JPS60131430A - 半導体基板の温度測定装置 - Google Patents
半導体基板の温度測定装置Info
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- JPS60131430A JPS60131430A JP58240474A JP24047483A JPS60131430A JP S60131430 A JPS60131430 A JP S60131430A JP 58240474 A JP58240474 A JP 58240474A JP 24047483 A JP24047483 A JP 24047483A JP S60131430 A JPS60131430 A JP S60131430A
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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】
本発明は半導体基板（以下ウェハという）の表面温度を
測定する測定装置に関し、殊に温度測定を半導体基板に
非接触で行うようにした測定装置に関する。
測定する測定装置に関し、殊に温度測定を半導体基板に
非接触で行うようにした測定装置に関する。
半導体製造のウェハ処理プロセスなどにおいては１種々
の熱処理が施されるが、がかる熱処理を行うに当っては
ウェハの表面温度を正確に測定して、熱処理を行う必要
がある。
の熱処理が施されるが、がかる熱処理を行うに当っては
ウェハの表面温度を正確に測定して、熱処理を行う必要
がある。
従来、かかるウェハの温度測定に際して使用される測定
装置としては１例えば特開昭５６−１００４１２号に示
されたよりな熱電対を利用して測定する形式のものや１
国際公開ＷＯ８０１００５２２に係る出願公表５５−５
００７０１に示されたようなウェハの導電率を利用して
測定する形式のものが知られている。しかし従来の測定
装置においては、ウェハ表面に側温接点を設けなければ
ならず、測定装置の少なくとも一端をウェハ表面に接触
させる必要があるため、この接触測定に起因してウェハ
表面を損傷させてしまうといった問題点があった。
装置としては１例えば特開昭５６−１００４１２号に示
されたよりな熱電対を利用して測定する形式のものや１
国際公開ＷＯ８０１００５２２に係る出願公表５５−５
００７０１に示されたようなウェハの導電率を利用して
測定する形式のものが知られている。しかし従来の測定
装置においては、ウェハ表面に側温接点を設けなければ
ならず、測定装置の少なくとも一端をウェハ表面に接触
させる必要があるため、この接触測定に起因してウェハ
表面を損傷させてしまうといった問題点があった。
また上述の従来装置において、接触端をつエバ表面に近
接せしめて温度測定を行うようにすれば、ウェハ表面の
損傷という問題は解消されるが、ウェハ自体の正確な測
定ができないといった問題がある。
接せしめて温度測定を行うようにすれば、ウェハ表面の
損傷という問題は解消されるが、ウェハ自体の正確な測
定ができないといった問題がある。
一般に、被熱処理体の表面温度を該表面に非接触で測定
する方法としては、赤外線センサを用いて被熱処理体か
ら故、射される赤外線を測定する方法があるが、迅速な
熱処理を図るために光照射による加熱処理を行う場合に
は、該光照射に伴う赤外光が赤外線センサに検知される
ことにより、被熱処理体の温度を正確に測定することが
できないといった問題がある。
する方法としては、赤外線センサを用いて被熱処理体か
ら故、射される赤外線を測定する方法があるが、迅速な
熱処理を図るために光照射による加熱処理を行う場合に
は、該光照射に伴う赤外光が赤外線センサに検知される
ことにより、被熱処理体の温度を正確に測定することが
できないといった問題がある。
本発明は上述の現況に鑑みてなされたものであり、半導
体基板の温度測定を該熱処理体に非接触でしかも正確に
行ないうる温度測定装置を提供しようとするものであり
