(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＲＴＰシステムにて検出され、少なくとも１つの状態変数に依存する少なくとも１つの測定量を用いて、前記ＲＴＰシステムのモデルに基づいて前記状態変数を決定する方法において、
前記モデルによって前記測定量を予想した予想値を用い、
前記測定量および予想値はそれぞれ直流成分および交流成分を含んでおり、
それぞれの少なくとも交流成分をフィルタによって分離して求めて、前記測定量の交流成分と、前記予想値の交流成分との第１差分を形成し、
可変のモデルパラメタを用いてモデルのふるまいを好適化させるために、前記第１差分を前記モデルにフィードバックすることによって少なくとも１つの前記モデルパラメタのパラメタ適合化を行い、
前記測定量と予想値との差、またはそれぞれの交流成分を除去した測定量と予想値との差を第２差分として形成し、
モデルのふるまいと実際の前記ＲＴＰシステムのふるまいとを一致させるために、第２差分を前記モデルにフィードバックすることによって、モデルのふるまいの状態補正を行い、
前記モデルから少なくとも１つの状態変数を取り出すことを特徴とする、
ＲＴＰシステムのモデルから少なくとも１つの状態変数を決定する方法。
【請求項２】
第１評価関数および第１制御アルゴリズムを介して前記の第１差分のフィードバックを行い、および／または第２評価関数および第２制御アルゴリズムを介して前記の第２差分のフィードバックを行う、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ＲＴＰシステムは高速加熱装置であり、
該高速加熱装置により、半導体ウェーハをビーム源によって加熱し、および／または
前記モデルは、前記ＲＴＰシステムにて加熱される少なくとも１つの半導体ウェーハを含んでいる、
請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
駆動制御量を用いて複数のビーム源を変調するため、相異なる変調パラメタで相異なるビーム源を駆動制御し、これによって半導体ウェーハの複数のモデルパラメタを一義的に適合化する、
請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記ビーム源の変調には、擬似ランダムなシーケンスまたは有色雑音による連続的な励起、または前記ＲＴＰシステムにおいて寄生的に生じるビーム源の駆動制御量による励起が含まれる、
請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記状態変数は、少なくとも半導体ウェーハの温度である、
請求項１から５までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
モデルパラメタとして半導体ウェーハの光学的特性がシステムモデルにより考慮され、
該システムモデルにおける半導体ウェーハの光学的特性は、高速加熱装置における半導体ウェーハの実際の光学的特性に合わせて調整される、
請求項１から６までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記測定量は、半導体ウェーハの光学的特性に依存する交流成分を有しており、
該交流成分は、ビーム源の変調によって形成され、
光学的特性の調整をアルゴリズムによって行い、システムモデルにおける半導体ウェーハの光学的特性を適合化することによって、検出した測定量における交流成分および予想値の交流成分を調整する、
請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記の半導体ウェーハの光学的特性には、放射率および／または反射率および／または透過率が含まれる、
請求項７または８に記載の方法。
【請求項１０】
前記測定量は、少なくとも半導体ウェーハから到来する放射から求められ、該放射は高温計によって測定される、
請求項３から９までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記の検出された放射は、少なくとも半導体ウェーハの熱放射ならびに半導体ウェーハで反射したビーム源のビームを含む、
請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記の測定量の予想値の決定には、前記半導体ウェーハから到来する放射の予想値の決定が含まれ、
該予想値により、半導体ウェーハによって影響を受ける高温計信号の測定量の成分が予想される、
請求項５から１１までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
前記の半導体ウェーハから到来する放射の予想値の決定には、高温計の測定波長の領域にて、求めた状態変数およびモデルパラメタとして半導体ウェーハにおいて求められた放射率に基づいて、半導体ウェーハの熱放射の強度値を決定することが含まれる、
請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
モデルに基づき、高温計の測定波長の領域における半導体ウェーハから到来する放射の強度値および半導体ウェーハにおいて求められた前記放射率を考慮して、前記の半導体ウェーハから到来する放射の予想値を決定する、
請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記モデルにより、前記半導体ウェーハが配置されているチャンバが半導体ウェーハにおいて求められた放射率に与える影響を考慮する、
請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記の測定量の予想値の決定には、ランプ予想値の決定が含まれており、
該ランプ予想値により、ビーム源によって生じる高温計信号における測定量の成分を予想する、
請求項３から１５までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
前記のランプ予想値の決定には、求められた状態変数および半導体ウェーハにおいて求められた放射率に基づいて、半導体ウェーハの熱放射の広帯域強度値を決定することが含まれる、
請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記のランプ予想値の決定には、ランプモデルおよびビーム源の駆動制御量に基づいて、ビーム源に対する強度値を決定することが含まれる、
請求項１５または１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記ランプモデルにより、半導体ウェーハと個々のビーム源との間の相互作用を考慮する、
請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記ランプモデルにより、前記の半導体ウェーハの熱放射の予想した広帯域強度値を入力量として使用する、
請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記ランプモデルにより、個々のビーム間の相互作用を考慮する、
請求項１８から２０までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
前記ビーム源をグループとしてまとめ、
グループ毎にビーム源に対する強度値を決定する、
請求項１８から２１までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
前記のグループ毎のビーム源に対する強度値の決定を、当該グループの少なくとも２つの代表に基づいて行う、
請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記のビーム源を少なくとも１グループ内で同じ駆動制御量によって駆動制御する、
請求項２２または２３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２５】
前記のランプ予想値を決定する際にモデルを使用し、ここで該モデルにより、半導体ウェーハで反射され、高温計の視野に入るランプビームの成分を予想し、またビーム源の決定した強度値および半導体ウェーハにおいて求められた放射率に基づいて当該予想を行う、
請求項１６から２４までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項２６】
前記モデルにより、前記の半導体ウェーハの反射率を求める、
請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記反射率を前記の求めた放射率に基づいて求める、
請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記モデルにより、前記の高速加熱装置のチャンバ幾何学形状を考慮する、
請求項２５から２７までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項２９】
前記半導体ウェーハから到来する放射の予想値とランプ予想値とを加算することによって、前記の測定量の予想値を形成する、
請求項１６から２８までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項３０】
前記半導体ウェーハから到来するビームの予想値は、前記の測定量の予想値の直流成分を含んでおり、
前記のランプ予想値は、前記の測定量の予想値の交流成分および直流成分を含んでいる、
請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記の半導体ウェーハの放射率を、少なくとも部分的に前記の測定量の予想値から求める、
請求項１３から３０までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項３２】
前記の測定量の予想値をフィルタリングしてその交流成分を求め、
ここで該交流成分は、ビーム源から発して半導体ウェーハで反射したビームの変調成分に相応し、ここで該変調成分は半導体ウェーハの測定スポットから高温計に入る、
請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
