０は裏の表面２２が温度センサに向くよう、表面を裏にして置かれている。図６は、ウェーハ１０上の多数の点での温度測定をするように配置された、３つのウェーハ温度センサ１００を示す。ウェーハ上の温度分布を測定するのに使用されるセンサプローブの数には制限がない。各温度センサ１００のファイバー終端およびコリネート化レンズ１２２は、加熱ランプモジュール５４内に位置する中空光パイプに固定された状態に示されている。図６は光学的石英のウィンドー５２よりも低い位置に設けられたウェーハ１０を示している。光学的ウィンドー５２は、ランプの光束およびセンサ用レーザビームをウェーハ１０に伝えるよう作動するだけでなく、半導体ウェーハ１０を処理するための処理チャンバ内の制御された処理環境も維持する。光学的ウィンドー５２はランプモジュール５４からのランプエネルギーおよび送信され、各温度センサ１００により受信される入射コヒーレントレーザビーム１２４の双方に対して光学的に透過的である。この光学的透過性はウィンドーの材料および光学的ウィンドー５２を通過する光学的エネルギーの波長に依存しているので、ウィンドー５２のための材料は本質的な特性として、所望のバンド内で光学的透過性を有するように選択される。例えば１. ３ｎｍのレーザビームに対しては、例えば石英のようなウィンドー材料を使用できる。４ｎｍよりも長い波長では、別のウィンドー材料、例えばサファイアが必要となる。
【００８１】
図６の多数の点での温度センサの作動は、図４の温度センサ１００の作動と同様である。各温度センサ１００は、レンズ１２２によりレーザビーム１２４を石英ウィンドー５２を通過させ、ウェーハの裏の表面の周辺部１７０を通過させる。各レーザビーム１２４は、ウェーハ１０の裏の表面に入射し、反射されたビームの一部は固有ビームとしてレンズ１２２へ戻されるように伝えられ、残りの部分は散乱反射される。レーザの波長変調に起因するウェーハ１０の裏の表面の固有反射率の変化を測定するには、各レーザビームを変調し、その作用を測定しなければならない。ウェーハ１０の固有反射率の値の測定された変化および測定された室温での二乗平均表面粗さｒo を用いることにより、センサプローブの位置に対応するウェーハ位置でのウェーハ１０の温度をリアルタイムで測定する。
【００８２】
ＲＴＰリアクタ３０内に多数の温度センサ１００を設けることにより、ウェーハ１０の温度マップすなわち分布を測定することができる。各システム１００により測定された温度の値は、均一でかつ繰り返し可能な処理を行うためのマルチゾーン温度制御システムへ送ることができる。図５に示される温度センサの各レンズ１２２は、ファイバー束に結合できることに留意すべきである。ファイバー束は（２つの多重化された波長を有する）レーザビームを送信し、各センサプローブ内の固有の反射ビームを受信するのに使用できる。
【００８３】
図７は、ファイバーの代わりにミラーおよびスプリッタを使用することに基づく本発明の別の実施例を示す。図７のウェーハ温度測定センサ１８０は、図４の温度センサ１００と同じような部品の外に、ビームスプリッタ１８２、１８４、１９２および１９４を含む。第１レーザ１０４は、第１ビームをスプリッタ１９２に向け、スプリッタ１９２は、第１レーザビームを検出器１９６に向かう一部と、ビームスプリッタ１８２に向く他の部分に分割する。次にビームスプリッタ１８２はビームの一部をビームスプリッタ１８４へ送り、次にビームスプリッタ１８４は第１レーザ１０４から生じたビームの一部をウェーハ１０へ送る。第２レーザ１０６は第２レーザビームをスプリッタ１９４へ向け、スプリッタ１９４は第２レーザビームを２つの部分に分割する。第１部分は検出器１９８まで進み、残りの部分はビームスプリッタ１８４まで進む。ビームスプリッタ１８４はレーザソース１０６からのレーザビームの一部と、第１レーザソース１０４からのビームの一部とを組み合わせ、組み合わされたビームをウェーハの裏の表面２２へ送る。
【００８４】
レーザ１０４と１０６の組み合わされた部分は、組み合わされたビーム１２４を形成し、このビーム１２４はウェーハ１０へ向けられ、その固有の反射部分はビームスプリッタ１８２および１８４により、プリズム状のデマルチプレクサ１９０に向けてガイドされる。プリズムデマルチプレクサ１９０は反射された固有の組み合わされたレーザビームに対して、波長分離デマルチプレクシングを実行し、分離された第１および第２反射ビームを検出器モジュール１３０へ送る。検出器モジュール１３０の出力信号は、（図３には明瞭には示されていない）信号プロセッサ１３４、１３８へ送られ、図４を参照して説明したように処理される。
【００８５】
図７に示したレーザソース１０２のレーザは、同調可能な値応答レーザにできる。同調可能なダイオードレーザは、それらのドライブ電流をレーザドライバー１０８および発振器１１０により変調することにより、変調できる。電流の変調により、レーザの出力波長およびレーザソース１０２からのレーザビームの強度が変化し、この結果、同時に振幅変調および周波数変調が生じる。理想的なシステムでは、レーザの強度レベルを変調することにより、レーザの波長の変調のみが行われる。しかしながら、このことは可能ではない。従って、ビームスプリッタ１９２、１９４および検出器１９６、１９８はレーザ１０４および１０６からの入射レーザビームの強度をモニタするのに使用され、検出器１３２、１３３からの出力信号は検出器１９６および１９８からの出力信号でそれぞれ割られ、強度変動作用をキャンセルする。
【００８６】
黒体吸収器１８６および１８８は、元の入射ビームの方向にビームスプリッタ１８２、１８４から発生する過剰なレーザビームパワーを散逸させる。
【００８７】
図４または７に示すウェーハ温度測定装置のいずれの実施例でも、図示した２つのビームの代わりに単一のレーザを使用することもできる。このような単一のレーザを用いる実施例は、表面粗さを直接測定し、ウェーハ温度を計算できる能力も有する。このような単一レーザ装置は、固有ビームのみならずウェーハの表面から散乱反射されたビームもリアルタイムで測定しなければならない。
