JPH07505744A - 処理装置チャンバ内におけるウェーハ膨張の光学的測定による半導体ウェーハ温度決定 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 処理装置チャンバ内におけるウェー／＼膨張の光学的測定による半導体ウェーハ 温度決定 本発明は、密封チャンバ内で処理されつつある半導体ウェーッ１のような物品の 温度決定、更に特にウェーハの監視及び制御のためにウェーハ温度を瞬時に決定 する無接触方法に関する。

発明の背景 半導体ウェーハのような薄い、平坦な物品の処理においては、物品は、密封真空 チャンバ内での処理のためにしばしば高温度へ加熱される。ウェーッーの熱処理 は、ときにはコーティング又はエツチングプロセスの必要な又は付随的な要素で あり、ときには短時間熱処理、アニーリング、又はガス抜きにおけるように、プ ロセスの本質そのものである。

半導体ウェーハか通常処理される真空処理チャンバのような密封チャンバ内では 、種々の温度機構か採用されてきた。例えば、ウェーッ１に付着された又は接触 して保持された又はウェーハサポート内に取りイ」けられた熱電対は、温度変化 に応答するのか遅く、カリしばしばウェーハの汚染源を導入する。他方、熱電温 度計（ｐｙｒｏｍｅｔｅｒｓ）は、処理されつつある物品との直接接触を回避す るかもしれないが、しかしウェーハ又はこれに付加された被覆（ｃｏａｔｉｎｇ ｓ）を作っている材料の放射率に敏感であると云う欠ガを存する。放射率は、ま た、処理中に変化しがちである。

物品の熱膨張を測定することによってその温度を間接的に測定する光学的方法か 、提案されている。これらの光学的方法は、一定でありカリ信頼性を以て決定さ れ得る、ウェーハの構造上のコアを形成する材料の熱膨張係数にのみ関係してい ると云う利点を提供する。このような提案された方法は、物品の画像の形成を含 んでおり、カリ物品に接近して置かれる光学センサような機器を要求しており、 それらの正確性かチャンバ内のプロセスによって影響される。このような方法は 、実際上は、オフラインで使用され、カリそのように使用されるところでは、大 気屈折が測定プロセスの正確性を損なうことがある。

半導体ウェーハのような物品が処理用密封チャンバ内のサポート上に取り付けら れるところては、特に、ガス抜き又は池の熱処理プロセスにおける場合にしばし ばそうであるようにウェーハがバッチで処理されるところでは、サポートの不整 列又はひずみがウェーハ位置を変化させかつ光学的温度決定方法を不信頼性にす ることがある。

したかって、ウェーハ温度を正確にかつ瞬時に決定するために、特に密封チャン バ内の半導体ウェーハの処理に有効な、更に特に多数のウェーハが同時に処理さ れる処理に有効な温度決定方法及び装置に対する要求がある。更に、物品の正確 性及び位置決め、物品放射率の変化又は被測定媒体の気圧によるひずみのような 測定誤り源によって余り影響されないような温度決定方法を提供することへの要 求かある。

発明の要約 本発明の主目的は、例えば、半導体ウェーハ処理機械の真空チャンバ内で処理中 に半導体ウェーハのような薄い板状の物品の温度を瞬時にかつ正確に決定する方 法及び装置を提供することである。

スタックされた複数のウェーハが同時に処理されるところの半導体ウェーハ処理 機械のガス抜きチャンバ内のような、その熱処理モジュール内の温度測定又は温 度制御に使用され得る温度決定システムを提供することが、本発明の一層の特定 目的である。

処理チャンバ内の外側に配置された構成要素を採用し、該チャンバ内の物体の温 度を瞬間的にかつ正確に決定する無接触瞬時温度決定方法及び装置を提供するこ とか、本発明の更に一層の特定目的である。

ウェーハ位置決め誤り又は寸法許容誤差に対して低感度を有し、及び他の点でも 先行技術の問題を克服する熱膨張光学的測定システムを提供することが、本発明 の追加の目的である。

本発明の原理に従って、半導体ウェーハ処理機械の真空処理チャンバのような、 密封チャンバ内で処理中に、既知の熱膨張係数を有する材料で形成された半導体 ウェーハのような、薄い板状の物品の温度を決定する方法及び装置が、提供され る。本発明の原理に従って、ウェーハの寸法の変化は、このウェーハが第１既知 温度から第２未知温度へ加熱又は冷却されるに従い測定される。このような測定 に対する要求は、例えば、ウェーハが大気温度条件にある処理モジュール内に置 かれ、かつ次いでウェーハが第２温度へ加熱されこの温度で熱的に処理され又は 成る他の処理に付されこれらの処理中に温度を監視され又は制御されなければな らないところでは、典型的である。

本発明の方法に従って、物品は周知の初期温度にある処理用チャンバ内に置かれ 、かつその縁のほぼ対向する部分の初期位置か決定される。次いて、縁位置情報 か記憶される。次いで、ウェーハの温度か、通常、ウェーハか処理されるべき所 望処理温度の方向への加熱によって、変化させられる。次いで、同じ縁部分の位 置か再び決定され、かつこの決定及び縁部分の初期決定の記憶情報から、つ工− ハの膨張の量が計算される。縁部分間の全距離及び膨張係数は既知であるから、 第２すなわち未知温度が計算される。この計算から、出力信号が、発生されかつ 監視目的用出力デバイスへ連絡されるか又は処理温度の制御用制御回路へ帰還さ れる。

本発明の好適装置に従って、サポートが、温度が監視されるべきウェーハを処理 チャンバ内の１つの面内に保持するために、このチャンバ内に配設される。好適 には、レーザから発射されるコヒーレント光のような平行光の光源が、１対の間 隔を取ったビームを、ウェーハのそれぞれ対向する縁が占領すると見込まれる場 所と交差するように位置決めされた２つの好適平行路に沿って、指向させる。

これらの２つのビームは公称幅を有し、及びウェーハ縁は各光源からの光の部分 を遮断するが、しかし全部は遮断しないように、各ビームを部分的に横断して拡 がる。

光源とはウェーハ縁の各々に関して反対に、１対の間隔を取ったセンサスは検出 器か配設される。これらの検出器は、好適には、これらを照射する光源からの光 の量に応答性である。したかって、検出器は、好適には、光源からの、ウェーハ 縁によって遮断されなかった、センサに達する光の量を表示するアナログ信号出 力を生成する。好適にはまた、２つのセンサの出力は加算されるので、ウェーハ の２つの縁間の寸法又は距離か変化していない限り、これらウェーハの端対端の 不整列はセンサに達する遮断されなかった光の総量を変化させることはない。

温度変化に起因するウェーハの膨張は、ウェーハの寸法を増大させ、より多くの 光を遮断しかつセンサを照射する全光エネルギーを減少させる。したがって、生 成された加算アナログ信号は、ウェーハの膨張に関連して変動する。

好適には、センサの出力は既知初期温度においてまず測定され、かつ結果がディ ジタル化され、かつ記憶デバイスに記憶される。次いで、ウェーハが加熱された 後にセンサの出力か測定され、かつ測定の結果がディジタル化される。次いで、 ディジタル化結果が材料の膨張係数のようなパラメータと共にマイクロプロセッ サへ送られ、かつ現在温度が直ちに計算される。

