CN102217048B - 用于扩大温度高温测定的方法与设备 - Google Patents

Abstract

本发明的具体实施例是有关于在扩大温度范围(包含低温)下快速热处理基板的方法和设备。在此也揭露了使用扩大温度的高温测定系统的系统和方法，所述高温测定系统采用穿透式辐射侦测器系统。同时也叙述了结合穿透式辐射侦测器系统和发射式辐射侦测器系统的系统。

Description

用于扩大温度高温测定的方法与设备

技术领域

本发明一般而言有关于一种可应用于半导体晶圆处理的扩大温度高温测定。详言之，本发明有关于硅晶圆的快速热处理(rapid thermal processing，RTP)，和使用于RTP中的扩大温度(包括低温)高温测定技术。

背景技术

快速热处理(RTP)一词可用于形容数种热处理型态，包括退火、掺质活化、氧化、氮化等等。上述处理一般在高于约1000℃的相对高的温度下进行。快速热处理(RTP)一词可在前体或蚀刻气体存在下，进一步地应用于化学气相沉积和蚀刻。化学气相沉积一般在相对来说较低温度(约介于500℃与800℃间)的RTP腔室中进行处理。RTP一般以高强度白炽灯数组进行，所述高强度白炽灯数组装在灯头(lamphead)中并朝向待处理基板。所述灯是利用电力启动，且开关迅速，并可将所述灯的大部分辐射实质导向基板。如此可使晶圆被非常快速地加热而不会实质加热腔室，且一旦移除灯的电源时，晶圆可以近乎相同的速率快速降温。因此可更精确地控制在预定温度下的处理时间，并减少整体的热预算(thermal budget)。其次，可减少整体工艺时间而提升产量。

图1示出了由Ranish等人在美国专利第6,376,804号中所述的RTP反应器10的剖面简图，所述剖面通常代表辐射式RTP反应器(Radiance RTP reactor)，所述辐射式RTP反应器可购自美商应用材料(美国加州圣大克劳拉市)。反应器10包含处理腔室12、晶圆支架14，和灯头16或是热源组件，所述晶圆支架14位于腔室12内部，所述灯头16或是热源组件位于腔室12顶端，一般皆围绕中心轴18对称排列。

处理腔室包含主腔体20，和窗22，所述窗22设置于主腔体20上。窗22是由红外线可穿透的材料制成，例如，透明、融熔的二氧化硅石英。

主腔体20以不锈钢制成，且主腔体20可用石英作为衬里(未示出)。环状通道24形成于接近主腔体20的底部处。晶圆支架14包含可旋转的磁性转子(rotor)26，所述磁性转子26设置于通道24内。石英管状升降器28靠于(或耦接)磁性转子26和支撑件30(以边缘环表示)上，此支撑件30靠在升降器28上，且此支撑件30是由镀硅的碳化硅、不透明的碳化硅或石墨制成。处理期间，晶圆32或其它基板放置于边缘环30上。可旋转磁性定子(stator)34设置于主腔体20的外部，且可旋转磁性定子34与磁性转子26轴向对齐，并经由主腔体20磁性耦接于磁性转子26。未示出的马达使磁性定子34围绕中心轴18旋转，并藉此旋转磁性耦接的转子26，最终带动边缘环30和所支撑的晶圆32旋转。三个或四个举升销36可滑移地与反射板38密封而形成主腔体20的底壁(bottom wall)。未示出的机制可升高和降低所有的举升销36，选择性地接合晶圆32使晶圆32降低至或升高离开边缘环30，并降低至或升高离开未示出的叶片，所述叶片可用以转移晶圆32进入或离开腔室12。

石英窗22安装于主腔体20的上方边缘，且在窗22与主腔体20之间设置有O型环40，使窗22与主腔体20可成气密性密合。灯头16位于窗22上方。在窗22与灯头16之间设置另一第二O型环42，使窗22与灯头16可成气密式密合。夹持器(clamp)44与O型环40、42连接而将灯头16密封至主腔体20上。

灯头16包含数个灯46，通过电插座48支撑并供电所述灯46。这些灯也被称作为辐射式热源。这些灯46较佳为高强度白炽灯，所述高强度白炽灯可发射出强烈红外光，例如钨卤灯泡，所述钨卤灯泡在石英灯泡中装置钨丝，并且所述钨卤灯泡以含卤素气体(例如溴)的气体填充并以钝气稀释，以清洁石英灯泡。每一灯泡被装入陶瓷封装化合物(potting compound)50中，所述封装化合物50相对多孔。灯46设置于垂直设置的圆柱形灯孔52内部，圆柱形灯孔52形成于所述反射体54中。反射体54内的灯孔52的开口端邻近于窗22，但灯46与窗22隔离。

液冷式通道56形成于反射体54内，以围绕每个灯孔52。从入口60将冷媒(例如水)导入冷却通道56内并且冷媒由出口62流出以冷却反射体54，并且冷媒流过灯孔52邻近处以冷却灯46。

热侦测器(例如，七或更多组高温计70)分别经由光导管72(例如，蓝宝石柱)而光学性耦合至个别的孔洞74，这些孔洞74形成于反射板38的半径范围之中并且这些孔洞74彼此间隔一段距离。一般而言，刚性的蓝宝石光导管72和高温计支撑于主腔体20之内，但其中可设置具弹性的光纤或光导引件。高温计70可侦测晶圆32的下表面和边缘环30的不同辐射部位的温度或其它热性质，如Peuse等人于美国专利第5,755,511号中所述。Adams等人在美国专利第6,406,179号中叙述了这种高温计。高温计70常见为辐射式高温计，并且高温计70具有光学式窄带滤波器，所述光学式窄带滤波器的带通(bandpass)在波长小于950nm(亦即，光子能量略高于硅的能带间隙(band gap)约1.1eV(1.1μm))时约为20nm，也可表示成所述光学式窄带滤波器的光子的波长低于硅晶圆能带间隙的波长。这种滤波器容易形成作为多层干涉性滤波器(multi-layer interference filter)。硅晶圆32可藉此吸收由所述灯46所发出的短波长可见辐射，使得高温计70侦测到的是发射自晶圆32的黑体辐射，而非来自所述灯46的辐射。

高温计70将温度信号传送至灯电力源控制器76，所述灯电力源控制器76依据所测量的温度，控制电力，所述电力输送至红外线灯46。红外线灯46可控制在辐射式排列的区域内，在一实例中为15个区域，以提供更为精致的辐射热形态，并补偿热边际效应(thermal edge effect)。高温计70一起将信号传送至电力源控制器76，所述信号指示晶圆32表面的温度形态，所述电力源控制器76依据所测量的温度来控制传送至每一区域红外线灯46的电力，藉此提供封闭式循环热控制。

