CN116897417A - 用于光学监控个别灯的方法、系统与设备 - Google Patents
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Abstract
提供用于光学监控基板处理腔室的各个灯的方法、系统及设备。在一个方面中，对各个灯进行监控，以确定是否需要更换一个或多个灯。一种方法包括使用耦接至管道镜的一个或多个相机来捕获基板处理腔室内的一个或多个灯的多个图像。分析多个图像以识别与每个灯相关联的图像参考区域中的平均光像素强度的变化。该方法包括基于平均光像素强度变化的检测来产生警报。
Description
技术领域
本公开内容的实施方式涉及一种用于光学监控基板处理腔室的各个灯的方法、系统及设备。在一个方面中，对各个灯进行监控，以确定是否需要更换一个或多个灯。
背景技术
作为基板处理操作的一部分，用于加热的灯会劣化并失效，导致机器停机时间增加及产量降低。灯的劣化及故障也会影响装置性能。取决于操作，灯会以不同的速率失效。噪声也会妨碍准确的灯监控操作。某些灯监控操作也只能在灯发生故障后检测灯的故障。某些灯监控操作也可能因处理腔室内存在的基板而受阻。
因此，需要促进灯故障的预测的改进的灯监控方法、系统及设备，以促进减少机器停机时间、准确监控、提高产量及增强装置性能。
发明内容
本公开内容的实施方式涉及一种用于光学监控基板处理腔室的各个灯的方法、系统及设备。在一个方面中，对各个灯进行监控，以确定是否需要更换一个或多个灯。
在一个实施方式中，一种监控处理腔室的多个灯的方法包括收集由多个灯发出的光，并对光进行滤光以降低噪声。该方法还包括使用一个或多个相机捕获光的多个图像。多个图像中的每一者包括多个参考区域。多个参考区域中的每一者对应于多个灯中的相应灯。方法包括分析多个图像。分析步骤包括确定多个图像中的每一者的多个参考区域中的每一者的平均光像素强度，以及检测多个参考区域中的一个参考区域中的平均光像素变化。该平均光像素变化是参考区域在多个图像中的平均光像素强度的变化，并且该平均光像素变化大于参考区域在多个图像中的噪声水平。方法还包括基于平均光像素变化的检测产生警报。警报指示对应于参考区域的相应灯的更换指令。
在一个实施方式中，一种用于处理基板的系统包括处理腔室，该处理腔室包括处理容积、耦接至处理腔室的多个灯、以及设置在多个灯与处理容积之间的灯视窗。灯视窗包括面向处理容积的表面。系统包括一个或多个相机，该一个或多个相机的每个相应相机耦接至穿过处理腔室的侧壁设置的管道镜。管道镜具有棱镜。系统还包括控制器，该控制器包括指令，当由处理器执行这些指令时，促使棱镜收集由多个灯发射的光令。这些指令使得带通滤波器对光进行滤光以降低噪声，并且使一个或多个相机使用一个或多个相机捕获光的多个图像。多个图像中的每一者包括多个参考区域，并且多个参考区域中的每一者对应于多个灯中的相应灯。这些指令使控制器分析多个图像，分析步骤包括确定多个图像中的每一者的多个参考区域中的每一者的平均光像素强度，以及检测多个参考区域中的一个参考区域中的平均光像素变化。该平均光像素变化是参考区域在多个图像中的平均光像素强度的变化，并且该平均光像素变化大于参考区域在该多个图像中的噪声水平。这些指令促使控制器基于检测到的平均光像素变化产生警报。警报指示对应于参考区域的相应灯的更换指令。
附图说明
为了能够详细理解本公开内容的上述特征的方式，可以通过参考实施方式来获得上文简要概述的本公开内容的更具体的描述，这些实施方式中的一些实施方式在附图中示出。然而，应当注意，附图仅示出了示例性实施方式，因此不应被视为限制其范围，因为本公开内容可以允许其他同样有效的实施方式。
图1A为根据一个实施方式的用于处理基板的系统的示意性局部横截面图。
图1B为根据一个实施方式的图1A所示的系统的放大图。
图2为根据一个实施方式的处理腔室的局部示意性横截面图。
图3为根据一个实施方式的包括处于下垂位置的线圈的灯的示意图。
图4为根据一个实施方式的用于处理基板的系统的示意性局部底视图。
图5为根据一个实施方式的由图4所示的相机中的一者拍摄的图像的示意图。
图6为根据一个实施方式的平均光像素强度与相应参考区域的循环数的示意图表。
图7为根据一个实施方式的监控处理腔室的多个灯的方法的方块图。
图8为耦接至相机光学元件(如图1A所示)的探头(如图1A及图2B所示)的示意性侧视图。
为了便于理解，在可能的情况下，使用了相同的附图标记来表示图中共用的相同元件。可以设想，一个实施方式的元件及特征可以有益地并入其他实施方式中，而无需进一步叙述。
具体实施方式
本公开内容的实施方式涉及一种用于光学监控基板处理腔室的各个灯的方法、系统及设备。在一个方面中，对各个灯进行监控，以确定是否需要更换一个或多个灯。
