CN1295745C - 用于热处理衬底的方法和装置 - Google Patents

用于热处理衬底的方法和装置 Download PDF

Info

Publication number
CN1295745C
CN1295745C CNB028146352A CN02814635A CN1295745C CN 1295745 C CN1295745 C CN 1295745C CN B028146352 A CNB028146352 A CN B028146352A CN 02814635 A CN02814635 A CN 02814635A CN 1295745 C CN1295745 C CN 1295745C
Authority
CN
China
Prior art keywords
radiation
substrate
radiation source
wafer
insulation board
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB028146352A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1533588A (zh
Inventor
M·豪夫
C·施特里贝尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mattson Thermal Products GmbH
Original Assignee
Mattson Thermal Products GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mattson Thermal Products GmbH filed Critical Mattson Thermal Products GmbH
Publication of CN1533588A publication Critical patent/CN1533588A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1295745C publication Critical patent/CN1295745C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/324—Thermal treatment for modifying the properties of semiconductor bodies, e.g. annealing, sintering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67248—Temperature monitoring
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/48—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating by irradiation, e.g. photolysis, radiolysis, particle radiation
    • C23C16/481—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating by irradiation, e.g. photolysis, radiolysis, particle radiation by radiant heating of the substrate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B31/00—Diffusion or doping processes for single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure; Apparatus therefor
    • C30B31/06—Diffusion or doping processes for single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure; Apparatus therefor by contacting with diffusion material in the gaseous state
    • C30B31/12—Heating of the reaction chamber
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B33/00—After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure
    • C30B33/02—Heat treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67115—Apparatus for thermal treatment mainly by radiation
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/0033—Heating devices using lamps
    • H05B3/0038—Heating devices using lamps for industrial applications
    • H05B3/0047—Heating devices using lamps for industrial applications for semiconductor manufacture
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking

Abstract

为了以简单且经济的方法进行以高温计为基础的、对低温也能够实现的精确温度测量，本发明提供一种用于对衬底进行热处理的装置，具有：至少一个第一辐射源用于加热衬底；至少一个位于第一辐射源与衬底之间的透明遮热板，该遮热板减小第一辐射源辐射的给定波长范围；至少一个第二辐射源用于加热衬底，它至少以位于给定波长范围里的辐射辐射衬底；至少一个设置在第二辐射源一侧的、对准衬底的辐射检测器，它测量至少部分地在给定波长范围内部的由衬底发出的辐射强度；一个用于调制至少由第二辐射源发出的辐射的装置；一个用于确定从第二辐射源发出的辐射强度的装置。本发明还提供了用于对衬底进行热处理的方法。

