(57)【要約】  化学気相成長反応器１０等のウェハ処理反応器用のインサイチュ温度測定方法は、反応器がウェハ処理温度に達するまで反応器を加熱するステップと、ウェハ支持要素４０を反応器内で回転軸４２を中心に回転させるステップとを含むことが望ましい。本方法は、ウェハ支持要素４０が回転軸４２を中心に回転している間に、ウェハ支持要素の第１の部分から放射エネルギーを受け取る第１の作動パイロメータ７１を用いて第１の作動温度測定値を取得するステップと、少なくとも１つのウェハ４６から放射エネルギーを受け取るウェハ温度測定装置８０を用いて第１のウェハ温度測定値を取得し、ウェハ温度測定装置が第１位置Ａに位置するステップとを更に含むことが望ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハ処理反応器用のインサイチュ温度測定方法であって、
（ａ）前記反応器がウェハ処理温度に達するまで該反応器を加熱するステップと、
（ｂ）ウェハ支持要素を前記反応器内で回転軸を中心に回転させるステップと、
（ｃ）前記ウェハ支持要素が前記回転軸を中心に回転している間に、前記ウェハ支持要素の第１の部分から放射エネルギーを受け取る第１の作動パイロメータを用いて、第１の作動温度測定値を取得するステップと、
（ｄ）前記ウェハ支持要素が前記回転軸を中心に回転している間に、少なくとも１つのウェハから放射エネルギーを受け取るウェハ温度測定装置を用いて、第１のウェハ温度測定値を取得するステップであって、該ウェハ温度測定装置は第１の位置に位置する、取得するステップと
を含んでなる、インサイチュ温度測定方法。
【請求項２】
前記ウェハ支持要素の前記第１の部分は、前記回転軸から第１の半径方向距離に位置し、ステップ（ｄ）の間に、前記少なくとも１つのウェハから受け取られる前記放射エネルギーは、前記回転軸から前記第１の半径方向距離の位置から受け取られる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ウェハ温度測定装置は短波長パイロメータである、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ウェハ温度測定装置は、吸収シフトベースの装置又は白色光スペクトル反射率計のうちの１つである、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の作動パイロメータは、第１の波長帯域の放射エネルギーに対して高感度であり、前記ウェハ温度測定装置は、第２の波長帯域の放射エネルギーに対して高感度であり、前記少なくとも１つのウェハは、前記第１の帯域の放射エネルギーに対して半透過性又は透過性であり、前記第２の帯域の放射エネルギーに対して不透過性である、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の波長帯域は赤外線スペクトルにあり、前記第２の波長帯域は紫外線スペクトルにある、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記少なくとも１つのウェハは実質的にサファイアから構成される、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記少なくとも１つのウェハは複数のウェハである、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
ステップ（ｃ）及びステップ（ｄ）は同時に行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
ステップ（ｃ）及びステップ（ｄ）は、ウェハを処理する前記反応器の作動中に行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
ウェハを処理する前記反応器の前記作動は、化学気相成長を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記加熱するステップは、前記ウェハ支持要素用の多区域加熱システムによって行われ、前記加熱システムの第１区域は、その一部が前記回転軸から前記第１の半径方向距離に位置しており、
（ｅ）前記第１区域の温度を変化させるステップ
を更に含む、請求項２に記載の方法。
【請求項１３】
（ｆ）前記ウェハ温度測定装置を第２の位置まで移動させるステップと、
（ｇ）前記ウェハ支持要素が前記回転軸を中心に回転している間に、前記ウェハ支持要素の第２の部分から放射エネルギーを受け取る第２の作動パイロメータを用いて第２の作動温度測定値を取得するステップと、
（ｈ）前記ウェハ支持要素が前記回転軸を中心に回転している間に、前記ウェハ温度測定装置を用いて第２のウェハ温度測定値を取得するステップであって、該第２のウェハ温度測定値は、前記少なくとも１つのウェハから受け取られた放射エネルギーに少なくとも部分的に基づく、取得するステップと
を更に含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記ウェハ支持要素の前記第２の部分は、前記回転軸から第２の半径方向距離に位置し、ステップ（ｈ）の間に、前記少なくとも１つのウェハから受け取られる前記放射エネルギーは、前記回転軸から前記第２の半径方向距離の位置から受け取られる、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記加熱するステップは、前記加熱システムの第２区域は、その一部が前記回転軸から前記第２の半径方向距離に位置しており、
（ｉ）前記第２区域の温度を変化させるステップ
を更に含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記ウェハ温度測定装置は、半径方向拡張光学ビューポートに関係し、前記移動させるステップは、前記ウェハ温度測定装置が、前記半径方向拡張校正光学ビューポートに沿って前記第１の位置から前記第２の位置まで移動させるように行われる、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記移動させるステップが、前記ウェハ温度測定装置がリニアスライドに沿って移動させるように行われる、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１のウェハ温度測定値は、前記少なくとも１つのウェハの第１のウェハから受け取られた放射エネルギーに少なくとも部分的に基づき、前記第２のウェハ温度測定値は、前記少なくとも１つのウェハの第２のウェハから受け取られた放射エネルギーに少なくとも部分的に基づく、請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
前記ウェハ処理温度は第１のウェハ処理温度であり、
（ｅ）前記反応器が第２のウェハ処理温度に達するまで該反応器を加熱するステップと、
（ｆ）前記ウェハ支持要素が前記回転軸を中心に回転している間、前記第１の作動パイロメータを用いて、前記ウェハ支持要素の前記第１の部分から第２の作動温度測定値を取得するステップと、
（ｇ）前記ウェハ支持要素が前記回転軸を中心に回転している間、前記ウェハ温度測定装置を用いて前記少なくとも１つのウェハから第２のウェハ温度測定値を取得するステップと
を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
ウェハ処理反応器用のインサイチュ温度測定方法であって、
（ａ）前記反応器がウェハ処理温度に達するまで該反応器を加熱するステップと、
（ｂ）少なくとも１つのウェハを支持するウェハ支持要素を前記反応器内で回転軸を中心に回転させるステップと、
（ｃ）前記少なくとも１つのウェハの上面の上に重なる材料を堆積させるステップであって、該材料は上面を有する層を形成する、堆積させるステップと、
（ｄ）前記ウェハ支持要素が前記回転軸を中心に回転している間に、第１の波長帯域の放射エネルギーに対して高感度な第１の作動パイロメータを用いて、第１の作動温度測定値を取得するステップであって、前記第１の作動パイロメータは、少なくとも１つのウェハの上面から放射エネルギーを受け取り、該少なくとも１つのウェハは、前記第１の帯域の放射エネルギーに対して不透過性であり、該少なくとも１つのウェハの上面の上に重なる前記層は、前記第１の帯域の放射エネルギーに対して半透過性又は透過性である、取得するステップと、
（ｅ）前記ウェハ支持要素が前記回転軸を中心に回転している間に、第２の波長帯域の放射エネルギーに対して高感度なウェハ温度測定装置を用いて、第１のウェハ温度測定値を取得するステップであって、該ウェハ温度測定装置は、前記少なくとも１つのウェハの上面の上に重なる前記層の上面から放射エネルギーを受け取り、該少なくとも１つのウェハは、前記第２の帯域の放射エネルギーに対して不透過性であり、該少なくとも１つのウェハの前記上面の上に重なる前記層は、前記第２の帯域の放射エネルギーに対して不透過性であり、前記ウェハ温度測定装置は第１の位置に位置する、取得するステップと
を含んでなる方法。
【請求項２１】
ウェハ処理反応器用のインサイチュウェハ温度測定装置の校正方法であって、
（ａ）校正パイロメータを校正位置に配置するステップであって、該校正パイロメータが、第１のウェハ支持要素の一部分からの放射エネルギーを該第１のウェハ支持要素の回転軸から第１の半径方向距離で受け取るように適合されるようにする、配置するステップと、
（ｂ）前記反応器がパイロメータ校正温度に達するまで該反応器を加熱するステップと、
（ｃ）前記第１のウェハ支持要素を、前記回転軸を中心に回転させるステップと、
（ｄ）前記第１のウェハ支持要素が前記回転軸を中心に回転している間に、作動位置に設置された作動パイロメータから第１の作動温度測定値を取得するステップであって、それにより、該作動パイロメータが、前記第１のウェハ支持要素の前記回転軸から前記第１の半径方向距離で前記第１のウェハ支持要素の前記部分から放射エネルギーを受け取るように適合されるようにする、取得するステップと、
（ｅ）前記支持要素が前記回転軸を中心に回転している間に、前記校正パイロメータから第１の校正温度測定値を取得するステップと、
（ｆ）前記校正位置から前記校正パイロメータを取り外すステップと、
（ｇ）前記第１のウェハ支持要素を、上に少なくとも１つのウェハを支持する第２のウェハ支持要素と交換するステップであって、該少なくとも１つのウェハが、前記作動パイロメータ及び前記ウェハ温度測定装置に対して不透過性である、交換するステップと、
（ｈ）前記ウェハ温度測定装置を前記校正位置に配置するステップであって、前記ウェハ温度測定装置が、前記第２のウェハ支持要素の前記回転軸から前記第１の半径方向距離で前記少なくとも１つのウェハから放射エネルギーを受け取るように適合されるようにする、配置するステップと、
（ｉ）前記第２のウェハ支持要素を、前記回転軸を中心に回転させるステップと、
（ｋ）前記第２の支持要素が前記回転軸を中心に回転している間に、前記ウェハ温度測定装置から第２の作動温度測定値を取得するステップであって、該第２の作動温度測定値は前記少なくとも１つのウェハの上面の温度を含む、取得するステップと、
（ｊ）前記第２のウェハ支持要素が前記回転軸を中心に回転している間に、前記第１の作動パイロメータから第２の校正温度測定値を取得するステップであって、該第２の校正温度測定値は前記少なくとも１つのウェハの上面の温度を含む、取得するステップと
を含んでなる、インサイチュ温度測定方法。
【請求項２２】
ウェハ処理反応器用のインサイチュ温度測定システムであって、
（ａ）回転軸を有するウェハ支持要素と、
（ｂ）前記ウェハ支持要素用の加熱要素と、
（ｃ）前記回転軸から第１の半径方向距離で前記ウェハ支持要素の第１の部分から放射エネルギーを受け取るように適合された第１の作動パイロメータと、
（ｄ）第１の位置に位置するウェハ温度測定装置であって、該第１の位置にある該ウェハ温度測定値は、前記回転軸から前記第１の距離で前記ウェハ支持要素に配置された少なくとも１つのウェハから放射エネルギーを受け取るように適合されている、ウェハ温度測定装置と
を含んでなる、インサイチュ温度測定システム。
【請求項２３】
前記ウェハ温度測定装置は短波長パイロメータである、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
前記第１の作動パイロメータは、第１の波長帯域の放射エネルギーに対して高感度であり、前記ウェハ温度測定装置は、第２の波長帯域の放射エネルギーに対して高感度であり、前記少なくとも１つのウェハは、前記第１の帯域の放射エネルギーに対して半透過性又は透過性であり、前記第２の帯域の放射エネルギーに対して不透過性である、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２５】
前記第１の波長帯域が赤外線スペクトルにあり、前記第２の波長帯域が紫外線スペクトルにある、請求項２４に記載のシステム。
【請求項２６】
