CN104395998B - GaN基材料的温度控制 - Google Patents

Abstract

一种用于晶圆处理反应器例如化学气相沉积反应器(10)的原位温度测量的方法，优选地包括下列步骤，加热所述反应器直到所述反应器达到晶圆处理温度，并且在所述反应器内绕旋转轴(42)旋转晶圆支撑元件(40)。所述方法优选地进一步包括，当所述晶圆支撑元件(40)绕所述旋转轴(42)转动时，利用第一工作高温计(71)接收来自于所述晶圆支撑元件的第一部分的辐射，获得第一工作温度测量值，并且利用晶圆温度测量器件(80)接收来自至少一个晶圆(46)的辐射，获得第一晶圆温度测量值，所述晶圆温度测量器件位于第一工作位置(A)。

Description

GaN基材料的温度控制

相关申请的交叉引用

本申请是申请号13/801,357，申请日为2013 年3 月13 日的美国专利申请的后续申请，其要求专利申请号61/664,374，申请日为2012 年6月26日的美国临时专利申请的申请日之利益，其公开的内容以引用的方式并入本文。

背景技术

本发明涉及晶圆处理装置，在这种处理装置当中使用的温度测量和控制系统，以及原位温度测量和控制的方法。

许多半导体器件是通过在基片上处理而形成的。基片典型地为结晶材料的片体，通常称为“晶圆”。典型地，晶圆通过生长为大的晶体并且把该晶体切成圆盘形状而形成。在这种晶圆上进行的一种常用的处理过程为外延生长。

例如，由如Ⅲ-Ⅴ族半导体等化合物半导体制成的器件，典型地通过利用金属有机化学气相沉积或“MOCDV”，由连续生长的化合物半导体的层而形成。在这个过程中，晶圆暴露在混合气体中，混合气体典型地包括作为Ⅲ族金属元素来源的金属有机化合物，还包括Ⅴ族元素的来源物质，当晶圆保持在较高的温度下，混合气体在晶片表面上方流动。典型地，金属有机化合物和Ⅴ族元素的来源物质与不明显参与反应过程的载气相结合，所述载气例如是氮气。Ⅲ-Ⅴ族半导体的一个示例为氮化镓，其可通过有机镓化合物和氨在具有适当晶格间距的基片（如蓝宝石晶圆）上反应而形成。典型地，在氮化镓及相关化合物沉积期间，晶圆保持在大约为500-1100℃的温度。

复合器件可在稍微不同的反应条件下，通过在晶圆表面上连续沉积多个层形成，正如，为改变半导体的晶体结构和带隙（bandgap）而加入其他Ⅲ族或Ⅴ族元素。在晶片表面上连续地沉积许多层而制成。例如，在氮化镓基半导体内，铟、铝或二者能够以不同比例使用以改变半导体的带隙。还可加入p型或n 型搀杂剂，以控制每层的导电性。在所有半导体层形成后，典型地在施加了适当的电触点后，晶片被切成多个单独的器件。如发光二极管（“LEDs”）、激光器等器件，及其他电子与光学器件，可以用这种方式制造。

在典型的化学气相沉积过程中，大量的晶圆承载于通常称为晶圆载体的元件上，使得每个晶圆的顶面暴露在晶片载体的顶面上。然后把晶圆载体放入反应室内并且保持在所需的温度，同时气体混合物从晶片载体表面流过。在处理过程中，载体上各个晶片顶面上的所有点保持在一致的条件下是非常重要的。反应气体的组成及晶片表面温度的细微变化，都可能导致半导体器件成品性能产生不希望有的变化。

例如，在沉积镓铟氮化物层时，晶圆表面温度或反应气体浓度的改变，将导致沉积层的组成和带隙的改变。因为铟具有相对高的气相压力，沉积层将在晶圆表面温度较高的区域具有较低比例的铟和较大的带隙。如果沉积层是LED 结构的活性发光层，从该晶圆上形成的LED 的发射波长也将变化。因此，迄今为止本领域在保持条件一致性方面已投入了相当大的努力。

在工业中已广泛接受的一种类型的CVD 装置，应用具有大量晶圆承载区域的大圆盘形式的晶圆载体，每个区域适于承载一个晶圆。晶圆载体支撑在反应室内的转轴上，使得具有晶圆暴露表面的晶圆载体顶面面向上方朝着气体分配元件。当转轴旋转时，气体向下引导至晶圆载体的顶面上，随之流过顶面而朝向晶圆载体的外周流动。使用过的气体通过排气口从反应室排出，排气口设置在晶圆载体下方并且绕转轴的轴线分布，典型地靠近反应室的外周。

晶圆载体通过加热元件保持在所需的较高温度下，典型地，电阻加热元件设置在晶圆载体底面的下方。这些加热元件所保持的温度高于晶圆表面所需温度，而气体分配元件典型地保持在远低于反应所需温度的温度，以防止气体过早发生反应。因而，热量从加热元件传递至晶圆载体的底面，进而通过晶圆载体向上传递至单个的晶圆。

在以往的晶圆处理过程中，如化学气相沉积过程或使用旋转圆盘反应器以用于如蚀刻等其他目的的其他操作，在反应室中的处理过程温度可以通过一个或多个非接触式高温计进行测定，所述非接触式高温计适合于在处理过程期间测定晶圆载体和/或晶圆的温度。这样的温度测量信息可以用来作为输入信息，以帮助确定在晶圆处理过程期间对加热元件的控制。

在晶圆处理周期内，能够确定晶圆在CVD反应器内的温度是非常重要的。高温计在不同CVD反应器之间的高重复精度（repeatability）能够允许在多个反应器当中使用单个CVD处理过程方法，大大降低了生产停机时间，，生产停机时间产生的原因是由于必须对每个反应器进行全面调节以便在多个反应器当中产生一致的晶圆特性。由于在CVD反应器内制造的器件对CVD处理过程温度的高敏感特性，CVD反应器的高温计重复精度的一个关键因素是应对多个反应器的温度匹配。例如，当在反应器中制成的器件是包括多量子阱（“MQWs”）的激光器或发光二极管时，由MQWs发射的波长对CVD处理过程温度是高度敏感的。因此，适用于多个反应器的高温计使这些反应器内的晶圆处于相同的晶圆处理过程温度是必要的。

然而，在一个反应器或一台设备的多个高温计之间，甚至在单个反应器中的多个晶圆之间，通常会观察到测量的温度是变化的。即使在校准之后，由于这些黑体炉的校准方面的差异，以及炉体随着时间推移的不稳定性和变化，高温计可具有+/-3℃的范围误差，这样使得晶圆载体和在处理过程中的晶圆实际温度变得不确定。高温计测量温度变化的其它来源可包括高温计在反应器上安装的可变化性，这会影响高温计的温度读数，以及随着时间的推移高温计的温度读数输出的偏差。这样的测量温度变化可以使它很难把通用的温度控制工艺应用在多个MOCVD反应器上，或者甚至是在相同反应器内从一个处理过程至另一个处理过程也是如此，结果的不确定性可能要求对每个反应器系统进行调谐而使多个反应器具有相同的温度控制方式。

尽管迄今为止为优化这种系统已投入了相当大的努力，但是仍然需要更进一步的改进。尤其是，需要提供一种能够更加精确地控制反应器当中晶圆温度的温度测量系统。

发明内容

提供一种用于晶圆处理反应器的原位温度测量方法，以及一种用于晶圆处理反应器的原位温度测量系统。本发明的一方面提供一种用于晶圆处理反应器例如化学气相沉积反应器的原位温度测定方法。该方法最好包括这样的步骤，加热反应器直到反应器达到晶圆处理温度，并且在反应器内绕旋转轴旋转晶圆支撑元件。该方法最好还包括，当晶圆支撑元件绕旋转轴转动时，使用第一工作高温计获得第一工作温度，第一工作高温计从晶圆支撑元件的第一部分接收辐射,并且利用晶圆温度测量器件获得第一晶圆温度测量值，晶圆温度测量器件从至少一个晶圆接收辐射,晶圆温度测量器件位于第一位置。

在一个具体的实施方案中，晶圆支撑元件的第一部分可以位于距离旋转轴的第一径向距离上。而当晶圆支撑元件绕旋转轴转动时，由晶圆温度测量器件从至少一个晶圆所接收的辐射,能够从距离旋转轴第一径向距离的位置接收。在一个示例中，晶圆温度测量器件可以是短波长的高温计。在一个示例性的实施例中，晶圆温度测量器件可以是下面其中一个：基于吸收转换（absorption shift based）的器件或白色光光谱反射器。

在一个示例中，第一工作高温计可以是对第一波长带的辐射敏感，晶圆温度测量器件可以是对第二波长带的辐射敏感，并且对于在第二波长带的辐射,至少一个晶圆可以是半透明的或透明的。在一个具体的示例中，第一波长带可以在红外光光谱内，而第二波长带可以在紫外光光谱内。在一个具体的实施例中，至少一个晶圆可以基本上由蓝宝石构成。在一个示例的实施例中，所述至少一个晶圆可以是复数个晶圆。

在一个具体的示例中，获取第一工作温度测量值和获取第一晶圆温度测量值的步骤能够同时进行。在一个实施例中，获取第一工作温度测量值和获取第一晶圆温度测量值的步骤能够在反应器处理晶圆的工作期间进行。在一个示例性的实施例中，反应器处理晶圆的操作可包括化学气相沉积。在一个具体的实施例中，加热步骤能够通过用于晶圆支撑元件的多区域加热系统进行，加热系统的第一区域具有位于从旋转轴的第一径向距离上的一部分。该方法还可包括改变第一区域的温度的步骤。

在一个示例中，该方法还可以包括移动晶圆温度测量器件到第二位置的步骤，以及当晶圆支撑元件绕旋转轴转动时，利用第二工作高温计接收来自晶圆支撑元件的第二部分的辐射，而获得第二工作温度测量值。该方法还可以包括以下步骤，当晶圆支撑元件绕旋转轴转动时，使用晶圆温度测量器件获取第二晶圆温度测量值，第二晶圆温度测量值至少部分基于从至少一个晶圆接收的辐射。

