JPH05507356A - 物体の温度測定方法及び装置並びに加熱方法 - 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】 物体の温度測定方法及び装置並びに加熱方法特に、いわゆる迅速熱処理ＲＴＰ　 （Ｒａｐｉｄ　Ｔｈｅｒｍａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）装置において短時間で 行われる半導体ウェハの加熱にあたり、該ウェハの温度測定は周囲の影響とかウ ェハの透明性により精確に行うことが困難である。

本発明の出願人による当該技術分野における先の特許出願としてオランダ国特許 出願第８９．００００３号及びその対応ヨーロッパ特許出願及び米国特許出願、 更には未公告のオランダ国特許出願第９０．０１２００号がある。

精確な温度測定を行うには、射出輻射量と温度間の補正係数を知る必要がある。

この場合、重要な問題点はつぎのとおりである・物体から射出される輻射線が常 時ボルツマンの法則にしたがって“黒体”物体から射出される輻射線より少ない 場合である。現実の物体の輻射率ＥｉｎＬは○〜】の範囲内の値を有する； 環境での反射（及び透過）により実際上の測定輻射率は上述した輻射率Ｅｉｎｔ よりも大きい； 同時に物体が加熱されるのであれば、熱源の輻射熱が測定に影響を及ぼす。

本発明は、少なくとも１つの輻射源により加熱される物体の温度を測定するにあ たり、少なくとも１つの輻射線検出手段により上記物体から発生される輻射線を 検出し、上記輻射源の少なくとも一部分の強度を予め定めた繰り返し周波数をも って変化させ、上記輻射線検出手段により測定された輻射線変動値に基つき上記 物体の反射能及び／又は輻射率の補償度合を定める、物体の温度測定方法を提供 するものである。

また、本発明は、測定対象の物体を加熱する少な（とも１つの輻射源、上記物体 から発生される輻射線を検出する輻射線検出手段、上記輻射源の強度を予め定め た繰り返し周波数をもって変化させる変調手段、および上記輻射線検出手段によ り検出された輻射線測定値に基つき上記物体の反射能及び／又は輻射率を定める 補償手段により構成した物体の温度測定装置を提供するものである。

更にまた、本発明は、上記方法及び装置の補償手段を使用した物体の加熱方法を 提供するものである。

更に他の本発明の特徴及び利点を、好ましい実施例を示す次の添付図面を参照し て以下に説明する： 第１図は本発明の好ましい実施例の概略断面図である。

第２図は第１図の■−■線から見た図である。

第３図及び第４図は共に本発明の好ましい実施例の説明図である。

第５図は本発明による測定結果の１例を示すグラフである。

概括的に符号１を付して示すＲＴＰ装置（第１図及び第２図）に、物体Ｗ、例え ばシリコーンＳｉ物質から成る、絶縁部分を形成され又は形成されていないウェ ハが載置され、該装置１の上部及び下部にそれぞれ配置されたハロゲンランブ２ 及び３により加熱処理に付される。輻射線検出器６はノ・ロゲンランブ３間に概 略的に示す開口８に配向されかつウェハＷに向けて配置されたレンズ７を備える 。

比較的強力なレンズ７を用いることにより大きな口径Ωが得られ、第１図中破線 で示すように、各ハロゲンランプ３の光線がウェハＷで反射されるとともにハロ ゲンランプ２から該ウェハＷを透過した輻射線が十分に大きな立体角をもって受 光される。

ハロゲンランプの強度■が第３図に示すように時間ｔとともに変化させられ、そ れらランプに供給される平均電力が９ＫＷとされる一方、強度が周波数４Ｈｚを もって繰り返し変化させられ、その最小強度が最大強度の約５０％とされ、該揺 らぎが輻射線検出器又はパイロメータ６により検出される。

第４図に示すように、熱電対により測定された曲線Ｃ４は、第３図に示されるよ うに第１図の各ハロゲンランプ２に給電したとき、時間ｔの温度関数であること を示す。曲線Ｃ言よパイロメータ６により受信された信号を示し、該パイロメー タ６は波長１．　７μｍ付近の輻射線に感応するものとされる。信号Ｃ１におけ る揺らぎは約２０秒間を経過した後には完全に消失したことが明白であり、これ はウェハＷ（ｉｔ図診照）の温度約６００″Ｃにおいて該ウェハＷがハロゲンラ ンプ２から発生された赤外線に対し不透過性になったことを示し、これは理論計 算値と一致することがわかる。パイロメータ６の信号Ｃ７における揺らぎの大き さに基づき任意の温度における物体Ｗの透過率を決定することができる。