前記第１の作動パイロメータ及び前記ウェハ温度測定装置は、前記ウェハ支持要素の前記回転軸から前記第１の半径方向距離で同時に温度測定を行うように適合されている、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２７】
前記加熱要素は、前記ウェハ支持要素用の多区域加熱システムであり、該加熱システムの第１の区域は、その一部が前記回転軸から前記第１半径方向距離に位置している、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２８】
前記回転軸から第２の半径方向距離で前記ウェハ支持要素の第２の部分から放射エネルギーを受け取るように適合された第２の作動パイロメータを更に含み、
前記温度測定装置が、第２の位置に配置されるように適合され、該第２の位置にある該ウェハ温度測定装置は、前記回転軸から前記第２の半径方向距離で前記少なくとも１つのウェハから放射エネルギーを受け取るように適合されている、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２９】
前記ウェハ温度測定装置は、半径方向拡張光学ビューポートに関係しており、前記ウェハ温度測定装置は、前記半径方向拡張光学ビューポート内で前記第１の位置と前記第２の位置との間を摺動するように適合されている、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３０】
リニアスライドを更に含み、前記ウェハ温度測定装置は、該リニアスライドに沿って前記第１の位置と前記第２の位置との間を摺動するように適合されている、請求項２９に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェハ処理装置と、このような処理装置で使用される温度測定システム及び制御システムと、インサイチュ（in-situ）温度測定方法及び制御方法とに関する。
【０００２】
［関連出願の相互参照］
本願は、２０１３年３月１３日に出願された米国特許出願第１３／８０１，３５７号の継続出願である。この米国特許出願は、２０１２年６月２６日に出願された米国仮特許出願第６１／６６４，３７４号の出願日の利益を主張する。この特許文献の開示内容は、本明細書に引用することによって本明細書の一部をなすものとする。
【背景技術】
【０００３】
多くの半導体素子は、基板上で実行されるプロセスによって形成される。この基板は通常、一般的には「ウェハ」と称される結晶質の厚板（slab）である。通常、ウェハは、大型結晶を成長させるとともに、ディスクの形態に薄く切断することによって形成される。そのようなウェハを形成するための１つの一般的なプロセスは、エピタキシャル成長である。
【０００４】
例えば、ＩＩＩ−Ｖ族半導体等の化合物半導体から形成される素子は通常、有機金属気相成長法すなわち「ＭＯＣＶＤ」を用いて化合物半導体の連続層を成長させることによって形成される。このプロセスでは、ウェハは、高温で維持されている間にそのウェハの表面上を流れるガスの組み合わせに晒され、このガスの組み合わせは通常、第ＩＩＩ族金属源としての金属有機化合物を含み、また第Ｖ族元素源も含む。通常、金属有機化合物及び第Ｖ族源は、反応にはっきりとは関与しないキャリアガス、例えば窒素等と結合される。ＩＩＩ−Ｖ族半導体の１つの例は、有機ガリウム化合物とアンモニアとの反応によって、好適な結晶格子間隔を有する基板、例えばサファイアウェハ上等に形成することができる窒化ガリウムである。通常、ウェハは、窒化ガリウム及び関連化合物の堆積中に５００℃〜１１００℃程度の温度で維持される。
【０００５】
僅かに異なる反応条件下で、ウェハの表面上に連続して多数の層を堆積することによって半導体の結晶構造及びバンドギャップを変化させ、例えば他の第ＩＩＩ族元素又は第Ｖ族元素を付加して、複合素子を作製することができる。例えば、窒化ガリウム系半導体において、インジウム、アルミニウム又はその双方を様々な割合で用いて、その半導体のバンドギャップを変化させることができる。また、ｐ型ドーパント又はｎ型ドーパントを加えて各層の導電率を制御することができる。全ての半導体層が形成された後に、通常は適切な電気接点が加えられた後に、ウェハは個々の素子へと切り分けられる。このようにして、発光ダイオード（「ＬＥＤ」）及びレーザ等の素子、並びに他の電子素子及びオプトエレクトロニック素子を作製することができる。
【０００６】
一般的な化学気相成長（chemical vapor deposition：化学蒸着）プロセスでは、多くのウェハを、一般的にはウェハキャリアと称される構成要素の頂面において各ウェハの頂面が露出されるように、そのウェハキャリア上に保持する。そして、このウェハキャリアを反応チャンバ内へと配置し、ガス混合体がウェハキャリアの表面にわたって流れる間にこのウェハキャリアを所望の温度で維持する。プロセス中は、キャリア上の種々のウェハの頂面上の全ての箇所において均一の条件を保つことが重要である。反応性ガスの組成及びウェハ表面の温度における僅かなばらつきは、結果として得られる半導体素子の特性において所望ではないばらつきを引き起こす。
【０００７】
例えば、窒化ガリウムインジウム層が堆積すると、ウェハ表面温度又は反応性ガスの濃度におけるばらつきは、化学気相成長層の組成及びバンドギャップにおけるばらつきを引き起こす。インジウムは比較的高い蒸気圧を有するため、化学気相成長層は、表面温度がより高いウェハの領域において、より低い割合のインジウムとより大きなバンドギャップとを有する。化学気相成長層がＬＥＤ構造体の活性発光層である場合、ウェハから形成されたＬＥＤの発光波長も変化する。したがって、これまでに均一の条件を保つことに対して当該技術において多大な努力がささげられてきた。
【０００８】
産業界で広く受け入れられている１つの種類のＣＶＤ装置は、それぞれが１つのウェハを保持するようになっている多くのウェハ保持領域を有する大型のディスクの形態のウェハキャリアを用いる。ウェハキャリアは、ウェハの露出した表面を有するウェハキャリアの頂面がガス分配部材に向かって上を向くように、反応チャンバ内でスピンドル上に保持される。スピンドルが回転している間に、ガスはウェハキャリアの頂面上に下方に方向付けられて、ウェハキャリアの周縁に向かって頂面を横切って流れる。使用済みガスは、反応チャンバからウェハキャリアの下に配設される排気ポートを通じて排出され、通常はチャンバの周縁付近のスピンドルの軸の周りに分配される。
【０００９】
ウェハキャリアは、加熱素子、通常はウェハキャリアの底面下に配設される電気抵抗加熱素子によって、所望の高温に維持される。これらの加熱素子は、ウェハ表面の所望の温度を上回る温度に維持されるが、ガス分配部材は、通常、ガスの早期反応（premature reaction）を防ぐように、所望の反応温度を十分に下回る温度に維持される。したがって、熱は、加熱素子からウェハキャリアの底面まで伝達され、ウェハキャリアを通じて個々のウェハまで上方に流れる。
【００１０】
化学気相成長プロセス、又はエッチング等の別の目的で回転ディスク反応器を用いる別の操作等、従来のウェハ処理プロセスでは、反応チャンバ内のプロセス温度を、処理中にウェハキャリア及び／又はウェハの温度を測定するように適合された１つ以上のパイロメータによって測定することができる。このような温度測定値を、ウェハの処理中に加熱要素の制御を確定するのに役立つ入力として使用することができる。
【００１１】
ウェハ処理サイクル中においてＣＶＤ反応器内のウェハの温度を求めることができることが重要である。異なるＣＶＤ反応器にわたる高いパイロメータ再現性により、複数の反応器にわたって単一のＣＶＤプロセス方法を使用することを可能にすることができる。これにより、反応器間で一貫したウェハ特性をもたらすように個々の反応器を広範に調整しなければならない場合に発生する可能性があるプロセスダウンタイムが大幅に低減する。ＣＶＤ反応器で作製される素子の特性がＣＶＤプロセスで使用される温度に非常に影響を受けやすいため、ＣＶＤ反応器パイロメータの再現性の重要な要素は、複数の反応器にわたる温度整合である。例えば、反応器で作製される素子が、多重量子井戸（「ＭＱＷ」）を含むレーザ又はＬＥＤである場合、ＭＱＷによって放出される波長は、ＣＶＤプロセスで使用される温度に非常に影響を受けやすい。したがって、複数の反応器にわたるパイロメータは、これらの反応器内のウェハを同じウェハプロセス温度にすることが必要である。
【００１２】
しかしながら、反応器又は設備における複数のパイロメータにわたり、更には単一反応器内の複数のウェハにわたり、測定温度に変動があることが一般的である。校正後であっても、これらの黒体炉の校正の変動とともに、経時的な炉の不安定性及びドリフトに起因して、パイロメータには±３℃のばらつきがある可能性があり、それにより、ウェハキャリア及び製造中ウェハの実際の温度が不確実になる可能性がある。パイロメータが測定する温度の変動の更なる原因としては、パイロメータ温度の読み取りに影響を与える可能性がある、反応器におけるパイロメータの設置の可変性と、経時的なパイロメータ温度読取出力のドリフトとを挙げることができる。このような測定温度の変動により、複数のＭＯＣＶＤ反応器における、又は更には同じ反応器におけるプロセス工程間の普遍的な温度制御方法を用いることが困難になる可能性があり、その結果としての不確実性により、複数の反応器に対して同じ温度制御挙動をとらせるように個々の反応器システムの調整が必要になる可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
そのようなシステムの最適化に対してこれまでに当該技術において多大な努力がささげられてきたが、なお更なる改良が望ましい。特に、反応器におけるウェハの温度をより正確に制御することができる温度測定システムを提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
ウェハ処理反応器用のインサイチュ温度測定方法と、ウェハ処理反応器用のインサイチュ温度測定システムとを提供する。本発明の一態様は、化学気相成長反応器等のウェハ処理反応器用のインサイチュ温度測定方法を提供する。本方法は、反応器がウェハ処理温度に達するまで反応器を加熱するステップと、ウェハ支持要素を反応器内で回転軸を中心に回転させるステップとを含むことが望ましい。本方法は、ウェハ支持要素が回転軸を中心に回転している間に、ウェハ支持要素の第１の部分から放射エネルギーを受け取る第１の作動パイロメータを用いて、第１の作動温度測定値を取得するステップと、少なくとも１つのウェハから放射エネルギーを受け取るウェハ温度測定装置を用いて、第１のウェハ温度測定値を取得し、ウェハ温度測定装置は第１の位置に位置するステップとを含むことが更に望ましい。
【００１５】
特定の実施形態では、ウェハ支持要素の第１の部分を、回転軸から第１の半径方向距離に配置することができる。ウェハ支持要素が回転軸を中心に回転している間、ウェハ温度測定装置によって少なくとも１つのウェハから受け取られる放射エネルギーを、回転軸から第１の半径方向距離の位置で受け取ることができる。一例では、前記ウェハ温度測定装置は、短波長パイロメータとすることができる。代表的な実施形態では、前記ウェハ温度測定装置は、吸収シフトベースの装置又は白色光スペクトル反射率計のうちの１つとすることができる。
【００１６】
一例では、前記第１の作動パイロメータは、第１の波長帯域の放射エネルギーに対して高感度とすることができ、前記ウェハ温度測定装置は、第２の波長帯域の放射エネルギーに対して高感度とすることができ、前記少なくとも１つのウェハは、前記第１の帯域の放射エネルギーに対して半透過性又は透過性とし、前記第２の帯域の放射エネルギーに対して不透過性とすることができる。特定の例では、前記第１の波長帯域は赤外線スペクトルにあることができ、前記第２の波長帯域は紫外線スペクトルにあることができる。特定の実施形態では、前記少なくとも１つのウェハは、実質的にサファイアから構成することができる。代表的な実施形態では、前記少なくとも１つのウェハは複数のウェハである。
【００１７】
特定の例では、第１の作動温度測定値を取得するステップと第１のウェハ温度測定値を取得するステップとを、同時に行うことができる。一実施形態では、第１の作動温度測定値を取得するステップと第１のウェハ温度測定値を取得するステップとを、ウェハを処理する反応器の動作中に行うことができる。代表的な実施形態では、ウェハを処理する前記反応器の前記作動は、化学気相成長を含みうる。特定の実施形態では、前記加熱するステップは、前記ウェハ支持要素用の多区域加熱システムによって行われ、前記加熱システムの第１区域は、その一部が前記回転軸から前記第１の半径方向距離に位置することができる。本方法は、前記第１区域の温度を変化させるステップを更に含みうる。
【００１８】
