JPH02256254A - 半導体ウエハの温度測定方法および半導体製造装置 - Google Patents
半導体ウエハの温度測定方法および半導体製造装置Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は、半導体ウェハの温度測定方法および半導体製
造装置に関する。
造装置に関する。
（従来の技術）
半導体ウェハ基板を加熱処理して半導体デバイスを製造
する装置においては、処理温度によって基板の処理状態
か大きく変化するため、所定の特性のデバイスを得る上
で温度の制御は重要な要素となる。特に、基板の主要面
側表面（薄膜等が形成される側の表面を意味し、以下主
表面とする。
する装置においては、処理温度によって基板の処理状態
か大きく変化するため、所定の特性のデバイスを得る上
で温度の制御は重要な要素となる。特に、基板の主要面
側表面（薄膜等が形成される側の表面を意味し、以下主
表面とする。
また、主表面と逆側の表面を従表面とする。）は半導体
デバイスの要部となるため、温度制御のための情報とな
る基板主表面の正確な温度１ＩＩＪ定は製造工程に欠か
せないものとなる。
デバイスの要部となるため、温度制御のための情報とな
る基板主表面の正確な温度１ＩＩＪ定は製造工程に欠か
せないものとなる。
半導体デバイス製造装置における被処理基板の温度測定
方法の先行技術の一型式として、基板が載置されるプラ
テンに熱雷対からなる接触型のｌＩ！１！度計を配置し
たものが提案されている。
方法の先行技術の一型式として、基板が載置されるプラ
テンに熱雷対からなる接触型のｌＩ！１！度計を配置し
たものが提案されている。
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、熱電対はプラテンの温度を測定するが、
被処理基板、特に基板の表側に存在する主表面とプラテ
ンとの間には大きな温度差があるため、正確な基板主表
面の温度を知ることができない。逆に熱電対を基板主表
面側に延在するように配置するとしたら、熱電対は被膜
形成の物理的な障害物になるという問題が生じる。さら
に熱電対には温度変化に対する対応が遅いという問題も
ある。
被処理基板、特に基板の表側に存在する主表面とプラテ
ンとの間には大きな温度差があるため、正確な基板主表
面の温度を知ることができない。逆に熱電対を基板主表
面側に延在するように配置するとしたら、熱電対は被膜
形成の物理的な障害物になるという問題が生じる。さら
に熱電対には温度変化に対する対応が遅いという問題も
ある。
非接触型温度測定方法も提案されており、これは基板か
ら放射される、例えば５μｍ程度の赤外線を測定して温
度を検出する放射温度計を用いた構造である。
ら放射される、例えば５μｍ程度の赤外線を測定して温
度を検出する放射温度計を用いた構造である。
この従来技術の問題点は、測定に先立ち、基板の放射率
を設定する必要があるが、放射率が未知の基板や、例え
ば薄膜形成等による表面状態の変化に伴って放射率が変
化する場合等は、正確な温度を測定することができない
ということである。
を設定する必要があるが、放射率が未知の基板や、例え
ば薄膜形成等による表面状態の変化に伴って放射率が変
化する場合等は、正確な温度を測定することができない
ということである。
また、温度計が測定する赤外線は、基板表面即ち被膜か
らよりも基板のバルクがらのもののほうが優勢となり、
純粋な表面温度を検知できないという問題もある。
らよりも基板のバルクがらのもののほうが優勢となり、
純粋な表面温度を検知できないという問題もある。
本発明は、かかる従来の事情に対処してなされたもので
、従来に較べて半導体ウェハの正確な’ＩＥＡ度を測定
することができ、所望の処理を確実に行うことのできる
半導体ウェハの温度測定方法および半導体製造装置を提
供しようとするものである。
、従来に較べて半導体ウェハの正確な’ＩＥＡ度を測定
することができ、所望の処理を確実に行うことのできる
半導体ウェハの温度測定方法および半導体製造装置を提
供しようとするものである。
［発明の構成］
（課題を解決するための手段）
即ち第１の発明は、処理中の半導体ウェハに断続的に赤
外線を照射し、照射された赤外線の反射光および該半導
体ウェハがら放射される赤外線のうち波長が１μｍ以下
であって波長の異なる複数種の赤外線の強度を選択的に