在一个具体的实施例中，晶圆支撑元件的第二部分可以位于从旋转轴的第二径向距离上。当晶圆支撑元件绕旋转轴转动时,由晶圆温度测量器件从至少一个晶圆所接收的辐射,可以从距离旋转轴第二径向距离的位置接收。在一个示例中，加热系统的第二区域可以具有位于从旋转轴的第二径向距离上的一部分。该方法还可以包括改变第二区域的温度的步骤。

在一个示例的实施例中，晶圆温度测量器件可以设置在一个径向延伸的光学视口中，进而可以执行移动步骤,以使晶圆温度测量器件沿径向延伸的校准光学视口从第一位置移动到第二位置。在一个实施例中，可以执行移动步骤，以使晶圆温度测量器件沿着线性滑轨移动。在一个具体的示例中，第一晶圆温度测量值可以至少部分地基于从至少一个晶圆中的第一晶圆接收的辐射，而第二晶圆温度测量值可以至少部分地基于从至少一个晶圆中的第二晶圆接收的辐射。

在一个实施例中，晶圆处理温度可以是第一晶圆处理温度。该方法还可以包括加热反应器直到反应器达到第二晶圆处理温度的步骤，以及，当在晶圆支撑元件绕旋转轴转动时，使用第一工作高温计从晶圆支撑元件的第一部分获得第二工作温度测量值。该方法还可以包括以下步骤，当晶圆支撑元件绕旋转轴旋转时，使用晶圆温度测量器件从至少一个晶圆获得第二晶圆温度测量值。

本发明的另一个方面提供了一种原位温度测量方法，用于晶圆处理反应器，例如化学气相沉积反应器。该方法最好包括以下步骤，加热反应器直到反应器达到晶圆处理温度，在反应器内绕旋转轴旋转承载有至少一个晶圆的晶圆支撑元件，以及把材料沉积覆盖在至少一个晶圆的顶面上，该材料形成具有顶面的层。

该方法最好进一步包括，当晶圆支撑元件绕旋转轴旋转时，使用对第一波长带的辐射敏感的第一工作高温计获得第一工作温度测量值，第一工作高温计接收来自至少一个晶圆的顶面的辐射，所述至少一个晶圆对在第一波长带内的辐射是不透明的，覆盖在所述至少一个晶圆顶面的层对在第一波长带内的辐射是半透明或透明的。

该方法最好还包括，当晶圆支撑元件绕旋转轴旋转时，使用对第二波长带的辐射敏感的晶圆温度测量器件得到第一晶圆温度测量值，晶圆温度测量器件接收来自覆盖在所述至少一个晶圆顶面的层的顶面的辐射，所述至少一个晶圆对第二波长带内的辐射是不透明的，覆盖在所述至少一个晶圆顶面的层对第二波长带内的辐射是不透明的，晶圆温度测量器件位于第一位置上。

本发明的另一个方面提供了一种原位晶圆温度测量器件校准的方法，用于晶圆处理反应器，例如化学气相沉积反应器。该方法优选地包括以下步骤，把校准高温计定位到校准位置，以使得校准高温计适合于从距离第一晶圆支撑元件的旋转轴的第一径向距离上的第一晶圆支撑元件的一部分接收辐射，加热该反应器直到反应器达到高温计校准温度，以及绕旋转轴旋转第一晶圆支撑元件。

该方法优选地进一步包括，当第一晶圆支撑元件绕旋转轴旋转时，从安装在工作位置的工作高温计获得第一工作温度测量值，以使工作高温计适合于从距离第一晶圆支撑元件旋转轴的第一径向距离上的第一晶圆支撑元件的一部分接收辐射。该方法优选地进一步包括，当支撑元件绕旋转轴转动时，从校准高温计获得第一校准温度测量值。

该方法优选地还包括把校准高温计从校准位置移除，将第一晶圆支撑元件替换为承载有至少一个晶圆的第二晶圆支撑元件，所述至少一个晶圆对工作高温计和晶圆温度测量器件是不透明的，把晶圆温度测量器件定位在校准位置，以使晶圆温度测量器件适合于从距离第二晶圆支撑元件旋转轴的第一径向距离上的所述至少一个晶圆接收辐射，以及绕转轴旋转第二晶圆支撑元件。

该方法优选地进一步包括,当第二支撑元件绕旋转轴旋转时，从晶圆温度测量器件获得第二工作温度测量值，第二工作温度测量值包括所述至少一个晶圆的顶面的温度。该方法优选地进一步包括，当第二晶圆支撑元件绕旋转轴旋转时，从第一工作高温计获得第二校准温度测量值，第二校准温度测值量包括所述至少一个晶圆的顶面的温度。

本发明的另一个方面提供了一种原位温度测量系统，用于晶圆处理反应器，例如化学气相沉积反应器。该系统优选地包括具有旋转轴的晶圆支撑元件、用于晶圆支撑元件的加热元件、适合于从距离旋转轴第一径向距离的晶圆支撑元件的第一部分接收辐射的第一工作高温计以及位于第一位置的晶圆温度测量器件。在第一位置的晶圆温度测量器件可以适合于从设置在晶圆支撑元件上的距离旋转轴第一径向距离的至少一个晶圆接收辐射。

在一个具体的实施例中，晶圆温度测量器件可以是短波长高温计。在一个示例中，晶圆温度测量器件可以是基于吸收转换的器件。在一个示例的实施例中，第一工作高温计可以对第一波长带的辐射敏感，晶圆温度测量器件可以对第二波长带的辐射敏感，所述至少一个晶圆可以对第一波长带的辐射是半透明或透明的，而对第二波长带的辐射不透明。

在一个实施例中，第一波长带可以在红外光光谱内，而第二波长带可以在紫外光光谱内。在一个具体的示例中，第一工作高温计和晶圆温度测量器件可以适合于在从晶圆支撑元件的旋转轴的第一径向距离上同时进行温度测量。在一个示例的实施例中，加热元件可以是用于晶圆支撑元件的多区域加热系统，并且加热系统的第一区域可以具有位于从旋转轴的第一径向距离上的一部分。

在一个具体的示例中，该系统还可以包括第二工作高温计，第二工作高温计适合于从距离旋转轴第二径向距离上的晶圆支撑元件的第二部分接收辐射。温度测量器件可以适合于定位在第二位置，并且在第二位置上的晶圆温度测量器件可以适合于从距离旋转轴第二径向距离上的至少一个晶圆接收辐射。在一个实施例中，晶圆温度测量器件可以安装在径向延伸的光学视口内，进而晶圆温度测量器件可以适合于在径向延伸的光学视口内的第一位置与第二位置之间滑动。在一个示例的实施例中，该系统还可以包括线性滑轨。晶圆温度测量器件可以适合于沿线性滑轨在第一位置与第二位置之间滑动。

附图说明图1是根据本发明的一个实施例描绘的化学气相沉积装置的剖视图。

图2是图1所示化学气相沉积装置的一个替代实施例的视口的局部剖视图。

图3是根据本发明的一个实施例描绘了承载晶圆的支撑元件的剖视图。

图4是根据本发明的一个实施例描绘了双波长带温度测量器件的剖视图。

具体实施方式

参照图1，根据本发明的一个实施例的化学气相沉积装置10 包括反应室12，反应室12 具有设置在反应室12 的一个端部的进气歧管14。具有进气歧管14 的反应室12 的该端部，在本文中被称为反应室12 的“顶”端。反应室的该端部典型地，但不是必需地，位于反应室的通常重力参照系的顶部。因此，本文所应用的向下方向指的是从进气歧管14 离开的方向；而向上方向指的是反应室内朝向进气歧管14 的方向，并不考虑这些方向是否与重力的向上和向下方向一致。类似地，本文中描述的元件的“顶”和“底”面是参照反应室12 和进气歧管14 的参照系的。

反应室12 具有在反应室顶端的顶凸缘22 与反应室底端的基板24 之间延伸的圆

筒壁20。壁20、凸缘22 和基板24 限定了一个气密封的内部区域26，在其间可容纳从进气歧管14 释放的气体。尽管所示的反应室12是圆柱形的，其它实施例也可包括具有其他形状的反应室，例如，包括锥形或其它绕中心轴32旋转的面，方形、六边形、八边形、或任意其它适当的形状。

进气歧管14 与用于供应在晶圆处理过程中应用的处理气体的源头连接，处理气体如载气和反应气体，如金属有机化合物及V 族金属元素的来源物质。在典型的化学气相沉积处理过程中，载气可为氮气、氢气或氮气和氢气的混合物，因此在晶圆载体顶面的处理气体可以主要由氮气和/或氢气组成，并带有一些量的反应气体成分。进气歧管14 设置为接收各种气体并引导处理气体大致以向下的方向流动。

进气歧管14 也可与冷却剂系统（未示出）连接，该冷却剂系统设置为使液体循环通过气体分配元件，以使工作过程中该元件保持在所需的温度。为了冷却反应室12 的壁，可设置类似的冷却装置（未示出）。

反应室12 也可设置有引入至前室（未示出）的进入开口（未示出），以及可移动的闸门（未示出）用于关闭和打开该进入开口。该闸门可以设置为正如美国专利号为 7,276,124中所揭示的那样，其公开的内容通过参考而纳入本文。

转轴30 设置在反应室内，以使转轴30 的中心轴32以向上和向下的方向延伸。转轴通过常规的集成有轴承和密封件（未示出）的旋转直通机构而安装至反应室12，以使转轴可以绕中心轴32 旋转，同时保持转轴30和反应室12 的底板24 之间的密封。在转轴30 顶部，即转轴最接近进气歧管14 的端部，具有接头36。

转轴30 连接至例如电机驱动器这样的旋转驱动机构38，其设置为使转轴绕中心轴32 旋转。转轴30 也可设置有大致沿轴向在转轴位于气体通道内的部分内延伸的内部冷却剂通道。内部冷却剂通道可与冷却剂源连接，以使液体冷却剂可以循环地穿过冷却剂通道并回到冷却剂源。