Description

用于热处理衬底的方法和装置
技术领域
本发明涉及用于热处理衬底且尤其是半导体晶片的方法和装置。
背景技术
计算机芯片以及其它电子器件在半导体圆片、所谓的晶片上进行加工，它们在加工过程期间经受热工艺。这些热工艺在一定的氛围下、在真空或一定负压或正压里面要求一定晶片温度变化。
为了对晶片进行热处理，快速加热设备、也称为RTP设备(RapidThermal Processing Anlage)越来越引起人们关注。通过这种设备能够在给定的工艺条件下实现晶片的快速以及一定的热处理。RTP设备允许将要被处理的晶片、根据晶片材料在几秒内加热到高达1700℃及更高。对于300mm直径的硅晶片通过现有设备可以按照给定的温度-时间曲线以直到300℃/s的加热速率实现可控或可调节并由此可监控晶片加热。在开环运行中加热速率可以更高直到500℃/s，或者对于晶片具有更小的直径。RPT设备尤其用于加工介电层(如通过在硅晶片上氧化加工出来的SiO2层、氮化硅层、氮氧化硅层)、置于退火工艺(用于激活半导体晶片中的异质原子)、用于介电层退火工艺、用于形成欧姆接触工艺、硅化工艺(例如Ti-、Co-、Ni-硅化物)、BPSG-再回流工艺或在晶片表面实现有选择反应时的工艺、如有选择地氧化控制极介电质，它位于一个金属层下面，只列举出一些工艺。此外通过现代的RTP设备能够有针对性地影响异质原子、晶格错位、氧和氧沉淀物(Sauerstoffprezipitate)的空间分布。RTP设备的一个主要优点是，由于缩短了晶片处理时的工艺时间通常可以单独处理这些晶片，其中每个晶片以非常高的可重复生产性执行相同的工艺。这一点有利地降低了晶片的热应力。此外，由于迅速加热和迅速冷却的可能性使RTP设备产生了新的晶片特性或器件特性，通过常见的炉工艺是不能实现这些特性的。
为了能够使衬底、如由硅制成的半导体晶片承受直至每秒几百度的温度变化，要将晶片在一个例如由DE-A-199 05 524的申请所已知的速热设备中通过灯泡辐射、最好是卤素灯泡加热。这种已知的速热设备具有一个用于灯泡辐射的基本透明的作业室(最好由石英玻璃制成)用于容纳一个衬底。在作业室的上方和下方设置加热灯，加热灯产生用于衬底热处理的电磁射线。加热灯和作业室可以被另一个腔室(反应室)包围，该腔室可以具有反射的内壁，用于反射由加热灯产生的电磁射线。
一个由石英玻璃制成的作业室对于由加热灯产生的电磁射线光谱基本上是透明的。作业室具有工艺气体的进口和出口，通过它们可以在衬底热处理期间在作业室内部产生一个适当的气体氛围。对于适当的作业室尺寸也可以在腔室中产生负压或过压。
为了测量晶片温度优选辐射检测器、如高温计，它测量晶片的热辐射。由所测得的晶片热辐射可以推算出其温度。为了区分由晶片发出的射线、以及在晶片上反射和透穿晶片的射线，对加热灯射线进行调制。通过这种调制可以将由衬底发出的射线与在衬底上反射的和透穿的加热灯射线区分开来。此外由于调制可以确定晶片的反射率和透射率测量和由此得出的发射率，这对于根据由晶片发出的射线来确定晶片温度是必需的。由上述的DE-A-199 05 524和US-A-5,154,512给出调制的细节和确定温度方法的细节。
但是以高温计为基础的温度测量存在问题，在作业室或反应室中充满强烈的辐射场，辐射场使得难以区分由晶片发出的射线和由加热灯发出的背景射线。由晶片发出的和要被辐射检测器测量的温度辐射可能与加热灯的背景射线重叠或被其覆盖。由此产生一个非常不利的信号(由晶片发出的辐射)与背景(由加热灯发出的背景辐射)的比。对于低晶片温度这个问题尤其明显，因为由晶片发出的辐射迅速与下降的温度一致。因此对于低晶片温度也减少了信号-背景比。在大约450至500℃以下晶片只发出非常微弱的辐射，此外晶片在这个温度以下在硅晶片情况下对于热辐射是透明的，因此使信号-背景比再一次变差。因此对于小于400℃的温度通常不再可能采用通过对流的方式和方法，通过高温计确定晶片温度。
为了改进在RTP设备中以高温计为基础的温度测量的信号-背景比在DE-A-40 12 614中建议，由一个含有OH的石英材料制成作业室。这样一种石英材料具有这种特性，吸收波长范围在2.7μm至2.8μm之间的红外光。由此使位于作业室里面的晶片被辐射加热，辐射在2.7μm至2.8μm之间的光谱具有一个中断处。在石英室里面具有一个视窗，该视窗在上述波长范围里是透明的，并且通过该视窗使高温计对准晶片。高温计测量从晶片发出的波长为2.7μm的红外射线。因为由加热灯发出的波长2.7μm的射线不能进入作业室，因此高温计只能测量由晶片发出的热辐射。通过这种方法能够非常好地获得晶片的辐射强度并由此获得辐射温度。但是如果晶片发射率明显偏离1，这是常见的事实，则为了获得晶片温度需要修正发射率，或者说必需进行基于绝对晶片温度的校准。
因此，对于上述方法能够非常好地获得晶片温度辐射。但是在实践中为了确定晶片温度还必需识别波长为2.7μm时的反射率和透射率。这一点减少了可能的校准方法费用。
由DE-A-199 05 524已知用于确定反射率、透射率和由其所得出的发射率的方法，该方法使用特征调制，为了测量反射的和透穿晶片的射线，在温度400℃至500℃以下只能以非常高的设备费用实现，因为对于这些温度信号与背景比是非常小的。
发明内容
因此，本发明的目的是，以简单且经济的方式进行以高温计为基础的衬底温度测量，对于低温也能够实现精确的温度测量。
为了实现这个目，本发明提供一种用于对衬底进行热处理的装置，具有：至少一个第一辐射源用于加热衬底；至少一个位于第一辐射源与衬底之间的透明遮热板，该遮热板减小第一辐射源辐射的给定波长范围；至少一个第二辐射源用于加热衬底，它至少以位于给定波长范围里的辐射辐射衬底；至少一个设置在第二辐射源一侧的、对准衬底的辐射检测器，它测量至少部分地在给定波长范围内部的由衬底发出的辐射强度；一个用于调制至少由第二辐射源发出的辐射的装置；一个用于确定从第二辐射源发出的辐射强度的装置。
本发明还提供一种用于对衬底进行热处理的方法，具有下列工艺步骤：通过至少一个第一辐射照射衬底用于加热衬底，该辐射源自至少一个第一辐射源；通过一个位于第一辐射源与衬底之间的透明遮热板吸收第一辐射的给定波长范围；通过至少一个第二辐射照射衬底用于加热衬底，该辐射源自至少一个第二辐射源，并且该辐射包围在位于给定波长范围里的辐射里面，该辐射在衬底上产生；通过一个辐射检测器测量来自衬底的给定波长的辐射，该辐射检测器设置在与第二辐射源相同的一侧；通过一个辐射调制装置调制由第二辐射源发出的第二辐射；通过一个确定装置来确定由第二辐射源发出的第二辐射。
因此，本发明规定了一个由第一辐射源发出的滤波所确定的波长范围，该范围位于对准晶片的辐射检测器的测量范围里面或位于其对准晶片的辐射检测器的测量范围内部。由此明显改善衬底辐射对加热灯背景辐射的信号-背景比。此外至少未被滤波的、位于辐射检测器一侧的加热灯被调制并确定由加热灯发出的辐射，由此能够获得晶片的反射率，(如果可以忽略晶片在测量波长或测量波长范围上的透射率)这又能够得出晶片在高温计测量波长范围里的发射率的结论。现在能够借助于发射率和由晶片发出的辐射确定衬底的温度。对于确定温度重要的是，获得半球状的反射率和发射率，例如通过适当选择高温计的视场实现这一点。对于常见的半导体晶片高温计的敞开角在一个平面里位于15°至180°之间，但是视场也可以选择更大一些。这例如可以通过一个适当的视场来实现。在至少一个视场平面内的视场越大，对应于半球状尺寸、即在2π空间角里通过发射和/或反射所射出的辐射数值的测量就越精确。由此使例如由晶片表面粗糙度或晶片在作业室中相对于高温计的不准确定位所造成的干扰影响去除或最小化。对于Si晶片敞开角应该为约30°。当然这个敞开角取决于表面粗糙度。
通过按照本发明的通过透明遮热板的第一辐射源滤波的解决方案使晶片加热、当加热主要通过这个第一辐射源产生的时候，通过设置在第二辐射源侧面上的辐射检测器对晶片发出的辐射的测量尽可能地断开并显著改善信号-背景比，因此例如对于在300℃至400℃的更低晶片温度也能够可靠进行测量，在这个温度下晶片反射更小。