適応形のアルゴリズムを使用して前記の半導体ウェーハの放射率を求め、
該アルゴリズムによって、前記の測定量の予想値の交流成分と、半導体ウェーハの少なくとも１つの測定スポットのビームから発し高温計によって検出される交流成分とを互いに比較する、
請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記の高速加熱装置にて半導体ウェーハを回転させ、
モデルにて回転速度および／またはフェーズを考慮して、半導体ウェーハのウェーハ支持器の光学的な変動および／または放射率を求める、
請求項３から３３までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項３５】
前記の求めた放射率を別の処理に供給する前にスケーリングする、
請求項３４記載の方法。
【請求項３６】
前記のモデルにて半導体ウェーハを黒体とみなして状態変数を求める、
請求項３から３５までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項３７】
前記高速加熱装置は少なくとも１つの加熱装置を含んでおり、
該加熱装置の出力する熱エネルギーは変調されており、
前記測定量を対象体にて求めて、ここで該対象体の温度は、その熱的な特性および／または変調される加熱装置への熱結合に起因して、加熱装置の変調に部分的にのみ追従する、
請求項１から５までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項３８】
前記対象体は、半導体ウェーハ、少なくとも１つの半導体ウェーハを少なくとも部分的に包囲するカバー、ＲＴＰシステムのプロセスチャンバのチャンバ壁または半導体ウェーハの近くの対象物である、
請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記測定量を高温計によって求める、
請求項１から５または３７または３８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４０】
前記の状態の状態変数は、対象体の温度である、
請求項３７から３９までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項４１】
前記の状態の状態変数は、半導体ウェーハの温度であり、
前記測定量を半導体ウェーハおよび／または半導体ウェーハの近くの対象物にて求める、
請求項３７から４０までのいずか１項に記載の方法。
【請求項４２】
前記モデルパラメタには、反射率、透過率および／または放射率という対象体の光学的特性が含まれている、
請求項３７から４１までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項４３】
前記測定量を熱電対によって求める、
請求項４０または４１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＲＴＰシステムのモデルから少なくとも１つの状態変数を決定する方法に関し、ここでこれは、このＲＴＰシステムにおいて取り出される少なくとも１つの測定信号、上記の決定すべき状態変数に依存する測定量を用いて行われる。殊に本発明は、対象体の温度を決定する方法に関し、ここでこの対象体は、有利には例えば、高速加熱装置における半導体ウェーハのような基板であり、ここでこの対象体ないしは基板はビーム源によって加熱される。
【０００２】
例えば半導体ウェーハなどの基板を熱処理するための高速加熱装置は、半導体製造において十分に公知である。これらの装置は、ウェーハの熱処理に使用され、ここでこれらのウェーハはケイ素から構成されるが、例えばＩＩ−ＶＩ，ＩＩＩ−ＶおよびＩＶ−ＩＶなどの化合物半導体から構成することも可能である。高速加熱装置において半導体ウェーハを熱処理する際の重要な特徴は、この熱処理中にウェーハ温度を精確に制御ないしは調整することである。ウェーハ温度をこのように制御ないしは調整するためには、熱処理中に温度を精確に決定することが必要であり、これによって高速加熱装置を相応に制御ないしは調整するのである。本発明は、殊に高速加熱装置におけるウェーハの熱処理中に半導体ウェーハの温度を決定することに関する。一般に本発明は、ＲＴＰシステムのモデルから状態変数を決定することに関し、ここでこのモデルは、モデルパラメタによってこのＲＴＰシステムの状態を表す。
【０００３】
高速加熱装置における半導体ウェーハの温度を決定するためにさまざまな方法が公知である。１つには熱電対を半導体ウェーハそれ自体におよび／またはその直ぐ近くに取り付けて、その温度を求めることが公知である。しかしながらこの際に発生する問題は、この熱電対が一方では半導体ウェーハへの取り付けにコストがかかることであり、他方では局所的な温度不均衡状態に結び付くことである。それは一般的にこれらの熱電対が半導体ウェーハと熱伝導的にコンタクトしなければならないからであり、さらにこれら熱電対が、少なくとも熱電対の近くにおいて高速加熱装置のビームフィールドに影響を与えてしまうからである。
【０００４】
例えば、出願人による特許出願DE-A-19852320および特許US 6,191,392およびUS 6,396,363から公知である別の１つの非接触の方法は、非接触の温度測定を使用している。この非接触の温度測定では第１の高温計（Pyrometer）が設けられており、これはウェーハの側を向いており、ウェーハから到来するビームを検出する。ここでこのビームはウェーハの熱放射も、このウェーハで反射されたビーム源のビームも共に含まれる。さらに第２の高温計が設けられており、これはビーム源それ自体を向いており、これによってこのビーム源から放出され変調されたビームを検出する。ここでこのビーム源の変調はつぎのように選択される。すなわち、この変調が、ウェーハの熱放射には現れないが、ウェーハにおいて反射されたビーム源のビームにおいて測定できるように選択されるのである。所定のアルゴリズムに基づいて、第１の高温計で測定したウェーハの熱放射と、このウェーハで反射したビーム源のビームとをある程度まで分離することができる。この場合、熱放射からウェーハの温度を決定する。
【０００５】
しかしながらこの形式の温度決定には２つの高温計または検出器、すなわちいわゆるウェーハ高温計（または一般的にウェーハから放射されるビーム、このウェーハで反射するビームないしはこのウェーハを透過するビームを測定する検出器）と、ランプ高温計（ないしはランプまたはビーム源から放射されるビームを検出する第２の測定システム）とを必要とし、これらは高いコストに結び付いている。さらにこのランプ高温計ないしは第２測定システムにより、ビーム源から発したビームだけではなく、部分的にはウェーハから発したビームも共に検出されてしまい、これによって半導体ウェーハの正確な温度検出が困難になり、またランプビームを正確に決定する付加的な手段が必要になる。これは、出願人による特許出願DE-A-19852321に記載されている通りである。高速加熱システムのウェーハの温度−時間特性が大きく動的に変化する際には、付加的な問題が発生する。例えば２５０℃／秒を上回るウェーハの高い加熱レートを実現する場合、熱放射器（Heizstrahler）のビーム信号は、ウェーハのビーム信号と同様に、変調周波数の領域に周波数成分を含む。このことは一般に、この周波数領域で求められる振幅比を劣化させることになり、ここでこの振幅比は、熱放射器から放射されウェーハ高温計によって測定したビームから得られる。これによって発生する一時的な測定誤差は、動的変化が大きい場合には、時として制御システムの安定性および性能を大きく損なってしまうことがある。したがって変調されたビーム源を用いる上記の非接触の温度決定は、殊に準静的なシステムに有利である。すなわち、準静的なシステムないしは温度−時間プロセス、つまりビーム源の変調周波数に比べて時間的に緩慢にしか変化しないシステムないしは温度−時間プロセスに有利なのであり、ここで上記の高速加熱装置−ウェーハからなるシステムは上記のシステムないしは温度−時間プロセスに従う。別の問題は、センサ感度からないしは測定精度のについての要求から生じる。それは変調されるビームの寄与を極めて正確に求めなければならないからである。というのはこれを用いて、対象体（ウェーハ）の原位置（in-situ）における放射率および／または透過率決定が行われるからである。
【０００６】
上記の従来技術から出発すると、本発明の課題は、基板をビーム源によって加熱する高速加熱装置における半導体ウェーハの温度を決定する方法を提供して、簡単かつコスト的に有利に半導体ウェーハの温度を良好に決定できるようにすることである。さらに本発明の課題は、ＲＴＰシステムの状態変数を決定することであり、ここでこの状態変数は、殊に高速加熱装置における半導体ウェーハの温度とすることが可能である。
【０００７】
対象体（例えば半導体ウェーハ）をビーム源（例えば加熱ビーム）によって加熱する、高速加熱装置における対象体の温度（有利には基板、例えば半導体ウェーハの温度）を決定する本発明の方法は、ビーム源の駆動制御量を検出し、高速加熱装置における対象体の決定すべき状態量に極めて大きく依存するかないしは決定すべき状態量、例えば対象体（例えば半導体ウェーハ）の温度に十分に依存する測定量を検出し、ビーム源の駆動制御量が供給される、半導体ウェーハ（対象体）を含めた高速加熱装置のシステムモデルを介して少なくとも１つの対象体の測定量の予想値を決定し、検出した測定量とこの測定量の予想値との差分からこのシステムモデルに対する（本明細書において制御量とも称される）状態補正値を決定し、システムモデルおよび状態補正値に基づいて、半導体ウェーハおよび高速加熱装置からなるシステムの状態ないしは半導体ウェーハの状態の少なくとも１つの状態変数を決定し、ここで上記の測定量の予想値の決定を、少なくとも部分的に上記の決定した状態変数に基づいて行う。
【０００８】
上記の状態補正値が過渡振動した後、モデル状態はシステム状態に極めて良好に一致する。すなわち、このモデルは実システムの状態を表すため、決定すべきシステム状態、例えばウェーハ温度をこのシステムモデルから直接取り出すことができるのである。
【０００９】
