(57)【要約】本発明は、少なくとも1つの第一放射源によって加熱している間に半導体ウエハの温度を測定する装置１に関する。装置は格子線１８を備えた第1格子構造５，１６を備え、格子線１８は前記第一放射源の放射線の実質的な部分を透過させない。この格子構造は第一放射源８と基板Ｗとの間に配置されており、装置は前記第一格子構造を変位させるための変位ユニットを備えている。加えて、第一放射線検出器２０が設けられており、この第一放射線検出器２０は基板の表面に直接に向かっており、基板は格子構造に向いている。基板自体の温度の結果として基板から放出された放射線を求め、かつ、第一放射線検出器によって検出された放射線に基づいて基板の温度を求める装置が設けられている。
2014534424.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一放射源（８）によって加熱している間、基板（Ｗ）の温度を測定する装置であって、
第一放射源の放射線の実質的な部分を通さない格子線（１８）を有し、第一放射源と基板との間に配置された第一格子構造（１６）と、
第一格子構造（１６）を移動させる駆動ユニットと、
格子構造（１６）に面している基板（Ｗ）の表面に直接に向いている第一放射線検出器
（２０）と、
基板自体の温度によって基板（Ｗ）から放出される放射線を求めて前記第一放射線検出器によって検出された放射線に基づいて基板（Ｗ）の温度を求める装置とを備えたことを特徴とする基板の温度を測定する装置。
【請求項２】
基板（Ｗ）を熱的に処理する装置（１）であって、
請求項１記載の基板（Ｗ）の温度を測定する装置と、
少なくとも１つの基板キャリア（１２，１３）と、
基板キャリア（１２，１３）上に受け取った基板（Ｗ）を加熱するための少なくとも１つの第一放射源（８）とを備え、
第一格子構造（１６）は、少なくとも１つの第一放射源（８）と基板キャリア（１２，１３）との間に配置されていることを特徴とする基板を熱的に加熱する装置。
【請求項３】
第一格子構造（１６）を通して少なくとも１つの第一放射源（８）に向いている第二放射線検出器（２２）と、
第一放射源（８）から放出された放射線強度を求める装置とを備えたことを特徴とする請求項１または２記載の装置。
【請求項４】
少なくとも１つの第一放射源（８）から放出された放射線を実質的に透過可能であるシールド（５，２６）を備え、シールドは水晶からなり、シールド（５，２６）は、少なくとも１つの第一放射源と基板／基板キャリアとの間に配置されていることを特徴とする請求項1乃至３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
格子構造（１６）はシールド（５，２６）上に形成されていることを特徴とする請求項４記載の装置。
【請求項６】
シールドは発振器として形成され、駆動ユニットを構成することを特徴とする請求項５記載の装置。
【請求項７】
駆動ユニットは圧電アクチュエータまたは音声コイルからなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載の装置。
【請求項８】
駆動ユニットは格子構造（１６）を移動させるように構成され及び配置されており、前記格子構造は実質的に基板（Ｗ）の表面に平行に配置され、基板の表面は格子構造（１６）に面していることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項記載の装置。
【請求項９】
前記少なくとも1つの第一放射源は閃光灯からなることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項記載の装置。
【請求項１０】
少なくとも１つの第二放射源（１０）と、
第二放射源（１０）の放射線の実質的な部分を通さない格子線（１８）を有し、少なくとも１つの第二放射源（１０）と基板（Ｗ）との間に配置された第二格子構造（１６）と、
第二格子構造（１６）を移動させる少なくとも１つの駆動ユニットとを備え、
前記少なくとも１つの第一放射源と前記少なくとも１つの第二放射源は、基板（Ｗ）がこれらの放射源の間に受け入れられるように配置されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
基板を熱的に処理する方法であって、
少なくとも１つの第一放射源から放出される第一放射線によって基板を加熱し、第一放射線は少なくとも1つの第一放射源から第一格子構造を通って基板の第一の側に入り、それによって基板の第一の側上に陰影パターンを形成し、前記陰影パターンは格子構造に対応しており；
格子構造を移動させて基板の第一の側上の陰影パターンを移動させ、基板に当たる第一の放射源の放射線は前記移動に相当する変調を含み；
第一放射線検出器によって基板から来る放射線を検出し、第一放射線検出器は基板の第一の側に向いており、検出された放射線は少なくとも第一放射線部分と第二放射線部分とからなり、第一放射線部分は基板自体の温度によって基板から放出された放射線からなり、第二の放射線部分は基板で反射された少なくとも1つの第一の放射源の放射線からなり、この第一の放射源の放射線は格子構造の移動に相当する変調を含み；
第一放射線検出器で検出された放射線から、第二放射線部分の変調を考慮することによって第一放射線部分を求め、
第一放射線部分に基づいて基板の温度を求めることを特徴とする熱的に基板を処理する方法。