、殊に光照射式の加熱手段と併用できるようにすること
により該処理体の熱処理を迅速かつ正確にできる温度測
定装置を提供しようとするものである。
体基板の温度測定を該熱処理体に非接触でしかも正確に
行ないうる温度測定装置を提供しようとするものであり
、殊に光照射式の加熱手段と併用できるようにすること
により該処理体の熱処理を迅速かつ正確にできる温度測
定装置を提供しようとするものである。
次に本発明に係る温度測定装置をウェハのアニール装置
に適用した実施例につき、添付図面に基づいて説明する
。
に適用した実施例につき、添付図面に基づいて説明する
。
第１図は本発明を適用したアニール装置の概要を示す模
式縦断面図であ・・シ９石英ガラスからなる熱処理炉（
３）の上下両面に対向してハロゲンランプ（４）が配設
され、各ハロゲンランプ（４１の背後には反射板（５）
が設けられている。炉（３）の内部には処理すべきウェ
ハ１１）を保持する保持器＋２１が収容されてお９．該
保持器（２１゛は上述の熱処理炉（３）と同様石英ガラ
スからなるｉ保持器（２）はアームｔｌｌｌｌを介して
支持され、該アームＵαは更に図示しない駆動装置に接
続されている。該駆動装置により保持器（２）上に保持
されたウェハ（１）を所定ピッチで揺動し、ウェハ（１
）上の照度分布の均一化を図っている。炉壁（１１１は
ウェハ（１）の装填及び搬出操作に伴って開閉自在とな
っており、この開閉動作に伴って保持器（２）及びその
上に保持されたウェハ（１）は該炉壁σ１１と一体的に
移動する。
式縦断面図であ・・シ９石英ガラスからなる熱処理炉（
３）の上下両面に対向してハロゲンランプ（４）が配設
され、各ハロゲンランプ（４１の背後には反射板（５）
が設けられている。炉（３）の内部には処理すべきウェ
ハ１１）を保持する保持器＋２１が収容されてお９．該
保持器（２１゛は上述の熱処理炉（３）と同様石英ガラ
スからなるｉ保持器（２）はアームｔｌｌｌｌを介して
支持され、該アームＵαは更に図示しない駆動装置に接
続されている。該駆動装置により保持器（２）上に保持
されたウェハ（１）を所定ピッチで揺動し、ウェハ（１
）上の照度分布の均一化を図っている。炉壁（１１１は
ウェハ（１）の装填及び搬出操作に伴って開閉自在とな
っており、この開閉動作に伴って保持器（２）及びその
上に保持されたウェハ（１）は該炉壁σ１１と一体的に
移動する。
炉壁［１１１とアーム（ＩＧとの交叉部は、炉壁（１１
）にアームＵ〔の外径より若千大なる内径を有する開口
を穿設するごとにより、互いに非接触となっており、該
交叉部は図示ル、・ないが炉壁１１１１からアームＧ［
Ｉ外周物にエアを吹きつけることにより、炉内をソール
するようにしている。また炉壁（ｉｌｌの上部には炉の
内外に連通ずる細孔（１３１が穿設されておりＩ Ｎ２
ガス等の雰囲気ガスが供給されるとともに前記細孔ａ３
の対向位置に穿設された細孔１１４１から排出される。
）にアームＵ〔の外径より若千大なる内径を有する開口
を穿設するごとにより、互いに非接触となっており、該
交叉部は図示ル、・ないが炉壁１１１１からアームＧ［
Ｉ外周物にエアを吹きつけることにより、炉内をソール
するようにしている。また炉壁（ｉｌｌの上部には炉の
内外に連通ずる細孔（１３１が穿設されておりＩ Ｎ２
ガス等の雰囲気ガスが供給されるとともに前記細孔ａ３
の対向位置に穿設された細孔１１４１から排出される。
・
炉（３１ツ上面にはガイド筒（８）が挿嵌されており。
該ガイド筒（８）内にはフィルタ（６１及び赤外線セン
サ（７）が配設され、・該赤外線センサ（７）は更にケ
ーブル（９）を介して図示□しない制御装置に電気的に
接続されている。
サ（７）が配設され、・該赤外線センサ（７）は更にケ
ーブル（９）を介して図示□しない制御装置に電気的に
接続されている。
ガイド管（８）の外面にはメッキ等の表面処理が施され
ており、ハロゲンランプ（４）からの照射光によって後
述する検知手段が加熱さねないようにしている。更にガ
イド筒（８）の上面には例えばＮ２ガスの吹込み孔（１
５１が穿設されており、フィルタ（６１及び赤外線セン