この方法により、有利には半導体ウェーハおよび高速加熱装置からなるシステムの状態を表す状態ベクトルの少なくとも１つの状態変数を簡単かつコスト的に有利に決定することができ、ここでシステム状態の時間的な変化ならびに駆動制御量に対するその応答動作が、１システムモデルによって表される。ここでこのシステムモデルは、有利には複数の部分モデルを含み、このモデルには一方では少なくとも１つの高速加熱装置の駆動制御量、例えばビーム源の駆動制御量が入力され、また他方では少なくとも１つの求めた状態補正値が入力される。一般に高速加熱装置は、分散されたシステムパラメタおよびシステム状態、例えば放射率および温度を有する相異なるコンポーネントが互いに複雑な熱的相互作用関係にあるシステムである。したがって実システムを完全に表すためには、極めて多くのシステムパラメタおよびすべての熱的相互作用の詳細についての精確な知識が必要である。したがってリアルタイム性が要求されるだけですでにモデルを完全に表すことは一般に実現不可能である。このため、上記のシステムモデルは有利には、関心対象の状態変数の動的変化を精確に表すのに重要な熱システムの特性に制限したモデルになる。
【００１０】
上記のシステムモデルと実システムの開始状態が精確に同じであり、このシステムモデルが実システムの動的な特性を精確に模倣し、また外乱量が実システムに影響を及ぼすことはないと仮定すると、システムモデルおよび実システムの状態は、制御量が同じであれば、つねに同じように変化することになる。しかしながらこの仮定は現実的ではなく、したがってこのシステムモデルを１制御分だけ補足する。制御対象（実システム）の出力変数（測定量）は、システムモデル（観測器）の出力変数と比較され、１制御器を介してこれらの間の差分が観測器の状態にフィードバックされる。この状態補正値（予測値と測定値との差分が観測器の状態および／またはパラメタに与えるフィードバックのことをこの明細書内では制御量または制御パラメタと称する）を介して、観測器の状態が実システムの状態に適合される。ここでこれは上記の制御器によって、都度の出力量間の差分を最小化することによって行われる。これらの差分が小さければ小さいほど、少なくとも観測器の観測可能な状態変数と、制御対象（実システム）の状態変数とがより良好に一致する。ここで半導体ウェーハの温度をこのような観測可能な状態変数とすると、ウェーハの温度はこのシステムモデルから直接取り出す、ないしはここがら読み取ることができるのである。
【００１１】
または言い換えると、状態補正のために予測値と測定値との差分ないしはこの差分が観測器の状態ないしはパラメタに及ぼすフィードバックを、観測器、すなわちシステムモデルを適合化するための制御量または制御パラメタと称するのであり、これによって制御量（または制御パラメタ）はつぎのようなアルゴリズムによって求められる。すなわち、高速加熱装置の対象体の検出した測定量と、この対象物の測定量の予測値とを比較し、これらの２つの値の差分を最小化しようとするアルゴリズムによって求められるのである。この差分が小さければ小さいほど、このモデルに基づいて決定された状態変数が、半導体ウェーハ（対象体）と高速加熱装置とからなるシステムの実際の状態をより良好に表し、ひいては対象体（半導体ウェーハ）の状態も表す。これによってこの状態の別の変数の他に、例えば対象体ないしは半導体ウェーハの温度を求めることができるのである。
【００１２】
一般的にはシステムの動的特性は、状態方程式を介して表すことができ、ここで状態ベクトルｘは、１つまたは複数の状態変数から組み立てられる。状態ベクトルｘ(ｔ)は時間的に変化し、ここでこの時間的な変化は一般的に連立微分方程式によって表される。適切な変換を行うことによって微分方程式を、状態方程式の一般形
【００１３】
【数１】
0004461097.tif 000002
に変えることができ、ここで
【００１４】
【数２】
0004461097.tif 000003
は時間についての微分であり、ｕ(ｔ)はシステムの入力ベクトルである。ここでこの入力ベクトルは、制御対象の場合、一般に時間に大きく依存する。またｆは、一般的にはベクトル値をとる関数である。このような状態変数は、システムモデル、例えばＲＴＰシステムと対象体（半導体ウェーハ，基板）からなるシステムモデルの１つまたは複数の状態も表す。さらにシステムないしはシステムモデルは、パラメタによって特徴付けられ、ここでこれらのシステムパラメタは一般に時間的に変化しない、ないしはシステムパラメタに対して明瞭な時間的の依存性を示すことができない。それでもなおこれらのパラメタにより、システムないしはシステムモデルの伝達特性、すなわち、入力量と出力量との関係が決定される。パラメタは例えば、ＲＴＰシステム−半導体ウェーハのシステムモデルにおける半導体ウェーハの反射率、透過率および放射率であり、これに対して例えばウェーハ温度およびビーム源温度（ランプ温度）は状態変数である。
【００１５】
対象体と高速加熱装置とからなるシステムの状態ないしは対象体の状態は、上記のように一般的には上記の状態変数を含む状態ベクトルによって表される。
【００１６】
ＲＴＰシステムにおいて取り出される少なくとも１つの測定信号、決定すべき状態変数に依存する測定量を用いてＲＴＰシステムのモデルから状態変数を決定する本発明の方法は、上記のモデルによって予想される測定量、予想値を含んでおり、ここで測定値および予想値はそれぞれ直流成分および交流成分のコンポーネントを含んでおり、それぞれ少なくとも交流成分をフィルタによって分離して求めて、上記の測定量の交流成分と、モデルによって予想した測定量の交流成分との第１差分を形成し、モデル特性を可変のシステムパラメタに適合させることを目的として、第１差分を上記モデルにフィードバックすることによって少なくとも１つのモデルパラメタのパラメタ適合化を行い、上記の測定量と予想値とから、または交流成分を処理した測定量と、処理した予想値とから第２差分を形成し、モデルシステムの状態と実システムの状態とを一致させることを目的として、第２差分を上記のモデルにフィードバックすることによって、モデルシステムの状態の状態補正を行い、またモデルにおいて、少なくとも１つの状態変数を取り出す。
【００１７】
有利には上記の状態変数は、半導体ウェーハの温度、または一義的に半導体ウェーハの温度を導き出すことできる別のパラメタである。
【００１８】
上記の方法の殊に大きな利点は、測定量を検出するためにただ１つのセンサ、例えば高温計だけが必要なことであり、この場合、これによって対象体（半導体ウェーハ）と高速加熱装置からなるシステムの状態を決定して、例えば上記の対象体の温度についての状態および／または場合によっては生じ事前にはわからない光学的特性、例えば放射率、透過率および／または反射率を決定することができる。言い換えると、本発明の殊に大きな利点は、半導体ウェーハの放射率、透過率および／または反射率などの事前にはわからないシステムパラメタを決定するために、測定量を検出するただ１つのセンサしか、例えば高温計しか必要ないことにあるのである。ここでこの決定は、パラメタ適合化（パラメタ適応化）によって上記のシステムモデルと制御対象（実システム）とを可能なかぎりに良好に一致させ、また観測器および制御対象の状態を一致させる状態補正を可能にすることによって行われる。光学的特性のモデル調整によって、システムモデルの状態および制御対象の状態は、半導体ウェーハの光学的特性が変化する場合にも変化しないままである（例えば半導体ウェーハの反射率、透過率および放射率などの可変のシステムパラメタのことである。それはこれらのパラメタは、温度依存であり、ひいては半導体ウェーハの温度が時間に依存する際には暗黙的に時間依存である）。これにより、１状態変数から導出される温度も制御対象における実温度に近くなる。これによって、例えば上に挙げたDE-A-198 52 320に記載されているような別の検出器によるランプまたはビーム源強度の決定を省略することができ、ひいて本発明の方法により、測定精度および測定技術的な繁雑さが極めて簡単になり、頑強性、信頼性およびドリフト安定性が格段に改善される。さらに本発明により、システムの動的変化が大きい場合にも、すなわち、例えばウェーハの加熱および／または冷却速度が高い場合および例えばウェーハ温度が低い場合にもほとんど障害のない温度決定が可能になる。このことは高速加熱装置ひいては半導体ウェーハの信頼性の高い制御に対する前提である。それはシステムの動的変化によって場合によっては生じ得る周波数成分（フーリエ成分）が、本発明の方法のモデルの予想値においても含まれているからである。すなわち、システムが大きく動的に変化する場合であっても、予想値および測定値は変わらないままであり、結果的にこのシステムの動的変化によって発生する付加的な周波数成分を障害と解釈する必要はないのである。これによってこれらの成分を、例えばランプであるビーム源の実際の変調周波数から分離することできるため、高速加熱装置の性能および障害の受け易さが殊に加熱速度が高い際に格段に改善される。５００℃まで加熱速度は、今日、実験室および一部ではチップ製造の大量生産の領域においてすでに高い信頼性で実現することができる。本発明の方法は有利にも、ウェーハビームを測定する１つの高温計（またはビーム検出器）で間に合わせることができる。それは例えばビーム源強度（例えばランプビームの強度）などの情報はモデルから供給されるからである。しかしながら例えばビーム源強度を十分な精度でモデルから取り出すことできるようにするため、熱放射器を十分に精確にモデル化することが必要である。熱放射器を十分に精確にモデル化できない場合、ビーム源強度は、例えば別のビーム検出器を用いて求めることができる。これは、例えば、ビーム源強度を十分な精度で直接求める高温計を用いて、また例えば有利なシェード手段（Blendenmittel）を適用することによって求めることができる。これらは例えば出願人の特許出願DE 19852321に記載されている通りである。しかしながらビーム源強度は、例えば、ビーム源の強度に関係する量を測定することによって求めることもでき、この場合、ビーム源強度は適切な変換データによって得られる。変換データの代わりに観測器またはビーム源モデルを含む適応形の観測器によってビーム源強度を得ることも可能である。この際にこれらの測定される量は、ビーム源状態の状態補正および／またはビーム源モデルのパラメタのパラメタ適合化に使用される。図８には、ビーム源強度を決定するための、入力量ｕ(ｔ)と、測定量ｙ(ｔ)との関係が概略的に示されている。入力信号ｕ(ｔ)は、制御器２００（コントローラ）に供給され、これはビーム源２２０、例えばランプを上記の入力信号に相応して制御する。制御器とビーム源との間には、ドライバ２１０が設けられており、これは、ビーム源を作動させるための相応の出力を、入力量ｕ(ｔ)に応じて供給する。ここでビーム源、例えばハロゲンランプは、広帯域に強度ＩＢＢを放射し、このビームの一部がウェーハ２３０に到達する。これによってウェーハは加熱され、つぎにウェーハ高温計によって例えば狭帯域の信号ＩＮＢが求められ、これがウェーハ温度を求めるのに使用される。ビーム源強度が、入力信号ｕ(ｔ)だけを使用して熱放射器の十分に精確なモデリングによって決定されない場合、上述のように、別の測定量ｙ(ｔ)、例えばランプ電圧Ｖおよび／またはランプ電流Ｉおよび／またはランプビーム強度（広帯域の強度ＩＢＢおよび／または狭帯域の強度ＩＮＢ）を使用してビーム源強度を決定する。ここでこれらの測定した量ｙ(ｔ)は、上述のようにビーム源モデルを調整するために使用することも可能であり、この場合にはこのモデルからビーム源強度が得られる。