本発明の好適実施例に従って、変位したウェーハがビームを完全に逃すのを防止 することによって、温度を測定しているウェーハの面に垂直な軸の方向における 僅かな変位が測定プロセスに余り有害てないように、光ビームはウェーハの面に 対して角度をなすようにする。単一ウェーハか採用されるところでは、ウェーハ の軸方向変位かウェーハ縁の位置をビームに対して変化させないように、この角 度は、ウェーハの平地（ｐｌａｉｎ）に対して９０°の角度に定められることが ある。

ウェーハがバッチで処理されかつ処理チャンバ内にスタックに配置される本発明 の１好適実施例においては、２つ以上のウェーハがビームの通路内に横たわるこ とになるので、その軸に平行な光ビームの配向は好ましくない。このようなスタ ックされたウェーハは、各々分離面に横たわり、かつそれらの面に垂直である共 通軸に沿って間隔を取ることになる。この応用においては、ビームは、ウェーハ の面及び軸の両方に対して角度を作らされ、及び、好適にはスタックの１つのウ ェーハだけと交差するように、ビームか傾斜され得る面に関して最大角度で傾斜 させられる。

更に、本発明の原理に従って、１つ以上のビームか、１つのウェーハの対向する 縁セクションの各々へ提供され、及びサポートかビームの最大遮断が起こるまで 上、下に調節され、それによって、ウェーハをビームに対して最も中心に正確に 置く。光ビームが測定中のウェーハの面に平行に指向されるところでは、軸方向 に間隔を取らされた２つのばねがこの軸方向調節についての情報を提供し有利で ある。しかしながら、好適には、ウェーハの２つの対向する縁の各々への単一傾 斜ビームか軸方向調節の広い範囲にわたって連続的に変動する信号を生成し、か つセンサでそのように生成された出力信号か最大又は最小を有し、これらに対す る最適変位のためにウェーハ位置か軸方向に調節される。

本発明は、温度の瞬時測定のために提供され、かつ実時間温度監視又は温度帰還 制御に有効である。その測定は、許容誤差又は処理モジュール内での単一ウェー ハ又はウェーハのスタックの軸方向位置決めにおける誤りのような、誤り生成条 件に対して低感度を有する。

本発明のこれら及び他の目的及び利点は、図面についての次の詳細な説明から一 層判り易くなり、これらの図面において、図面の簡単な説明 第４図は、特にシリコンウェーハ処理クラスタツール用の、かつその中に密封さ れた真空チャンバを有し、このチャンバ内で本発明のｌ実施例に従って熱処理の ために水平に配向されたウェーハの垂直スタックか支持される、ガス抜きモジュ ールの、部分切取り斜視図である。

第２図は、第１図のモジュールの信号処理及び制御回路、及び温度を測定される へきウェーハの縁に関する１対の光ビームの位置決めを、ブロック形で線図的に 図解する上面図である。

第３図は、ウェーハの面に平行な光ビームを図解する第２図の線図の側面図であ る。

第４図は、第３図に類似の、しかしウェーハかその実位置から軸方向に変位され た線図である。

第５図は、光ビームかウェーハの面及び軸の両方に対して角をなして傾斜させら れている本発明の池の好適実施例の側面図である。

第６図は、第５図に類似の、しかしウェーハかその理想位置から軸方向へ変位さ せられている図である。

第４図は、本発明の他の好適実施例に従ってウェーハの軸に平行に配向された光 ビームを図解する線図である。

第８図は、第３及び４図の配置て以てウェーハ位置の関数としてのセンサ出力を 図解する線図である。

第９図は、第５及び６図の配置て以てウェーハ位置の関数としてのセンサ出力を 図解するグラフ又は線図である。

第１０図は、軸方向に間隔を取るｌ対の光ビームか第３及び４図のそれらが採用 されるように配向される場合の、センサ出力を図解する１対のグラフである。

図面の簡単な説明 第１図を参照すると、本発明の１実施例か、　［ウェーハ処理クラスタツールパ ッチ予熱及びガス抜き方法及び装置（Ｗａｆｅｒ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｃ１ ｕｓｔｅｒ　Ｔｏｏｌ　ＢａｔｃｈＰｒｅｈｅａｔｉｎｇ　ａｎｄ　Ｄｅｇａｓ ｓｉｎｇ　Ｍｅｔｈｏｄ　ａｎｄ　Ａｐｐａｒａｔｕｓ）と題する、１９９１年 ５月１７日提出された、共通訪渡及び同時係属米国特許出願第０７／７０１．８ ００号に開示されたような半導体ウェーハ処理クラスタツールの半導体ウェーハ バッチ予熱モジュールＩＯにおいて図解され、この同時系属出願はこれゆえ、特 にここにその内容を援用する。モジュール１０は、密封ハウジング１１を含みこ れが真空チャンバ１２を囲いこのチャンバ内でウェーハ１４が処理される。モジ ュールＩＯによって構成される応用において、遂行される処理は、半導体ウェー ハ処理装置の他のモジュール内でのウェーハの処理の前に、吸収ガス又は蒸気を 除去する目的のために、ウェーハ１４を予熱する又は子状態調整すると云う処理 である。

モジュール内Ｏ内で、ウェーハ１４は、多重ウェーハサポート又はラック１６内 に支持され、これの上に垂直にスタックされる。ウェーハ１４は、典型的には、 円形の薄い平坦板すなわち平坦ディスクであって、厚さ約０．７５ミリメートル 、及び直径１５０又は２００ミリメートル又は更に大きい。ラック１６上にスタ ックされるとき、ウェーハ１４の各々は、水平面内に横たわりかつ垂直軸１８に 沿いスタック上の隣接のウェーハから間隔を取りかつ整列させられる。

ラックＩ６は、チャンバ１２内で、垂直に運動可能かつ回転可能のエレベータ２ ０上に支持される。ラック１６は、４つの水晶ロット２４内の複数のスロット２ ２によって形成された複数のウェーハホルダを有する。エレベータ２ｏか垂直に 割り出しく１０ｄｅｘ）されてスロット２２をハウジング１２内のウェーハ装荷 ボート２６に整列させるに従い、ウェーハ１４が個別にラック１６内へ装荷され る。

ボート２６は、ハウジングＩＩの内側真空チャンバ１２とウェーハ転送モジュー ル２８の内部真空チャンバとの間を密封裡に連絡し、この転送モジュールはロボ ット式ウェーハ取扱いｎｔｍ　＜図示されていない）内に支持されており、この 機構はウェーハをモジュール１０のガス抜きチャンバ１２に及びこれから、並び につ工−ハ処理装置の他の処理モジュールへ及びこれから転送する。チャンバ１ ２内の真空は、ハウジング１１を通してチャンバ１２に接続された従来の低温真 空ポンプ３０によって維持される。

モジュールｌＯで以て遂行されるバッチ予熱処理のような典型的熱処理プロセス においては、エレベータ２０かボート２６に次から次へと割り出しされる（ｉｎ ｄｅｘｅｄ）に従い、ウェーハ１４は開ゲート弁２６を通してかつラック１６の スロット又はボルダ２２内へ個別に装荷される。次いて、真空チャンバ１２か転 送モジュール２８のチャンバにおけるそれと同じレベルになると、ゲート弁２７ が閉しられる。このときウェーハ１４は一般に既知初期温度にあり、この温度は 転送モジュール２８内のチャンバの温度及びモジュール１０を囲む大気又は室の 温度である。

