KR20010050894A - 열처리 시스템에 있어서 표유광을 결정하는 시스템 및 방법 - Google Patents

열처리 시스템에 있어서 표유광을 결정하는 시스템 및 방법 Download PDF

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KR20010050894A
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샤지아지
히비제프리폴
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브라이언 알. 바흐맨
액셀리스 테크놀로지스, 인크.
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Abstract

본 발명은, 열처리 장치(22)의 가열챔버(74)내 표유 복사에너지를 결정하는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 상기 가열챔버를 통해 통상 가열되지 않은 웨이퍼를 수직으로 이동시키고, 각각의 웨이퍼 수직 위치에서 상기 웨이퍼로부터 반사된 복사에너지의 량을 검출기(36)로 측정함으로써, 표유 복사에너지량이 결정된다. 이어서, 측정된 총 복사에너지는 총 복사에너지중 표유 복사에너지 성분과 상호 관련된다.

Description

열처리 시스템에 있어서 표유광을 결정하는 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR DETERMINING STRAY LIGHT IN A THERMAL PROCESSING SYSTEM}
본 발명은 반도체 웨이퍼 같은 고형 대상물 또는 작업재의 변수를 측정하는 시스템과 방법에 관한 것으로서, 특히, 열처리 동안에 웨이퍼의 복사율 및/또는 온도를 실시간으로 측정하는 시스템과 방법에 관한 것이다.
열처리로(thermal processing furnace)는 광범위하게 공지되어 있고 또한 어닐링(annealing), 확산, 산화 및 화확기상증착(chemical vapor depositon)을 포함한 다양한 반도체 제조공정을 수행하기 위해 다년간 사용하여 왔다. 따라서, 이들 공정들은 잘 알 수 있는데, 특히 최종 제품의 품질과 균일성에 관한 공정변수들의 영향에 관해 잘 알 수 있다. 전형적으로, 열처리로는 수평형 로 또는 수직형 로를 채용한다. 몇가지 예에 있어서, 수직형 로들이 바람직한데, 이는 사용 중에 입자들을 덜 생성하여, 오염의 발생율과 웨이퍼 소비를 저감시키고, 쉽게 자동화할 수 있으며, 또한 비교적 작은 가로,세로의 크기 때문에 적은 바닥 면적을 필요로 하기 때문이다.
이들 두가지의 통상적인 유형의 로들은, 공지된 바와 같이, 1마이크로미터 보다 작은 선폭(line width)을 유지하는 한편 원하는 깊이로, 주입된 도펀트 (dopant)들에 대한 확산을 촉진하기 위해, 또는 웨이퍼에 화학기상층의 증착 또는 웨이퍼에 산화층의 도포와 같은 다른 통상적인 공정기술을 수행하기 위해 원하는 온도까지 반도체 웨이퍼를 가열하도록 설계되었다. 공정 동안에 웨이퍼를 가열해야하는 필요성은 잘 공지되어 있어서, 자세히 설명하지 않는다.
튜브로들과 같은 통상적인 수직형 열처리로들은, 로내에 처리튜브를 수직위치에 유지하도록 설계된다. 또한, 열처리로는 처리튜브 내외로 웨이퍼 보트(wafer boat)를 이동시키는, 적절한 이송장치에 실장되는 웨이퍼-보트조립체를 채용한다. 웨이퍼 카세트에서 웨이퍼-보트조립체로 반도체를 이송하기 위해, 웨이퍼 조작조립체를 웨이퍼 보트조립체에 인접해 병렬로 설치한다. 석영(quartz) 또는 실리콘 가열튜브 내로 웨이퍼들을 들어 올린다. 그런 다음, 튜브의 온도를 원하는 온도까지 천천히 상승시켜, 소정의 규정된 시간 주기동안에 상기 원하는 온도에서 유지한다. 이후에, 튜브를 서서히 냉각하여, 튜브로부터 웨이퍼를 제거함으로써 처리를 완료한다. 이 처리기술의 단점은, 웨이퍼에 가해질 수 있는 시간-온도(time-at- temperature)에 속박들이 있다는 것이다. 이들 및 다른 유형들의 통상적인 수직형 로들은, 퓨즈(Fuse) 외의 미합중국 특허 제5,217,501호와 카키자키(Kakizaki) 외의 미합중국 특허 제5,387,265호에 기재되어 있다.
실리콘 집적회로의 임계 치수가 서브-마이크론 영역으로, 지속적으로 작아지기 때문에, 웨이퍼 온도 균일성과 웨이퍼 교체간(wafer-to-wafer) 온도 반복성에 있어서의 필요 사항이 한층 더 엄중해진다. 예컨대, 0.18㎛ 기술에서, 필요한 웨이퍼 교체간 온도 반복성은 +/- 3℃ 정도이다.
열처리로에서 처리 중에 실리콘 웨이퍼의 비접촉식 온도측정의 한 방법은 고온 측정법(pyrometry)인데, 이는 공지된 단점들을 가지고 있다. 한 단점은, 정확한 온도 측정치를 얻기 위하여 웨이퍼 이면의 복사율을 알아야만 한다는 것이다. 전형적으로, 실리콘 웨이퍼는, 간섭효과들을 통해 웨이퍼의 스펙트럼적 복사율을 상당히 변경시킬 수 있는 이면층을 가지는데, 이는 처리 동안에 온도 측정 에러를 일으킬 수 있다. 또한 웨이퍼의 복사율은 이면의 거칠기와 웨이퍼 온도에 따라 달라진다. 이들 모든 단점들은 웨이퍼 복사율의 측정 또는 예측을 상당히 어렵게 한다.
처리 동안에 웨이퍼의 온도를 측정하기 위해, 웨이퍼 복사율을 인 사이츄로, 즉 로 또는 가열챔버 내에서 측정하고자 하는 시도가 있었다. 웨이퍼 복사율을 측정하는 한 선행기술 방법은, 미합중국특허 제5,310,260호에 기재되어 있는 바와 같이, AC 리플(ripple)기술을 채용한다. 열처리장치의 가열챔버 내에서 웨이퍼 이면을 조명하기 위해 광원을 채용한다. 웨이퍼로부터 반사된 복사에너지와 광원의 세기(intensity)를 측정하여, 광원의 AC 성분들의 크기를 추출한다. 그런 다음, 리플방정식을 이용해 웨이퍼 복사율을 계산한다. 이 해법의 단점은, 열처리로의 가열 또는 처리챔버 내에서 조명이 완전히 이루어져, 챔버 내의 웨이퍼를 반구형으로 또한 완벽히 조명하기 어렵다는 것이다. 따라서, 처리 동안에, 웨이퍼 복사율을 실시간으로 정확히 측정하기가 어렵다.
선행기술 시스템의 다른 단점은, 챔버를 가열해 웨이퍼를 가열하는데 사용되는 가열램프가, 웨이퍼를 조명하는데 사용된다는 것이다. 또한, 가열램프의 방향과 위치는 시스템 내에서 고정된다. 램프가 가열챔버 내에 배치되면, 고정된 상기 램프 위치는, 웨이퍼를 반구형으로 균일하게 조명하기 어렵게 한다. 게다가, 가열램프로 생성된 AC리플을 웨이퍼 복사율을 측정하는데 사용한다. 고정된 램프 위치와 AC 리플을 조합하면, 종종 부정확한 웨이퍼 복사율 측정치가 나온다.