【００１９】
本発明の状態変数を決定する方法では、有利には第１評価関数および第１制御アルゴリズムを介して第１差分のフィードバックを行い、および／または第２評価関数および第２制御アルゴリズムを介して第２差分のフィードバックを行う。ここでこれらの評価関数は、測定信号と予想信号との一致に対する尺度を表す。この場合、上記の制御アルゴリズムによって決定されるのは、各差分が、評価関数の考慮の下でモデルにどのような影響を与えるかである。すなわち、モデルの状態および／またはパラメタがどのように変更され、これによってパラメタ適合化および／または状態補正が得られ、予想値と測定値とができる限り良好に一致するかである。低周波の偏差を一層効率的に補償できるようにするため、しばしば有利であるのは、フィードバック行列（Rueckfuehrungsmatrizen）による比例の補正の他に、フィードバック分岐に積分器を使用することである。差分を決定してこの差分をシステムモデルにフィードバックして状態補正ないしはパラメタ適合化を行うことを、この明細書内では一般的に制御量の決定とも称する。ここではこの制御量によって、モデル状態ないしはモデルパラメタに影響が及ぼされる。すなわち、これに関連して、制御量という用語は、制御器によって制御されるべきシステム出力量を意味する制御技術において慣用の「制御量」に対して拡張されているのである。
【００２０】
ＲＴＰシステムにおいて取り出される少なくとも１つの測定信号を用いてこのＲＴＰシステムのモデルから状態変数を決定する本発明の方法の別の有利な１実施形態において、このＲＴＰシステムは高速加熱装置であり、この高速加熱装置により、対象体、有利には半導体ウェーハをビーム源（例えばハロゲンランプのような熱放射器）によって加熱し、および／または上記のモデルは、ＲＴＰシステムにおいて加熱される少なくとも１つの対象体、例えば少なくとも１つの半導体ウェーハを含んでおり、かつ１システムモデルを形成している。このようなＲＴＰシステムは通例コールドウォールリアクタ（Cold-Wall-Reactor）と称される。それはウェーハ（対象体）の加熱が、実質的に、熱放射器のビームエネルギーを介して行われ、ＲＴＰシステム壁の温度がウェーハの温度よりも格段に低いという意味でこの壁が冷たいからである。
【００２１】
しかしながら一般的にはこのＲＴＰシステムをホットウォールリアクタ（Hot-Wall-Reactor）とすることも可能であり、ここではこのＲＴＰシステムの壁、ないしは処理されるべき対象体（例えばウェーハ）の存在するプロセスチャンバは、通例、加熱されるべき対象体よりも高い温度にある。
【００２２】
ＲＴＰシステムは有利には相異なる熱放射器を含んでおり、これらは１駆動制御量によってそれぞれ制御される。ここで有利には、放射するビーム強度を変調するため、駆動制御量を用い、相異なる変調パラメタで熱放射器（または一般的にはビーム源）を駆動制御し、これによってシステムモデルの複数のモデルパラメタ、例えばウェーハの透過率または反射率を一義的に適合化する。というのは有利にはシステムモデルにより、モデルパラメタを用いてウェーハの光学的特性を考慮するため、この場合にシステムモデルにおけるウェーハの光学的特性が、高速加熱装置におけるウェーハの実際の光学的特性に調整されるからである。ここでは熱放射器をグループにまとめることもでき、この場合、各グループは１つずつの駆動制御パラメタによって駆動制御される。
【００２３】
ビーム源（例えば熱放射器）の変調は、必ずしも周期的ではない連続的な励起によって行うないしは表すことでき、例えば、生成されるこの励起は、擬似ランダムなシーケンス（ランダムな励起）または有色雑音によって発生させることができる。ここでこれらのシーケンスないしはノイズは、熱放射器の調整量に（または一般的に１つまたは複数のビーム源に）適切に供給することができる。しかしながらこの周期的でない励起は、このシステムにおいて寄生的に（すなわち例えば障害によって）発生する励起によって生じることもあり、これらは熱放射器の調整量に影響を与える。このような場合にも本発明により、満足のいくパラメタ適合化が可能である。
【００２４】
本発明の殊に有利な実施形態では、上記の測定量は、半導体ウェーハから到来する少なくとも１つの熱放射を含んでおり、これはビーム検出器、有利には高温計によって検出される。しかしながらこの熱放射は別のやり方で求めることもでき、例えば、ウェーハと所定の間隔を有する熱電対を用いて求めることもでき、この熱電対は、熱放射によって発生した、例えば黒く塗られた面の温度変化を測定する。高温計により、ビーム強度を精確に決定することができ、またこの高温計は非接触で作動する。ここでこの高温計によって検出されるビーム信号には、半導体の測定領域から放射されるウェーハの熱放射の少なくとも１成分と、ウェーハで反射したビーム源のビームと、ウェーハ材料およびウェーハ温度に依存してウェーハを通過したビームとが含まれる。有利にはビーム源のビームは変調を有しており、この変調により、ウェーハの直接の熱放射との区別が可能である。これによって可能であるのは、ウェーハで反射したビームおよび／またはウェーハを通過したビームを、ビーム源変調の変調パラメタによって識別することである。これは例えば、出願人の特許明細書US 6,191,392およびUS 6,396,363に詳しく説明されている通りである。本発明の方法では、すでに述べたようにビーム源強度の測定技術的な検出は省略可能である。変調されたビーム源（熱放射器）を使用する際には、測定量は、実質的にウェーハの光学的特性に依存する交流成分を含み、ここでこの交流成分はビーム源の変調によって形成される。この場合、これにより、光学的特性（有利には放射率および／または透過率および／または反射率）の調整をアルゴリズムによって行うことができ、ここでこのアルゴリズムにより、このシステムモデルにおけるウェーハ（対象体）の光学的特性を適合化することによって、検出した測定量における交流成分およびシステムモデルによって予想した測定量における交流成分を調整する。
【００２５】
上記の実施形態とは択一的にまたこれに付加的に上記の測定量には、例えば非接触で高温計によって検出される、対象物から到来するビームを含んでおり、および／または上記の測定量は、直接的な接触による、例えば熱電対を用いて検出される温度または対象物の温度に関係する測定量を含んでいる。ここで対象物は、対象体、すなわち半導体ウェーハとつぎのように関係している。すなわち、対象体（半導体ウェーハ）の温度変化が、対象物の測定量の変化ないしは温度変化に影響を及ぼして、例えばモデルおよび／または関数によって、対象物の状態の知識（例えば、温度または温度に関係する測定量または測定量）から、対象体（ウェーハ）の状態および／または温度を決定できるように関係しているのである。上記の対象物は、例えば、第２のウェーハまたは「カバープレート」とすることができ、これはややウェーハから離れて、実際のウェーハの上および／または下に取り付けられている。これは、出願人のUS 6,051,512またはUS 6,310,328に記載されている通りである。さらにこの対象物は、例えばプロセスチャンバの１領域、対象体ないしはウェーハ面の近くにある、ウェーハビームの少なくとも一部を反射する面、対象体の近くに配置されている石英ガラスの領域（例えば石英プロセスチャンバの一部である）、またはプロセスチャンバに付加的に取り付けられる対象物とすることができ、ここでこれは、場合によって発生する温度変化および／またはウェーハ（対象体）の温度の測定量について敏感に反応する。有利には上記のＲＴＰシステムは、この実施形態においても、少なくとも１つの加熱装置を含んでおり、ここでこの加熱装置の出力する熱エネルギーは変調されており、ここで測定量を対象体において求めて、ここでこの対象体の温度は、その熱的な特性（例えば熱の量（themische Masse））および／または変調される加熱装置（例えばビーム源）への熱結合に起因して、加熱装置の変調にわずかにしか追従しない。すなわち、例えば、対象体における温度変調に対する相対的なパラメタ（例えば、全体信号の振幅によって除算した変調振幅など）は、加熱装置の変調に対する同じ相対的なパラメタの約２５％以下であり、有利には１０％であり、または１％よりも小さいこともある。有利には上記の対象体は、半導体ウェーハ、少なくとも１つの半導体ウェーハを少なくとも部分的に包囲するカバー（例えば、出願人の特許明細書US 5,837,555，US 5,872,889および特許明細書DE 101 56441からから公知のグラファイトボックスないしはPCT/IB99/01946に記載されているボックス）、ＲＴＰシステムのプロセスチャンバのチャンバ壁（またはチャンバ壁の一部）を含むか、または一般的に半導体ウェーハの近くの対象物を含むか、またはそれそのものである。有利には上記の測定量を、高温計および／または熱電対によって検出し、状態の求める状態変数は、対象体の温度および／または半導体ウェーハの温度であり、有利には測定量は、半導体ウェーハにおいておよび／または半導体ウェーハの近くの対象物において求められる。同様に有利には対象体の光学的特性、例えば、反射率、透過率および／または放射率はモデルにおいてモデルパラメタとして考慮される。