【００８８】
以上で、ウェーハ１０の二乗平均表面粗さおよび裏の表面２２からの固有反射率を測定することに関連させて、本発明のいくつかの実施例について説明したが、本発明はウェーハ１０の表の表面にレーザビームを向けることにより、ウェーハ１０の温度Ｔを測定するのにも使用できる。ウェーハ１０の表の表面での波長の変化に起因する固有反射率の変化は、本発明のセンサによって測定できる。また、ここに述べた本発明のいくつかの実施例は、半導体処理以外の用途にも使用できる。本発明のセンサはワークピースの温度の測定に有効である。
【００８９】
以上で本発明について詳細に説明したが、特許請求の範囲に記載の発明の要旨から逸脱することなく、種々の変更、置換および変形が可能であると理解すべきである。
【００９０】
以上の説明に関して、更に以下の項を開示する。
（１）既知のスペクトル特性を有する光エネルギーを発生するための光エネルギーソースと、
ワークピースに向けて光エネルギーの少なくとも一部を送り、ワークピースとの相互作用の後の光エネルギーの少なくとも一部を受けるための光学システムと、
温度依存性の表面粗さにより誘導された光散乱現象によって影響される光学的パラメータの測定に基づいて、ワークピースの温度を決定するための信号処理システムとを備えた、処理装置においてリアルタイムで温度測定をするためのセンサ。
（２）前記温度依存性の表面粗さにより誘導された光散乱現象は、ワークピースの温度、熱膨張、収縮作用に依存するワークピースの表面散乱パラメータに関連している第１項記載のセンサ。
（３）前記光エネルギーソースは、少なくとも一つのレーザソースを備えた、第１項記載のセンサ。
（４）前記光エネルギーソースは、
第１波長の第１レーザビームを発生するための第１レーザソースと、
第２波長の第２レーザビームを発生するための第２レーザソースとを更に含む第１項記載のセンサ。
【００９１】
（５）第１波長の第１レーザビームを発生するための第１レーザソースと、
第２波長の第２レーザビームを発生するための第２レーザソースとを更に含み、
前記信号処理システムは更に、
レーザビームがワークピースの表面に向かい、これより戻る際に第１および第２レーザビームの波長を変調するための波長変調回路と、
第１および第２レーザビームの波長の変調から生じる加工品の反射率の変化を測定するための測定回路と、
第１および第２レーザビームの波長の変調から生じるワークピースの反射率変化から、既知の基準温度におけるワークピースの表面の粗さを決定するよう作動でき、ワークピースが未知の温度にある場合の第１および第２レーザビームの波長の変調から生じるワークピースの反射率の変化および既知の温度にあるワークピースの表面粗さからワークピースの温度を決定するように作動できる回路とを備えた、第１項記載のセンサ。
（６）第１波長の第１レーザビームを発生するための第１レーザソースと、
第２波長の第２レーザビームを発生するための第２レーザソースとを更に含み、
前記光学システムは更に、
一つの組み合わされたビームとなるように第１レーザビームと第２レーザビームとを組み合わせるための光学的マルチプレクサと、
組み合わされたビームの少なくとも一部をワークピースの表面に向けて送信し、ワークピースの表面から反射された後の送信ビームの少なくとも一部を受信するための光ガイド部品と、
組み合わされたビームをワークピースからの反射の後に第１波長のビームと第２波長のビームとに分離するための光学的デマルチプレクサとを備えた第１項記載のセンサ。
【００９２】
（７）前記光学システムは、センサシステム全体に光エネルギーを向けるよう作動できる光ファイバーを更に含む第１項記載のセンサ。
（８）前記光学システムは、センサシステム全体に光エネルギーを向けるための複数のビームスプリッタを更に含む第１項記載のセンサ。
（９）前記光学システムは、ワークピースとの間での光エネルギーの送信および収集を制御するよう作動できる指向性カプラーを含む第１項記載のセンサ。
（１０）信号処理システムは、ワークピースからの反射の後の第１および第２レーザビームのパワーレベルを測定するよう作動できる検出器を含む第１項記載のセンサ。
【００９３】
（１１）前記光エネルギーソースは、
第１波長の第１レーザビームを発生するための第１レーザソースと、
第２波長の第２レーザビームを発生するための第２レーザソースと、
第１および第２レーザソースの波長は、第１および第２レーザ波長に対する固有反射パラメータの正規化された微分値が実質的に下記の値
【００９４】
【数１７】
に実質的に等しくなるように選択された第１項記載のセンサ。
【００９６】
（１２）第１波長の第１レーザビームを発生するための第１レーザソースと、第２波長の第２レーザビームを発生するための第２レーザソースとを更に含み、
前記信号処理システムは更に、
ワークピースからの反射前の第１および第２レーザビームの強度を測定するように作動できる入力検出器と、
ワークピースからの反射の後の第１および第２レーザビームの強度を測定するように作動できる出力検出器と、
前記入力検出器および前記出力検出器からの第１および第２レーザビームの測定された強度を用いて、第１および第２レーザビームのパワーレベルの変動を補償するように作動できる回路とを備えた第１項記載のセンサ。
（１３）第１波長の第１レーザビームを発生するための第１レーザソースと、第２波長の第２レーザビームを発生するための第２レーザソースとを更に含み、
前記信号処理回路は更に、前記第１および第２レーザソースを駆動するように作動できるレーザドライバを含み、該レーザドライバは前記第１および第２レーザソースに供給される電流を変えることにより、第１および第２レーザビームの波長を変調するようにも作動できる第１項記載のセンサ。
（１４）前記ワークピースは半導体ウェーハを備えた第１項記載のセンサ。