一例では、本方法は、前記ウェハ温度測定装置を第２の位置まで移動させるステップと、前記ウェハ支持要素が前記回転軸を中心に回転している間に、前記ウェハ支持要素の第２の部分から放射エネルギーを受け取る第２の作動パイロメータを用いて第２の作動温度測定値を取得するステップとを更に含みうる。本方法は、前記ウェハ支持要素が前記回転軸を中心に回転している間に、前記ウェハ温度測定装置を用いて第２のウェハ温度測定値を取得するステップであって、該第２のウェハ温度測定値は、前記少なくとも１つのウェハから受け取られた放射エネルギーに少なくとも部分的に基づく、取得するステップを更に含みうる。
【００１９】
特定の実施形態では、ウェハ支持要素の第２の部分を、回転軸から第２の半径方向距離に配置することができる。ウェハ支持要素が回転軸を中心に回転している間に、ウェハ温度測定装置によって少なくとも１つのウェハから受け取られる放射エネルギーを、回転軸から第２の半径方向距離の位置で受け取ることができる。一例では、前記加熱システムの第２区域は、その一部が前記回転軸から前記第２の半径方向距離に位置することができる。本方法は、前記第２区域の温度を変化させるステップを更に含みうる。
【００２０】
代表的な実施形態では、前記ウェハ温度測定装置は、半径方向拡張光学ビューポートに関係することができ、前記移動させるステップは、前記ウェハ温度測定装置が、前記半径方向拡張校正光学ビューポートに沿って前記第１の位置から前記第２の位置まで移動するように行われることができる。一実施形態では、前記移動させるステップが、前記ウェハ温度測定装置がリニアスライドに沿って移動するように行われることができる。特定の例では、前記第１のウェハ温度測定値は、前記少なくとも１つのウェハの第１のウェハから受け取られた放射エネルギーに少なくとも部分的に基づくことができ、前記第２のウェハ温度測定値は、前記少なくとも１つのウェハの第２のウェハから受け取られた放射エネルギーに少なくとも部分的に基づくことができる。
【００２１】
一実施形態では、ウェハ処理温度を第１のウェハ処理温度とすることができる。本方法はまた、反応器が第２のウェハ処理温度に達するまで、反応器を加熱するステップと、ウェハ支持要素が回転軸を中心に回転している間に、第１の作動パイロメータを用いて、ウェハ支持要素の第１の部分から第２の作動温度測定値を取得するステップとを含みうる。本方法はまた、ウェハ支持要素が回転軸を中心に回転している間に、ウェハ温度測定装置を用いて、少なくとも１つのウェハから第２のウェハ温度測定値を取得するステップも含みうる。
【００２２】
本発明の別の態様は、化学気相成長反応器等のウェハ処理反応器用のインサイチュ温度測定方法を提供する。本方法は、ウェハ処理反応器用のインサイチュ温度測定方法であって、前記反応器がウェハ処理温度に達するまで該反応器を加熱するステップと、少なくとも１つのウェハを支持するウェハ支持要素を前記反応器内で回転軸を中心に回転させるステップと、前記少なくとも１つのウェハの上面の上に重なる材料を堆積させるステップであって、該材料は上面を有する層を形成する、堆積させるステップとを含むことが望ましい。
【００２３】
本方法は、前記ウェハ支持要素が前記回転軸を中心に回転している間に、第１の波長帯域の放射エネルギーに対して高感度な第１の作動パイロメータを用いて、第１の作動温度測定値を取得するステップであって、前記第１の作動パイロメータは、少なくとも１つのウェハの上面から放射エネルギーを受け取り、該少なくとも１つのウェハは、前記第１の帯域の放射エネルギーに対して不透過性であり、該少なくとも１つのウェハの上面の上に重なる前記層は、前記第１の帯域の放射エネルギーに対して半透過性又は透過性である、取得するステップを更に含むことが望ましい。
【００２４】
本方法は、前記ウェハ支持要素が前記回転軸を中心に回転している間に、第２の波長帯域の放射エネルギーに対して高感度なウェハ温度測定装置を用いて、第１のウェハ温度測定値を取得するステップであって、該ウェハ温度測定装置は、前記少なくとも１つのウェハの上面の上に重なる前記層の上面から放射エネルギーを受け取り、該少なくとも１つのウェハは、前記第２の帯域の放射エネルギーに対して不透過性であり、該少なくとも１つのウェハの前記上面の上に重なる前記層は、前記第２の帯域の放射エネルギーに対して不透過性であり、前記ウェハ温度測定装置は第１の位置に位置する、取得するステップを更に含むことが望ましい。
【００２５】
本発明の更に別の態様は、化学気相成長反応器等のウェハ処理反応器用のインサイチュウェハ温度測定装置校正方法を提供する。本方法は、ウェハ処理反応器用のインサイチュウェハ温度測定装置の校正方法であって、校正パイロメータを校正位置に配置するステップであって、該校正パイロメータが、第１のウェハ支持要素の一部分からの放射エネルギーを該第１のウェハ支持要素の回転軸から第１の半径方向距離で受け取るように適合されるようにする、配置するステップと、前記反応器がパイロメータ校正温度に達するまで該反応器を加熱するステップと、前記第１のウェハ支持要素を、前記回転軸を中心に回転させるステップとを含むことが望ましい。
【００２６】
本方法は、前記第１のウェハ支持要素が前記回転軸を中心に回転している間に、作動位置に設置された作動パイロメータから第１の作動温度測定値を取得するステップであって、それにより、該作動パイロメータが、前記第１のウェハ支持要素の前記回転軸から前記第１の半径方向距離で前記第１のウェハ支持要素の前記部分から放射エネルギーを受け取るように適合されるようにする、取得するステップを更に含むことが望ましい。本方法は、前記支持要素が前記回転軸を中心に回転している間に、前記校正パイロメータから第１の校正温度測定値を取得するステップを更に含むことが望ましい。
【００２７】
本方法は、前記校正位置から前記校正パイロメータを取り外すステップと、前記第１のウェハ支持要素を、上に少なくとも１つのウェハを支持する第２のウェハ支持要素と交換するステップであって、該少なくとも１つのウェハが、前記作動パイロメータ及び前記ウェハ温度測定装置に対して不透過性である、交換するステップと、前記ウェハ温度測定装置を前記校正位置に配置するステップであって、前記ウェハ温度測定装置が、前記第２のウェハ支持要素の前記回転軸から前記第１の半径方向距離で前記少なくとも１つのウェハから放射エネルギーを受け取るように適合されるようにするステップと、前記第２のウェハ支持要素を、前記回転軸を中心に回転させるステップとを更に含むことが望ましい。
【００２８】
本方法は、前記第２の支持要素が前記回転軸を中心に回転している間に、前記ウェハ温度測定装置から第２の作動温度測定値を取得するステップであって、該第２の作動温度測定値は前記少なくとも１つのウェハの上面の温度を含む、取得するステップを更に含むことが望ましい。本方法は、前記第２のウェハ支持要素が前記回転軸を中心に回転している間に、前記第１の作動パイロメータから第２の校正温度測定値を取得するステップであって、該第２の校正温度測定値は前記少なくとも１つのウェハの上面の温度を含む、ステップを更に含むことが望ましい。
【００２９】
本発明の更に別の態様は、化学気相成長反応器等のウェハ処理反応器用のインサイチュ温度測定システムを提供する。本システムは、回転軸を有するウェハ支持要素と、前記ウェハ支持要素用の加熱要素と、前記回転軸から第１の半径方向距離で前記ウェハ支持要素の第１の部分から放射エネルギーを受け取るように適合された第１の作動パイロメータと、第１の位置に位置するウェハ温度測定装置とを含むことが好ましい。該第１の位置にある該ウェハ温度測定値は、前記回転軸から前記第１の距離で前記ウェハ支持要素に配置された少なくとも１つのウェハから放射エネルギーを受け取るように適合することができる。
【００３０】
特定の実施形態では、前記ウェハ温度測定装置は、短波長パイロメータとすることができる。一例では、ウェハ温度測定装置を、吸収シフトベースの装置とすることができる。代表的な実施形態では、前記第１の作動パイロメータは、第１の波長帯域の放射エネルギーに対して高感度とすることができ、前記ウェハ温度測定装置は、第２の波長帯域の放射エネルギーに対して高感度とすることができ、前記少なくとも１つのウェハは、前記第１の帯域の放射エネルギーに対して半透過性又は透過性とし、前記第２の帯域の放射エネルギーに対して不透過性とすることができる。
【００３１】
一実施形態では、前記第１の波長帯域が赤外線スペクトルであってもよく、前記第２の波長帯域が紫外線スペクトルであってもよい。特定の例では、前記第１の作動パイロメータ及び前記ウェハ温度測定装置は、前記ウェハ支持要素の前記回転軸から前記第１の半径方向距離で同時に温度測定を行うように適合することができる。代表的な実施形態では、前記加熱要素は、前記ウェハ支持要素用の多区域加熱システムであり、該加熱システムの第１の区域は、その一部が前記回転軸から前記第１半径方向距離に位置していることができる。
【００３２】
特定の例では、本システムは、前記回転軸から第２の半径方向距離で前記ウェハ支持要素の第２の部分から放射エネルギーを受け取るように適合された第２の作動パイロメータを更に含むことができ、前記温度測定装置が、第２の位置に配置されるように適合することができ、該第２の位置にある該ウェハ温度測定装置は、前記回転軸から前記第２の半径方向距離で前記少なくとも１つのウェハから放射エネルギーを受け取るように適合することができる。一実施形態では、前記ウェハ温度測定装置は、半径方向拡張光学ビューポートに関係することができ、前記ウェハ温度測定装置は、前記半径方向拡張光学ビューポート内で前記第１の位置と前記第２の位置との間を摺動するように適合することができる。代表的な実施形態では、本システムは、リニアスライドを更に含みうる。前記ウェハ温度測定装置は、該リニアスライドに沿って前記第１の位置と前記第２の位置との間を摺動するように適合することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の１つの実施形態による化学気相成長装置を示す断面図である。
【図２】図１に示す化学気相成長装置に対する代替的なビューポートの実施形態を示す部分断面図である。
【図３】本発明の１つの実施形態によるウェハを支持する支持要素を示す断面図である。
【図４】本発明の１つの実施形態による二重帯域温度測定装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
図１を参照すると、本発明の１つの実施形態による化学気相成長装置１０が、一端にガス注入口マニホールド１４が配置されている反応チャンバ１２を備える。ガス注入口マニホールド１４を有するチャンバ１２の端は、本明細書においてチャンバ１２の「頂（top）」端と称される。チャンバのこの端は必ずしもではないが通常、標準の重力基準系におけるチャンバの頂部（top）に配設されている。したがって、本明細書において用いられる下向き方向は、ガス注入口マニホールド１４から離れる方向を指し、その一方で上向き方向は、ガス注入口マニホールド１４に向かう、チャンバ内での方向を指す。これらの方向は、重力による上向き方向及び下向き方向と一致する（aligned with）か否かには関係ない。同様に、部材の「頂」面及び「底」面は、本明細書において、チャンバ１２及びマニホールド１４の基準系を参照して説明される。
【００３５】
チャンバ１２は、このチャンバの頂端にある頂部フランジ２２と、このチャンバの底端にあるベースプレート２４との間に延びる円筒形壁２０を有する。壁２０、フランジ２２、及びベースプレート２４は、それらの間に、ガス注入口マニホールド１４から放出されるガスを収容することができる気密封止された内部領域２６を画定する。チャンバ１２は円筒形として示されているが、他の実施形態では、例えば、錐面若しくは中心軸３２を中心とした他の回転面、正方形、六角形、八角形、又は任意の他の適切な形状を含む別の形状を有するチャンバを含みうる。
【００３６】
ガス注入口マニホールド１４は、金属有機化合物及び第Ｖ族金属源等のキャリアガス及び反応性ガス等の、ウェハ処理プロセスにおいて用いられるプロセスガスの供給源に接続されている。一般的な化学気相成長プロセスでは、キャリアガスは、窒素、水素、又は窒素及び水素の混合体とすることができ、したがって、ウェハキャリアの頂面におけるプロセスガスを、反応性ガス成分の幾らかの量を有する窒素及び／又は水素から主に構成することができる。ガス注入口マニホールド１４は、種々のガスを受け入れて、プロセスガスの流れを概して下向き方向に方向付けるように配置されている。
【００３７】
ガス注入口マニホールド１４はまた、動作中に部材の温度を所望の温度に維持するために、ガス分配部材を通じて液体を循環させるように配置される冷却系（図示せず）に接続することもできる。チャンバ１２の壁を冷却するために同様の冷却機構（arrangement）（図示せず）を設けることができる。
【００３８】
チャンバ１２にはまた、アンティチャンバ（図示せず）につながる入口開口部（図示せず）と、入口開口部を開閉する移動可能なシャッタ（図示せず）とが設けられている。例えば、米国特許第７，２７６，１２４号明細書において開示されているようにこのシャッタを構成することができ、この米国特許の開示内容は引用することによって本発明書の一部をなすものとする。
【００３９】