【００２６】
本発明の有利な実施形態では、測定量の予想値の決定には、ウェーハビームの予想値の決定が含まれる。ここでこの予想値により、ウェーハビームによって影響を受ける、高温計信号の成分が予想される。すなわちウェーハの測定スポット（Messflecke）の領域におけるウェーハビームの成分であり、これはビーム測定装置の測定信号に寄与する。検出される信号は、ウェーハのビーム成分も、ビーム源、すなわち熱放射器のビーム成分も共に含むため、一義的な状態補正のためには、ウェーハ成分と熱放射器成分とを分離することが有利である。ここで状態の再構成または言い換えると正しい解釈は、２つのビーム成分のモデル予想に依拠する。ウェーハの信号成分の予想には、有利には高温計の測定波長の領域において、求めた状態変数およびウェーハの求めた放射率に基づいて、ウェーハの熱放射の強度値を決定することが含まれる。有利には続いてモデルに基づき、高温計の測定波長の領域において前もって求めたウェーハビームの強度値およびウェーハの求めた放射率を考慮して、ウェーハビームの予想値を決定する。これにより、ウェーハによって生じる成分を高温計信号において有利にも予想することができる。この際のこのモデルにより、チャンバがウェーハの有効放射率に与える影響を考慮する。それは、チャンバ幾何学形状とチャンバ壁の反射率が見かけ上、放射率を増大させるように作用し得るからである。
【００２７】
本発明の有利な実施例では、測定量の予想値の決定は、ウェーハ予想値の決定の他にさらにランプ予想値（ビーム源予想値）ないしは一般的にビーム測定装置において検出されるビーム源のビームの予想値の決定を含む。ここでこのビーム源は有利には、任意の形状のハロゲンランプ、フラッシュランプおよび／または任意の形状のアークランプまたはレーザ光源などのランプである。一般的にはビーム源は高温の面、例えば加熱したプレートとすることも可能である。ランプ予想値ないしはビーム源予想値により、ビーム源によって生じる高温計信号または検出器信号の成分が予想される。これによって、例えばウェーハにおける反射および／または透過によって生じる、ビーム源から発生したビームの成分を高温計信号において予想することができ、ここでこのためにウェーハの反射率／透過率の適合化されたパラメタを使用することができる。この際にウェーハとビーム源（ランプ）との間の相互作用に起因したランプ（ビーム源）予想値の決定には、有利にはウェーハの熱放射の広帯域強度値を決定することが含まれ、ここでこれは求めた状態変数（例えばウェーハ温度）に基づき、ウェーハの放射率を考慮することによって行われる。モデル予想の精度を改善するため、一般的にはビーム相互作用または別の熱結合メカニズム、例えば、さまざまな対象体（例えば、プロセスチャンバ内のランプ、ウェーハ、石英エレメント、またはプロセスチャンバまたはその一部）間の熱線路および／または熱対流（Waermekonvektion）を考慮することができる。有利にはランプ予想値の決定にはさらにビーム源に対する強度値の決定が含まれ、ここでこれはランプモデルないしはビーム源モデルおよびビーム源の駆動制御量に基づいて行われる。熱放射器の状態は、その調整量だけに依存するのではなく、一般的には広帯域のビーム相互作用に介して相互に結合されるため、有利であるのは、相異なる熱放射器の相互作用を一緒に考慮して、熱放射器の状態を予想する精度を改善することである。この際にランプないしはビーム源モデルによって有利には、個々のビーム源間の相互作用および／またはウェーハとの相互作用が考慮され、ここでこれはこのウェーハの熱放射の広帯域強度値がランプビーム源モデルの入力量に入力されることによって行われる。さらにこのランプモデルにより、有利には個々のビーム源の間、例えば、複数のランプからなるランプバンク（Lampenkbank）のランプ間の相互作用を考慮する。半導体ウェーハも、相異なる相互のビーム源も共にビーム源の都度の強度値に相互作用を有する。この際にこの相互作用はつねに時間的に遅延してビーム源の強度値に影響を及ぼす。ビーム相互作用は、調整量を介して定められるパワー入力値の他に付加的なパワー入力値を生じ、ここでこれは調整量と同様にビーム状態の時間的変化を決定する。例えば、ランプないしはビーム源モデルにおいてこの相互作用を考慮することにより、個々のビーム源に対して極めて精確な強度値を予想することができる。
【００２８】
この方法によって決定した半導体ウェーハの温度値を温度制御に使用したいため、すべての計算をリアルタイムに、有利には固定のタイムステップで実行する。したがってリアルタイムの要求に適合するために有利であるのは、所要の計算能力を最小化することである。ランプないしはビーム源に対するモデルを簡略化して所要の計算能力を低減するためには、ビーム源を有利にはグループとしてまとめて、グループ毎に強度値を決定する。ここではグループ毎の強度値の決定をグループの少なくとも１つの代表、有利にはグループの少なくとも２つの代表に基づいて行って、より高い精度を得る。この際に有利にはビーム源を少なくとも１グループ内で同じ駆動制御量によって駆動制御する。
【００２９】
ランプ（熱放射器）の予想値を決定する際、有利にはつぎのようなモデルを使用する。すなわち、ウェーハで反射され、また場合によってはウェーハを通過し高温計の視野に入るランプビームの成分を予想し、またビーム源の決定した強度値およびウェーハの求めた放射率に基づいてこの予想を行うモデルを使用する。ここではこのモデルにより、有利には、求めた放射率に基づいてウェーハの反射率と、場合によっては透過率とが求められ、ランプビームの反射および透過した成分が決定される。さらにこのモデルにより、有利にはチャンバ幾何学形状が考慮され、多重反射も考慮される。
【００３０】
有利には測定量の予想値は、ウェーハ予想値とランプ（ビーム源）予想値とを加算することによって形成される。ここでこれらは一緒になって高温計の測定信号が予想される。ここでウェーハビームの予想値は、実質的に測定量の予想値の直流成分を含んでおり、またランプ予想値は、実質的に測定量の予想値の交流成分および直流成分を含んでいる。測定量の予想値の交流成分は、実質的にビーム源のビームの変調と、ビーム源から発しウェーハで反射したビーム成分とから得られ、これにより、これらの２つの信号の区別が可能になる。
【００３１】
有利にはウェーハの放射率を求めるために、少なくとも部分的に上記の測定量の予想値を使用する。この際にこの測定量の予想値はフィルタリングされ、その交流成分が求められる。ここでこの交流成分は実質的に、ビーム源から発してウェーハで反射したビームの変調成分に相応する。ウェーハの放射率を求めるため、有利には適応形のアルゴリズムを使用する。このアルゴリズムは、測定量の予想値の交流成分（例えば＞１Ｈｚ）と、半導体から到来し高温計によって検出されるビーム（半導体ウェーハの少なくとも１つの測定スポットから発する）の交流成分とを調整する。この適合化アルゴリズムは、交流成分だけを比較するため、この適合化は実システムおよびシステムモデルの状態には依存しないで行われる。したがって適合化アルゴリズムおよび状態補正は互いに影響し合わないのである。
【００３２】
高速加熱装置においてウェーハ温度を均一化するため、これは有利にはランプないしはビーム源に対して相対的に回転させられる。ここでこの回転（ローテーション）は、半導体ウェーハから到来するビームの交流成分を形成することがある。ここでこの交流成分は、例えば、ウェーハ（対象体または基板）表面における不均一性、ないしは一緒に回転するウェーハ支持装置（ウェーハ支持器）の不均一性（光学的な変動、すなわち、透過および／または反射についての不均一性）によって形成される。ここで上記のウェーハ支持器は、ウェーハを支持し場合によってはこれを回転さ血せる。この交流成分は、良好な放射率値を求めるために、すなわちモデルパラメタを適合化するために、および／またはモデルにおいてウェーハおよび／または高速加熱装置の状態変数を求められために（例えば、回転速度および／または回転のフェーズなどの状態変数を求める際に）考慮される。有利には上記のように、求めた放射率を引き続いてスケーリングする。ここでこのスケーリングは、この放射率が別の処理に供給される前に行われ、使用した値についての互換性が得られるようにする。
本発明の有利な実施形態では、モデルにおいて半導体ウェーハをいわゆる黒体とみなして状態変数を求めるため、状態変数を求めるための放射率算出は不要であり、またこのモデルでは状態変数を求めるためにビーム源の駆動制御量ならびに所定の状態補正だけが必要である。
【００３３】
本発明で使用したモデルは、物理的なモデルをベースにすることが可能である。すなわち、このモデルは、実際にベースとなっている物理的な作用を可能な限り精確に表すのであり、またはこのモデルは経験に基づくものとすることが可能である。すなわち、例えばシステム伝達関数によって表すことができるのである。ニューラルネットワークを用いてモデルを表すのが有利なこともある。さらに有利には複数の部分モデルが使用され、ここでこれらの部分モデルは、それらが全体となってまたその相互作用によってはじめて、対象体（基板）および高速加熱装置からなるシステムの全体モデルを形成するのである。
【００３４】
以下では発明を有利な実施例に基づき、図面に関連して詳しく説明する。
【００３５】
図面において、
図１は、本発明の方法を使用することのできる高速加熱装置の概略図を示しており、
図２は、図１の高速加熱装置の部分概略図を示しており、ここではビームセンサの入射角または開口角および高速加熱装置の相異なる素子がビームセンサの測定信号に与える影響が示されており、
図３は、ＲＴＰ装置における温度制御の概略図を示しており、
図４は、高速加熱装置においてウェーハ温度を決定する流れを表すブロック図を示しており、
図５は、高速加熱装置においてウェーハ温度を求める際の部分様相の概略図を示しており、
図６は、高速加熱装置においてウェーハ温度を求める際の別の部分様相の概略図を示しており、
図７は、高速加熱装置においてウェーハ温度を求める際に使用されるランプモデルの機能ブロックの概略図を示しており、