測定し、この測定結果から前記半導体ウェハの温度を算
出することを特徴とする。
外線を照射し、照射された赤外線の反射光および該半導
体ウェハがら放射される赤外線のうち波長が１μｍ以下
であって波長の異なる複数種の赤外線の強度を選択的に
測定し、この測定結果から前記半導体ウェハの温度を算
出することを特徴とする。
また、第２の発明の半導体製造装置は、半導体ウェハに
断続的に赤外線を照射する手段と、この手段によって照
射された赤外線の反射光および該半導体ウェハから放射
される赤外線のうち波長が１μｍ以下であって波長の異
なる複数種の赤外線の強度を選択的に測定する手段と、
この手段の測定結果から前記半導体ウェハの温度を算出
する手段とからなる温度測定装置の測定結果により、前
記半導体ウェハの加熱を制御することを特徴とする。
断続的に赤外線を照射する手段と、この手段によって照
射された赤外線の反射光および該半導体ウェハから放射
される赤外線のうち波長が１μｍ以下であって波長の異
なる複数種の赤外線の強度を選択的に測定する手段と、
この手段の測定結果から前記半導体ウェハの温度を算出
する手段とからなる温度測定装置の測定結果により、前
記半導体ウェハの加熱を制御することを特徴とする。
（作用）
上記構成の本発明の半導体ウェハの温度測定方法および
半導体製造装置では、放射率が未知の場合や放射率が変
化する場合でも、従来に較べて半導体ウェハの正確な温
度を測定することができ、所望の処理を確実に行うこと
ができる。
半導体製造装置では、放射率が未知の場合や放射率が変
化する場合でも、従来に較べて半導体ウェハの正確な温
度を測定することができ、所望の処理を確実に行うこと
ができる。
また、上記測定光を基板表面の特定領域全体に亘って走
査させると、所望部分全体における表面温度分布を知る
ことが可能となる。上記ウェハ基板の主表面と従表面と
の加熱条件が実質的に同じであることを条件として、従
表面の温度をｆｌｌｌ＋定して上記加熱手段を制御する
ための温度情報とすることができる。
査させると、所望部分全体における表面温度分布を知る
ことが可能となる。上記ウェハ基板の主表面と従表面と
の加熱条件が実質的に同じであることを条件として、従
表面の温度をｆｌｌｌ＋定して上記加熱手段を制御する
ための温度情報とすることができる。
なお、赤外線の波長１μｍ以下とするのは、従来のよう
に５μｍ笠の長波長の赤外線では、シリコン製の半導体
ウェハを透過するからである。
に５μｍ笠の長波長の赤外線では、シリコン製の半導体
ウェハを透過するからである。
（実施例）
以下、本発明の半導体ウェハの温度測定方法および半導
体製造装置をランプアニール装置に適用した実施例を図
面を参照して説明する。
体製造装置をランプアニール装置に適用した実施例を図
面を参照して説明する。
第１図図示の如く、本発明に係るランプアニル装置は、
気密空間を形成するためのチャンバ１２を含み、該チャ
ンバには熱処理時に必要な雰囲気の調整を適宜行い得る
ように、減圧用配管、ガス共給管等（図示せず）が接続
される。チャンバ１２は、横断面がほぼ円形の筒状体１
４と、この筒状体の下側開口を気密に閉鎖する円板状の
蓋体１６とからなる。
気密空間を形成するためのチャンバ１２を含み、該チャ
ンバには熱処理時に必要な雰囲気の調整を適宜行い得る
ように、減圧用配管、ガス共給管等（図示せず）が接続
される。チャンバ１２は、横断面がほぼ円形の筒状体１
４と、この筒状体の下側開口を気密に閉鎖する円板状の
蓋体１６とからなる。
筒状体１４には、上面に石英からなる照射窓１８が配設
され、また、筒状体１４の内面は鏡面状に形成される。
され、また、筒状体１４の内面は鏡面状に形成される。
蓋体１６上部には、周側か筒状体１４の下側開口部の形
状と補完形状をなすブラテン２２が配設され、この上面
も鏡面状に形成される。プラテン２２上には、複数例え
ば３本のピン２４が配設され、これらのピンの上にウェ
ハ基板２６が主表面を上にして支持される。従って、基
板２６が支持された状態において、プラテン２２と基板
２６の裏面との間に十分な空間が形成される。チャンバ
の照射窓１８の上方には、反射鏡３２を備えた赤外線ラ
ンプ２８が配置され、窓１８を介してチャンバ１２内に
赤外線が照射される。
状と補完形状をなすブラテン２２が配設され、この上面
も鏡面状に形成される。プラテン２２上には、複数例え