처리 동안에 웨이퍼 복사율을 측정하여 웨이퍼 온도를 측정하는 것과 관련된 다른 어려움은, 처리 동안에 챔버 내에서 복사에너지 플럭스(radiation flux)를 정확하게 측정하는데 있다. 챔버 내의 복사에너지 플럭스를 측정할 때, 표유광(stray light), 즉 웨이퍼로부터 보다는 광원으로부터의 복사에너지가 고온계(pyrometer)에 영향을 미칠 수 있기 때문에, 상기 문제점이 발생한다. 측정한 상기 복사에너지값은 웨이퍼가 방출한 복사에너지와 합해져, 웨이퍼 온도를 측정하는데 사용된다. 웨이퍼 복사에너지가 필요한 모든 것이기 때문에, 고온계는 웨이퍼로부터 막 방출된 복사에너지를 정확히 측정할 수 없다. 통상적인 시스템들은, 상기 표유광 성분을 정확하게 완전히 보상할 수 없어서, 현대 제조기술이 필요로 하는 온도 정확성을 달성하는데 어려움이 있다.
선행기술 열처리로들의, 상기와 다른 단점들 때문에, 본 발명의 목적은 웨이퍼 복사율을 실시간으로 정확히 측정하는 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 처리챔버 내의 표유광을 측정하여 보정하는 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일반적 목적과 보다 상세한 목적들은 하기의 도면과 상세한 설명으로부터 알 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 지침에 따른 복사율(輻射率) 측정시스템의 개략적인 블록도.
도 2는 본 발명의 지침에 따른 도 1 시스템의 엑스 사이츄(ex situ) 복사에너지 측정부의 사시도.
도 3은 본 발명의 지침에 따른 도 1 시스템의 인 사이츄(in situ) 복사에너지 측정부의 사시도.
도 4는 도 2 시스템의 조명단계에서 웨이퍼의 반구(半球)방향 반사도의 측정을 보여주는 개략적인 흐름도.
도 5는 인 사이츄 웨이퍼 반사도와 엑스 사이츄 웨이퍼 반사도의 상관뿐만 아니라, 도 3 시스템의 가열챔버에서, 웨이퍼에서부터 반사된 복사에너지의 세기측정을 보여주는 개략적인 흐름도.
도 6은 도 1 시스템의 가열챔버 내에서 전체 복사에너지중 표유광 성분의 측정을 보여주는 개략적인 흐름도.
도 7a와 7b는 복사원에 의해 생성된 복사에너지를 도 1 시스템의 가열챔버 내로 보내기에 적합한 광 파이프를 보여주는 도면.
도 8은 본 발명의 지침에 따라, 수직형 공정장치 대신에, 도 1 시스템에 사용하기 적합한 수평형 열처리장치를 보여주는 도면.
본 발명은 처리 동안에, 열처리장치의 가열챔버 내에 있는 웨이퍼의 복사율을 측정하는 시스템들과 방법들을 제공한다. 상기 시스템과 방법은, 열처리장치의 가열챔버의 외부에서 웨이퍼의 반사도를 측정한 다음에, 웨이퍼가 가열챔버 내에 배치되면 웨이퍼로부터 반사되는 방사의 세기를 측정하는 장치를 제공한다. 열처리장치의 외부(엑스 사이츄)에서 측정한 웨이퍼 반사도를, 가열챔버 내에서 측정한 웨이퍼의 반사 복사에너지의 세기와 상관시켜, 챔버 내측(인 사이츄)의 웨이퍼의 반사도를 측정한다. 그런 다음, 시스템은 처리 동안에, 인 사이츄 웨이퍼 반사도로부터 실시간으로 웨이퍼의 복사율을 측정한다.
시스템은 열처리장치의 가열챔버 내에 있는 웨이퍼를 열처리하기에 앞서 웨이퍼의 반구형 방향 반사도를 측정함으로써 엑스 사이츄 웨이퍼 반사도를 측정한다. 특히, 시스템은, 복사원으로부터의 복사에너지로 웨이퍼의 일부분을 균일하게 또한 반구형으로 조명한 다음에, 상기 웨이퍼의 일부분으로부터 반사된 복사에너지의 세기를 측정한다. 선택적으로, 시스템은, 복사원의 복사에너지 세기를 측정한 다음에, 측정한 웨이퍼의 복사에너지 세기와 복사원으로부터 웨이퍼의 반사도를 측정할 수 있다.
본 발명의 한 특징에 따라, 시스템은 상기 웨이퍼의 상기 일부분에서부터 반사된 복사에너지의 세기와 복사원이 방출한 복사에너지의 세기의 비를 측정하여, 웨이퍼의 반사도와 상기 비를 상관시키는 교정곡선을 생성하고, 및/또는 선택적으로 상기 교정곡선으로부터 웨이퍼의 반사도를 측정할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따라, 시스템과 방법은 엑스 사이츄 웨이퍼 반사도 측정 동안의 웨이퍼 온도와 동일한 온도로, 인 사이츄 반사도 측정 동안에 가열챔버 내측 웨이퍼의 온도를 유지한다.
본 발명의 다른 특징에 따라, 복사원으로부터의 복사에너지로 된 완전 구형의 복사에너지로 웨이퍼의 일부분을 균일하게 조명하고, 상기 웨이퍼로부터 반사된 복사에너지를 취합하고, 웨이퍼가 반사하고 또한 복사원이 방출한 방사의 세기를 측정하고, 상기에서 측정한, 반사된 복사에너지와 복사원으로부터의 복사에너지의 세기 간의 수학적 관계를 결정하고, 상기 수학적 관계와 웨이퍼의 반사도를 상관시키는 교정곡선을 생성한다. 그런 다음, 시스템은 상기 교정곡선으로부터 웨이퍼의 반사도를 결정한다. 복사원이 방출한 복사에너지는 초퍼(chopper)와 같은 장치로 변조할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따라, 본 발명의 시스템과 방법은, 가열챔버 내에 있는 웨이퍼를 복사원으로 조명하고, 검출기로 챔버 내 웨이퍼로부터 반사된 복사에너지를 측정함으로써 가열챔버 내 웨이퍼의 반사 복사에너지의 세기를 결정한다. 상기 검출기는 반사된 복사에너지의 세기에 비례하는 출력신호를 생성한다. 그런 다음, 시스템은, 챔버 내 웨이퍼의 반사도를, 측정한 챔버 내 웨이퍼의 반사 복사에너지의 세기와 상관시켜, R = K ΔVW로 챔버 내 웨이퍼의 반사도를 결정한다. 여기서 R은 가열챔버 내 웨이퍼의 반사도이고, K는 비례상수이고, ΔVW는 챔버 내 웨이퍼로부터 반사된 복사에너지의 세기를 나타낸다.
본 발명의 또 다른 특징에 따라서, 본 발명의 시스템과 방법은, 열처리장치의 가열챔버 전체에 걸쳐 웨이퍼를 스위핑(sweeping)하고, 스위핑 동안에 웨이퍼로부터 반사된 복사에너지와 가열챔버 외부에서 결정된 웨이퍼의 반사도로부터 비례상수 K를 결정함으로써 비례상수 K를 결정한다.
본 발명의 선택적인 한 특징에 따라, 본 발명의 시스템과 방법은 처리 동안에 비례상수 K로부터 웨이퍼의 반사도를 계산하고, 처리 동안에 웨이퍼로부터 반사된 복사에너지의 세기를 측정하여, 측정한 상기 반사 복사에너지와 상기 비례상수로부터 웨이퍼 반사도를 실시간으로 결정한다. 그런 다음에, 시스템은 처리 동안에 웨이퍼 반사도로부터 웨이퍼의 복사율을 결정한다.