晶圆载体或晶圆支撑元件40 主要形式为具有顶面41 和中心轴42的圆盘。在图1所示的工作位置，支撑元件40的中心轴42与转轴30 的轴线32重合。支撑元件40可以是单片或者是复合的多片形式。例如，正如公开号为2009/0155028的美国专利申请所揭示的那样，其公开内容因参考而纳入本文，支撑元件40可以包括一个限定了支撑元件的小部分并围绕中心轴42的轮毂，以及限定了盘状主体其他部分的较大部分。在其它的实施例中（未示出），支撑元件40可以具有其它形状，例如，包括方形、六边形或八角形。

支撑元件40 可由不会污染CVD 处理过程的材料制成，且所述材料可耐受处理过程中遇到的温度。例如，支撑元件40的所述较大部分可大部分地或全部地由如石墨、碳化硅、氮化硼、氮化铝或其他耐火材料制成。支撑元件40 具有大致为平面的彼此基本平行延伸的顶面和底面，且基本垂直于支撑元件的竖直旋转轴42。在一个示例中，支撑元件40 可以具有约为300mm 至约700mm 的直径。

支撑元件40可以包括沿支撑元件的周向设置的平台或凹槽44，每个这种平台或凹槽设置为可移除地容纳盘状的晶圆46，并在MOCVD（金属有机化合物化学气相沉淀）处理过程中承载这些晶圆，如下文所述。每个晶圆46可由蓝宝石、碳化硅、硅、氮化镓或其他结晶基片制成。典型地，与其主平面尺寸相比，每个晶圆46具有的厚度较小。例如，直径约为2英寸（50mm）的圆形晶圆，厚度可以是约430μm的厚度或更薄。每个晶圆46可设置在支撑元件40上或与其邻近，支撑元件40的顶面朝上，从而晶圆的顶面暴露在支撑元件的顶面41上。

一些晶圆46，如那些在CVD处理过程期间，由GaN（氮化镓）层沉积在蓝宝石基片上制成，可以是对可见光和红外光透明的，但是它们可以是对紫外光不透明的。在一个具体的示例中，在典型的CVD处理过程温度下，蓝宝石晶圆可以是对于波长超过450纳米（包括大部分可见光光谱）的光是透明的，但是它们可以是对于波长等于或小于450纳米（包括紫外光光谱）的光不透明。一层或多层的氮化镓沉积在晶圆上，对波长大于410nm（包括大部分可见光光谱）的光可以是透明的，但是它们可以是对于波长等于或小于410纳米（包括紫外光谱）的光不透明。例如由硅制成的其它晶圆46，对于波长大于1100纳米（包括红外光谱的一部分）的光可以是透明的，但是对于光的波长等于或小于1100纳米（包括紫外线和可见光光谱，以及红外光谱的一部分），它们可以是不透明的。

加热元件50安装在反应室12内并且围绕在接头36下方的转轴30上。加热元件50可以把热量传输至支撑元件40的底面上，主要是通过热辐射传输。应用到支撑元件40底面的热量，可以向上流动穿过支撑元件40的主体至顶面41上。热量可以向上传递至由支撑元件40承载的每一个晶圆44的底面上，随之向上穿过晶圆而至其顶面上。热量可以从晶圆的顶面传输至处理过程反应室12的较冷元件，例如，传输至处理过程反应室的壁20以及传输至进气歧管14。热量还可以从晶圆的顶面传输至经过这些面的处理气体。

在一个具体的实施例中，加热元件50可以是多区域加热元件，由此在支撑元件40的不同部分可以有差别地加热。在这样的多区域的实施例的一个示例中，第一环形部分51可以位于包括从转轴30的中心轴32的第一径向距离D1上的位置，第二环形部分53可以位于包括从中心轴的第二径向距离D2上的位置，以及第三环状部分55可以位于包括从中心轴的第三径向距离D3上的位置。虽然在图中示出了三区域的加热元件50，但是在其它实施例中，加热元件具有其它数量的区域，例如一、二、四、五、六、八或十都可以使用。

在一个示例的实施例中，挡热板（未示出）可设置在加热元件50的下方，例如，设置为平行于支撑元件40，以帮助引导热量从发热元件向上朝着支撑元件而不是向下朝着反应室12的底端的基板24。

反应室12还配备有排气系统52，排气系统52布置成从反应室的内部区域26除去用过的气体。排气系统52可以包括在反应室12的底部或者附近的排气歧管（未示出）。排气歧管可连接到泵56或其它真空源，泵56或真空源可以配置为把用过的气体带出反应室12。

多个光学视口60L和60R（统称为光学视口60）可位于反应室12的顶端凸缘22。每一个视口60可以适合于接纳一个用于测量温度的温度测量器件（例如，高温计70或温度测量器件80），或者另一种非接触式测量设备如用于测量晶圆46顶面曲率的弯度计，用于测量沉积在晶圆顶面上的层的生长速率的反射计，椭偏仪，或者可以横跨支撑元件40的整个半径而测量温度的扫描仪。每一个视口60可以位于从转轴30的中心轴32的任何径向距离，并且每个视口可以位于沿反应室12的顶部凸缘22周向的任何角度位置。

在图1所示的示例性的实施例中，有七个视口60L在图1的左侧，包括视口1L至7L，每个视口60L位于从中心轴32不同的径向距离上，并且有七个视口60R在图1的右侧，包括视口1R至7R，每一个视口60R位于从中心轴32不同的径向距离上。每一个左侧视口1L至7L与相应的右侧视口1R至7R位于从中心轴32相同的径向距离上。尽管在图1中示出七个视口60L和60R，但是在其它实施例中，可以有任意数量的视口60L和60R。例如，在一个具体的实施例中，可以有单一的视口60L和单一的视口60R。在另一示例中，在图2所示的优选的实施例中，可以有一个或更多个径向延伸的视口60L'，正如下文所述。

多个工作高温计70可安装到多个视口60当中相应的一个内。每一个工作高温计70可适合于,通过支撑元件的一部分和/或从旋转轴的特定径向距离（例如，径向距离D1，D3或D5）上的晶圆的顶面接收辐射,测量支撑元件40的一部分的温度和/或在支撑元件上晶圆46的顶面的部分的温度。这种温度测量可以用作为输入至控制系统（例如，控制系统90）以帮助在晶圆处理过程期间确定加热元件50的控制。

在一个示例中，每一个工作高温计70可以是对特定波长带的辐射是敏感的，例如，小于或等于950纳米的光波长（包括红外光谱的一部分）。因此，在CVD处理过程运行中，当晶圆46对可由工作高温计70检测的光频率是透明的时（例如，当处理蓝宝石晶圆时），工作高温计70可以用于测量晶圆支撑元件40的顶面41的温度，并且晶圆支撑元件的温度可以用在一个温度控制反馈回路中作为晶圆46顶面温度的度量指标（proxy）。另外，在CVD处理过程运行中，当晶圆46对可由工作高温计70检测的光频率是不透明的时（例如，当处理硅晶圆时），工作高温计70可被用来测量晶圆的顶面的温度，所以晶圆的顶面温度可以用在一个温度控制反馈回路中。

如示例的实施例中所示，有三个工作高温计70安装到三个相对应的视口60R。例如，工作高温计70包括安装到相应的视口1R、3R和5R上的工作高温计71、73和75。在其它实施例中，可以有任意数量的工作高温计70，并且每一个工作高温计可安装到任意的视口60。

如图所示，每一个工作高温计70的安装方向使得它可以测量从支撑元件的竖直旋转轴42的相应径向距离处的支撑元件40的温度和/或晶圆46顶面的温度。例如，每一个高温计71、73和75可以测量从竖直旋转轴42的相应径向距离D1、D3和D5处的支撑元件40的温度和/或晶圆46顶面的温度。

在一个具体的示例中，当转轴30在旋转时，由每一个工作高温计70测得的温度可以是，在至少一个完整的支撑元件旋转下，支撑元件40在特定径向距离上的整个环形部分的测量温度的平均值，或者这样的温度可以是，在至少一个完整的支撑元件旋转中，支撑元件的顶面41上在特定径向距离的特定位置（例如，相邻的凹槽44之间的位置）的测量温度的平均值。

在一个示例中，由每一个工作高温计70所测量的温度是位于特定的径向距离上的多个位置的测量温度的平均值，控制系统90可以分析每一个工作高温计的温度读数进而可以把数据分成：(i) 从支撑元件40部分的顶面41所接收的温度信息，以及（ii）从晶圆46的顶面所接收的温度信息。

对于给定的工作高温计70，如果需要在从中心轴32的特定径向距离上的支撑元件40的顶面41测量出平均温度（例如，当处理蓝宝石晶圆46时），那么，仅从支承元件的顶面所接收的温度信息才可以计算平均值。或者，如果需要确定从中心轴32的特定径向距离上的晶圆46的顶面的平均温度（例如，当处理硅晶圆46时），那么，仅从晶圆顶面所接收的温度信息才可以计算平均值。

在一个示例中，一个实施例中每一个工作高温计用来帮助控制多区域加热元件50的相应部分，每一个工作高温计70可以被用于控制从中心轴42的特定相应径向距离的支撑元件40的环形部分的温度。

例如，当加热元件50是多区域加热元件时，每一个工作高温计70可以控制加热元件50的一部分的加热，加热元件50的所述部分可以在支撑元件40的相应区域或者部分的下方。例如，第一工作高温计71可以控制加热元件50的第一环形部分51的加热，第一环形部分51包括了从中心轴42的第一径向距离D1，第二工作高温计73可以控制位于其包括从中心轴的第二径向距离D2上的加热元件的第二环形部分53的加热，以及第三工作高温计75可以控制位于其包括从中心轴的第三径向距离D5上的加热元件50的第三环形部分55的加热。

如图1所示的实施例，晶圆温度测量器件80，例如，短波长高温计或者基于吸收转换的器件，可以是可拆卸地或永久性地安装到一个或多个视口60。在一个实施例中，晶圆温度测量器件80可以对特定波长带的辐射敏感，例如，光的波长小于或等于400纳米（包括紫外光谱）。