按照本发明的优选实施例，辐射源设置在衬底对面一侧，以便区分已滤波的和未滤波的射线。在此尤其是第二辐射源只设置在辐射检测器对准的衬底一侧，以便在高温计(辐射检测器)上测得基本上只由晶片发出的并在晶片上反射的辐射。
按照本发明的另一优选实施例，具有一个装置用于调节第一辐射源，该装置根据以高温计为基础确定的晶片温度进行调节，使晶片经受一个确定的温度变化。此外，有利的是具有一个装置用于控制第二辐射源，因此它可以恒定地运行或者也可以按照一定的置位点(给定点或给定的曲线)进行控制。因此优选只有第一滤波辐射源用于晶片温度调节。由此防止被反射的位于高温计测量波长范围里的加热灯射线强度的跃变或快速起伏，这将易于确定温度，因为对温度测量系统的动态特性、尤其是在确定发射率方面提出更少的要求。
有利的是，辐射源是加热灯，尤其是卤素灯和/或弧光灯。但是这些辐射源也可以包括闪光灯和/或激光。按照本发明的一个可选择的实施例，透明的遮热板、灯辐射或辐射源辐射的给定波长被吸收，通过遮热板构成加热灯的管壳或辐射源的外壳。由此可以通过简单而廉价的方式达到所期望的滤波功能。尤其是通过简单的更换加热灯对于由加热灯组成的RTP系统可以实现再配备。
对于本发明的一个可选择实施例，透明遮热板是一个位于第一辐射源与衬底之间的作业室壁，它吸收给定的波长范围。吸收的作业室壁设置在背离高温计的衬底一侧，由此保证，来自给定波长范围的辐射不再落在背离辐射检测器的衬底一侧上。
有利的是透明遮热板具有至少一个滤波层用于吸收给定波长，按照一个实施例该滤波层可以在空间上与其它透明材料、例如由石英玻璃制成的作业室壁分开。透明遮热板最好具有富含OH的石英玻璃，它最好吸收2.7μm至2.8μm之间的波长。为了防止吸收给定波长的透明遮热板过热，具有一个用于冷却这个遮热板的装置。该冷却装置最好具有冷却气体或冷却液体。
在本发明的另一实施例中透明遮热板可以包括一个充满流体的装置或一个通流流体的装置，其中屏蔽作用或滤波作用基本上通过流体实现，或者通过流体附加地达到屏蔽作用或滤波作用。但是流体也可以纯粹用于遮热板冷却。流体可以是气体或液体，其中在液体情况下流体也可以由纯液体、液体混合物或溶剂组成。在这种情况下遮热板最好通过双壁透明壁板构成，该双壁壁板可以由石英和/或富含OH的石英制成，并且该双壁壁板被液体通流。通过液体能够附加地控制或调节遮热板的温度，由此使遮热板保持尽可能低的温度，以使遮热板的自身辐射最小化。如果选择由不混合的液体组成的液体混合物作为流体，例如一种乳剂，在乳剂中水在给定的油温下溶解在油里一直到溶解度极限，因此能够通过温度附加地控制遮热板的透明度，在低于给定温度时由于溶解度极限能够使水小水滴状或雾状地落下并使液体混合物变得不透明。当要快速冷却晶片时，这一点是特别有利的。通过这种遮热板除了控制遮热板温度以外还能够附加地在几微米的宽波长范围上控制遮热板的透明度。
按照本发明的一个优选实施例，辐射检测器是一个高温计。衬底最好是一个覆层的半导体晶片、尤其是覆有CO-和/或Ti-覆层和/或Ni-覆层。为了使用于确定发射率的独立透射率测量成为多余，晶片最好具有微小的透射率测量。衬底的透射率最好小于0.15。
对于本发明的一个可选择的实施例，具有一个对准衬底的第二辐射检测器，它最好这样设置，使它能够实现透射率测量，以便能够更精确地确定衬底的发射率。对于本发明的一个实施例第二辐射检测器测量给定波长以外的辐射，因此不能测量被吸收的且被调制的辐射源辐射。在此第二辐射检测器最好测量给定波长以下和以上的辐射，以便能够通过插值法、最好是线性插值法确定给定的、被吸收波长范围里的衬底透射率。
对于本发明的一个可选择的实施例，第二辐射检测器对准背离第二辐射源的衬底一侧并测量给定波长的辐射，这种实施例尤其用于当加热灯的管壳包含滤波功能。由此可以将从第二加热灯发出的透穿晶片的射线直接用于确定透射率。
对于上述实施例中，衬底(一般也可以是多个衬底，它们优选相互叠堆地或基本在一个平面里与加热器相邻地设置在作业室里)在更低的温度下主要通过第一辐射源加热。在此第二辐射源主要用于获得衬底的光学特性如发射率、反射率和可能的透射率，其用于加热衬底的数值在温度较低时小于50％，以便如上所述实现具有辐射检测器的测量装置的改进的信号-背景比。在温度较低时第二辐射源的数值最好小于第一辐射源辐射功率的25％。对于较低的温度理解为这样的温度，在这个温度下衬底本身反射很少的自身辐射或者对于热辐射也是局部透明的。对于纯的硅衬底600℃以下的温度称之为较低的温度，因为在这个温度以下衬底对于热辐射(当这个热辐射通过卤素灯产生时)是透明的并且晶片自身辐射由于随着温度剧烈下降的发射率而剧烈减小。当温度超过600℃时硅变成不透明的而且发射率达到一个几乎超过卤素灯波长光谱的约0.7的恒定数值，由此使由晶片反射的射线主要只由温度确定。
本发明允许根据晶片温度这样控制或调节第一与第二辐射源的比例，通过辐射检测器使对于测量装置给定的信号-背景比不被超过并由此例如对于硅晶片在约250℃至600℃的整个温度范围上对于最大晶片加热速率能够实现一个可靠的温度测量。在此第二辐射源的辐射值在总辐射值上根据晶片温度从晶片约200℃时的约1％一直到晶片约600℃时的50％。此外通过控制或调节允许第二辐射源的数值超过50％并且晶片只由第二辐射源加热。这一点尤其在温度超过600℃时具有优点，尤其是对于结构形晶片，以便能够完好快速地例如从晶片背面加热结构形晶片，使得在加热速率为300℃/s时位于晶片上的结构本身不被破坏。
如果将第一和第二辐射源分别设置在衬底的不同侧面上，则能够有利地根据衬底的温度和其光学特性在两侧加热衬底，因此使用于确定衬底温度的测量装置的给定信号-背景比不被超过。为了保证即使在低温时也以最大加热速率可靠地加热衬底，其中也可以根据仍允许的信号-背景比调节加热速率。因此保证，尤其在低温时测量装置通过辐射检测器即使在高加热速率下也能可靠地工作并且衬底随着温度的增加逐渐从两侧被加热。本发明的上述优点和方法尤其通过调制用于加热衬底的第二辐射源得以实现。此外还有一个第二装置用于调制第一辐射源。当如上所述要附加地获得透射率测量时，这一点是尤其有利的。对于上述透射率测量也可以选择或附加地使第一辐射源通过一个在调制模式、调制频率或调制相位上与第二辐射源相比不同的调制方式进行调制。这个与第二辐射源不同的调制可以通过另一辐射检测器对于至少局部透明的衬底在位于第一辐射源对面的衬底一侧进行测量。当识别第一辐射源的调制时可以获得衬底的透射率。第一辐射源的调制可以与第二辐射源类似地获得，即或者直接通过测量由辐射源发出的辐射或者通过电参数、如辐射源的电流或电压和辐射源的模式获得，这个模式使参数与反射的辐射有关。
附图说明
下面借助于在附图中所示本发明的优选实施方式详细阐述本发明。在附图中：
图1按照本发明的第一实施方式一个快速加热设备的简化截面图；
图2按照本发明的第二实施方式一个截切快速加热设备的简化截面图；
图3一定的晶片在透射率与反射率之间的比例图；
图4示出一个对于覆有钴层的晶片的温度变化曲线，该晶片被热处理；
图5按照本发明的一个实施方式确定透射率测量的测量范围的图示。
具体实施方式
下面借助于优选的实施例详细描述本发明。
图1以横截面图示出一个按照本发明第一实施方式的用于快速加热半导体晶片的快速加热系统1。一个容纳一个半导体晶片3的作业室2由一个上透明板4和一个下透明板5、最好是石英板构成。在作业室2中要被处理的晶片3支承在一个固定装置6上。没有示出工艺气体的进入和排出，通过它们可以产生适合于工艺的气体氛围。