본 발명의 다른 특징에 따라, 시스템은 가열챔버 내 웨이퍼의 위치에 상관없이, 챔버 내에서 측정한 반사 복사에너지의 세기의 함수로서 웨이퍼의 반사도로를 결정할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따라, 시스템은, 하나 이상의 웨이퍼 위치에서 챔버 내 웨이퍼로부터 반사되는 복사에너지의 세기를 동시에 측정하면서, 웨이퍼 스위핑 동안에 웨이퍼를 실질적으로 가열하는 일이 없이 가열챔버 전체에 걸쳐 웨이퍼를 택일적으로 이동 또는 스위핑한다. 시스템은 측정 동안에 복사에너지 세기와 관련 웨이퍼 위치를 저장한다. 또한 시스템은, 하나 이상의 웨이퍼 위치에서 챔버 내 웨이퍼로부터 반사된 복사에너지의 세기를 측정하여, 비례상수 K를 계산하여, 처리 동안에 웨이퍼의 반사도의 결정을 용이하게 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따라, 본 발명의 시스템과 방법은, 가열챔버 내에 설치되어 웨이퍼를 조명하는 복사원을 제공하고, 또한 웨이퍼가 가열챔버를 가로질러 이동하면 검출기로 가열챔버 내 웨이퍼로부터의 전체 복사에너지를 검출하거나 또는 측정한다. 시스템은 또한 선택적으로, 웨이퍼 이외의 다른 소오스로부터 기인하는 복사에너지와, 웨이퍼로부터 측정한 전체 복사에너지를 상관시키고, 또한 측정한 전체 복사에너지로부터, 상기 웨이퍼 이외의 다른 소오스로부터 기인하는 복사에너지를 감산하여, 웨이퍼로부터 방출되는 복사에너지의 양을 결정한다. 그런 다음, 시스템은 처리 중에, 웨이퍼로부터 방출된 복사에너지와 웨이퍼 복사율로부터 웨이퍼의 온도를 결정할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따라, 본 발명의 시스템과 방법은, 열처리장치의 가열챔버의 외부에서 작업재의 반사도를 직접 결정하고, 또한 처리 동안에 열처리장치의 가열챔버 내에서 작업재의 반사도를 결정함으로써, 열처리장치의 가열챔버에서, 처리 동안에 작업재의 반사도를 결정할 수 있다.
본 발명의 다른 일반적인 목적과 소정의 목적들은 아래의 상세한 설명과 도면으로부터 부분적으로나마 명확히 알 수 있을 것이다.
본 발명의 상기 및 다른 목적들과, 특징들과 장점들은 첨부도면의 아래의 상세한 설명으로부터 명확히 알 수 있을 것이고, 도면 전체를 통해 동일 부분에는 동일 참조부호를 붙였다. 비록 도면들의 스케일 다운되지 않았고 또한 비교적 작은 치수를 보인다 하더라도, 본 발명의 원리를 설명한다.
본 발명은, 처리 동안에, 반도체 또는 실리콘 웨이퍼와 같은 작업재의 복사율과 온도를 측정하는 시스템과 방법을 제공하는 것에 관한 것이다. 본 발명은, 열처리장치의 가열챔버 외부에서 웨이퍼의 복사율을 먼저 결정하는 단계와, 처리 동안에 열처리장치의 가열챔버 내측에 있는 작업재의 복사율을 결정하는 단계로 이루어진다. 본 발명은, 높은 생산성을 가지는 열처리로에서 복사율 측정을, 실시간으로 아주 정확히 할 수 있다. 따라서, 본 발명은, 열처리 동안에 고형으로 된 대상물의 소정 변수들을 결정하기에 적합하다. 본 발명은 명확히 하기 위하여, 상기 고형 대상물은 아래에서 반도체 웨이퍼로 부르게 될 것이고, 원하는 변수들은 반사도와, 복사율과 온도이다. 관련분야의 당업자라면, 상기 변수들을 결정하는 시스템을, 상기에서 설명한 것 이외에 적용할 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
도 1은, 본 발명의 지침에 따른 온도측정시스템(10)을 설명한다. 설명한 시스템(10)은 공지 기술에 따라, 조명단(18)으로 웨이퍼를 적재하거나 또는 조명단으로부터 웨이퍼를 제거하기에 적합하게 된 웨이퍼 핸들러(12)를 구비한다. 조명단(18)은 복사에너지 또는 광원(30)으로부터의 복사에너지로 웨이퍼를 균일하게 조명하는, 편리하고 또한 쉽게 작동할 수 있는 단을 제공한다. 간략화의 목적으로, 용어 "광원"은, 아래에서 설명하는 파장 범위와 같은, 사용하기 편리하고 적절한 소정의 파장으로 복사에너지를 생성하는 소오스(복사원)를 규정하는데 사용한다. 광원(30)은, 조명단(18)으로 전달되는 광빔(24)을 생성한다. 상기 광빔(24)은 웨이퍼의 이면부와 같은 소정의 부분을 조명하는데 사용한다. 웨이퍼를 실질적으로 반구형으로 균일하게 조명하도록 조명단(18)을 구성한다. 여기에서 설명하는 광원(30)은 소정의 파장범위, 바람직하게는 가시범위, 적외선 범위 및 마이크로웨이브 범위 내의 복사에너지를 생성한다. 그러므로, 여기에서 설명한 시스템(10)에 채용한 광원(30)은, 본 발명에 따라 웨이퍼의 하나 이상의 변수들을 일관되게 정확히 측정하는데 사용되는, 소정의 적절한 복사원을 포함하는 것으로 폭 넓게 이해해야 한다.
조명단(18) 내에서 웨이퍼에 의해 반사된 조명은 광섬유(26) 케이블 조립체와 같은 적절한 소정의 광학적 경로를 통해 포착되어, 검출기(42)로 간다. 검출기(42)는 제어단(50)에 커플되는 적절한 전기적 신호로 상기 광신호를 변환한다. 광원(30)은 또한, 광경로(28)를 따라 검출기(40)로 전달되는 기준빔을 생성한다. 그리고, 검출기(40)는 제어단(50)으로 전달되는 전기적 출력신호를 생성한다. 제어단(50)은 수신한 신호들과 저장된 소정의 데이터에 대해 적절한 연산과 프로세스를 행하여, 검출기(40 및 42)로부터 수신한 신호로부터, 조명단(18) 내 웨이퍼의 반구형적인 지향성 반사도를 결정한다.
도 1을 좀 더 참조하여 보면, 웨이퍼 핸들러(12)와 같은 적절한 소정의 방법으로, 조명단(18)의 웨이퍼를 처리단(22)으로 전송한다. 상기 처리단(22)은 적절한 소정의 열처리로이고, 특히 본 발명의 지침에 따라 웨이퍼 처리를 많이 할 수 있고 또한 웨이퍼들을 급속히 가열하는데 적합한 고속 열처리로(rapid thermal processing furnace)일 수 있다. 상기 처리단(22)은 어닐링과, 확산과, 산화 및 화확기상증착 기술과 같은, 다양한 반도체 제조공정을 웨이퍼에 수행한다. 처리 동안에, 복사에너지 또는 광경로(32)를 따라 이동하는, 광원(31)으로부터의 광으로 웨이퍼를 조명한다. 처리 중에 웨이퍼로부터 반사된 광은 적절한 광섬유 조립체가 포착하여, 경로(34B)를 따라 검출기(36)로 전달되고 또한 경로(34A)를 따라 제어단(50)으로 직접 전달된다. 상기에서 설명한 검출기(36)는, 제어단(50)에 의한 또 다른 처리를 위해, 광신호를 적절한 전기적 신호로 변환시킨다.
