(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱処理チャンバ内の基板の温度を測定する温度センサであって、前記チャンバは、前記チャンバ内に配置された基板と共に反射キャビティを形成するリフレクタを含む、前記温度センサは、
前記反射キャビティから放射線を受け取るように配置される入力端を有するプローブであって、前記プローブに入る放射線は前記基板から放出され前記リフレクタで反射された反射放射線と前記基板から直接放出された放射線を含む、プローブと、
前記プローブの出力端に光学的に結合された検出器であって、前記検出器は前記プローブに入る放射線の第１の部分の強度を測定して第１の強度信号を生成し、前記プローブに入る放射線の第２の部分の強度を測定して第２の強度信号を生成し、前記基板から直接放出された放射線に対する前記反射放射線の比が前記第２の部分でよりも前記第１の部分で高くなるように、放射線の前記第２の部分が、前記第１の部分よりも、前記リフレクタの放線軸に対して所定の角度以内の伝播軸を有する前記プローブに入る放射線の多くの部分を含む、検出器と、
を備える、温度センサ。
【請求項２】
前記検出器に結合され、前記第１の信号と第２の強度信号から基板温度を計算する、プロセッサを更に備える、請求項１記載の温度センサ。
【請求項３】
前記プロセッサは、前記第１の信号と第２の強度信号からの基板放射率を計算するように構成される、請求項２記載の温度センサ。
【請求項４】
前記検出器は第1の検出器面と第２の検出器面とを含み、前記第1の放射線部分は第1の検出器面に当たり、前記第２の放射線部分は第２の検出器面に当たる、請求項１記載の温度センサ。
【請求項５】
前記検出器は、前記プローブからの放射線を、前記第１の検出器面に向けられる第１のビームと前記第２の検出器面に向けられる第２のビームとに分けるように配置される反射面を含む、請求項４記載の温度センサ。
【請求項６】
前記反射面は、前記プローブに入る放射線の光路長の中心領域に配置され、前記反射放射線の前記基板から直接放出された放射線に対する比は、前記中心領域を囲む光路長の外部領域でよりも中心領域でのほうが低い、請求項５記載の温度センサ。
【請求項７】
前記反射面は部分的に反射して部分的に透過し、前記反射面で反射される放射線は前記第１と第２のビームのうちの一つを形成し、前記反射面で透過される放射線は前記第１と第２のビームのうちのもう一つを形成する、請求項５記載の温度センサ。
【請求項８】
前記第１のビームは中心領域と外部領域とを含み、前記中心領域は、前記外部領域よりも高い割合で、前記リフレクタに垂直な軸の角内の伝播の軸を有するプローブに入る放射線を含み、前記検出器は外部分に配置されたオペーク光学素子を含む、請求項７記載の温度センサ。
【請求項９】
前記第２のビームは中心領域と外部領域とを含み、前記中心領域は、前記外部領域よりも高い割合で、前記リフレクタに垂直な軸の角内の伝播の軸を有するプローブに入る放射線を含み、前記検出器は内部に配置されたオペーク光学素子を含む、請求項７記載の温度センサ。
【請求項１０】
前記プローブからの放射線の光路長は、中心領域と外部領域とを含み、前記中心領域は、前記外部領域よりも高い割合で、前記リフレクタに垂直な軸の角内の伝播の軸を有するプローブに入る放射線を含む、請求項１記載の温度センサ。
【請求項１１】
前記検出器は感光素子のアレイを含み、前記光路長の中心領域からの放射線は前記アレイの中心領域に当たり、前記光路長の外部領域からの放射線は前記アレイの外部領域に当たり、前記検出器は、前記外部領域に位置する前記感光素子からの信号を用いて前記第１の強度信号を生成し、前記内部領域に位置する前記感光素子からの信号を用いて前記第２の強度信号を生成するように構成される回路を含む、請求項１０記載の温度センサ。
【請求項１２】
前記検出器は、放射線の前記中心領域を受け取るように配置される第１の検出器面と、放射線の前記外部領域を受け取るように配置される第２の検出器面とを含む、請求項１０記載の温度センサ。
【請求項１３】
前記第１の検出器面は形状が実質的に環状であって、前記第２の検出器面を囲んでいる、請求項１２記載の温度センサ。
【請求項１４】
前記検出器は、第1の分岐と第２の分岐を有するスプリット光ファイバーを含み、前記スプリット光ファイバーは、前記放射線の外部分が前記第１の分岐に入って第１のビームを形成し、前記放射線の中心部が前記第２の分岐に入って第２のビームを形成するように、構成される、請求項１０記載の温度センサ。
【請求項１５】
熱処理チャンバ内の基板の温度を測定する温度センサであって、前記チャンバは、前記チャンバ内に配置された基板と共に反射キャビティを形成するリフレクタを含む、前記温度センサは、
前記反射キャビティから放射線を受け取るように配置される入力端を有するプローブであって、前記プローブに入る放射線は前記基板から放出され前記リフレクタで反射された反射放射線と前記基板から直接放出された放射線を含み、前記プローブの出力端を出る放射線は中心部分と外部分とを含む、プローブと、
前記プローブの出力端からの放射線を、前記放射線の外部分を含む第１のビームと前記放射線の中心部分を含む第２のビームとに分けるように配置される反射面であって、それによって前記基板から直接放出された放射線に対する前記反射放射線の比が第２のビームでよりも第１のビームで高くなるように、放射線の前記中心部分が、前記外部分よりも、前記リフレクタの放線軸に対して所定の角度以内の伝播軸を有する前記プローブに入る放射線の多くの部分を含む、反射面と、
第１のビームの強度を測定して第１の強度信号を生成する、第１の検出器と、
第２のビームの強度を測定して第２の強度信号を生成する、第２の検出器と、
を備える、温度センサ。
【請求項１６】
熱処理チャンバ内の基板の温度を測定する装置であって、
前記装置は、
前記チャンバ内に配置された基板と共に反射キャビティを形成するように置かれる、リフレクタと、
プローブと検出器とを含む温度センサであって、前記プローブは、前記反射キャビティから放射線を受け取るように配置される入力端と前記検出器に光学的に結合された出力端とを有し、前記検出器は、前記プローブに入る放射線の第１の部分の強度を測定して第１の強度信号を生成し、前記プローブに入る放射線の第２の部分の強度を測定して第２の強度信号を生成し、前記プローブに入る前記放射線は、前記基板から放出され前記リフレクタで反射された反射放射線と前記基板から直接放出された放射線とを含み、前記温度センサは、前記基板から直接放出された放射線に対する前記反射放射線の比が第２の部分でよりも第１の部分で高くなるように、放射線の前記第２の部分が、前記第１の部分よりも、前記リフレクタの放線軸に対して所定の角度以内の伝播軸を有する前記プローブに入る放射線の多くの部分を含む、温度センサと、