（１５）前記処理装置は半導体デバイス製造装置を含む第１項記載のセンサ。
【００９７】
（１６）第１波長の第１レーザビームを発生する工程と、
第２波長の第２レーザビームを発生する工程と、
第１および第２レーザビームをウェーハ表面から同時に反射させる工程と、
第１および第２レーザビームの波長を変調する工程と、
ウェーハが既知の基準温度にある場合、前記変調工程から生じる第１および第２波長に対応するウェーハの固有反射率の第１および第２変化を測定する工程と、
既知の温度にあるウェーハの表面粗さ特性を決定し、ウェーハが未知の温度にある場合、第１および第２レーザビームをウェーハから再び同時に反射させる工程と、
第１および第２レーザビームの波長を再び同時に変調する工程と、
ウェーハが未知の基準温度にある場合、前記変調工程から生じる第１および第２波長に対応するウェーハの固有反射率の第１および第２変化を再び測定する工程と、
未知の温度にあるウェーハの測定された表面粗さ特性および未知の温度にあるウェーハの固有反射率の第１および第２変化からウェーハ温度を決定する工程とを備えた、半導体ウェーハの温度を測定するための方法。
（１７）前記反射工程前に第１レーザビームと第２レーザビームとを組み合わせて一つの組み合わされたビームとする工程と、
前記測定工程前に前記組み合わされたビームを第１レーザ波長のレーザと第２波長のレーザとに分離する工程とを更に備えた、第１６項記載の方法。
（１８）前記反射工程前に第１レーザビームおよび第２レーザビームの強度を測定する工程と、
前記反射工程の後に第１および第２レーザビームの強度を測定する工程と、
前記反射工程の前後における第１および第２レーザビームの測定された強度を用いて、第１および第２レーザビームのパワーの変動効果を補償する工程を更に含む第１６項記載の方法。
（１９）第１および第２レーザ波長に対する固有反射パラメータの正規化された微分値が、実質的に下記の値
【００９８】
【数１８】
に実質的に等しくなるように、第１および第２レーザソースの波長を選択する工程を更に含む１６項記載の方法。
【０１００】
（２０）半導体処理装置における半導体ウェーハの温度を測定するよう作動できる複数の温度センサと、
第１波長の第１レーザビームを発生するための第１レーザソースと、
第２波長の第２レーザビームを発生するための第２レーザソースと、
レーザビームがウェーハの表面との間に向けられる際に、第１および第２レーザビームの波長を変調するように作動できる波長変調回路と、
第１および第２レーザビームの波長の変調によるウェーハの反射率の変化を測定するように作動できる測定回路と、
第１および第２レーザビームの波長の変調から生じるワークピースの反射率変化から、既知の基準温度におけるワークピースの表面の粗さを決定するよう作動でき、ワークピースが未知の温度にある場合の第１および第２レーザビームの波長の変調から生じるワークピースの反射率の変化および既知の温度にあるワークピースの表面粗さからワークピースの温度を決定するように作動できる回路とを備え、
前記複数の温度センサはウェーハの表面に分布された複数の点におけるウェーハの温度を測定するように配置された、半導体処理装置における半導体ウェーハの温度を測定するためのマルチポイントセンサシステム。
【０１０１】
（２１）半導体処理装置３０における半導体ウェーハ１０の温度を測定するためのセンサ１００は、第１波長の第１レーザビームを発生するための第１レーザ１０４および第２波長の第２レーザビームを発生するための第２レーザ１０６を含む。このセンサは更にレーザビームがウェーハ１０に向けられ、これより反射される際の第１および第２レーザビームの波長を変調するためのレーザドライバ１０８および発振器１１０と、第１および第２レーザビームの波長の変調から生じるウェーハ１０の固有反射率の変化を測定するための検出器モジュール１３０も含む。このセンサシステムは更に、第１および第２レーザビームの波長の変調から生じるウェーハ１０の反射率の変化から既知の基準温度にあるウェーハ１０の二乗平均表面粗さを決定すると共に、ウェーハ１０が未知の温度にある場合の第１および第２レーザビームの波長の変調から生じるウェーハ１０の固有反射率の変化および既知の温度のウェーハの表面粗さからウェーハ１０の温度を決定する信号処理回路１３０も含む。
【図面の簡単な説明】
【図１】 半導体ウェーハの未研磨の裏の面で反射されたビームの固有成分および散乱成分を示す略図である。
【図２】 ウェーハの表面粗さと正規化された固有反射率との代表的な関係を示すグラフである。
【図３】 本発明の温度センサを用いる単一ウェーハの半導体デバイス製造リアクタの略図である。
【図４】 本発明の好ましい実施例を示す略図である。
【図５】 本発明の温度センサによって実行される方法を示すフローチャートである。
【図６】 本発明の好ましい実施例を示す略図である。
【図７】 ビームスプリッタおよびミラーを用いた本発明の別の実施例の略図である。
【符号の説明】
１０ 半導体ウェーハ
１００ センサ
１０４ 第１レーザ
１０６ 第２レーザ
１０８ レーザドライバ
１１０ 発振器
１３０ 検出器モジュール
１３８ 信号処理回路
Claims (1)
- 第１波長の第１レーザビームを発生する工程と、
第２波長の第２レーザビームを発生する工程と、
第１および第２レーザビームをウェーハ表面から同時に反射させる工程と、
第１および第２レーザビームの波長を変調する工程と、
ウェーハが既知の基準温度にある場合、前記変調工程から生じる第１および第２波長に対応するウェーハの固有反射率の第１および第２変化を測定する工程と、
既知の温度にあるウェーハの表面粗さ特性を決定し、ウェーハが未知の温度にある場合、第１および第２レーザビームをウェーハから再び同時に反射させる工程と、
第１および第２レーザビームの波長を再び同時に変調する工程と、