予熱又はガス抜きプロセスにおいて、チャンバ１２は、転送モジュール２８のそ れと異なる圧力へ変化させられるか又はポンプ組立３０の動作を通して同じ圧力 に維持されることがある。そのプロセス中、密封チャンバ１２内でラック１６上 にスタックされるウェーハ１４は、ハウジングＩＩの反対壁内の水晶窓３４の背 後でチャンバ１２の外側上でこのチャンバの反対側−ヒに組を成して配置された ランプ３２を有する放射ヒータ３１の附勢によって、高温度へ均一に持たらされ る。例えば、５００°Ｃであると云えるこの高又は処理温度は、成る所定時間、 例えば、１５分にわたって維持されるへきてあり、この間中、処理温度を監視し かつ制御しなければならない。

本発明に従い、温度の測定は、まず既知初期温度においてかつ次に処理温度にお いて、１つのウェーハの直径を測定することによって達成される。次いで、２つ の温度の間のウェーハの熱膨張か計算され、かつ既知である初期温度、ウェーハ の膨張係数及びウェーハの初期直径から、処理温度を決定するための計算か行わ れる。

ウェーハ膨張の測定は、チャンバ１２のハウジング１１の外側に取り付けられた １対の光源４２から１対の平行光ビーム４０を、ビューポー１・４４を通し、か つスタックのウェーハＩ４の１つの対向する縁部分を越して通過させることによ って達成される。２つのビーム４ｏは、ウェーハの対向する縁によって影を付け られ、かつ各々からの光の遮断されなかった部分は光源４２とはチャンバ１２に 関して反対側上のビューボート４６の外へ直線に沿って通過し、ここで各ビーム からの遮断されなかった光の量か、第２図の線図に更に特に図解されるように、 同様に間隔を取った１対の光センサによって測定される。

第２図を参照すると、本発明の測定技術が、一層良（図解されている。第２図に おいて、ウェーハ１４の１つが、水平面内に横たわる上面図において示されてい る。ウェーハ１４は、垂直軸１８上に中心を有し、かつ既知直径りのものである 。ウェーハ１４の直径りばかりでなく、その初期温度、及びウェーハを作ってい る材料、通常、シリコンの膨張係数が、コンピュータ５ｏに関連したメモリデバ イス内に記憶される。種々のウェーハ１４は互いに僅かに異なる直径を有するが 、この変動は温度測定プロセスに無視可能の影響しか持たない。例えば、２０Ｏ ＩＩＷＴｌウエーハの直径りの決定における１ミリメートルの偏差は、処理温度 と初期温度との間の差の測定に約１パーセントの半分の誤りを生じることになる 。

直径が測定されつつあるときのウェーハ１４の温度におけるウェーハ１４の直径 を表示するディジタル値か、コンピュータ５ｏへの線路５２上に入力される。

この信号は、平行光のビーム４０を生成する能力のある１対のレーザ４２又は他 の光源を附勢することによって生成される。レーザ４２は、レーザコントローラ ５４によって制御される。光源４２は、活性化されるとき、平行光の２つのビー ム４０を発生し、これらは平行ビームになってチャンバ１２を通り、各々、光源 ４２とは反対のチャンバ１２の外側の１対の光検出器４８のそれぞれ１つに、チ ャンバ１２の外側から照準を定められる。検出器４８の各々は、光ビーム４ｏが らのエネルギーを受けかつ線路５６のそれぞれ１つ上にアナログ信号を生成し、 各信号は検出器４８によって受けられたレーザビームを形成する光の量に全体的 に比例する。線路５６上のアナログ信号は、１対の増幅器５８によって増幅され 、かつ加算増幅器６０内で加算されて、線路６２上に合成アナログ信号を生成し 、この信号はウェーハ１４の直径と共に全体的に変動する。

ウェーハ１４は、その対向する縁５５をビーム４ｏの通路内へ広げて有し、検出 器４８へ照射する光に影を付ける。ウェーハ１４の直径りの変化は、ウェー／％ １４の直径か増大するに従って検出器４８へ照射する先の量の減少を持たらす。

ウェーハの水平位置はビームを横切って変動させられるので、１つの検出器４８ からの１１号か増大する一方、池の検出器４８からの信号は減少し、したがって 線路６２上のアナログ和は同しままであると云うことにおいて、増幅器６０によ る線路５６からの信号の加算は、ビーム４０に対するウェーッ＼１４の水平変位 のとんな誤りも消去する。線路６２−にの信号は、次いて、アナログ−ディジタ ル変換器６４によって線路５２上のディノタル信号に変換される。

動作中、ウェーハ１４は、まずそれがチャンバ１２内へ装荷された際の初期室温 において測定されて線路５２上にディノタル信号を生成し、この信号かコンピュ ータ５０のメモリデバイスに記憶される。次いて、ヒータ３２がヒータコンｉ・ ロール６６によって活性化されて、ウェーハの温度をほぼ処理温度−＼上げる。

つ工−ハ１４の温度か上昇するに従い、直径りか増大して、検出器４８を照射す る光の瓜を減少させかつ線路５６上の信号に相当する変化を生成する。この信号 は増幅器５８によって反転されて線路６２上に信号を生成し、これかウェーハ１ ４の膨張に比例して増大する。

したかって、加熱されたウェーハの実際温度は線路５２上のディジタル数字に反 映され、これか熱膨張に起因するウェーハの増大した直径に相当する。この数字 は、次いて、コンピュータ５０に入力され、ここで、それか、メモリデバイス５ １内に記憶された膨張係数、ウェーハの初期直径、及び初期温度に関連したほぼ 線形アルゴリズムに従って処理されて、計算された出力温度信号を温度出力デス プレイ７０への線路６８」−に生成する。この温度出力信号は、また、ヒータコ ントローラ６６への制御信号の形で制御線路７２に沿って帰還され、ヒータ３２ に帰還制御を瞬時に施してチャンバ１２内の温度の制御に供される。

光ビーム４０は、第３図に図解されたように、ウェーハ１４の面内に横たわるよ うに水平に指向させられることかある。しかしながら、この配置にあっては、ウ ェーハ１４がビーム４０と整列するためにエレベータ２０の垂直調節によって精 確に位置決めされるすることを保証する必要かある。そうてなければ、ビーム４ ０は、第４図の線図に図解されたように薄いウェーハ１４を完全に逃すかもしれ ない。実際、チャンバ１２内の温度を上昇させるに従い、ラック１６の熱膨張が ウェーハ１４のこのような高さの変化を起こさせることもあり得る。

この高さ位置に対する感度を低下させるために、本発明の好適実施例は、第５及 び６図、及びまた第１図に図解されたように、ウェーハ１４の面７３に小さい角 をなして傾斜させられた光ビーム４０を利用する。そのように傾斜させられると 、第６図に図解されたような高さ変化の結果、検出器４８に達する光の量の許容 不可能な誤りを起こすであろう実質的な程度にまで、光ビーム４０がウェーハ１ ４を逃す公算が少なくなる。角７４が大きくなればなるほど、ウェーハ１４の垂 直変位によって生しる誤りかそれたけ深刻てなくなる。したかって、第７図に図 解されるように、光ビーム４０を９０°の角をなして傾斜させ、かつそれによっ てウェーハ１４の軸１８に平行にすることで以て、いかなる大きさの高さ変化も 全然誤りを生じないことになる。しかしなから、スタック内に採用されるように 複数のウェーハ１４があったとしたならば、光ビーム４０は、ウェーハ１４のう ぢの単一のものにだけしか指向されないはずである。したがって、光ビーム４０ もまた軸Ｉ８に対して角をなして傾斜させられるべきであり、この角は、ビーム ４０かスタックの２つ以上のウェーハ１４によって遮断されるのを防止するため に充分に大きい。