인 사이츄 또는 챔버 내에서 웨이퍼의 조명은, 시스템의 나머지 부분과 함께, 처리 동안에 주어진 시간에서 반구형의 지향성 반사도 R을 결정하도록 설계된다. 상기에서 측정한 반사도는 공지된 방정식에 따라, 처리 동안에 복사율을 결정하는데 사용한다. 간략화의 목적으로, 반사도와 반사율을 교대로 사용할 수 있다고 하더라도, 상기 용어 "반사도"를 여기에서 사용한다.
상기에서 설명한 제어단(50)은, 피드백 접속(52)을 통해서는 웨이퍼 핸들러(12)와, 피드백 접속(54)을 통해서는 처리단(22)과 피드백 통신을 한다. 그러므로, 제어단(50)은, 필요에 따라 시스템의 작동을 제어 또는 조정하기 위해 제어단(50)의 동작과 웨이퍼 핸들러(12)의 동작을 제어한다.
제어단(50)은 반사도, 복사율 및 웨이퍼 온도를 결정하기 위해 수신 신호를 처리할 뿐만 아니라, 검출기(40 및 42)와 같은 다른 시스템 부품들로부터의 아날로그와 디지탈 신호들의 수신을 용이하게 하기 위해 적절한 메모리 모듈과, 프로세서와 아날로그-디지탈 변환기와 같은 변환기들을 구비한다.
도 1을 다시 참조하여 보면, 검출기(36)는 처리단(22) 내에서 복사에너지 또는 복사에너지성 플럭스를 측정하기에 적합하게 되어 있다. 검출기(36)는 처리단(22)으로부터 광신호를 수신하여, 수신한 광 정보에 비례하는 신호를 출력한다. 제어단(50)은 검출기(40 및 42)에서 뿐만 아니라 검출기(36)에서부터 수신한 신호들과 경로(34A)를 따라 수신한 신호들을 사용하여, 웨이퍼로부터 방출되는 복사에너지 플럭스를 결정한다. 그러므로, 위에서 설명한, 시스템(10)의 상기 부분은 검출기(36) 및/또는 검출기 (40 및 42)가 수신하는 표유광 또는 복사에너지(웨이퍼 이외의 소오스로부터의 복사에너지)량을 결정하는데 사용할 수 있다.
도 2와 3은 웨이퍼의 인 사이츄 복사율을 결정하는데 사용되는 시스템(10)의 부품들을 보여준다. 특히 도면은, 가열챔버의 웨이퍼 복사율을 인 사이츄로 먼저 결정한 다음에, 인 사이츄 복사율과 엑스 사이츄 복사율을 관련 또는 상관시키기 위해 시스템(10)이 사용하는 서브시스템들을 보여준다. 본 기술분야의 당업자라면, 방출된 플럭스로부터의 온도를 정확히 추정하기 위하여, 웨이퍼 복사율을 반드시 알아야만 한다는 것을 쉽게 알 수 있을 것이다. 반도체 처리를 위해, 웨이퍼 이면의 복사율은, 표면처리, 이면막 및 웨이퍼 온도의 복합 함수이다. 현대의 시스템에 있어서, 처리중에, 특히 급속 열처리시스템에서 웨이퍼 이면의 복사율을 실시간으로 측정할 수 있어야 한다. 설명한 시스템(10)의 목표는, 웨이퍼 처리 동안에 웨이퍼 이면의 복사율 ε을 측정하는 것이다. 이는, 웨이퍼 이면의 반구형적 지향성의, 스펙트럼적 반사도를 결정하고, 또한 다음 방정식을 적용함으로써 이루어진다.
(1)
이 단에서, 웨이퍼를 균일하게 또한 반구형으로 조명하면서, 복사율을 측정할 필요가 있는 방향으로 반사된 에너지를 수집함으로써 반구형적인 지향성 반사도를 측정할 수 있다. 택일적으로, 선택된 각도 θ를 가지는 소정의 방향으로 웨이퍼를 조명하여, 구형 전체에 걸쳐 반사된 모든 에너지를 수집할 수 있다. 상기 방정식은, 타겟이 고온계 파장에서 통할 수 있어야 하는 것을 필요로 한다. 타겟이 고온계 파장에 통할 수 있을 때에만 식 1이 유효하다.
도 1과 2의 시스템(10)은 반구형적인 지향성 반사도의 엑스 사이츄 측정을 먼저 수행한다. 특히, 도 2는, 열처리장치의 가열챔버의 외부에서 웨이퍼의 반사도를 결정하는 조명시스템(18)을 설명한다. 명확히 하기 위하여, 가열챔버 외측에, 반사도 측정을 수행하는 선택된 수의 부가 챔버들을 가지도록 열처리장치를 구성할 수 있다는 것을 본 기술분야에 당업자들이 알 수 있다 하더라도, 열처리장치의 가열챔버의 외부에서 발생하는 그대로 엑스 사이츄 반사도 측정을 설명할 것이다. 물론, 이러한 시스템에 대한 실제적인 제약은, 상당히 복잡한 디자인과 크기의 로를 제공하게 된다는 것인데, 이는 반도체 공정설비의 클린룸에 이러한 시스템을 설치 못 할 수도 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 광원(30)은 선택된 주파수로 광을 변조하는, 광 쵸퍼(58)와 같은 변조기를 통과하는 복사에너지를 생성한다. 광원은 안정성이 있는 텅스텐 할로겐 광원일 수 있다. 쵸퍼(58)를 통과하는 복사에너지는 광섬유 케이블(24)과 같은, 적절한 소정의 광경로를 따라 완전구(integrating sphere)(62)로 간다. 상기 완전구(62)는 웨이퍼(W)의 이면의 일부를 균일하게, 반구형으로, 완벽히 조명한다. 설명한 시스템에 있어서, 완전구(62)는 광원(30)과 쵸퍼(58)로부터의 변조광을 수신하기 위해 케이블(15)과 정합해, 선택된 표면을 따라 배치된 개구(aperture)를 가진다. 완전구(62)는 그 내면을 따라 강하게 반사되어 확산되므로, 완전구 내에서 복사에너지를 반사하여 웨이퍼의 일부를 균일하게 또한 반구형적으로 조명한다. 상기에서 설명한 웨이퍼(W)는 완전구(62)가 생성한 균일한 조명을 수신하기 위해, 선택된 개구에 위치된다. 웨이퍼가 반사한 광은 적절한 개구를 통해 완전구(62)의 내측 챔버와 연통하는 광섬유(26)가 수집한다. 이 엑스 사이츄 측정 단계 동안에, 웨이퍼(W)는 적절한 저온에서 유지되거나 또는 저온상태에 위치된다. 여기에서 사용하는 용어 "저온"은, 열처리장치의 가열 챔버내에서 웨이퍼를 최종적으로 처리하는 온도 보다 낮은 온도를 포함하는 것으로서, 약 -200℃와 약 1100℃ 사이의 온도, 바람직하게는 약 10℃와 약 100℃ 사이의 온도를 포함하며, 약 20℃와 약 30℃ 사이의 온도와 같은, 거의 실온에 웨이퍼를 배치하는 것이 가장 바람직하다. 약 150℃와 약 1200℃ 사이의 온도 범위에서 웨이퍼를 처리하는 것이 바람직하다.