前記検出器に結合され前記第１と第２の強度信号から基板温度を計算する、プロセッサと、
を備える、装置。
【請求項１７】
熱処理チャンバ内の基板の温度を測定する装置であって、
前記装置は、
前記チャンバ内に配置された基板と共に反射キャビティを形成するように置かれる、リフレクタと、
前記反射キャビティから放射線を受け取るように配置される入力端を有するプローブを含む、温度センサであって、前記プローブに入る放射線は前記基板から放出され前記リフレクタで反射された反射放射線と前記基板から直接放出された放射線とを含む、温度センサと、
前記プローブの出力端からの放射線の第１の部分を第１の検出器に向け、前記プローブの出力端からの放射線の第２の部分を第２の検出器に向ける手段であって、前記向ける手段は、前記基板から直接放出された放射線に対する前記反射放射線の比が第２の部分でよりも第１の部分で高くなるように、放射線の前記第２の部分が、前記第１の部分よりも、前記リフレクタの放線軸に対して所定の角度以内の伝播軸を有する前記プローブに入る放射線の多くの部分を含む、向ける手段と、
第１と第２の検出器に結合され、前記第１の検出器からの第１の強度信号と前記第２の検出器からの第２の強度信号から基板温度を計算する、プロセッサと、
を備える、装置。
【請求項１８】
装置であって、前記装置は、
プローブから放射線を受け取る入力アパーチャを有する反射コリメータと、
前記反射コリメータの出力アパーチャから放射線を受け取るように配置される入力アパーチャを有する反射コンセントレータと、
前記反射コリメータの出力アパーチャと前記反射コンセントレータの入力アパーチャ間に配置されるフィルタと、
前記反射コンセントレータの出力アパーチャからの放射線を受け取り第１の強度信号を生成するように配置される第１の検出器と、
第２の強度信号を生成する第２の検出器と、
前記放射線の一部が前記第２の検出器に向けられるように、前記反射コンセントレータを通過する放射線の光路長に配置された反射面と、
を備える、装置。
【請求項１９】
熱処理チャンバ内の基板の温度を測定する方法であって、
前記方法は、
基板を熱処理チャンバ内に配置して、前記チャンバ内に置かれたリフレクタと共に反射キャビティを形成するステップと、
プローブを有するキャビティからの放射線をサンプリングして、サンプリング放射線を検出器に向けるステップであって、前記サンプリング放射線は前記基板から放出され前記リフレクタで反射された反射放射線と前記基板から直接放出された放射線とを含む、ステップと、
サンプリング放射線の第１の部分の第１の強度信号を前記検出器で生成するステップと、
サンプリング放射線の第２の部分の第２の強度信号を前記検出器で生成するステップであって、前記反射放射線に対する前記基板から直接放出された放射線の比が前記第２の部分でよりも前記第１の部分で高くなるように、放射線の前記第２の部分が、前記第１の部分よりも、前記リフレクタの放線軸に対して所定の角度以内の伝播軸を有する前記プローブに入る放射線の多くの部分を含む、生成ステップと、
前記第１と第２の強度信号から基板温度を求めるステップと、
を備える、方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本出願は、１９９８年２月２０日に出願された米国出願第09/026,855の部分継続出願及び１９９８年３月１８日に出願された米国出願第09/044,217号の部分継続出願であり、上記各出願は、全体としてここに取り込まれる。
【０００２】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱処理中に基板温度を測定するための温度センサに関する。
【０００３】
【従来の技術】
急速熱処理（ＲＴＰ）において、基板が急速に且つ均一に４００℃以上のような高い温度まで加熱されて、アニーリング、清浄、化学気相体積、酸化または硝化のような製造ステップを行う。例えば、アプライドマテリアルズインコーポレイテッドから提供され、登録商標名が「Centura」であるＲＴＰツールのような熱処理システムを用いて、４００℃から５００℃までの温度での金属アニーリング、約６５０℃の温度でのケイ化チタン形成、または約１０００℃の温度での酸化或はインプラントアニーリングを行うことができる。
【０００４】
特に現在の半導体デバイスのサブミクロン寸法の場合、高い歩留り及びプロセス信頼度を得るために、これらの熱処理ステップ中に、基板温度を精確に制御しなければならない。例えば、＋／−２Åの均一性を有する６０から８０オングストローム（Å）の厚さの誘電層を製造するために、現在のデバイス構造における典型的な要求として、連続処理作業における温度が、ターゲット温度から数℃以上に変化してはならない。このような温度制御レベルを達成するために、基板温度がリアルタイム且つインサイチュ(in situ)で測定される。
【０００５】
光学的高温測定は、ＲＰＴシステムにおける基板温度を測定するために用いられる技術である。高温測定は、物体の一般的性質、即ち、物体がその温度の特徴である特別なスペクトルコンテント及び強度を有する放射線を発することを利用する。このように、放射された放射線を測定することによって、物体の温度を測定することができる。パイロメータは、放射された放射線強度を測定し、適切なコンバージョンを行って、基板温度を得る。スペクトル強度と温度との関係が、基板のスペクトル放射率及びプランクの法則によって与えられる理想的な黒体強度・温度関係に依存する：
【数１】
0004280421.tif 000002
式中、Ｃ1及びＣ2は既知の定数であり、λはの対象物体の波長であり、Tは°Kで測定される基板温度である。物体のスペクトル放射率ε（λ,Ｔ）は、同じ温度での黒体の放射スペクトル強度ＩB（λ,Ｔ）に対する上記物体の放射スペクトル強度I（λ,Ｔ）の比である。即ち、
【数２】
0004280421.tif 000003
Ｃ1及びＣ2は既知の定数であるため、理想的な条件で、ε（λ,Ｔ）が分かる場合、基板の温度が精確に測定されることができる。
【０００６】
基板の放射率は、ウェハ自身の特徴（例えば、温度、表面粗さ、各不純物のドーピングレベル、表面層の材料組成及び厚さ）、プロセスチャンバの特徴、及びウェハのプロセスヒストリを含む多数の要素に依存する。従って、基板放射率の事前推定は、汎用パイロメトリック温度測定能力を提供することができない。従って、基板の放射率が、インサイチュで測定される必要がある。さらに、測定される放射率におけるいかなる不確実性が、温度測定における不確実性を導入する。
【０００７】