スピンドル３０が、そのスピンドル３０の中心軸３２が上向き方向及び下向き方向に延びるようにチャンバ内に配置されている。スピンドルは、ベアリング及びシール（図示せず）を組み込む従来の回転型パススルー装置（pass-through device）３４によってチャンバに取着されており、その結果、スピンドルは、スピンドル３０とチャンバ１２のベースプレート２４との間の封止を維持しながら中心軸３２を中心に回転することができる。スピンドル３０は、その頂端において、すなわちスピンドルの、ガス注入口マニホールド１４に最も近い端において、接続金具３６を有する。
【００４０】
スピンドル３０は、中心軸３２を中心にスピンドルを回転させるように配置される電動機等の回転駆動機構３８に接続されている。スピンドル３０にはまた、ガス通路内で概してスピンドルの軸方向に延びている内部の冷却材流路を設けることができる。内部冷却材流路を冷却剤源に接続することができ、その結果、流体冷却剤を冷却剤源によって、冷却剤流路を通じて冷却剤源に戻るように循環させることができる。
【００４１】
ウェハキャリア及ウェハ支持要素４０は、上面４１と中心軸４２とを有する実質的に円形ディスクの形態である。図１に示される動作位置では、この支持要素４０の中心軸４２は、スピンドルの軸３２と一致している。支持要素４０を、単体として又は複数の部品の複合体として形成することができる。例えば、引用することによって本明細書の一部をなすものとする米国特許出願公開第２００９／０１５５０２８号明細書において開示されているように、支持要素４０は、この支持要素の、中心軸４２を包囲する小さな領域を画定するハブと、ディスク状本体の残りの部分を画定するより大きな部分とを含みうる。他の実施形態（図示せず）では、支持要素４０は、例えば正方形、六角形又は八角形を含む他の形状を有することができる。
【００４２】
ＣＶＤプロセスを損なわず、かつ、このプロセスにおいて晒される（encountered）温度に耐えられる材料から、支持要素４０を形成することができる。例えば、支持要素４０のうちのより大きい部分を、グラファイト、炭化ケイ素、窒化ホウ素、窒化アルミニウム又は他の耐火材料等の材料から大部分を又は全体的に形成することができる。支持要素４０は、互いに対して概して平行に及び支持要素の垂直中心軸４２に対して概して垂直に延びている、概して平面的な頂面及び底面を有する。ある例では、支持要素４０は、直径が約３００ｍｍ〜約７００ｍｍとすることができる。
【００４３】
支持要素４０は、支持要素の周囲に配置されたプラットフォーム又は凹部４４を含むことができ、このようなプラットフォーム又は凹部の各々は、ディスク状ウェハ４６を取外し可能に受け入れるように、及び後述するようなＭＯＣＶＤプロセス中にこうしたウェハを保持するように構成されている。サファイア基板、炭化ケイ素基板、シリコン基板、窒化ガリウム基板又は他の結晶基板から、各ウェハ４６を形成することができる。通常、各ウェハ４６は、厚さが、その主面の寸法に比較して小さい。例えば、直径が約２インチ（５０ｍｍ）の円形ウェハは、約４３０μｍ厚さ以下でありうる。各ウェハ４６を、その上面を上方に向けて支持要素４０の上に又はそれに隣接して配置することができ、それにより、ウェハの上面は、支持要素の上面４１において露出している。
【００４４】
ＣＶＤプロセス中に上にＧａＮ層が堆積したサファイア基板から作製されるもの等、幾つかのウェハ４６を、可視光及び赤外線に対して透過性とすることができるが、紫外線に対して不透過性とすることができる。特定の例では、サファイアウェハを、通常のＣＶＤプロセス温度で４５０ｎｍより長い光波長（可視光スペクトルの大部分を含む）に対して透過性とすることができるが、４５０ｎｍに等しいか又はそれより短い光波長（紫外線スペクトルを含む）に対して不透過性とすることができる。ウェハの上に堆積した１つ以上の窒化ガリウムの層を、４１０ｎｍより長い光波長（可視光スペクトルの大部分を含む）に対して透過性とすることができるが、４１０ｎｍに等しいか又はそれより短い光波長（紫外線スペクトルを含む）に対して不透過性とすることができる。シリコンから作製されるもの等、他のウェハ４６を、１１００ｎｍより長い光波長（赤外線スペクトルの一部を含む）に対して透過性とすることができるが、１１００ｎｍに等しいか又はそれより短い光波長（紫外線スペクトル及び可視光スペクトル並びに赤外線スペクトルの一部を含む）に対して不透過性とすることができる。
【００４５】
加熱素子５０が、チャンバ１２内に取着されており、接続金具３６の下のスピンドル３０を包囲する。加熱素子５０は、主に放射伝熱によって熱をウェハキャリア４０の底面に伝達することができる。支持要素４０の底面に加えられた熱は、支持要素の本体を通じてウェハキャリアの頂面４１へと上方に流れることができる。熱は、支持要素４０によって保持される各ウェハ４４の底面まで上方に進み、またウェハを通じてウェハの頂面へと上方に通過することができる。各ウェハの頂面からプロセスチャンバ１２のより冷たい部材まで、例えばプロセスチャンバの壁２０及びガス注入口マニホールド１４まで、熱を放射することができる。ウェハの頂面からそれらの面を横切る（passing over）プロセスガスまで、熱を伝達することもできる。
【００４６】
特定の実施形態では、加熱要素５０を多区域加熱要素とすることができ、それにより、支持要素４０の異なる部分を異なるように加熱することができる。このような多区域実施形態の一例では、スピンドル３０の中心軸３２から第１の半径方向距離Ｄ１を含む位置に第１の環状部分５１を配置することができ、中心軸から第２の半径方向距離Ｄ２を含む位置に第２の環状部分５３を配置することができ、中心軸から第３の半径方向距離Ｄ３を含む位置に第３の環状部分５５を配置することができる。図には３区域加熱要素５０を示すが、他の実施形態では、１個、２個、４個、５個、６個、８個又は１０個などの、他の数の区域を有する加熱要素を使用することができる。
【００４７】
一実施形態例では、熱シールド（図示せず）を、加熱要素５０の下方に設け、例えば支持要素４０に対して平行に配置して、加熱要素から支持要素に向かう上方の直接加熱を促進するがチャンバ１２の底端におけるベースプレート２４に向かう下方の加熱を促進しないようにすることができる。
【００４８】
チャンバ１２には、使用済みガスをチャンバの内部領域２６から除去するように構成されている排気システム５２も設けられている。排気システム５２は、チャンバ１２の底部に又は底部付近に排気マニホールド（図示せず）を含みうる。ポンプ５６、又は使用済みガスを反応チャンバ１２から排出するように構成することができる他の真空源に、排気マニホールドを接続することができる。
【００４９】
複数の光学ビューポート６０Ｌ及び６０Ｒ（まとめて、光学ビューポート６０）を、チャンバ１２の上部フランジ２２に配置することができる。各ビューポート６０を、温度を測定する温度測定装置（例えば、パイロメータ７０又は温度測定装置８０）、又は、ウェハ４６の上面の湾曲を測定する撓み計、ウェハの上面に配置された層の成長率を測定する反射率計、楕円偏光計、若しくは支持要素４０の半径全体を横切って温度を測定することができる走査装置等、別の非接触式測定装置を受け入れるように適合させることができる。各ビューポート６０を、スピンドル３０の中心軸３２から任意の半径方向距離に配置することができ、各ビューポートを、チャンバ１２の上部フランジ２２の円周の任意の角度位置に配置することができる。
【００５０】
図１に示す実施形態例では、図１の左側に、ビューポート１Ｌ〜７Ｌを含む７つのビューポート６０Ｌがあり、各ビューポート６０Ｌは、中心軸３２から異なる半径方向距離に位置しており、図１の右側に、ビューポート１Ｒ〜７Ｒを含む７つのビューポート６０Ｒがあり、各ビューポート６０Ｒは、中心軸３２から異なる半径方向距離に位置している。各左側ビューポート１Ｌ〜７Ｌは、中心軸３２から、対応する右側ビューポート１Ｒ〜７Ｒと同じ半径方向距離に位置している。図１には、７つのビューポート６０Ｌ〜６０Ｒを示すが、他の実施形態では、任意の数のビューポート６０Ｌ及び６０Ｒがあり得る。例えば、特定の実施形態では、単一のビューポート６０Ｌ及び単一のビューポート６０Ｒがあり得る。別の例では、図２に示す好ましい実施形態では、後述するように、１つ以上の半径方向拡張ビューポート６０Ｌ’があり得る。
【００５１】
複数の作動パイロメータ７０を、複数のビューポート６０の対応するものに設置することができる。支持要素４０の一部及び／又は支持要素の上のウェハ４６の上面の一部の温度を、支持要素の一部から及び／又はウェハの上面から、半径方向軸から特定の半径方向距離（例えば、半径方向距離Ｄ１、Ｄ３又はＤ５）で放射エネルギーを受け取ることによって測定するように、各作動パイロメータ７０を適合させることができる。制御システム（例えば、制御システム９０）への入力としてこのような温度測定値を使用して、ウェハの処理中の加熱要素５０の制御を確定するのに役立たせることができる。
【００５２】
一例では、作動パイロメータ７０の各々を、特定の波長帯域、例えば９５０ｎｍより短いか又はそれに等しい光波長（赤外線スペクトルの一部を含む）の放射エネルギーに対して高感度とすることができる。したがって、ウェハ４６が作動パイロメータ７０によって検出することができる光周波数に対して透過性であるＣＶＤプロセス工程において（例えば、サファイアウェハが処理される場合）、作動パイロメータ７０を用いて、ウェハ支持要素４０の上面４１の温度を測定することができ、ウェハ支持要素の温度を、ウェハ４６の上面の温度に対する代用物として、温度制御フィードバックループで使用することができる。代替的に、ウェハ４６が作動パイロメータ７０によって検出することができる光周波数に対して不透過性であるＣＶＤプロセス工程において（例えば、シリコンウェハが処理される場合）、作動パイロメータ７０を用いて、ウェハの上面の温度を測定することができ、そのため、ウェハの上面の温度を、温度制御フィードバックループで使用することができる。
【００５３】
図示する実施形態例では、３つの作動パイロメータ７０が、ビューポート６０Ｒの３つの対応するものに設置されている。例えば、作動パイロメータ７０は、それぞれのビューポート１Ｒ、３Ｒ及び５Ｒに設置された作動パイロメータ７１、７３、及び７５を含む。他の実施形態では、任意の数の作動パイロメータ７０があってもよく、各作動パイロメータを、ビューポート６０のうちの任意のものに設置することができる。
【００５４】
図示するように、作動パイロメータ７０の各々は、支持要素４０及び／又はウェハ４６の上面の温度を、支持要素の垂直回転軸４２から対応する半径方向距離で測定することができるように向けられている。例えば、パイロメータ７１、７３及び７５の各々は、垂直回転軸４２から対応する半径方向距離Ｄ１、Ｄ３及びＤ５において、支持要素４０及び／又はウェハ４６の上面の温度を測定することができる。
【００５５】
特定の例では、スピンドル３０が回転している間に、各作動パイロメータ７０によって測定される温度を、支持要素の少なくとも１回の完全な回転の間の特定の半径方向距離における支持要素４０の環状部分全体の測定温度の平均とすることもでき、このような温度を、支持要素の少なくとも１回の完全な回転の間の特定の半径方向距離における支持要素の上面４１の特定の位置（例えば、凹部４４のうちの隣接するものの間の位置）の測定温度の平均とすることもできる。
【００５６】
各作動パイロメータ７０によって測定される温度が、特定の半径方向距離における２つ以上の位置の測定温度の平均である例では、制御システム９０は、各作動パイロメータの温度読取値を分析することができ、（ｉ）支持要素４０の上面４１の一部から受け取られた温度情報と、（ｉｉ）ウェハ４６の上面から受け取られた温度情報とに、温度データを分離することができる。
【００５７】
所与の作動パイロメータ７０に対して、中心軸３２から特定の半径方向距離における支持要素４０の上面４１の平均温度を求めることが望まれる場合（例えば、サファイアウェハ４６が処理されている場合）、支持要素の上面のみから受け取られた温度情報の平均を計算することができる。代替的に、中心軸３２から特定の半径方向距離におけるウェハ４６の上面の平均温度を求めることが望まれる場合（例えば、シリコンウェハ４６が処理されている場合）、ウェハの上面からのみ受け取られた温度情報の平均を計算することができる。
【００５８】
一例では、多区域加熱要素５０の対応する部分の制御に役立つように各作動パイロメータが用いられる実施形態では、各作動パイロメータ７０を用いて、中心軸４２から特定の対応する半径方向距離における支持要素４０の環状部分の温度を制御することができる。
【００５９】
例えば、加熱要素５０が多区域加熱要素である場合、作動パイロメータ７０の各々は、支持要素４０の対応する区域又は部分の下にある可能性がある加熱要素５０の一部の加熱を制御することができる。例えば、第１の作動パイロメータ７１は、中心軸４２から第１半径方向距離Ｄ１を含む位置に位置する加熱要素５０の第１の環状部分５１の加熱を制御することができ、第２の作動パイロメータ７３は、中心軸から第２の半径方向距離Ｄ２を含む位置に位置する加熱要素の第２の環状部分５３の加熱を制御することができ、第３の作動パイロメータ７５は、中心軸から第３の半径方向距離Ｄ５を含む位置に位置する加熱要素５０の第３の環状部分５５の加熱を制御することができる。