ば３本のピン２４が配設され、これらのピンの上にウェ
ハ基板２６が主表面を上にして支持される。従って、基
板２６が支持された状態において、プラテン２２と基板
２６の裏面との間に十分な空間が形成される。チャンバ
の照射窓１８の上方には、反射鏡３２を備えた赤外線ラ
ンプ２８が配置され、窓１８を介してチャンバ１２内に
赤外線が照射される。
チャンバ１２内に照射された赤外線は、筒状体１４の内
面およびプラテン２２の上面で反射されてピン上のウェ
ハ２６を全方位から加熱する。
面およびプラテン２２の上面で反射されてピン上のウェ
ハ２６を全方位から加熱する。
また蓋体１６は、シリンダ等からなる駆動機構３４に接
続されて上下動可能とされている。即ち、蓋体１６が駆
動機構３４により最上位置に置かれると、蓋体１６によ
り筒状体１４の下側開口が閉塞され、チャンバ１２内に
気密空間が形成される。
続されて上下動可能とされている。即ち、蓋体１６が駆
動機構３４により最上位置に置かれると、蓋体１６によ
り筒状体１４の下側開口が閉塞され、チャンバ１２内に
気密空間が形成される。
また、蓋体１６が駆動機構３４により最下位置に置かれ
ると、チャンバ１２が開放されてピン２４上に基板２６
がロードおよびアンロード可能となる。
ると、チャンバ１２が開放されてピン２４上に基板２６
がロードおよびアンロード可能となる。
蓋体１６およびプラテン２２のほぼ中央部を貫通して直
径数センチ程度の検査孔３６が形成され、抜孔は石英等
から検査窓３８によりシールされる。
径数センチ程度の検査孔３６が形成され、抜孔は石英等
から検査窓３８によりシールされる。
検査窓３８の下方には、検査孔３６を通してビン上のウ
ェハ基板２６の裏面に参照光、例えば赤外線を照射する
光学ヘッド４２が配置される。光学ヘッド４２は、その
放射光および反射光を検知可能で、２本の光ファイバ４
４．４６により温度測定装置本体５２に接続されている
。後述の態様で算出される温度測定装置本体による測定
結果は調整系５４に入力され、この調整系によって加熱
用赤外線ランプ２８に電力を供給する電源５６が制御さ
れる。
ェハ基板２６の裏面に参照光、例えば赤外線を照射する
光学ヘッド４２が配置される。光学ヘッド４２は、その
放射光および反射光を検知可能で、２本の光ファイバ４
４．４６により温度測定装置本体５２に接続されている
。後述の態様で算出される温度測定装置本体による測定
結果は調整系５４に入力され、この調整系によって加熱
用赤外線ランプ２８に電力を供給する電源５６が制御さ
れる。
上述の如くこの構造においては、ウェハ基板２６に対し
て赤外線が全方位から照射されることから、基板の表側
表面即ち主表面と裏側表面即ち従表面との温度は実質的
に同一のものと仮定できる。
て赤外線が全方位から照射されることから、基板の表側
表面即ち主表面と裏側表面即ち従表面との温度は実質的
に同一のものと仮定できる。
またこのように、ウェハ基板２６の主表面側に赤外線ラ
ンプ２８が配置される場合は、構造上むしろ基板従表面
を温度制御のための測定対象とすることが望ましくなる
。従って、この実施例装置にあっては、従表面からの測
定温度に基づいて加熱用赤外線ランプ２８の強度の制御
を行うものとしている。
ンプ２８が配置される場合は、構造上むしろ基板従表面
を温度制御のための測定対象とすることが望ましくなる
。従って、この実施例装置にあっては、従表面からの測
定温度に基づいて加熱用赤外線ランプ２８の強度の制御
を行うものとしている。
第２図に示すように、温度Ａｌｌ［定装置本体５２は、
光源部６２、受光部６４、信号処理部６６からなる。そ
して、光源部６２は、ハロゲンランプ等からなる光源６
８の参照光を、モータ７２によって回転される、スリッ
トを有する円板７４によってチョッピングし、光ファイ
バ４４．４６を介して光学ヘッド４２に送出するととも
に、波長１μｍ以下の所定波長の赤外線を選択的に透過
する複数のフィルタ、例えばそれぞれ０．８μｍｓ０．
９μｍ１１．０μｍの赤外線を選択的に透過する３個の
フィルタ７６ａ、７６ｂ、７６ｃおよび光センサ７８ａ
、７８ｂｓ ７８ｃによって光源の光をモニタする。
光源部６２、受光部６４、信号処理部６６からなる。そ
して、光源部６２は、ハロゲンランプ等からなる光源６
８の参照光を、モータ７２によって回転される、スリッ
トを有する円板７４によってチョッピングし、光ファイ
バ４４．４６を介して光学ヘッド４２に送出するととも