在一个具体的实施例中，第一工作高温计71、73或75可以对第一波长带的辐射是敏感的，晶圆温度测量器件80可以对第二波长带的辐射是敏感的，承载在晶圆支撑元件40的晶圆46可以对第一波长带的辐射是半透明的或透明的但是对第二波长带的辐射是不透明的。在一个示例性的实施例中，第一波长带可以是在红外光光谱内，而第二波长带可以在紫外光光谱内。

晶圆温度测量器件80可以是任意类型的温度测量器件，其可以直接测量晶圆46的温度，晶圆46对于工作高温计70（例如，蓝宝石晶圆）是透明的，或者可以直接测量对于工作高温计是透明的材料层（例如，GaN层）的温度，该材料层沉积在对于工作高温计不透明的晶圆（例如，硅晶圆）的顶面。

例如,在示例中晶圆46基本上由蓝宝石制成,晶圆在典型的处理温度(例如700-900 °C)对大于450nm的光的波长可以是透明的但是对于等于或者小于450nm光的波长可以是不透明的，对于波长小于或者等于400纳米的光是敏感的短波长高温计可以被使用，在另一个示例中，对于波长小于或等于400纳米的光是敏感的基于吸收转换的器件可以被使用。这样的基于吸收转换的器件可以接收晶圆46反射出的没有被晶圆所吸收的辐射，另外晶圆的温度可以通过反射回至基于吸收转换器件的最长波长的光进行测量。

在另一实施例中，基本上由硅构成的晶圆46，GaN层可以在沉积处理周期中沉积在晶圆的顶面上。这样的GaN层对于波长大于410nm的光可以是透明的，但对于波长等于或小于410nm的光可以是不透明的，所以，对于波长小于或等于400nm的光是敏感的短波长高温计可以被用于测量GaN层的温度，而不是晶圆46的顶面的温度。在另一个示例中，对于波长小于或等于400nm的光是敏感的基于吸收转换的器件可以被使用。这样的基于吸收转换的器件可以接收GaN层所反射出的没有被晶圆所吸收的辐射，而GaN层的温度可以通过反射回至基于吸收转换器件的最长波长的光进行测量。

在一个具体的示例中，BandiT牌的基于吸收转换器件，通过k空间联合公司（k-Space Associates Inc.,）提供，可以用作为晶圆温度测量器件80。在另一个示例中，一个白色光光谱反射传感器器件，其可以在约250纳米至1000纳米的光波长范围内记录晶圆46和晶圆支撑元件40的顶面的反射率，例如，可以用作晶圆温度测量器件80。

在一个实施例中，这样的白色光光谱反射传感器器件可以把由辐射所接收的信息划分成为波长带。例如，来自白色光光谱反射器件的信息在250纳米和1000纳米之间可以划分为10纳米的波长带，而由这些波长带所提供的信息可以用于多种处理过程的控制目的，此外还可以检测晶圆46的顶面和晶圆支承元件40的顶面41的温度。

根据本发明的装置10可以在CVD处理过程运行期间提高对晶圆46的温度控制的精度，例如，通过使用晶圆温度测量器件80，以更准确地提供对于工作高温计70不透明的表面（例如，支撑元件40的顶面或不透明晶圆46的顶面，如硅晶圆的顶面）的温度和对于工作高温计是透明的晶圆的顶面（例如透明晶圆46的顶面，如蓝宝石晶圆的顶面，或沉积在不透明晶圆上的透明GaN层的顶面，所述不透明晶圆例如为硅晶圆）的温度之间的偏移。如果对于工作高温计是透明的晶圆46的顶面温度更加精确地被控制，那么晶圆处理过程可以以更小的误差得到需要的晶圆层沉积结构。

当处理晶圆时，例如，在常规的CVD处理过程中，如果由工作高温计所记录的晶圆支撑元件40的顶面41温度或者不透明晶圆46（例如，硅晶圆）的顶面温度与晶圆的温度之间的偏移，由于晶圆温度测量器件80的工作而更加准确地获知，由工作高温计输出的温度可以用来在处理过程运行期间更精确地估算晶圆的温度。这个在每一个加热元件区域估算的晶圆温度可以用作是输入值，以控制加热区域，使得达到更精确的所需要的晶圆温度。

在装置10中，通过在CVD处理运行期间使用晶圆温度测量器件80对透明的晶圆顶面进行温度测量，晶圆46的透明顶面的温度与由工作高温计70所记录的不透明支撑元件40或不透明晶圆的顶面温度之间的偏移可以更加精确地确定，其适合于直接测量透明晶圆顶面的温度，而不是通过使用工作高温计间接地测量支撑元件顶面的温度或晶圆46（例如，硅晶圆）的不透明顶面的温度。在这样的装置10中，晶圆的处理过程温度可以比常规装置更精确地得到控制。

在常规的CVD装置中，晶圆46的透明顶面的温度与在CVD处理过程运行期间由工作高温计70所记录的不透明支撑元件40的温度或者不透明的硅晶圆顶面的温度之间的偏移不能够以较高的准确度获知。多个因素可能会使得难以获知这个温度偏移。

在一个示例中，其中在对蓝宝石晶圆进行处理时，对于波长在约912至925纳米之间的光是敏感的工作高温计70可以使用。这样的蓝宝石晶圆对于波长大于450纳米的光可以是透明的，例如，因此工作高温计不能直接记录晶圆46顶面的温度。相反地，工作高温计70可以记录支撑元件40的顶面41的温度，顶面41对工作高温计70是不透明，并且在与晶圆46具有相同半径的支承元件顶面记录的这些温度可以用作为晶圆顶面的实际温度的度量指标（proxy），鉴于支撑元件顶面的温度不会正好和晶圆顶面的温度一样，因此还需进行偏移调整。

在一个具体的实施例中，这样的偏移可以为大约是3°F。常规的CVD装置的控制系统90可以包括这样的固定偏移，该固定偏移在由工作高温计70所记录的温度和实际的透明晶圆46的顶面温度之间所估算。然而，这种固定的估算偏移可能是不精确的，因为在处理过程运行期间，对工作高温计70透明的材料诸如GaN，可以沉积在晶圆支撑元件40的顶面41上，在处理过程运行期间，当沉积的GaN层变厚时，该材料可以逐渐改变晶圆支撑元件的顶面的反射率和发射率。这种晶圆支撑元件的顶面的反射率和发射率的改变可以使得固定的估算偏移不能代表实际的由工作高温计70所记录的支撑元件的温度与透明晶圆46的顶面的实际温度之间的偏移。

然而，在装置10中，鉴于由晶圆顶面所反射的例如波长小于450纳米的光，将能够通过对于在约395至425纳米之间波长的光敏感的晶圆温度测量器件80所识别，因此，该晶圆温度测量器件80可以直接记录透明晶圆46（例如蓝宝石晶圆）的顶面的温度。用这种装置10，由工作高温计70所记录的支撑元件40的温度与晶圆46顶面的温度之间的偏移可以更加精确地在处理过程运行期间及时获知，在该期间，温度在足够长的时间（例如1分钟）是稳定的，以使晶圆温度测量器件80能够准确地检测晶圆顶面的温度。

在另一个实施例中，图3所示，其中硅或其它不透明晶圆在进行处理过程时，对光波长在约912至925纳米之间是敏感的工作高温计70可以被使用。这样的硅晶圆对于例如波长小于1100纳米的光可以是不透明的，因而该工作高温计可以直接记录晶圆46的顶面47的温度。然而，在处理过程运行期间，对于工作高温计70是透明的诸如GaN材料，可以沉积在晶圆46的顶面47上，从而产生GaN层49的透明顶面48。

工作高温计70可以记录对于工作高温计不透明的晶圆46的顶面47的温度，而不是直接记录沉积的GaN层49的透明顶面48上的温度，并且顶面47的这样的温度记录可以用作是沉积在晶圆上的GaN层49的顶面48的实际温度的度量指标，鉴于晶圆46的顶面47上的温度是不会完全相同于沉积在晶圆上的GaN层49的顶面48的温度，因此还需进行固定偏移调整。

由于沉积处理过程不断继续而GaN层49变得更厚时，沉积可以逐渐改变在处理过程运行期间由工作高温计70所记录的晶圆46的顶面47的反射率和发射率。这样的晶圆46的顶面47的反射率和发射率的改变，使得固定的估算偏移不能代表实际的由工作高温计70所记录的晶圆46顶面47的温度与沉积在晶圆上的GaN层49的顶面48的实际温度之间的偏移。

然而，在装置10中，鉴于GaN层49的顶面48所反射的低于410纳米的光将能够由对于波长介于约395至425纳米的光敏感的晶圆温度测量器件80所识别，因此该晶圆温度测量器件80可以直接记录沉积在晶圆上的GaN层49的顶面48的温度。用这种装置10，由工作高温计70所记录的晶圆46顶面47的温度与GaN层49顶面48的温度之间的偏移可以更加精确地在处理过程运行期间及时获取，在该期间，温度稳定地持续足够长时间（例如，1分钟）以使得晶圆温度测量器件80能够精确地检测GaN层的顶面的温度。

其它因素也可能影响由工作高温计70所记录的温度与例如是蓝宝石晶圆的顶面或覆盖在硅晶圆上的GaN层的顶面这样的所需表面的温度之间的偏移估算的精确度。根据其测量支撑元件40的一部分或不透明晶圆46的顶面温度的精确度，一个或多个工作高温计70可能工作在其公差范围的一端或另外一端，因而所记录的温度可能不同于工作高温计70试图记录的面的实际温度。同样，在特定的装置10内组件彼此之间的位置的堆叠公差可能导致转轴30、支撑元件40、圆柱形壁20以及进气歧管14的位置变化，因而这些变化可能影响晶圆46和支撑元件40之间的温度关系。另外，即使在单个的CVD反应器中，从一个晶圆到另一晶圆，以及从一种处理过程的运行到另一种处理过程的运行，晶圆46的翘曲都可以变化，因此在一个特定的处理过程运行期间，由工作高温计70所记录的支撑元件40的温度与晶圆顶面的温度之间可能不具有精确地已知关系。