【００６０】
図１に示す実施形態では、ウェハ温度測定装置８０、例えば、短波長パイロメータ又は吸収シフトベースの装置を、１つ以上のビューポート６０に取外し可能に又は永久的に設置することができる。一実施形態では、ウェハ温度測定装置８０を、特定の波長帯域、例えば、４００ｎｍより短いか又はそれに等しい光波長（紫外線スペクトルを含む）の放射エネルギーに対して高感度とすることができる。
【００６１】
特定の実施形態では、第１の作動パイロメータ７１、７３又は７５を、第１の波長帯域の放射エネルギーに対して高感度とすることができ、ウェハ温度測定装置８０を、第２の波長帯域の放射エネルギーに対して高感度とすることができ、ウェハ支持要素４０によって支持されるウェハ４６を、第１の帯域の放射エネルギーに対して半透過性又は透過性とし、第２の帯域の放射エネルギーに対して不透過性とすることができる。例示的な実施形態では、第１の波長帯域を、赤外線スペクトルにあるものとすることができ、第２の波長帯域を、紫外線スペクトルにあるものとすることができる。
【００６２】
ウェハ温度測定装置８０を、作動パイロメータ７０に対して透過性であるウェハ４６（例えば、サファイアウェハ）の温度を直接測定することができるか、又は作動パイロメータに対して不透過性であるウェハ（例えば、シリコンウェハ）の上面に堆積した、作動パイロメータに対して透過性の材料の層（例えば、ＧａＮ層）の温度を直接測定することができる、任意のタイプの温度測定装置とすることができる。
【００６３】
例えば、ウェハ４６が、通常のプロセス温度（例えば、７００℃〜９００℃）で、４５０ｎｍより長い光波長に対して透過性とすることができるが、４５０ｎｍに等しいか又はそれより短い光波長に対して不透過性とすることができる、実質的にサファイアから構成される例では、４００ｎｍより短いか又はそれに等しい波長を有する光に対して高感度である短波長パイロメータを用いることができる。別の例では、４００ｎｍより短いか又はそれに等しい波長を有する光に対して高感度である吸収シフトベースの装置を用いることができる。このような吸収シフトベースの装置は、ウェハによって吸収されない、ウェハ４６から反射される放射エネルギーを受け取ることができ、吸収シフトベースの装置に反射する光の最長波長によってウェハの温度を求めることができる。
【００６４】
ウェハ４６が実質的にシリコンからなる別の例では、堆積プロセスサイクル中に、ウェハの上面にＧａＮの層を堆積させることができる。このようなＧａＮの層を、４１０ｎｍより長い光波長に対して透過性とすることができるが、４１０ｎｍに等しいか又はそれより短い光波長に対して不透過性とすることができ、そのため、波長が４００ｎｍより短いか又はそれに等しい光に対して高感度である短波長パイロメータを用いて、ウェハ４６の上面の温度ではなくＧａＮ層の温度を測定することができる。別の例では、波長が４００ｎｍより短いか又はそれに等しい光に対して高感度である吸収シフトベースの装置を用いることができる。このような吸収シフトベースの装置は、ウェハによって吸収されない、ＧａＮ層から反射する放射エネルギーを受け取ることができ、ＧａＮ層の温度を、吸収シフトベースの装置に反射する光の最長波長によって求めることができる。
【００６５】
特定の例では、ウェハ温度測定装置８０として、k-Space Associates社によって提供されるＢａｎｄｉＴ吸収シフトベースの装置を用いることができる。別の例では、ウェハ温度測定装置８０として、例えば、約２５０ｎｍ〜約１０００ｎｍの光波長範囲でウェハ４６及びウェハ支持要素４０の上面の反射率を記録することができる、白色光スペクトル反射率計センサ装置を用いることができる。
【００６６】
一実施形態では、このような白色光スペクトル反射率計センサ装置は、受け取った放射エネルギーからの情報を波長帯域に分割することができる。例えば、白色光スペクトル反射率計形装置からの情報を、２５０ｎｍと１０００ｎｍとの間で１０ｎｍ以上の波長帯域へと分割することができ、これらの波長帯域によって提供される情報を、ウェハ４６の上面及びウェハ支持要素４０の上面４１の温度の検出に加えてさまざまなプロセス制御の目的で使用することができる。
【００６７】
本発明による装置１０は、例えばＣＶＤプロセス工程中のウェハ４６の温度の制御の精度を、ウェハ温度測定装置８０を用いて、作動パイロメータ７０に対して不透過性である表面（例えば、支持要素４０の上面４１又はシリコンウェハ等の不透過性のウェハ４６の上面）の温度と、作動パイロメータに対して透過性であるウェハの上面（例えば、サファイアウェハ等の透過性のウェハ４６の上面、又はシリコンウェハ等の不透過性のウェハの上に堆積した透過性のＧａＮ層の上面）の温度との間のオフセットをより正確に提供することにより、向上させることができる。作動パイロメータに対して透過性のウェハ４６の上面の温度がより正確に制御される場合、所望のウェハ層堆積構造により近い公差でウェハを処理することができる。
【００６８】
例えば、従来のＣＶＤプロセスでウェハを処理している時、作動パイロメータによって記録されるウェハ支持要素４０の上面４１又は不透過性のウェハ４６（例えば、シリコンウェハ）の上面の温度と、ウェハの温度との間のオフセットが、ウェハ温度測定装置８０の動作のためにより正確に知られる場合、プロセス工程中に、プロセスパイロメータによって出力される温度を用いて、ウェハの温度をより正確に推定することができる。各加熱要素区域におけるこの推定されたウェハ温度を、加熱区域を制御するための入力として使用することができ、それにより、より正確な所望のウェハ温度が達成される。
【００６９】
装置１０において、ウェハ４６の透過性の上面の温度と作動パイロメータ７０によって記録される不透過性の支持要素４０又は不透過性のウェハの上面の温度との間のオフセットを、ＣＶＤプロセス工程中に、作動パイロメータを用いて支持要素の上面又はウェハ４６（例えば、シリコンウェハ）の不透過性の上面の温度を測定することによってウェハの温度を間接的に測定するのではなく、ウェハの透過性の上面の温度を直接的に測定するように適合されたウェハ温度測定装置８０を用いて、ウェハの透過性の上面の温度測定を行うことにより、より正確に求めることができる。このような装置１０では、ウェハのプロセス温度を、従来の装置を用いる場合より正確に制御することができる。
【００７０】
従来のＣＶＤ装置では、ウェハ４６の透過性の上面の温度と、ＣＶＤプロセス工程中に作動パイロメータ７０によって記録される不透過性の支持要素４０又はシリコンウェハの不透過性の表面の温度との間のオフセットを、高精度で知ることはできない。幾つかの要因が、この温度オフセットを知ることを困難にする可能性がある。
【００７１】
サファイアウェハが処理されている一例では、およそ９１２ｎｍと９２５ｎｍとの間の光波長に対して高感度である作動パイロメータ７０を用いることができる。このようなサファイアウェハは、例えば４５０ｎｍより大きい波長の光に対して透過性である可能性があり、それにより、作動パイロメータは、ウェハ４６の上面の温度を直接記録することができない。実際には、作動パイロメータ７０は、作動パイロメータに対して不透過性の、支持要素４０の上面４１の温度を記録することができ、ウェハ４６と同じ半径における支持要素のこのような温度記録を、ウェハの上面の実際の温度に対する代用品として用いることができるが、支持要素の上面の温度がウェハの上面の温度と正確に同じとはならないので、オフセット調整を行う。
【００７２】
特定の実施形態では、このようなオフセットは約３°Ｆである可能性がある。従来のＣＶＤ装置の制御システム９０は、作動パイロメータ７０によって記録される温度と透過性のウェハ４６の上面の実際の温度との間のこのような固定オフセット推定値を含みうる。しかしながら、このような固定オフセット推定値は不正確である可能性があり、それは、プロセス工程中、作動パイロメータ７０に対して透過性のＧａＮ等の材料を、ウェハ支持要素４０の上面４１に堆積させる可能性があり、それが、堆積したＧａＮ層がプロセス工程中に厚くなるに従い、ウェハ支持要素の上面の反射率及び放射率を次第に変化させる可能性があるためである。ウェハ支持要素の上面の反射率及び放射率のこのような変化により、固定オフセット推定値が、作動パイロメータ７０によって記録される支持要素の温度と透過性のウェハ４６の上面の実際の温度との間の実際のオフセットを表さなくなる可能性がある。
【００７３】
しかしながら、装置１０では、約３９５ｎｍと約４２５ｎｍとの間の光波長に対して高感度であるウェハ温度測定装置８０は、透過性のウェハ４６（例えば、サファイアウェハ）の上面の温度を直接記録することができ、それは、例えば、４５０ｎｍ未満のウェハの上面から反射される光が、ウェハ温度測定装置によって記録されることが可能となるからである。このような装置１０を用いて、作動パイロメータ７０によって記録される支持要素４０の温度とウェハ４６の上面の温度との間のオフセットを、プロセス工程において、温度が、ウェハ温度測定装置８０がウェハの上面の温度を正確に検出するのに十分長く（例えば、１分間）安定している時点で、より正確に知ることができる。
【００７４】
シリコン又は他の不透過性のウェハが処理されている、図３に示す別の例では、約９１２ｎｍと約９２５ｎｍとの間の光波長に対して高感度である作動パイロメータ７０を用いることができる。このようなシリコンウェハは、例えば、波長が１１００ｎｍ未満である光に対して不透過性である可能性があり、そのため、作動パイロメータは、ウェハ４６の上面４７の温度を直接記録することができる。しかしながら、プロセス工程中、作動パイロメータ７０に対して透過性のＧａＮ等の材料を、ウェハ４６の上面４７の上に堆積させる可能性があり、それにより、ＧａＮ層４９の透過性の上面４８が生成される。
【００７５】
作動パイロメータ７０は、堆積したＧａＮ層４９の透過性の上面４８を直接記録するのではなく、作動パイロメータに対して不透過性のウェハ４６の上面４７の温度を記録することができ、このような上面４７の温度記録を、ウェハの上に堆積したＧａＮ層４９の上面４８の実際の温度に対する代用物として用いることができるが、ウェハ４６の上面４７の温度は、ウェハの上に堆積したＧａＮ層４９の上面４８の温度と正確に同じとはならないので、固定オフセット調整を行う。
【００７６】
堆積プロセスが続き、ＧａＮ層４９がより厚くなるに従い、この堆積によって、プロセス工程中に作動パイロメータ７０によって記録されるウェハ４６の上面４７の反射率及び放射率が徐々に変化する可能性がある。ウェハ４６の上面４７のこのような反射率及び放射率の変化により、固定オフセット推定値が、作動パイロメータ７０によって記録されるウェハ４６の上面４７の温度とウェハの上に堆積したＧａＮ層４９の上面４８の実際の温度との実際のオフセットを表さなくなる可能性がある。
【００７７】
しかしながら、装置１０では、約３９５ｎｍと約４２５ｎｍとの間の光波長に対して高感度であるウェハ温度測定装置８０は、ウェハの上に堆積したＧａＮ層４９の上面４８の温度を直接記録することができ、それは、４１０ｎｍ未満である、ＧａＮ層４９の上面４８から反射された光が、ウェハ温度測定装置によって認識されることが可能になるからである。このような装置１０を用いて、作動パイロメータ７０によって記録されるウェハ４６の上面４７の温度とＧａＮ層４９の上面４８の温度との間のオフセットを、プロセス工程において、温度が、ウェハ温度測定装置８０がＧａＮ層の上面の温度を正確に検出するのに十分長く（例えば、１分間）安定している時点で、より正確に知ることができる。
【００７８】
他の要因もまた、作動パイロメータ７０によって記録される温度と、例えば、サファイアウェハの上面又はシリコンウェハの上に重なるＧａＮ層の上面等の所望の表面の温度との間のオフセット推定値の精度に影響与える可能性がある。１つ以上の作動パイロメータ７０は、作動パイロメータが支持要素４０の一部又は不透過性のウェハ４６の上面の温度をいかに正確に測定するかの公差の一端又は他端で作動している可能性があり、そのため、記録される温度が、作動パイロメータ７０が記録しようとしている表面の実際の温度に等しくない可能性がある。また、特定の装置１０における構成要素の互いに対する位置の累積公差（tolerance stack-up）により、スピンドル３０、支持要素４０、円筒状壁２０及びガス入口マニホールド１４の位置が変動する結果となる可能性があり、そのため、それらの変動が、ウェハ４６と支持要素４０との間の温度関係に影響を与える可能性がある。さらに、単一ＣＶＤ反応器においてさえも、ウェハ４６のそりが、ウェハ間で、かつプロセス工程間で変化する可能性があり、それにより、特定のプロセス工程中、作動パイロメータ７０によって記録される支持要素４０の温度が、ウェハの上面の温度と正確に既知の関係を有していない可能性がある。
【００７９】