【請求項１２】
格子構造の移動は所定の周波数を有した周期的な移動であり、前記第一放射線部分を求めるために第二放射線部分は検出された総放射線の周波数フィルタリングによって抑制されることを特徴とする請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
放射源から放出されて変調を含む放射線は第二の放射線検出器によって検出され、第二の放射線検出器は格子構造を通して前記少なくとも1つの第一放射源に向いており、この検出の結果は、基板の温度を求めることに用いられることを特徴とする請求項１１または１２記載の方法。
【請求項１４】
格子構造は発振器上に形成され、格子構造の移動は発振器の振動によって起こることを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
格子構造の移動は、実質的に基板（Ｗ）の表面に平行であり、基板は格子構造に面していることを特徴とする請求項１１乃至１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
第一放射線は少なくとも１つの閃光灯から発生することを特徴とする請求項１１乃至１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
少なくとも１つの第二放射源から放出される第二放射線によって基板を加熱し、第二放射線は少なくとも１つの第二放射源から第二格子構造を通って基板の第二の側上に当たり、それによって基板の第二の側上に陰影パターンを形成し、前記陰影パターンは第二格子構造に対応しており；
基板に当たる第二放射源の放射線が第二格子構造の移動に相当する変調を含むように、第二格子構造を移動させ；
第一放射線検出器で検出された放射線は少なくとも第三の放射線部分からなり、第三の放射線部分は少なくとも１つの第二の放射源の放射線からなり、基板を通って透過し、第二の格子構造の移動に相当する変調を含み；
第一の放射線検出器で検出された総放射線から第一の放射線部分を求める際に、第三の放射線部分の変調を考慮に入れることを特徴とする請求項１１乃至１６のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板、特に半導体基板の温度を測定する装置に関し、また基板、特に半導体基板の熱処理用の装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、基板を熱的に処理する種々の装置及び方法が知られており、また熱処理中に基板の温度を測定する装置が知られている。
【０００３】
半導体ウエハを熱的に処理する公知の方法は，例えば、タングステンハロゲンランプ等のランプから放射された電磁放射線によって半導体ウエハを加熱することがあげられる。熱処理の閉ループ温度制御のために、基板の方向に向けた放射計もしくはパイロメーターによって熱処理中に半導体ウエハの温度を測定することが知られている。しかしながら、一般的に、放射計は半導体ウエハから放射された放射線を検出するばかりでなく、半導体ウエハで反射された放射線も検出する。また、半導体ウエハを通って伝達された放射線を検出する場合もあり、これらの放射線の間の識別が温度を測定するためには必要である。
【０００４】
米国特許第５３１８３６２号は、そのような識別用のいわゆるリップル技術を開示しており、この米国特許第５３１８３６２号においては周波数が各コントローラを介してランプから放射される放射線に印加される。最初は、電力のＡＣ周波数が用いられ、この技術は何度も改良され、他の周波数が印加された。半導体ウエハの温度変化は周波数印加に比較してかなりゆっくりと起こる。それゆえ、自身の温度によって半導体ウエハから放射された放射線は、ランプから放射された放射線に印加された周波数を含んではいないため、それとは区別されうる。
【０００５】
ランプから放射された放射線に印加される周波数は、例えば、放射計の信号のフィルタリングに依存する各周波数によって、半導体ウエハから放射された放射線と反射／伝達された放射線との分離を可能とする。
【０００６】
しかしながら、ある場合には、ランプのコントローラを介して周波数を印加することは可能ではなく、また好ましくない。これは、例えば、閃光灯としても知られている閃光電球、放電ランプまたはアーク灯が一群のコンデンサーを介して操作される場合である。そのようなランプは、特に、基板表面の領域における短期間の極めて急速な温度上昇のために利用され、また、短期間のアニーリングプロセスに利用される。そのようなランプは、とりわけ半導体ウエハを予備加熱するために用いられる上述したランプ等の他のランプと組み合わせて使用される。一群のコンデンサーによって閃光灯の操作をしている間、上述した技術を用いた温度測定は、可能ではない。というのは、コントローラによって起こるランプの放射線の変調がなされないからである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
それ故、本発明の目的は、コントローラによって起こるランプの放射線の変調とは独立しており、且つ、放射線に基づいて温度を測定することが可能である基板の温度を測定する装置、および基板を熱的に処理する装置及び方法を提供することである。
【０００８】