ウェーハが未知の基準温度にある場合、前記変調工程から生じる第１および第２波長に対応するウェーハの固有反射率の第１および第２変化を再び測定する工程と、
未知の温度にあるウェーハの測定された表面粗さ特性および未知の温度にあるウェーハの固有反射率の第１および第２変化からウェーハ温度を決定する工程とを備えた、半導体ウェーハの温度を測定するための方法。
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| US6033108A (en) * | 1994-12-14 | 2000-03-07 | Mcdermott Technology, Inc. | Extended range fiber-optic temperature sensor |
| US5636258A (en) * | 1995-10-24 | 1997-06-03 | Siemens Aktiengesellschaft | In-situ temperature measurement using X-ray diffraction |
| US5938335A (en) * | 1996-04-08 | 1999-08-17 | Applied Materials, Inc. | Self-calibrating temperature probe |
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| US6063234A (en) * | 1997-09-10 | 2000-05-16 | Lam Research Corporation | Temperature sensing system for use in a radio frequency environment |
| US6107606A (en) * | 1998-01-05 | 2000-08-22 | Texas Instruments Incorporated | Method and apparatus for measuring temperatures during electronic package assembly |
| US6174081B1 (en) * | 1998-01-30 | 2001-01-16 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Specular reflection optical bandgap thermometry |
| US6168311B1 (en) * | 1998-10-13 | 2001-01-02 | Checkpoint Technologies Llc | System and method for optically determining the temperature of a test object |
| US6146014A (en) * | 1998-11-04 | 2000-11-14 | Advanced Micro Devices, Inc. | Method for laser scanning flip-chip integrated circuits |
| US6247998B1 (en) | 1999-01-25 | 2001-06-19 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for determining substrate layer thickness during chemical mechanical polishing |
| US6994607B2 (en) * | 2001-12-28 | 2006-02-07 | Applied Materials, Inc. | Polishing pad with window |
| US6190234B1 (en) * | 1999-01-25 | 2001-02-20 | Applied Materials, Inc. | Endpoint detection with light beams of different wavelengths |
| US6403317B1 (en) * | 1999-03-26 | 2002-06-11 | Affymetrix, Inc. | Electronic detection of hybridization on nucleic acid arrays |
| US6437868B1 (en) | 1999-10-28 | 2002-08-20 | Agere Systems Guardian Corp. | In-situ automated contactless thickness measurement for wafer thinning |
| AU2002218653A1 (en) * | 2000-10-13 | 2002-04-29 | Tokyo Electron Limited | Apparatus for measuring temperatures of a wafer using specular reflection spectroscopy |
| US6563578B2 (en) * | 2001-04-02 | 2003-05-13 | Advanced Micro Devices, Inc. | In-situ thickness measurement for use in semiconductor processing |
| DE10119599A1 (de) * | 2001-04-21 | 2002-10-31 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zur Bestimmung von Temperaturen an Halbleiterbauelementen |