晶圆温度测量器件80能够可移除地、依次序安装在视口60L的其中三个，包括视口1L、3L和5L。如图 1所示，晶圆温度测量器件80能够依次位于位置A、B和C，而安装到相应的视口1L、3L和5L内。在一个具体的实施例中，一个单独的晶圆温度测量器件80可以永久性地安装到每一个视口60L内，包括视口1L、3L和5L。在一个具体的实施例，单独的晶圆温度测量器件80可以永久性地安装到每个视口60L内，包括视口1L、3L和5L或者包括视口1L和5L，其中在视口3L由温度测量器件所记录的温度可以通过在视口1L和5L由器件接收的数据进行估算。

当晶圆温度测量器件80位于位置A而安装到视口1L内时，晶圆温度测量器件可从支撑元件40的竖直旋转轴42的径向距离D1上测量至少一个晶圆46的温度。所述至少一个晶圆46可以是单个晶圆，也可以是复数个晶圆，所述复数个晶圆的一部分位于从竖直旋转轴42的径向距离D1上。

这个径向距离D1与工作高温计71安装到视口1R的径向距离是相同的，适合于测量支撑元件40的温度，或测量不透明晶圆46的顶面的温度。因此，当转轴30在旋转时，安装在视口1R内的工作高温计71可以测量在径向距离D1上的支撑元件40（或晶圆46的顶面）的一个特定的环形部分的温度，而安装在视口1L内的晶圆温度测量器件80可以在相同的径向距离D1上测量至少一个晶圆46的温度。然后，支撑元件40在径向距离D1处的温度或在径向距离D1上的不透明晶圆46的顶面温度，与在相同径向距离D1上由晶圆温度测量器件80所记录的晶圆46温度的关系可以被确定，而用于特定的处理过程或处理过程的一部分。

类似地，当晶圆温度测量器件80位于位置B或C而安装到相应的视口3L或5L时，晶圆温度测量器件可以测量，或者从支撑元件40竖直旋转轴42的相应径向距离D3或D5上的至少一个晶圆46的温度或不透明晶圆46顶面的温度。径向距离D3和D5与相应的工作高温计73和75安装到视口3R和5R内的径向距离是相同的。

在一个优选的实施例中，三个晶圆温度测量器件80可以安装在相应的视口1L、3L和5L内（图1的位置A、B和C），每一个温度测量器件位于的半径与每一个相应的工作高温计70安装在相应的视口1R、3R和5R内的半径相同。

在另一个优选的实施例中，两个晶圆温度测量器件80可以仅仅安装在相应的视口1L和5L内（图1的位置A和C）。在这个实施例中，每一个晶圆温度测量器件80可以，与相应的每一个工作高温计70的半径距离相同，其安装在相应的视口1R、3R和5R内。然而，鉴于在从中心轴32的相同半径上，在视口3R的工作高温计73不具有相应的晶圆温度测量器件80，在视口1L和5L由晶圆温度测量器件所接收的信息的加权平均值可以进行计算，以便模拟出由位于视口3L上的晶圆温度测量器件所接收的信息。这样的位于视口3L的晶圆温度测量器件的模拟是可行的，因为从支撑元件上的三温度区域当中的每一个区域所反射和发射的辐射，存在有显著的交叉影响（crosstalk）。

在一个示例中，由温度测量器件80所测量的温度可以是在支撑元件的至少一个完整的旋转周期期间，从旋转轴42的特定的径向距离上（例如，D1、D3或D5）的所有晶圆的顶面上的特定位置测定的温度的平均值。在一个具体的实施例中，在从旋转轴42特定的径向距离上，由温度测量器件80记录晶圆46的温度的期间或者之后，数据可以进行处理过程，以使在特定周向位置的特定晶圆的平均温度能够获知。在这个的实施例中，如果一个或多个特定的晶圆46所记录的温度相比于其余的晶圆的温度显著不同，其就表明了所述特定的晶片的形成过程不正常，那么不正常形成的晶圆的温度数据可以从工作高温计70的计算关系中排除，该计算关系是指通过工作高温计70从旋转轴42的特定径向距离上所记录的晶圆温度与晶圆支撑元件40温度之间的关系。

控制系统90可以设置为,适合于在装置10的工作过程期间从工作高温计70和晶圆温度测量器件80接收温度测量读数，并且该控制系统可以把这些温度测量读数存储在记忆卡92内。在一个实施例中，控制系统90可以响应于通过相应的工作高温计71、73和75和晶圆温度测量器件80所记录的温度测量值，而调节加热元件50的一个或多个区域或部分51、53和55的加热。

在工作过程中，根据本发明的一个实施例的温度测量过程中，晶圆温度测量器件80可以可拆卸地安装在光学视口1L内的第一位置A上（或者晶圆温度测量器件可以永久性地安装在径向延伸的视口内并且可以设置在第一位置A）。当晶圆温度测量器件80设置在第一位置A时，晶圆温度测量器件适合于从一个或多个晶圆46接收辐射，所述晶圆46有一部分在从支撑元件的旋转轴42的第一径向距离D1上。如上所述，第一工作高温计71可以安装在光学视口1R内的第一工作位置，以使工作高温计71适合于从距离旋转轴42第一径向距离D1上的支撑元件40的第一部分或者不透明晶圆46的顶面接收辐射。在一个示例性的实施例中，在整个的温度测量过程期间，工作高温计71、73和75可以一直安装在相应的视口60R内（即不从反应器12移除）。

然后，反应室12可以由加热元件50加热直到反应室达到第一典型的晶圆处理温度，例如，在500和1100℃之间。在一个优选的实施例中，使用晶圆温度测量器件80的温度测量过程可以在装置10内的晶圆46处理期间进行（例如化学气相沉积处理），但这不是必须的。

接下来，支撑元件40可以绕旋转轴42旋转。在一个实施例中，支撑元件40可以在每分钟50至1500转之间的速度旋转，尽管如此，在其它实施例中，支撑元件可以以其它速率旋转。当支撑元件40围绕其旋转轴42旋转时，操作者或可选的控制系统90，利用安装在视口1R上的工作高温计71接收来自支撑元件的第一位置（或者来自对于工作高温计为不透明的晶圆的顶面）的辐射，可以获得第一工作温度测量值；并且操作者或控制系统，利用安装在视口1L（位于第一位置A）的晶圆温度测量器件80接收来自至少一个晶圆46的辐射，可以获得第一晶圆温度测量值。在一个优选的实施例中，来自工作高温计71的温度测量值和位于第一位置A的晶圆温度测量器件80的温度测量值可以同时获得。

当支撑元件40在旋转时，设置在从中心轴42相同径向距离D1上但位于围绕轴线的不同角度位置上的支撑元件（或者对于工作高温计不透明的晶圆顶面）上的点经过由第一工作高温计71所监控的位置，并且设置在从中心轴42相同径向距离D1上但位于围绕轴线的不同角度位置上的至少一个晶圆46上的点经过由晶圆温度测量器件80监控的位置。

在一个所示的特定结构中，视口1L从视口1R偏移了180°或一个半圈，并且由第一工作高温计71和晶圆温度测量器件80所监控的位置同样彼此间有一个半圈的偏移。优选地，反应室12在稳定的条件下进行温度测量，以使温度不会随时间变化或者所需要的温度在可接受的公差内浮动。在支撑元件40上沿周向隔开的位置之间的温度差，不会显著影响来自高温计71和晶圆温度测量器件80的温度读数，因为温度读数是覆盖了支撑元件的数个完整旋转周期的平均值。

在一些实施例中，晶圆温度测量器件80可以记录温度比工作高温计70更加缓慢。一个原因是，与对于波长小于或等于950纳米的辐射敏感的工作高温计70相比，晶圆温度测量器件80对于波长小于或者等于400纳米的辐射可以是敏感。典型地，从晶圆支撑元件40（或者对于工作高温计70不透明的晶圆46）发出的波长小于950纳米的辐射能量，比由晶圆46发出的波长小于400纳米的辐射能量高得多。因而，与晶圆温度测量器件80相比，工作高温计70通常可以接收足够的辐射，以在更短的时间内记录温度。因此，在一个特定的晶圆处理过程运行期间，为了确定温度测量器件80所记录的晶圆46温度与工作高温计70在竖直旋转轴42的相同距离上所记录的晶圆支撑元件40或晶圆46的温度之间的偏移，晶圆温度测量器件80最好是在反应室12温度稳定的时间段内（即保持在加热元件50可耐受的某个温度）测量晶圆的温度。

在一个特定的示例中，在由晶圆温度测量器件80记录至少一个晶圆46的第一晶圆温度测量值，以及由第一工作高温计71记录晶圆支撑元件的一部分或者一个或多个晶圆的第一工作温度测量值之后，至少部分地基于由晶圆温度测量器件和第一工作高温计所记录的温度信息，加热元件50的第一区域或部分51的温度可以选择性地改变。

然后，在使用单个可移动的晶圆温度测量器件80的实施例中，晶圆温度测量器件可以移动至或者可移除地安装在视口3L内的第二位置B。在具有复数个晶圆测量器件80的实施例中，移除任意的晶圆测量器件或者移动任意这种器件至另一个视口的过程可以是不必要的。当晶圆温度测量器件80设置在第二位置B时，晶圆温度测量器件适合于接收来自一个或多个晶圆46的辐射，所述晶圆46具有在支撑元件旋转轴42的第二径向距离D3上的一部分。如上所述，第二工作高温计73可以安装在视口3R内的第二工作位置，以使工作高温计73适合于接收辐射，所述辐射来自从旋转轴42的第二径向距离D3上的支撑元件40的第二部分或者第二组晶圆或晶圆46的一部分。

当支撑元件40绕其旋转轴42旋转时，操作者或控制系统90，利用安装在视口3R上的工作高温计73接收来自支撑元件的第二部分、第二组晶圆或晶圆46一部分的辐射，可以获得第二工作温度测量值，并且操作者或控制系统利用安装在视口3L(位于第二位置B) 的晶圆温度测量器件80接收来自至少一个晶圆46的辐射，可以获得第二晶圆温度测量值。在一个优选的实施例中，来自工作高温计73和位于第二位置B的晶圆温度测量器件80的温度测量值能够同时获得。