图1A为根据一个实施方式的用于处理基板的系统101的示意性局部横截面图。图1B为根据一个实施方式的图1A所示的系统101的放大图。系统101包括处理腔室100。处理腔室100可以是快速热处理(RTP)腔室，该腔室可从加利福尼亚州圣克拉拉的应用材料公司获得。处理腔室100包括主体102，主体102由例如不锈钢或铝形成，并且适于在其上支撑腔室盖104。处理容积106界定在腔室主体102与腔室盖104之间。基板支撑件109位于腔室主体102内的处理容积106的下部。基板支撑件109适于在处理腔室100内的处理期间在其上支撑基板108，诸如半导体基板。基板支撑件109可由光学透明材料(诸如石英)形成，以便于使用光辐射加热基板。
气室110耦接至腔室主体102，并且适于在处理期间向处理容积106提供一种或多种处理气体及从处理容积106移除一种或多种处理气体。在一个示例中，第一气室110可适于向处理容积106提供处理气体，而第二气室111可适于从处理容积106移除反应副产物及未反应的处理气体。穿过气室110进入处理腔室100的处理气体在进入处理区域106之前在预热环112上方被引导。预热环112可由碳化硅或石墨形成，并且有助于加热处理气体，同时为基板108提供边缘保护。预热环112包括贯穿其中心设置的圆形开口。开口具有小于基板108的直径，诸如比基板108的直径小约1毫米至约10毫米，以便在处理期间覆盖基板108的边缘。预热环112可从处理位置(如图1A所示)及处理位置上方的有助于将基板108从处理腔室100中移除的提升位置致动。
处理腔室100还包括设置在腔室主体102下部的灯阵列114。灯阵列114包括以紧密六边形阵列排列的多个灯116，诸如白炽灯。在可以与其他实施方式结合的一些实施方式中，可以预期，灯116可以根据不同的几何形状排列。灯阵列114适于向基板108发射光辐射(例如，光)，以将基板108的温度快速升高至所需的处理温度，从而对基板108进行退火操作。盖104包括反射板118，反射板118设置在盖104的与处理区域106相邻的下表面上。反射板118适于将光辐射反射回基板108的上表面，以提供基板108的更有效加热并促进盖104的温度控制。为了进一步促进盖104的温度控制，盖104包括形成在冷却主体121中的冷却通道120，以允许冷却流体流过冷却主体121，从而经由热交换器(未示出)从盖104移除热。
盖104包括贯穿其中的开口，以容纳探头122。探头122是管道镜。容纳探头122的开口可以相对于基板108及灯阵列114居中设置，或者可以从其中心偏移。探头122中包括有光学元件，以便于将内部腔室容积(例如，包括灯阵列114)的图像传输到相机125(例如，一个或多个CCD相机)。相机125是单色相机。相机125包括含硅传感器。棱镜124设置在探头122的下端。本公开内容预期了可以用来代替棱镜124或作为棱镜124的补充的透镜，诸如广角透镜，例如“鱼眼”透镜。广角透镜可以是包括多个透镜的广角透镜组件。棱镜124具有100度或更大的视角，诸如在160度到170度(例如大约163度)的范围内，以便于观察灯阵列114的所有灯116或灯阵列114的大多数灯116。探头122可以例如由铝或其合金形成。探头122及棱镜124相对于灯视窗131的表面132以垂直角度(例如，90度角)设置。表面132位于处理容积106与灯116之间。表面132面向处理容积106。灯视窗131由光学透明材料(诸如石英)形成。
探头122穿过反射板118及冷却主体121设置，并被耦接至相机125以传输由探头122的棱镜124收集的光。带通滤波器127耦合在相机125与棱镜124之间，以对由棱镜124收集的光进行滤光，以降低由相机125捕获的图像中的光的噪声。带通滤波器127用以滤除波长等于或大于1.1微米的光，以使此种光不被相机125捕获。带通滤波器127滤除可见光和/或近红外(近IR)光之外的光。相机125的含硅传感器对波长小于1.1微米的光(诸如可见光和/或近红外(近IR)光)敏感。探头122经由耦接至盖104的上表面的安装壳体126(诸如支架)固定到位。密封件128设置在探头122周围位于探头122与安装壳体126之间，以减缓处理气体从处理区域106的逸出。安装壳体126可包括一个或多个冷却通道，用于在灯116加热和/或基板108处理期间接收一种或多种冷却流体以冷却探头122。探头可以具有约2英寸至约1英尺(例如，约5英寸至约7英寸)的长度，以使相机125与处理区域106分开，从而使相机125受到较少的热量，从而降低损坏相机125的可能性。
