温度測定方法及び温度測定装置
【課題】 ハロゲンランプを熱源としたウエハー加熱装置で、ウエハーの温度を放射温度計で測定する時、ハロゲンランプ光に外乱影響される事無く、ウエハー温度測定が出来る事を特長とする温度測定方法及び装置を供すること。
【解決手段】 ハロゲンランプから放射される光の波長をフィルターで一部カットし、そのカットされた波長域を利用して、その波長域を測定波長とする放射温度計を用いて温度測定することを特長とする。
【解決手段】 ハロゲンランプから放射される光の波長をフィルターで一部カットし、そのカットされた波長域を利用して、その波長域を測定波長とする放射温度計を用いて温度測定することを特長とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は半導体製造過程で使用される、ウエハー加熱装置のウエハー温度測定方法及び装置に関する。また本発明は上記半導体製造過程に限らず、他の加熱装置にも利用できる。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体製造過程で使用される、ハロゲンランプを熱源としたウエハー加熱装置で、ウエハーの温度を測定する方法としては、熱電対を使用する温度測定が知られている。
しかし、熱電対は温度測定時、測定物に熱伝対先端を接触させないと正確な温度測定が出来ない。ところが半導体ウエハーは傷及び汚染を極度に嫌うため、ウエハーに熱伝対を接触させての温度測定は困難であった。そこで、熱伝対先端をウエハーの、ごく近くに配置しての温度測定になっていたが、正確な温度測定が解決困難で、再現性にも欠け、信頼性も乏しかった。
【０００３】
そこで、もう一つの方法として放射温度計を用いて、ウエハーの片側からハロゲンランプで加熱し、そのウエハー反対側の面にハロゲンランプの光が漏れないよう遮光し、その光が直接、放射温度計に影響しないようにした、その面に放射温度計を設置した温度測定法が知られている。しかし上記、放射温度計測定法はウエハーの両面からハロゲンランプで加熱する高速昇温装置では温度測定が解決困難であり、また遮光のために装置が複雑になり経済性にもかけていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、主として半導体製造過程で使用される、ハロゲンランプを熱源にもちいたウエハー加熱装置における、上記問題点に鑑み、従来技術の欠点を克服除去し、一層簡単な機構によって信頼性が高く、再現性の良いウエハー温度測定方法及び装置を供する事にある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は上記課題を解決する手段として下記の技術を結合した。
（１）ハロゲンランプを熱源とした、ウエハー加熱装置でハロゲンランプから放射される光の波長をフィルターで、一部カットする技術。
（２）出力波長を一部カットしたハロゲンランプでウエハーを加熱する技術。
（３）加熱されたウエハーより放射される赤外線エネルギーを、ハロゲンランプからカットされた波長域を測定波長とする放射温度計にて温度測定する技術。
【発明の効果】
【０００６】
本発明は半導体製造過程で使用されるウエハー加熱装置のなかで、ウエハーの両面からハロゲンランプにて加熱する、高速昇温装置（ラピッドサーマル炉）で、ハロゲンランプが放射する光に外乱影響される事なく、ウエハーに非接触で温度測定ができるので、温度測定の精度が向上し、これに伴い温度測定をもとに行う温度制御の精度も向上する。
また片面からハロゲンランプで加熱する装置においては、ハロゲンランプ光の外乱影響を防ぐために用いる、複雑な遮光する機構を省略して温度測定ができるので、機構が簡単になり、装置を安価に提供できる。
また本発明ではハロゲンランプの波長をフィルターにてカットし測定波長を定めるので、ハロゲンランプ放射波長の短波長側をカットすることにより、高精度温度測定の可能な、短波長型放射温度計で、放射率の影響の少ない、精度の高い温度測定が出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の好ましい実施の形態を、図１を参照して説明する。
図１は本発明測定方法及び装置を説明するためのウエハー加熱装置を示す。
図１が示すように、加熱装置は上反応炉４と下反応炉５にて半導体ウエハー３を挟むように載置して構成されている。上、下反応炉４，５にはＵ字型の反射鏡溝１０が配置されており、その溝の中にハロゲンランプ１が収納され、その光の放射口には光フィルター２がフィルター押さえ７にて取り付けられている。また上、下反応炉４，５には放射温度計６が配置されており、半導体ウエハー３の表と裏の温度が非接触にて測定出来る様に構成されている。
【０００８】
上記加熱装置にて半導体ウエハーを熱処理する時に、まずハロゲンランプ１を点燈し、半導体ウエハー３に光を照射する。ここでハロゲンランプ１より放射される光の波長は約３７５ｎｍから４５００ｎｍである事が知られている。本発明においては、この波長域の例えば３７５ｎｍから７００ｎｍの波長域を光フィルター２によりカットする。従って上記ハロゲンランプ１は約７００ｎｍから４５００ｎｍの波長域の光で半導体ウエハー３を加熱することになる。