| US6563092B1 (en) | 2001-11-28 | 2003-05-13 | Novellus Systems, Inc. | Measurement of substrate temperature in a process chamber using non-contact filtered infrared pyrometry |
| US6781697B1 (en) * | 2002-01-16 | 2004-08-24 | Lockheed Martin Corporation | Portable system and method for determining one or more reflectance properties of a surface |
| US6883368B2 (en) * | 2002-04-18 | 2005-04-26 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. | Method and apparatus for characterizing the microwaviness of a disk surface |
| US7106446B2 (en) * | 2002-06-21 | 2006-09-12 | Therma-Wave, Inc. | Modulated reflectance measurement system with multiple wavelengths |
| EP1347280A1 (en) * | 2002-11-13 | 2003-09-24 | Agilent Technologies Inc. a Delaware Corporation | Optical parameter measuring system with associated temperature data |
| JP4777658B2 (ja) * | 2002-11-22 | 2011-09-21 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 研磨制御のための方法および器具 |
| US7280215B2 (en) * | 2003-09-24 | 2007-10-09 | Therma-Wave, Inc. | Photothermal system with spectroscopic pump and probe |
| US8036869B2 (en) | 2003-09-30 | 2011-10-11 | Tokyo Electron Limited | System and method for using first-principles simulation to control a semiconductor manufacturing process via a simulation result or a derived empirical model |
| US8014991B2 (en) * | 2003-09-30 | 2011-09-06 | Tokyo Electron Limited | System and method for using first-principles simulation to characterize a semiconductor manufacturing process |
| US8032348B2 (en) * | 2003-09-30 | 2011-10-04 | Tokyo Electron Limited | System and method for using first-principles simulation to facilitate a semiconductor manufacturing process |
| US20060138681A1 (en) * | 2004-12-27 | 2006-06-29 | Asml Netherlands B.V. | Substrate and lithography process using the same |
| US8104951B2 (en) * | 2006-07-31 | 2012-01-31 | Applied Materials, Inc. | Temperature uniformity measurements during rapid thermal processing |
| KR100777570B1 (ko) * | 2006-11-21 | 2007-11-16 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 급속열처리공정챔버의 오염측정장치 |
| US8544064B2 (en) * | 2007-02-09 | 2013-09-24 | Sony Corporation | Techniques for automatic registration of appliances |
| JP5203801B2 (ja) * | 2007-07-09 | 2013-06-05 | 株式会社神戸製鋼所 | 温度測定方法、温度測定具および温度測定装置 |
| JP5203800B2 (ja) * | 2007-07-09 | 2013-06-05 | 株式会社神戸製鋼所 | 温度測定部材、温度測定装置および温度測定方法 |
| WO2009048571A1 (en) * | 2007-10-12 | 2009-04-16 | Light Prescriptions Innovators, Llc | Free-form reflector array transforming a collimated beam into prescribed illumination |