に、波長１μｍ以下の所定波長の赤外線を選択的に透過
する複数のフィルタ、例えばそれぞれ０．８μｍｓ０．
９μｍ１１．０μｍの赤外線を選択的に透過する３個の
フィルタ７６ａ、７６ｂ、７６ｃおよび光センサ７８ａ
、７８ｂｓ ７８ｃによって光源の光をモニタする。
上記光学ヘッド４２に送出され光は、反射ｍ８０．８２
およびレンズ８４を介して被測定物即ちウェハ基板２６
に照射され、その反射光および基板２６から放射される
赤外線は、上記レンズ８４および光ファイバ４６を介し
て温度測定装置本体５２の受光部６４に送られる。この
受光部６４に送られた光は、前述のフィルタ７６ａ、７
６ｂ。
およびレンズ８４を介して被測定物即ちウェハ基板２６
に照射され、その反射光および基板２６から放射される
赤外線は、上記レンズ８４および光ファイバ４６を介し
て温度測定装置本体５２の受光部６４に送られる。この
受光部６４に送られた光は、前述のフィルタ７６ａ、７
６ｂ。
７６Ｃと同じ波長の赤外線即ちそれぞれ０，８μｍ、０
．９μｍ、１．０μｍの赤外線を選択的に透過するフィ
ルタ８６ａ、８６ｂ、８６ｃによってそれぞれの波長成
分に分離され、それぞれ光センサ８８ａ １８８ ｂ
％ ８８ ｃによって測定される。なお、ここで赤外線
の波長１μｍ以下とするのは、従来のように５μｍ等の
長波長の赤外線では、シリコン製のウェハ基板を透過し
てしまうからである。
．９μｍ、１．０μｍの赤外線を選択的に透過するフィ
ルタ８６ａ、８６ｂ、８６ｃによってそれぞれの波長成
分に分離され、それぞれ光センサ８８ａ １８８ ｂ
％ ８８ ｃによって測定される。なお、ここで赤外線
の波長１μｍ以下とするのは、従来のように５μｍ等の
長波長の赤外線では、シリコン製のウェハ基板を透過し
てしまうからである。
上記光センサ８８ａ、８８ｂ、８８ｃの７１１り定信号
は、信号処理部６６の反射信号／放射信号分離増幅器９
２に入力される。また、前述の光センサ７８ａ、７８ｂ
、７８ｃによって測定される光源６８の光測定信号は、
信号処理部６６の光源補正器９４に入力される。そして
、光センサ８８ａ１８８ｂ、８８ｃの１ｌｌｌｌ定信号
から光源部６２におけるチョッピングの周期に同期した
信号変化として反射信号および放射信号が分離され、増
幅される。
は、信号処理部６６の反射信号／放射信号分離増幅器９
２に入力される。また、前述の光センサ７８ａ、７８ｂ
、７８ｃによって測定される光源６８の光測定信号は、
信号処理部６６の光源補正器９４に入力される。そして
、光センサ８８ａ１８８ｂ、８８ｃの１ｌｌｌｌ定信号
から光源部６２におけるチョッピングの周期に同期した
信号変化として反射信号および放射信号が分離され、増
幅される。
なお、反射信号は、光源補正器９４からの信号によって
光源６８の変動分が補正される。
光源６８の変動分が補正される。
そして、反射信号／放射信号分離増幅器９２の出力は、
フィルタ・Ａ／Ｄ変換部９６において雑音除去およびＡ
／Ｄ変換された後、演算表示部９８に入力される。
フィルタ・Ａ／Ｄ変換部９６において雑音除去およびＡ
／Ｄ変換された後、演算表示部９８に入力される。
この後、演算表示部９８では、次のようにして温度を算
出する。
出する。
即ち、λｉ （ｉ−１，２，３）を波長、Ｐ（λｉ）を
光源からの射出光束に対応して出力される直流電圧、Ｄ
（λｉ）を放射光束に対応して出力されるＵｉ流電圧、
Ｒ（λｉ）を反射光束に対応して出力される交流電圧と
し、放射率をε（λｉ）反射率をρ（λｉ）とした場合
、ａｌｌｌ定対象物に透過がない時には、 ε（λ１）＋ρ（λ１）−１ （ｉ−１，２，３） ・・・■ となる。また、反射率ρ（λｉ）を求めるためには、入
射光と全空間への反射光を全てＡｌ１１定しなければな
らないが、測定にかかわる部分反射率Ｌ（λｉ）を、 Ｌ（λｉ） −Ｒ（λｉ）／Ｐ（λｌ） ・・・■と定
義すると、 Ｌ（λｉ）−β（λｌ）・ρ（λｉ） ・・・■と表せ
る。ここで、β（λｉ）は反射光の角度分布に関わるも
ので、全空間への全反射光束に対する測定立体角内の反
射光束の比を表すものである。
光源からの射出光束に対応して出力される直流電圧、Ｄ
（λｉ）を放射光束に対応して出力されるＵｉ流電圧、
Ｒ（λｉ）を反射光束に対応して出力される交流電圧と
し、放射率をε（λｉ）反射率をρ（λｉ）とした場合