ウェーハ１４かビーム４０と適正に整列させるためにエレベータ２０の調節が必 要であるところでは、光源４２及び検出器４８は、また、この位置決めのために 使用されることがある。第３．４、及び８図を参照すると、線路６２上の出力又 は監視信号は、ウェーハかその面に平行であるビーム４０を通して出入するに従 い、第８図に示された階段関数の形を取ると云える。

第５図に示されたような傾斜ビーム４０にあっては、線路６２上の信号は、第９ 図のグラフによって表示される。この連続関数の最大値を、エレベータ２０を調 節することによってラック１６上のウェーハ１４を適正に位置決めするように、 捜索することかできる。

第３及び４図の水平配置にあっては、このような垂直エレベータ調節を、２組の 垂直に間隔を取ったビームを生成する２レベルのセンサ及び光源を採用すること によって、行うことかできる。このようにしておいて、信号を出力すると、第’ ｉ　０図に示されたような結果となり、これがエレベータ調節用の情報を提供す ると云える。

上の実施例の説明は、本発明の実施例の成るものについてに過ぎないことは、当 業者によって認められるであろう。したがって、その原理に反することなく追加 及び変更がなされることかある。

ＦＩＧ、２ ＦＩＧ、３ ＦｔＧ、４ 補正書の写しく翻訳文）提出書（特討第１８４条の８）”ｉ４’？：を午ｒ’ｉ ’″、ｌコフ三′「殿ｌ特許出（（ｉ〕ａ示ＰＵＴ／ＬＩＳ９３１０３２５４３ 、　ｉ’ｌｙｒ出願人 氏名（名称）　マテイリアルズ　リサーチ　コーポレイション５Ｉｌ！ｉ正古の 提出年月口　１９９４　年　４　月　１４　目早導体ウェーハのような物品か処 理用密封チャンバ内のサポート上に取り付けられるところでは、特に、ガス抜き 又は池の熱処理プロセスにおける場合にしばしばそうであるようにウェーハがバ ッチで処理されるところでは、サポートの不整列又はひずみがウェーハ位置を変 化させかつ光学的温度決定方法を不信頼性にすることがある。

国際特許出願ＷＯ９２／２１０＋１　（１９９２年１１月２６日発行）は、様々 な温度におけるウェーハの縁の位置の変化を、焦点合わせ技術を使用して、決定 するために光学システムを使用してウェーハの熱膨張を測定する方法及び装置を 記述する。幾何学的測定か、ウェーハの熱膨張係数を使用して物体の温度を決定 するために採用されることがある。

ウェーハ温度を正確にかつ瞬時に決定するために、特に密封チャンバ内の半導体 ウェーハの処理に有効な、更に特に多数のウェーハが同時に処理される処理に有 効な温度決定方法及び装置に対する要求がある。更に、物品の正確性及び位置決 め、物品放射率の変化又は被測定媒体の気圧によるひずみのような測定誤り源に よって余り影響されないような温度決定方法を提供することへの要求がある。

発明の要約 本発明の主目的は、例えば、半導体ウェーハ処理機械の真空チャンバ内で処理中 に半導体ウェーハのような薄い板状の物品の温度を瞬時にかつ正確に決定する方 法及び装置を提供することである。

スタックされた複数のウェーハか同時に処理されるところの半導体ウェーハ処理 機械のガス抜きチャンバ内のような、その熱処理モジュール内の温度測定又は温 度制御に使用され得る温度決定システムを提供することが、本発明の一層の特定 目的である。

処理チャンバ内の外側に配置された構成要素を採用し、該チャンバ内の物体の温 度を瞬間的にかつ正確に決定する無接触瞬時温度決定方法及び装置を提供するこ とが、本発明の更に一層の特定目的である。

ウェーハ位置決め誤り又は寸法許容誤差に対して低感度を有し、及び他の点でも 先行技術の問題を克服する熱膨張光学的測定システムを提供することが、本発明 の追加の目的である。。

本発明に従って、処理装置の処理チャンバ内で１つ面内に横たわる、既知の熱膨 張係数を有する材料の、薄い平坦物品の温度を決定しかつ熱処理する方法、この 方法は、既知の基準温度においてチャンバ内に物品を支持するステップ、各光ビ ームからの光の部分か基準温度にあるときの物品の対向する縁によって遮断され るようにチャンバを通るそれぞれの通路に沿って少なくとも１つの光源からの平 行光の１対の間隔を取ったビームを通過させるステップ、光源と反対に位置決め された少なくとも１つの光センサて以て、光源とはこの縁に関して反対に到達す るビームからの遮断されなかった光の量をセンシングしかつセンシングされた光 に応答して、これら縁の位置を表示する基準信号を発生するステップ、基準信号 を記憶するステップ、物品の温度を処理温度へ変化させるステップ、各光ビーム からの光の部分か処理温度にあるときの物品の対向する縁によって遮断されるよ うに光源からかつチャンバを通る通路に沿って平行光の１対の間隔を取ったビー ムを更に通過させるステップ、処理温度にあるとき、センサて以てビームからの 遮断されなかった光の量をセンシングし、かつセンシングされた光に応答して、 これらの縁の位置を表示する測定信号を発生するステップ、記憶された基準信号 と測定信号とから、基準信号の大きさと測定信号の大きさとの間の差に応答性の かつ基準温度と処理温度とにおける物品の寸法間の差を表示する寸法変化信号を 発生するステップ、及び材料の既知の膨張係数と寸法変化信号とから処理温度を 導出するステップを含む。

本発明に従って、ウェーハを処理ずべき温度に維持するチャンバを有し既知の熱 膨張係数を存する材料の半導体ウェーハを処理する装置は、チャンバ内で１つの 面内に、温度を監視されるへきウェーハを支持するウェーハサポートであって、 ウェーハかサポート上に支持されるときこの面内に横たわる１対のほぼ対向する 縁セクションを存する、このサポート各光ビームからの光の部分が、サポートに 対して固定されたそれぞれの通路を横切るウェーハの全体的に対向する縁セクシ ョンの位置に相当する量たけ、これらの縁セクションによって遮断されるように 、光源手段からかつこれらそれぞれの通路に沿って平行光の１対の間隔を取った ビームを指向させるためにウェーハのこれらの縁セクションから間隔を取らされ た少なくとも１つの光源手段、ビームからの遮断されなかった光の量を検出する だめに光源手段とはウェーハのこれらの縁セクションに関して反対に位置決めさ れた少なくとも１つの光センサ手段、センサへ照射するビームからの遮断されな かった光の量に応答して監視信号を発生する監視信号発生手段、第１温度にある ウェーハについて発生された監視信号に応答して情報を記憶する記憶媒体、サポ ート上のウェーハの温度を第２温度へ変化させる温度コントロール、及び第１温 度と第２温度との間の差を表示する出力信号を発生するために記憶された情報、 既知熱膨張係数、第２温度にあるウェーハについて発生された監視信号に応答性 の回路を含む。