サ（７）からなる検知手段の昇温を防止している。
ており、ハロゲンランプ（４）からの照射光によって後
述する検知手段が加熱さねないようにしている。更にガ
イド筒（８）の上面には例えばＮ２ガスの吹込み孔（１
５１が穿設されており、フィルタ（６１及び赤外線セン
サ（７）からなる検知手段の昇温を防止している。
上述の実施例においては、光源としてハロゲンランプを
使用したものを示したが１本発明はハロゲンランプに限
定されるものではなく、およそ赤外線を含む光照射によ
ってウェハを加熱処理できるものであればよい。しかし
半導体基板を迅速に熱処理する必要から該半導体基板の
最大吸収波長（ウェハ表面温度が６００’Ｃ以上の状態
で１．２μｍ）に可及的に近似した照射波長を有する光
源を選択することが望ましく、この実・施例においては
第２図に示すような（第２図は光ρの波長と光強度の関
係を：示すグラフ図である）エネルギー分布を有するハ
ロゲンランプを使用しており、主として０８μｍ〜４０
μｍの波長領域で有効な照射強度を有し、１．２μｍ付
近でビーりを有している。
使用したものを示したが１本発明はハロゲンランプに限
定されるものではなく、およそ赤外線を含む光照射によ
ってウェハを加熱処理できるものであればよい。しかし
半導体基板を迅速に熱処理する必要から該半導体基板の
最大吸収波長（ウェハ表面温度が６００’Ｃ以上の状態
で１．２μｍ）に可及的に近似した照射波長を有する光
源を選択することが望ましく、この実・施例においては
第２図に示すような（第２図は光ρの波長と光強度の関
係を：示すグラフ図である）エネルギー分布を有するハ
ロゲンランプを使用しており、主として０８μｍ〜４０
μｍの波長領域で有効な照射強度を有し、１．２μｍ付
近でビーりを有している。
第３図は炉（３）の少なくとも光源に対向する面及び保
持器（２）に使用される石英ガラスの透過特性を示すグ
ラフ図であ９９図から明屯かなように石英ガラスの透過
波長域は主として０．２μｍ〜４．０μｍであり、４．
０μｍを境として急激に低下する。
持器（２）に使用される石英ガラスの透過特性を示すグ
ラフ図であ９９図から明屯かなように石英ガラスの透過
波長域は主として０．２μｍ〜４．０μｍであり、４．
０μｍを境として急激に低下する。
従って炉（３）内の保持器（２）に載置されたウェハ（
１）の加熱処理に供される波長域は主として０．８μｍ
ないし４．０μｍである。
１）の加熱処理に供される波長域は主として０．８μｍ
ないし４．０μｍである。
一般に被加熱体はそれ自体の温度に応じて赤外線を輻射
しており、放射率が１の黒体からの輻射光強度と波長と
の関係は第４図に示すようなものとなる。ウェハ（１）
の表面温度が各々３００’に、５００°に、 １０００
’に及ヒ２ｏｏｏｏＫテある場合の輻射エネルギー分布
は（イ）←）（ハ）に）の各曲線で示したグラフ図に近
似したものとなる。従ってウェハの表面温度は、特定波
長における輻射光強度を測定することにより正確にめる
ことができる。例えばウェハのアニール処理に際しては
通常１２００°に〜１３００°に程度にまで加熱される
から２．０μｍないし５μｍの波長域でその輻射光強度
を測定することが、より正確な温度測定のためには望ま
しい。
しており、放射率が１の黒体からの輻射光強度と波長と
の関係は第４図に示すようなものとなる。ウェハ（１）
の表面温度が各々３００’に、５００°に、 １０００
’に及ヒ２ｏｏｏｏＫテある場合の輻射エネルギー分布
は（イ）←）（ハ）に）の各曲線で示したグラフ図に近
似したものとなる。従ってウェハの表面温度は、特定波
長における輻射光強度を測定することにより正確にめる
ことができる。例えばウェハのアニール処理に際しては
通常１２００°に〜１３００°に程度にまで加熱される
から２．０μｍないし５μｍの波長域でその輻射光強度
を測定することが、より正確な温度測定のためには望ま
しい。
第５図はこの実施例に使用されるフィルタ１６）の光透
過特性を示すグラフ図であり１図から明らかなように５