、ａｌｌｌ定対象物に透過がない時には、 ε（λ１）＋ρ（λ１）−１ （ｉ−１，２，３） ・・・■ となる。また、反射率ρ（λｉ）を求めるためには、入
射光と全空間への反射光を全てＡｌ１１定しなければな
らないが、測定にかかわる部分反射率Ｌ（λｉ）を、 Ｌ（λｉ） −Ｒ（λｉ）／Ｐ（λｌ） ・・・■と定
義すると、 Ｌ（λｉ）−β（λｌ）・ρ（λｉ） ・・・■と表せ
る。ここで、β（λｉ）は反射光の角度分布に関わるも
ので、全空間への全反射光束に対する測定立体角内の反
射光束の比を表すものである。
■式と０式より、放射率は、
ε （λ ｉ） −１−［１／ β （λ ｉ ）
コ し （λ ｉ ）となる。
コ し （λ ｉ ）となる。
ここで、１／β（λ１）を波長の多項式の形で近似する
と、 １／β（λ１）−ａｏ＋ａ１λｉ 十＝−＋ａｎ λ
ｔ ｎ・・・■ となるが、β（λＬ）の波長による変化は、ρ（λｉ）
の変化に比べて小さく、さらに波長が近接している場合
は、はとんど波長に依存しないので、 １／β （λ １）−ａＯ・・・■ と近似することができる。従って、 ε（λｉ） ＝１−ａｏ ψＬ （λｉ ） −・
・■となる。
と、 １／β（λ１）−ａｏ＋ａ１λｉ 十＝−＋ａｎ λ
ｔ ｎ・・・■ となるが、β（λＬ）の波長による変化は、ρ（λｉ）
の変化に比べて小さく、さらに波長が近接している場合
は、はとんど波長に依存しないので、 １／β （λ １）−ａＯ・・・■ と近似することができる。従って、 ε（λｉ） ＝１−ａｏ ψＬ （λｉ ） −・
・■となる。
また、温度Ｔの黒体（ε−１）を測定した時の出力電圧
Ｄｏ （λｉ、Ｔ）とすると、ε（λｉ） −Ｄｏ
（λｉ、Ｔ）−Ｄ （λｉ）・・・■ となる。ここで、Ｄｏ （λ１ＳＴ）は、ブランクの
熱放射側、センサーの分光感度、校正測定などからあら
かじめ準備できる。そこで、最小二乗法を導入して温度
を求める。まず、推定放射光束ε（λｉ）・Ｄｏ （
λ１ＳＴ）と、測定放射光束Ｄ（λｉ）の誤差を評価す
る関数として、ｈ （Ｔ） −（Σ［（ε（λｉ）
・Ｄｏ （スｉ、Ｔ）−Ｄ（λｉ） ） ／Ｄ （λ
ｉ）］ ２／３）〜を定義すると、 ｈ （Ｔ） ＝ （ΣＣ（（１−ａｏ−Ｌ（λｉ））・
Ｄｏ （λｉ、Ｔ）−Ｄ （λｉ））／Ｄ （λｉ）］
２／３１ へ ・・・■となり、この０式のｂ（
Ｔ）を最小とする温度Ｔを探索することにより、ウェハ
基板２６の温度を求める。
Ｄｏ （λｉ、Ｔ）とすると、ε（λｉ） −Ｄｏ
（λｉ、Ｔ）−Ｄ （λｉ）・・・■ となる。ここで、Ｄｏ （λ１ＳＴ）は、ブランクの
熱放射側、センサーの分光感度、校正測定などからあら
かじめ準備できる。そこで、最小二乗法を導入して温度
を求める。まず、推定放射光束ε（λｉ）・Ｄｏ （
λ１ＳＴ）と、測定放射光束Ｄ（λｉ）の誤差を評価す
る関数として、ｈ （Ｔ） −（Σ［（ε（λｉ）
・Ｄｏ （スｉ、Ｔ）−Ｄ（λｉ） ） ／Ｄ （λ
ｉ）］ ２／３）〜を定義すると、 ｈ （Ｔ） ＝ （ΣＣ（（１−ａｏ−Ｌ（λｉ））・
Ｄｏ （λｉ、Ｔ）−Ｄ （λｉ））／Ｄ （λｉ）］
２／３１ へ ・・・■となり、この０式のｂ（
Ｔ）を最小とする温度Ｔを探索することにより、ウェハ
基板２６の温度を求める。
上記ランプアニール装置において、ウェハ基板２６の処
理作業か行われる際は、まず、駆動機構３４により蓋体
１６が最下位置に配置され、別設の搬送装置（図示せず
）によりピン２４上にウェハ基板２６が載置される。次
に、駆動機構３４により蓋体２６が上昇され、チャンバ
１２内が密閉状態とされるとともに、減圧用配管、ガス
供給管等を介して、チャンバ内が所定の圧力およびガス
雰囲気とされる。そして、照射窓１８を通して赤外線ラ
ンプ２８からの赤外線かチャンバ１２内に照射され、ウ
ェハ基板２６のアニール処理が行われる。
理作業か行われる際は、まず、駆動機構３４により蓋体
１６が最下位置に配置され、別設の搬送装置（図示せず
）によりピン２４上にウェハ基板２６が載置される。次
に、駆動機構３４により蓋体２６が上昇され、チャンバ
１２内が密閉状態とされるとともに、減圧用配管、ガス
供給管等を介して、チャンバ内が所定の圧力およびガス
雰囲気とされる。そして、照射窓１８を通して赤外線ラ
ンプ２８からの赤外線かチャンバ１２内に照射され、ウ
ェハ基板２６のアニール処理が行われる。
アニール処理時において、光学ヘッド４２がら参照光が
ウェハ基板２６の裏面に照射され、上述の態様で基板の
