JP5665744B2 - 拡張温度高温測定のための方法および装置 - Google Patents
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Description
によって与えられる。ここでαは吸収係数であり、χはウェハーの厚さである。シリコンのバンドギャップ近くでの吸収係数は、図3のグラフで室温(20℃)については線120として、200℃については線122として、それぞれ図示されている既知の温度依存性を有する。線120、122の急勾配の部分は、光学バンドギャップの吸収端と同一であると見なされ、これは熱的に活性化された自由キャリアおよびフォノン寄与の両方の熱的変化に依存する。吸収端は、波長の増加とともに、より長い波長(より小さい光子エネルギー)にシフトする。
と表わすことができる。ここでλ1およびλ2は、0.8〜1.7μmにわたりうる光検出器の応答性のスペクトル限界を示す積分限界であり、R(λ)は、使用される任意のフィルターを包含する光検出器の応答関数であり、L(λ,TL)はランプ温度TLでのランプの放射強度スペクトルであり、Ωは、背景放射の差、ウェハーの上面での反射率、透過チャネルの視野因子、およびランプ放射強度の差に対処するための正規化因子である。ウェハー上面での反射率についての適正な正規化は、異なる水平および垂直構造を有する異なる種類のウェハーが、各種類の構造についてのRTP予熱を別個に最適化することなく処理されることを可能にする。その代わりに、主に単一の正規化測定で、上面反射率に主として影響を及ぼすそのような差を補償することができる。
によって与えられるタングステンフィラメントについての経験的表現から決定されてもよい。ここで、αはあるクラスのランプによって放出される放射についてのスペクトル測定結果によって決定されうる定数であり、RLはランプのためのSCRドライバーからの瞬間印加電圧および電流帰還によって決定されうるランプフィラメントの抵抗である。フィラメント温度の知識を使って、ランプの放射強度は、
から計算することができる。ここで、LBBは温度TLの表面からのプランク黒体放射スペクトルであり、
である。ここで、c1およびc2は、3.742×10−16Wm2および0.1439mKのそれぞれの値を有する周知の放射定数である。タングステンの放射率εは、温度および波長の両方の関数として周知である。巻回および補正因子δは、各クラスのランプについて計算されるまたは別法として測定される必要がある。
によって与えられる。ここで、αは波長λおよび温度TWにおけるシリコンの吸収係数である。吸収係数は、測定されてもよく、または「Emissivity of silicon at elevated temperatures」、Journal of Applied Physics、vol.74、no.10、1993年11月15日、pp.6353〜6364でTimansに記述されるモデルから計算できる。Timansモデルは、フォノンおよび自由キャリアによる吸収を説明し、低濃度ドープのシリコンについて測定吸収率との高い一致度を示す。Timansの文献はまた、高温測定の一般的な議論にも有用である。
Claims (15)
- 表側および裏側を有する基板を処理するための急速熱処理装置であって、
放射熱源を包含するチャンバーと、
前記基板の表側および裏側の一方が前記放射熱源に面するような位置で熱処理の間に前記基板を保持するための支持部材と、
放射源から前記基板を通って透過する放射を測定する透過放射検出器システムを包含する高温測定システムであって、前記放射源は第1および第2の離散波長で放射する2つの離散光源を含み、前記透過放射検出器システムは、前記第1の離散波長と前記第2の離散波長での透過放射を測定して、前記第1の離散波長での前記透過放射の強度を前記第2の離散波長での透過放射の強度と比較する、少なくとも1つの検出器モジュールを含む、高温測定システムと
を含む装置。 - 前記放射源が、前記高温測定システムと位置合わせされている、請求項1に記載の装置。
- 前記少なくとも1つの検出器モジュールは、前記第1および第2の離散波長で放射を測定するための第1の検出器モジュールを含んでいる、請求項1に記載の装置。
- 前記少なくとも1つの検出器モジュールは、前記第1の離散波長で放射を測定するための第1の検出器モジュールと、前記第2の離散波長で放射を測定するための第2の検出器モジュールとを含んでいる、請求項1に記載の装置。
- 前記第1の離散波長と前記第2の離散波長のうち低い方の数ナノメートル下から前記第1の離散波長と前記第2の離散波長のうち高い方の数ナノメートル上までの範囲の外側の波長を実質的にすべて排除する少なくとも1つの波長フィルターをさらに含んでいる、請求項1に記載の装置。
- 第1の波長フィルターおよび第2の波長フィルターを包含する少なくとも1つの波長フィルターをさらに含んでおり、前記第1の波長フィルターは、前記第1の離散波長を通過させるのに十分広い帯域通過を有し、第2の波長フィルターは、前記第2の離散波長を通過させるのに十分広い帯域通過を有する、請求項1に記載の装置。
- 前記少なくとも1つの波長フィルターが、前記第1の離散波長周辺の光を実質的にすべて通過させ、前記フィルターを通る光の透過を次第に減衰させて前記第2の離散波長近辺の波長で99.9%まで遮る、請求項5または6に記載の装置。
- 前記基板から放出される放射を測定するための高温計と、前記基板を通って透過する前記放射から、前記基板から放出される放射の一部分を分離するためのビームスプリッターとを含む放出放射検出器システムをさらに含んでいる、請求項1に記載の装置。
- 前記高温測定システムに結合されて、前記放射熱源に配送される電力量を制御するための電力供給制御システムをさらに含んでいる、請求項1に記載の装置。
- 前記透過放射検出器システムがさらに、所定の波長未満の波長を有する放射を実質的にすべて除去するのに有効な少なくとも1つの波長フィルターを含んでいる、請求項1に記載の装置。
- 複数の透過放射検出器システムをさらに含んでいる、請求項1に記載の装置。
- 前記第1の離散波長が約1030nmであり、前記第2の離散波長が約1080nmであり、前記放出放射検出器システムが約930nmで前記放射を測定するように構成されている、請求項8に記載の装置。
- 前記離散光源がレーザーおよび発光ダイオード(LED)から選択される、請求項3に記載の装置。
- 前記高温測定システムは、前記基板を通って透過する前記第1および第2の離散波長の前記強度の比を計算し、事前に計算した、前記第1および第2の離散波長の室温での基準光強度比に正規化する、請求項1に記載の装置。
- 基板を処理する方法であって、
少なくとも1つの高温測定システムを使用して2つの離散波長で少なくとも1つの光源から室温で基準光強度を測定するステップと、
前記2つの離散波長の前記室温強度の比を計算するステップと、
チャンバー内の、前記少なくとも1つの光源と前記少なくとも1つの高温測定システムとの間の位置に、前記基板を置くステップと、
前記高温測定システムを使用して前記少なくとも1つの光源から前記基板を通って透過する前記2つの離散波長で前記光強度を測定するステップと、
前記基板を通って透過する前記2つの離散波長の前記強度の比を計算し、室温での強度比に正規化するステップと、
前記高温測定システムを使用して前記基板を通って透過する前記離散波長で前記光強度の比を周期的に測定することによって前記基板の温度を監視しながら、放射加熱源を使用して前記基板を加熱するステップと
を含む方法。
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