ウェハ温度測定装置８０を、ビューポート１Ｌ、３Ｌ及び５Ｌを含む、３つのビューポート６０Ｌに、順に取外し可能に設置することができる。図１に示すように、ウェハ温度測定装置８０を、対応するビューポート１Ｌ、３Ｌ及び５Ｌに設置された位置Ａ、Ｂ及びＣに逐次配置することができる。特定の実施形態では、ビューポート１Ｌ、３Ｌ及び５Ｌを含むか又はビューポート１Ｌ及び５Ｌを含む、ビューポート６０Ｌの各々に、別個のウェハ温度測定装置８０を永久的に設置することができ、後者の場合、ビューポート３Ｌにおいて温度測定装置によって記録される温度を、ビューポート１Ｌ及び５Ｌにおいて装置によって受け取られたデータによって推定することができる。
【００８０】
ウェハ温度測定装置８０は、ビューポート１Ｌ内に設置された位置Ａに配置されると、支持要素４０の垂直回転軸４２から半径方向距離Ｄ１において少なくとも１つのウェハ４６の温度を測定することができる。少なくとも１つのウェハ４６は、単一ウェハとすることもできるし、垂直回転軸４２から半径方向距離Ｄ１に位置する部分を有する複数のウェハとすることもできる。
【００８１】
この半径方向距離Ｄ１は、ビューポート１Ｒに設置された作動パイロメータ７１が、支持要素４０の温度を測定するように、又は不透過性のウェハ４６の上面の温度を測定するように適合される同じ半径方向距離である。したがって、スピンドル３０が回転している間、ビューポート１Ｒに設置された作動パイロメータ７１は、半径方向距離Ｄ１において支持要素４０の特定の環状部分（又はウェハ４６の上面）の温度を測定することができ、ビューポート１Ｌに設置されたウェハ温度測定装置８０は、同じ半径方向距離Ｄ１において少なくとも１つのウェハ４６の温度を測定することができる。そして、半径方向距離Ｄ１における支持要素４０又は不透過性のウェハ４６の上面の温度の、同じ半径方向距離Ｄ１においてウェハ温度測定装置８０によって記録されるウェハ４６の温度に対する関係を、特定のプロセス工程又はプロセス工程の一部に対して求めることができる。
【００８２】
同様に、ウェハ温度測定装置８０は、それぞれのビューポート３Ｌ又は５Ｌに設置された位置Ｂ又はＣに配置されると、支持要素４０の垂直回転軸４２からそれぞれの半径方向距離Ｄ３又はＤ５において少なくとも１つのウェハ４６又は不透過性のウェハ４６の上面の温度を測定することができる。半径方向距離Ｄ３及びＤ５は、それぞれの作動パイロメータ７３及び７５がビューポート３Ｒ及び５Ｒ内に設置された同じ半径方向距離である。
【００８３】
１つの好ましい実施形態では、それぞれのビューポート１Ｌ、３Ｌ及び５Ｌ（図１の位置Ａ、Ｂ及びＣ）に、３つのウェハ温度測定装置８０を設置することができ、各温度測定装置は、それぞれのビューポート１Ｒ、３Ｒ及び５Ｒに設置することができる作動パイロメータ７０の対応するものと同じ半径に位置する。
【００８４】
別の好ましい実施形態では、２つのウェハ温度測定装置８０を、それぞれのビューポート１Ｌ及び５Ｌ（図１の位置Ａ及びＣ）にのみ設置することができる。この実施形態では、ウェハ温度測定装置８０の各々を、それぞれのビューポート１Ｒ、３Ｒ及び５Ｒに設置することができる作動パイロメータ７０の対応するものと同じ半径に設置することができる。しかしながら、ビューポート３Ｒにおける作動パイロメータ７３には、中心軸３２から同じ半径に対応するウェハ温度測定装置８０がないため、ビューポート１Ｌ及び５Ｌにおいてウェハ温度測定装置によって受け取られる情報の重み付き平均を、ビューポート３Ｌに位置するウェハ温度測定装置によって受け取られる情報をシミュレーションするように計算することができる。ビューポート３Ｌに位置するウェハ温度測定装置のこのようなシミュレーションは、支持要素の３つの温度区域の各々から反射され放出された放射エネルギーに著しい量のクロストークがあるため、可能である。
【００８５】
一例では、温度測定装置８０によって測定される温度を、支持要素の少なくとも１回の完全な回転中の回転軸４２から特定の半径方向距離（例えば、Ｄ１、Ｄ３又はＤ５）において全てのウェハの上面における特定の位置の測定温度の平均とすることができる。特定の実施形態では、回転軸４２から特定の半径方向距離における温度測定装置８０によるウェハ４６の温度の記録中又は記録後、特定の円周方向位置における特定のウェハの平均温度を知ることができるように、データを処理することができる。このような実施形態では、１つ以上の特定のウェハ４６の記録された温度が、特定のウェハが適切に形成されなかったことを示すように、ウェハの残りの部分の温度と実質的に異なる場合、適切に形成されなかったウェハの温度データを、ウェハの温度と回転軸４２からその特定の半径方向距離において作動パイロメータ７０によって記録されるウェハ支持要素４０の温度との計算された関係から除外することができる。
【００８６】
装置１０の作動中に、作動パイロメータ７０及びウェハ温度測定装置８０から温度測定読取値を受け取るように適合させることができる制御システム９０を設けることができ、制御システムは、このような温度測定値をメモリ９２に記憶することができる。一実施形態では、制御システム９０は、対応する作動パイロメータ７１、７３、７５及びウェハ温度測定装置８０によって記録される温度測定値に応じて、加熱要素５０の１つ以上の区域又は部分５１、５３、５５の加熱を調整することができる。
【００８７】
作動時、本発明の一実施形態による温度測定プロセスでは、ウエア温度測定装置８０を、光学ビューポート１Ｌに関係する第１の位置Ａに取外し可能に設置することができる（又は、ウェハ温度測定装置を、半径方向拡張ビューポートに永久的に設置することができ、第１の位置Ａに配置することができる）。ウェハ温度測定装置８０は、第１の位置Ａに配置されている間に、支持要素の回転軸４２から第１の半径方向距離Ｄ１における部分を有する１つ以上のウェハ４６から放射エネルギーを受け取るように適合されている。上述したように、第１の作動パイロメータ７１を、光学ビューポート１Ｒに関係する第１の作動位置に設置することができ、それにより、作動パイロメータ７１は、回転軸４２から第１の半径方向位距離Ｄ１において支持要素４０の第１の部分又は不透過性のウェハ４６の上面から放射エネルギーを受け取るように適合される。例示的な実施形態では、作動パイロメータ７１、７３及び７５を、温度測定プロセス全体の間に（すなわち、反応器１２から取り除かれることなく）対応するビューポート６０Ｒに設置されたままにすることができる。
【００８８】
そして、反応器１２を、第１の一般的なウェハ処理温度、例えば５００℃と１１００℃との間に達するまで、加熱要素５０によって加熱することができる。好ましい実施形態では、ウェハ温度測定装置８０を用いる温度測定プロセスを、装置１０におけるウェハ４６の処理（例えば、化学気相成長処理）中に行うことができるが、そうである必要はない。
【００８９】
次に、支持要素４０を、回転軸４２を中心に回転させることができる。一実施形態では、５０回転／分と１５００回転／分の間の速度で支持要素４０を回転させることができるが、他の実施形態では、他の速度で支持要素４０を回転させることができる。支持要素４０が、その回転軸４２を中心に回転している間、操作者又は任意選択的な制御システム９０は、支持要素の第１の部分から（又は、作動パイロメータに対して不透過性であるウェハの上面から）放射エネルギーを受け取る、ビューポート１Ｒに設置された作動パイロメータ７１を用いて、第１の作動温度測定値を取得することができ、操作者又は制御システムは、少なくとも１つのウェハ４６から放射エネルギーを受け取る、ビューポート１Ｌ（第１の位置Ａに位置する）に設置されたウェハ温度測定装置８０を用いて、第１のウェハ温度測定値を取得することができる。好ましい実施形態では、作動パイロメータ７１及び第１の位置Ａに位置するウェハ温度測定装置８０からの温度測定値を同時に取得することができる。
【００９０】
支持要素４０が回転するに従い、中心軸４２から同じ半径方向距離Ｄ１であるが軸を中心とする異なる角度位置に配置された支持要素の（又は、作動パイロメータに対して不透過性であるウェハの上面からの）スポットが、第１の作動パイロメータ７１によって監視される位置を通過し、中心軸４２から同じ半径方向距離Ｄ１であるが軸を中心とする異なる角度位置に配置された少なくとも１つのウェハ４６のスポットが、ウェハ温度測定装置８０によって監視される位置を通過する。
【００９１】
図示する特定の構成では、ビューポート１Ｌは、ビューポート１Ｒから１８０度又は半回転角度をなしており、第１の作動パイロメータ７１及びウェハ温度測定装置８０によって監視される位置も同様に、互いから半回転角度をなしている。温度が経時的に変化していないか、又は所望の温度の許容可能な公差内で変動しているように、反応チャンバ１２が安定状態にある間に温度測定が行われることが好ましい。パイロメータ７１及びウェハ温度測定装置８０からの温度読取値が支持要素の数回の完全な回転にわたって平均化されるため、支持要素４０の円周方向に分離された位置の間の温度差は、そうした温度読取値に著しい影響を与えない。
【００９２】
幾つかの実施形態では、ウェハ温度測定装置８０は、作動パイロメータ７０より低速に温度を記録する可能性がある。これに対する１つの理由は、ウェハ温度測定装置８０は、波長が９５０ｎｍより短いか又はそれに等しい放射エネルギーに対して高感度とすることができる作動パイロメータ７０に比較して、波長が４００ｎｍより短いか又はそれに等しい放射エネルギーに対して高感度とすることができるということである。一般的には、４００ｎｍより短い波長のウェハ４６から放射されているエネルギーより、９５０ｎｍより短い波長のウェハ支持要素４０（又は、作動パイロメータ７０に対して不透過性であるウェハ４６）からはるかに大量のエネルギーが放射されている。したがって、作動パイロメータ７０は、通常、温度を記録するのに十分な放射エネルギーをウェハ温度測定装置８０より短い期間で受け取ることができる。したがって、特定のウェハプロセス工程中に垂直回転軸４２から同じ距離で、温度測定装置８０によって記録されるウェハ４６の温度と、作動パイロメータ７０によって記録されるウェハ支持要素４０又はウェハ４６の温度とのオフセットを求めるために、ウェハ温度測定装置８０は、反応器１２の温度が安定している（すなわち、加熱要素５０の性能公差内の単一温度で保持されている）期間中にウェハの温度を測定することが好ましい。
【００９３】
特定の例では、少なくとも１つのウェハ４６の第１のウェハ温度測定値がウェハ温度測定装置８０によって記録され、ウェハ支持要素又は１つ以上のウェハの一部の第１の作動温度測定値が第１の作動温度パイロメータ７１によって記録された後に、加熱要素５０の第１区域又は部分５１の温度を、ウェハ温度測定装置及び第１の作動パイロメータによって記録された温度情報に少なくとも部分的に基づいて、任意選択的に変更することができる。
【００９４】
そして、単一の可動ウェハ温度測定装置８０を用いる実施形態では、ウェハ温度測定装置を、ビューポート３Ｌに関係する第２の位置Ｂまで移動することもできるし、そこに取外し可能に設置することもできる。複数のウェハ測定装置８０がある実施形態では、ウェハ測定装置のうちの任意のものを取り外すか、又はこのような装置のうちの任意のものを別のビューポートに移動させることを必要としないことができる。ウェハ温度測定装置８０は、第２の位置Ｂに配置されている間、支持要素の回転軸４２から第２の半径方向距離Ｄ３に一部を有する１つ以上のウェハ４６からの放射エネルギーを受け取るように適合される。上述したように、第２の作動パイロメータ７３を、ビューポート３Ｒに関係する第２の作動位置に設置することができ、それにより、作動パイロメータ７３は、回転軸４２からの第２の半径方向距離Ｄ３において、支持要素４０の第２の部分又はウェハ若しくはウェハ４６の一部の第２の組から放射エネルギーを受け取るように適合される。
【００９５】
支持要素４０がその回転軸４２を中心に回転している間に、操作者又は制御システム９０は、支持要素の第２の部分又はウェハ若しくはウェハ４６の一部の第２の組から放射エネルギーを受け取る、ビューポート３Ｒに設置された作動パイロメータ７３を用いて、第２の作動温度測定値を取得することができ、操作者又は制御システムは、少なくとも１つのウェハ４６から放射エネルギーを受け取る、ビューポート３Ｌ（第２の位置Ｂに位置する）に設置されたウェハ温度測定装置８０を用いて、第２のウェハ温度測定値を取得することができる。好ましい実施形態では、作動パイロメータ７３及び第２の位置Ｂに位置するウェハ温度測定装置８０からの温度測定値を同時に取得することができる。
【００９６】
特定の例では、少なくとも１つのウェハ４６の第２のウェハ温度測定値が、ウェハ温度測定装置８０によって記録され、ウェハ支持要素又はウェハの一部の第２の作動温度測定値が、第２の作動パイロメータ７３によって記録された後に、加熱要素５０の第２の区域又は部分５３の温度を、ウェハ温度測定装置及び第２の作動パイロメータによって記録された温度情報に少なくとも部分的に基づいて、任意選択的に変更することができる。
【００９７】