반사된 웨이퍼 복사에너지를 수집하는데 조력하는 적절한 광소자들을 포함할 수 있는 광섬유 케이블(26)이 수집한 복사에너지는 광검출기(42)로 전달되어, 전기적 출력신호 (64), 즉 Vw가 생성된다. 광원의 광이 쵸퍼(58)를 통과할 때에 광의 세기를 광섬유 케이블(28)을 사용하여 측정하고 또한 광을 제2광검출기(40)로 전달하여, 적절한 전기적 출력신호(66), 즉 Vref를 생성한다. 상기 전기적 신호 Vw와 Vref들은 시스템에서 상이한 전압들에 대응하는 전압신호들이다. 특히, 전압 Vw는 웨이퍼 이면으로부터 반사된 복사에너지에 대응하는 전압 파형을 나타낸다. 전압신호 Vref는 광원(30)이 생성하여 방출한 광에 대응한다. 이 단에서, 쵸퍼(58)를 사용하여, 광검출기(40 및 42)에 고유한 dc 오프셋 또는 잡음 또는 시스템(10)에 존재하는 오프셋 또는 잡음을 교정하는데 조력하는 변조광 또는 쵸핑된 광을 생성한다. 본 기술분야의 당업자라면, 표준 광검출기와 같은 적절한 소정의 광검출기(40 및 42)를 사용할 수 있고, 미국 캘리포니아에 소재하는 New Focus사가 제조한 실리콘 광다이오드가 바람직하다는 것을 알 것이다. 바람직한 실시예에 따라, 광검출기(40 및 42)는 동일 스펙트럼 대역의 복사에너지만을 통과시키는, 도 3의 고온계와 같은, 규정된 필터들로 이루어진 광학적 컬럼(column)을 가진다. 출력전압 Vw와 Vref들은 아날로그-디지탈(A/D) 변환기(68)에 전달되고, 아날로그-디지탈 변환기는 아날로그 전압신호(64 및 66)를 적절한 디지탈 신호로 변환시킨다. 상기에서 설명한 아날로그-디지탈 변환기(68)는 제어단(50)의 일부를 구성할 수 있거나, 또는 제어단(50)과는 별개인 부품일 수 있다. 본 기술분야의 당업자라면, 여기에서 설명한 목적을 위해, 상기 출력정보를 동시에 사용하면서 아날로그-디지탈 변환을 수행하는데 사용할 수 있는 부품들의 다수 구성이 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
본 기술분야의 당업자라면, 완전구(62)에 공급된 복사에너지는 쵸퍼(58)가 변조한 다음에, 검출기(40 및 42)로 전송된다는 것을 알 것이다. 검출기는 전형적으로, 완전구(62)에서부터 검출기로 전달되는 광이 없을 시에, 잔류 배경복사에너지에 상응하는 출력신호를 생성한다. 복사원(30)에서부터 완전구로 복사에너지가 전달되면, 검출기는 완전구에서 검출기로 전달된 복사에너지와 배경 복사에너지 둘 다에 상응하는 최대 출력신호를 생성한다. 검출기(40 및 42)는 완전구로부터의 복사에너지 뿐만 아니라 배경 복사에너지 둘 다에 상응하는 최대 출력 전압신호와, 배경 복사에너지만을 포함하는 최소 출력 전압신호를 생성한다. 최대 전압신호와 최소 전압신호 간의 차이는, 완전구 내 광에 상응한다. 검출기 출력신호에서 잡음으로서 우세한 배경 복사에너지(예컨대, 최소 전압 출력신호)를 제거하는데 조력하는 쵸퍼를 사용한다. 본 발명의 지침에 따라, 웨이퍼 전압 Vw는, 선택된 주기 동안에 검출기 출력신호의 최대 성분과 최소 성분의 차리를 평균함으로써 결정된다.
그런 다음, 상기에서 설명한 제어단(50)은, 다음의 방정식에 따라 전압 신호 (64 및 66)들의 전압 출력신호비를 결정한다.
(2)
상기 비율은 하드웨어 또는 소프트웨어로 결정할 수 있다는 것을 본 기술분야의 당업자라면 알 것이다. 웨이퍼 반사도를 엑스 사이츄로 측정하기에 앞서, 다수의 공지된 반사도의 기준 표준들에 대해 상기 비율을 측정하여, 가장 잘 맞는 곡선을 교정점들에 피팅(fitting)하여 전압의 수학적 함수를 전개함으로써 반구형적인 지향성 반사도에 상기 전압비를 상관시키는 교정 곡선을 만든다. 상기 교정곡선은 제어단(50)의 메모리에 저장된, 또는 미리 저장된 하나 이상의 샘플 측정치의 집합이다. 그런 다음, 선택된 저온에서 웨이퍼의 반구형적 지향성 반사도를 결정하는데 상기 교정곡선을 사용한다. 특히, 웨이퍼의 반구형적 지향성 반사도는 다음 방정식을 사용하여 결정된다.
(3)
본 발명의 복사율 측정 시스템의 주요한 특성은, 열처리로의 가열챔버 외측에서 웨이퍼를 균일하게 조명하는 조명단(18)을 제공한다. 이 단은, 웨이퍼의 열처리에 앞서, 챔버 하우징의 외부에서 웨이퍼 반사도의 결정을 쉽게 할 수 있다. 시스템은 상기 정보를 기록한 다음에, 가열챔버에 웨이퍼가 배치되면 웨이퍼로부터 반사된 복사에너지의 세기와 상기 정보를 상호 관련시킨다. 이를 아래에서 더 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 3을 참조하여 보면, 웨이퍼 핸들러는 조명단(18)에서 처리단(22)으로 웨이퍼(w)를 이동시켜 인 사이츄 복사에너지를 측정한다. 상기에서 설명한 처리단(22)은 선택된 온도에서 실리콘 웨이퍼의 열처리에 적합한 소정의 열처리로일 수 있다. 바람직한 실시예에 따르면, 상기에서 설명한 처리단(22)은, 미합중국 Eaton Thermal Processing Systems Division이 Summit 또는 Reliance 라는 상표명으로 판매하고 있는 급속 열처리로에 통합된다. Summit 디자인 시스템은, 비교적 낮은 유지보수 조건을 가지는, 높은 재현성과 균일성 결과를 이루는 단일 웨이퍼 로이기 때문에 특히 장점이 있다. 열처리로는 단일 웨이퍼 처리를 위해 다수 램프 뱅크(lamp bank) 대신에 '핫 월(hot wall)' 수직 처리챔버를 사용하여 온도 경사도(gradient)를 전개한다. 이 핫 월 시스템은, 로의 상부에 세 개의 존 저항히터 모듈(zone resistance heater module)(도시하지 않음)을 사용하고, 챔버의 하부에 냉각시스템(도시되지 않음)을 사용하여 열 전개하여, 처리챔버의 상부에서부터 하부로 온도 경사를 생성한다. 가열챔버 또는 고정된 로의 온도 프로파일로, 처리챔버 내 웨이퍼의 위치를 단순히 조정함으로써 원하는 온도를 얻을 수 있다. 시스템 온도 램프(ramp) 업/다운 율은, 가열챔버 내 온도 경사를 통해 웨이퍼를 수직으로 이동시키는 속도로 제어한다. 엑 사이츄 반사도 측정 후에 웨이퍼의 상태를 조절하기 위해 로(22) 이외에도 하나 이상의 가열 또는 냉각단을 구비할 수 있다는 것을 본 기술분야의 당업자라면 알 것이다.