図８は、入力量ｕ(ｔ)と測定量ｙ(ｔ)との関係の概略図を示している。
【００３６】
図１は、半導体ウェーハ２を熱処理する高速加熱装置１の概略図を示している。
【００３７】
高速加熱装置１はケーシング４を有しており、これは上側の壁６と、下側の壁７と、その間に配置された側壁８とからなっている。壁６，７および８は一緒になってチャンバ１０を形成している。チャンバ１０は、２つの石英プレート１２によって上側のチャンバ領域１４と、中央のチャンバ領域１５と、下側のチャンバ領域１６とに分けられている。上側のチャンバ領域１４および下側のチャンバ領域１６にはハロゲンランプ形の多数のビーム源１８がそれぞれ設けられている。択一的または付加的には別のビーム源、例えばアークランプ、フラッシュランプまたはレーザを設けることも可能であり、ここでこれらのビーム源は大きなダイナミックを有しており、ウェーハ２を急速に加熱することができる。石英プレート１２は、ビーム源１８のビームに対して実質的に透過性である。
【００３８】
中央のチャンバ領域１５はプロセスチャンバ１５を構成しており、ここにはウェーハ２が、詳しく図示していない有利な支持装置を介して収容されている。この支持装置は、ウェーハ２を回転するための回転装置を含むことができ、これは、半導体ウェーハ２をプロセスチャンバ内で回転させることができる。すなわちウェーハをビーム源に対して回転させることができるのである。プロセスチャンバの領域において側壁８は、半導体ウェーハ２を出し入れするための出し入れ開口部２０を有する。出し入れ開口部２０は、詳しく図示していない有利なメカニズムを介して閉じることができる。有利には出し入れ開口部２０とは反対側の側壁８にガスインレット開口部２２を設けて、中央のチャンバ区分１５，すなわちプロセスチャンバ区分にガスを導き入れるが、必ずしもこのようにする必要はない。
【００３９】
さらにプロセスチャンバ１５内には有利には補償リング２４が設けられており、これは熱処理中に発生する、ウェーハにわたる温度分布についてのエッジ効果を補償することができる。
【００４０】
有利には下側のケーシング壁７にビーム測定装置２６、例えば高温計を挿入するための開口部が設けられている。高温計２６は、ウェーハ２の方を向いた視野を有しており、これは図１において破線で示されている。この視野は、つぎのように配置されており、またつぎのような開口角を有している。すなわち、ビーム源から直接出て来たビームは高温計２６には入らないか、またはこのようなビームが、この高温計によって極めてわずかにしか検出されないように配置されており、またこうなるような開口角を有するのである。しかしながらウェーハ２で反射するビーム源のビームは、図２においてビームＣで概略的に示したように高温計２６の視野に入ることができる。
【００４１】
図２は高速加熱装置１の部分領域を概略的に示しており、また殊に高温計２６の視野（α）に入る相異なるビームコンポーネントを示している。まずウェーハ２から直接発する熱放射は、これが高温計２６の直接の視野の１点から発した場合にはこの高温計の視野に入る。これは図２の矢印Ａで示した通りである。さらに、下側のチャンバ壁７およびウェーハ２それ自体で反射したウェーハ２の熱放射は、高温計２６の視野に入る。これは破線の矢印Ｂで示した通りである。
【００４２】
さらにビーム源１８から発するビームもウェーハ２で反射することによって高温計の視野に入る。これは矢印Ｃで示した通りである。当然のことながら図示したのとは異なる反射パターンが可能であるため、種々異なるビーム成分がウェーハからもビーム源からも共に高温計の視野に入る。図２の図で仮定したのは、ウェーハ２が、ビーム源１８のビームに対して実質的に透過でないことである。そうでない場合、上側のビーム源１８から発するビームもウェーハ２を通って高温計２６の視野に入ることが可能である。
【００４３】
ウェーハ２の熱放射と、ウェーハ２で反射したビーム源１８のビームとを区別をできるようにするため、ビーム源１８のビームは変調されている。ここではこの変調を選択して、ウェーハ２の熱放射がこの変調にしたがわないようにする。ウェーハで反射されたビームと、ウェーハを通過したビームとを区別するため、ウェーハの上側および下側に配置されるビーム源は、相異なる変調の種類、例えば変調周波数および／または変調フェーズを有することが可能である。
【００４４】
図３は、本発明による温度決定を使用する高速加熱装置の温度制御の概略図を示している。
【００４５】
図３ではＲＴＰ（Rapid Thermal Processing）装置とも称される高速加熱装置がブロック３０によって示されている。ブロック３０からセンサ信号がブロック３２に到達し、ここで本発明による温度の決定が行われる。このセンサ信号は有利には高温計２６の信号であり、これは交流成分も直流成分も共に含む。不透明なウェーハでは交流成分は実質的に、ウェーハで反射したランプビームだけから出て来るのであり、これに対して直流成分は、ウェーハの熱放射からも、ウェーハで反射したランプビームからも共に発するのである。不透明なウェーハは、シリコンウェーハでは例えば６００℃を上回る場合に生じるため、場合によってはこのウェーハを透過する、例えばウェーハの上側のビーム源からのビームは関係しない。
【００４６】
ブロック３２では、以下にさらに詳しく説明する方法によってウェーハの温度が決定される。ウェーハの実際の温度（Ｔｉｓｔ）を可能な限り最善に表すべきである求めた温度は、ブロック３４の制御ユニットに転送される。ブロック３４の制御ユニットは、実際温度（Ｔｉｓｔ）と、入力される温度目標値（Ｔｓｏｌｌ）とを比較し、この比較に基づいて高速加熱装置３０のランプの駆動出力を制御する。このために個々のランプに例えば有効電圧（Ｕｅｆｆ）を加える。ブロック３４の制御ユニットは、例えばＰＩＤ制御器またはフィードフォワード制御を含むモデルベースの制御器のような任意の制御器を有することができる。いずれにせよ駆動制御信号Ｕｅｆｆの値は、ブロック３４の制御ユニットからブロック３２にも転送され、これによって温度の決定に使用することができる。ブロック３２における温度の決定を、以下、図４〜７に関連して詳しく説明する。
【００４７】
図４はブロック図の形態で、温度算出方法の現時点での有利な実施形態を示している。
【００４８】
実際の温度算出はブロック４０で行われる。ブロック４０では静的なチャンバモデルに基づいてウェーハ温度が求められ、ここでこの静的なチャンバモデルには、チャンバのモデル、チャンバ特性の少なくとも１つのモデル、有利にはチャンバにある対象体のモデル、有利には例えばウェーハモデルが含まれ、またオプションでランプないしはビーム源モデルが含まれる。各モデルを単純化するため、有利には少なくとも部分的に理想化されたパラメタを個々のモデルに使用する。そこでウェーハモデルにおけるウェーハを、例えば黒色の放射器または放射率１のいわゆる黒体とみなす。ウェーハ温度を求めるための入力量として、ランプ全体に加えられる有効電圧（Ｕｅｆｆ−Ｌａｍｐｅｎ−ｋｏｍｐｌｅｔｔ）を使用し、これは例えば図３の制御ユニット３４からブロック４０に供給される。求めるウェーハ温度は、さらに状態補正値（制御量）Ｚに基づいて適合化される。この状態補正は、一種の制御ループと解釈することができる。それは、測定した値と、モデル（観測器）によって予想した値とから、目標値−実際値比較と同様に、差分ないしは補正値を求めるからである。ここで制御器の調整量は、状態補正値に相応する。ランプないしはビーム源に加えられる有効電圧に加えてまたはこれとは択一的に、ビーム源から放射されるエネルギーについての情報を提供する有利な任意のビーム源パラメタを使用することができる。したがって例えば、電流を選択することができ、またはビーム源のビームを求めることのできる直接測定したビーム量を選択することも可能である。
【００４９】
状態補正値（制御量）Ｚそれ自体はブロック４２で決定され、またこの補正値は、測定したウェーハ高温計信号（ＤＣ＋ＡＣ）ｋｏｍｐｌ．−ｇｅｍ．と、予想したウェーハ高温計信号（ＤＣ＋ＡＣ）ｋｏｍｐｌ．−ｖｏｒｈ．との差分に比例している。ブロック４２は、いわゆるＰ制御器として設計することができ、この場合に補正値は誤差に比例することになる。しかしながら低周波の残差を補償するため、通例、少なくとも１つのＩ制御器が加えられる。当然のことながら制御器は、ＰＩＤ制御器として実施することも可能である。測定したウェーハ高温計信号は、図３のブロック３０からブロック３２に供給されるセンサ信号に相応する。このウェーハ高温計信号は直流成分および交流成分を含む。直流成分は、図２の矢印Ｃで示したように、実質的にウェーハで反射したビームによって形成される。この直流成分は付加的に、ウェーハビームすなわちウェーハの熱放射と、ウェーハで反射したランプビーム、および／またはプロセスチャンバおよび／またはケーシングのチャンバ壁で反射したランプビームとを含む。
【００５０】
予想したウェーハ高温計信号は、ウェーハビームの予想値ＤＣＷａｆｅｒ−ｖｏｒｈ．と、ランプ予想値（ＡＣ＋ＤＣ）Ｌａｍｐｅｎｒｅｆｌ．−ｖｏｒｈ．とから形成される信号である。ここでウェーハビームの予想値が実質的に１つの直流成分しか含まないのに対して、ランプ予想値は直流成分および交流成分を含む。
【００５１】
ウェーハビームの予想値は、ブロック４０で求めたウェーハ温度Ｔｗａｆｅｒから決定される。この求めたウェーハ温度はまずブロック４４に転送される。ブロック４４ではウェーハビームの予想される強度が、高温計測定領域において、例えば2,3μｍで決定される。この決定は、ウェーハ温度Ｔｗａｆｅｒと、求めたウェーハの放射率Ｅｗａｆｅｒ−ｓｋａｌとに基づいて行われる。放射率の算出を以下でさらに詳しく説明する。
【００５２】
ウェーハビームの予想される強度Ｉｗａｆｅｒ−２，３は、続いてブロック４６に転送される。ブロック４６では高温計信号におけるウェーハビームの成分が予想され、ここでこの成分は実質的に直流成分であるが、場合によっては交流成分を含むこともある。この予想はモデルを使用して行われ、このモデルには高温計測定領域におけるウェーハビームの強度（Ｉｗａｆｅｒ−２．３）ならびに求めた放射率Ｅｗａｆｅｒ−ｓｋａｌ．が可変の量として入力される。ここでこのモデルは、チャンバがウェーハの見掛けの放射率に与える影響を考慮するさらに１つのモデルを含んでいる。すなわち、プロセスチャンバないしはチャンバ壁の反射特性による見掛けの放射率増大を考慮するモデルが含まれているのである。高温計測定信号において予想されるウェーハビームの成分ＤＣｗａｆｅｒ−ｖｏｒｈ．は、ウェーハビームの予想値を表し、ブロック４８の加算器に転送され、この加算器においてこの値はランプ予想値に加算されて、予想されるウェーハ高温計信号（ＤＣ＋ＡＣ）Ｋｏｍｐｌｅｔ−ｖｏｒｈ．が得られる。