【０００９】
ここでカットした波長域が短波長側であるために、波長カットによる加熱エネルギーの損失は小さなものとなる。そこで上記加熱された半導体ウエハー３を放射温度計６にて、光フィルターの蒸着膜８を一部カットした、蒸着膜の切り欠き穴９より温度測定する。この光フィルター２は例えば円板状の石英ガラスにフィルター薄膜を蒸着して作成する方法が知られている。本発明で使用する光フィルター２の作成時は、放射温度計６の配置する位置にマスク等にてフィルター膜に透明の場所を設ける。また上記、円板状フィルターの代わりにハロゲンランプ本体に直接フィルター薄膜を蒸着しても波長カットの効果は得られる。
【００１０】
上記放射温度計６の測定波長は例えば、６５０ｎｍのものを使用すると、加熱された半導体ウエハー３の周辺には３７５ｎｍから７００ｎｍの波長が存在しないので、外乱光の影響を受ける事の無い精度の高い温度測定が可能となる。さらに６５０ｎｍの測定波長は短波長タイプとなるので、放射温度計６の温度測定分解能を上げることが容易であり、特に７５０°Ｃから１３００°Ｃの温度域において力をはっきする。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】 本発明の実施形態である、ウエハー加熱装置の断面図。
【符号の説明】
【００１２】
１、 ハロゲンランプ
２、 光フィルター
３、 半導体ウエハー
４、 上反応炉
５、 下反応炉
６、 放射温度計
７、 フィルター押さえ
８、 光フィルターの蒸着膜
９、 蒸着膜の切り欠き穴
１０、 反射鏡
【技術分野】
【０００１】
この発明は半導体製造過程で使用される、ウエハー加熱装置のウエハー温度測定方法及び装置に関する。また本発明は上記半導体製造過程に限らず、他の加熱装置にも利用できる。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体製造過程で使用される、ハロゲンランプを熱源としたウエハー加熱装置で、ウエハーの温度を測定する方法としては、熱電対を使用する温度測定が知られている。
しかし、熱電対は温度測定時、測定物に熱伝対先端を接触させないと正確な温度測定が出来ない。ところが半導体ウエハーは傷及び汚染を極度に嫌うため、ウエハーに熱伝対を接触させての温度測定は困難であった。そこで、熱伝対先端をウエハーの、ごく近くに配置しての温度測定になっていたが、正確な温度測定が解決困難で、再現性にも欠け、信頼性も乏しかった。
【０００３】
そこで、もう一つの方法として放射温度計を用いて、ウエハーの片側からハロゲンランプで加熱し、そのウエハー反対側の面にハロゲンランプの光が漏れないよう遮光し、その光が直接、放射温度計に影響しないようにした、その面に放射温度計を設置した温度測定法が知られている。しかし上記、放射温度計測定法はウエハーの両面からハロゲンランプで加熱する高速昇温装置では温度測定が解決困難であり、また遮光のために装置が複雑になり経済性にもかけていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、主として半導体製造過程で使用される、ハロゲンランプを熱源にもちいたウエハー加熱装置における、上記問題点に鑑み、従来技術の欠点を克服除去し、一層簡単な機構によって信頼性が高く、再現性の良いウエハー温度測定方法及び装置を供する事にある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は上記課題を解決する手段として下記の技術を結合した。
（１）ハロゲンランプを熱源とした、ウエハー加熱装置でハロゲンランプから放射される光の波長をフィルターで、一部カットする技術。
（２）出力波長を一部カットしたハロゲンランプでウエハーを加熱する技術。
（３）加熱されたウエハーより放射される赤外線エネルギーを、ハロゲンランプからカットされた波長域を測定波長とする放射温度計にて温度測定する技術。
【発明の効果】
【０００６】
本発明は半導体製造過程で使用されるウエハー加熱装置のなかで、ウエハーの両面からハロゲンランプにて加熱する、高速昇温装置（ラピッドサーマル炉）で、ハロゲンランプが放射する光に外乱影響される事なく、ウエハーに非接触で温度測定ができるので、温度測定の精度が向上し、これに伴い温度測定をもとに行う温度制御の精度も向上する。
また片面からハロゲンランプで加熱する装置においては、ハロゲンランプ光の外乱影響を防ぐために用いる、複雑な遮光する機構を省略して温度測定ができるので、機構が簡単になり、装置を安価に提供できる。
また本発明ではハロゲンランプの波長をフィルターにてカットし測定波長を定めるので、ハロゲンランプ放射波長の短波長側をカットすることにより、高精度温度測定の可能な、短波長型放射温度計で、放射率の影響の少ない、精度の高い温度測定が出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の好ましい実施の形態を、図１を参照して説明する。
図１は本発明測定方法及び装置を説明するためのウエハー加熱装置を示す。