处理腔室12的主腔体20包含处理气体的入口埠80和气体出口埠82。在使用时，在将工艺气体经由入口埠80导入之前，可将处理腔室12的压力减少至低于大气压力(sub-atmospheric pressure)。真空泵84经由埠76和阀门88抽空处理腔室86。压力通常减低至1与160托(torr)之间。然而，某些工艺也可在大气压力下进行，虽然通常会使用特殊气体，但这种工艺不需要将处理腔室抽真空。

第二真空泵90被用来减低灯头16中的压力，特别是当处理腔室已被抽至低压时，如此可减小石英窗22两侧的压差。第二真空泵90经由埠92(包含阀门94)将气体抽出以减少灯头16的压力。埠92与反射体54(包含灯洞52)的内部空间彼此为流体可连通关系。

使用加压的导热气体源98将导热气体(例如，氦气)填充至灯头16，如此有助于灯46与液冷式通道56之间的热传导。氦气源98经由阀门100和埠102连接至灯头16。导热气体被导引至气体歧管(manifold)104，所述气体歧管104形成在灯头罩106与各灯46的基部之间。打开阀门100可使气体流入歧管104。因灯的封装化合物50为相对多孔性，导热气体流过封装化合物50以及灯46外壁与灯孔52之间的缝隙，以冷却所述灯46。

然而，将上述的RTP腔室应用于较低温度时会出现某些缺点。用于硅RTP中的典型辐射式高温计包含硅光二极管侦测器(silicon photodiode sensor)，所述硅光二极管侦测器用以侦测由热体(hot body)所发出的普朗克辐射光谱中的窄带宽(bandwidth)的强度，并且所述硅光二极管侦测器由所侦测的强度判定此物体的温度。然而，高温计一般是用于较高温度的测量，例如高于500℃或800℃。在RTP反应器的配置中，腔室组件相对较温暖且辐射式灯泡会发生光渗漏，导致一般的高温计相对较难测量低于约450℃的晶圆温度。曝露在350℃的物体的一般高温计的光电流在0.8pA附近，此数值层级很容易被一般RTP环境下的热和电噪声盖过。另外，晶圆在此温度下是部份透明的，且腔室无法隔绝所有的光。已观察到在晶圆处于低温的情况下时，在开启白炽灯后，因受直接和间接灯辐射的影响，高温计立即显示成350℃。

对于RTP而言，至少有两种状况下需进行晶圆温度的低温控制。在高温RTP中，使用辐射式高温计的封闭式循环控制系统可非常精确地控制较高的晶圆温度，但如前所述只有在高于约450℃时有效。然而，为了达到这个温度，晶圆必须先以开放式循环控制系统加热，在此期间，需预先输入定量电流至辐射灯中。当高温计侦测到温度已达辐射式高温计的侦测下限时，将热控制转换成封闭式循环系统。一般对开放循环期间的预热的监控，并不会超出典型关闭状态。结果，可能会发生温度梯度或加热速率过高。晶圆可能会在预热时变成圆弧形或洋芋片形，导致在更高温时无法进行有效的RTP工艺。因此有必要使预热时的条件最佳化，特别是为达到均匀预热的区域化加热分布。这种预热最佳化一般需要一位有经验的工程师，经由大量晶圆的实验来建立一组预热配方(recipe)，避免翘曲(warpage)或其它的不良结果。然而，最佳化配方受限于晶圆上已存在的特征。除了在非常长时间生产运转的情况之外，不可能对每一种芯片设计的每个阶段都进行最佳化调整。相反地，只会对于具有特定类型材料(例如，金属或氧化物)顶层的未图形化的储存晶圆的少数阶段进行最佳化。对于制造而言，相似的顶层使用相同的预热配方。一般而言，这种方法已被证明无法满足需求，并会造成不稳定的预热速率，且其它的均匀度需进行进一步调整。

目前对于可于温度低于500℃甚至低于250℃至接近室温下实施的RTP的需求持续在增加，特别是在可用于未来一代集成电路的镍、钴、或硅化钛等接点(contact)的RTP。如果可将一般的辐射式高温计应用于这些需要相对低热处理温度的先进工艺将会非常便利。也可以设计具有低温腔壁和低温辐射式高温计的自动化低温型RTP腔室，但理想的方式是采用商业化的高温型RTP腔室进行低温工艺。更理想的方式是提供可同时用于低温和高温处理的RTP腔室，使不同的处理步骤可在同一腔室中进行。

Hunter等人在美国专利第6,151,446号提出了一种穿透式高温计(transmissionpyrometer)，在晶圆被降低到边缘环之前，所述穿透式高温计可用来测定支撑于举升销上的晶圆诱发光侦测器产生足够的光电流，以大致表示晶圆已达腔室温度。此穿透式高温计包含某种可有效过滤接近硅能带间隙的谱带的方式。在加热硅晶圆时会减少所述硅晶圆能带间隙的能量(波长增加)。穿透式高温计被用于侦测来自辐射式加热灯(通常被保持在低强度下)，并经硅晶圆过滤后的辐射。当硅能带间隙落入或超出侦测器带宽时，侦测器的信号会发生明显的变化，因此可代表硅晶圆的温度。在美国专利第6,151,446号中，穿透式高温计被整合在腔室的举升销中，以决定何时方可安全地将晶圆降低到微温的边缘环上。其中所描述的操作温度需高达约400℃。虽然美国专利第6,151,446号中的系统对于灯的电力提供了某种回馈式控制，但晶圆温度仍需要更密切且更细微的控制。

在本发明所属的技术领域中，对可用于快速热处理，且不受与掺杂的基板有关的基质效应(matrix effect)干扰的低温型测量系统存在着需求。

发明内容

本发明一或更多个具体实施例有关于快速热处理设备，所述设备用以处理基板，所述基板具有前侧和背侧。此设备包含腔室，所述腔室包含辐射式热源；支撑件，所述支撑件用以在热处理期间将基板固持在一位置，使基板的前侧或背侧其中之一侧朝向辐射式热源。此腔室也具有高温测定系统，所述高温测定系统包含穿透式辐射侦测器系统，所述穿透式辐射侦测器系统用以测量来自辐射源并穿透所述基板的辐射，所述辐射处于第一和第二不连续波长，并且所述穿透式辐射侦测器系统用以比较处于第一不连续波长的穿透辐射的强度与处于第二不连续波长的穿透辐射的强度。