在作业室2的上方和/或下方安置灯床7和8形式的加热装置。透明板4和5位于晶片3与灯床7和8之间并因此为了形成封闭的作业室具有透明遮热板的作用。整个装置被一个外炉室9所包围，该外炉室也构成作业室2的侧壁并且其侧壁至少部分是镜像反射的。灯床7和8分别具有许多平行设置的杆状钨-卤素灯10和11。但是也可以选择使用其它的灯如“点灯”，其中“点灯”的概念应该理解为一个灯，其灯丝长度小于灯管壳的直径，其中这些灯可以在快速加热系统内部通过基本垂直和/或水平的灯丝工作。此外灯(杆灯和/或“点灯”)可以至少局部地被反射体包围。当然灯(杆灯和/或“点灯”)可以将灯丝相对于半导体晶片3的位置以一个任意角度设置。通过由灯发出的电磁辐射加热晶片3。对于按照图1的实施方式，上灯床7的加热灯10的灯壳具有吸收灯辐射的给定波长的灯壳。对于此时优选的本发明实施方式灯壳由富含OH的石英玻璃制成并且它吸收2.7μm至2.8μm范围里的波长。由此实现，源自上灯床的辐射在2.7μm至2.8μm范围里在光谱上具有一个中断处。下灯床8灯11的灯壳用于基本透穿灯电磁辐射的全部光谱，因此整个光谱落在作业室2里面的晶片3上。也可以选择具有滤波效果的其它玻璃，如PyrexR，它在2.95微米范围里具有滤波作用。
下灯床的灯11的辐射通过一个未详细示出的调制单元以特征参数进行调制，如同由上述DE-A-199 05 524所已知的那样，为了避免重复，引用该专利作为本发明的内容。
为了测量晶片温度，设置一个高温计13作为温度测量装置，它设置在下灯床一侧并对准指向下灯床8的晶片一侧。高温计13的测量范围位于一个波长范围里，该范围位于上灯床辐射的中断处。例如高温计13测量波长为2.7μm的辐射。因此高温计13基本上只测量由晶片发出的辐射或者由下灯床8的第二未滤波灯11发出的辐射和在晶片上反射的辐射。通过使第二灯11的辐射具有调制，可以将由晶片发射的不具有调制的射线与反射的灯辐射区分开来。除了晶片辐射以外只有下灯床8的未滤波灯11的辐射落在高温计测量范围里面，因此得到比已知系统更好的信号-背景比，其中上灯床的辐射也以落在高温计测量范围里的波长到达这个高温计，尤其是当下灯床比上灯床控制得更弱化的时候，使得上灯床基本只用于加热晶片而下灯床基本只用于测量晶片的原地反射率。
除了对准晶片的高温计13以外具有一个所谓的灯泡高温计，它对准下灯床8的至少一个未滤波而调制的灯11，以确定其辐射强度。由于灯泡11发出的辐射强度、已经在高温计13上测得的由第二灯泡11发出的在晶片3上反射的辐射并由于调制可以将晶片辐射区分出来，能够获得晶片的反射率。反射率又能够推断出晶片发射率的结论，发射率用于确定晶片温度，因为所测得的晶片辐射单独地既不能识别发射率也不能推断出晶片温度。
用于确定发射率的另一因数是透射率测量，即，晶片在所测波长范围里的通过性。对于半导体晶片，它们本身就具有非常微小的透射率测量，例如具有金属层的高掺杂晶片，不必单独确定透射率测量，因为这个透射率测量是可以忽略的。必要时使用一个用于确定发射率的等式(发射率＝1-透射率测量-反射率)，因此只通过获得反射率就能够足够精确地确定发射率。
但是也可以选择测量晶片的透射率测量。为此可以具有一个未示出的第二高温计，它例如对准背离下灯床的晶片一侧并同样测量2.7μm范围里的辐射。因为上灯床由于灯壳的滤波功能在这个波长范围里不发出辐射，因此除了自身的晶片辐射以外只有下灯床的未滤波灯泡11的透穿晶片的辐射落在高温计里面。这个辐射又具有一个调制，它能够区别晶片辐射。因为下灯床8的未滤波灯泡11的辐射强度是已知的，因此能够确定晶片透射率。
当然也可能有微少的由下灯床8的未滤波灯泡11发出的辐射分量通过在镜像反射的炉室壁上和晶片表面上的多次反射落到高温计里面。但是可以忽略这种辐射，并且可以在系统初始校准时考虑到这种辐射。
而在识别反射率和透射率测量以后能够精确地确定晶片3的发射率。借助于由晶片发出的或者可以通过高温计13或者可以通过未示出的上高温计获得的辐射能够非常精确地确定晶片温度。这一点尤其对于低晶片温度(对于硅晶片，温度低于450℃)也是有效的，其中晶片3的自身辐射是微小的，具体说由于改进了晶片辐射与灯辐射之间的信号-背景比。
现在根据已知的温度可以调节加热装置。对于这里优选的本发明实施方式，为了进行调节仅使用上灯床7的滤波灯泡10并在必要时使用下灯床8的滤波灯泡。下灯床8的未滤波灯泡11或者恒定工作或者控制在一定的置位点上。由此防止灯泡辐射强度跃变，灯泡辐射用于测量衬底反射率和必要时的透射率测量。因此对于反射率测量或透射率测量总是具有一个已知的、基本恒定的灯泡辐射供使用，这能够对于晶片实现更好地温度确定。
在图2中示出一个按照本发明的另一实施方式的快速加热设备。它由一个外室20组成，该外室可以是一个具有任意几何形状横截面的金属腔室或钢腔室。腔室不仅可以是矩形的而且可以是圆形的。腔室内壁最好通过高反射层局部或全部地成镜象反射。腔室壁具有一个小开孔21，它允许从腔室内部排出一个要被测量的辐射。通过这个开孔要被测量的辐射或者直接落在位于后面的并在附图中未示出的辐射测量仪器、最好是高温计里面，或者通过一个导体装置例如光学纤维输送到温度计。
在腔室盖内或上以及在腔室底部内或上分别具有一个上灯床27和一个下灯床28形式的加热装置。灯床27，28最好具有灯泡29或30，它们也能够以可见光辐射。尤其是灯床分别具有多个钨-卤素灯29或30作为加热灯。与第一实施例相反，灯泡29，30的所有灯壳由基本对于灯泡的整个辐射光谱透明的材料制成。在此可以是杆状灯泡也可以是任意设置的点状灯泡。也可以是对下灯床28配备杆灯而对上灯床27配备点状灯或者相反。也可以在一个灯床内部27，28实现两种灯形式。如果两个灯床27，28由杆灯组成，则能够实现这样的布置，其中上灯床27的杆灯平行于下灯床28的杆灯设置或者这样的布置，其中上灯床27的杆灯相对于下灯床的杆灯最好成直角交叉。
在灯床27，28之间设置要被照射的衬底33，例如圆片状半导体晶片、优选由硅制成的晶片。晶片33可以是未覆层的、覆层的和/或植入的。采用覆层的晶片是有利的。在此优选晶片具有Co-或Ti层或其混合物层，因为其透射率(透射率测量)在温度为350℃时小于0.15。圆片形晶片33以其顶面35以及以其底面36平行于灯床27和28设置。
在上灯床27与晶片33的顶面35之间设置一个板状透明遮热板38。以相同的方法在衬底33的底面36与下灯床28之间配有一个透明的遮热板39。遮热板38，39在整个腔室20里延伸，因此将腔室20的内部空间分成三份。尤其是通过遮热板38和39在腔室20内部形成一个作业室42，衬底33位于该作业室里面。在作业室42内部可以形成有利于所期望工艺的具有部分腐蚀气体的工艺氛围并处于高压或低压条件下，而不会对灯床27和28的杆灯29，30或腔室20的镜像内壁造成损伤或污染。为此配有相应的气体入口和出口，但是在图2中没有示出。
上遮热板38用于吸收给定的波长或吸收由上灯床27发出的热辐射光谱的波长范围，因此使衬底33的顶面被热辐射加热，该热辐射具有带有至少一个中断处的波长光谱。通过相应的一层或多层遮热板38或一层或多层滤膜形式的滤波可以实现这种吸收作用，遮热板或滤膜放置在一个透明基础材料上、即一个透明底板上。对于透明材料最好使用石英玻璃。
在使用滤膜的情况下这个滤膜不必一定放置在透明底板上或者直接与底板接触。而是滤膜可以在空间上与透明底板分开并位于比透明底板更靠近上灯床27。这种滤膜与透明底板在空间上分离的布置在下面称为遮热板38。
通过这种覆层和薄膜能够从热辐射光谱中去除给定的波长范围。在此可以是一个或几个波长区间和/或间断的单个波长。
对于优选的并在图2中示出的本发明的实施方式，所述板状透明遮热板38由富含OH的石英玻璃制成。这种石英玻璃具有吸收波长范围在2.7μm至2.8μm之间的红外光的特性，由此使热辐射波长光谱在这个区间产生一个中断处。通过使用富含OH的石英板避开了由石英板覆层和固定滤膜可能产生的困难。
因为通过吸收部分热辐射而使遮热板38被加热，对遮热板进行冷却是必要的，因为一个热遮热板38本身就发出热辐射，它可能有损所期望的衬底33的温度变化。