本発明によれば、この目的は、請求項１に規定された基板の温度を測定する装置、請求項２に規定された熱的に基板を処理する装置、及び請求項１１に規定された基板を熱的に処理する方法によって達成される。また、本発明の実施形態は、各従属項及び詳細な説明に示される。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の基板を熱的に加熱する装置は、第一放射源によって加熱している間、基板特に半導体基板の温度を測定する装置であって、第一放射源の放射線の実質的な部分を通さない格子線を有し、第一放射源と基板との間に配置された第一格子構造と、第一格子構造を移動させる駆動ユニットと、格子構造に面している基板の表面に直接に（すなわち、格子構造を介さず）向いている第一放射線検出器と、基板自体の温度によって基板から放出される放射線を求めて前記第一放射線検出器によって検出された放射線に基づいて基板の温度を求める装置とを備えたことを特徴とする。
このような装置によれば、第一の放射源の制御によらないで、基板に当たる第一放射源からの放射線の変調を発生させることが出来る。変調は、基板自体の温度によって基板から放出された放射線と基板で反射及び／又は基板を透過した放射線とを区別するために使用可能であるため、公知の方法において変調が基板の温度を求めるために使用されている。本発明は、特に、ランプの放射線がコントローラによって変調出来ない放射源、例えば直流によって動作する閃光灯等の放射源にとって有利である。
【００１０】
基板特に半導体基板を熱的に処理する装置であって、上述したタイプの基板の温度を測定する装置と、少なくとも１つの基板キャリアと、基板キャリア上に受け取った基板を加熱するための少なくとも１つの第一放射源とを備え、第一格子構造は、少なくとも１つの第一放射源と基板キャリアとの間に配置されていることを特徴とする。
このような装置によれば、放射加熱による基板の熱処理が可能であり、また基板の加熱中に放射線に基づいて基板の温度を測定することが可能である。
【００１１】
第一格子構造を通して第一放射源に向いている第二放射線検出器と、第一放射源から放出された放射線強度を求める装置とを備えたことを特徴とする。
これにより、放射源の放射線を各コントローラによって変調する技術にあるような基板の反射率についての知識とは独立して、基板の温度測定の向上が可能になる。
【００１２】
一態様によれば、少なくとも１つの第一放射源から放出された放射線を実質的に透過可能であるシールドを備え、シールドは好ましくは水晶からなり、シールドは、少なくとも１つの第一放射源と基板／基板キャリアとの間に配置されていることを特徴とする。
このようなシールドによって、少なくとも１つの第一放射源に対する基板周囲のプロセス雰囲気の影響をなくすかまたは少なくとも減ずることが可能である。
一態様によれば、格子構造はシールド上に形成されていることを特徴とする。シールドは発振器として形成され、駆動ユニットを構成することを特徴とする。
これによって装置が単純な構造になる。シールドが、発振中に上面と下面が反対方向に移動する発振器として形成されている場合、シールドの上面及び下面上に格子構造を形成するために特に有益である。この実施形態においては、上下面は典型的には反対方向の移動を行うため、２面を有する格子構造によって周波数を増加させることができ、特に周波数を２倍にすることができる。
【００１３】
他の態様によれば、駆動ユニットは圧電アクチュエータまたは音声コイルからなることを特徴とする。
圧電アクチュエータまたは音声コイルは高い周波数で十分なストロークを提供することが可能である。
基板上の陰影構造の均質な走査を達成するために、駆動ユニットは、格子構造の移動が格子構造に面している基板の表面と平行に起こるように設計され、且つ、配置されている。音声コイルまたは圧電アクチュエータのストロークは、ストロークが格子定数の複数倍に相当するように、格子の格子定数に適合することが可能である。そうすることによって、音声コイルまたは圧電アクチュエータのストロークの間に、複数の格子構造が検出器の視野領域（例えば格子定数にも適合している）を通して移動することが可能となり、音声コイルまたは圧電アクチュエータによってもたらされるより高い周波数を検出器が検出する。特に、周波数の倍増または周波数の増加が達成可能である。
【００１４】
本発明の装置は、特に少なくとも1つの第一放射源が閃光灯からなるときに有利である。閃光灯の放射線は電気的なコントローラによっては変調させることができない。
【００１５】
別の態様によれば、少なくとも１つの第二放射源と、第二放射源の放射線を実質的に通さない格子線を有し、少なくとも１つの第二放射源と基板との間に配置された第二格子構造と、第二格子構造を移動させる少なくとも１つの駆動ユニットとを備え、前記少なくとも１つの第一放射源と前記少なくとも１つの第二放射源は、基板がこれらの放射源の間に受け入れられるように配置されていることを特徴とする。
２つの放射源の組み合わせによって熱処理を向上させることが可能である。特に、基板の下部の機械的なストレスが閃光灯の同一量のエネルギーで達成され、基板がより高温になり、また温度制御を向上させることが可能である。第２放射源の放射線は第１放射源と同一の方法で変調され、第１放射線検出器で検出された放射線部分は、温度の測定中の、基板からの放射線とは区別することが可能である。
【００１６】