在一些具体实施例中，辐射源是辐射式热源，且穿透式辐射侦测器系统包含第一侦测器模块和第二侦测器模块，所述第一侦测器模块用以侦测第一不连续波长，所述第二侦测器模块用以侦测第二不连续波长。本发明的其它方面也具有至少一个波长滤波器。另一方面中，辐射源对齐高温测定系统。

在其它的具体实施例中，辐射源包含两个不连续光源，且侦测器系统包含第一侦测器模块，所述第一侦测器模块用以测量处于第一和第二不连续波长的辐射。在一些方面中，辐射源包含两个不连续光源，且侦测器系统包含第一侦测器模块和第二侦测器模块，所述第一侦测器模块用以测量处于第一不连续波长的辐射，所述第二侦测器模块用以测量处于第二不连续波长的辐射。

依据某些具体实施例，波长滤波器可实质移除范围以外的所有波长，所述范围自低于所述第一及第二不连续波长的下限数纳米至高于所述第一及第二不连续波长的上限数纳米。其它具有至少一个波长滤波器的方面包含第一波长滤波器和第二波长滤波器，所述第一波长滤波器具有足以容许所述第一不连续波长通过的带通宽度，且所述第二波长滤波器具有足以容许所述第二不连续波长通过的带通宽度。其它的具体实施例具有滤波器，所述滤波器实质允许所有处于第一不连续波长附近的光通过，并通过所述滤波器逐渐衰减光的穿透，使99.9％处于第二不连续波长附近的波长的光被阻挡。在其它的方面中，穿透式辐射侦测系统更包含至少一个波长滤波器，所述波长滤波器可实质移除所有波长低于预设波长的辐射。在详细的具体实施例中，预设波长为980nm。

其它的具体实施例更包含发射式辐射侦测器系统，所述发射式辐射侦测器系统包含高温计，所述高温计用以测量辐射，所述辐射发射自基板。一些方面中也具有分光器，所述分光器用以将自基板所发射的部份辐射与穿透基板的辐射分开。

本发明的各种具体实施例的两个不连续光源可为依序或同时运作。在某些详细的方面中，第一不连续波长约为1030nm，第二不连续波长约为1080nm。在其它详细的方面中，发射式辐射侦测器经配置以测量波长约为930nm的辐射。在某些方面中，用以产生不连续波长的光源可为激光、发光二极管、低功率白炽灯泡或其它合适的光源。

其它的具体实施例包含功率源控制系统，所述功率源控制系统耦接至高温测定系统，所述功率源控制系统用以控制传送至辐射式热源的功率量。在其它的具体实施例中可具有数个穿透式辐射侦测器系统。

另外，本发明的具体实施例有关于处理基板的方法，所述方法包含利用至少一个高温测定系统测量室温下，在两个不连续波长的至少一个光源的参考光线强度。计算两个不连续波长的室温强度的比率。将基板置入腔室中一位置处，所述位置介于至少一个光源与至少一个高温测定系统之间。利用所述高温测定系统测量来自所述至少一个光源并穿透所述基板的光强度，所述光强度处于两个不连续波长。计算穿透基板的两个不连续波长的强度比例，并将所述强度比例常规化至室温下的强度比例。利用辐射式热源加热所述基板，并使用所述高温测定系统周期性测量穿透所述基板的处于不连续波长的光线强度比例，以监控所述基板的温度。

附图说明

图1为一般快速热处理(RTP)腔室的剖面简图，所述快速热处理腔室包含至少一个辐射式高温计；

图2为一个具体实施例的RTP腔室剖面简图，所述RTP腔室包含穿透式高温计和辐射式高温计；

图3为温度与硅吸收边缘位移的关系图；

图4所示出为在穿透式高温计中对于光电流的不同的贡献，可作为晶圆温度的特征函数；

图5为在RTP腔室中使用穿透式高温计测量晶圆温度的基本方法流程图；

图6为穿透式和辐射式高温计在硅晶圆加热时的执行效率比较图；

图7为将1μm的光透射过n型硅晶圆时的温度函数比较图，所述n型硅晶圆以不同浓度掺杂；

图8为透射过n型硅晶圆的光线在波长为1.5μm和0.97μm的比例与温度的函数比较图，所述n型硅晶圆以不同浓度掺杂；

图9为透射过n型硅晶圆的光线在波长为1.03μm和1.08μm的比例与温度的函数比较图，所述n型硅晶圆以不同浓度掺杂；

图10为波长为1.03μm和1.08μm光线比例对不同阻值基板温度的函数图；

图11为在RTP腔室中以穿透式高温计控制加热速率的另一方法流程图，所述方法流程包含依据所测量的起始温度上升速率调整灯功率；

图12为可应用于快速热处理的合并式辐射和透射高温计的剖面图；

图13为依据本发明一些具体实施例的使用合并式辐射和透射高温测定系统的RTP腔室剖面图；

图14为依据一或更多个本发明方面所示出的双激光系统的时间复用信号图；

图15所示为使用50∶50分光器分离入射光的穿透式高温测定系统剖面图；以及

图16所示为使用分色镜分离入射光的穿透式高温测定系统剖面图。

具体实施方式

在叙述本发明数个示范性的具体实施例前，应了解的是本发明并不限于下文中所述的详细的构形或处理步骤。在下文中所述的具体实施例可单独应用，或与其它的具体实施例共同使用。本发明可具有其它多种方式实施或施行的具体实施。

在说明书和附属的权利要求书中，单数形式「一(a，an)」和「所述(the)」包含数个的含意，除非内文中清楚地表示单数形式的含意。因此，举例来说，参考「一基板(a substrate)」即可包含了二或更多个基板的结合，等等。

本发明的一或更多个具体实施例利用硅的能带间隙能量与温度的相关性进行温度测量。在一个具体实施例中，测量了穿透硅基板的能量，供测量用的来源同时也是腔室中的加热组件。在另一具体实施例中，得到了两个不连续波长的两个测量结果，并比较测量值的比例。这些具体实施例可使与能带间隙吸收无关的透射变异(即，掺质、非光谱变异形薄膜(non-spectrally varying films))最小化，并补偿光源的变异。在另一具体实施例中，依序发射两种不连续波长源(发光二极管(LED)或激光)并比较测量值(例如，经由时域(time domain)的波长调控)。这些具体实施例均可用于已知的辐射式高温测定系统中，所述辐射式高温测定系统可测量从室温至高达1410℃的温度。这些具体实施例可应用于处于高背景辐射源中的硅基板或薄膜测量。