상기에서 설명한, 도 3의 처리로(22)에 있어서, 실리콘 카바이드(silicon carbide) 또는 석영 벨 자(quartz bell jar)(70)가 처리 또는 가열챔버(74)를 구성하는데, 이는 일정한 연속적인 가열원으로서 사용할 수 있다. 여기에서 설명하듯이, 용어 "연속적인"은, 온도와 가열 표면 영역 둘 다에서 연속적인 것을 포함한다. 벨 자의 상부는 저항 히터모듈(도시되지 않음) 내에 밀폐되고, 벨 자의 하부는 수냉식 이송챔버(도시되지 않음)와 첩촉하여 냉각된다. 벨 자의 상부가 실질적으로 흑체(block body)의 복사에너지체에 접근함으로, 처리챔버(74)의 상부에서 하부로 부드러운 온도경사가 형성된다. 적절한 웨이퍼 승강기(elevator)로 챔버 내에 수직으로 웨이퍼를 이동시키고 또한 이송챔버에서부터 처리챔버(74) 내, 원하는 처리온도에 대응하는 위치로 웨이퍼를 급격히 상승시킴으로써 급속한 온도램핑 동작이 이루어진다. 웨이퍼가 처리챔버 내에서, 수냉식 이송챔버로 다시 수직으로 낮추어지면 냉각된다. 처리챔버 내에서 웨이퍼를 승강시키는 속도는 웨이퍼의 가열과 냉각속도를 결정한다.
본 발명의 시스템은 상기 웨이퍼의 상기 일부분에서부터 반사된 복사에너지의 세기와 복사원이 방출한 복사에너지의 세기의 비를 측정하여, 웨이퍼의 반사도와 상기 비를 상관시키는 교정곡선을 생성하고, 및/또는 선택적으로 상기 교정곡선으로부터 웨이퍼의 반사도를 측정할 수 있다.

Claims (42)

  1. 열처리로(72)의 가열챔버(74)내에 존재하는 표유복사량을 결정하는 시스템에 있어서,
    가열챔버(74)를 형성하는 로의 하우징(70)과, 가열챔버(74) 내에 존재하는 복사에너지를 검출하는, 가열챔버에 광학적으로 연결된 검출기(36)와, 이 검출기에 의해 검출된 복사에너지를 가열챔버(74)내 표유복사량과 상호 관련시키는 제어단(50)을 포함하여 구성되는, 열처리로(72)의 가열챔버(74)내에 존재하는 표유복사량을 결정하는 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 챔버(74)에 열적으로 연결된 챔버 가열용 가열원과, 웨이퍼를 가열챔버로 전송하는 수단을 또한 포함하는, 열처리로(72)의 가열챔버(74)내에 존재하는 표유복사량을 결정하는 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    가열챔버(74)내 다수의 수직 위치를 통해 웨이퍼를 이동시키는 수단을 또한 포함하고, 상기 검출기(96)가 상기 다수의 수직 위치 각각에서의 웨이퍼로부터 반사된 복사에너지를 검출하는, 열처리로(72)의 가열챔버(74)내에 존재하는 표유복사량을 결정하는 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 검출기(36)는 그곳에서 발생되기 쉬운 복사에너지량과, 가열챔버내 총 복사에너지량에 해당하면서 웨이퍼로부터 반사된 상기 복사에너지 즉, 이 웨이퍼로부터 방사된 복사에너지에 해당하는 상기 총 복사에너지 및 가열챔버내 표유복사량에 비례하는 출력 신호를 발생시키는, 열처리로(72)의 가열챔버(74)내에 존재하는 표유복사량을 결정하는 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 웨이퍼로부터 반사된 상기 복사에너지는 가열챔버(74)내 웨이퍼의 수직 위치의 함수로서 변화하고, 상기 제어단(50)는 상기 총 검출 복사에너지를 웨이퍼의 수직 위치와 상호 관련시켜 그로부터 반사된 총 복사에너지를 상기 표유 복사에너지와 상호 관련시키는, 열처리로(72)의 가열챔버(74) 내에 존재하는 표유복사량을 결정하는 시스템.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 검출기(36)는, 상기 웨이퍼에 의해 방사된 복사에너지에 비례하고, 상기 웨이퍼가 통상 저온에 있을 때 가열챔버 내 총 복사에너지량이 되는 가열챔버내 표유복사량에 비례하는 출력신호를 발생시키는, 열처리로(72)의 가열챔버 (74)내에 존재하는 표유복사량을 결정하는 시스템.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 웨이퍼를 통상 저온으로 유지함으로써, 상기 다수의 수직 위치를 통해 이동될 때 상기 웨이퍼가 실질적으로 가열챔버 내에서 가열되지않게 하는 수단을 또한 포함하는, 열처리로(72)의 가열챔버(74) 내에 존재하는 표유복사량을 결정하는 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 가열챔버 내에 있는 웨이퍼에 의해 방사된 복사에너지가 총 복사에너지에 대해 아주 근소한 특성을 나타내도록 함으로써, 상기 제어단(50)은, 상기 가열챔버내의 총 복사에너지를 총 복사에너지중 표유 복사에너지 성분과 상호 관련시키는 한편, 상기 가열챔버(74) 내의 총 복사에너지 중에서 표유복사에너지 성분을 결정하는 수단을 포함하는, 열처리로(72)의 가열챔버(74) 내에 존재하는 표유복사량을 결정하는 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제어단(50)는 상기 검출기에 의해 검출된 복사에너지를 가열챔버내에 존재하는 표유 복사에너지와 상호 관련시키는 수단을 포함하는, 열처리로(72)의 가열챔버(74) 내에 존재하는 표유복사량을 결정하는 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    공정도중에 가열챔버내 표유 복사에너지를 실시간으로 보상하는 수단을 또한 포함하는, 열처리로(72)의 가열챔버(74) 내에 존재하는 표유복사량을 결정하는 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 검출기(90)는 웨이퍼에 의해 방사된 복사에너지 및 표유 복사에너지 성분을 포함하는 가열챔버내 총 복사에너지의 세기에 비례하면서 이 챔버내에 배치되어 있는 웨이퍼로부터 반사된 출력신호를 발생시키고, 하나 이상의 수직 웨이퍼 위치에서 상기 검출기에 의해 발생된 출력 신호를 저장함으로써 상기 제어단이 상기 총 복사에너지를 상기 표유 복사에너지 성분과 상호 관련시키는 수단을 또한 포함하는, 열처리로(72)의 가열챔버(74) 내에 존재하는 표유복사량을 결정하는 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 검출기(36)가, 웨이퍼에 의해 방사된 복사에너지와, 상기 광원에 의해 발생되어 상기 챔버로 전달된 표유 복사에너지와, 상기 웨이퍼에 의해 방사된 복사에너지라기 보다는 광원으로부터 나오면서 이 광원에 의해 생성된 복사에너지를 포함하는 가열챔버내 총 복사에너지의 세기에 비례하는 출력신호를 발생시키는 한편, 빛을 가열챔버(74)로 전달하는 광원(31)과,
    다수의 수직 위치들 사이에서 수직으로 웨이퍼를 가열챔버 내에서 이동시키는 수단과,
    웨이퍼 공정 도중에서 총 복사에너지중 표유 복사에너지 성분을 보상하는 보상수단을 포함하여 구성되는, 열처리로(72)의 가열챔버(74) 내에 존재하는 표유복사량을 결정하는 시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 검출기(96)는 약 0.95㎛에서 중심을 둔 주파수 대역을 갖는 고온계를 포함하는, 열처리로(72)의 가열챔버(74) 내에 존재하는 표유복사량을 결정하는 시스템.