従表面の温度がｌｌｌす定される。この測定結果は、調
整系５４に入力され、この調整系によって、ウェハ基板
２６の温度を所定温度とするように、加熱用赤外線ラン
プの電源５６が制御される。この際、上述の如く、ウェ
ハ基板２６の放射率は未知であっても正確な温度測定を
行うことができる。
ウェハ基板２６の裏面に照射され、上述の態様で基板の
従表面の温度がｌｌｌす定される。この測定結果は、調
整系５４に入力され、この調整系によって、ウェハ基板
２６の温度を所定温度とするように、加熱用赤外線ラン
プの電源５６が制御される。この際、上述の如く、ウェ
ハ基板２６の放射率は未知であっても正確な温度測定を
行うことができる。
第３図は、ウェハ基板の主表面の温度を直接測定するよ
うに改良した変更例を示す部分図である。
うに改良した変更例を示す部分図である。
第１図図示実施例においては、ウェハ基板に対して赤外
線が全方位から照射されることから、基板２６の主表面
と従表面と温度が実質的に同一のものと仮定し、従表面
からの測定温度に基づいて加熱ランプ２８の強度の制御
を行うものとしている。
線が全方位から照射されることから、基板２６の主表面
と従表面と温度が実質的に同一のものと仮定し、従表面
からの測定温度に基づいて加熱ランプ２８の強度の制御
を行うものとしている。
しかし、プロセスあるいは装置のタイプによっては、基
板の主表面の温度を直接測定しなければならない場合も
ある。第３図図示実施例においては、第１図図示アニー
ル装置と同じ原理のアニール装置としであるか、このよ
うにウェハ基板の主表面の温度を直接測定する方法は、
むしろウェハ基板の主表面と従表面との加熱条件が著し
く異なる、例えばサセプタタイプの加熱装置において重
要となる。
板の主表面の温度を直接測定しなければならない場合も
ある。第３図図示実施例においては、第１図図示アニー
ル装置と同じ原理のアニール装置としであるか、このよ
うにウェハ基板の主表面の温度を直接測定する方法は、
むしろウェハ基板の主表面と従表面との加熱条件が著し
く異なる、例えばサセプタタイプの加熱装置において重
要となる。
この変更実施例ランプアニール装置は、気密空間を形成
するためのチャンバ１１２を含み、該チャンバには熱処
理時に必要な雰囲気の調整を適宜行い得るように、減圧
用配管、ガス供給管（図示せず）が接続される。チャン
バ１１２は、横断面がほぼ円形の筒状蓋体１１４と、こ
の蓋体の下側開口を気密に閉鎖する円板状の基板載置台
１１６とからなる。
するためのチャンバ１１２を含み、該チャンバには熱処
理時に必要な雰囲気の調整を適宜行い得るように、減圧
用配管、ガス供給管（図示せず）が接続される。チャン
バ１１２は、横断面がほぼ円形の筒状蓋体１１４と、こ
の蓋体の下側開口を気密に閉鎖する円板状の基板載置台
１１６とからなる。
筒状蓋体１１４は、側面および上面か鏡面状に形成され
る。基板載置台１１６には、中央に石英からなる照射窓
１１８が配設される。照射窓１１８上には、複数例えば
３本のビン１２４が配設され、これらのビンの上にウェ
ハ基板２６が主表面を上にして支持される。従って、基
板２６か支持された状態において、照射窓１１８と基板
の裏面との間に十分な空間が形成される。チャンバの照
射窓１１８の下方には、反射鏡１３２を備えた赤外線ラ
ンプ１２８が配置され、窓１１８を介してチャンバ１１
２内に赤外線が照射される。チャンバ１１２内に照射さ
れた赤外線は、筒状蓋体１１４の側面および上面で反射
されてビン上の基板２６を全方位から加熱する。
る。基板載置台１１６には、中央に石英からなる照射窓
１１８が配設される。照射窓１１８上には、複数例えば
３本のビン１２４が配設され、これらのビンの上にウェ
ハ基板２６が主表面を上にして支持される。従って、基
板２６か支持された状態において、照射窓１１８と基板
の裏面との間に十分な空間が形成される。チャンバの照
射窓１１８の下方には、反射鏡１３２を備えた赤外線ラ
ンプ１２８が配置され、窓１１８を介してチャンバ１１
２内に赤外線が照射される。チャンバ１１２内に照射さ
れた赤外線は、筒状蓋体１１４の側面および上面で反射
されてビン上の基板２６を全方位から加熱する。
また、筒状蓋体１１４は、シリンダ等からなる駆動機構
（図示せず）に接続されて上下動可能とされている。即
ち、筒状蓋体１１４が駆動機構により最下位置に置かれ