| DE102007050557B4 (de) * | 2007-10-20 | 2013-01-24 | Hochschule Mittweida (Fh) | Einrichtung zur schnellen integralen und berührungslosen Messung der Rauigkeit |
| KR101892467B1 (ko) * | 2008-05-02 | 2018-08-28 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | 회전하는 기판들에 대한 비 방사상 온도 제어를 위한 시스템 |
| US20090316749A1 (en) * | 2008-06-23 | 2009-12-24 | Matthew Fenton Davis | Substrate temperature measurement by infrared transmission in an etch process |
| US8911145B2 (en) * | 2009-11-20 | 2014-12-16 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Method to measure the characteristics in an electrical component |
| JP5725584B2 (ja) | 2011-08-02 | 2015-05-27 | 有限会社ワイ・システムズ | 半導体層の温度測定方法および温度測定装置 |
| US8944003B2 (en) * | 2012-11-16 | 2015-02-03 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Remote plasma system and method |
| CN103411684B (zh) * | 2013-07-17 | 2016-04-06 | 中微半导体设备(上海)有限公司 | 测量反应腔室内薄膜温度的方法 |
| CN105928625B (zh) * | 2016-06-20 | 2023-04-07 | 中国工程物理研究院流体物理研究所 | 基于反射率变化的金属表面动态温度点测量方法 |
| US10444083B2 (en) | 2017-11-21 | 2019-10-15 | Watlow Electric Manufacturing Company | Multi-fiber optic sensing system |
| US10943768B2 (en) * | 2018-04-20 | 2021-03-09 | Applied Materials, Inc. | Modular high-frequency source with integrated gas distribution |
| CN109696114A (zh) * | 2019-01-08 | 2019-04-30 | 中山大学 | 调制解调波生成方法、生成器及在电容位移检测中的应用 |
| TWI776371B (zh) | 2020-01-30 | 2022-09-01 | 漢辰科技股份有限公司 | 用於在具有離子佈植機和處理站的離子佈植系統中控制晶圓溫度的方法、儲存一或多個程式的非暫態電腦可讀取儲存媒體以及離子佈植系統 |
Family Cites Families (27)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CH552197A (de) * | 1972-11-24 | 1974-07-31 | Bbc Brown Boveri & Cie | Einrichtung zum messen der rauhigkeit einer oberflaeche. |
| SU1004755A1 (ru) * | 1980-09-15 | 1983-03-15 | Предприятие П/Я Р-6681 | Оптический способ измерени высоты шероховатости поверхности объекта |
| JPS5814021A (ja) * | 1981-07-18 | 1983-01-26 | Canon Inc | 光学的温度計 |
| JPS5834309A (ja) * | 1981-08-25 | 1983-02-28 | Nok Corp | 非接触式面性状測定法 |
| US4511800A (en) * | 1983-03-28 | 1985-04-16 | Rca Corporation | Optical reflectance method for determining the surface roughness of materials in semiconductor processing |
| JPS63305228A (ja) * | 1987-06-06 | 1988-12-13 | Minolta Camera Co Ltd | 放射温度計 |
| US5350899A (en) * | 1992-04-15 | 1994-09-27 | Hiroichi Ishikawa | Semiconductor wafer temperature determination by optical measurement of wafer expansion in processing apparatus chamber |
| JPS61160028A (ja) * | 1985-01-07 | 1986-07-19 | Hitachi Ltd | 温度監視装置 |
| JPS622111A (ja) * | 1985-06-28 | 1987-01-08 | Ando Electric Co Ltd | 反射光による表面粗さ計 |