为了冷却遮热板38以及必要时的遮热板39可以存在一种冷却气体，该气体在作业室42外部在遮热板上流过。但是也可以使冷却气体通流相应的冷却管道，这些管道位于遮热板38，39内部。在这种情况下也可以使用冷却液体如油。如果遮热板38例如由具有一个或多个空间上相互分开的滤膜的透明底板组成，则冷却介质可以在薄膜与透明底板之间通流。
当具有由灯床27产生的热辐射的给定波长部分被遮热板38去除时，而下遮热板39对于这些波长是透明的。在此该遮热板板最好是常见的石英玻璃。
在设备运行中首先由上灯床27发出热辐射，通过热辐射将晶片33加热到给定的温度。这种热辐射由不同波长的光谱组成。在图2中定性地示出这种热辐射的两个不同波长的两个射束，其中射束44表示波长为2.7μm的光束，而射束45表示波长为2.3μm的光束。
波长为2.7μm的光被由富含OH的石英玻璃制成的遮热板38吸收，即射束44不能穿过遮热板38而被其吸收。而射束45的波长位于遮热板38吸收范围以外并透穿这个遮热板。按照附图该射束也透穿下遮热板39并在外腔室20的镜化内壁上反射，再次透穿遮热板39并出现在晶片33上。因为晶片33本身是高反射的，在晶片33上只吸收一部分射束45而其余的被反射。这一点的原因之一在于热辐射必需这样强烈。如同可以在附图中看到的那样，反射能够多次重复，其中总有一部分射束被晶片吸收。最终射束45落到腔室20的开孔21并到达反射检测器。
这样控制下灯床28的灯泡30，使它们比上灯床27的灯泡29更弱地辐射。此外灯泡30的辐射被调制衰减。灯床28的辐射光谱有利地具有与灯床27相同的辐射光谱。灯床28的被调制辐射无阻碍地穿过遮热板39。在这里也表示出波长为2.7μm的射束49和波长为2.3μm的射束48。两个射束无阻碍地穿过遮热板39，被衬底33部分地反射并通常多次在晶片与腔室壁之间反射之后排出到外腔室20的开孔21上。
热晶片33同样发出辐射。在图2中用虚线表示晶片辐射，其中射束51象征着波长2.7μm的射束而射束52象征着波长2.3μm的射束。
在图2中示出用于高温计测量在2.3μm时和在2.7μm时对应的信号-背景比。按照所期望的方式波长2.7μm辐射的信号-背景比比波长2.3μm辐射的信号-背景比有非常大的改善，因为对于后者由上灯床热辐射产生一个明显的分量并对于这个波长遮盖由晶片发出的辐射。
因此为了确定晶片温度使用高温计，它测量波长为2.7μm的辐射。对于这个波长在晶片辐射与在晶片上反射的辐射之间产生一个好的信号-背景比，因为仅有这个波长的下灯床28的辐射落在高温计上。由于下灯床灯泡辐射的调制能够使晶片辐射以上述方式和方法轻易地与在晶片上反射的辐射分开。如上所述，下灯床灯泡的辐射强度通过高温计或以其它方法确定，例如测量通过灯泡所消耗的电功率。因此又能够以上述方式和方法确定晶片的反射率并由此确定其发射率。借助于发射率和晶片辐射可以确定晶片温度。
在加工和处理配有Co层或Ti层晶片时使用本发明是特别有利的。因为CoSi2是良好的电导体，对硅晶片覆Co层并加热，以便由CoSi2产生电接触。在400℃至500℃的温度范围里开始形成CoSi2，即为了进行确定的晶片温度控制，晶片温度的控制也必需在400℃以下。
通过所述发明充分利用钴的特殊特性。表面高反射率属于这种特性。如同图3看到的那样，覆钴层的晶片具有的透射率测量是这样的微小且基本上是恒定的，以至于不必特别确定。在图3中晶片的透射率测量通过反射率描述。恒定的发射率直线在图表中附加地由虚线表示。这些直线从左向右减小，因为透射率测量、反射率和发射率对于每个时刻相加等于1。在图表中引入对于不同晶片在不同反射率情况下的透射值：一个是未覆层的硅晶片或校准晶片、一个覆层的晶片和一个覆钴层晶片。未覆层晶片的透射值远大于0.15，而覆层和覆钴层晶片的透射值全都小于0.15。因此覆有钴层的晶片特别适合于上面按照本发明的温度检测，因为不必专门确定透射率测量。
通常可以对晶片覆金属层。
在图4中示出在任意时间单位里覆有钴层晶片的温度变化，该晶片在一个按照图2的快速加热设备中已进行热处理。温度升到450℃，并在这个数值保持一定时间然后再降温。温度变化一是通过与晶片直接接触的温度探头进行监测(曲线A)，一是使用上述的方法通过高温计进行监测(曲线B)。值得注意的是，由高温计检测到的温度曲线与由温度探头检测到的温度曲线十分地一致。两个曲线几乎是重叠的，当然是在300℃以下。尽管开始时高温计显示出轻微的振荡，但是随着加热过程振荡消失并且高温计曲线与温度探头曲线重合。高温计曲线在冷却过程时的短暂尖峰是灯管测试引起的。
但是在实践中也出现晶片的透射率超过0.15。在图3中未覆层的校准晶片就是这种情况。因为透射率测量、发射率与反射率的和总是等于1，因此可以采用辅助方法，通过对上述方法附加地对晶片进行一个并联的透射测量，将它与所测得的反射率一起用于确定发射率和晶片温度。
为此如同对于第一实施例那样需要另一高温计，它通过位于上灯床27上部的腔室20里的相应开孔对准晶片33。
在图5中由曲线C表示富含OH的上压板4的透射率测量。如同明显看到的那样，这个石英板对于波长在2.7μm至2.8μm之间的透射率等于0，即板对于这些波长是不透明的。但是位于这个波长范围里的波长，对于这个波长下辐射检测器为了确定发射率测量晶片反射率。为了对发射率和透射率测量进行逻辑运算以确定温度，必需严格地确定晶片在这同一波长时的透射率。但是由于上压板38对于这种波长的光的不透明性使其是不能实现的。
由于这个原因测量其它波长光的透射率并由这些数据推算出所寻找的透射率。为此对上述高温计前置一个滤波器，它具有一个取决于波长的透射率曲线，如同在图5中曲线D所示的那样。在石英板4的光学不透明性范围里这个滤波器具有其最大透明性。而对于较短以及较长的光波长滤波器的透明性减小。
通过这种方法从石英板38吸收范围左边和右边的波长光谱截出两个波长范围，尽管存在富含OH的石英板38和滤波器这些波长范围也能够到达灯床27上方的高温计。在实践中这样选择滤波器的透射曲线变化，使由滤波器曲线和石英曲线所获得的在吸收范围边缘上的面积基本一样大。
如果一个晶片的透射值只微弱地或接近线性地随着波长变化，如在图5中所示的示例晶片的透射率曲线E所示的那样，则可以测量到从石英吸收范围左侧范围里的波长穿过晶片的透射率以及从石英吸收范围右侧范围里的波长穿过晶片的透射率。因为晶片的透射率测量只微小地或接近线性地随着波长变化，能够确定从石英的吸收范围对于一个所寻找波长透射率的平均值或近似值。通过将这个透射率测量与上述晶片反射率测量进行逻辑运算可以确定发射率，而且对于透射率大于0.15的晶片也能做到。因此能够在低于400℃至约300℃的范围里实现可靠地温度监测。
下灯床的杆灯这样被调制，使得能够区分那些上灯床和下灯床的杆灯辐射，这对于上面的透射测量是必需的。当通过相应的调制存在这样的区分时，也能够对于透射测量使用一个辐射检测器、例如一个高温计，它设置在下灯床28的下部。这个温度计可以以上面的方式和方法测量从上灯床发出的辐射，又调制这个辐射，并因此区分晶片辐射和下灯床的辐射。通过多次反射落到高温计上的辐射或者可以在系统校准时考虑，或者在确定透射率测量时忽略这种辐射。
但是优选用于透射率测量的第一示例，因为如同第一实施例那样，上灯床用于晶片温度调节，而下灯床保持恒定或控制到一定的置位点(或者也称为理论值或理论曲线)。由此对于反射和透射测量得到一个基本不变地或以已知的方法变化的杆灯辐射强度。而对于用于调节温度的灯泡可以迅速地改变灯泡辐射的强度，因此产生强度跃变，如果这个强度跃变被高温计检测到，它可能有损反射和透射测量，这一点通过本发明被尽可能地避免。
尽管借助于优选的实施例描述了本发明，但是本发明不局限于具体的实施例。例如为了确定灯泡的辐射强度可以通过一个其它适当的测量装置、例如一个借助于灯泡消耗的电功率来计算强度的装置来代替灯泡高温计。此外上述实施方式的各个特征可以通过各兼容的方式和方法交换和任意地相互组合。