【００５３】
上記のランプ予想値は、ウェーハビームの予想値とは独立して求められる。ここではまずランプビームの強度が、ランプに加えられる有効電圧に基づきまたは別の有利なビーム源パラメタに基づき、ランプ（ビーム源）モデルによって求められる。しかもこれはブロック５０で行われる。ランプに加えられる有効電圧は、例えば、図３におけるブロック３４の制御ユニットからブロック５０に供給される。ランプモデルを簡単にするため、高速加熱装置に例えば５０個以上設けられ得るランプの個々の強度を求めることはしない。むしろ有利にはこれらのランプは別個のグループに、例えば４つのグループに分けられ、ここで各グループのランプはそれぞれ実質的に同じランプ電圧によって駆動制御される。有利な実施例では、各グループに対する強度値の決定は、グループの少なくとも２つの代表に基づいて行われる。
【００５４】
上記のランプモデルは、このランプモデルによって各ランプフィラメント間の相互作用が考慮されるように構成されている。さらにこのランプモデルにより、各ランプとウェーハビームとの相互作用が考慮される。したがってランプビームの強度を決定する際には、加えたランプの有効電圧の他に、ウェーハビームの予想される広帯域強度ＩＷａｆｅｒ−ｖｏｒｈ．もこのランプモデルに入力する。このウェーハビームの予想される広帯域強度ＩＷａｆｅｒ−ｖｏｒｈ．はブロック５２で決定され、詳しくはブロック４０で求めたウェーハ温度Ｔｗａｆｅｒと、場合によって求めた放射率とに基づいて決定される。
【００５５】
ランプモデルに入力されるコンポーネントを、説明のために図７に再度示す。ここでは円５４が実際のランプモデルを構成する。円５６によって示したようにこのランプモデルからランプビームが導出される。
【００５６】
ランプモデル５４には、何もない無限の空間におけるランプビームの強度をモデル化する理想化されたランプモデルが入力される。しかしながらこのランプモデル５４には、ランプの個々のランプフィラメント間、殊に隣接するランプ間の相互作用を考慮する、ブロック６０から得られる補正パラメタも入力される。これらの相互作用は、図７の右下のコーナに示した図に概略的に示されている。
【００５７】
ランプモデル５４にはさらに円６２から得られる第２の補正パラメタも入力され、この補正パラメタは、ランプフィラメントとウェーハ２との相互作用を考慮する。これらの相互作用も同様に上記の概略図に示されている。
【００５８】
ランプフィラメント相互間およびランプフィラメントとウェーハとの間のそれぞれの相互作用は円６４によって示したように基準センサに基づいてあらかじめ求められる。基準センサを用いた測定の代わりに当然可能であるのは、各相互作用に対する相応の数学モデルを設けることである。
【００５９】
ここで再び図４を参照してランプ予想値の決定について引き続き説明する。ブロック５０で決定したランプビームの強度ＩＬａｍｐｅｎはここでブロック６６に転送される。ブロック６６では高温計信号におけるランプビームの予想される成分が決定される。この決定は、ランプビームの強度ＩＬａｍｐｅｎと、求めたウェーハの放射率Ｅｗａｆｅｒ−ｓｋａｌ．とを入力量として使用するモデルによって行われる。このモデルは、個々のランプの成分に対する重み付けを含んでいる。それはランプが異なれば、高温計信号への影響は異なるからである。このモデルにより、ウェーハで反射され高温計の視野に入る高温計測定領域のランプビームの成分が考慮される。ここではこのモデルにより、ウェーハの反射率ならびにチャンバの幾何学形状を考慮する。このウェーハの反射率はここでも、決定した放射率Ｅｗａｆｅｒ−ｓｋａｌ．から求める。実質的に成立するのは、ウェーハがランプビームに対して不透明である限り、ウェーハの反射率は、１から放射率を減算したものに等しいことである。
【００６０】
高温計信号においてランプビームの予想される成分（ＡＣ＋ＤＣ）ｌａｍｐｅｎｒｅｆｌｅｋｔｉｏｎ−ｖｏｒｈ．は、ランプ予想値としてブロック４８の加算器に供給され、そこでウェーハビームの予想値に加算される。このランプ予想値は直流成分ならびに交流成分を含んでおり、ここでこの交流成分はランプ強度の変調から得られ、ここでこれは、例えば加えられる有効電圧を変調することによる。
【００６１】
すでに述べたようにブロック４８ではウェーハビームの予想値とランプ予想値とが加算され、予想されるウェーハ高温計信号が形成され、これがブロック４２に供給される。ブロック４２では、実際に測定したウェーハ高温計信号と、予想されるウェーハ高温計信号との差分が求められ、またここから状態補正値（制御量）Ｚが決定される。この状態補正値そのものはブロック４０において、求めたウェーハ温度Ｔｗａｆｅｒに影響を及ぼす。ここでこのシステムは、上記のループを継続して通過していくうちに上記の差分がゼロに向かって収束するように設計される。この差分がゼロないしは前もって定めた許容区間内になると直ちに、求めたウェーハ温度Ｔｗａｆｅｒと実際のウェーハ温度とが等しいとする。
【００６２】
上述の機能ブロックのうちのいくつかにおいて「求めた放射率」を入力量として使用した。この求める放射率の決定の仕方について以下、図４を参照して詳しく説明する。
【００６３】
かなり前の箇所ですでに説明したように、図４のブロック４８ではウェーハビームの予想値とランプ予想値とが加算され、予想されるウェーハ高温計信号（ＤＣ＋ＡＣ）ｋｏｍｐｌ．−ｖｏｒｈ．が得られる。交流成分も直流成分も共に有するこの予想されるウェーハ高温計信号は、ブロック９０のフィルタに導かれ、ここで直流成分が濾波される。したがってブロック９０から出力される信号は、実質的にランプビームの変調だけから発した交流成分だけを含む。この信号をＡＣｌａｍｐｅｎ−ｖｏｒｈ．と称する。この信号は入力量としてブロック９２に転送される。別の入力量として、測定したウェーハ高温計信号の濾波された成分がブロック９２に導かれる。このために、測定したウェーハ高温計信号（ＤＣ＋ＡＣ）ｋｏｍｐｌ．−ｇｅｍ．が、ブロック９６のフィルタを通して導かれ、直流成分が濾波される。結果的に得られる信号は、測定されたウェーハ高温計信号の交流成分ＡＣｇｅｎ．に相応し、これも同様に入力量としてブロック９２に導かれる。ウェーハ高温計信号の測定された交流成分と、ウェーハ高温計信号の予想された交流成分とからブロック９２においてこのウェーハに対する放射率値が決定される。このためにまず適応形アルゴリズムにより、システムモデルの（例えばウェーハの放射率、反射率および透過率を含めた）光学的特性を適合化させて、測定されるウェーハ高温計信号（＞１Ｈｚ）と、予想されるウェーハ高温計信号の交流成分とを一致させる。この適合化アルゴリズムは、測定されるウェーハ高温計信号の交流成分および予想されるウェーハ高温計信号の交流成分だけを使用して比較するため、この適合化は、実システムの状態およびシステムモデルには依存せずに、殊にウェーハ（対象体）の温度に依存せずに行うことができる。この適合化の後、光学的特定および殊に放射率をシステムモデルから読み取るないしは取り出すことができる。
【００６４】
このウェーハが熱処理中に回転される場合、このウェーハ回転は、回転速度に相応する交流成分を形成することがあり、この交流成分もブロック９２において放射率値を求める際に考慮することができる。例えば、この回転速度に相応する交流成分を濾波することができる。
【００６５】
ブロック９２で求めた放射率Ｅｗａｆｅｒはブロック９４に転送され、このブロックにおいてこの放射率は後続の処理のためにスケーリングされ、Ｅｗａｆｅｒ−ｓｋａｌ．として後続の決定プロセスに供給される。
【００６６】
上記のように放射率を決定する際には実質的に、使用したビーム検出器の、例えばウェーハ高温計２６の測定領域における放射率だけが求められる。これは例えば2.3μｍである。このような決定の際に仮定したのは、もっぱらビーム源の変調から得られる測定ならびに予想のビーム信号の交流成分が、実質的にウェーハにおける反射ないしはチャンバ壁における反射によって形成されることである。したがってウェーハの反射率は、適合化アルゴリズムによって光学的な特性を上記のように適合化させる際には重要なファクタである。当然のことながらこのウェーハが加熱ビームに対して不透明でない場合には、ウェーハの透過率も重要な役割を果たし得る。
【００６７】
図５は、高速加熱装置において半導体ウェーハの温度を決定するシステム、ないしは状態または状態変数を決定するシステムの簡略化された図を示している。図５では類似または同じ要素を説明する場合、前の図と同じ参照符号を使用する。
【００６８】
図６は、放射率を決定する、またはモデルパラメタを決定するための簡略化された図を示している。図４で説明したように、本発明の方法では、少なくとも１つの状態変数（例えばウェーハ温度）の決定と、少なくとも１つのモデルパラメタ（例えば放射率）の決定ないしは適合化とは並列に行われる。ここでは状態の決定は、図５において機能ブロック７６，７２，８２，８４および８６によって簡略化して示した観測器によって行う。モデルパラメタの適合化または適応化は、図６において機能ブロック１０４，１０２，１１２，１１０および１０８によって概略的に示した適応形の観測器によって行う。
【００６９】
図４に示した本発明を再度説明するため、以下では状態決定およびパラメタ適合化を図５および６に概略に示した観測器を用いて再度互いに独立して説明する。ここで図４による本発明の方法では上述のように状態決定とパラメタ適合化とが並列に行われる。状態の決定およびパラメタの決定を順次に行うことも同様に可能であり、これは例えば、相異なる測定量およびそれらの予想値を順次に求めることによって、すなわち、例えば１測定信号の交流成分および直流成分を図４の実施形態とは異なって順次に求めて状態ないしはパラメタ決定に使用することによって行われる。
【００７０】