  14. 제2항에 있어서,
    상기 가열원은 통상 일정한 온도 가열원인, 열처리로(72)의 가열챔버(74)내에 존재하는 표유복사량을 결정하는 시스템.
  15. 제1항에 있어서,
    공정 도중 상기 웨이퍼의 복사율을 실시간으로 결정하는 수단을 또한 포함하는, 열처리로(72)의 가열챔버(74)내에 존재하는 표유복사량을 결정하는 시스템.
  16. 제1항에 있어서,
    이어서 상기 가열챔버 내에서 처리된 웨이퍼의 반사도를 상기 가열챔버 외부에서 결정하는 반사도 결정수단(18, 30, 40, 42, 50)과,
    가열챔버(74) 내에 배치될 때, 상기 웨이퍼로부터 반사된 복사에너지의 세기를 결정하는 결정수단(84, 86, 90, 96)과,
    상기 가열챔버 외부에서 결정된 웨이퍼의 반사도를, 상기 가열챔버 내에서 결정된 웨이퍼의 반사 복사에너지의 세기와 상호 관련시켜서 상기 챔버내에서 웨이퍼의 반사도를 결정하는 상관수단(50)과,
    상기 가열챔버 내에 존재하는 표유 복사에너지를 교정하는 교정수단(50)과,
    공정 도중, 열처리 장치내 표유 복사에너지 교정용의 상호관련된 웨이퍼 반사도로부터 실시간으로 웨이퍼의 복사율을 결정하는 복사율 결정수단(50)을 또한 포함하는, 열처리로(72)의 가열챔버(74)내에 존재하는 표유복사량을 결정하는 시스템.
  17. 제1항에 있어서,
    일체형 완전구(62)와,
    상기 웨이퍼의 일부를 반구상으로 균일하게 비추는 상기 일체형 완전구에 광학적으로 연결된 복사원(30)과,
    상기 웨이퍼로부터 반사된 복사에너지를 검출하면서 이 반사 복사에너지의 세기에 비례하는 출력 신호를 발생시키는 일체형 완전구에 광학적으로 연결된 검출기(42)를 포함하면서 반구상으로 균일하게 웨이퍼를 비추는 가열챔버의 외부에 배치된 복사장치를 또한 포함하는, 열처리로(72)의 가열챔버(74)내에 존재하는 표유복사량을 결정하는 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 검출기(42)에 의해 검출된 상기 복사에너지로부터 상기 웨이퍼의 반구방향 반사도를 결정하는 반사도 결정수단(18, 30, 40, 42, 50)을 또한 포함하는, 열처리로(72)의 가열챔버(74) 내에 존재하는 표유복사량을 결정하는 시스템.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 반사도 결정수단은 상기 복사원의 복사에너지 세기를 결정하는 수단(40)을 포함하며, 상기 복사원의 측정 복사에너지 및 상기 웨이퍼로부터 반사된 상기 복사에너지로부터 상기 웨이퍼의 반사도를 결정하는, 열처리로(72)의 가열챔버(74)내에 존재하는 표유복사량을 결정하는 시스템.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 반사도 결정수단은, 상기 웨이퍼의 일부로부터 반사된 복사에너지의 세기와 상기 복사원에 의해 방사된 복사에너지의 비율을 결정하는 비율결정수단과,
    상기 웨이퍼의 반사도를 상기 비율 결정수단에 의해 결정된 상기 비율과 상호 관련시키는 조정 곡선을 생성시키는 수단을 포함하며, 상기 조정 곡선으로부터 상기 웨이퍼의 반사도를 결정하는, 열처리로(72)의 가열챔버(74)내에 존재하는 표유복사량을 결정하는 시스템.
  21. 제18항에 있어서,
    상기 웨이퍼에 의해 반사된 복사에너지의 세기를 결정하는 제 1 세기 측정수단과,
    상기 복사원으로부터 방사된 복사에너지의 세기를 결정하는 제 2 세기 결정수단(40)과,
    상기 반사된 복사에너지의 측정 세기와 상기 복사원으로부터 나온 복사에너지 사이의 수학적 관계 설정을 결정하는 수단(50)과,
    상기 웨이퍼의 반사도를 상기 수학적 관계와 상호 관련시키는 조정 곡선을 생성시키는 생성수단(50)과,
    상기 조정 곡선으로부터 상기 웨이퍼의 반사도를 결정하는 수단(50)을 또한 포함하는, 열처리로(72)의 가열챔버(74)내에 존재하는 표유복사량을 결정하는 시스템.
  22. 제16항에 있어서,
    상기 세기 결정수단은,
    상기 가열챔버 내에 배치되었을 때, 상기 웨이퍼를 비추는 복사원(31)과,
    상기 챔버 내에서 상기 웨이퍼로부터 반사된 복사에너지의 세기를 결정하는 복사원과 연통하면서 상기 반사된 복사에너지의 세기에 비례하는 출력 신호를 발생시키는 검출기(36)를 또한 포함하는, 열처리로(72)의 가열챔버(74)내에 존재하는 표유복사량을 결정하는 시스템.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 검출기의 상기 출력 신호에 응답하여 상기 웨이퍼로부터 반사된 복사에너지의 세기에 비례하는 제 1 출력 신호를 발생시키는 수단을 또한 포함하는, 열처리로(72)의 가열챔버(74) 내에 존재하는 표유복사량을 결정하는 시스템.
  24. 제22항에 있어서,
    상기 챔버 내 상기 웨이퍼의 반사도를 상기 챔버내 상기 웨이퍼의 측정된 반사 복사에너지의 세기와 상호 관련시키는 상관수단을 또한 포함하는, 열처리로(72)의 가열챔버(74) 내에 존재하는 표유복사량을 결정하는 시스템.
  25. 제22항에 있어서,
    R은 가열챔버 내 웨이퍼의 반사도이며, K는 비례상수이고, ΔVw는 상기 챔버내 웨이퍼로부터 반사되는 복사에너지의 세기인 다음 방정식에 따라 상기 반사도 결정수단은 상기 챔버(74)내 웨이퍼(W)의 반사도를 결정하는, 열처리로(72)의 가열챔버(74) 내에 존재하는 표유복사량을 결정하는 시스템.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 스위핑 동안에 웨이퍼로부터 반사되는 복사에너지와, 상기 반사율 결정수단으로부터 상기 가열챔버 외부에서 결정된 웨이퍼의 반사도로부터 결정되는 비례 상수 K를 결정하는 한편, 열처리장치(22)의 가열챔버(74)를 통해 웨이퍼를 스위핑시키는 수단을 포함하는 결정수단(50)을 또한 포함하는, 열처리로(72)의 가열챔버(74) 내에 존재하는 표유복사량을 결정하는 시스템.
  27. 제26항에 있어서,
    공정 도중에 최소한 비례상수 K로부터 웨이퍼의 반사도를 결정하는 수단과,
    공정 도중에 웨이퍼로부터 반사되는 복사에너지의 세기를 측정하는 세기 측정수단(84, 86, 90, 96)과,
    상기에서 반사된 측정 복사에너지와 상기 비례상수로부터 웨이퍼 반사도를 실시간으로 결정하는 제 2 반사도 결정수단(50)을 또한 포함하는, 열처리로(72)의 가열챔버(74) 내에 존재하는 표유복사량을 결정하는 시스템.