μｍの波長域を境としてそれより短波長の光透過率はほ
とんどゼロに抑えられている。このフィルタ１６）は、
熱処理炉（３）の少なくともハロゲンランプ（４）に対
向する面及び保持！ ＋２１を透過した比較的短波長の
赤外線可視光線が直接赤外線センサ（７）に入射するこ
とを防止するとともに、所望温度（例えば１３００°Ｋ
）に達したウェハ（１）自体から輻射される赤外線のみ
（実際はそのうちの比較的長波長のもののみ）を赤外線
センサ（７）に入射させるように機能するものであり、
ウェハの最大吸収波長域・加熱手段としての光源の照射
波長・熱処理炉（３）及び保持器（２）を構成する石英
ガラスの透過波長域等の各要素に基づいて相対的に決定
されるものであって、この実施例においては上述のよう
に５μｍより長波畏側の赤外線のみを透過させるフィル
タ＋６）を選択している。
過特性を示すグラフ図であり１図から明らかなように５
μｍの波長域を境としてそれより短波長の光透過率はほ
とんどゼロに抑えられている。このフィルタ１６）は、
熱処理炉（３）の少なくともハロゲンランプ（４）に対
向する面及び保持！ ＋２１を透過した比較的短波長の
赤外線可視光線が直接赤外線センサ（７）に入射するこ
とを防止するとともに、所望温度（例えば１３００°Ｋ
）に達したウェハ（１）自体から輻射される赤外線のみ
（実際はそのうちの比較的長波長のもののみ）を赤外線
センサ（７）に入射させるように機能するものであり、
ウェハの最大吸収波長域・加熱手段としての光源の照射
波長・熱処理炉（３）及び保持器（２）を構成する石英
ガラスの透過波長域等の各要素に基づいて相対的に決定
されるものであって、この実施例においては上述のよう
に５μｍより長波畏側の赤外線のみを透過させるフィル
タ＋６）を選択している。
このように本発明に係る温度測定装置はフィルタ１６）
を介してウェハｔｌｌか、らの輻射光を赤外線センサ（
７）に入射させるようにしているため、熱処理炉（３）
及び保持器（２）の石英ガラスを透過した光源（４）か
らの照射光は、このフィルタ１６）によっ □てほぼ完
全に遮断され、赤外線センサ（７）に入射することはな
い。従ってウェハ（１）の昇温前にあっては、赤外線セ
ンサ１７）は入射光をほとんど検知することがない。ウ
ェハ（１）が成る程度昇温すると、ウェハ（１）からの
輻射光のうち５μｍより長波長の部分のみが赤外線セン
サ（７）に検知されることとなる。
を介してウェハｔｌｌか、らの輻射光を赤外線センサ（
７）に入射させるようにしているため、熱処理炉（３）
及び保持器（２）の石英ガラスを透過した光源（４）か
らの照射光は、このフィルタ１６）によっ □てほぼ完
全に遮断され、赤外線センサ（７）に入射することはな
い。従ってウェハ（１）の昇温前にあっては、赤外線セ
ンサ１７）は入射光をほとんど検知することがない。ウ
ェハ（１）が成る程度昇温すると、ウェハ（１）からの
輻射光のうち５μｍより長波長の部分のみが赤外線セン
サ（７）に検知されることとなる。
ウェハ（１１の温度測定にあたっては、予め熱電対等を
使用してウェハ（１）の温度変化を測定し。
使用してウェハ（１）の温度変化を測定し。
この測定結果を第４図に示した如きウェハの輻射強度変
化のうち５μｍより長波長部分における赤外線センサ（
７）の検知信号と対応させておくことに、より、それ以
後はウェハ（１）に非接触でその表面温度を測定するこ
とができる。
化のうち５μｍより長波長部分における赤外線センサ（
７）の検知信号と対応させておくことに、より、それ以
後はウェハ（１）に非接触でその表面温度を測定するこ
とができる。
尚、熱処理炉（３）の石英ガラス部分（但し、熱処理炉
（３）全体を石英ガラス製とすることが望ましい）は、
第３図から明らかなように、光源（４）からの照射光の
一部を吸収して炉（３）自体も昇温されて、当該温度に
応じた輻射光を発するが。
（３）全体を石英ガラス製とすることが望ましい）は、
第３図から明らかなように、光源（４）からの照射光の
一部を吸収して炉（３）自体も昇温されて、当該温度に
応じた輻射光を発するが。