この不確実性を減少するために、温度測定への基板放射率の影響を減少するための幾つかの技術が開発された。このような技術の１つは、ターゲット基板の背部表面の下に反射プレートを設置することを含む。反射プレートが理想的な反射器である場合、基板から放射された全ての放射線が反射して基板の方へて戻るので、反射キャビティが理想的な黒体として作用する。即ち、反射キャビティ内の放射線の強度が、基板表面の放射率のファンクションにならないだろう。よって、理想的な場合、反射キャビティは、基板の有効放射率を、１に等しい値まで増大させる。
【０００８】
しかし、反射プレートは理想的な反射器ではないので、基板の有効放射率は、基板の実際の放射率より高いが、１より小さい。従って、温度センサにより測定される放射強度が、依然として、基板の放射率に依存する。その結果、基板の実際放射率の変動が、測定される温度に対してより少ない影響を与えるが、温度測定における不確実性が存在する。
【０００９】
さらに、基板の異なる部分が異なる放射率を有する可能性がある。従って、基板の放射率が１つの領域のみで測定される場合、基板の他の領域の温度測定における不確実性が存在する。
【００１０】
その他に、基板の透過性が、温度測定における不確実性に寄与する。基板を加熱するつもり放射線の一部は、その代わりに、基板を通過してパイロメータ内に入る。パイロメータは、測定される強度のこの透過放射線を含むため、透過放射線が、人為的に高温測定を結果としてもたらす。基板がシリコンウェハであり、パイロメータが赤外放射に敏感であると仮定する場合、赤外放射に対するシリコンの透過率が高くなるより低い処理温度（例えば、６００℃未満）で、この問題がより深刻になる。
【００１１】
不確実性のもう１つのソースは電気ノイズである。少量の光のみがパイロメートに進入する場合、信号対ノイズ比は、低くなり、電気ノイズが、温度測定における不確実性を生じる。
【００１２】
もう１つの問題は、多数の熱処理ステップが、高反射の反射プレートと相容しないことである。例えば、ある熱処理が、このような反射プレートに対して、腐食性又は破壊的である可能性がある。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
さらに、標準的な熱処理でも、時間にわたって、反射プレートを汚し又は腐食し、よって反射を減少する可能性がある。反射プレートの反射率が減小すれば、基板の有効放射率も減小する。基板の有効放射率におけるこの変化は、パイロメータによりサンプリングされた放射強度を変化させて、測定される温度におけるエラーを発生させることができる。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
一態様において、本発明は、熱処理チャンバ内の基板温度を計測する為の温度センサに向けられており、当該チャンバは、基板がチャンバ内に配置されるとき、基板と共に反射キャビティを形成するリフレクタを含む。温度センサは、反射キャビティからの放射線を受ける為に入力端部を配置させたプローブと、当該プローブの出力端部に光学的に結合された検出器とを含む。当該プローブに入る放射線は、反射された放射線と反射されなかった放射線とがある。検出器は、第１強度信号を生成する為にプローブに入る放射線の第１部分の強度を計測し、第２強度信号を生成する為にプローブに入る放射線の第２部分の強度を計測する。検出器は、反射された放射線と反射されなかった放射線との比が、第２部分より第１部分において高くなるように設定されている。
【００１５】
本発明の実施には、以下のものを含んでもよい。プロセッサは、第１強度信号と第２強度信号から基板放射率と基板温度とを計算する為に、検出器に結合されてもよい。放射線の第２部分は、ある角度内の（例えば、リフレクタに対する垂直軸に対し０度から１０度の間の）伝播軸でプローブに入る、放射線の第１部分より大きな比率の放射線を含んでもよい。検出器は、第１検出面と第２検出面を含み、放射線の第１部分は当該第１検出面に当たり、放射線の第２部分は当該第２検出面に当たってもよい。
【００１６】
検出器は、リフレクタに対して垂直な軸の角度内の伝播軸でプローブに入る放射線を、第２検出面に選択的に向けたり、リフレクタに対して垂直な軸の角度外の伝播軸でプローブに入る放射線を、第１検出面に選択的に向けたり、リフレクタに対して垂直な軸の角度内の伝播軸でプローブに入る放射線の一部が第１検出面に当たるのを防止したり、リフレクタに対して垂直な軸の角度外の伝播軸でプローブに入る放射線の一部が第２検出面に当たるのを防止するように構成することができる。
【００１７】
検出器は、プローブからの放射線を、第１検出面に向けられる第１ビームと、第２検出面に向けられる第２ビームとに分ける為に配置された反射面を含んでもよい。パイロメータフィルタは、プローブと反射面との間の光路内に配置されてもよい。反射面は、プローブに入る放射線の光路の中央領域内に配置されてもよい。反射面は、部分的に反射性、部分的に透過性でもよく、反射面により反射された放射線は、第１ビーム及び第２ビームの一方を形成してもよく、反射面により送出された放射線は、第１ビーム及び第２ビームの他方を形成してもよい。検出器は、第２ビームの外側領域内に配置された不透明光学素子、または第１ビームの内側領域内に配置された不透明光学素子を含んでもよい。
【００１８】
検出器は、感光素子アレイを含んでもよく、光路の中央領域からの放射線は、当該アレイの中央領域に当たってもよく、光路の外側領域からの放射線は、当該アレイの外側領域に当たってもよい。検出器は、第１強度信号を生成する為に外側領域内に配置された感光素子からの信号、更に、第２強度信号を生成する為に内側領域内に配置された感光素子からの信号を使用するように構成された回路を含んでもよい。検出器は、放射線の中央部分を受ける為に配置された第１検出面、放射線の外側部分を受ける為に配置された第２検出面を含んでもよい。例えば、第１検出面は、実質的に形状が環状になっており、第２検出面を囲んでもよい。検出器は、第１分岐部と第２分岐部を有するスプリット型光ファイバを含んでもよく、スプリット型光ファイバは、放射線の外側部分が第１ビームを形成する為に第１分岐部に入り、放射線の中央部分が第２ビームを形成する為に第２分岐部に入るように構成されている。
【００１９】
他の実施態様において、本発明は、熱処理チャンバ内の基板温度を計測する為の装置に向けられている。この装置は、基板がチャンバ内に配置されるとき、基板と共に反射キャビティを形成する為に置かれたリフレクタと、プローブ及び検出器を含み第１強度信号および第２強度信号を生成する温度センサと、第１強度信号および第２強度信号から基板温度を計算する為に検出器に結合されたプロセッサとを含む。プローブは、反射キャビティから放射線を受ける為に配置された入力端部と、検出器に光学的に結合された出力端部とを有する。検出器は、第１強度信号を生成する為にプローブに入る放射線の第１部分の強度を計測し、かつ、第２強度信号を生成する為にプローブに入る放射線の第２部分の強度を計測する。プローブに入る放射線は、反射された放射線と反射されなかった放射線とを含み、温度センサは、反射されなかった放射線に対する反射された放射線の比が第２部分より第１部分の方が高くなるように構成されている。