本发明的一个方面包含使用穿透式高温计，在快速热处理腔室中所述穿透式高温计测量低于500℃或甚至低于250℃的硅晶圆温度。穿透式高温计可侦测由光源所发出，并经过硅晶圆滤过的不连续的波长的辐射。在某些波带中，硅的吸收会强烈地受到晶圆温度和纯度的影响。温度测量可用于不超过此温度的热处理中，或温度测量可用于控制预热至辐射式高温计可测量的晶圆温度，例如400至500℃，超过此温度之后，可使用辐射式高温计的封闭式循环控制加热。

可以一种少量或不会过滤掉1至1.2μm间波长的硅光二极管(siliconphotodiode)来实作成低温穿透式高温计，所述低温穿透式高温计适用于约350℃以下。可侦测扩及500℃波长范围的穿透式高温计包含InGaAs二极管感光器(InGaAsdiode photodetector)，和滤波器，所述滤波器可阻挡大于约1.2μm的辐射。辐射式和穿透式高温计可被整合成结构，所述结构包含分光器(optical splitter)，所述分光器用以接收从光导管(light pipe)或其它光导引件(light guide)而来的辐射，并且所述分光器将此辐射分成不同光束，所述不同光束各自朝向穿透式高温计和辐射式高温计的滤波器。

图2中示出了本发明的一个具体实施例的快速热处理(RTP)腔室110剖面简图。所述快速热处理腔室110包含至少一个穿透式高温计。虽然本发明的某些方面以穿透式高温计进行侦测，在本发明的一具体实施例中，腔室110额外包含一或更多个辐射式高温计70、112。两个高温计70、112可包含于一个单独的系统中，所述系统用以接收从光导管72来的光学辐射，并使用两个高温计70、112之间的分光器114将所接收到的辐射加以分开。如前所述，辐射式高温计70包含次微米波长的窄带滤波器(narrow band filter)，即，使能量大于硅的能带间隙(band gap)的光子通过。因硅晶圆32阻挡了来自辐射式热源(以灯46表示)的较短波长的光，使得辐射式高温计70可有效地测量晶圆32背侧的黑体辐射温度。相反的，穿透式高温计112对较长波长的光线敏感，特别是在有兴趣的晶圆温度的硅能带间隙附近的光线或波长稍长的光。

通过均匀晶圆的特定波长的光学辐射透射率(transmissivity)或透射系数(transmission coefficient)τ可以下式表示：

τ(α，χ)＝e^-αχ，     (1)

其中α为吸收系数，χ为晶圆的厚度。接近硅能带间隙的硅的吸收系数已知与温度有关，如图3所示，针对室温(20℃)以线120示出，针对200℃以线122示出。线120、122的急遽倾斜部份确定为光学能带间隙的吸收边缘，所述吸收边缘与热活化自由载体(thermally activated free carriers)的热量变化及声子(phonon)的贡献度有关。当波长增加时，吸收边缘会移向长波长(较小光子能量)。

穿透式高温计所需要的光谱滤波方式(spectral filtering)不同于辐射式高温计所需要的光谱滤波方式。穿透式高温计滤波器和感光器一起提供的光谱响应(spectralresponse)需要对所感兴趣的晶圆温度的吸收间隙的波长灵敏。这个需求会依据穿透式高温计是否仅需要测量低温(例如，低于约350℃，或特别是低于约250℃)，或是需要测量高达450℃或更高的温度而变化。然而，为了维持合理讯杂比(signal-to-noise ratio)，仅对黑体辐射光谱中的限定带宽进行侦测。

不滤光的硅制感光器可在低于约250或350℃下执行此功能。硅制感光器对大于约1.1μm的波长的辐射不灵敏。当晶圆从室温加热至350℃时，晶圆吸收边缘会从1μm提高至1.2μm。因此，净效应会使带通变得相对狭小。然而，当晶圆温度高过约350℃时，吸收边缘会超过硅制感光器的侦测极限，所以无法迅速侦测吸收边缘波长的任何进一步增加。因此，在面对较高的晶圆温度时，使用对于长波长灵敏的感光器较为理想。这种侦测器的一个例子是InGaAs二极管感光器，所述InGaAs二极管感光器可用于侦测介于约0.9与1.7μm之间的侦测波带。为了避免达1.7μm的贡献度过大，InGaAs应与低滤波器(low-pass filter)同时使用，所述低滤波器使低于1.2或1.3μm的波长通过，即，使大部份通过的辐射波长低于由穿透式高温计所能测到最高温度的硅晶圆能带间隙波长，并截除大部份高于此能带间隙波长的普朗克光谱(Plankian spectrum)。另外，滤波器可为能截除低于约1μm辐射的带通滤波器。

下文中将参照图4来解释操作方法(regime)。线126表示来自穿透式高温计所有的光电流，对于灯电流的一个设定而言，所述所有的光电流为晶圆温度的函数。在较低的温度下，总光电流主要是光电流128，所述光电流128由来自微温的灯所产生并穿过晶圆的光通量(photon flux)所引起。然而，如线130所示，因存在有固定量的背景辐射，例如来自杂散辐射(stray radiation)和微温的腔室部件。因此，在较高的温度下，晶圆本身的黑体辐射贡献度持续增加(以线132表示)。在温度约400℃时，灯和晶圆黑体二者所产生的贡献度彼此交会(cross over)，位置接近于此区域的底部，此位置使辐射式高温计变为较有效率。

本发明的一个方面是根据已知穿透式高温计光电流与灯电流和晶圆温度间的依存性，这种依存性可视为此高温计的特征函数(characteristic)。晶圆产品的晶圆厚度是经过精密控制的，例如，对于300mm的晶圆而言是0.75±0.02mm，并假设所述晶圆厚度为已知量。

在图5的工艺流程图中示出了一个基本的可控制晶圆加热的基础算法。在步骤136中，将已知温度的晶圆放入RTP腔室中，且在步骤138中，使光源朝向晶圆。在步骤140中，测量来自穿透式高温计的光电流。在已知灯电流和晶圆温度下完成此测量，并可对已知的特征函数进行常规化(normalized)处理。

在步骤142中，将已测得但未常规化的光电流对灯和晶圆的温度的特征函数进行常规化。这可由很多方式来完成，但最简单的方式是对感光器所输出的光电流使用比例因子(scaling factor)，使所测量的光电流与晶圆及灯的起始温度的未正规化的光电流特征函数一致。此后，所有测量后的光电流值都是成比例的。