  28. 제27항에 있어서,
    공정 도중에 상기 반사도 결정수단은 상기 제 2 반사도 결정수단의 실시간 웨이퍼 반사도로부터 웨이퍼의 복사율을 결정하는, 열처리로(72)의 가열챔버(74) 내에 존재하는 표유복사량을 결정하는 시스템.
  29. 반도체 웨이퍼의 열처리 도중에, 열처리 장치의 가열챔버 내의 총 복사에너지중 표유 복사에너지 성분을 결정하는 방법에 있어서,
    열처리로의 가열챔버내로 웨이퍼를 두는 단계와,
    웨이퍼 위치의 함수로서 상기 챔버내 총 복사에너지를 측정하는 단계와,
    웨이퍼 위치의 함수로서 상기 표유 복사에너지 성분과 상기 측정된 총 복사에너지를 상호 관련시키는 단계를 포함하여 구성되는, 반도체 웨이퍼의 열처리 도중에, 열처리 장치의 가열챔버 내의 총 복사에너지중 표유 복사에너지 성분을 결정하는 방법.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 가열챔버내 다수의 수직 위치를 통해 웨이퍼를 이동시키는 단계와,
    상기 다수의 수직 위치 각각에서 웨이퍼로부터 반사된 복사에너지를 측정하는 단계를 또한 포함하는, 반도체 웨이퍼의 열처리 도중에, 열처리 장치의 가열챔버 내 총 복사에너지중 표유 복사에너지 성분을 결정하는 방법.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 웨이퍼로부터 반사되면서 상기 가열챔버 내에 있는 상기 총복사량이 상기 웨이퍼로부터 방사된 복사에너지와 상기 가열챔버내 표유 복사에너지에 해당함을 식으로 나타내는 단계를 또한 포함하는, 반도체 웨이퍼의 열처리 도중에, 열처리 장치의 가열챔버내 총 복사에너지중 표유 복사에너지 성분을 결정하는 방법.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 웨이퍼로부터 반사된 상기 복사에너지가 가열챔버내 웨이퍼의 수직위치의 함수로서 변화하고,
    상기 검출된 총 복사에너지를 상기 웨이퍼의 수직 위치와 상호 관련시키는 단계와,
    상기 웨이퍼로부터 반사된 총 복사에너지가 상기 표유 복사에너지인지를 판정하는 단계를 또한 포함하는, 반도체 웨이퍼의 열처리 도중에, 열처리 장치의 가열챔버내 총 복사에너지중 표유 복사에너지 성분을 결정하는 방법.
  33. 제30항에 있어서,
    상기 챔버내 상기 측정된 총 복사에너지는 웨이퍼에 의해 방사된 복사에너지와 가열챔버내 표유 복사량과 비례하며, 상기 표유 복사에너지는 웨이퍼가 통상 저온에 있을 때 가열챔버내 총 복사량으로 구성되는, 반도체 웨이퍼의 열처리 도중에, 열처리 장치의 가열챔버내 총 복사에너지중 표유 복사에너지 성분을 결정하는 방법.
  34. 제30항에 있어서,
    상기 웨이퍼를 통상 저온으로 유지함으로써, 상기 다수의 수직 위치를 통해 이동될 때 상기 웨이퍼가 상기 가열챔버내에서 실질적으로 가열되지 않도록 하는 단계를 또한 포함하는, 반도체 웨이퍼의 열처리 도중에, 열처리 장치의 가열챔버내 총 복사에너지중 표유 복사에너지 성분을 결정하는 방법.
  35. 제29항에 있어서,
    상기 가열챔버내에 있는 웨이퍼에 의해 방사된 복사에너지가 상기 총 복사에너지에 대해 아주 근소한 특성을 나타내도록 함으로써, 상기 가열챔버내의 총 복사에너지 중에서 표유복사에너지 성분을 결정하는 단계와,
    상기 가열챔버내 총 복사에너지를 상기 총 복사에너지중 표유 복사에너지 성분과 상호 관련시키는 단계를 또한 포함하는, 반도체 웨이퍼의 열처리 도중에, 열처리 장치의 가열챔버 내의 총 복사에너지중 표유 복사에너지 성분을 결정하는 방법.
  36. 제29항에 있어서,
    상기 웨이퍼에 대한 열처리를 하기 전에, 상기 가열챔버를 통해 상기 웨이퍼를 스위핑하는 단계를 또한 포함하는, 반도체 웨이퍼의 열처리 도중에, 열처리 장치의 가열챔버 내의 총 복사에너지중 표유 복사에너지 성분을 결정하는 방법.
  37. 제29항에 있어서,
    상기 가열챔버내 웨이퍼를 비추는 단계를 또한 포함하는, 반도체 웨이퍼의 열처리 도중에, 열처리 장치의 가열챔버 내의 총 복사에너지중 표유 복사에너지 성분을 결정하는 방법.
  38. 제29항에 있어서,
    상기 가열챔버내 웨이퍼로부터 방사된 복사량을 검출하는 단계를 또한 포함하는, 반도체 웨이퍼의 열처리 도중에, 열처리 장치의 가열챔버 내의 총 복사에너지중 표유 복사에너지 성분을 결정하는 방법.
  39. 제30항에 있어서,
    상기 측정된 총 복사에너지로하여금 표유 복사에너지가 되도록 결정하는 단계를 또한 포함하는, 반도체 웨이퍼의 열처리 도중에, 열처리 장치의 가열챔버내 총 복사에너지중 표유 복사에너지 성분을 결정하는 방법.
  40. 제30항에 있어서,
    상기 가열챔버내에 있는 웨이퍼에 의해 방사된 복사에너지가, 전적으로 상기 총 복사에너지중 표유 복사에너지 성분에 해당하는 상기 가열챔버내 상기 총 복사에너지에 대해 아주 근소한 특성을 나타내도록 함으로써, 상기 가열챔버내의 총 복사에너지 중에서 표유복사에너지 성분을 결정하는 단계를 또한 포함하는, 반도체 웨이퍼의 열처리 도중에, 열처리 장치의 가열챔버내 총 복사에너지중 표유 복사에너지 성분을 결정하는 방법.
  41. 제30항에 있어서,
    공정 도중에 가열챔버내 표유 복사에너지를 실시간으로 보상하는 단계를 또한 포함하는, 반도체 웨이퍼의 열처리 도중에, 열처리 장치의 가열챔버내 총 복사에너지중 표유 복사에너지 성분을 결정하는 방법.
  42. 제30항에 있어서,
    상기 검출기가, 웨이퍼에 의해 방사된 복사에너지와, 상기 복사원에 의해 발생되어 상기 챔버로 전달된 표유 복사에너지와, 상기 웨이퍼에 의해 방사된 복사에너지라기 보다는 상기 복사원으로부터 나오면서 이 복사원에 의해 생성된 복사에너지를 포함하는 가열챔버내 총 복사에너지의 세기에 비례하는 출력신호를 발생시키는 한편,
    상기 가열챔버로 복사에너지를 전달하는 복사원을 제공하는 단계와,
    다수의 수직 위치들 사이에서 상기 웨이퍼를 상기 가열챔버내에서 수직으로 이동시키는 단계와,
    웨이퍼의 처리 공정 도중에 상기 총 복사에너지중 표유 복사에너지 성분을 보상하는 단계를 또한 포함하는, 반도체 웨이퍼의 열처리 도중에, 열처리 장치의 가열챔버내 총 복사에너지중 표유 복사에너지 성분을 결정하는 방법.
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