本発明は熱的に基板、特に半導体基板を処理する方法であって、少なくとも１つの第一放射源から放出される第一放射線によって基板を加熱し、第一放射線は少なくとも1つの第一放射源から第一格子構造を通って基板の第一の側に入り、それによって基板の第一の側上に陰影（shading）パターンを生成し、前記パターンは格子構造に対応しており；格子構造を移動させて基板の第一の側上の陰影パターンを移動させ、基板に当たる第一の放射源の放射線は前記移動に相当する変調を含んでいる。さらに、第一放射線検出器によって基板から来る放射線を検出し、第一放射線検出器は基板の第一の側に向いており、検出された放射線は少なくとも第一放射線部分と第二放射線部分とからなり、第一放射線部分は基板自体の温度によって基板から放出された放射線からなり、第二の放射線部分は基板で反射された少なくとも1つの第一の放射源の放射線からなり、この第一の放射源の放射線は格子構造の移動に相当する変調を含んでいる。第一放射線検出器で検出された放射線から、第二放射線部分の変調を考慮することによって第一放射線部分を求め、第一放射線部分に基づいて基板の温度を求められることを特徴とする。
この方法は放射線の変調を発生するために格子構造の機械的な移動を使用する。それ故、この方法によれば、放射源を変調する制御によらないで、放射線に基づいて温度を求めることが可能である。
【００１７】
望ましくは、格子構造の移動は所定の周波数を有した周期的な移動であり、前記第一放射線部分を求めるために第二放射線部分は検出された総放射線の周波数フィルタリングによって抑制されることを特徴とする。
これによって、温度を決定するための第１の放射線部分の単純な決定が可能となる。
【００１８】
温度測定を改良するために、放射源から放出されて変調を含む放射線は第二の放射線検出器によって検出され、第二の放射線検出器は格子構造を通して前記少なくとも1つの第一放射源に向いており、この検出の結果は、基板の温度を求める時に、考慮に入れられることを特徴とする。
【００１９】
一態様によれば、格子構造は発振器上に形成され、格子構造の移動は発振器の振動によって起こることを特徴とする。
これによって変調を発生する単純な構造及び単純な制御が可能になる。
望ましくは、格子構造の移動は、実質的に基板の表面に平行であり、基板は格子構造に面していることを特徴とする。
この方法は、特に、第一放射線が少なくとも１つの閃光灯から発生される時に有益である。
【００２０】
別の態様によれば、本発明の方法は、少なくとも１つの第二放射源から放出される第二放射線によって基板を加熱し、第二放射線は少なくとも１つの第二放射源から第二格子構造を通って基板の第二の側上に当たり、それによって基板の第二の側上に陰影パターンを生成し、前記陰影パターンは第二格子構造に対応しており；基板に当たる第二放射源の放射線が前記移動に相当する変調を含むように、第二格子構造を移動させる。第一放射線検出器で検出された放射線は少なくとも第三の放射線部分からなり、第三の放射線部分は少なくとも１つの第二の放射源の放射線からなり基板を通って透過し、放射線は第二の格子構造の移動に相当する変調を含み；第一の放射線検出器で検出された総放射線から第一の放射線部分を求める際に、第三の放射線部分の変調を考慮に入れることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】半導体ウエハを熱的に処理する装置の模式的側面図である。
【図２】他の実施形態にかかる半導体ウエハを熱的に処理する装置の模式的側面図である。
【図３】図１による装置において設けられているような壁要素の模式的上面図（図３（ａ））及び模式的側面図（図３（ｂ））である。
【図４】格子構造の模式的上面図であり、図４（ａ）の格子構造は図２による装置に設置可能であり、図４（ｂ)の格子構造は図１による装置に設置可能である。
【図５】格子構造の模式的上面図であり、図５（ａ）の格子構造は図２による装置に設置可能であり、図５（ｂ）の格子構造は図１による装置に設置可能である。
【図６】格子構造の模式的上面図であり、図６（ａ）の格子構造は図２による装置に設置可能であり、図６（ｂ）の格子構造は図１による装置に設置可能である。
【図７】本発明のさらなる実施形態の模式的な機能図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下の説明において使用されている上、下、左及び右等の用語及びこれに類似した用語は、図面について言及しており、それらが好ましい実施形態について言及しているという事実にも拘わらず限定された方法で解釈されるべきものではない。他の表示がされていない場合には、角度及び配置について言及している「実質的に」という用語は、１０度まで好ましくは５度までの偏差を含む。「実質的な部分」という用語は、以下に述べる要素の少なくとも１０％、好ましくは少なくとも１５％を含むと理解すべきである。
【００２３】
図１は半導体ウエハＷを熱的に処理するための装置１の模式的側面図である。装置１は、特にプロセスチャンバー３を形成する内部空間を有したハウジング２を備えている。プロセスチャンバー３は上端及び下端を壁要素５及び６で各々区画されており、側面をハウジング２によって区画されている。壁要素５の上方に、ランプチャンバー７がハウジング２内に設けられており、このランプチャンバーは鏡面を備えていても良い。種々のランプ８の形状をした熱源がランプチャンバー７内に設けられている。壁要素６の下方には、チャンバー７に類似した別のランプチャンバー９が設けられており、このランプチャンバー９内に種々のランプ１０の形状をした熱源が設けられている。