そして、単一の可動ウェハ温度測定値８０を用いる実施形態では、ウェハ温度測定装置を、ビューポート５Ｌに関係する第３の位置Ｃまで移動することもできるし、そこに取外し可能に設置することもできる。ウェハ温度測定装置８０は、第３の位置Ｃに配置されている間に、支持要素の回転軸４２から第３の半径方向距離Ｄ５に一部を有する１つ以上のウェハ４６から放射エネルギーを受け取るように適合される。上述したように、第３の作動パイロメータ７５を、ビューポート５Ｒに関係する第３の作動位置に設置することができ、それにより、作動パイロメータ７５は、回転軸４２から第３の半径方向距離Ｄ５において支持要素４０の第３の部分又はウェハ若しくはウェハ４６の一部の第３の組から放射エネルギーを受け取るように適合される。
【００９８】
支持要素４０がその回転軸４２を中心に回転している間に、操作者又は制御システム９０は、支持要素の第３の部分又はウェハ若しくはウェハ４６の一部の第３の組から放射エネルギーを受け取る、ビューポート５Ｒに設置された作動パイロメータ７５を用いて、第３の作動温度測定値を取得することができ、操作者又は制御システムは、少なくとも１つのウェハ４６から放射エネルギーを受け取る、ビューポート５Ｌ（第３の位置Ｃに位置する）に設置されたウェハ温度測定装置８０を用いて第３のウェハ温度測定値を取得することができる。好ましい実施形態では、作動パイロメータ７５及び第３の位置Ｃに位置するウェハ温度測定装置８０からの温度測定値を同時に取得することができる。
【００９９】
特定の例では、少なくとも１つのウェハ４６の第３のウェハ温度測定値がウェハ温度測定装置８０によって記録され、ウェハ支持要素の一部又はウェハ若しくはウェハ４６の一部の第３の組の第３の作動温度測定値が第３の作動パイロメータ７５によって記録された後に、加熱要素５０の第３の区域又は部分５５の温度を、ウェハ温度測定装置及び第３の作動パイロメータによって記録された温度情報に少なくとも部分的に基づいて、任意選択的に変更することができる。
【０１００】
好ましい実施形態では、反応器１２が安定した第１の一般的なウェハ処理温度にある間に、作動パイロメータ７１、７３、７５及び温度測定装置８０から、第１、第２及び第３の作動温度測定値及びウェハ温度測定値を収集することができる。一例では、作動温度測定値及びウェハ温度測定値の第１の組、第２の組及び第３の組の各々を、１分間収集することができ、それにより、作動温度測定値及びウェハ温度測定値の３つの組を収集するために、３分間の安定した反応器温度が必要である。
【０１０１】
特定の例では、第１、第２及び第３の作動温度測定値及びウェハ温度測定値が収集された後に、反応器１２の温度を、第１の一般的なウェハ処理温度とは異なる第２の一般的なウェハ処理温度、例えば、５００℃と１１００℃との間に変更することができる。反応器１２の温度が安定すると、作動パイロメータ７１、７３、７５及び位置Ａ、Ｂ及びＣまで逐次移動した温度測定装置８０から、第１、第２及び第３の作動温度測定値及びウェハ温度測定値の別の組を収集することができる。特定の例では、第１、第２及び第３の作動温度測定値及びウェハ温度測定値の第１の組を、約１０５０℃の第１のウェハ処理温度で収集することができ、第１、第２及び第３の作動温度測定値及びウェハ温度測定値の第２の組を、約７５０℃の第２のウェハ処理温度で収集することができる。所望の温度測定値の全てが取得された後に、ウェハ温度測定装置８０をチャンバ１２から取り除くことができる。
【０１０２】
上述した例では、反応器１２が単一の一般的なウェハ処理温度にある間に、第１、第２及び第３の作動温度測定値及びウェハ温度測定値の各組が収集されているものとして記載しているが、幾つかの実施形態では、反応器が３つのそれぞれ異なる温度にある間に、第１、第２及び第３の作動温度測定値及びウェハ温度測定値を収集することができる。
【０１０３】
一例では、作動パイロメータ７０及び／又はウェハ温度測定装置８０は、ウェハが作動パイロメータ又はウェハ温度測定装置の下を通過する時点と、ウェハ支持要素４０の第１の面４１の一部がウェハ温度測定装置の下を通過する時点との間に受け取られる放射エネルギーの差を用いて、垂直回転軸４２から同じ距離における複数のウェハ４６の各々の温度データを分離することができる。上述したように、個々のウェハ４６の平均温度を用いて、回転軸４２からその特定の半径方向距離におけるウェハの温度と作動パイロメータ７０によって記録されるウェハ支持要素４０の温度との計算された関係から、適切に形成されなかったウェハの温度データを識別し排除することができる。
【０１０４】
好ましい実施形態では、作動パイロメータ７０の校正パラメータは、ウェハ温度測定装置８０から取得される温度測定値に基づいて調整されない。そうではなく、制御システム９０は、ウェハ温度測定装置８０から取得される第１のウェハ温度測定値、第２のウェハ温度測定値及び第３のウェハ温度測定値に対する、それぞれの作動パイロメータ７１、７３及び７５から取得される温度測定値のオフセットのマッピング又はルックアップテーブルを、メモリ９２に記憶することができる。このように、温度マッピングにより、制御システム９０は、後述するもの等のウェハ処理プロセス中に作動パイロメータ７１、７３及び７５から取得されたプロセス温度測定値に応じて、加熱要素５０の部分５１、５３及び５５を用いてウェハの温度をより正確に制御することを可能にすることができる。
【０１０５】
好ましい実施形態では、上述した温度測定プロセスを、後述するように、反応器１２の化学気相成長操作中に、反応器が使用中にウェハ４６を処理している間に行うことができる。したがって、シャッタ（図示せず）を下降させることによって、入口開口部（図示せず）を開放することができる。そして、ウェハ４６を支持している支持要素を、前置チャンバ（図示せず）からチャンバ１２内に装填することができ、スピンドル３０上の作動位置に配置することができる。この状態で、ウェハの上面は、ガス入口マニホールド１４に向かって上方に面することができる。そして、入口開口部を閉鎖することができる。加熱要素５０を作動させることができ、回転駆動装置３８は、スピンドル３０、したがって支持要素４０を、中心軸３２を中心に回転させるように動作することができる。一般的には、スピンドル３０は、約５０回転／分〜約１５００回転／分の回転速度で回転する。
【０１０６】
プロセスガス供給ユニット（図示せず）を作動させて、ガス入口マニホールド１４を通してガスを供給することができる。ガスは、支持要素４０に向かって下方に、ウェハ４６の上面にわたり、支持要素の周囲を下方に、排気システム５２まで流れることができる。したがって、ウェハ４６の上面は、さまざまなプロセスガス供給ユニットによって供給されるさまざまなガスの混合物を含むプロセスガスに露出することができる。最も一般的には、上面におけるプロセスガスは、主に、キャリアガス供給ユニット（図示せず）によって供給されるキャリアガスから構成されている。
【０１０７】
ウェハ処理プロセス中、作動パイロメータ７０は、加熱要素５０を制御するための入力としての役割を果たすことができる温度測定値を記録することができる。多区域加熱要素５０を有する実施形態では、複数のパイロメータ７１、７３及び７５の各々は、多区域加熱要素の対応する区域又は部分５１、５３、５５を制御することができる、垂直回転軸４２から特定の半径方向距離における温度測定値を記録することができる。上述したように、第１、第２及び第３の作動温度測定値及びウェハ温度測定値の第１の組を、第１の安定したウェハ処理温度で収集することができ、望ましい場合は、第１、第２及び第３の作動温度測定値及びウェハ温度測定値の第２の組を、第２の安定したウェハ処理温度で収集することができる。
【０１０８】
プロセスは、ウェハの所望の処理が完了するまで続くことができる。プロセスが完了すると、入口開口部を開放することができ、ウェハ４６を、支持要素４０から取り外すことができる。最後に、処理されたウェハを、次の操作サイクルのために新たなウェハと交換することができる。
【０１０９】
図示する実施形態では、作動パイロメータ７０及びウェハ温度測定装置８０は、別個のビューポートに設置された別個の装置である。特定の実施形態では、図４に示すように、中心軸３２から同じ半径に配置された１つ以上の作動パイロメータ７０及び対応するウェハ温度測定装置８０を結合して、作動パイロメータ７０及びウェハ温度測定装置８０の両方の機能を行うことができる単一の装置７７にすることができる。
【０１１０】
このような単一の二重帯域装置７７は、共通の放射エネルギー収集光学部品９３を有するが、２つの別個の放射エネルギー検出機構９５及び９６を有することができる。収集光学部品は、約４００ｎｍ（例えば、３９０ｎｍ〜４１０ｎｍ）の第１の波長帯域の放射エネルギーを通過させるが、約９００ｎｍ（例えば、８９０ｎｍ〜９１０ｎｍ）の第２の波長帯域の放射エネルギーを反射する、中心軸３２に対して傾斜角度で配置されたフィルタ９４を有することができる。第１の帯域の放射エネルギーを、第１の帯域の放射エネルギーに対して高感度である第１の放射エネルギー検出機構９５に向けることができ、第２の帯域の放射エネルギーを、第２の帯域の放射エネルギーに対して高感度である第２の放射エネルギー検出機構９６に向けることができる。
【０１１１】
図示する実施形態では、作動パイロメータ７０及びウェハ温度測定装置８０は、支持要素４０及びそこに支持されているウェハ４６の温度を、スピンドル３０の中心軸３２と対応するビューポート６０との間の半径方向距離と同じである、支持要素の垂直回転軸４２からの半径方向距離で測定するように適合されており、それにより、作動パイロメータ及びウェハ温度測定装置は、ほぼ直角（約９０度）である角度αで進む放射エネルギーを受け取るように適合される。
【０１１２】
他の実施形態では、作動パイロメータ７０及びウェハ温度測定装置８０を、支持要素４０及びその上に支持されたウェハ４６の温度を、スピンドル３０の中心軸３２と対応するビューポート６０との間の半径方向距離とは異なる、支持要素の垂直回転軸４２からの半径方向距離で測定するように適合させることができ、それにより、作動パイロメータ及びウェハ温度測定装置は、３０度、４５度、６０度、７５度又は他の任意の角度等、およそ直角ではない角度αで進む放射エネルギーを受け取るように適合される。特定の実施形態では、およそ直角である角度αで進む放射エネルギーを、ウェハ温度測定装置８０及び対応するパイロメータ７０のうちのいずれか若しくは両方が受け取ることもできるし、いずれも受け取らない場合もある。
【０１１３】
角度αがほぼ直角ではないこのような実施形態では、ウェハ温度測定装置８０及び対応する作動パイロメータ７０の両方が、垂直回転軸４２から同じ半径方向距離（例えば、Ｄ１）で支持要素４０から進む放射エネルギーを受け取ることができる限り、このウェハ温度測定装置を、この支持要素の垂直回転軸から、この対応する作動パイロメータとは異なる半径方向距離に配置することができる。
【０１１４】
図示するように、作動パイロメータ７０は、右側ビューポート６０Ｒに設置され、ウェハ温度測定装置８０を、左側ビューポート６０Ｌの対応するものに取り外し可能に設置することができる。他の実施形態では、各作動パイロメータ７０を、ビューポート６０のうちの任意のものに設置することができ、ウェハ温度測定装置８０を、それぞれの作動パイロメータ７０によって受け取られるものと垂直回転軸４２から同じ半径方向距離で支持要素から進む放射エネルギーを受け取ることができる、ビューポート６０のうちの任意の対応するものに、取外し可能に設置することができる。
【０１１５】
一例では、作動パイロメータ７０を、左側ビューポート６０Ｌのうちの幾つかに設置することができ、ウェハ温度測定装置８０を、右側ビューポート６０Ｒのうちの対応するものに取外し可能に設置することができる。別の例では、作動パイロメータ７０のうちの幾つか（例えば、作動パイロメータ７１及び７３）を、右側ビューポート６０Ｒのうちの幾つかに設置することができ、作動パイロメータのうちの他のもの（例えば、作動パイロメータ７５）を、左側ビューポート６０Ｌに設置することができ、ウェハ温度測定装置８０を、それぞれの作動パイロメータ７０によって受け取られるものと垂直回転軸４２から同じ半径方向距離で支持要素から進む放射エネルギーを受け取ることができる、ビューポート６０のうちの対応するものに、取外し可能に設置することができる。
【０１１６】
ウェハ温度測定装置８０が設置されることになるビューポート６０の各々（例えば、左側ビューポート１Ｌ、３Ｌ及び５Ｌ）の上に著しい寄生した堆積がないことが望ましい。ウェハ温度測定装置８０が特定のビューポート６０に設置される前に、その特定のビューポートがこのような寄生した堆積を除去するように洗浄されることが望ましい。
【０１１７】
ここで図２を参照すると、図１に示す化学気相成長装置１０に対する好ましいビューポート実施形態が示されている。この実施形態では、ウェハ温度測定装置８０を、別個のビューポート１Ｌ、３Ｌ及び５Ｌに逐次取外し可能に設置するのではなく、１つ以上の半径方向拡張光学ビューポート６０Ｌ’に取外し可能に又は永久的に設置することができる。本明細書で用いる半径方向拡張ビューポートは、パイロメータをビューポートから取り外すことなく、スピンドル３０の中心軸３２に対して、設置されたパイロメータの半径方向位置を変更することができるビューポートである。このような半径方向拡張ビューポートは半径方向に延在するレールを有するリニアスライドを含むことができ、レールは、パイロメータが、ビューポートから取り外されることなくその上を１つの半径方向位置から別の半径方向位置まで摺動するのを可能にする。