本発明の原理に従って、半導体ウェーハ処理機械の真空処理チャンバのような、 密封チャンバ内で処理中に、既知の熱膨張係数を有する材料で形成された半導体 ウェーハのような、薄い板状の物品の温度を決定する方法及び装置が、提供され る。本発明の原理に従って、ウェーハの寸法の変化は、このウェーＩ＼が第１既 知温度から第２未知温度へ加熱又は冷却されるに従い測定される。このような測 定に対する要求は、例えば、ウェーハか大気温度条件にある処理モジュール内に 置かれ、かつ次いでウェーハが第２温度へ加熱されこの温度で熱的に処理され又 は成る他の処理に付されこれらの処理中に温度を監視され又は制御されなければ ならないところでは、典型的である。

物品は周知の初期温度にある処理用チャンバ内に置かれ、かつその縁のほぼ対向 する部分の初期位置か決定される。次いて、縁位置情報が記憶される。次いで、 ウェーハの温度か、通常、ウェーハが処理されるべき所望処理温度の方向への加 熱によって、変化させられる。次いで、同じ縁部分の位置が再び決定され、かつ この決定及び縁部分の初期決定の記憶情報から、ウェーハの膨張の量か計算され る。縁部分間の全距離及び膨張係数は既知であるから、第２すなわち未知温度か 計算される。この計算から、出力信号が、発生されかつ監視目的用出力デバイス へ連絡されるか又は処理温度の制御用制御回路へ帰還される。

好適装置に従って、サポートか、温度を監視されるべきウェーハを処理チャンバ 内の１つの面内に保持するために、このチャンバ内に配設される。好適には、レ ーザから発射されるコヒーレント光のような平行光の光源か、１対の間隔を取っ たビームを、ウェーハのそれぞれ対向する縁が占領すると見込まれる場所と交差 するように位置決めされた２つの好適平行路に沿って、指向させる。これらの２ つのビームは公称幅を存し、及びウェーハ縁は各光源からの光の部分を遮断する が、しかし全部は遮断しないように、各ビームを部分的に横断して拡がる。

光源とはウェーハ縁の各々に関して反対に、■対の間隔を取ったセンサ又は検出 器か配設される。

好適実施例に従って、変位したウェーハかビームを完全に逃すのを防止すること によって、温度を測定しているウェーハの面に垂直な軸の方向における僅かな変 位か測定プロセスに余り有害てないように、光ビームは、ウェーハの面に対して 角度をなすようにする。単一ウェーハか採用されるところでは、ウェーハの軸方 向変位がウェーハ縁の位置をビームに対して変化させないように、この角度はウ ェーハの平地（ｐｌａｉｎ）に対して９０°の角度に定められることかある。ウ ェーハがバッチで処理されかつ処理チャンバ内にスタックに配置される１好適実 施例においては、２つ以上のウェーハがビームの通路内に横たわることになるの で、軸に平行な光ビームの配向は好ましくない。このようなスタックされたウェ ーハは、各々分離面に横たわり、かつそれらの面に垂直である共通軸に沿って間 隔を取ることになる。この応用においては、ビームは、ウェーハの面及び軸の両 方に対して角度を作らされ、及び、好適にはスタックの１つのウェーハだけと交 差するように、ビームが傾斜され得る面に関して最大角度で傾斜させられる。

更に、好適実施例に従って、１つ以上のビームが、１つのウェーハの対向する縁 セクションの各々へ提供され、及びサポートがビームの最大遮断が起こるまで上 、下に調節され、それによって、ウェーハをビームに対して最も中心に正確に置 く。光ビームか測定中のウェーハの面に平行に指向されるところでは、軸方向に 間隔を取らされた２つのばねがこの軸方向調節についての情報を提供し有利であ る。しかしながら、好適には、ウェーハの２つの対向する縁の各々への単一傾斜 ビームが軸方向調節の広い範囲にわたって連続的に変動する信号を生成し、がつ センサでそのように生成された出力信号か最大又は最小を有し、これに対する最 適変位のためにウェーハ位置か軸方向に調節される。

本発明は、温度の瞬時測定のために提供され、かつ実時間温度監視又は温度帰還 制御に有効である。その測定は、許容誤差又は処理モジュール内での単一ウェー ハ又はウェーハのスタックの軸方向位置決めにおける誤りのような、誤り生成条 件に対して低感度を有する。

第６図は、第５図に類似の、しかじウェーッーがその理想位置から軸方向へ変位 させられている図である。

第７図は、本発明の他の好適実施例に従ってウェー１１の軸に平行に配向された 光ビームを図解する線図である。

第８図は、第３及び４図の配置て以てウェーッ１位置の関数としてのセンサ出力 を図解する線図である。

第９図は、第５及び６図の配置で以てウニ　／Ｎ位置の関数としてのセンサ出力 を図解するグラフ又は線図である。

第１Ｏ図は、軸方向に間隔を取る１対の光ビームか第３及び４図のそれら力（採 用されるように配向される場合の、センサ出力を図解する１対のグラフである。

第１図を参照すると、半導体ウェー／Ｓ処理クラスタツールの半導体ウェー／１ ）＜ッチ予熱モジュール１０か図解されている。

モジュール１０は、密封ハウジング１１を含みこれが真空チャンノく１２を囲し ）このチャンバ内てウェーハ１４が処理される。モジュール１０によって構成さ れる応用においては、遂行される処理は、半導体ウェー／％処理装置の他のモジ ュール内でのウェーハの処理の前に、吸収ガス又は蒸気を除去する目的のために 、ウェーハ１４を予熱する又は子状態調整すると云う処理である。モジュール１ ０内で、ウェーハ１４は、多重ウェーッ＼サポート又はう・ツク１６内に支持さ れ、これの上に垂直にスタックされる。ウェーッ１１４は、典型的には、円形の 薄い平坦板すなわち平坦ディスつてあって、厚さ約０．７５ミリメートル、及び 直径１５０又は２００ミリメートル又は更に大きい。ラック１６上にスタ・７り されるとき、ウェーハ１４の各々は、水平面内に横たわりかつ垂直軸１８に沿い スタ・ツク上の隣接のウェーハから間隔を取りかつ整列させられる。

ラック１６は、チャンバ１２内で、垂直に運動可能かつ回転可能のエレベータ２ ０上に支持される。ラック１６は、４つの水晶ロッド２４内の複数のスロツト２ ２によって形成された複数のウェーハホルダを育する。エレベータ２０が垂直に 割り出しく１ｎｄｅｘ）されてスロット２２を／％ウジング１２内のウェーッ１ 装荷ボート２６に整列させるに従い、ウェー７１１４か個別にラック１６内へ装 荷される。

そのプロセス中、密封チャンバ１２内てラック１６上にスタックされるウェーハ １４は、ハウジング！１の反対壁内の水晶窓３４の背後でチャンバ１２の外側上 でこのチャンバの反対側上に組を成して配置されたランプ３２を有する放射ヒー タ３１の附勢によって、高温度へ均一に持たらされる。例えば、５００℃である 云えるこの高又は処理温度は、成る所定時間、例えば、１５分にわたって維持さ れるべきてあり、この間中、処理温度を監視しかつ制御しなければならない。

温度の測定は、まず既知初期温度においてかつ次に処理温度において、１つのウ ェーハの直径を測定することによって達成される。次いで、２つの温度の間のウ ェーハの熱膨張か計算され、かつ既知である初期温度、ウェーハの膨張係数及び ウェーハの初期直径から、処理温度を決定するための計算が行われる。