Claims (38)

1.一种用于对衬底进行热处理的装置，具有
-至少一个第一辐射源用于加热衬底，
-至少一个位于第一辐射源与衬底之间的透明遮热板，该遮热板减小第一辐射源辐射的给定波长范围，
-至少一个第二辐射源用于加热衬底，它至少以位于给定波长范围里的辐射辐射衬底，
-至少一个设置在第二辐射源一侧的、对准衬底的辐射检测器，它测量至少部分地在给定波长范围内部的由衬底发出的辐射强度，
-一个用于调制至少由第二辐射源发出的辐射的装置，和
-一个用于确定从第二辐射源发出的辐射强度的装置。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一和第二辐射源设置在衬底相互对置的两侧。
3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，设有一个用于调节第一辐射源的装置。
4.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，设有一个用于控制第二辐射源的装置。
5.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述辐射源是加热灯。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述透明遮热板由加热灯的管壳构成。
7.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述透明遮热板是一个位于第一辐射源与衬底之间的作业室壁。
8.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述透明遮热板具有至少一个滤波层用于吸收给定波长范围。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述滤波层在空间上与另一透明材料分开。
10.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述透明遮热板具有富含OH的石英玻璃。
11.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述透明遮热板吸收2.7μm至2.8μm之间的波长。
12.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，设有一个用于冷却透明遮热板的冷却装置。
13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述冷却装置具有冷却气体或冷却液体。
14.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述辐射检测器是一个高温计。
15.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述衬底是一个覆层的半导体晶片。
16.如权利要求15所述的装置，其特征在于，所述覆层具有一个Co-和/或Ti层。
17.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述衬底具有小于0.15的透射率。
18.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，设有一个对准衬底的第二辐射检测器。
19.如权利要求18所述的装置，其特征在于，所述第二辐射检测器测量在给定波长以外的辐射。
20.如权利要求19所述的装置，其特征在于，所述第二辐射检测器测量在给定波长以下和以上的辐射。
21.如权利要求18所述的装置，其特征在于，所述第二辐射检测器对准背离第二辐射源的衬底一侧并测量具有给定波长的辐射。
22.一种用于对衬底进行热处理的方法，具有下列工艺步骤：
-通过至少一个第一辐射照射衬底用于加热衬底，该辐射源自至少一个第一辐射源，
-通过一个位于第一辐射源与衬底之间的透明遮热板吸收第一辐射的给定波长范围，
-通过至少一个第二辐射照射衬底用于加热衬底，该辐射源自至少一个第二辐射源，并且该辐射包围在位于给定波长范围里的辐射里面，该辐射在衬底上产生，
-通过一个辐射检测器测量来自衬底的给定波长的辐射，该辐射检测器设置在与第二辐射源相同的一侧，
-通过一个辐射调制装置调制由第二辐射源发出的第二辐射，
-通过一个确定装置来确定由第二辐射源发出的第二辐射。
23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，来自所述第一和第二辐射源的辐射从相反的侧面对准衬底。
24.如权利要求22或23所述的方法，其特征在于，调节所述第一辐射源。
25.如权利要求22或23所述的方法，其特征在于，控制所述第二辐射源。
26.如权利要求22或23所述的方法，其特征在于，所述辐射通过加热灯产生。
27.如权利要求26所述的方法，其特征在于，所述第一辐射的给定波长通过第一加热灯的管壳被吸收。
28.如权利要求22或23所述的方法，其特征在于，所述第一辐射的给定波长通过一个位于第一辐射源与衬底之间的作业室壁被吸收。
29.如权利要求22所述的方法，其特征在于，所述第一辐射在2.7μm至2.8μm之间的波长被吸收。
30.如权利要求22或23所述的方法，其特征在于，所述透明遮热板被冷却。
31.如权利要求30所述的方法，其特征在于，所述元件通过冷却气体或冷却液体被冷却。
32.如权利要求22或23所述的方法，其特征在于，所述来自衬底的辐射通过一个高温计被测量。
33.如权利要求22所述的方法，其特征在于，所述来自衬底的辐射通过另一辐射检测器被测量。
34.如权利要求33所述的方法，其特征在于，所述另一辐射检测器测量在给定波长以外的辐射。
35.如权利要求33或34所述的方法，其特征在于，所述另一辐射检测器测量在给定波长以下和以上的辐射。
36.如权利要求33所述的方法，其特征在于，所述另一辐射检测器对准背离第二辐射源的衬底一侧并且测量具有给定波长的辐射。
37.如权利要求22或23所述的方法，其特征在于，所述由第一辐射源发出的用于加热衬底的辐射在低温时小于50％。
38.如权利要求37所述的方法，所述由第一辐射源发出的用于加热衬底的辐射在低温时小于25％。
CNB028146352A 2001-05-23 2002-05-23 用于热处理衬底的方法和装置 Expired - Fee Related CN1295745C (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10125318 2001-05-23
DE10125318.4 2001-05-23
DE10222879A DE10222879A1 (de) 2001-05-23 2002-05-23 Messung niedriger Wafer-Temperaturen
DE10222879.5 2002-05-23