之后，在步骤144中至少提升灯的电流大小至起始预热值。之后，在步骤146中，针对相同晶圆以及升高的灯电流测量来自穿透式高温计测量的光电流。在步骤148中，由测量的光电流和常规化的特征函数决定晶圆的温度。重复步骤146、148直到在步骤150中决定晶圆的温度已达到某最终的预热晶圆温度。

可用各种方式建立所需的灯与晶圆的特征函数。可测量许多组结合灯电流和晶圆温度的高温计光电流和可能的晶圆厚度，之后利用这些实验数据找出光电流与晶圆温度的关连。常规化(normalization)仍被视为说明晶圆在腔室环境中(包含不同的灯等等)的变异和变化较理想的方式。

基于对光电流和灯的电性测量间关系、温度与硅晶圆透射性之间的关系，以及感光器反应等相当完整的了解，这里提出一种方法。穿透式高温计的光电流I_PD主要与晶圆温度T_W和灯温度T_L有关，并可表示为：

$I_{\mathrm{PD}}={\∫}_{{\mathrm{\λ}}_1}^{{\mathrm{\λ}}_2}R(\mathrm{\λ},T_W,\mathrm{\χ})\·L(\mathrm{\λ},T_L)\mathrm{d\λ}---\left(2\right)$

其中λ₁和λ₂是积分的上下限，λ₁和λ₂分别代表感光器反应的光谱极限，λ₁和λ₂可为0.8至1.7μm。R(λ)是感光器的反应函数，所述感光器包含所有使用的滤波器。L(λ，T_L)是灯在温度为T_L时的辐射强度光谱，且Ω是正规化因子，所述正规化因子用以除去背景辐射、晶圆顶表面反射率、透射通道观测因子(viewfactor)等的差异，以及灯辐射强度的差异。对于顶部晶圆表面的反射率进行合适的正规化可使不同形态的晶圆在进行处理时，不必针对每一种形态的结构进行所述晶圆的RTP预热环境的调整，所述晶圆具有不同的水平和垂直结构。相反的，在大部件的单一常规化测量可解释这种主要对顶表面反射率造成影响的差异。

灯的辐射强度L是在灯丝上耗散功率的函数，并且灯的辐射强度L因此为灯的温度T_L、灯丝所选用材料的发射率ε_L(λ，T_L)，以及因灯丝卷成线圈而产生的发射率修正量δ(λ，T_L)的函数。灯的温度T_L可由在钨丝实验中所得的经验式决定，所述经验式可表示成下式：

$T=\mathrm{\α}{R}_L^{0.831}---\left(3\right)$

其中α是常数，α可经由针对一等级的灯所发射的辐射的光谱测量来决定，且R_L是灯丝的阻抗，R_L可经由灯的瞬间施加电压以及来自SCR驱动器的回馈电流来决定。知道灯丝的温度之后，灯的辐射强度即可以下式计算：

L(λ，T_L)＝L_BB(λ，T_L)ε(λ，T_L)δ(λ，T_L)    (4)

其中L_BB为表面温度T_L时的普朗克黑体辐射光谱：

$L_{\mathrm{BB}}(\mathrm{\λ},T)=\frac{c_1}{{\mathrm{\λ}}^5}{({\mathrm{\ϵ}}^{c_2/\mathrm{\λT}}-1)}^{-1}---\left(5\right)$

其中c₁和c₂是熟知的辐射常数，c₁和c₂值分别为3.742×10^-16Wm²和0.1439mK。钨的发射率ε已知为温度和波长的函数。线圈和修正系数δ需要计算，或是对于每一等级的灯进行另外的测量。

在温度T_W时，厚度为χ的硅晶圆的透射率τ可以下式表示：

$\mathrm{\τ}(\mathrm{\λ},T_W,\mathrm{\χ})=e^{-\mathrm{\α}(\mathrm{\λ},T_W)\mathrm{\χ}}---\left(6\right)$

其中α为硅在波长λ和温度T_W时的吸收系数。吸收系数可被测量，或是以Timans在“Emissivity of silicon at elevated temperatures”中所提供的模型进行计算(Journal of Applied Physics，vol.74，no.10，15Nov.1993，pp.6353-6364)。Timans模型以声子(phonon)和自由载体(free carrier)解释吸收率，并与少量掺杂的硅的吸收率的测量结果具有良好的一致性。Timans的文献也对于高温计概论具有贡献。

寻找一种可反转方程式(2)的积分以找出依据所测量的光电流而得到晶圆温度的表示方法是一种计算上的挑战，在实时调整(real-time adjustment)方面更是难以进行。因此，较佳方式是编辑出一张对照表。例如，建立一张二维的表，其中一个轴是灯丝温度T_L，另一轴是晶圆温度T_W。表内的格子中为已计算但未经常规化的光电流值。

在已知晶圆温度T_W和电性测量的灯丝温度T_L的情况下，起始的光电流测量使表中未经常规化计算的光电流值和测量的光电流产生关连，因此可决定全部表中的常规化常数Ω。虽然可对表内所有的值(entry)进行常规化，但较佳的方式是使用已知的常规化常数对所有感光器输出的测量光电流进行比例缩放。

在进行校正步骤之后并进行晶圆处理期间，于已知的灯电力源的电流和电压的电性测量值下，可测量来自穿透式高温计的光电流，再代入方程式(3)可得灯温度。之后参考对照表，找出在已知灯温度和晶圆温度情况，所测量的光电流值与经比例缩放的光电流值之间的关系。可在表格化的光电流之间使用内插法，且如果需要也可在灯的温度之间使用内插法。也可使用其它方法来储存和存取光电流对灯和晶圆温度的特征函数。当灯温度给定时，可用多项式、幂级数(power series)、或其它与光电流对晶圆温度相关的数学函数的系数来表示表中的每一列(column)。这种数学函数很容易进行实时(real-time)计算。另外，所有的表可转换成一个二变量的幂级数(power series)。如果需要的话，可将光电流当作多项式或幂级数的参数，多项式的值为晶圆温度。