ると、基板載置台１１６により蓋体１１４下側開口が閉
塞され、チャンバ１】２内に気密空間が形成される。ま
た、筒状蓋体１１４が駆動機構により最上位置に置かれ
ると、チャンバ］１２が開放されてビン１２４上に基板
２６がロードおよびアンロード可能となる。
（図示せず）に接続されて上下動可能とされている。即
ち、筒状蓋体１１４が駆動機構により最下位置に置かれ
ると、基板載置台１１６により蓋体１１４下側開口が閉
塞され、チャンバ１】２内に気密空間が形成される。ま
た、筒状蓋体１１４が駆動機構により最上位置に置かれ
ると、チャンバ］１２が開放されてビン１２４上に基板
２６がロードおよびアンロード可能となる。
筒状蓋体の天板のほぼ中央部を貫通して直径数センナ程
度の検査孔１３６が形成され、抜孔は石英等から検査窓
１３８によりシールされる。検査窓１３８の上方には、
検査孔１３６を通してビン上のウェハ基板２６の表側面
に参照光、例えば赤外線を照射する光学ヘッド１４２が
配置される。
度の検査孔１３６が形成され、抜孔は石英等から検査窓
１３８によりシールされる。検査窓１３８の上方には、
検査孔１３６を通してビン上のウェハ基板２６の表側面
に参照光、例えば赤外線を照射する光学ヘッド１４２が
配置される。
を
光学ヘッド１４２は、その放射光および反射光を検知可
能で、２本の光ファイバにより温度測定装置本体（図示
せず）に接続されている。後述の態様で算出される温度
測定装置本体による＆ＩＩＩ定結果は調整系（図示せず
）に入力され、この調整系によって加熱用赤外線ランプ
１２８に電力を供給する電源（図示せず）が制御される
。
能で、２本の光ファイバにより温度測定装置本体（図示
せず）に接続されている。後述の態様で算出される温度
測定装置本体による＆ＩＩＩ定結果は調整系（図示せず
）に入力され、この調整系によって加熱用赤外線ランプ
１２８に電力を供給する電源（図示せず）が制御される
。
温度測定装置本体の構造および温度算出方法、並びに測
定温度情報に基づく温度制御は態様は、前記第１図図示
実施例と全く同一であるため、説明を省略する。
定温度情報に基づく温度制御は態様は、前記第１図図示
実施例と全く同一であるため、説明を省略する。
この第３図図示実施例においては、アニール処理時にお
いて、光学ヘッド１４２から参照光かウェハ基板２６の
主表面が存在する表側面に照射され、上述の態様で基板
の主表面の温度か直接測定される。基板２６の主表面は
形成される薄膜の状態変化により放射率が大きく変化す
るか、本発明に係る装置にあっては、放射率の変化に拘
らず正確な温度測定を行うことができる。サセプタタイ
プの加熱装置のように、基板の主表面と従表面との加熱
条件が著しく異なる装置においては、ウェハ基板の主表
面の温度を直接１ｐＩ定する方法が重要となる。
いて、光学ヘッド１４２から参照光かウェハ基板２６の
主表面が存在する表側面に照射され、上述の態様で基板
の主表面の温度か直接測定される。基板２６の主表面は
形成される薄膜の状態変化により放射率が大きく変化す
るか、本発明に係る装置にあっては、放射率の変化に拘
らず正確な温度測定を行うことができる。サセプタタイ
プの加熱装置のように、基板の主表面と従表面との加熱
条件が著しく異なる装置においては、ウェハ基板の主表
面の温度を直接１ｐＩ定する方法が重要となる。
以上本発明の詳細は、添附の図面に示される望ましい実
施例に従って説明されてきたが、これら実施例に対して
は、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変更、改良
が可能となることは明白である。例えば、上記両実施例
においては、ランプアニール装置について説明したが、
本発明は半導体ウェハ基板を加熱処理する装置であれば
どのような装置にでも適用することができる。但し、加
熱温度によってｄｐノ定を行う赤外線の波長を適宜選択
する必要があろう。また、光学ヘッドにて測定する箇所
は、基板の一点のみではなく、基板表面の所望特定領域
に亘って走査させるようにすれば、所望部分全体におけ
る表面温度分布を知ることも可能となる。
施例に従って説明されてきたが、これら実施例に対して
は、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変更、改良
が可能となることは明白である。例えば、上記両実施例
においては、ランプアニール装置について説明したが、