在一个特定的示例中，在由晶圆温度测量器件80记录至少一个晶圆46的第二晶圆温度测量值，以及由第二工作高温计73记录支撑元件或晶圆的一部分的第二工作温度测量值之后，至少部分地基于由晶圆温度测量器件和第二工作高温计所记录的温度信息，加热元件50的第二区域或部分53的温度可以选择性地改变。

然后，在利用单个移动的晶圆温度测量器件80的实施例中，晶圆温度测量器件可以移动至或可移除地安装在视口5L内的第三位置C。当晶圆温度测量器件80设置在第三位置C时，晶圆温度测量器件适合于接收来自一个或多个晶圆46的辐射，所述晶圆46有一部分在从支撑元件的旋转轴42的第三径向距离D5上。如上所述，第三工作高温计75可以安装在视口5R内的第三工作位置，以使工作高温计75适合于接收辐射，所述辐射来自从旋转轴42的第三径向距离D5上的支撑元件40的第三部分、或第三组晶圆、或晶圆46的一部分。

当支撑元件40绕其旋转轴42转动时，操作者或控制系统90，利用安装在视口5R的工作高温计75接收来自支撑元件的第三部分、第三组晶圆或晶圆46一部分的辐射，可以获得第三工作温度测量值，并且操作者或控制系统利用安装在视口5L（位于第三位置C）的晶圆温度测量器件80接收来自至少一个晶圆46的辐射，可以获得第三晶圆温度测量值。在一个优选的实施例中，来自工作高温计75和位于第三位置C的晶圆温度测量器件80的温度测量值可以同时获得。

在一个特定的示例中，在由晶圆温度测量器件80记录至少一个晶圆46的第三晶圆温度测量值，以及由第三工作高温计75记录晶圆支撑元件的一部分、或第三组晶圆、或晶圆46一部分的第三工作温度测量值之后，至少部分地基于由晶圆温度测量器件和第三工作高温计所记录的温度信息，加热元件50的第三区域或部分55的温度可以选择性地改变。

在一个优选的实施例中，当反应室12稳定在第一典型晶圆处理温度时，第一、第二和第三工作温度和晶圆温度测量值可以采集自工作高温计71、73和75以及温度测量器件80。在一个示例中，第一、第二和第三组工作温度当中的每一个和晶圆温度测量值可以在一分钟的时间段内进行采集，从而，为了采集三组工作温度和晶圆温度测量值，三分钟的稳定反应室温度将会是需要的。

在一个具体的示例中，在采集第一、第二和第三工作温度和晶圆温度测量值之后，反应室12的温度可以改变至第二典型的晶圆处理温度，例如，在500和1100℃之间，这与第一典型晶圆处理温度是不同的。一旦反应室12的温度恒定后，另外一组的第一、第二和第三工作温度和晶圆温度测量值可以收集自工作高温计71、73、75以及依次移动至位置A、B和C的温度测量器件80。在一个具体的示例中，第一组的第一、第二和第三工作温度和晶圆温度测量值可以在约为1050℃的第一晶圆处理温度下进行收集，而第二组的第一、第二和第三工作温度和晶圆温度测量值可以在约为750℃的第二晶圆处理温度下进行收集。在获得全部所需的温度测量值之后，晶圆温度测量器件80可以从反应室12移除。

虽然在上述示例中提到，第一、第二和第三工作温度中的每一个组和晶圆温度测量值被描述为当反应室12处在单个典型的晶圆处理温度时进行收集，但是在一些实施例中，第一、第二和第三工作温度和晶圆温度测量值可以分别在反应室处于三个不同的温度时进行收集。

在一个示例中，利用晶圆经过工作高温计或者晶圆温度测量器件下方时与晶圆支撑元件40第一表面41的一部分经过晶圆温度测量器件下方时所接收辐射的差异性，工作高温计70和/或晶圆温度测量器件80能够分离从竖直旋转轴42的相同距离上的复数个晶圆46当中每一个的温度数据。如上所述，单个晶圆46的平均温度可以用于从工作高温计70在旋转轴42特定径向距离上所记录的晶圆温度和晶圆支撑元件40温度之间的计算关系中识别和排除不正常形成晶圆的温度数据。

在一个优选的实施例中，工作高温计70的校准参数不是基于由晶圆温度测量器件80所获得的温度测量值而进行调节的。而是，控制系统90可以在记忆卡92内存储一个偏移的对应关系表（mapping table）或查找表（look-up table），对应关系表或查找表表示了由相应的工作高温计71、73和75所获得的温度测量值分别相对于由晶圆温度测量器件80所获得的第一、第二和第三晶圆温度测量值的偏移。在这种方式中，温度对应关系表可以使控制系统90，响应于如下所述晶圆处理过程期间所获得的处理过程温度测量值，而利用加热元件50的部分51、53和55更加精确地控制晶圆的温度。

在一个优选的实施例中，上述的温度测量过程可以在反应室12的化学气相沉积工作期间进行，如下所述，当反应室在用于处理晶圆46时。这样一来，进入开口（未示出）可以通过降低闸门（未示出）打开。然后，承载晶圆46的支撑元件可以从前室（未示出）载入到反应室12内并且可以放置在转轴30的工作位置上。在这种条件下，晶圆的顶面可以面向上方，朝向进气歧管14。然后，进入进口可以关闭。可以启动加热元件50，随之旋转驱动机构38可以工作而转动转轴30以使得支撑元件40绕中心轴32转动。典型地，转轴30以每分钟约50至1500转的速率旋转。

可以启动处理气体供应单元（未示出）而通过进气歧管14供应气体。气体可以朝向支撑元件40向下流动，经过晶圆46的顶面上方，随后从支撑元件的外缘周围向下排到排气系统52。这样，晶圆46的顶面可以暴露在处理气体下，该处理气体包括由多种处理气体供应单元提供的多种气体的混合物。最为典型地，在顶面的处理气体主要是包括通过载气供应单元（未示出）所提供的载气。

在晶圆处理过程期间，工作高温计70可以记录温度测量值，该温度测量值可以作为用于控制加热元件50的输入信息。在具有多区域加热元件50的实施例中，复数个高温计71、73和75中的每一个可以在从竖直旋转轴42的特定径向距离上记录温度测量值，以控制多区域加热元件的相应区域或部分51、52、53。如上所述，第一组的第一、第二和第三工作温度和晶圆温度测量值可以在第一稳定晶圆处理温度下进行采集，如果需要，第二组的第一、第二和第三工作温度和晶圆温度测量值可以在第二稳定晶圆处理温度下进行采集。

处理过程可以一直持续直到所需的晶圆处理完成。一旦处理过程完成后，可以打开进入开口，随之可将晶圆46从支撑元件40移除。最后，可以用新的晶圆替代处理好的晶圆，以便进行下一个工作周期。

在所示的实施例中，工作高温计70和晶圆温度测量器件80是安装在单独视口上的单独器件。在一个特定的实施例中，如图4所示，一个或多个的工作高温计70和设置在从中心轴32相同半径上的相应晶圆温度测量器件80，可以集成在单一的器件77上，该器件77可以同时执行工作高温计70和晶圆温度测量器件80的功能。

这样的单一的双波长带器件77可以具有共同的辐射采集光学件93，但是具有两个单独的辐射检测机构95和96。采集光学件可以设有与中心轴32呈斜角的过滤器94上，过滤器94允许在约400纳米（例如，390-410纳米）的第一波长带的辐射穿过，但是过滤器94把在约900纳米（例如，890-910纳米）的第二波长带的辐射反射。第一波长带的辐射可以被引导至第一辐射检测机构95，机构95对第一波长带的辐射是敏感的，而第二波长带的辐射可以被引导至第二辐射检测机构96，机构96对在第二波长带的辐射是敏感的。

在所示的实施例中，工作高温计70和晶圆温度测量器件80适合于在从支撑元件的竖直轴42的一个径向距离上测量支撑元件40和其承载的晶圆46的温度，所述径向距离与转轴30的中心轴32到相应的视口60之间的径向距离是相同的，以使工作高温计和晶圆温度测量器件适合于接收以大约为直角（大约90℃）的角度α传播的辐射。

在其它的实施例中，工作高温计70和晶圆温度测量器件80可以适合于在从支撑元件的竖直旋转轴42的一个径向距离上测量支撑元件40和其承载的晶圆46的温度，所述径向距离与转轴30的中心轴32到相应的视口60之间的径向距离不同，以使工作高温计和晶圆温度测量器件适合于接收以不是近似为直角的角度α传播的辐射，该角度α例如是30°、45°、60°、 75°或者任意其它角度。在特定的实施例中，晶圆温度测量器件80和相应的高温计70的任一个可以、两个都可以或者两个都不可以接收以大约为直角的角度α传播的辐射，角度α。

在角度α为非近似直角的实施例中，相对于相应的工作高温计70，晶圆温度测量器件80可以位于从支撑元件40的竖直旋转轴42的不同径向距离上，只要晶圆温度测量器件和相应的工作高温计可以接收来自支撑元件的从竖直旋转轴的相同径向距离（例如，D1）的位置传播的辐射。

如图所示，工作高温计70安装在右侧的视口60R，而晶圆温度测量器件80能够可移除地安装在相应的一个左侧视口60L内。在其它的实施例中，每一个工作高温计70可以安装在任意的视口60内，而晶圆温度测量器件80能够可移除地安装在任意一个相应的视口60内，其可以接收从支撑元件上距离竖直旋转轴42一个径向距离的位置传播的辐射，该径向距离与相应的工作高温计70所接收的辐射距离竖直旋转轴42的径向距离相同。

在一个示例中，工作高温计70可以安装在一些左侧的视口60L，而晶圆温度测量器件80能够可移除地安装在一个相应的右侧视口60R。在另一个示例中，一些工作高温计70(例如工作高温计71和73)可以安装在一些右侧视口60R，而其它的工作高温计（例如工作高温计75）可以安装在左侧视口60L，并且晶圆温度测量器件80能够可移除地安装在一个相应的视口60内，其可以接收从支撑元件上距离竖直旋转轴42一个径向距离的位置传播的辐射，该径向距离与相应的工作高温计70所接收的辐射距离竖直旋转轴42的径向距离相同。