上面的叙述经过硅光二极管验证，此硅光二极管隔着晶圆背侧朝向一个灯，视野(field of view)狭窄且没有另外过滤超过硅光二极管侦测下限约1μm的波长，也没有过滤感兴趣的温度的吸收边缘的波长(低于约1.2μm)。并有一另外的传统辐射式高温计朝向相同的晶圆区域，但所述辐射式高温计具有滤波器和较宽的视野。另外，在裸晶圆(bare wafer)上植入热耦，所述热耦用以测量在验证测试中真正的温度。结果如图6中所示，在灯开启之后，以不同方法所测定的温度作为时间的函数。线154为热耦所测量的温度。线156为以穿透式高温计与上述的对照表合并使用所得的晶圆温度。线158为一般的辐射式高温计所测得的温度。对于所有的温度而言，穿透式高温计所测的温度相对接近于热耦的温度。在温度低于约300℃时，一般的辐射式高温计无法正确地测量晶圆的温度，但在较高的温度下所述一般的辐射式高温计表现是合格的。如图4所示，所设计的穿透式高温计在高于约350或400℃时，所述穿透式高温计的响应信号是扁平的。因此，较佳的方式为在透射温度低于约350℃时依据穿透式高温计，在较高的温度时依据辐射式高温计。然而，穿透式高温计可能因两个高温计的设计而产生变异，而目前的设计可表示的透射温度介于300与400℃之间。

图6中的曲线表示利用穿透式高温计对于未掺杂的硅晶圆温度测量的精确性，其波长介于约1与1.2μm之间。图7表示光穿过n型硅晶圆的透射率，所述n型硅晶圆以不同浓度掺杂。所记录为波长为1μm的透射光。从此图中可见掺杂浓度高达约10¹⁸cm^-3时的透射形态曲率相当类似。然而，高过此掺杂程度就会在曲率形态上发生改变。利用本发明的双波长测量法可抵消这种曲率。图8的曲线为将测量图7的样品的两种波长光的透射比率后，再正规化为室温时的结果。图9的曲线为选自图7中的样品在1080nm和1030nm光透射比例的测量，再正规化为室温时的结果。可发现这些样品的曲率在穿透式高温计可作用的范围中几乎保持完全一致，表示掺杂的影响可自考虑中有效地移除。

图10为透射过各种型态硅的1030nm激光透射信号和1080nm激光透射信号的实验数据，所述实验数据收集的温度从约25℃至约250℃。各种硅样品的阻值(resistivity)范围可从非常高(＞50ohm-cm)至非常低(至mili-ohm-cm等级)。当1030nm激光信号对1080nm激光信号的比例被画成硅温度的函数后，可使对应至不同种类硅的所有曲线重合成单一的曲线。此数据表示经由评估高温计信号的比例后，掺杂效应可被移除。至少有两种处理方式可应用于本发明的具体实施例中，即非常接近室温(almost room-temperature)的高温测定法和开放回路(open-loop)调控，二者也被称作预热。依据本发明的具体实施例，非常接近室温的温度测量法较佳的方式为在热控制系统的反馈回路中使用多组辐射状排列的穿透式高温计，与在较高的温度下所使用的辐射式高温计的架构相似。当使用数个先进的集成电路结构时，在温度低于250℃的情况下可进行精确地的热控制。因所述的硅光二极管在晶圆温度高于约300℃所呈现的效能不良，故这种低温型操作是理想的，因所述低温型操作可使感光器和滤波器(例如InGaAs感光器和干涉式滤波器)更加适合长波长。如前所述，理想的RTP腔室为可在所有的晶圆温度操作下进行回馈式热控制，并且理想的RTP腔室有能力进行低温和高温工艺。

对低温度的高温测定而言，理想的情况是提供与加热灯分离的透射性辐射的光源。此光源可为激光、LED、分离的低强度的白炽灯泡或任何其它合适的光源。

本发明的方面也可与标准高温RTP一起应用，以更精密控制预热阶段(也称为开放回路调控(open loop tuning))，而不涉及辐射式高温计。在图11中示出了一个简单的预热处理流程图。在步骤170中，当已知温度的晶圆被置入RTP反应器之后，可经由建立对照表或其它储存系统的特征函数的方法的常规化因子，以进行穿透式高温计的校正。穿透式高温计的校正可包含测量参考强度，并校正背景或基质(matrix)所产生的效应。在步骤172中，RTP的灯被设定在预定的低功率层级，例如为完全高温层级的15％，产生相对低的加热速率(低于10℃/s)。在步骤172中，在灯被设定在所述灯的低功率层级之后，校正过的穿透式高温计会至少测量晶圆温度两次，并且在步骤174中，于晶圆处在两次测量之间的加热区段时，测量处于温度时的起始上升速率。在步骤176中，电力源控制器计算调整过的灯功率层级，可改变温度上升速率，从起始的测量值变成理想的温度上升速率，所述理想的温度上升速率的设定值为10至20℃/s的范围内。之后，预热持续至步骤178，测定晶圆的温度已到达透射温度，在步骤180中，控制方式变成封闭循环控制(closed loopcontrol)，此时主要是使用辐射式高温计，如在一般的高温RTP控制系统中所使用的方式。

在调整起始上升速率后，可以数种方式进行预热。例如因已重新调整灯的功率，故可单纯依赖经过时间(elapsed time)的方式。当达到透射温度后(两种高温计都灵敏的温度)，可使用穿透式高温计或辐射式高温计进行侦测。为了更精确地控制，在预热阶段可将穿透式高温计使用于封闭循环控制系统，动态地调整灯的电流，以在预热时维持理想的温度上升速率。另外，可对不同的预热阶段部份调整所述预热阶段理想的上升速率。

虽然上面所述是聚焦在单一穿透式高温计，并且上面所述仅提到一组灯的功率设定，但若在不同的半径上设置多个穿透式高温计并使用差异化的区域式加热，将可改善所述穿透式高温计的精确度。例如，可使用一个穿透式高温计指向接近晶圆的中心，第二个指向接近晶圆边缘环的透射，第三个仅指向边缘环。之后，灯为了预热可被分成为至少三个相似的区域。在图11中的起始上升速率调整，三个穿透式高温计测量三种起始温度上升速率。之后，在不同的加热区域的灯分别重新调整以获得典型的共同理想上升速率，并可在某些狭窄的中间区域使用内插法。

依据本发明具体实施例的穿透式高温计，对于起始预热也有用，其中晶圆被加温至边缘环的温度(在一实例中约为200℃)，其间晶圆以举升销支撑。当晶圆一旦到达此温度时，举升销将晶圆降低至边缘环上，之后开始旋转。辐射式高温计在这个方法中几乎无法作用，特别是因为有相当程度的由灯所发出的光线会绕过悬浮的晶圆，而渗漏至下方的高温计。