第２図に示すようにウェハ（１）の最大吸収波長域で最
大照射強度を有するハロゲンランプ＜４）を使用してい
るため、炉（３）自体の温度とウニ／）＋１１の表面温
度とは著しく異なり、従ってフィルタ１６）を介して赤
外線センサ（７）に入射する炉（３）自体からの輻射光
強度は、ウェハ１１）からのそれに比して極めて微弱で
あり、実用上は無視できる程度に留まる。
大照射強度を有するハロゲンランプ＜４）を使用してい
るため、炉（３）自体の温度とウニ／）＋１１の表面温
度とは著しく異なり、従ってフィルタ１６）を介して赤
外線センサ（７）に入射する炉（３）自体からの輻射光
強度は、ウェハ１１）からのそれに比して極めて微弱で
あり、実用上は無視できる程度に留まる。
上述の実施例においては、赤外線センサ（７）及びフィ
ルタ（６）からなる検知手段を炉（３）の上面に直接挿
嵌するようにしているが、かかる構成とする代りに図示
は省略したが、オプティカル。
ルタ（６）からなる検知手段を炉（３）の上面に直接挿
嵌するようにしているが、かかる構成とする代りに図示
は省略したが、オプティカル。
ファイバーの一端を炉（３）の上面に挿嵌するとともに
その他端を前記検知手段と光学的に連通ずるようにして
もよい。この場合には前記検知手段は炉１３）外に配置
することができるため、検知手段に対する熱の影響な考
慮する必要がない。
その他端を前記検知手段と光学的に連通ずるようにして
もよい。この場合には前記検知手段は炉１３）外に配置
することができるため、検知手段に対する熱の影響な考
慮する必要がない。
尚、ウェハ以外の熱処理をする場合には、被処理体に固
有の最大吸収波長に応じた光源、炉及びフィルタを選択
して用いることにより適用できることは言うまでもない
。
有の最大吸収波長に応じた光源、炉及びフィルタを選択
して用いることにより適用できることは言うまでもない
。
この発明に係る温度測定装置は上述の構成とすることに
より９次のような実用上極めて有利な諸効果を奏する。
より９次のような実用上極めて有利な諸効果を奏する。
１１）ウェハの表面温度の測定をウェハ表面に非接触で
行うことができ、しかもその測定に際してウェハ表面を
損傷する危険がなく、かつ従来装置に比べて極めて正確
に測定できる。
行うことができ、しかもその測定に際してウェハ表面を
損傷する危険がなく、かつ従来装置に比べて極めて正確
に測定できる。
（２） ウェハ上での照度分布の均一化を図るために、
熱処理炉内でウェハを揺動している間でもウェハ表面の
温度測定が可能となる。
熱処理炉内でウェハを揺動している間でもウェハ表面の
温度測定が可能となる。
（３）殊にウェハのアニーリング処理に際しては、Ｎ、
ガス等の雰囲気ガス中で加熱することが一般的であるが
、かかる雰囲気ガス中でのつエバ表面の温度測定が可能
である。
ガス等の雰囲気ガス中で加熱することが一般的であるが
、かかる雰囲気ガス中でのつエバ表面の温度測定が可能
である。
第１図は本発明を適用したアニール装置の概要を示す模
式縦断面図であり、第２図は光源の波長と光強度との関
係を示すグラフ図であり。 第３図は石英ガラスの光透過特性を示すグラフ図であり
、第４図は異なった温度の輻射エネルギー分布を示すグ
ラフ図であり門弟５図はフィルタの光透過特性を示すグ
ラフ図である。 （１）・・・半導体基板 （２）・・・保持器（３）・
・・熱処理炉 （４）・・・加熱手段（ハロゲンランプ）１６）・・・
フィルタ （７）・・・赤外線センサ第１図 第２図 第３図 ６ １ １ ｍ ４ Ｍ −＋％１７ｍ）第４図 →、Ｉｆ）＆ ｒｏａｍ＞ 第５図 ０１２５４５Ｇ ７８→藻４９Ｊ的
式縦断面図であり、第２図は光源の波長と光強度との関
係を示すグラフ図であり。 第３図は石英ガラスの光透過特性を示すグラフ図であり
、第４図は異なった温度の輻射エネルギー分布を示すグ
ラフ図であり門弟５図はフィルタの光透過特性を示すグ
ラフ図である。 （１）・・・半導体基板 （２）・・・保持器（３）・
・・熱処理炉 （４）・・・加熱手段（ハロゲンランプ）１６）・・・