【００２４】
プロセスチャンバー３の側壁は、またプロセスチャンバー３内に存在する電磁放射線の少なくとも一部のためのある種の鏡面効果を有していても良い。また、プロセスチャンバーの側壁の少なくとも一つは半導体ウエハＷをローディング及びアンローディングすることを可能とするプロセスチャンバードアを備えている。またプロセスチャンバー用のガス入口及びガス出口を設けても良い。
【００２５】
ホットライナー（登録商標）とも呼ばれる光変換プレート１２がプロセスチャンバー３内に設けられている。プレート１２は下方の壁要素６に平行に延びている。光変換プレート１２の上面にはスペーサー１３が設けられており、スペーサー１３上に半導体ウエハＷが載置され、半導体ウエハは下方の光変換プレート１２に平行に延びるとともに光変換プレート１２と間隔を置いて保持されるようになっている。光変換プレート１２は、例えば、ランプ１０（及びランプ８）から放射された放射線に対して高い吸収係数を有した材料から構成されている。これゆえ光変換プレート１２はランプ１０から放射された放射線を吸収し、続いて半導体ウエハＷを加熱するための加熱用放射線を放射する。加熱用放射線はランプの放射線の波長とは異なった波長を有している。また、光変換プレートを、当該技術分野で公知のように、ランプ１０（及びランプ８）の放射線を実質的に透過する材料から形成することも可能である。プレートは回転機構に接続することも可能であり、補償リングをプロセスチャンバー３に設けることも可能であり、この補償リングはＲＴＰシステムの技術分野において公知であるように、その面において基板を半径方向に取り囲む。
【００２６】
上端及び下端でプロセスチャンバー３を区画する壁要素５及び６は水晶から構成され、ＡＴカット型（Ｚ軸に対して約３５°１５′の角度で）からなる水晶振動子として形成される。そのようなカット角は市場で入手可能な水晶振動子にとっては通常のカット角である。しかしながら、水晶振動子用の異なったカット角を用いることも可能である。
【００２７】
そのような壁要素５，６はランプ８，１０の放射線を実質的に透過可能である。各壁要素５，６は、その上面及び下面において格子線１８によって形成された格子構造１６を有している。格子構造として異なった構造も用いることができ、各格子構造は共通の構造を形成する複数の格子線によって形成され、これらの格子線は好ましくは均一な間隔を有している。壁要素５，６の上面及び下面上の格子線１８は好ましくは互いにずれており、これらの格子線１８は上面図において均一な全体構造を形成することが可能である。
【００２８】
格子線１８は、材料を壁要素５，６の表面に塗布することによって形成しても良いし、また壁要素の反射及び吸収特性を局部的に変化させる処理を壁要素５，６の表面に施すことによって形成しても良い。格子線１８はランプ８，１０の放射線の実質的な部分を透過させない。ここで、「放射線の実質的な部分」という用語を用いたのは、格子線がなければ壁要素５，６を通過するであろう放射線の割合の少なくとも１０％、好ましくは少なくとも１５％が格子線１８で吸収されるかまたは反射されるということを意味する。
【００２９】
操作中、格子構造１６はランプの放射線の一部を遮り半導体ウエハＷ上に陰影部分を作り、この陰影部分は格子の形状に対応している。水晶振動子として形成されている壁要素５，６のそれぞれの励起によって、その陰影部分は半導体ウエハ上で静止しているわけでは無く、壁要素の振動に対応して移動する。そのような各々の振動は壁要素５，６の上下面上のそれぞれの格子構造１６の対抗した動きを引き起こす。しかしながら、壁要素５，６の上面上にのみ又は下面上にのみ格子構造１６を設けることも可能である。材料を壁要素に塗布する場合には、そのような材料は、好ましくはプロセス用の空間から離れて面している壁要素の側に塗布される。操作中、陰影領域が実質的に均一な方法で半導体ウエハＷの全面を走査するように壁要素５，６の振動の大きさは格子構造１６に適合すべきである。壁要素の上下面に互いにずれた二つの格子構造を形成することによって、周波数が増加し、特に周波数を２倍にすることが可能である。この周波数の増加はさらに別の格子構造を配置することによって更に増幅することが可能であり、この別の格子構造は壁要素とは離れて設けられており、且つ対応する方法で移動する。
【００３０】
格子線は、好ましくは半導体ウエハの投射領域に形成され、また好ましくは投射領域を超えて延び、ランプ８，１０から放射された放射線が半導体ウエハＷ上に直接に当たらないように、好ましくは放射線が前の放射による反射を介さないようにする。格子線１８は投射すると、例えば壁要素５の表面の３０％をカバーする。格子線１８による放射線の１０％の吸収／反射を仮定すると、ランプの放射線のエネルギー及び対応する（振幅）変調の３％の損失が起こる。明らかに、表面の他の分量が格子線１８によって覆われていてもよく、格子線の吸収／反射の値が異なっていてもよい。特に吸収／反射の高い値はランプの放射線のより大きな（振幅）変調をもたらし、その検出性を高めることが可能である。
【００３１】