【０１１８】
図２に示す実施形態では、ウェハ温度測定装置８０を、支持要素の半径の少なくとも一部に沿って支持要素４０の上面４１に対して実質的に平行に延在するレール（図示せず）上で、半径方向拡張ビューポート６０Ｌ’に設置することができ、それにより、ウェハ温度測定装置を、マイクロメータマウントを用いて制御することができる。一例では、ウェハ温度測定装置８０を、支持要素４０の半径の少なくとも一部に沿ってレール上で迅速に移動させて、支持要素の半径方向拡張部分の温度測定記録のマップを形成することができる。別の例では、半径方向拡張ビューポート６０Ｌ’は、支持要素の半径全体に沿って延在することができ、それにより、ウェハ温度測定装置８０を、支持要素４０の半径全体に沿ってレール上で移動させて、支持要素の上面４１の任意の半径方向位置の温度測定記録を行うことができる。
【０１１９】
特定の実施形態では、支持要素４０の同じ半径に沿って、又は支持要素の異なる角度位置で異なる半径に沿って、２つ以上の半径方向拡張ビューポート６０Ｌ’を置くことができ、ウェハ温度測定装置８０を、支持要素の２つ以上の半径方向拡張部分に沿って温度測定を記録するために、各半径方向拡張ビューポートに逐次設置することができる。
【０１２０】
好ましい例では、半径方向拡張ビューポート６０Ｌ’内でレールに沿って別個の位置Ａ、Ｂ及びＣまで、ウェハ温度測定装置８０を移動させることができ、それにより、ウェハ温度測定装置は、それぞれの作動パイロメータ７１、７３及び７５が温度測定値を記録するように適合されている半径方向距離Ｄ１、Ｄ３及びＤ５に位置する部分を有するウェハ４６の温度を測定することができる。
【０１２１】
使用者は、反応器１２内のウェハ４６の温度と作動パイロメータ７０によって記録されるウェハ支持要素４０の温度との関係を求めたい時にのみ、ビューポート６０Ｌ’に取外し可能にウェハ温度測定装置８０を設置することもでき、ウェハ処理サイクル中にビューポート６０Ｌ’内にウェハ温度測定装置を設置されたままにすることもでき、既知の標準器に対して再校正するために周期的にウェハ温度測定装置を取り外すこともできる。
【０１２２】
図２の実施形態の１つの変形では、支持要素４０の上面４１に対して実質的に平行に延在するレール上で半径方向拡張ビューポート６０Ｌ’に設置されるウェハ温度測定装置８０は、反射率及びウェハ湾曲情報を測定する任意選択的な機構８１（図２において破線で示す）を含みうる。一例では、機構８１を、ウェハ温度測定装置８０に接合することができ、機構８１は、ウェハ温度測定装置８０と共に半径方向拡張ビューポートに沿って摺動することができる。一実施形態では、機構８１を、例えば３９５ｎｍ〜４２５ｎｍ等、ウェハ温度測定装置８０と同じ波長帯域の光に対して高感度とすることができる。
【０１２３】
機構８１がウェハ温度測定装置８０とともに含まれる場合、温度測定装置がウェハ４６の上面の温度を記録している間に、機構８１によって追加の情報を収集することができる。例えば、機構８１は、湾曲の２次元及び３次元ウェハ均一性マップ、ウェハ上に堆積した材料の温度、反射率、濃度、及びウェハ上に堆積した材料の成長率を記録することができる。ＣＶＤプロセス工程中に機構８１によって記録されるこのような追加の情報を監視して、温度を制御（ヒータ５０を制御）し、及び／又はガス供給システム濃度及び／又は流れを制御（ガス入口マニホールド１４を制御）するために、制御システム９０へのフィードバックとして使用することができる。
【０１２４】
図１又は図２の実施形態の別の変形では、ＣＶＤプロセス工程中にパイロメータの周囲温度を監視するために、作動パイロメータ７０及び／又はウェハ温度測定装置８０の本体にサーミスタを設置することができ、作動パイロメータ及び／又はウェハ温度測定装置の温度出力読取値を、周囲温度測定値のプロファイルに基づいて調整することができる。
【０１２５】
この変形により、作動パイロメータ７０及び／又はウェハ温度測定装置８０の温度出力の精度が、作動パイロメータ及び／又はウェハ温度測定装置の周囲温度に応じて変化する可能性があるため、ＣＶＤプロセスのより正確な温度制御を可能にすることができる。作動パイロメータ７０及び／又はウェハ温度測定装置８０の温度出力の精度に対する周囲温度の影響が既知である場合、ＣＶＤプロセス工程中にこのようなサーミスタによって記録される温度情報をプロセス制御フィードバックループ内で使用することにより、制御システム９０は、ＣＶＤプロセス工程の異なる段階の間に、ウェハ４６の実際の温度から作動パイロメータ７０及び／又はウェハ温度測定装置８０の温度オフセットを知ることを可能にすることができ、制御システムは、このオフセット情報を用いて、プロセス工程中にウェハの温度をより正確に制御することができる。
【０１２６】
作動パイロメータ７０及びウェハ温度測定装置８０を、各々、チャンバ１２から取外して、例えば、ＮＩＳＴ追跡可能な黒体標準器等の国内標準又は国際標準に追跡可能である標準装置として既知の標準器に対して、周期的に校正することができる。特定の例では、作動パイロメータ７０を、引用することによって本明細書の一部をなすものとする、同時係属及び共有の米国特許出願第１３／３３１，１１２号明細書に示されて記載されているようなインサイチュシステムを用いて校正することができる。
【０１２７】
米国特許出願第１３／３３１，１１２号明細書のインサイチュシステムの変形である一実施形態では、作動パイロメータ７０及び温度測定装置８０を各々、後述するように、２部インサイチュ校正プロセスを用いて校正することができる。
【０１２８】
校正プロセスの第１部では、温度測定装置８０を反応器１０から取り外し、作動パイロメータ７０のうちの１つ以上のものと同じ半径にあるビューポート６０のうちの１つ以上のものについて、支持要素の垂直回転軸４２から校正パイロメータを取外し可能に設置することにより、この作動パイロメータのうちの１つ以上のものを校正することができる。例えば、ビューポート１Ｒに設置された作動パイロメータ７１を校正するために、校正パイロメータをビューポート１Ｌに設置することができる。特定の例では、校正パイロメータを、高精度パイロメータとすることができる。例えば、このような校正パイロメータは、約±１．５℃以内の精度と、約±０．２５℃以内で校正パイロメータ間の再現性とを有することができる。
【０１２９】
校正パイロメータは、ビューポート１Ｌ内に設置された位置Ａに配置されると、支持要素の垂直回転軸４２から半径距離Ｄ１において、支持要素４０の温度、又は校正パイロメータ及び作動パイロメータ両方に対して不透過性である１つ以上のウェハ（例えば、シリコンウェハ）の温度を測定することができる。この半径方向距離Ｄ１は、ビューポート１Ｒに設置された作動パイロメータ７１が支持要素４０又は不透過性のウェハ４６の温度を測定するように適合されている同じ半径方向距離である。したがって、スピンドル３０が回転している間に、ビューポート１Ｌに設置された校正パイロメータとビューポート１Ｒに設置された作動パイロメータ７１とが、半径方向距離Ｄ１において支持要素４０の特定の環状部分の温度を測定することができ、このような測定温度を、支持要素の少なくとも１回の完全な回転中における環状部分全体の測定温度の平均とすることができる。校正パイロメータ及び作動パイロメータ７１によって収集された温度測定情報に基づいて、作動パイロメータを校正することもでき、校正パイロメータと作動パイロメータとの間の温度オフセットを、制御システム９０によって記録することもできる。
【０１３０】
同様に、校正パイロメータは、それぞれのビューポート３Ｌ又は５Ｌに設置された位置Ｂ又はＣに配置されると、支持要素の垂直回転軸４２からそれぞれの半径方向距離Ｄ３又はＤ５において支持要素４０の温度を測定することができる。半径方向距離Ｄ３及びＤ５は、ビューポート３Ｒ及び５Ｒに設置されたそれぞれの作動パイロメータ７３及び７５が支持要素４０の温度を測定するように適合される同じ半径方向距離である。したがって、校正パイロメータ７３及び作動パイロメータ７５によって収集される温度測定情報に基づいて、作動パイロメータを校正することもできるし、校正パイロメータと作動パイロメータとの間の温度オフセットを、制御システム９０によって記録することもできる。
【０１３１】
望ましい場合、校正プロセスの第１部を、反応器１０を一続きの他の温度（例えば、８００℃、９００℃、１０００℃及び１１００℃）まで加熱して繰り返すことができ、それにより、校正パイロメータと作動パイロメータ７０との間の温度オフセットを、一般的なＣＶＤプロセスで用いられる温度範囲にわたって記録することができる。
【０１３２】
校正プロセスの第２部では、ウェハ温度測定装置８０を、すでに校正された作動パイロメータ７０のうちの１つから、支持要素の垂直方向回転軸４２から同じ半径にあるビューポートのうちの１つ６０Ｌで反応器１０内に再設置することができる。作動パイロメータ７０が校正パイロメータによってすでに校正されているため、温度測定装置８０を校正するために作動パイロメータのうちの１つを用いることは、校正パイロメータ自体を用いる場合と同じ校正精度を有することができるが、反応器１０から作動パイロメータを取り外す必要がないという利点があり、別個の装置で校正されるように温度測定装置８０を現場から送る必要がないという利点がある。
【０１３３】
例えば、校正パイロメータとしてビューポート１Ｒに設置された作動パイロメータ７１を用いてウェハ温度測定装置８０を校正するために、ウェハ温度測定装置を位置Ａにあるビューポート１Ｌ内に設置することができる。そして、凹部４４の無いブランクウェハ支持要素４０、空のウェハ支持要素４０、又は上にシリコンウェハ４６を支持しているウェハ支持要素４０（又は、作動パイロメータ７１及び両ウェハ温度測定装置８０に対して不透過性である任意のウェハ）を、反応器１０内に設置することができる。
【０１３４】
反応器１０を第１の温度（例えば、７００℃）まで加熱することができ、スピンドル３０が回転している間、ビューポート１Ｌに設置された温度測定装置８０とビューポート１Ｒに設置された作動パイロメータ７１とが、半径方向距離Ｄ１において支持要素４０の特定の環状部分及び／又は不透過性のウェハ４６の温度を測定することができ、こうした測定温度を、支持要素の少なくとも１回の完全な回転中の環状部分全体の測定温度の平均とすることができる。作動パイロメータ７１及び温度測定装置８０によって収集された温度測定情報に基づいて、温度測定装置を校正することもできるし、温度測定装置と作動パイロメータとの間の温度オフセットを、制御システム９０によって記録することもできる。
【０１３５】
望ましい場合は、校正プロセスの第２部を、反応器１０を一続きの他の温度（例えば、８００℃、９００℃、１０００℃及び１１００℃）まで加熱して繰り返すことができ、それにより、ウェハ温度測定装置と作動パイロメータ７１との間の温度オフセットを、一般的なＣＶＤプロセスで用いられる温度範囲にわたって記録することができる。
【０１３６】
上述したような、本発明によるインサイチュ温度測定システム及び方法は、従来の温度測定方法に比較して幾つかのあり得る利点を有することができる。例えば、従来の温度測定プロセスに比較して、本発明による温度測定プロセスは、上述したように、チャンバ１２内の作動パイロメータ設置に関連するエラーと、ビューポート６０上の寄生堆積等のチャンバ内の状態とを補償することができる。
【０１３７】
本発明を、回転ディスク反応器を用いた種々のウェハ処理プロセス、例えばウェハの化学気相成長、化学エッチング等に適用することができる。本発明は特定の実施形態を参照しながら本明細書において説明されてきたが、これらの実施形態は本発明の原理及び応用形態を例示するにすぎないことは理解されたい。それゆえ、添付の特許請求の範囲によって規定されるような本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、例示的な実施形態に数多くの変更を加えることができること、及び他の構成を考案することができることは理解されたい。添付の特許請求の範囲において記述される種々の従属請求項及び他の特徴は、初期の請求項において提示されるのとは異なる方法において組み合わせることができることは理解されるであろう。また、個々の実施形態との関連で説明された特徴は、記述される実施形態のうちの他の実施形態と共用できることも理解されるであろう。
【産業上の利用可能性】
【０１３８】
本発明は、限定されないが、ウェハ処理反応器及びウェハ処理反応器用の温度測定システムに対する温度測定方法を含む、広い産業上の利用の可能性を有している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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