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1533588A CN1533588A (zh) 2004-09-29
CN1295745C true CN1295745C (zh) 2007-01-17

Family

ID=26009377

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB028146352A Expired - Fee Related CN1295745C (zh) 2001-05-23 2002-05-23 用于热处理衬底的方法和装置

Country Status (7)

Country Link
US (2) US7056389B2 (zh)
EP (1) EP1393354A1 (zh)
JP (1) JP4518463B2 (zh)
KR (1) KR100673663B1 (zh)
CN (1) CN1295745C (zh)
DE (1) DE10222879A1 (zh)
WO (1) WO2002095804A1 (zh)

Families Citing this family (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040235281A1 (en) * 2003-04-25 2004-11-25 Downey Daniel F. Apparatus and methods for junction formation using optical illumination
US7763828B2 (en) * 2003-09-02 2010-07-27 Ultratech, Inc. Laser thermal processing with laser diode radiation
JP4501431B2 (ja) * 2004-01-08 2010-07-14 ウシオ電機株式会社 閃光放電ランプ装置
US20050236616A1 (en) * 2004-04-26 2005-10-27 Horng-Huei Tseng Reliable semiconductor structure and method for fabricating
US7102141B2 (en) * 2004-09-28 2006-09-05 Intel Corporation Flash lamp annealing apparatus to generate electromagnetic radiation having selective wavelengths
DE102004060188B4 (de) * 2004-12-14 2011-06-16 Infineon Technologies Ag Prozess-Heizkammer und Verwendung derselben
US20060291833A1 (en) * 2005-06-01 2006-12-28 Mattson Techonology, Inc. Switchable reflector wall concept
WO2007005489A2 (en) * 2005-07-05 2007-01-11 Mattson Technology, Inc. Method and system for determining optical properties of semiconductor wafers
JP4868880B2 (ja) * 2006-02-15 2012-02-01 富士通株式会社 シリコンウェーハの処理方法及びウェーハ処理装置
US7543981B2 (en) * 2006-06-29 2009-06-09 Mattson Technology, Inc. Methods for determining wafer temperature
JP4820801B2 (ja) * 2006-12-26 2011-11-24 株式会社Ｓｕｍｃｏ 貼り合わせウェーハの製造方法
JP5097428B2 (ja) * 2007-04-03 2012-12-12 東洋製罐株式会社 検査用容器
JP2009164525A (ja) * 2008-01-10 2009-07-23 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 熱処理装置
US8548311B2 (en) * 2008-04-09 2013-10-01 Applied Materials, Inc. Apparatus and method for improved control of heating and cooling of substrates
US8367983B2 (en) * 2008-04-09 2013-02-05 Applied Materials, Inc. Apparatus including heating source reflective filter for pyrometry
US8283607B2 (en) * 2008-04-09 2012-10-09 Applied Materials, Inc. Apparatus including heating source reflective filter for pyrometry
US7985945B2 (en) * 2008-05-09 2011-07-26 Applied Materials, Inc. Method for reducing stray light in a rapid thermal processing chamber by polarization
US8452166B2 (en) * 2008-07-01 2013-05-28 Applied Materials, Inc. Apparatus and method for measuring radiation energy during thermal processing
TWI381452B (zh) * 2008-08-29 2013-01-01 Applied Materials Inc 用於擴大溫度高溫測定之方法與設備
US8254767B2 (en) * 2008-08-29 2012-08-28 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for extended temperature pyrometry
JP5498010B2 (ja) * 2008-11-07 2014-05-21 大日本スクリーン製造株式会社 熱処理装置
US9640412B2 (en) * 2009-11-20 2017-05-02 Applied Materials, Inc. Apparatus and method for enhancing the cool down of radiatively heated substrates
CN102154624A (zh) * 2010-02-11 2011-08-17 财团法人交大思源基金会 反应器、化学气相沉积反应器以及有机金属化学气相沉积反应器
JP2011210965A (ja) * 2010-03-30 2011-10-20 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 熱処理方法および熱処理装置
CN102094248B (zh) * 2010-12-31 2012-07-11 东莞市中镓半导体科技有限公司 一种退火装置和方法
CN102607712B (zh) * 2011-01-20 2015-07-08 太阳能科技有限公司 使用于快速温度程序的温度感测系统
CN102889934B (zh) * 2011-07-18 2015-06-03 甘志银 实时测量温度的方法
US9960059B2 (en) * 2012-03-30 2018-05-01 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Honeycomb heaters for integrated circuit manufacturing
TWI576570B (zh) * 2012-06-22 2017-04-01 維克儀器公司 用於輻射測溫計之遠心光學裝置、使用遠心鏡片配置以減少輻射測溫計中雜散輻射之方法及溫度測量系統
CN103592032A (zh) * 2012-08-14 2014-02-19 中国科学院微电子研究所 一种非制冷红外成像焦平面阵列探测器
US8987639B2 (en) * 2012-09-05 2015-03-24 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Electrostatic chuck with radiative heating
US8772055B1 (en) * 2013-01-16 2014-07-08 Applied Materials, Inc. Multizone control of lamps in a conical lamphead using pyrometers
US9842753B2 (en) 2013-04-26 2017-12-12 Applied Materials, Inc. Absorbing lamphead face
CN105143505B (zh) * 2013-04-26 2018-08-07 应用材料公司 吸收性灯头面
DE102013011637A1 (de) * 2013-07-12 2015-01-15 Manz Ag Vorrichtung und Verfahren zum thermischen Behandeln eines Substrats
TWI615503B (zh) * 2013-11-26 2018-02-21 應用材料股份有限公司 用於減少快速熱處理的污染之影響的設備
CN112437975A (zh) * 2018-08-22 2021-03-02 玛特森技术公司 在低温下对工件进行热处理和温度测量的系统和方法
CN113471046B (zh) 2020-12-14 2023-06-20 北京屹唐半导体科技股份有限公司 具有等离子体处理系统和热处理系统的工件处理装置
WO2022146646A1 (en) * 2020-12-28 2022-07-07 Mattson Technology, Inc. Workpiece processing apparatus with thermal processing systems