図１が示すように、加熱装置は上反応炉４と下反応炉５にて半導体ウエハー３を挟むように載置して構成されている。上、下反応炉４，５にはＵ字型の反射鏡溝１０が配置されており、その溝の中にハロゲンランプ１が収納され、その光の放射口には光フィルター２がフィルター押さえ７にて取り付けられている。また上、下反応炉４，５には放射温度計６が配置されており、半導体ウエハー３の表と裏の温度が非接触にて測定出来る様に構成されている。
【０００８】
上記加熱装置にて半導体ウエハーを熱処理する時に、まずハロゲンランプ１を点燈し、半導体ウエハー３に光を照射する。ここでハロゲンランプ１より放射される光の波長は約３７５ｎｍから４５００ｎｍである事が知られている。本発明においては、この波長域の例えば３７５ｎｍから７００ｎｍの波長域を光フィルター２によりカットする。従って上記ハロゲンランプ１は約７００ｎｍから４５００ｎｍの波長域の光で半導体ウエハー３を加熱することになる。
【０００９】
ここでカットした波長域が短波長側であるために、波長カットによる加熱エネルギーの損失は小さなものとなる。そこで上記加熱された半導体ウエハー３を放射温度計６にて、光フィルターの蒸着膜８を一部カットした、蒸着膜の切り欠き穴９より温度測定する。この光フィルター２は例えば円板状の石英ガラスにフィルター薄膜を蒸着して作成する方法が知られている。本発明で使用する光フィルター２の作成時は、放射温度計６の配置する位置にマスク等にてフィルター膜に透明の場所を設ける。また上記、円板状フィルターの代わりにハロゲンランプ本体に直接フィルター薄膜を蒸着しても波長カットの効果は得られる。
【００１０】
上記放射温度計６の測定波長は例えば、６５０ｎｍのものを使用すると、加熱された半導体ウエハー３の周辺には３７５ｎｍから７００ｎｍの波長が存在しないので、外乱光の影響を受ける事の無い精度の高い温度測定が可能となる。さらに６５０ｎｍの測定波長は短波長タイプとなるので、放射温度計６の温度測定分解能を上げることが容易であり、特に７５０°Ｃから１３００°Ｃの温度域において力をはっきする。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】 本発明の実施形態である、ウエハー加熱装置の断面図。
【符号の説明】
【００１２】
１、 ハロゲンランプ
２、 光フィルター
３、 半導体ウエハー
４、 上反応炉
５、 下反応炉
６、 放射温度計
７、 フィルター押さえ
８、 光フィルターの蒸着膜
９、 蒸着膜の切り欠き穴
１０、 反射鏡
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハロゲンランプを熱源としたウエハー加熱装置で、ウエハーの温度を放射温度計で測定する時、ハロゲンランプから放射される光の波長をフィルターで一部カットし、そのカットされた波長域を利用して、その波長域を測定波長とする放射温度計を用い、ハロゲンランプの光に影響される事の無いようにウエハー温度測定が出来る事を特長とする温度測定方法。
【請求項２】
ハロゲンランプを熱源としたウエハー加熱装置で、ウエハーの温度を放射温度計で測定する時、ハロゲンランプから放射される光の波長をフィルターで一部カットし、そのカットされた波長域を利用して、その波長域を測定波長とする放射温度計を用い、ハロゲンランプの光に影響される事の無いようにウエハー温度測定が出来る事を特長とする温度測定装置。
【請求項１】
ハロゲンランプを熱源としたウエハー加熱装置で、ウエハーの温度を放射温度計で測定する時、ハロゲンランプから放射される光の波長をフィルターで一部カットし、そのカットされた波長域を利用して、その波長域を測定波長とする放射温度計を用い、ハロゲンランプの光に影響される事の無いようにウエハー温度測定が出来る事を特長とする温度測定方法。
【請求項２】
ハロゲンランプを熱源としたウエハー加熱装置で、ウエハーの温度を放射温度計で測定する時、ハロゲンランプから放射される光の波長をフィルターで一部カットし、そのカットされた波長域を利用して、その波長域を測定波長とする放射温度計を用い、ハロゲンランプの光に影響される事の無いようにウエハー温度測定が出来る事を特長とする温度測定装置。
【図１】
【公開番号】特開２００６−１７７６６６（Ｐ２００６−１７７６６６Ａ）
【公開日】平成１８年７月６日（２００６．７．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００３−２９３６０６（Ｐ２００３−２９３６０６）
【出願日】平成１５年７月１１日（２００３．７．１１）
【出願人】（５０４３７０３０２）株式会社アイ・アール (8)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年７月６日（２００６．７．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１５年７月１１日（２００３．７．１１）
【出願人】（５０４３７０３０２）株式会社アイ・アール (8)
【Ｆターム（参考）】
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