| US4823348A (en) * | 1986-06-03 | 1989-04-18 | Optra, Inc. | Laser stabilization device |
| JPS6325503A (ja) * | 1986-07-17 | 1988-02-03 | Ee D S:Kk | 表面粗さ計 |
| DE3803336C2 (de) * | 1988-02-04 | 1995-08-03 | Siemens Ag | Verfahren zur Temperaturkontrolle von Temperprozessen in der Halbleitertechnik |
| SU1567882A1 (ru) * | 1988-07-29 | 1990-05-30 | Черновицкий Государственный Университет | Способ определени функции распределени высот и углов наклона шероховатой поверхности |
| DE3906118A1 (de) * | 1989-02-28 | 1990-08-30 | Bosch Gmbh Robert | Vorrichtung zur interferometrischen erfassung von oberflaechenstrukturen |
| US4969748A (en) * | 1989-04-13 | 1990-11-13 | Peak Systems, Inc. | Apparatus and method for compensating for errors in temperature measurement of semiconductor wafers during rapid thermal processing |
| US4984902A (en) * | 1989-04-13 | 1991-01-15 | Peak Systems, Inc. | Apparatus and method for compensating for errors in temperature measurement of semiconductor wafers during rapid thermal processing |
| US5229303A (en) * | 1989-08-29 | 1993-07-20 | At&T Bell Laboratories | Device processing involving an optical interferometric thermometry using the change in refractive index to measure semiconductor wafer temperature |
| JPH03142305A (ja) * | 1989-10-30 | 1991-06-18 | Kawasaki Steel Corp | 表面粗度測定装置 |
| US5298970A (en) * | 1990-03-20 | 1994-03-29 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | Sample evaluating method by using thermal expansion displacement |
| DE4035266C2 (de) * | 1990-11-02 | 1995-11-16 | Jenoptik Jena Gmbh | Verfahren und Anordnung zur Thermowellenanalyse |
| DE4114671A1 (de) * | 1991-05-06 | 1992-11-12 | Hoechst Ag | Verfahren und messanordnung zur beruehrungslosen on-line messung |
| US5156461A (en) * | 1991-05-17 | 1992-10-20 | Texas Instruments Incorporated | Multi-point pyrometry with real-time surface emissivity compensation |
| US5213985A (en) * | 1991-05-22 | 1993-05-25 | Bell Communications Research, Inc. | Temperature measurement in a processing chamber using in-situ monitoring of photoluminescence |
| JPH0510830A (ja) * | 1991-06-28 | 1993-01-19 | Casio Comput Co Ltd | 温度検知素子 |
| US5249865A (en) * | 1992-04-27 | 1993-10-05 | Texas Instruments Incorporated | Interferometric temperature measurement system and method |
| US5263776A (en) * | 1992-09-25 | 1993-11-23 | International Business Machines Corporation | Multi-wavelength optical thermometry |
| US5326173A (en) * | 1993-01-11 | 1994-07-05 | Alcan International Limited | Apparatus and method for remote temperature measurement |
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