【００２０】
他の態様において、本発明は、熱処理チャンバ内の基板温度を計測する為の装置に向けられている。当該装置は、基板がチャンバ内に配置されるとき、基板と共に反射キャビティを形成する為に置かれたリフレクタと、当該反射キャビティから放射線を受ける為に配置された入力端部を有するプローブを含む温度センサと、当該プローブの出力端部からの放射線の第１部分を第１検出器に向け、当該プローブの出力端部からの放射線の第２部分を第２検出器に向ける手段と、当該第１検出器からの第１強度信号および当該第２検出器からの第２強度信号から基板温度を計算する為に第１検出器と第２検出器に結合されたプロセッサとを含む。プローブに入る放射線は、反射された放射線と反射されなかった放射線とを含み、向ける手段は、反射されなかったエネルギに対する反射されたエネルギの比が第２部分より第１部分において高くなるように構成されている。
【００２１】
他の態様において、本発明は、入力孔を有しプローブからのエネルギを受ける反射コリメータと、反射コリメータの出力孔からの放射線を受ける為に配置された入力孔を有する反射コンセントレータと、反射コリメータの出力孔と反射コンセントレータとの間に配置されたフィルタと、反射コンセントレータの出力孔から放射線を受けて第１強度信号を生成する為に配置された第１検出器と、第２強度信号を生成する為の第２検出器と、放射線の一部を第２検出器に向ける為に反射コンセントレータを通過する放射線の光路内に配置された反射面とを含む。
【００２２】
本発明の実施は、以下のものを含む。プロセッサは、第１強度信号および第２強度信号から温度計測を決定する為に、第１検出器と第２検出器に接続されてもよい。コリメータとコンセントレータの一方または両方は、θin／θout装置であってもよい。
【００２３】
本発明の他の態様において、本発明は、熱処理チャンバ内の基板温度を計測する為の方法に向けられている。この方法において、基板は、チャンバ内に置かれたリフレクタと共に反射キャビティを形成する為に熱処理チャンバ内に配置されている。放射線は、プローブを備えたキャビティからサンプリングされ、サンプリングされた放射線は、検出器に向けられる。サンプリングされた放射線は、反射された放射線と反射されなかった放射線を含む。第１強度信号は、サンプリングされた放射線の第１部分の為に検出器で生成され、第２強度信号は、サンプリングされた放射線の第２部分の為に検出器で生成され、反射された放射線に対する反射されなかった放射線の比は第２部分より第１部分において高くなっている。基板温度は、第１強度信号と第２強度信号とから決定されてもよい。
【００２４】
本発明の実施は、以下のものを含んでもよい。基板の放射率は、第１強度信号と第２強度信号とから決定されてもよい。放射線は、第１検出面に向けられる第１ビームと、第２検出面に向けられる第２ビームとに分けられてもよい。
【００２５】
本発明の利点は、以下のものを含む。より正確な温度計測を生じさせる為に、温度は、計測された放射率を用いて計算されてもよい。さらに、放射率計測は、処理チャンバ内に追加のプローブを導入することなく、実行されてもよい。基板の正確な放射率が、温度センサにより計測された温度に対する影響は少ない。基板の放射率は、複数個所で計測されてもよい。基板を通して送出された放射線の影響は減少され、信号−ノイズ比は高くなり、そのため、温度計測における不確定性が減じられる。仮想上の黒体キャビティを創る為に、部分的反射（例えば、反射率５０％という低い）リフレクタプレートを使用してもよい。これにより、リフレクタプレートは、安価な材料で形成することが可能になる。同様に、リフレクタプレートを、より有害あるいは腐食性熱処理と互換性を有する材料で形成することができる。
【００２６】
本発明の他の特徴および利点は、図面及び請求の範囲を含む、以下の説明から明らかである。
【００２７】
各図において、同様の要素には同様の符号を付した。首位の符号は、変形した機能、操作又は構造を有している要素であることを示す。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下の記述で、文言「基板」は、広く熱プロセスチャンバで処理されているどんな対象をも含む。例えば、文言「基板」は、半導体のウェーハ、フラットパネル表示装置、ガラス板または円板、プラスチック、ワークピースを含む。
【００２９】
図１に言及する。ＲＴＰシステム１０は、例えば、８インチ（２００ｍｍ）または１２インチ（３００ｍｍ）直径の平円板形の基板１４の処理のための処理チャンバ１２を含む。そのようなＲＴＰシステムの記載は、米国特許第５，６６０，４７２号に見られるであろう。またその内容は本明細書に援用されている。
【００３０】
基板１４は、チャンバ１２内で昇温状態（例えば約４００〜１０００度）に急速に、そして、均一に加熱される。そして、例えばアニーリング、クリーニング、化学気相堆積、エッチング、酸化またはニトロ化といったいろいろな処理ステップを受ける。ベース２６上に取り付けられたリフレクタ２０上方に、基板１４は回転サポートリング１６によって支持される。ベースは、ステンレス鋼でできているだろう。冷却剤が、ベースとリフレクタの温度を制御するためにベース２６を通ってパス２Ｂを循環する。
【００３１】
リフレクタ２０は、部分的にまたは高反射層２４でおおわれているアルミニウム本体２２を含むだろう。反射層２４は、高反射原料（例えば金またはロジウム）から形成されるだろう。金は、関連赤外線波長範囲で、約０．９７５の反射率すなわち、約９００−１０００のナノメートル（ｎｍ）を持つ。一方、ロジウムは約０．８の反射率を持つ。さらにリフレクタの反射率を高めるために、０．２５波スタックが、金層の上で形成されるだろう。しかし、以下で説明する実施形態での増加した有効放射率のために、部分的に反射するリフレクタが、使われるだろう。例えば、関連ある波長範囲でのリフレクタ２０の反射率は０．５〜０．９５にあるだろう。これによって、他の材料（例えばニッケル、アルミニウムまたはロジウム）が反射層２４のために使われることができるようにする。実際、本体２２がリフレクタの働きをするように、反射層２４は完全に排除されるだろう。これは、リフレクタ２０のコストを減らし、そして、ＲＴＰシステムが製作プロセスのより広く多様な範囲で使われることができるようにする。