同様にして、ハロゲンランプ３から発生された輻射線の強さに関する種々の変数 を用いて物体Ｗの反射能を決定することができる。

上部及び下部からそれぞれハロゲンランプ２及び／又は３により物体Ｗを加熱す る時、輻射線検出器又はパイロメータ６の出力信号は相関性技術を用いて物体Ｗ の透過率及び反射率に対し補償することができ、該物体Ｗの物質とか表面粗さ等 に関係無く、信頼性の高いウェハ温度測定を行うことができる。

ハロゲンラップ２及び３をそれぞれ互いに異なった周波数をもって変化又は変調 することによりよく知られている相関性分析方法を用いて反射能又は輻射率のい ずれに対してもパイロメータ６の出力信号を個別に補償することができる。

ランプ２及び３を包囲する側壁は好ましくは反射性を有するもにすれば、大刀の 均一性を有する輻射源がパイロメータ６により“観察”可能となる。上記装置１ の上部４の背面壁に好ましくはフィルターとか有機コーティング層等を用いた非 反射層又は黒体層を配置する。

各ハロゲンランプの特性を個別に補償するために、好ましくはパイロメータ６の 前方に窓型のフィルターを配置し、それにより開口Ω全体にわたりランプ２の輻 射強度の均一分布か得られる。

第５図において、本発明の方法により測定された曲線Ｃ１が熱電対により測定さ れたようにウェハの’ＪＡＷ曲線Ｃ４と対応している。更に曲線Ｃ５及びＣＩ＋ はそれぞれパイロメータの信号及び輻射率を示す。

要約書 少な（とも１つの輻射源により加熱される物体の温度を測定するにあたり、少な くとも１つの輻射線検出手段により上記物体から発生される輻射線を検出し、上 記輻射源の少なくとも一部分の強度を予め定めた繰り返し周波数をもって変化さ せ、上記輻射線検出手段により測定された輻射線変動値に基づき上記物体の反射 能及び／又は輻射率の補償度合を定めて物体の温度を測定する。

国際調査報告 、、４．−−−、−Ｎ、ＰＣＴ／ＥＰ　９２１０００３９

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. １．少なくとも１つの輻射源により加熱される物体の温度を測定するにあたり、 少なくとも１つの輻射線検出手段により上記物体から発生される輻射線を検出し 、 上記輻射源の少なくとも一部分の強度を予め定めた繰り返し周波数をもって変化 させ、 上記輻射線検出手段により測定された輻射線変動値に基づき上記物体の反射能及 び／又は輻射率の補償度合を定める、物体の温度測定方法。
2. ２．輻射源の輻射強度が周波数１〜１０Ｈｚをもって繰り返し変化させられ、該 輻射張度の周期的変化幅が輻射源の平均強度の約５０％である、第１項記載の測 定方法。
3. ３．物体の温度を測定する測定装置において、上記物体を加熱する少なくとも１ つの輻射源、上記物体から発生される輻射線を検出する、輻射線検出手段、上記 幅射源の強度を予め定めた繰り返し周波数をもって変化させる変調手段、および 、 上記輻射線検出手段により検出された輻射線測定値に基づき上記物体の反射能及 び／又は輻射率を定める補償手段により構成した、物体の温度測定装置。
4. ４．輻射源が互いに隣接させて配置した一群の長尺のハロゲンランプである、第 ３項記載の測定装置。
5. ５．各ハロゲンランプがそれぞれ平坦ミラーで包囲されている、第３項又は第４ 項記載の測定装置。
6. ６．輻射線検出器の前方にレンズを配置して該輻射線検出器に対し大きな開口数 を設定するようにした、第３項、第４項又は第５項記載の測定装置。
7. ７．輻射線検出器を一群のハロゲンランプの背後に配置するとともこそれらハロ ゲンランプ間の開口を貫通するように配向せしめた、第３項〜第６項のいずれか に記載の測定装置。
8. ８．輻射線検出器の前方に窓型フイルターを配置した、第５項、第６項又は第７ 項記載の測定装置。
9. ９．第１項又は第２項に記載の測定方法及び／又は第３項〜第８項のいずれかに 記載の測定装置を使用した物体の加熱方法。