本発明は半導体ウェハ基板を加熱処理する装置であれば
どのような装置にでも適用することができる。但し、加
熱温度によってｄｐノ定を行う赤外線の波長を適宜選択
する必要があろう。また、光学ヘッドにて測定する箇所
は、基板の一点のみではなく、基板表面の所望特定領域
に亘って走査させるようにすれば、所望部分全体におけ
る表面温度分布を知ることも可能となる。
［発明の効果］
上述のように、本発明の半導体ウェハの温度ｎｊ定定法
法よび半導体製造装置では、従来に較べて半導体ウェハ
の正確な温度を検知することができ、所望の処理を確実
に行うこができる。
法よび半導体製造装置では、従来に較べて半導体ウェハ
の正確な温度を検知することができ、所望の処理を確実
に行うこができる。
第１図は本発明方法の一実施例を説明するためのランプ
アニール装置の概略説明図、第２図は第１図の装置にお
いて用いられている温度測定機構の説明図、第３図は本
発明方法の他の実施例のランプアニール装置を示す概略
説明図である。 １２・・・・・・チャンバ ２６・・・・・・半導体ウ
ェハ ２８・・・・・・赤外線ランプ、３２・・・・・
・反射鏡、３６・・・・・・検査孔、４２・・・・・・
光学ヘッド、４４．４６・・・・・・光ファイバ ５２
・・・・・・温度ａｌｌｌｌｌｌ水装置本体・・・・・
調節系、５６・・・・・・ランプ電源。
アニール装置の概略説明図、第２図は第１図の装置にお
いて用いられている温度測定機構の説明図、第３図は本
発明方法の他の実施例のランプアニール装置を示す概略
説明図である。 １２・・・・・・チャンバ ２６・・・・・・半導体ウ
ェハ ２８・・・・・・赤外線ランプ、３２・・・・・
・反射鏡、３６・・・・・・検査孔、４２・・・・・・
光学ヘッド、４４．４６・・・・・・光ファイバ ５２
・・・・・・温度ａｌｌｌｌｌｌ水装置本体・・・・・
調節系、５６・・・・・・ランプ電源。
Claims (2)
- （１）処理中の半導体ウェハに断続的に赤外線を照射し
、照射された赤外線の反射光および該半導体ウェハから
放射される赤外線のうち波長が１μｍ以下であって波長
の異なる複数種の赤外線の強度を選択的に測定し、この
測定結果から前記半導体ウェハの温度を算出することを
特徴とする半導体ウェハの温度測定方法。 - （２）半導体ウェハに断続的に赤外線を照射する手段と
、この手段によって照射された赤外線の反射光および該
半導体ウェハから放射される赤外線のうち波長が１μｍ
以下であって波長の異なる複数種の赤外線の強度を選択
的に測定する手段と、この手段の測定結果から前記半導
体ウェハの温度を算出する手段とからなる温度測定装置
の測定結果により、前記半導体ウェハの加熱を制御、す
ることを特徴とする半導体製造装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17634388 | 1988-07-15 | ||
| JP63-176343 | 1988-07-15 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02256254A true JPH02256254A (ja) | 1990-10-17 |
Family
ID=16011930
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1181874A Pending JPH02256254A (ja) | 1988-07-15 | 1989-07-14 | 半導体ウエハの温度測定方法および半導体製造装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4979134A (ja) |
| JP (1) | JPH02256254A (ja) |
| KR (1) | KR960013995B1 (ja) |
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| JP2008155340A (ja) * | 2006-12-26 | 2008-07-10 | Matsuura Machinery Corp | 稼動中のボールネジにおける温度分布算定方法及び当該方法に基づく変位補正方法 |
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