所提供的辐射式和穿透式高温计，可独立耦接至反射板上不同的孔洞。然而，经由改良美国专利号第6,406,179号中的辐射式高温计以整合两个高温计将更为简便，所述改良在辐射式高温计滤波器之前具有一定角度的部份反射器。经反射的辐射被导至未装置滤波器的硅感光器，因此可作为穿透式高温计。

在图12中示出了一个双高温计190的实例的剖面图。蓝宝石光导管192和金属套管194将高温计190支撑于RTP反射板的底部。高温计形成于外壳196的内部，此外壳196可容纳准直管198，此准直管198具有反射性内壁202，从与光导管192输出端相邻的准直管198中的轴向孔洞210处辐射状向外展开，使光导管辐射准直到窄带滤波器200中(一般包含多层干涉性滤波器)。窄带滤波器200支撑于外壳196内，并且所述窄带滤波器200与辐射式高温计产生关连。然而，从准直管管壁202凸出的可调整式镀金销(pin)204，为分光器206提供了倾斜的反射面，将部份来自光导管192的辐射导引至感光器208，此感光器208经由准直管198中的孔洞210朝向分光器206。感光器208可为硅光二极管，在此例子中，感光器208本身即可做为较低晶圆温度的穿透式高温计。然而在晶圆温度稍高的情况下，感光器208需对于较长的波长产生反应，在一实例中所使用是InGaAs光二极管，在此例子中于感光器208与分光器206之间插入了分离式的穿透式高温计滤波器(未示出)。其余的辐射通过分光器206并且所述其余的辐射在进入聚光器212的宽窄端(wide narrow end)前经过辐射式高温计滤波器200过滤，聚光器212的宽窄端具有锥形向内的反射壁214，所述反射壁214将滤过的辐射汇集射向第二感光器215，此第二感光器215通过集光器212底端的狭窄轴向孔洞216而暴露。感光器215是辐射式高温计最后一部份，一般是以硅光二极管作为此感光器。从两个感光器208、215中所发出的不同的电流会传送至感光器电力源和灯电力源控制器，用以供应两个高温计的光电流。

上述的结构有效地利用已知的RTP反射板，和已知RTP的孔洞及光导管设计。也可使用其它的结构和其它种类的分光器。使用波长选择分光器可提升灵敏度。

因此，本发明的具体实施例为RTP工艺提供较佳的低温控制方式，不论RTP工艺是在低温下进行有效的热工艺，或是为了达到较高温度的预热工艺(一般使用辐射式高温计)。可简单并经济地将穿透式高温计整合在已知的高温RTP腔室的设计中，以扩大高温RTP腔室操作的温度范围并更准确地控制预热阶段，因此可提供扩大温度的高温测定系统。

包含低温型高温测定系统的扩大温度系统的另一具体实施例示出于图13。所示的系统包含发射式辐射侦测器300，所述发射式辐射侦测器300包含分光器306，所述分光器306可测量发射自基板302的具有第一波长(λ₁)315的辐射。发射式辐射侦测器300在低温操作的系统中不是必要组件，并在某些系统中为选择性的零组件。对于可在低温和高温下操作的系统而言，应同时包含发射式侦测器300和低温系统308。图13中所示的低温型高温测定系统的辐射源310包含两个不连续光源312、314，所述不连续光源312、314于第二波长(λ₂)316和第三波长(λ₃)318下运作，且低温侦测器系统308包含第一侦测器320，所述第一侦测器320可测量第一不连续波长316和第二不连续波长318下的辐射。两个不连续光源312、314可为依序(sequentially)运作或是同时(simultaneously)运作。在某些详细的方面中，第二不连续波长316约为1030nm，第三不连续波长318约为1080nm。在其它详细的方面中，波长滤波器322被并入第一侦测器320中以移除外来光。用以产生不连续波长316、318的光源312、314可为激光、发光二极管、低功率白炽灯泡或其它合适的光源。

图14为依序操作不连续波长源312、314时的时间复用信号(time-multiplexsignal)的作图。每次循环的方式为：首先开启第一波长源312并记录高温计的信号。之后关闭第一波长源312并开启第二波长源314，再测量高温计信号。在测量第二波长高温计之后关闭第二波长源314，让两个光源都关闭一段时间。每次循环时间约为60毫秒(msec)或更短。之后重复循环。针对第一波长和第二波长所测量的高温测定信号扣除背景信号(当两个光源皆关闭时所测量)，并以此确定所述信号的比例。

如前所述，可包括第二辐射侦测器，即用以测量在第一波长(λ₁)304的辐射的发射式侦测器300，此波长发射自硅基板。第二辐射侦测器测量由硅所发出的辐射波长(约为930nm)。与低温型高温测定系统耦接的功率源控制系统(未示出)，可用以控制传送至辐射式热源324的功率量。

图15为图13中系统的变化型，不连续光316、318穿过基板302，并且不连续光316、318由镜子204导向穿透式高温测定系统。所示的穿透式高温测定系统具有第一侦测器模块330和第二分离式侦测器模块340，所述第一侦测器模块330用以测量在第一不连续波长316的辐射，所述第二分离式侦测器模块340用以测量在第二不连续波长318的辐射，所以这并非使用可侦测两种波长的单一模块。第一侦测器模块330和第二侦测器模块340具有侦测器332、342及可供选择的波长滤波器334、344。分光器350将半数的不连续光316、318导入各侦测器模块330、340。

图16为图15中系统的变化型，以分色镜360(dichroic mirror)取代分光器。分色镜360可使第一不连续波长316穿过进入第一侦测器模块330，并将第二不连续波长318反射至第二侦测器模块340。

使用某些具体实施例中的波长滤波器可实质移除范围以外的所有波长，所述范围自低于第一不连续波长及第二不连续波长的下限数纳米(nm)，至高于第一不连续波长及第二不连续波长的上限数纳米。其它具有至少一个滤波器(包含第一波长滤波器和第二波长滤波器)的方面中，第一波长滤波器所具有的带宽足使第一不连续波长通过，且第二波长滤波器所具有的带宽足使第二不连续波长通过。其它具体实施例具有滤波器，所述滤波器可实质允许所有在第一不连续波长附近的光通过，并且通过滤波器逐渐衰减光的穿透，使99.9％在第二不连续波长附近的波长的光被阻挡。在其它方面中，穿透式辐射侦测器系统更包含至少一个波长滤波器，所述波长滤波器可有效地实质移除所有波长低于预定波长的辐射。在详细的具体实施例中，预定的波长为980nm。