【００３２】
基板１４は、加熱エレメント３０（例えばタングステンハロゲンランプの水冷式の配列）によって加熱される。加熱エレメント３０からの放射エネルギーは、基板より上に直接に位置する、ウィンドウ３２を通り抜け、昇温状態に急速且つ均一に基板を加熱する。加熱エレメントとウィンドウは、米国特許第５，１５５，３３６号（その内容は全体で本明細書に援用されている）で説明されているように構成されるだろう。基板１４の下側とリフレクタ２０の上面は、反射型キャビティー３４を形成する。そしてそれは、基板の外見を理想的な黒体のようにする。すなわち、リフレクタは基板の有効放射率を増加させる。
【００３３】
複数の温度センサーまたはパイロメーター４０（例えば８、そのうち３だけが図１において示される）が、配置され、処理操作中に異なる基板半径で基板の温度を計る。各温度センサー４０は、キャビティーから放散のサンプリングするためのプローブ４２と、サンプリングされた放散の強度を計って、測定強度を温度測定値に変える検出器装置５０を含む。
【００３４】
図２に言及すると、プローブ４２の入力端はリフレクタ２０の上面近傍（例えば同じ高さ）に位置し、反射型キャビティー３４から放散のサンプリングする。プローブ４２に入っている放射線は、多数の成分から成り立ち、それは、基板と反射された部材から直接に放射される成分を含む。例えば、光線Ｒによって示される放射線は、基板からの反射を経験していない（点Ａから）直接に放射される１番目の成分、リフレクタ２０と基板１２の裏面からの１つの反射を経験した（点Ｂから及び点Ａで反射した）二番目の成分、リフレクタ２０と基板１２の裏面からの２つの反射を経験した（点Ｃから及び点ＡとＢで反射した）三番目の成分などを含む。このように、プローブ４２によってサンプリングされた放射線の全強度ＩTは、次のように突き当たる放射線の成分の無限級数を合計することによって見つけることができる：
【数３】
0004280421.tif 000004
換算すると（ｎを無限すると）、
【数４】
0004280421.tif 000005
Ｒはリフレクタの反射率であり、εsは、基板の実際の熱放射率である。
【００３５】
Ｉbは関連ある波長範囲での理想的な黒体からの放射線である。すなわち、基板によって直接に放射される放射線の強度Ｉbはいかなる反射成分も含まず、以下の式（５）によって与えられるだろう：
【数５】
0004280421.tif 000006
ここでＩbとεsは式（４）で与えられた意味を持つ。これに対してリフレクタ２０は、基板の有効放射率εAを増加させる。そして、
【数６】
0004280421.tif 000007
ここで、
【数７】
0004280421.tif 000008
そして、Ｉbとεsは、式  （４）で与えられた意味を持つ。リフレクタの反射率が１と等しいと仮定する（Ｒ＝１）式（４）は以下のように換算される：
【数８】
0004280421.tif 000009
ここで、放射強度ＩTは、基板の裏面の熱放射率から独立している。このように、理想システムで、サンプリングされた放射強度ＩTは、式  （１）を使うことによって測定温度にパイロメーターによって変換されることができた。
【００３６】
残念なことに、プローブ４２の存在は、リフレクタ・キャビティー３４で仮想の黒体効果で局所化された外乱を導入する。外乱のサイズは、プローブを適応させるリフレクタで、孔径のサイズ（Ｄ）を増加させることと増加の傾向がある。この外乱は、リフレクタによって生産される熱放射率−増強効果に反対に作用する。このように、仮想の黒体キャビティーでのこの局所化された外乱は、プローブの直接上の領域で基板１２の有効放射率を減らす。対照的に、基板の残りの有効放射率は、大幅に外乱に影響されないままである。
【００３７】
どんな特定の理論にでも限られていることなく、外乱の１つの原因は、プローブ孔径がエネルギーシンクの働きをするということである。効果は、基板が完全に鏡のようであると仮定して、特定の点（例えば点ｐ）で、プローブに入っている放射線を考慮することによって説明されるだろう。角Φ内のプローブに入るこの放射線の一部は、基板（例えば、点Ａから）によって、直接に放射される放射線から全体が構成されている。この一部は、少しの反射された成分も含まない。これは、反射された成分（例えば点Ｂからの放射線）のうちの１つを構成する放射線がリフレクタ２０を離れて反射されるよりはむしろ、プローブ４２に入るからである。角Φ内の放射線が、いかなる反射もなく、完全に基板から直接に放射される放射線から構成されているので、熱放射率−増強効果が、プローブより上に基板の領域にない。要するに、プローブはそれ自身、放射線が反射されない面積をつくり、基板の有効放射率を下げる。局所化された外乱が鏡のような基板に対して最も容易に説明されるけれども、効果は、曇った基板でも起こる。
【００３８】
更に詳細に下で説明するが、各温度センサー４０は、リフレクタは完全に反射せず、仮想の黒体での各局の歪のために、効果がプローブによって引き起こされることを補償する。具体的には、温度センサーは２つの強度測定値を作るだろう。１つの測定値は、比較的により反射された放射線と、他より少ない直接放射線を使う。それは、反射の、非反射に対する放射線の割合は、最初の強度測定値のために使われる放射線の一部において、第二の強度測定値のために使われる放射線の一部より高い。温度センサー４０は、２つの強度測定値を使い、基板の熱放射率と温度を調べる。
【００３９】
温度センサーは、非反射光の総計を減らすことができ、ほぼリフレクタに垂直に入る角から、プローブに入っている放射線を大幅に除外するか、無視することによって強度測定値のうちの１つで使われる。中心角（リフレクタに垂直な軸と放射線と伝播軸の間の角として計られる）内の放射線が温度センサーで光検出器に着くことから、防ぐことにより、または、この放射線を処理しないことによって、温度センサーはより反射された放射線を使うことができる。このように、基板は、仮想の黒体窪み効果によりる強度測定値のうちの少なくとも１つに対してより高い有効放射率を持つ。中心角角はΦとほぼ同じにある。中心角αは、約３〜８度のような、約０〜１０度であろう。また約５度でもあってもよい。中心角がかなり小さい（１０より小さい）と仮定すると、この角内の放射線は、実質的にリフレクタ界面に垂直であるだろう。これは、プローブの上に直接に下げられた有効放射率の面積と一致する。
【００４０】