用于安装晶圆温度测量器件80的每个视口60（例如左侧视口1L、3L和5L）不存在显著的寄生沉积物（parasitic deposition）是可取的。在将晶圆温度测量器件80安装至特定的视口60之前，对特定视口清洁以除去这样的寄生沉积物是可取的。

现在参看图2，示出了用于图1所示化学气相沉积装置10的一个优选的视口实施例。在这个实施例中，晶圆温度测量器件80能够可移除地或永久性地安装在一个或多个径向延伸的光学视口60L'上，而不是依次可移除地安装在单独的视口1L、 3L和 5L上。本文所使用的径向延伸的视口，在没有从视口移除高温计的情况下，已安装的高温计可改变其相对于转轴30的中心轴32的径向位置，这样的径向延伸的视口可以包括线性滑轨，滑轨具有径向延伸的轨道，其允许高温计在轨道上从一个径向位置滑动至另一个径向位置而无需从视口移除。

在如图2所示的实施例中，晶圆温度测量器件80可以安装在径向延伸视口60L'的导轨上（未示出），导轨基本上平行于支撑元件40的顶面41并沿支撑元件半径的至少一部分延伸。以使晶圆温度测量器件可以使用测微计支架（micrometer mount）进行控制。在一个示例中，晶圆温度测量器件80可以沿支撑元件40半径的至少一部分快速在导轨上移动，而形成支撑元件的径向延伸部分的温度测量记录的对应关系（map）。在另一个实施例中，径向延伸的视口60L'可以沿支撑元件的整个半径延伸，以使晶圆温度测量器件80可以沿支撑元件40的整个半径在导轨上移动，以进行位于支撑元件的顶面41上的任意径向位置的温度测量记录。

在一个特定的实施例中，沿支撑元件40的相同半径或沿支撑元件的不同角度位置的不同半径，可以设有两个或更多的径向延伸的视口60L'，并且晶圆温度测量器件80可以相应地安装在每一个径向延伸视口，以便用于沿支撑元件的两个或更多的径向延伸部分而记录温度测量值。

在一个优选的示例中，晶圆温度测量器件80可以在径向延伸的视口60L'内沿着导轨移动至离散的位置A、B和C，以使晶圆温度测量器件可以测量有一部分位于径向距离D1、D3和D5上的晶圆46的温度，而相应的工作高温计71、73和75适合于记录所述晶圆46的温度测量值。

晶圆温度测量器件80可以仅仅在用户需要确定关系期间可移除地安装在视口60L'内，所述关系是指在反应室12内的晶圆46的温度与由工作高温计70所记录的晶圆支撑元件40的温度之间的关系，或者晶圆温度测量器件也可以在晶圆处理周期期间保持安装在视口60L'内，并且可以定期移除而针对已知的标准而重新校准。

在一个图2所示实施例的变化形式中，晶圆温度测量器件80沿导轨安装在径向延伸的视口60L'内，所述导轨的延伸方向基本平行于支撑元件40的顶面41，所述晶圆温度测量器件80可以包括用于测量反射率和晶圆曲率信息的可选的机构81（在图2中如虚线所示）。在一个示例中，机构81可以与晶圆温度测量器件80结合，从而可以沿径向延伸的视口滑动。在一个实施例中，机构81可以对于与晶圆温度测量器件80相同的波长带是敏感的，例如395-425纳米。

当机构81包括在晶圆温度测量器件80上时，当温度测量器件在记录晶圆46顶面温度的时候，额外的信息可以由机构81所采集。例如，机构81可以记录曲率、温度、反射率、沉积在晶圆上的材料浓度以及沉积在晶圆上的材料的增长速率的二维和三维的晶圆一致性的对应关系（wafer uniformity maps）。这样的额外信息由机构81在CVD处理过程运行期间记录，该信息可以进行监控并且用作为控制系统90的反馈，以控制温度（控制加热元件50）和/或气体输送系统浓度和/或流动（控制进气歧管14）。

在图1或图2所示实施例的另一个变化形式中，热敏电阻可以安装在工作高温计70和/或晶圆温度测量器件80的主体上，以便在CVD处理过程运行期间监控高温计的环境温度，而工作高温计和/或晶圆温度测量器件的温度输出读数可以基于环境温度测量值的概况进行调节。

这种变化形式可以使CVD处理过程的温度控制更加精确，因为工作高温计70和/或晶圆温度测量器件80的温度输出精确度依赖于工作高温计和/或晶圆温度测量器件的环境温度而变化。如果环境温度对工作高温计70和/或晶圆温度测量器件80的温度输出精确度的影响是已知的，那么在CVD处理过程运行期间的过程控制反馈回路中使用由这样的热敏电阻所记录的温度信息，可以使控制系统90在CVD处理过程运行期间的不同阶段获知工作高温计70和/或晶圆温测量器件80相对于晶圆46实际温度的温度偏移，从而控制系统可以利用这种偏移信息在处理过程运行期间更加精确地控制晶圆温度。

工作高温计70和晶圆温度测量器件80可以分别从反应室12移除，并且定期针对已知的标准进行校准，例如一种可溯源至国家或者国际标准的标准装置，例如可溯源至NIST的黑体标准。在一个具体的示例中，工作高温计70可以利用在共同申请和共同拥有的13/331,112号美国专利申请中所示的和所描述的原位系统进行校准，该专利因参考而纳入本文。

在13/331,112号申请的原位系统的一个变化形式实施例中，工作高温计70和温度测量器件80中的每一个可以分别利用由两部分组成的原位校准过程进行校准，正如下文所述。

在校准过程的第一部分，可以通过从反应器10移除温度测量器件80并且将校准高温计可移除地安装在视口60内进行一个或多个工作高温计70的校准，所述校准高温计与所述一个或多个工作高温计70具有从支撑元件的竖直旋转轴42的相同半径。例如，为了校准安装在视口1R的工作高温计71，校准高温计可以安装在视口1L内。在一个特定的示例中，校准高温计可以是高精度高温计。例如，这样的校准高温计可以具有在约±1.5 °C内的精度，并且从一个校准高温计到另一个校准高温计的重复精度（repeatability）大约在±0.25 °C。

当校准高温计位于位置A而安装在视口1L时，校准高温计可以测量支撑元件40或者一个或多个对于校准高温计和工作高温计（例如，硅晶圆）不透明的晶圆的温度，校准高温计位于从支撑元件的竖直旋转轴42的径向距离D1上。这种径向距离D1与工作高温计71安装在视口1R的适合于测量支撑元件40或不透明晶圆46温度的径向距离相同。因此，当转轴30在旋转时，安装在视口1L内的校准高温计和安装在视口1R的工作高温计71可以测量支撑元件40在径向距离D1上的特定周向部分的温度，并且这样的测量温度值可以是支撑元件在至少一个完整旋转周期期间的整个环形部分测量温度的平均值。基于由校准高温计和工作高温计71所采集的温度测量信息，可以对工作高温计进行校准，或者可以由控制系统90记录校准高温计与工作高温计之间的温度偏移。

类似地，当校准高温计位于位置B或C安装在相应的视口3L或5L时，校准高温计可以在从支撑元件的竖直旋转轴42的相应径向距离D3或D5上测量支撑元件40的温度。径向距离D3和D5与相应的工作高温计73和75安装在视口3R和5R的适合于测量支撑元件40温度的距离相同。因而，基于由校准高温计和工作高温计73和75所采集的温度测量信息，可以对工作高温计进行校准，或者可以由控制系统90记录校准高温计与工作高温计之间的温度偏移。

如果需要，当反应器10被加热至一系列其它温度(例如800°C, 900°C, 1000°C和1100°C)时，校准过程的第一部分可以重复，以使得在典型CVD处理过程所应用的温度范围内，可以对校准高温计与工作高温计70之间的温度偏移进行记录。

在校准过程的第二部分，可以再一次将晶圆温度测量器件80安装在反应器10内的一个视口60L内，该晶圆温度测量器件80距离支撑元件的竖直旋转轴42的半径与一个已校准的工作高温计70的半径相同。由于工作高温计70已经由校准高温计所校准，利用其中一个工作高温计来校准温度测量器件80，可以具有与利用校准高温计本身相同的精度，然而其优点是不必从反应器10移除工作高温计，以及不必把温度测量器件80离开原位而移送至一个单独装置进行校准。

例如，利用安装在视口1R的工作高温计71作为校准高温计而校准晶圆温度测量器件80，晶圆温度测量器件可以在位置A安装在视口1L内。然后，一个没有凹槽44的晶圆支撑元件、一个空的晶圆支撑元件40或承载有硅晶圆46（或者对于温度测量器件80以及工作高温计71不透明的任意晶圆）的晶圆支撑元件40可以安装在反应器10内。

反应器10可以被加热至第一温度（例如700°C），并且当转轴30在旋转时，安装在视口1L的温度测量器件80以及安装在视口1R的工作高温计71可以在径向距离D1上测量支撑元件40的特定环形部分和/或不透明晶圆46的温度，并且这样的测量温度值可以是在支撑元件的至少一个完整旋转周期期间整个环形部分的测量温度的平均值。基于由工作高温计71和温度测量器件80所采集的温度测量信息，可以对温度测量器件进行校准，或者通过控制系统90记录温度测量器件与工作高温计之间的温度偏移。

如果需要，校准过程的第二部分可以重复以将反应器10加热至一系列的其它温度（例如800°C、900°C、1000°C和1100°C）时，以使得在典型CVD处理过程所应用的温度范围内，可以对晶圆温度测量器件和工作高温计71之间的温度偏移进行记录。

根据本发明的原位温度测量系统以及方法，如上所述，相比于常规的温度测量方法具有多个潜在的优点。例如，相比于常规的温度测量过程，根据本发明的温度测量过程可以补偿与安装在反应室12内的工作高温计以及诸如视口60寄生沉积这样的反应室条件相关的误差，如上面所述的那样。