フィルタ （７）・・・赤外線センサ第１図 第２図 第３図 ６ １ １ ｍ ４ Ｍ −＋％１７ｍ）第４図 →、Ｉｆ）＆ ｒｏａｍ＞ 第５図 ０１２５４５Ｇ ７８→藻４９Ｊ的
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１）半導体基板を収容する熱処理炉と、この熱処理炉
内の半導体基板を光照射により加熱する加熱手段と、前
記半導体基板の表面温度を検知する検知手段とを備えて
なる半導体基板の温度測定装置において、前記検知手段
が前記半導体基板自体から輻射される赤外線を透過する
フィルタと、前記フィルタの透過光を検知する赤外線セ
ンサとからなり、半導体基板の温度測定を該半導体基板
に非接触で行うようにしたことを特徴とする半導体基板
の温度測定装置。 １２１ 熱処理炉の少なくとも加熱手段に対向する面が
石英ガラスからなる特許請求の範囲第１項記載の半導体
基板の温度測定装置。 （３１石英ガラスを透過する照射光はフィルタの透過波
長域よりも短波長である特許請求の範囲第２項記載の半
導体基板の温度測定装置。 （４） フィルタ・を透過する光は石英ガラスの透過波
長域よりも長波長で・ある特許請求の範囲第１項記載の
半導体基板め温度測定装置。 （５）検知手段の少なくとも一端が熱処理炉内に配設さ
れてなる特許請求の範囲第１項又は第２項記載の半導体
基板□の温度測定装置。 （６）一端が熱処理炉内に、他端が検知手段に各□々光
学的・に連通する光導通年段が配設されてなる特許請求
の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載の半導体基
板の温度測定装置。 （７） 加熱手段が熱処理炉壁に対向して配設したハロ
ゲンランプである特許請求の範囲第１項記載の半導体基
板の温度測定装置。 （８） 加熱手段が処理すべき半導体基板の最大吸収波
長域で・略最大照射強度を有する特許請求の範囲第１項
又は第７項記載の半導体基板の温度測定装置。 （９）石英ガラスの許容透□過波長が４μｍ以下である
特許請求の範囲第３項記載の半導体基板の温度測定装置
。・ ＋１０１ フィルタの許容透過波長が５μｍ以上である
特許請求の範囲第４項記載の半導体基板の温度測定装置
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58240474A JPS60131430A (ja) | 1983-12-19 | 1983-12-19 | 半導体基板の温度測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58240474A JPS60131430A (ja) | 1983-12-19 | 1983-12-19 | 半導体基板の温度測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60131430A true JPS60131430A (ja) | 1985-07-13 |
Family
ID=17060051
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58240474A Pending JPS60131430A (ja) | 1983-12-19 | 1983-12-19 | 半導体基板の温度測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60131430A (ja) |
Cited By (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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1983
- 1983-12-19 JP JP58240474A patent/JPS60131430A/ja active Pending
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