図１と３に言及する。プローブは、ベース２６の裏面から、リフレクタ２０の孔径にダクト４４を通して延びるライトパイプ４２であるだろう。ライトパイプは、例えば直径約４２０ミリメートル、０．０５から０．２０  インチのクォーツまたはサファイア立方形であろう。ライトパイプ４２の一部、例えば、検出器装置５０にダクト４４を通して延びている一部は、保護シース４５に囲まれているだろう。ネジきり柱面４７を有するマウンティングブラケット４６は、ベースにライトパイプを固定するダクト４４とシースのねじ切られた受け部にねじ込まれるだろう。Ｏーリング４８は、外の空気から処理チャンバ１２を密封するために保護するシース４５とベース２６の間で圧縮されるだろう。
【００４１】
光パイプ４２の出力端は、検出装置５０に光学的に結合されている。検出装置５０は、コリメータ５４を保持するハウジング５２、ピロメータフィルタ５６、コンセントレータ５８、第１のフォトディテクタ６０及び第２のフォトディテクタ６２を含む２つのフォトディテクタ、及びリフレクタ６４を含む。第１及び第２フォトディテクタからの出力信号は、例えばプログラム可能なマイクロプロセッサのようなピロメータ電子装置９４に入力され、出力信号が温度読み値に変換される。ピロメータ電子装置９４からの温度読み値は、所定温度サイクルからの種々の偏差を補正するために、エレメント３０を加熱する出力を動的に制御するようにコントローラ（図示しない）が使用されてもよい。
【００４２】
コリメータ５４の入口開口６６は、同じ直径を有し、光パイプ４２の出力端と一直線上にあるのに対し、コリメータ５４の出口開口６８はフィルタ５６に隣接して配置される。光パイプ４２からの照射はコリメータ５４を通過し、これにより、フィルタ５６を通過するときに実質的にコリメートされる（例えば約１５゜の許容角度の範囲内で）。
【００４３】
コリメータ５４は、θin／θout装置のような高効率反射装置であるべきである。図４を参照すると、θin／θout装置は、光パイプ４２の出力端に隣接して位置する円錐断面７２と、円錐断面及びフィルタの間に位置する放物断面７４とに分割される。許容角度以内でコリメータの入口開口への入射は、出力角度以下の角度で出口開口から現れる。許容角度及び出力角度は、コリメータの主軸について測定される。
【００４４】
他の種類のコリメータ、例えば放物線と円錐線との複合（ＣＰＣ）又はレンズシステムが使用できる。或いは、フィルタ５６が十分に高い許容角度を有する場合には、コリメータ５４は省略することができる。しかし、コリメータを使用する場合には、θin／θout装置は、高効率及び良好な空間均一性を提供するため好適である。
【００４５】
図３を参照すると、フィルタ５６は例えば約４０ｎｍの狭いバンド幅を有してもよく、シリコンのバンドギャップすなわち、約９５０ｎｍ以下に完全に位置する。例えば、フィルタのバンド幅は、約９００ｎｍに集中してもよい。さらに、シリコンのバンドギャップ内で、フィルタは極めて低い伝送波長を有するべきである。これにより、基板を伝わる放射線が温度測定の妨げとなるのを防止する。
【００４６】
フィルタ５６はコンセントレータ５８の入口開口７６を横切って配置され、第１のフォトディテクタ６０はコンセントレータの出口開口７８に隣接して配置される。フィルタを通った放射線は、コンセントレータ５８によって第１のフォトディテクタ６０上の小さな領域に結像される。好適には、コンセントレータ５８もまたθin／θout装置であり、ＣＰＣ又はレンズシステムであってもよい。
【００４７】
コンセントレータがθin／θout装置である場合、放射線が集中する範囲内で反射面に垂直な軸からの角度である許容角度を有してもよい。許容角度内の光パイプ４２に入射する放射線はコンセントレータを通過し、許容角度の外側から光パイプ４２に入射する放射線は反射される。できるだけ多くの放射線が集められる間、温度プローブが基板の同じ領域をサンプリングするのを防止するように、許容角度は選択されるべきである。許容角度は、約４０゜であってもよい。
【００４８】
金メッキされたピン８０は、コンセントレータの側部の開口８４を通って、フィルタ５６及び第１のフォトディテクタ６０の間の輻射パス内に延びてもよい。ピン８０の端部における平面の表面は、リフレクタ６４を形成する。第２の開口８６は、ピン８０に対向したコンセントレータ５８の側部に形成されてもよい。放射線の中心部分９０（破線で図示）が、光パイプ４２から第２の開口８６を通って第２のフォトディテクタ６２を照射するように偏向するされるように、リフレクタ６４が配置される。光の残部すなわち、外側部分９２は、リフレクタ６４で反射されずにピン８０の周囲を通過し、コンセントレータ５８によって第１のフォトディテクタ６０に導かれる。フォトディテクタ６０及び６２は、ネジ８８によってコンセントレータ５８に固定されていてもよい。
【００４９】
基板からの非反射放射線は、小さい入射角で光パイプ４２に入るので、この放射線は外側放射線部分９２よりも高比率の中心放射線部分９０を形成する。従って、第２のフォトディテクタ６２を照射する放射線は、第１のフォトディテクタ６０を照射する放射線よりも高比率の非反射放射線を含む。反射放射線及び非反射放射線の比率は第１のフォトディテクタ６０と第２のフォトディテクタ６２とで異なるため、基板は検出器に対して異なる効率の照射率を示し、検出器は異なる強度の測定値を生成する。しかし、２つの検出器を照射する放射線は未だ複数の成分を含むので、式（７）で与えられる測定強度の表現は、一般的な正確さを保持している。このように、第１のフォトディテクタで測定された強度Ｉ1は次の式で表される：
【数９】
0004280421.tif 000010
また、第２のフォトディテクタで測定された強度Ｉ2は次の式で表される：
【数１０】
0004280421.tif 000011
ここで、ε1及びε2は、第１及び第２のフォトディテクタの有効照射率を示し、Ｐ1及びＰ2は、第１及び第２の検出器に対する反射板の有効反射率を示す。
【００５０】
有効反射率Ｐ1及びＰ2は、温度センサ４０の形状（例えばリフレクタ６４の寸法）、リフレクタ２０の実際の反射率及び反射キャビティ３４の形状（例えばリフレクタ及び基板下側の間の距離）によって決定されるシステム定数である。温度センサを校正し有効反射率Ｐ1及びＰ2を決定するために、既知の照射率を有する基板がＲＴＰシステム１０で処理されてもよい。熱処理の結果は、基板温度と良好に決定された関係を有する。例えば、上述した米国特許第５，６６０，４７２号で議論されているように、基板の温度Ｔは、熱処理の間に基板の上の形成された酸化物層の厚さから推論してもよい。次いで、有効反射率Ｐ1及びＰ2は、測定された強度Ｉ1及びＩ2、基板の実際の照射率εs、基板温度Ｔ、及び黒体関係から計算してもよい。
【００５１】
一旦有効反射率Ｐ1及びＰ2がわかると、任意の照射率を有する基板温度を決定するために、温度センサ４０を使用してもよい。特に、測定値Ｉ1及びＩ2、及び既知の有効反射率Ｐ1及びＰ2が与えられた場合、基板照射率εs及び黒体強度ＩBを計算するために、式（９）及び（１０）が解かれてもよい。最後に、基板温度Ｔの正確な解答は、式（１）の理想黒体関係式による黒体強度ＩBから計算されてもよい。