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000034986A1 (en) * 1998-12-10 2000-06-15 Steag Rtp Systems, Inc. Rapid thermal processing chamber for processing multiple wafers

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3471698A (en) * 1967-02-02 1969-10-07 Mine Safety Appliances Co Infrared detection of surface contamination
US4890245A (en) * 1986-09-22 1989-12-26 Nikon Corporation Method for measuring temperature of semiconductor substrate and apparatus therefor
US4891499A (en) * 1988-09-09 1990-01-02 Texas Instruments Incorporated Method and apparatus for real-time wafer temperature uniformity control and slip-free heating in lamp heated single-wafer rapid thermal processing systems
US5155336A (en) * 1990-01-19 1992-10-13 Applied Materials, Inc. Rapid thermal heating apparatus and method
US5154512A (en) 1990-04-10 1992-10-13 Luxtron Corporation Non-contact techniques for measuring temperature or radiation-heated objects
DE4012615A1 (de) * 1990-04-20 1991-10-24 T Elektronik Gmbh As Kombinierte beruehrungslose temperaturmessmethode in der halbleiterprozesstechnik
DE4012614C2 (de) 1990-04-20 1995-08-24 Guenther Boehme Verbindungselement zur Befestigung eines eine Platte aufnehmenden Tragteils an einer Stange
NL9001200A (nl) * 1990-05-23 1991-12-16 Imec Inter Uni Micro Electr Werkwijze en inrichting voor het met behulp van een pyrometer meten van temperatuurstraling waarbij compensatielampen worden toegepast.
JPH0442025A (ja) * 1990-06-07 1992-02-12 M Setetsuku Kk ウェハー温度測定方法とその装置
US5359693A (en) * 1991-07-15 1994-10-25 Ast Elektronik Gmbh Method and apparatus for a rapid thermal processing of delicate components
CA2081582A1 (en) * 1991-11-05 1993-05-06 Teodorica Bugawan Methods and reagents for hla class i dna typing
NL9201155A (nl) * 1992-06-29 1994-01-17 Imec Inter Uni Micro Electr Inrichting en werkwijze voor het verwarmen van voorwerpen waarbij de temperatuur van het voorwerp wordt gemeten.
EP0612862A1 (en) 1993-02-24 1994-08-31 Applied Materials, Inc. Measuring wafer temperatures
US5650082A (en) * 1993-10-29 1997-07-22 Applied Materials, Inc. Profiled substrate heating
US5444815A (en) * 1993-12-16 1995-08-22 Texas Instruments Incorporated Multi-zone lamp interference correction system
DE4414391C2 (de) * 1994-04-26 2001-02-01 Steag Rtp Systems Gmbh Verfahren für wellenvektorselektive Pyrometrie in Schnellheizsystemen
EP0708318A1 (en) * 1994-10-17 1996-04-24 International Business Machines Corporation Radiance measurement by angular filtering for use in temperature determination of radiant object
FI102696B (fi) * 1995-02-22 1999-01-29 Instrumentarium Oy Kaksoissäteilylähdekokoonpano ja mittausanturi
DE19513749B4 (de) * 1995-04-11 2004-07-01 Infineon Technologies Ag Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des Emissionsfaktors von Halbleitermaterialien durch Bestrahlung mit elektromagnetischen Wellen
US5861609A (en) * 1995-10-02 1999-01-19 Kaltenbrunner; Guenter Method and apparatus for rapid thermal processing
US5960158A (en) * 1997-07-11 1999-09-28 Ag Associates Apparatus and method for filtering light in a thermal processing chamber
US5841110A (en) * 1997-08-27 1998-11-24 Steag-Ast Gmbh Method and apparatus for improved temperature control in rapid thermal processing (RTP) systems
EP0924500B1 (de) * 1997-12-08 2006-10-18 STEAG RTP Systems GmbH Verfahren zum Messen elektromagnetischer Strahlung
TW403834B (en) * 1997-12-08 2000-09-01 Steag Rtp Systems Gmbh Optical radiation measurement apparatus
US6210484B1 (en) * 1998-09-09 2001-04-03 Steag Rtp Systems, Inc. Heating device containing a multi-lamp cone for heating semiconductor wafers
DE19905524B4 (de) 1999-02-10 2005-03-03 Steag Rtp Systems Gmbh Vorrichtung zum Messen der Temperatur von Substraten
DE19923400A1 (de) * 1999-05-21 2000-11-30 Steag Rtp Systems Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum thermischen Behandeln von Substraten
US6359263B2 (en) * 1999-09-03 2002-03-19 Steag Rtp Systems, Inc. System for controlling the temperature of a reflective substrate during rapid heating
DE10032465A1 (de) * 2000-07-04 2002-01-31 Steag Rtp Systems Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum thermischen Behandeln von Objekten

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000034986A1 (en) * 1998-12-10 2000-06-15 Steag Rtp Systems, Inc. Rapid thermal processing chamber for processing multiple wafers

Also Published As

Publication number Publication date
KR20040007599A (ko) 2004-01-24
US7316969B2 (en) 2008-01-08
EP1393354A1 (de) 2004-03-03
WO2002095804A1 (de) 2002-11-28
DE10222879A1 (de) 2005-03-17
US7056389B2 (en) 2006-06-06
KR100673663B1 (ko) 2007-01-24
CN1533588A (zh) 2004-09-29
JP4518463B2 (ja) 2010-08-04
WO2002095804A8 (de) 2003-01-30
US20060291834A1 (en) 2006-12-28
US20040185680A1 (en) 2004-09-23
JP2005500674A (ja) 2005-01-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1295745C (zh) 用于热处理衬底的方法和装置
JP5597251B2 (ja) ファイバレーザによる基板処理
TWI525668B (zh) Ｌｅｄ基板處理系統及方法
US7323661B2 (en) Heat treatment apparatus using a lamp for rapidly and uniformly heating a wafer
US6876816B2 (en) Heating device, heat treatment apparatus having the heating device and method for controlling heat treatment
KR100729006B1 (ko) 열 처리 챔버들에서 반도체 웨이퍼들을 가열하기 위한 가열 디바이스
US6437290B1 (en) Heat treatment apparatus having a thin light-transmitting window
JP5055756B2 (ja) 熱処理装置及び記憶媒体
US20050213949A1 (en) Heating configuration for use in thermal processing chambers
KR20010082334A (ko) 복수의 웨이퍼를 처리하기 위한 급속 열처리 챔버
TW201009949A (en) Rapid thermal processing chamber with shower head
US8432613B2 (en) Multi-stage optical homogenization
JP2013197423A (ja) 熱処理装置
JP2005101237A (ja) 熱処理装置
KR20220007520A (ko) 광 가열 장치 및 가열 처리 방법
US7043148B1 (en) Wafer heating using edge-on illumination
JPS63217238A (ja) 温度測定装置
JPH0868690A (ja) 光強度測定用光センサ及び光計測装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20070117

Termination date: 20130523