ウェーハ膨張の測定は、チャンバ１２のハウジングＩＩの外側に取り付けられた １対の光源４２から１対の平行光ビーム４０を、ビューボート４４を通し、かつ スタックのウェーハ１４の１つの対向する縁部分を越して通過させることによっ て達成される。２つのビーム４０は、ウェーハの対向する縁によって影を付けら れ、かつ各々からの光の遮断されなかった部分は光源４２とはチャンバ１２に関 して反対側上のビューボート４６の外へ直線に沿って通過し、ここで各ビームか らの遮断されなかった光の量が、第２図の線図に更に特に図解されるように、同 様に間隔を取った１対の光センサによって測定される。

第２図を参照すると、本発明の測定技術か、一層良く図解されている。第２図に おいて、ウェーハ１４の１つが、水平面内に横たわる上面図において示されてい る。ウェーハ１４は、垂直軸１８上に中心を有し、かつ既知直径りのものである 。ウェーハ１４の直径りばかりでなく、その初期温度、及びウェーハを作ってい る材料、通常、シリコンの膨張係数が、コンピュータ５０に関連したメモリデバ イス内に記憶される。種々のウェーハ１４は互いに僅かに異なる直径を有するか 、この変動は温度測定プロセスに無視可能の影響しか持たない。

そうでなければ、ビーム４０は、第４図の線図に図解されたように薄いウェーハ １４を完全に逃すかもしれない。実際、チャンバ１２内の温度を上昇させるに従 い、ラック１６の熱膨張かウェーハ１４のこのような高さの変化を起こさせるこ ともあり得る。

この高さ位置に対する感度を低下させるために、好適実施例は、第５及び６図、 及びまた第１図に図解されたように、ウェーハ１４の面７３に小さい角をなして 傾斜させられた光ビーム４０を利用する。そのように傾斜させられると、第６図 に図解されたような高さ変化の結果、検出器４８に達する光の量の許容不可能な 誤りを起こすであろう実質的な程度にまで、光ビーム４０かウェーハ」４を逃す 公算が少な（なる。角７４力吠きくなればなるほど、ウェーハ１４の垂直変位に よって生じる誤りがそれだけ深刻でなくなる。したがって、第７図に図解される ように、光ビーム４０を９０°の角をなして傾斜させ、かつそれによってウェー ハ１４の軸１８に平行にすることで以て、いかなる大きさの高さ変化も全然誤り を生じないことになる。しかしながら、スタック内に採用されるように複数のウ ェーハ１４があったとしたならば、光ビーム４０は、ウェーハ１４のうちの単一 のものにだけしか指向されないはすである。したがって、光ビーム４０もまた軸 １８に対して角をなして傾斜させられるへきてあり、この角は、ビーム４０がス タックの２つ以上のウェーハ１４によって遮断されるのを防止するために充分に 大きい。

ウェーハ１４かビーム４０と適正に整列させているためにエレベータ２０の調節 が必要であるどころでは、光源４２及び検出器４８は、また、この位置決めのた めに使用されることかある。第３．４、及び８図を参照すると、線路６２上の出 力又は監視信号は、ウェーハかその面に平行であるビーム４０を通して出入する に従い、第８図に示された階段関数の形を取ると云える。

第５図に示されたような傾斜ビーム４０にあっては、線路６２上の信号は、第９ 図のグラフによって表示される。この連続関数の最大値を、エレベータ２０を調 節することによってラック１６上のウェーハ１４を適正に位置決めするように、 捜索することができる。

第３及び４図の水平配置にあっては、このような垂直エレベータ調節を、２組の 垂直に間隔を取ったビームを生成する２レベルのセンサ及び光源を採用すること によって、行うことがてきる。このようにしておいて、信号を出力すると第１０ 図に示されたような結果となり、これがエレベータ調節用の情報を提供すると云 える。

請求の範囲 ■、処理装置の処理チャンバ内で１つ面内に横たわる、既知の熱膨張係数を存す る材料の、薄い平坦物品の温度を決定しかつ熱処理する方法であって、既知の基 準温度において前記チャンバ内に物品を支持するステップと、各光ビームからの 光の部分か前記基準温度にあるときの前記物品の対向する縁によって遮断される ように前記チャンバを通るそれぞれの通路に沿って少なくとも１つの光源からの 平行光の！対の間隔を取ったビームを通過させるステップと、光源と反対に位置 決めされた少なくとも１つの光センサて以て、前記光源とは前記縁に関して反対 に到達するビームからの遮断されなかった光の量をセンシングし、カリ前記セン シングされた光に応答して、前記縁の位置を表示する基準信号を発生するステッ プと、前記基準信号を記憶するステップと、前記物品の温度を変化させるステッ プと、処理温度へ各光ビームからの光の部分か前記処理温度にあるときの前記物 品の前記対向する縁によって遮断されるように前記光源からかつ前記チャンバを 通る前記通路に沿って平行光の１対の間隔を取ったビームを更に通過させるステ ップと、前記処理温度にあるとき、前記センサて以て前記ビームからの遮断され なかった光の量をセンシングし、かつ前記センシングされた光に応答して、前記 縁の位置を表示する測定信号を発生するステップと、前記記憶された基準信号と 前記測定信号とから、前記基準信号の大きさと前記測定信号の大きさとの間の差 に応答性のカリ前記基準温度と前記処理温度とにおける前記物品の寸法間の差を 表示する寸法変化信号を発生するステップと、前記材料の前記既知の膨張係数と 前記寸法変化信号とから前記処理温度を導出するステップとを含む方法。

２、請求の範囲第１項に記載の方法において、前記基準信号を発生するステップ と前記測定を発生するステップとは、前記縁によって遮断されなかった光の量に 応答性のアナログ信号を発生ずるステップを各々含み、前記基準信号を記憶する ステップは前記基準信号のディジタル表示を記憶することを含み、かつ、前記導 出するステップは前記寸法変化信号のディジタル形を生成するステップとそれか ら前記処理温度をディジタル的に導出するステップとを含む、方法。

３、請求の範囲第１項又は第２項のどちらかに記載の方法であって、前記導出さ れた処理温度に応答して制御信号を発生するステップと、前記制御信号に応答し て前記処理温度を制御するステップとを更に含む方法。

４、請求の範囲いずれかの先行項に記載の方法において、前記ビームは前記チャ ンバの外側の少なくとも１つの光源からかつ前記チャンバを通るそれぞれの通路 に沿って通過させられ、かつ前記遮断されなかった光は前記光源とは反対の前記 チャンバの外側に位置決めされた少なくとも１つのセンサによってセンシングさ れる、方法。

５、請求の範囲いずれかの先行項に記載の方法において、各ビームからの前記遮 断されなかった光は分離センサによってセンシングさ札かつ前記基準信号と前記 測定信号とは前記センサによって前記センソングされた遮断されなかった光の和 に応答して発生される、方法。

６、請求の範囲いずれかの先行項に記載の方法において、前記通路は前記面に対 して角をなして傾斜させられる、方法。

７、請求の範囲いずれかの先行項に記載の方法において、前記通路は前記面に垂 直な軸に対して角をなして傾斜させられる、方法。

８、請求の範囲いずれかの先行項に記載の方法において、前記物品は前記チャン バ内で前記面に平行な面にかつ１つの軸に沿ってスタックされた複数のうちの１ つであるウェーハである、方法。