図３は好例の壁要素５の模式的上面図（図３(a)）及び模式的側面図（図３(ｂ)）を示し、壁要素５は図１による装置で用いられている。格子構造１６は格子線１８の形状をした材料を適用することによって形成されている。図３(a)による上面図に示されるように、格子構造１６は複数の同心状の格子線１８によって形成されている。この場合、壁要素５の上面にある格子線１８が実線によって示され、壁要素５の下面にある格子線が破線によって示されている。上面図において、上面の格子構造１６は下面の格子線１８と互い違いになっており、さもなければそれらは均一な間隔で配置されている。明らかに、他の格子構造１６が可能であり、それらは以下の図４乃至図６に関してより詳細に説明する。
【００３２】
壁要素５，６は説明される実施形態においては水晶振動子として形成されているけれども、壁要素５，６はランプの放射線に対して実質的に透過する他の材料から作られていてもよく且つ格子構造１６をそれぞれ備えていてもよい。格子構造１６を移動させるため、例えば、圧電アクチュエータや音声コイル（プランジャーコイルアクチュエータとしても公知である）などの外部駆動ユニットを設けてもよく、外部駆動ユニットは壁要素５，６が横方向に往復移動を可能であるように配置される。その移動は半導体ウエハＷの表面に実質的に平行である。図示される実施形態においては、ランプ８はいわゆる閃光灯であり、閃光灯は、典型的にはフラッシュモードで動作し、ランプ１０はタングステン−ハロゲンランプであり、タングステン−ハロゲンランプは典型的には連続モードで動作される。ランプは異なった形態でも配置可能であり、複数のタイプのランプが互いに組み合わされ、或いは他のランプと組み合わされることが特に可能である。また、ランプチャンバー９及びランプ１０を省略することも可能であり、そして、ランプ８または異なったタイプのランプを含む上部ランプチャンバー７のみを設けることも可能である。
【００３３】
装置１は、更に第１パイロメーターを備え、第１パイロメーターは半導体ウエハＷの上面に向いている。パイロメーターは以下において基板パイロメーター２０と称する。また第２パイロメーターを備え、第２パイロメーターは少なくとも１つのランプ８に向いており、第２パイロメーターは以下においてランプパイロメーター２２と称する。
【００３４】
基板パイロメーター２０は、基板からきて基板パイロメーター２０に入る放射線が格子構造１６を透過しないように半導体ウエハＷの上面に向いている。図１に示す態様においては、基板パイロメーター２０は、基板パイロメーター２０がハウジング２の側部に取り付けられ、且つ側部から半導体ウエハＷに向かうように示されている。しかしながら、基板パイロメーター２０は、上方から半導体ウエハＷに垂直に向いていることも可能であり、例えば、格子構造が基板パイロメーター２０の視野領域には存在しないようにすることも可能である。基板パイロメーター２０は、例えば光ファイバーによって半導体ウエハの表面に垂直に向かっていてもよく、格子構造をバイパスしながら、光ファイバーはランプチャンバー７及び上部壁５に設けられた開口をシールドされて通って延びる。そうすることによって、基板パイロメーターは上部壁の移動から切り離すこともできる。
【００３５】
それ故、基板パイロメーター２０は半導体ウエハから放出された放射線を検出することが可能であり、また半導体ウエハＷで反射されたランプ８からの上記変調がなされた放射線を検出することが可能である。基板パイロメーター２０はランプ１０から放出され、変調（下部格子構造１６，２６の移動によって）され且つ半導体ウエハＷを透過した放射線を検出することも可能である。また、多数の反射を介して基板パイロメーター２０に入る他の放射線部分（変調有り無し）も検出可能であるが、このような他の放射線部分は以下の場合には無視される。そのような放射線部分は、当該技術分野で公知であるように限定された軸に沿ってウエハからくる放射線のみを透過させるような適切な構造によって減少させることが可能である。
【００３６】
ランプパイロメーター２２は、ランプから放出された放射線が格子構造１６を通ってパイロメーター２２に入るようにランプ８の１つに向いている。図１の態様において、ランプパイロメーター２２は、ランプパイロメーター２２がハウジング２の側部に取り付けられ、且つプロセスチャンバーの側部から１つのランプ８に向かうように示されている。ランプパイロメーター２２は、例えば概略垂直方向に下から格子構造１６を通ってランプ８の１つに向けることも可能である。
【００３７】
ランプパイロメーター２２は、ランプ８から放射されて格子構造１６を透過した後の放射線すなわち変調された放射線のみを実質的に検出するような方法で配置される。
【００３８】
操作中、基板パイロメーター２０に接続されている評価回路（図示せず）は、半導体ウエハＷから放射され、基板パイロメーター２０によって検出された放射線を抽出することが可能であり、そして半導体ウエハＷの温度を求めることが可能である。この目的のために、格子構造の移動によって起こる変調を含む放射線部分を除去するために、周波数フィルタリング、特にローパスフィルタリングを基板パイロメーター２０の信号に適用することができる。ウエハ温度はそれほど急激に変化しないので、ウエハ自身の温度によってウエハから放出された放射線は前記変調を含んではいない。ランプパイロメーター１８のシグナルを介して、ランプの放射線の強度を求めることが可能であり、またランプの放射線の強度はウエハの温度を求めるために有益である。特に、この手段によって半導体ウエハＷで反射し且つ変調されていないランプ８の放射線の強度、即ち、所謂ランプバックグラウンドを求めることが可能である。
【００３９】