【００５２】
図５を参照すると、上述した米国特許第５，６６０，４７２号で実質的に議論されているように、正確な解答の代わりに、基板温度は簡略化された近似により計算されてもよい。第１に、強度測定値Ｉ1及びＩ2は、温度測定値Ｔ1及びＴ2にそれぞれ変換される（ステップ１０２）。照射率補正が可能であると仮定し（ステップ１０４）、かつ第１温度測定値Ｔ1がトリガーレベルより大きいと仮定すると（ステップ１０６）、２つの温度測定値間の差すなわち、ｄＴ＝Ｔ1−Ｔ2が計算される（ステップ１０８）。温度差ｄＴの移動平均は、例えば上述した５つのデータポイントから計算されてもよい（ステップ１１０）。この移動平均は、温度測定における電気的なノイズや疑似信号の効果を減少する。次に、以下の式によりウェハの初期照射率Ｅiが計算される（ステップ１１２）：
【数１１】
0004280421.tif 000012
ここで、Ｋ1はチャンバに特有なｄＴ比に対する照射率であり、ｅｔ1はシステムに特有な照射率温度係数である。システム定数Ｋ1及びｅｔ1は、有効反射率Ｐ1及びＰ2と同様に決定される。すなわち、既知の照射率を有する基板が処理され、基板温度は処理結果から推論される。ウェハの初期照射率Ｅ1が１．０より大きい場合（ステップ１１４）、初期照射率は１．０に設定され、もしＥ1が０．１以下である場合、初期照射率は０．１に設定される（ステップ１２２）。次に、ウェハの増加した照射率Ｅλは、次の式から計算されてもよい（ステップ１２２）：
【数１２】
0004280421.tif 000013
ここで、ＰCは、チャンバに特有な照射率プレート増加乗数である。もし増加した照射率Ｅλが１．０以上である場合（ステップ１２４）、この値を１．０に設定し（ステップ１２６）、Ｅλが０．５以下である場合（ステップ１２８）、この値を０．５に設定する（ステップ１３０）。最後に、補正された温度Ｔｃは、次の式により計算される（ステップ１３２）：
【数１３】
0004280421.tif 000014
ここで、λは対象となる照射線の波長であり、ｃ2は既知の物理定数である。
【００５３】
温度センサ４０のそれぞれが基板放射率に対する補正を行うため、基板全体にわたった放射率の変動により発生する温度測定上の不確かさが、低減される。更に、放射率の補正を各プローブによって行うことができ、この際、処理チャンバ内に追加的なプローブを入れずに行うことができる。コリメータと集光器（コンセントレータ）に用いるθin／θoutデバイスの効率が非常に高いため、チャンバと検出器（ディテクタ）の間の光路における光の損失がほとんどなく、そのため、信号強度が増大し信号対ノイズ比（Ｓ／Ｎ）が低減する。更に、パイロメータフィルタが、シリコン基板が透過する波長の放射線を排除するので、加熱要素からの放射が温度測定の妨げとなることはない。加えて、リフレクタ６４により、非反射放射線の大部分が１次光検出器（主光検出器）に到達することを防止するため、基板の１次光検出器に対する有効放射率が高くなる。従って、１次光検出器は、低温においても、非常に正確な温度測定を提供することが可能となる。
【００５４】
検出器装置については、他の構造や構成が可能である。例えば、図６を参照すれば、検出器５０’は、フィルタ５６からの放射を１次ビーム１４２と２次ビーム１４４に分割する光スプリッタ１４０を有している。光スプリッタ１４０は、スプリット光ファイバであってもよく、あるいは、一部銀メッキのミラーや偏光ビームスプリッタ等の一部反射性で一部透過性の装置（単に「一部反射性」と称することもある）であってもよい。１次ビーム１４２は、１次光検出器６０’に向けられ、２次ビーム１４４は２次光検出器６２’に向けられる。アパーチャ１４８を有する不透明要素１４６を２次光検出器の前に置くことにより、２次ビームの中心部分のみを２次光検出器に入射させるようにする。これとは対照的に、１次ビームは全部が１次光検出器に入射するようにし、あるいは、不透明な光要素１４９を１次光検出器の前に置くことにより、１次ビームの周辺部分のみが１次光検出器に入射するようにする。２次光検出器６２に入射する放射は、１次光検出器６０’に入射する放射に較べて非反射放射線の割合が大きいため、基板は２つの検出器に対して異なる有効放射率を示すだろう。従って、１次光検出器と２次光検出器は、強度信号Ｉ1及びＩ2を発し、これらを用いて、上述のように基板の放射率及び温度を計算することができる。１次光検出器と２次光検出器の前にの開口の数を異なるようにするだけでも、同様の結果を得ることができる。更に、随意的な光不透過性要素１４９により、非反射放射線の大部分が１次光検出器に進入することを防止し、その結果、１次光検出器は更に正確な温度測定を提供することになるだろう。
【００５５】
図７を参照し、別の具体例では、光パイプの出力はフレキシブルな光ファイバガイド１５２に光学的に結合して（例えば、密着して）いる。光ファイバガイド１５２及び光パイプ４２は、ねじ接続部１５４により結合されていてもよい。収集した放射線は、光ファイバガイド１５２を通って光パイプへと通過し、パイロメータ等の検出器装置１５０へと至る。パイロメータは、光パイプ４２により収集された放射の強度より、基板１４の温度を計算する。
【００５６】
パイロメータボックス１５０の内部では、光ファイバガイド１５２からの放射線がコリメータレンズ１５６の中を通り抜け、放射ビーム１５８を形成する。放射ビーム１５８は、光検出器１６２に入射する前に光パイロメータフィルタ１６０を通過する。光検出器１６２からの信号は、制御電子回路１６４に入力され、そこで信号から温度読み出しへと変換される。
【００５７】
図８Ａを参照し、前述のように、光ファイバガイド１５２により伝送された放射は、光検出器１６２に到達する前にレンズ１５６を通過する。光ファイバガイドと放射線パイプは全内部反射により動作するので、放射線パイプの入力端での入射角分布が、その出力端にも保存される。従って、中心各α以内で光パイプ４２に進入する放射線は、同じ角度α以内で、光ファイバガイド１５２から出ていくだろう。この放射線はレンズ１５６によりコリメートされ、ビーム１５８の中心部分１６６を形成する。受け入れ角（レンズ１５６の開口数で決まる）と中心角αの間の角度をもって光パイプ４２に進入する放射は、ビーム１５８の外側部分１６８を形成する。ビーム１５８の中心部分１６６は光検出器の中心領域１７０に当たり、ビーム１５８の外側部分１６８は光検出器の外側領域１７２に当たる。
【００５８】