９、請求の範囲第８項記載の方法であって、前記ウェーハが前記基準温度にある とき、前記センシングされた遮断されなかった光か最大になるまで、前記スタッ クの位置をその軸に沿って調節するステップを更に含む方法。

１０、ウェーハ（１４）を処理すべき温度に維持するチャンバを存し既知の熱膨 張係数を有する材料の半導体ウェーハ（１４）を処理する装置であって、前記チ ャンバ（１２）内で１つの而（７２）内に、温度を監視されるべきウェーハ（１ ４）を支持するウェーハサポート（１６）であって、前記ウェーハ（１４）が前 記サポーｈ（１６）上に支持されるとき前記面内に横たわるｌ対のほぼ対向する 縁セクション（５５）を有する、前記サポートと、各光ビーム（４０）からの光 の部分か、前記サポート（１６）に対して固定されたそれぞれの通路を横切る前 記ウェーハ（１４）の全体的に対向する前記縁セクション（５５）の位置に相当 する量だけ前記縁セクション（５５）によって遮断されるように、光源手段から かつ前記それぞれの通路に沿って平行光の１対の間隔を取ったビーム（４０）を 指向させるために前記ウェーハ（１４）の前記縁セクションから間隔を取らされ た少なくとも１つの前記光源手段（４２）と、前記ビーム（４０）からの遮断さ れなかった光の量を検出するために前記光源手段（４２）とは前記ウェーハ（１ ４）の前記縁セクション（５５）に関して反対に位置決めされた少なくとも１つ の光センサ手段（４８）と、前記センサへ照射する前記ビームからの前記遮断さ れなかった光の量に応答して監視信号を発生する監視信号発生手段と、第１温度 にある前記ウェーハ（１４）について発生された監視信号に応答して情報を記憶 する記憶媒体（５１）と、第２温度へ前記サボー）　（１６）上の前記ウェーハ （１４）の温度を変化させる温度コントロール（６６）と、第１温度と第２温度 との間の差を表示する出力信号（６８）を発生するために前記記憶された情報と 、前記既知熱膨張係数と、第２温度にある前記ウェーハについて発生された監視 信号とに応答性の回路（５０）とを更に含む装置。

Ｉｌ、　請求の範囲第４０項記載の装置において、前記ウェーハサポートは、前 記装置の前記チャンバ（１２）内で１つの軸（＋８）に沿って平行面にスタック された、温度を監視されるべき前記ウェーハ（１４）を含む、複数のウェーハ（ １４）を支持するラック（１６）を含み、前記光源（４２）は、それからの光が 前記スタックされた複数のうちの１つだけのウェーハの縁セクション（５５）に よって遮断されるように前記通路か前記軸（１８）に対して角（７４）をなして 傾斜させられるように配向される、装置。

＋２．請求の範囲第１θ項又は第１１項のとちらかに記載の装置において、前記 監視信号発生手段は前記縁セクション（５５）によって前記遮断されなかった光 の量に応答性のアナログ信号発生器を含み、かっ、前記出力信号発生器（５０） は前記出力信号をディジタル的に導出するディジタル信号発生器を含む、装置。

１３、請求の範囲第１０項から第１２項のうちいずれか１つに記載の装置であっ て、前記出力信号に応答して制御信号を発生する制御信号発生器（５０）を更に 含み、前記温度コントロール（６６）は前記制御信号に応答性である、装置。

１４、請求の範囲第１Ｏ項から第１３項のうちいずれか１つに記載の装置におい て、前記光源（４２）と前記光センサ（４８）とは前記通路の両端部において４ ７７記チヤンバ（１２）の外側に配置される、装置。

１５、請求の範囲第１０項から第１４項のうちいずれが１つに記載の装置におい て、１対の光源（４８）が配設され、各々がそれぞれのビームからの前記遮断さ く４８）によって前記センシングされた遮断されなかった光の和に応答性である 、装ａ １６、請求の範囲第１０項から第１５項のうちいずれか１つに記載の装置におい て、前記通路は温度を監視されるべき前記ウェーハ（１４）の前記面（７３）に 対して角（７４）をなして傾斜させられる、装ａ１７、請求の範囲第１０項から 第１６項のうちいずれが１つに記載の装置において、前記光源は前記通路に沿っ て光のビームを発生する少なくとも１つのレーザ（４２）を含む、装置。

国際調査１！Ｉ４牛 フロントページの続き （８１）指定国　ＥＰ（ＡＴ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。