図２は別のデザインによる半導体ウエハを熱的に処理するための装置１の模式的側面図を示す。図２の説明において、図１のデザインの説明において用いられた同一の符号は同一または類似の構成要素のために用いられる。それ故、重複した説明を避けるために前の説明が参照される。以下において２つのデザイン間の相違点のみが特に明記される。
【００４０】
装置１は、壁５，６が格子構造を提供しないという点を除いて、前に説明した装置１と実質的に同一の構成になっている。しかしながら、ランプチャンバー７及びランプチャンバー９の両方において、別体の格子構造要素２６がランプ８，１０と壁５，６との間にそれぞれ設けられている。格子構造要素２６は各壁５，６に実質的に平行に延びている。
【００４１】
各格子構造要素２６は、また格子線１８によって形成された格子構造１６を有しており、格子線１８はランプ８，１０の放射線の実質的な部分を通さないようになっている。この「放射線の実質的な部分」という用語は、格子構造要素線１８がなければ通過するであろう構造要素１６を通る場合でなければ、放射線の割合の少なくとも１０％、好ましくは少なくとも１５％が格子線１８で吸収されるかまたは反射されるということを意味する。
【００４２】
格子構造要素２６は格子構造１６をその上に、またはその中に形成したベース本体を備えていてもよい。ベース本体は、ランプ８，９の放射線を実質的に透過させる材料からなる。例えば、ベース本体は薄い水晶板によって形成してもよい。壁要素５，６に隣接して別体の格子構造要素２６を設けることによって、ランプ放射線の変調は、壁要素５，６による、プロセスチャンバーとランプチャンバーとの間のシーリングを提供する等の、他の機能とは独立して達成することが可能である。特に、ランプの放射線の変調の間に移動するため質量を減らすように、格子構造要素２６は低質量の極めて薄い材料から形成してもよい。１実施形態では、格子構造はワイヤー、繊維またはプレート等の組立要素の配置によって形成してもよく、これら組立要素はベース本体に取り付けられることなく格子構造１６の格子線１８を形成する。そのような構造は支持フレームを持つことが出来るが、組立要素が十分な剛性を持っている場合にはそのようなフレームを省略することができ、自立型の構造であってもよい。
【００４３】
格子構造要素２６は、少なくとも１つの図示されていない駆動ユニットに接続されており、その駆動ユニットは横方向の動き（即ち、格子構造要素２６の面において）を提供し、これ故、操作中に半導体ウエハＷ上で陰影領域の対応する動きを提供するようになっている。その動きは１つの軸線に沿って行われるか、または好ましくは２つの直交する軸線に沿って行われる。また、圧電アクチュエータまたは音声コイルを駆動ユニットとして用いてもよい。また、格子構造要素２６のベース本体は発振器として形成してもよい。圧電アクチュエータ、音声コイルまたは水晶振動子は格子構造１６の往復移動をさせる。格子構造要素２６の回転駆動を行うことも可能であり、格子構造要素２６は陰影領域の移動を発生させるための各格子構造からなっている。また、回転と横方向の動きの組み合わせも実施可能である。
【００４４】
図４乃至図６は異なった格子構造１６の模式的上面図を示し、図４（ａ）、図５（ａ）及び図６（ａ）の格子構造は、それぞれ格子線１８の単一の配置を示しており、図４（ｂ）、図５（ｂ）及び図６（ｂ）は、それぞれキャリア要素特に水晶振動子の正面と背面側にある２重配置の格子線１８を示している。図４（ｂ）、図５（ｂ）及び図６（ｂ）において、実線は、例えばキャリア要素の表面側にある格子線１８を示し、破線はキャリア要素の裏面側にある格子線１８を示している。
【００４５】
図４（ａ）及び図４（ｂ）は、例えば格子構造１６を示し、格子構造１６は同心円状の複数の格子線１８によって形成されている。図５（ａ）及び図５（ｂ）は、例えば格子構造１６を示し、格子構造１６は平行に延びている複数の直線の格子線１８によって形成されている。図６（ａ）及び図６（ｂ）は、直線の格子線１８の２つのグループによって形成された格子構造１６を示しており、各グループ内の格子線１８は平行に延び、各々のグループの格子線１８は直角に交差している。当業者が理解できるように、異なった格子構造が可能であり、幾つかの異なった格子構造のみが示されている。格子線は、半導体ウエハの表面の少なくとも部分的な（基板パイロメーターの視野領域において）周期的な陰影付けを可能とする。
【００４６】
格子構造は、操作中に、半導体ウエハＷ上に形成される陰影領域が好ましくは均質な方法で半導体ウエハＷの全表面領域を走査するような駆動ユニットに適合すべきである。
【００４７】
図７は本発明の単純化された実施形態の概略の機能図を示し、ここでも先のデザインにおいて用いられた同一の符号は同一または類似の構成要素のために用いられる。
【００４８】
図７は、半導体ウエハＷ、その上方に配置された壁要素５、ランプ８の上部配置、基板パイロメーター２０及びランプパイロメーター２２を示す。半導体ウエハＷの上方からのみ放射加熱を行う装置が示されている。図１の実施形態と同様に壁要素５は格子構造（図示せず）を備え、水晶振動子として形成されている。ランプ８は壁要素５の上方に配置され、例えば、いわゆる閃光灯である。また、壁要素は単純な水晶板として形成してもよく、単純な水晶板は圧電アクチュエータや音声コイルなどの外部駆動ユニットを介して移動可能である。
【００４９】