図５には加熱ランプ１８を有する高速加熱装置１が概略的に示されている。高速加熱装置１には半導体ウェーハ２がその熱処理のために配置されている。高温計２６は、ウェーハ２の一方の面を向いている。
【００７１】
加熱ランプ１８は駆動制御ユニット７０を介して駆動制御される。
【００７２】
ウェーハ２の熱処理中、ウェーハビームもウェーハで反射されたビームも共に含むウェーハから到来するビームが高温計２６で測定され、この測定信号がブロック７２に転送される。この測定信号は参照符号７４でも概略的に示されている。
【００７３】
実際の高速加熱装置１の他に、破線を付けたボックス７６に高速加熱装置１のモデル１′が示されている。モデル上の高速加熱装置の特徴部分はそれぞれアポストロフィ（′）で特徴付けられている。高速加熱装置のモデル１′には例えばランプのモデル１８′と、ウェーハのモデル２′と、チャンバのモデル４′と、高温計のモデル２６′とが含まれている。加熱ランプ１８の駆動制御信号は、破線７８によって示したように高速加熱装置１の上記のモデルに入力される。全体モデルの一部であるブロック８０によって、装置としてのモデル１′においてウェーハ２′の温度Ｔが与えられる。ここでこの温度により、ウェーハモデルの状態ないしは別のモデルの状態および／またはウェーハのモデル２′ないしは別のモデルに影響が及ぼされる。ウェーハ２′に対してあらかじめ設定した温度Ｔおよび駆動制御出力に基づいて、高速加熱装置のモデル１′は、予想される高温計信号（ＤＣ＋ＡＣ）ｋｏｍｐｌ．−ｖｏｒｈ．を算出し、これをブロック８２に伝送する。ブロック７２から得られる測定した高温計信号および予想した高温計信号８２は共にブロック８４に伝送され、ここでこれらの２つの値の間の差分が計算される。つぎにこの差分から状態補正値（制御量）が決定されて、これがブロック８０に伝送される。これにより、この状態補正値が考慮されて、ブロック８０において決定された、モデルにおけるウェーハ２′の温度量Ｔ（これは１つまたは複数のモデルの状態の状態変数として得られる）が変更される。温度Ｔは、このモデルから円８６にも出力され、このモデルの外部において例えば温度制御または温度調整に使用可能である。図５に示したシステムは、連続してまたはあらかじめ設定可能な時間が経過することで（例えば、サンプリング周波数を用いて）、測定した高温計信号と、モデルから予想される高温計信号とを比較し、またモデルの適切な状態を選択することによって、差分をゼロに向かって制御しようとする。この差分がゼロまたは許容範囲内である場合、円８６のモデル化されたウェーハ温度は実際のウェーハ温度に相応する。これにより、単独のウェーハ高温計２６を使用して、この実際のウェーハ温度を正確に求めることができるのである。
【００７４】
参照符号８８において、モデル化されたビーム強度は、参照符号７４で示された実際のビーム強度に対峙している。ここでこのモデル化されたビーム強度は、このモデルにより、ウェーハビームと、ランプビームとに分けることができる。それはそれぞれの寄与がモデル予想から識別可能だからである。
【００７５】
図６は、本発明にしたがって放射率を決定するシステムの択一的な図を示しており、ここでこの図の構造は、図５のそれに類似している。したがって図６において、同じまたは同等の部分を説明する場合、図５と同じ参照符号を使用する。図６も高速加熱装置１の概略図を示しており、ここでこれは、ケーシング４と、ビーム源１８と、そこに収容された半導体ウェーハ２とを有する。さらにここでも高温計２６が示されている。加熱ランプ１８はここでも駆動制御装置７０を介して駆動制御される。
【００７６】
参照符号１００で実際に測定される高温計２６のビーム強度が示されており、この際に図６では交流成分だけが示されている。この交流成分ＡＣｇｅｍ．は、高温計２６からブロック１０２にも転送される。
【００７７】
ブロック１０４にも高速加熱装置のモデルが示されており、モデル要素にはアポストロフィ（′）が付されている。高速加熱装置のモデル１′には、ウェーハのモデル２′と、チャンバのモデル４′と、加熱ランプのモデル１８′と、高温計のモデル２６′とが含まれている。
【００７８】
破線７８によって示したように、このモデルには駆動制御ユニット７０の駆動出力が供給される。さらにボックス１０４にはブロック１０６が示されており、ここでは2.3μｍにおいてウェーハの放射率が決定される。この放射率は、ウェーハのモデル２′に入力され、また楕円（インタフェース）１０８に出力される。このモデル内では、高速加熱装置１に加えられる駆動出力に基づいて高温計信号の交流成分ＡＣｖｏｒｈ．が予想される。この信号はブロック１１０に伝送され、またここからブロック１１２に伝送される。ブロック１０２から得られる信号ＡＣｇｅｍ．も同様にブロック１１２に伝送される。ブロック１１２では、実際に測定した高温計信号の交流成分と、予想した高温計信号の交流成分との間の差分が決定され、またこの差分から制御パラメタが求めら、これがブロック１０６に供給される。この制御パラメタに基づき、ブロック１０６においてウェーハの状態変数としての（ないしはより正確に言えばシステムモデルのパラメタとしての）放射率が変更され、またウェーハのモデル２′に供給され、楕円１０８（インタフェース）にも出力される。ここでは詳しく立ち入らないが、放射率の変更は、当然のことながらモデルにおける別の光学的な特性、例えば反射率および／または透過率の変更を伴うことに注意されたい。
【００７９】
このシステムはここでもつぎのように構成されている。すなわちこのシステムが、上記の差分ＡＣを０に低減し、ないしはあらかじめ定めた許容区間内の値に低減して、ウェーハのモデル化された放射率と、実際の放射率とを一致させるように構成されているのである。
【００８０】
上で使用した相異なるモデルは、個別の手法で構成することできる。ランプモデルでは、予想される高温計信号についての各ランプの重み付けと、ランプモデルの較正と、殊に個々のランプがモデルに与える影響とを較正方法に基づいて求めることができる。このような較正方法では個々のランプを駆動することができ、またここから出力されるランプ放射を測定することができる。これは高速加熱装置にウェーハがあってもなくても行うことができる。高速加熱装置にウェーハがある場合、ランプの予想される高温計信号に対する重み付けファクタが求められるのに対して、ウェーハがない場合、ランプの純粋な放射強度が所定の駆動出力において求められる。
【００８１】
要約すると本発明の１様相において示すことができるのは、ＲＴＰチャンバにおけるプロセスパラメタを動的に良好に表すモデルが開発できることである。ここではモデルの実質的な不安定性は、チャンバに存在するウェーハの光学的なパラメタに起因し得る。変調されて駆動制御される熱放射器によって形成される加熱ビームの交流成分を利用すれば、モデルの光学的なパラメタを、上述の形式の実システムのパラメタに適合させることができる。この適合化はチャンバにおけるビームの交流成分だけを考慮するため、これは実質的にウェーハの状態（例えば温度）に依存しない。この適合化の後、ウェーハの光学的なパラメタについてのモデルの不安定性は取り除かれ、モデルも実システムもほぼ同じ伝送特性（測定された高温計信号ないしは予想される高温計信号に対する熱放射器の駆動制御量）を有する。しかしながら実システムの開始状態、殊にウェーハ温度は、システムモデルの開始状態に必ずしも一致しない。この違いは、測定された高温計信号と、予想される高温計信号との間の差分において現れ、しかも符号が同じであり、小さいな差分に対して比例する。したがってこの差分を介して、状態補正を行うことができる。これにより、最終的にモデルパラメタは実システムのパラメタに適合され、さらにモデルの状態も実システムの状態を接近して追従する。したがって例えばウェーハ温度のような状態変数を直接モデルから取り出すないしは読み取ることができるのである。
【００８２】
さらに上述のシステムにおいてつぎのような方法を組み込むことができる。すなわち、高温計が向いている半導体ウェーハの面の不規則性、例えばしみなどを、このウェーハを高速加熱装置１にセットする前に識別することができる方法を組み込むことができる。これは、上述の表面をスキャンし、不規則性の位置を特定することによって行うことができる。例えば多数の点を測定することにより、積層の各層を求めることができる。これらの値は、温度計算モデルに入力されるため、不規則性が既知になり、相応に補償することができる。
【００８３】
したがってウェーハの放射性を個別の温度において計算することができ、また相応の制御ユニットないしはモデルが得られる。
【００８４】
背面の測定および位置の特定は、ウェーハがその熱処理を待機する間に室温においてスペクトルエリプソメータ（Spektralelypsometer）によってリアルタイムに行うことができる。別の選択肢は、表側ないしは表面の位置特定および表面反射測定であり、これらも室温で行うことができる。
【００８５】
温度計算モデルについての情報を供給することのできるこの方法は択一的に、ウェーハの温度を決定する従来のシステムにも使用可能である。
【００８６】
上では本発明を有利な実施例に基づいて説明したが、ここで注意すべきであるのは、本発明は、具体的に説明した実施形態に制限されないことであり、また殊に個々の実施形態の特徴的構成の組合せおよび／または交換によって得られる実施形態も含むことである。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の方法を使用することのできる高速加熱装置の概略図である。
【図２】図１の高速加熱装置の部分概略図である。
【図３】ＲＴＰ装置における温度制御の概略図である。
【図４】高速加熱装置においてウェーハ温度を決定する流れを示すブロック図である。
【図５】高速加熱装置においてウェーハ温度を求める際の部分様相を示す概略図である。
【図６】高速加熱装置においてウェーハ温度を求める際の別の部分様相を示す概略図である。
【図７】高速加熱装置においてウェーハ温度を求める際に使用されるランプモデルの機能ブロックを示す概略図である。
【図８】入力量ｕ(ｔ)と測定量ｙ(ｔ)との間の関係を示す概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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