ＤＫ、ＥＳ、ＦＲ，ＧＢ、ＧＲ，ＩＥ、ＩＴ、ＬＵ、ＭＣ，ＮＬ、ＰＴ、ＳＥ） 、０Ａ（ＢＦ、ＢＪ、ＣＦ、ＣＧ、　ＣＩ、　ＣＭ、　ＧＡ、　ＧＮ、　ＭＬ、 　ＭＲ，ＮＥ、　ＳＮ。

ＴＤ、ＴＧ）、ＡＴ、ＡＵ、ＢＢ、ＢＧ、ＢＲ，ＣＡ。

ＣＨ，ＣＺ、ＤＥ、ＤＫ、ＥＳ、ＦＩ、ＧＢ、ＨＵ、ＪＰ、　ＫＰ、　ＫＲ，Ｌ Ｋ、　ＬＵ、　ＭＧ、　ＭＮ、　ＭＷ、　ＮＬ、Ｎｏ、ＮＺ、ＰＬ、ＰＴ、ＲＯ ，ＲＵ、ＳＤ、ＳＥ。

ＳＫ、ＵＡ、ＶＮ

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. １．ウェーハ処理装置の真空処理チャンバ内で１つの軸に沿って平行面にスタッ クされた、既知の熱膨張係数を有する材料の、ウェーハの温度を測定しかつ熱処 理する方法であって、 基準温度において前記チャンバ内にウェーハスタックを置くステップと、各光ビ ームからの光の少なくとも部分が前記基準温度にあるときの前記スタックの１つ のウェーハの対向する縁によって遮断されるように少なくとも１つの光源からか つそれぞれの通路に沿って平行光の１対の間隔を取ったビームを通過させるステ ップであって、前記通路は前記軸と前記面とに対して或る角をなして傾斜させら れる、前記通過させるステップと、前記光源に反対に位置決めされた、少なくと も１つの光センサで以て前記ビームからの遮断されなかった光をセンシングし、 かつ前記センシングされた光に応答して、前記緑の位置を表示する、基準信号を 発生するステップと、前記基準信号を記憶するステップと、 処理温度へ前記スタックのウェーハの温度を変化させるステップと、各光ビーム からの光の少なくとも部分が前記処理温度にあるときの前記１つのウェーハの対 向する縁によって遮断されるように前記光源からかつ前記チャンバを通る前記通 路に沿って平行光の１対の間隔を取ったビームを更に通過させるステップと、 前記処理温度にあるとき、前記センサで以て前記ビームからの遮断されなかった 光をセンシングし、かつ前記センシングされた光に応答して、前記縁の位置を表 示する測定信号を発生するステップと、前記記憶された基準信号と前記測定信号 とから、前記基準温度と前記処理温度とにおける前記１つのウェーハの寸法間の 差に応答性の寸法変化信号を発生するステップと、 前記材料の前記既知の膨張係数と前記寸法変化信号とから前記処理温度を導出す るステップと を含む方法。
2. ２．請求の範囲第１項の方法において、前記基準信号を発生するステップと前記 測定信号を発生するステップとは、前記禄によって遮断されなかった光の量に応 答性のアナログ信号を発生するステップを各々含み、 前記寸法変化信号を発生するステップは前記基準信号の大きさと前記測定信号の 大きさとの間の差に応答性であり、 前記導出するステップは前記寸法変化信号のディジタル形を生成するステップと それから前記処理温度をディジタル的に導出するステップとを含む、方法。
3. ３．請求の範囲第１項の方法であって、前記導出された処理温度に応答して制御 信号を発生するステップと、前記制御信号に応答して前記処理温度を制御するス テップとを更に含む方法。
4. ４．請求の範囲第１項の方法であって、前記ウェーハが前記基準温度にあるとき 、前記センシングされた遮断されなかった光が最少になるまで、前記スタックの 位置をその軸に沿って調節するステップとを更に含む方法。
5. ５．請求の範囲第１項の方法において、前記ビームは前記チャンバの外側の少な くとも１つの光源からかつ前記チャンバを通るそれぞれの通路に沿って通過させ られ、かつ前記遮断されなかった光は前記光源とは反対の前記チャンバの外側に 位置決めされた少なくとも１つのセンサによってセンシングされる、方法。
6. ６．請求の範囲第１項の方法において、各ビームからの前記遮断されなかった光 は分離センサによってセンシングされ、かつ 前記基準信号と前記測定信号とは前記センサによって前記センシングされた遮断 されなかった光の和に応答して発生される、方法。
7. ７．処理装置の処理チャンバ内で１つの面内に横たわる、既知の熱膨張係数を有 する材料の、薄い平坦物品の温度を測定しかつ熱処理する方法であって、既知の 基準温度において前記チャンバ内に物品を支持するステツプと、各光ビームから の光の部分が前記基準温度にあるとき前記物品の対向する縁によって遮断される ように前記チャンバの外側に位置決めされた１対の光源から、かつ前記チャンバ を通るそれぞれの通路に沿って平行光の１対の間隔を取ったビームを通過させる ステップと、 前記光源に反対に位置決めされた、１対の光センサで以て前記ビームからの遮断 されなかった光をセンシングし、かつ前記センシングされた光に応答して、前記 縁の位置を表示する大きさを有する、アナログ基準信号を発生するステップと、 前記基準信号のディジタル表示を記憶するステップと、処理温度へ前記物品の温 度を変化させるステップと、各光ビームからの光の部分が前記処理温度にあると きの前記物品の対向する縁によって遮断されるように前記光源からかつ前記チャ ンバを通る前記通路に沿って平行光の１対の間隔を取ったビームを更に通過させ るステップと、前記処理温度にあるとき、前記センサで以て前記ビームからの遮 断されなかった光をセンシングし、かつ前記センシングされた光に応答して、前 記禄の位置を表示する測定信号を発生するステップと、前記基準信号の前記記憶 された表示と前記測定信号とから、前記基準信号の大きさと前記測定信号の大き さとの間の差に応答性のかつ前記基準温度と前記処理温度とにおける前記物品の 寸法間の差を表示するディジタル寸法変化信号を発生するステップと、 前記材料の前記既知の膨張係数と前記寸法変化信号とから前記処理温度を導出す るステップと を含む方法。
8. ８．請求の範囲第７項の方法において、前記通路は前記面に対して角をなして傾 斜させられる、方法。
9. ９．請求の範囲第８項の方法において、前記通路は前記面に垂直な軸に対して角 をなして傾斜させられる、方法。
10. １０．請求の範囲第７項の方法であって、前記導出された処理温度に応答して制 御信号を発生するステップと、前記制御信号に応答して前記処理温度を制御する ステップとを更に含む方法。
11. １１．請求の範囲第７項前記の方法であって、前記物品が前記基準温度にあると き、前記センシングされた遮断されなかった光が最少になるまで、前記スタック の位置をその軸に沿って調節するステップとを更に含む方法。
12. １２．請求の範囲第７項の方法において、前記基準信号と前記測定信号とは前記 センサによって前記センシングされた遮断されなかった光の和に応答して発生さ れる、方法。
13. １３．既知の熱膨張係数を有する材料の半導体ウェーハを処理する装置であって 、ウェーハを処理すべき温度に維持するチャンバを有し、前記装置であって、前 記チャンバ内の１つの面内に、温度を監視されるべきウェーハを支持するウェー ハサポートであって、前記ウェーハは前記サポート上に支持されるとき前記面内 に横たわる１対の全体的に対向する縁セクションを有する、前記サポートと、各 光ビームからの光の一部分が、前記サポートに対して固定されたそれぞれの通路 を横切る前記ウェーハの前記ほぼ対向する縁セクションの位置に担当する量だけ 前記縁セクションによって遮断されるように、光源手段からかつ前記それぞれの 通路に沿って平行光の１対の間隔を取ったビームを指向させるために前記ウェー ハの前記縁セクションから間隔を取らされた前記光源手段と、前記ビームからの 遮断されなかった光の量を検出しかつ前記センサへ照射する前記ビームからの前 記遮断されなかった光の量に応答して監視信号を発生するために前記光源手段と は前記ウェーハの前記縁セクションに関して反対に各々位置決めされた光センサ 手段と、 第１温度にある前記ウエーハについて発生された監視信号に応答して情報を記憶 する記憶手段と、 第２温度へ前記サポート上の前記ウェーハの温度を変化させる温度変化手段と、 前記第１温度と前記第２温度との差を表示する出力信号を発生するために前記記 憶された情報と、既知熱膨張係数と、前記第２温度にある前記ウェーハについて 発生された監視信号とに応答する回路手段と、を含む装置。
14. １４．請求の範囲第１３項の方法の装置において、前記ウェーハサポートは、前 記装置の前記チャンバ内で１つの軸に沿って平行面にスタックされた、温度を監 視されるべきウェーハを含む複数のウェーハを支える手段、 前記センサ手段は、前記通路からの光が前記スタックされた複数のうちの１つだ けのウェーハの縁セクションによって遮断されるように前記通路が前記軸に対し て角をなして傾斜させられるように配向される、装置。
15. １５．請求の範囲第１３項の装置において、前記監視信号発生手段は前記縁セク ションによって遮断されなかった光の量に応答性のアナログ信号を発生する手段 を含み、かつ前記出力信号発生手段はディジタル信号を生成しかつそれから出力 信号をディジタル的に導出する手段を含む、 装置。
16. １６．請求の範囲第１３項の装置であって、前記出力信号に応答して制御信号を 発生する手段を更に含み、かつ前記温度制御手段は前記制御信号に応答性である 、装置。
17. １７．請求の範囲第１３項の装置において、前記光源手段と前記光センサ手段と は前記通路の両端部において前記チャンバの外側に配置される、 装置。
18. １８．請求の範囲第１３項の装置において、前記光源手段は、１対の光センサで あって、各々がそれぞれのビームからの遮断されなかった光をセンシングする前 記１対の光センサを含み、かつ前記出力信号発生手段は前記センサによって前記 センシングされた遮断されなかった光の和に応答性である、 装置。
19. １９．請求の範囲第１３項の装置において、前記通路は温度を監視されるべき前 記ウェーハの面に対して角をなして傾斜させられる、 装置。
20. ２０．請求の範囲第１３項の装置において、前記センサ手段は前記通路に沿って 光のビームを発生する少なくとも１つのレーザを含む、 装置。