另外，本发明的具体实施例有关于一种处理基板的方法，所述方法包含使用至少一个低温型高温测定系统测量室温下，在两个不连续波长的至少一个光源的参考光线强度。在一实例中，可在未放置晶圆或基板的腔室内测量参考光线强度。如在此技艺中具有通常知识者所了解的，所测量的参考强度可用以校正例如基质(matrix)效应、动态的系统特性(dynamic system properties)和背景光线。计算两个不连续波长的室温强度的比例。在腔室中，基板的放置位置介于至少一个光源与至少一个低温型高温测定系统之间。利用低温型高温测定系统测量来自至少一个光源并穿透基板的在两个不连续波长的光线强度。计算穿透基板的两个不连续波长的强度比例，并使所述强度比例常规化成室温下的强度比例。之后，利用辐射式热源加热基板，并利用低温型高温测定系统，经由周期性测量穿透基板的在不连续波长的光强度比例，以监控基板的温度。

本说明书所使用的参考事项，例如「一个具体实施例(one embodiment)」、「某些具体实施例(certain embodiment)」、「一或更多个具体实施例(one or moreembodiment)」、「一具体实施例(an embodiment)」是指与此具体实施例有关的独特的特征、结构、材料、或特性包含于本发明的至少一个具体实施例中。因此，在本说明书不同的地方所出现的词组，例如「在一或更多个具体实施例中」、「在这些具体实施例中」、「在一个具体实施例中」、「在一具体实施例中」不一定是指本发明中相同的具体实施例。另外，独特的特征、结构、材料、或特性可以任何合适的方式与一或更多个具体实施例结合。

虽然这里所述的本发明是参考特定的具体实施例，需要了解的是，这些具体实施例仅为本发明原则和应用的例子。对于在本技艺中具有通常技艺的人可轻易了解，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，本发明的方法和设备可进行各种改良和变化。因此，本发明应包含附属的权利要求书的改良和变化及所述改良和变化的均等物。

Claims (20)

1.一种用以处理基板的快速热处理设备，所述基板具有前侧和背侧，所述设备包含：

腔室，所述腔室包含辐射式热源；

支撑件，所述支撑件用以在热处理期间将基板固持在一位置，使所述基板的前侧或背侧其中之一侧朝向所述辐射式热源；

高温测定系统，所述高温测定系统包含穿透式辐射侦测器系统，所述穿透式辐射侦测器系统用以测量来自辐射源并穿透所述基板的辐射，所述辐射处于第一和第二不连续波长，并且所述穿透式辐射侦测器系统用以比较处于所述第一不连续波长的穿透辐射的强度与处于所述第二不连续波长的穿透辐射的强度。

2.如权利要求1所述的设备，其中所述辐射源为所述辐射式热源，且所述穿透式辐射侦测器系统包含第一侦测器模块和第二侦测器模块，所述第一侦测器模块用以侦测所述第一不连续波长，所述第二侦测器模块用以侦测所述第二不连续波长。

3.如权利要求1所述的设备，更包含至少一个波长滤波器。

4.如权利要求1所述的设备，其中所述辐射源与所述高温测定系统彼此对齐。

5.如权利要求1所述的设备，其中所述辐射源包含两个不连续光源，且所述侦测器系统包含第一侦测器模块，所述第一侦测器模块用以测量处于所述第一和第二不连续波长的辐射。

6.如权利要求1所述的设备，其中所述辐射源包含两个不连续光源，且所述侦测器系统包含第一侦测器模块和第二侦测器模块，所述第一侦测器模块用以测量处于所述第一不连续波长的辐射，所述第二侦测器模块用以测量处于所述第二不连续波长的辐射。

7.如权利要求3所述的设备，其中所述至少一个波长滤波器移除范围以外的所有波长，所述范围自低于所述第一不连续波长及所述第二不连续波长的下限数纳米至高于所述第一不连续波长及所述第二不连续波长的上限数纳米。

8.如权利要求3所述的设备，其中所述至少一个波长滤波器包含第一波长滤波器和第二波长滤波器，所述第一波长滤波器具有足以容许所述第一不连续波长通过的带通宽度，且所述第二波长滤波器具有足以容许所述第二不连续波长通过的带通宽度。

9.如权利要求3所述的设备，其中所述至少一个波长滤波器允许所有在所述第一不连续波长附近的光通过，并通过所述滤波器逐渐衰减光的穿透，使99.9%在所述第二不连续波长附近的波长的光被阻挡。

10.如权利要求1所述的设备，更包含发射式辐射侦测器系统，所述发射式辐射侦测器系统包含高温计，所述高温计用以测量自所述基板发射的辐射，其中所述发射式辐射侦测器经配置以测量波长930nm的辐射。

11.如权利要求10所述的设备，更包含分光器，所述分光器用以将由所述基板所发射的部份辐射与穿透所述基板的辐射分开。

12.如权利要求5所述的设备，其中所述两个不连续光源依序运作。

13.如权利要求5所述的设备，其中所述两个不连续光源为同时运作。

14.如权利要求1所述的设备，更包含功率源控制系统，所述功率源控制系统耦接至所述高温测定系统，所述功率源控制系统用以控制传送至所述辐射式热源的功率量。

15.如权利要求1所述的设备，其中所述穿透式辐射侦测器系统更包含至少一个波长滤波器，所述波长滤波器用以移除所有波长低于预设波长的辐射。

16.如权利要求15所述的设备，其中所述预设波长为980nm。

17.如权利要求1所述的设备，更包含数个穿透式辐射侦测器系统。

18.如权利要求1所述的设备，其中所述第一不连续波长为1030nm，且所述第二不连续波长为1080nm。

19.如权利要求5所述的设备，其中所述不连续光源选自激光及发光二极管(LED)。

20.一种处理基板的方法，所述方法包含：

利用至少一个高温测定系统测量室温下，处于两个不连续波长的至少一个光源的参考光线强度；

计算所述两个不连续波长的室温强度的比例；

将所述基板置入腔室中一位置处，所述位置介于所述至少一个光源与所述至少一个高温测定系统之间；

利用所述高温测定系统测量来自所述至少一个光源并穿透所述基板的光强度，所述光强度处于所述两个不连续波长；

计算穿透所述基板的所述两个不连续波长的强度比例，并将所述强度比例常规化至室温下的所述强度比例；以及

利用辐射式热源加热所述基板，同时利用所述高温测定系统，经由周期性测量穿透所述基板的处于所述不连续波长的光线强度比例，以监控所述基板的温度。

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