実施例の一つでは、光検出器１６２は、電荷結合デバイス（ＣＣＤ）検出器又は同様のマルチエレメント検出器である。図８Ｂを参照し、光検出器１６２は、中心領域１７０に関連して、フォトダイオード等の何らかの検出器要素１７４ａと、外側領域１７２に関連して何らかの検出器要素１７４ｂ（これもフォトダイオード等でもよい）を有している。検出器要素１７４ｂの出力信号を用いて１次強度信号Ｉ1を計算し、内側検出器要素１７４ａの出力信号を用いて２次強度信号Ｉ2を計算するよう、制御電子回路１６４が、（例えばソフトウェア制御により）構成されてもよい。これらの２つの強度信号Ｉ1及びＩ2を、図３〜５について上述したように用いて、基板の放射率及び温度を計算してもよい。
【００５９】
図９Ａ及び図９Ｂを参照し、別の具体例では、光検出器１６２’は、中心内側検出器１８０と環状外側検出器１８２を有している。ビーム１５８の中心部分１６６は内側検出器１８０に当たり、ビーム１５８の外側部分１６８は外側検出器１８２に当たる。外側検出器１８２を１次光検出器として用い第１の強度信号Ｉ1を発生させ、内側検出器１８０を２次光検出器として用い第２の強度信号Ｉ2を発生させてもよい。これら２つの強度信号を用いて、基板の放射率及び温度を計算することができる。
【００６０】
図１０Ａ及び図１０Ｂを参照し、また別の具体例では、アパーチャ１８６を有する上側検出器１８４と下側検出器１８８とから、光検出器１６２”が形成される。放射ビーム１５８の外側部分１６８は上側検出器１８４に入射し、放射ビームの外側部分１６６はアパーチャ１８６を通過して下側検出器１８８に入射する。上側検出器１８４を１次光検出器として用い第１の強度信号Ｉ1を発生させ、下側検出器１８８を２次光検出器として用い第２の強度信号Ｉ2を発生させてもよい。これら２つの強度信号を用いて、基板の放射率及び温度を計算することができる。
【００６１】
図１１を参照し、別の具体例では、光ファイバガイド１５２’は、第１のブランチ１９４と第２のブランチ１９６を有するスプリット光ファイババンドルであってもよい。光パイプ４２の出力端に隣接する光ファイバガイド１５２の部分は、中心部分１９０と外側部分１９２を有している。第１のブランチ１９４は、外側部分１９２からの光ファイバを有し、第２のブランチは、中心部分１９０からの光ファイバを有している。第１のブランチ１９４は１次光検出器６０”に向いており、第２のブランチ１９６は２次光検出器６２”に向いている。従って、角αの内側の放射線が第１のブランチに進入し、角αの外側の放射線が第２のブランチに進入するだろう。その結果、角α以内の放射線は第１の光検出器には到達せず、基板の有効放射率は、その検出器に対して増加する。１次光検出器からと２次光検出器からの出力信号を用いて、基板の放射率と温度を計算することができる。
【００６２】
図１２を参照し、別の具体例では、光ファイバガイド１５２”は、第１のブランチ１９４’と第２のブランチ１９６’を有するスプリット光ファイババンドルであってもよい。これら２つのブランチ１９４’及び１９６’は、ほぼ同様の半径方向分布を有する放射線の部分を収集することができる。第１のブランチ１９４’からの放射は、第１の開口数１９８を通って１次光検出器６０”へと向けられ、第２のブランチ１９６’からの放射は、第２の少ない開口数１９９を通って２次光検出器６２”へと向けられる。これらの開口数が異なるので、これら２つの光検出器の受け入れ角は異なるだろう。具体的には、第２の光検出器６２”の受け入れ角の方が、第１の光検出器６０”の受け入れ角よりも狭くなるだろう。その結果、第２の光検出器の方が、基板のプローブの真上の領域から多くの放射を集めることになるだろう。従って、第２の光検出器は、第１の光検出器よりも多くの非反射放射を用いることになり、基板の有効放射率は、これら２つの検出器で異なってくる。１次光検出器からと２次光検出器からの出力信号を用いて、基板の放射率と温度を計算することができる。
【００６３】
温度計算は、放射率の補正なしに行うことができる。例えば、放射ビームの外側部分の強度を測定する単数又は複数の光検出器（例えば、１次光検出器６０、検出器要素１７４ｂ、内側検出器１８０、下側検出器１８８、又は１次光検出器６０”）のみに、制御電子回路を接続してもよい。あるいは、放射ビームの内側部分の強度を測定する単数又は複数の光検出器（例えば、２次光検出器６２、検出器要素１７４ａ、外側検出器１８２、上側検出器１８４、又は２次光検出器６２”）の出力信号を無視するよう、制御電子回路構成してもよい。何れの場合でも、温度センサは直接放射線はほとんど用いず反射放射線をより多く用いるので基板の有効放射率が増大し、よって更に正確な温度測定が提供される。図１１の具体例では、放射率の補正がないのであれば、２次光検出器６２”は、反射器に置き換えてもよい。
【００６４】
本発明は、ここに図示及び説明した具体例によって限定されるものではない。というよりはむしろ、本発明の範囲は、特許請求の範囲に画されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  高速熱処理システムの模式的な断面図である。
【図２】  仮想黒体キャビティの模式的な線図であり、温度センサに進入する光線の光線軌跡を示す図である。
【図３】  本発明に従った検出装置の模式的な断面図である。
【図４】  図３の温度センサのコリメータの模式的な斜視図である。
【図５】  基板温度を算出するステップを例示するフローチャートである。
【図６】  ビームスプリッタを有する検出装置の模式的な断面図である。
【図７】  光検出器を有する温度センサの模式的な断面図である。
【図８】  Ａは、フォトダイオードのアレイを有する光検出器を有する、パイロメータの内部部品の模式的な側面図である。
Ｂは、図８Ａの８Ｂ−８Ｂ線に沿った図である。
【図９】  Ａは、内側検出要素と外側検出要素を有する光検出器の模式的な断面図である。
Ｂは、図９Ａの９Ｂ−９Ｂ線に沿った図である。
【図１０】  Ａは、上側検出要素と下側検出要素を有する光検出器の模式的な断面図である。
Ｂは、図１０Ａの１０Ｂ−１０Ｂ線に沿った図である。
【図１１】  スプリット光ファイバを用いた温度センサの模式的な図である。
【図１２】  スプリット光ファイバと、数の異なるアパーチャを用いた温度センサの模式的な図である。
【符号の説明】
５０…検出器５０、５６…フィルタ、１４０…スプリッタ、１４２…１次ビーム、１４４…２次ビーム。
【図１】
0004280421.tif 000015
【図２】
0004280421.tif 000016
【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図５】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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