本发明可以应用于各种利用旋转圆盘反应器的晶圆处理过程，例如化学气相沉积、晶圆化学蚀刻等。尽管本文参照特定实施例描述了本发明，可以理解的是，这些实施例仅为说明本发明原理和应用的示例。因而可以理解的是，在不偏离所附权利要求书限定的本发明的实质和范围情况下，可对示例性的实施例进行各种改变而设计出其它方案。可以理解的是，与存在于原始权利要求书当中的相比，各从属权利要求及其中所阐述的技术特征可以不同的方式结合。同样可以理解的是，针对个别实施例而描述的技术特征也可与其他所描述的实施例共享。

工业实用性

本发明具有广泛的工业实用性，包括但不限于，用于晶圆处理反应器的温度测量方法以及用于晶圆处理反应器的温度测量系统。

Claims (27)

1.一种用于晶圆处理反应器的原位温度测量的方法，包括：

（a) 加热反应器直到所述反应器达到晶圆处理温度；

（b) 在反应器内绕旋转轴旋转晶圆支撑元件；

（c）当所述晶圆支撑元件在绕旋转轴转动时，利用从所述晶圆支撑元件的第一部分接收辐射的第一工作高温计获得第一工作温度测量值, 其中所述晶圆支撑元件的第一部分位于从所述旋转轴的第一径向距离上；以及

（d）当所述晶圆支撑元件绕所述旋转轴旋转时，利用从至少一个晶圆接收辐射的晶圆温度测量器件获得第一晶圆温度测量值，其中从所述至少一个晶圆所接收的所述辐射是从距离所述旋转轴的所述第一径向距离上的位置接收的，所述晶圆温度测量器件位于第一位置,

其中所述第一工作高温计对于第一波长带的辐射是敏感的，所述晶圆温度测量器件对于第二波长带的辐射是敏感的，而所述至少一个晶圆在对于所述第一波长带的辐射是半透明或者透明的，而对于所述第二波长带的辐射是不透明的。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述晶圆温度测量器件是短波长高温计。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述晶圆温度测量器件为以下之一:基于吸收转换器件或者白色光光谱反射计。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一波长带在红外光光谱内，而所述第二波长带在紫外光光谱内。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个晶圆由蓝宝石构成。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个晶圆是复数个晶圆。

7.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(c)和(d)同时进行。

8.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(c)和(d)在所述反应器处理晶圆的工作期间执行。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述反应器处理晶圆的工作包括化学气相沉积。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述加热步骤通过用于所述晶圆支撑元件的多区域的加热系统而执行，所述加热系统的第一区域具有位于从所述旋转轴的所述第一径向距离上的一部分，所述方法进一步包括:

(e）改变所述第一区域的温度。

11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括:

(f)移动所述晶圆温度测量器件至第二位置;

(g)当所述晶圆支撑元件绕所述旋转轴旋转时，利用从所述晶圆支撑元件的第二部分接收辐射的第二工作高温计获得第二工作温度测量值；

(h)当所述晶圆支撑元件绕所述旋转轴旋转时，利用所述晶圆温度测量器件获得第二晶圆温度测量值，所述第二晶圆温度测量值至少部分地是基于从所述至少一个晶圆接收的辐射。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述晶圆支撑元件的所述第二部分位于从所述旋转轴的第二径向距离上，而其中在步骤(h）中，从所述至少一个晶圆接收的所述辐射是从距离所述旋转轴的所述第二径向距离上的位置接收的。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述加热系统的第二区域具有位于从所述旋转轴的所述第二径向距离上的一部分，所述方法进一步包括：

(i) 改变所述第二区域的温度。

14.根据权利要求12所述的方法，其中所述晶圆温度测量器件设置在径向延伸的光学视口内，并且执行所述移动步骤，以使所述晶圆温度测量器件沿所述径向延伸的校准的光学视口，从所述第一位置移动至所述第二位置。

15.根据权利要求14所述的方法，其中执行所述移动步骤以使所述晶圆温度测量器件沿线性滑轨移动。

16.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一晶圆温度测量值至少部分地基于从所述至少一个晶圆中的第一晶圆接收的辐射，并且所述第二晶圆温度测量值至少部分地基于从所述至少一个晶圆中的第二晶圆接收的辐射。

17.根据权利要求1所述的方法，其中所述晶圆处理温度是第一晶圆处理温度，进一步包括：

（e）加热所述反应器直到所述反应器达到第二晶圆处理温度；

(f) 当所述晶圆支撑元件绕所述旋转轴转动时，利用所述第一工作高温计从所述晶圆支撑元件的所述第一部分获得第二工作温度测量值；以及

（g）当所述晶圆支撑元件绕所述旋转轴转动时，利用所述晶圆温度测量器件从所述至少一个晶圆获得第二晶圆温度测量值。

18.一种用于晶圆处理反应器的原位温度测量的方法，包括：

（a）加热所述反应器直到所述反应器达到晶圆处理温度；

（b) 在所述反应器内，绕旋转轴旋转承载有至少一个晶圆的晶圆支撑元件；以及

（c) 将材料沉积覆盖在所述至少一个晶圆的顶面上，所述材料形成具有顶面的层；

（d）当所述晶圆支撑元件绕所述旋转轴转动时，利用对于第一波长带的辐射敏感的第一工作高温计获得第一工作温度测量值，所述第一工作高温计接收的辐射来自所述至少一个晶圆的顶面，所述至少一个晶圆对于所述第一波长带的辐射是不透明的，覆盖在所述至少一个晶圆的所述顶面的所述层对于所述第一波长带的辐射是半透明的或者透明的；以及

（e) 当所述晶圆支撑元件绕所述旋转轴转动时，利用对于第二波长带的辐射敏感的晶圆温度测量器件，获得第一晶圆温度测量值，所述晶圆温度测量器件接收的辐射来自覆盖在所述至少一个晶圆的顶面的所述层的顶面，所述至少一个晶圆对于所述第二波长带的辐射是不透明的，覆盖在所述至少一个晶圆的顶面的所述层对于所述第二波长带的辐射是不透明的，所述晶圆温度测量器件位于第一位置。

19.一种用于晶圆处理反应器的原位晶圆温度测量器件校准的方法，包括：

（a) 在校准位置安装校准高温计，以使所述校准高温计适合于接收来自第一晶圆支撑元件的一部分的辐射，所述部分位于从所述第一晶圆支撑元件的旋转轴的第一径向距离上；

（b) 加热所述反应器直到所述反应器达到高温计校准温度；

（c) 绕所述旋转轴旋转所述第一晶圆支撑元件；

（d）当所述第一晶圆支撑元件绕所述旋转轴转动时，从安装在工作位置的工作高温计获得第一工作温度测量值，以使所述工作高温计适合于接收来自于所述第一晶圆支撑元件的所述部分的辐射，所述部分位于从所述第一晶圆支撑元件的所述旋转轴的所述第一径向距离上；

（e) 当所述支撑元件绕所述旋转轴转动时，从所述校准高温计获得第一校准温度测量值；

（f）从所述校准位置移除所述校准高温计；

（g）用承载有至少一个晶圆的第二晶圆支撑元件替代所述第一晶圆支撑元件，所述至少一个晶圆对于所述工作高温计以及所述晶圆温度测量器件是不透明的；

（h）将所述晶圆温度测量器件定位于所述校准位置，以使所述晶圆温度测量器件适合于接收来自所述至少一个晶圆的辐射，所述晶圆位于从所述第二晶圆支撑元件的所述旋转轴的所述第一径向距离上；

（i) 绕所述旋转轴旋转所述第二晶圆支撑元件；

(k) 当所述第二支撑元件绕所述旋转轴转动时，从所述晶圆温度测量器件获得第二工作温度测量值，所述第二工作温度测量值包括所述至少一个晶圆的顶面的温度；

（j) 当所述第二晶圆支撑元件绕所述旋转轴转动时，从所述第一工作高温计获得第二校准温度测量值，所述第二校准温度测量值包括所述至少一个晶圆的顶面的温度。

20.一种用于晶圆处理反应器的原位温度测量系统，所述系统包括：

(a) 具有旋转轴的晶圆支撑元件；

（b) 用于所述晶圆支撑元件的加热元件；

(c) 第一工作高温计，适合于接收来自所述晶圆支撑元件的第一部分的辐射，该第一部分位于从所述旋转轴的第一径向距离上；以及

（d) 位于第一位置的晶圆温度测量器件，位于所述第一位置的所述晶圆温度测量器件适合于接收来自布置在所述晶圆支撑元件上的至少一个晶圆的辐射，所述晶圆位于从所述旋转轴的所述第一径向距离上，

其中所述第一工作高温计对于在第一波长带的辐射是敏感的，所述晶圆温度测量器件对于在第二波长带的辐射是敏感的，并且所述至少一个晶圆对于在所述第一波长带的辐射是半透明的或者透明的，而对于在所述第二波长带的辐射是不透明的。

21.根据权利要求20所述的系统，其中所述晶圆温度测量器件是短波长高温计。

22.根据权利要求20的所述的系统，其中所述第一波长带在红外光光谱内，而所述第二波长带在紫外光光谱内。

23.根据权利要求20所述的系统，其中所述第一工作高温计以及所述晶圆温度测量器件适合于在从所述晶圆支撑元件的旋转轴的所述第一径向距离上同时进行温度测量。

24.根据权利要求20所述的系统，其中所述加热元件是用于所述晶圆支撑元件的多区域的加热系统，所述加热系统的第一区域具有位于从所述旋转轴的所述第一径向距离上的一部分。

25.根据权利要求20所述的系统，进一步包括第二工作高温计，适合于接收来自所述晶圆支撑元件的第二部分的辐射，该第二部分位于从所述旋转轴的第二径向距离上，其中所述温度测量器件适合位于第二位置，位于所述第二位置的所述晶圆温度测量器件适合于接收来自所述至少一个晶圆的辐射，所述晶圆位于从所述旋转轴的所述第二径向距离上。

26.根据权利要求25所述的系统，其中所述晶圆温度测量器件设置于径向延伸的光学视口内，并且其中所述晶圆温度测量器件适合于在所述径向延伸的光学视口内在所述第一位置与第二位置之间滑动。

27.根据权利要求26所述的系统，进一步包括线性滑轨，其中所述晶圆温度测量器件适合于沿所述线性滑轨在所述第一位置与第二位置之间滑动。