基板パイロメーター２０は壁要素５の穴を介してランプ８間に延びている。壁要素の穴の領域において、基板パイロメーター２０が半導体ウエハＷの表面上に明確な視野領域を持つように格子構造に間隙が設けられている。当然、基板パイロメーター２０は異なって配置してもよく、光ファイバーを設けてもよい。光ファイバーは、半導体ウエハの表面上に基板パイロメーター２０の明確な視野領域を提供するように壁要素５の穴を介してランプ８間に延びている。基板パイロメーター２０又は光ファイバーはランプ８からの直接の放射に対してシールドされている。
【００５０】
ランプパイロメーター２２は壁要素５及び格子構造１６を通ってランプ８の１つに向いており、半導体ウエハＷから放出される放射に対してシールドされている。またここで、ランプパイロメーター２２の配置に関して柔軟性を持たせるために、光ファイバーを備えた構造を使用することができる。
【００５１】
装置の操作中、半導体ウエハＷはランプ８によって加熱される。格子構造は壁要素の振動（または移動）を介した格子構造の移動によって、半導体ウエハＷの表面を横切るように走査された半導体ウエハＷの表面上に陰影領域を導きだす。これによって、壁要素の下方のランプ８からの放射線は格子構造の移動に対応した変調を有するようになる。
【００５２】
基板パイロメーター２０で、半導体ウエハＷ自身の温度により半導体ウエハＷから放出された放射線及びランプ８によって放射されて半導体ウエハＷで反射された放射線が検出される。また、検出された放射線は以下の説明において考慮されない伝達成分も含むことがある。半導体ウエハＷで反射された放射線は格子構造の移動によって起こる変調を有するのに対し、ウエハ自身の温度によってウエハから放射された放射線はこの変調を有してはいない。基板パイロメーター２０の信号の各フィルタリングによって、半導体自身の温度により半導体ウエハＷから放出された放射線に対応する総放射線の量を求めることが可能であり、この量から半導体ウエハＷの温度を求めることが可能である。
【００５３】
半導体ウエハＷの放射率の知識によることなく、温度の決定を補助するために、ランプパイロメーター２２の信号も技術分野で公知のように考慮に入れることが可能である。
【００５４】
本発明は、本発明の好ましい実施形態に関して説明したが、これら特定の実施形態に本発明を制限することはない。例えば、格子構造の移動をさせるために、異なる機構を使うことが可能であり、移動のタイプは異なった格子構造になる。例えば回転の動きと組み合わせて中心点に対して半径方向に延びる格子線の配置が有益である。陰影のパターンと陰影の動きとの組み合わせにより、好ましくは半導体ウエハＷのすべての表面領域を均一に走査する。下部ランプに関して、機械的な変調の代わりに公知のランプ駆動コントローラによって変調を提供することも可能である。下部ランプを含む実施形態においても、パイロメーター等の放射計を設けることができる。特に、基板の上面に向いている基板パイロメーター２０と同様に、基板パイロメーターを基板の背面に向けることが可能である。そのような放射計は、半導体ウエハ全体（ランプ８に面している面のみならず）の温度へのランプ８の操作の影響を決定するために有利な方法で、下部ランプ１０を設けることなく使用可能である。また、格子構造を通して例えばランプ１０に向くように別のランプパイロメーターを設けることが可能である。ランプ１０の放射線が格子構造によって変調されずに、ランプ１０の駆動をコントロールする手段によって変調される場合には、放射計は、下方からまたハウジング２を通して公知の方法でランプ１０の少なくとも１つに向けることが可能である。
【００５５】
異なった実施形態の特徴は、両立できる限りにおいて、他の実施形態の特徴と自由に組み合わせ可能であり、またそれらの特徴は互いに交換することができる。特に、互いに上下に配置され、且つ、互いに独立して移動することが可能な幾つかの格子構造からなる装置も形成することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３（ａ）】
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【図３（ｂ）】
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【図４（ａ）】
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【図４（ｂ）】
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【図５（ａ）】
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【図５（ｂ）】
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【図６（ａ）】
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【図６（ｂ）】
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【図７】
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【国際調査報告】
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