相机125适于捕获由灯阵列114的灯116发射的光的多个图像，并将图像传送到控制器130。相机125以数据的形式将多个图像发送到控制器130。控制器130包括中央处理单元(CPU)141、包含指令的存储器142以及用于CPU 141的支持电路143。控制器130是任何形式的在工业环境中使用的通用计算机处理器，用于控制各种腔室及设备，以及其上或其中的子处理器。存储器142或非暂时性计算机可读介质是一个或多个随时可用的存储器，诸如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、软盘、硬盘、闪存存储器驱动器或任何其他形式的本地或远程数字储存装置。支持电路143耦接至CPU 141以支持CPU 141(处理器)。支援电路143包括高速缓存、电源、时钟电路、输入/输出电路及子系统等。基板处理参数及操作作为软件例程储存在存储器142中，该软件例程被执行或调用此以将控制器120转变为特定目的控制器，以控制系统101的操作。控制器130用于进行本文所述的任何方法。当执行储存在存储器142上的指令时，使得方法700的操作701～705中的一个或多个得以进行。
控制器130从相机125接收多个图像，并分析多个图像以检测参考区域在多个图像中的平均光像素变化。参考区域对应于灯116中的单个灯。控制器130基于平均光像素变化的检测产生警报，并且警报指示对应于参考区域的相应灯116的更换指令。警报指示相应的灯116随后可能在指定的时间范围内(诸如在某一工作周数或月数内)发生故障。另外地，或替代地，警报可指示操作者更换相应的灯116。警报可显示在用户界面上。控制器130的存储器142中的指令可包括除了本文描述的操作之外还可执行的一个或多个机器学习/人工智能算法。例如，由控制器130执行的机器学习/人工智能算法可基于被分析的图像和/或检测到的平均光像素变化来最佳化并改变工作参数。控制器130可储存数据，并将被分析的图像与储存的数据进行比较，以预测一个或多个灯116(例如对应于参考区域的相应灯116)的剩余工作寿命(例如，故障前的工作寿命)。
由控制器130分析的图像可检测各个灯116的钨丝何时开始下垂，从而导致两个相邻的灯丝线圈彼此接触。检测单个灯的初始下垂有助于预测相应灯116的未来故障，使得可以在相应灯116故障之前更换相应灯116，有助于减少机器停机时间、提高产量并增强设备性能。
本公开内容预期，作为所示的穿过盖104设置的探头122的补充或替代，探头122或第二探头可以设置在第二位置133(如图1A中的虚线所示)，使得棱镜124位于基板支撑件109下方及灯视窗131下方。穿过盖104设置的探头122用于在基板108被转移到处理腔室100之前或在基板108被转移出处理腔室100之后捕获光的图像。在第二位置133中，探头122或第二探头捕获从基板108的背面反射离开或从反射板118反射离开的(由灯116发射的)光。
图2为根据一个实施方式的处理腔室200的局部示意性横截面图。处理腔室220为退火腔室，诸如快速热退火腔室。待在处理腔室200中处理的基板236通过阀(诸如狭缝阀)或进出端口213被提供到处理腔室200的处理容积218中。基板236的周边由环形边缘环214支撑。边缘环214具有与基板236的拐角接触的环形斜架215。基板236被定向为使得已经形成在基板236的顶表面上的被处理特征216朝上面向辐射加热设备224。
退火腔室200包括腔室主体202及设置在腔室主体302内的处理容积218。腔室主体202包括一个或多个侧壁203。处理容积218在其上侧由透明石英视窗220限定。退火腔室200在基板236上进行快速热退火操作。在可与其他实施方式结合的一个实施方式中，快速热退火操作能够以约10摄氏度/秒及更高的速率(例如以约10摄氏度/秒至约250摄氏度/秒或更高的速率)均匀地加热基板236。
当基板236由基板传送装置(诸如机器人)搬运时，三个提升销222被升高及降低以接合并支撑基板236的底面(诸如背面)。机器人的机器人叶片和/或机器人的机器臂延伸穿过阀或进出端口313，以将基板236提供至退火腔室200中并提供到提升销222上。随后基板236被降低到边缘环214上。为了在处理容积318中加热基板236，辐射加热设备324位于视窗320上方，以将辐射能(例如，光)引导至基板236。在退火腔室200中，辐射加热设备包括多个灯226(加热灯)，多个灯位于相应的反射管227中，这些反射管227以六边形紧密阵列设置在视窗220上方。在可以与其他实施方式结合的一些实施方式中，可以预期灯226可根据不同的几何形状排列。多个灯226包括具有钨丝的高强度卤钨灯。多个灯226位于边缘环214上方。
灯226涉及电阻加热以快速升高或斜升辐射源的温度，以增加处理容积218及基板236的温度。灯226可包括具有围绕灯丝的玻璃或二氧化硅外壳的白炽灯及卤钨白炽灯，以及围绕气体(诸如氙气)的玻璃或二氧化硅外壳的闪光灯。灯226可包括弧光灯，该弧光灯包括包围气体或蒸汽的玻璃、陶瓷或二氧化硅外壳。当气体被激发时，这种灯提供辐射热。如本文所述，术语灯旨在包括具有包围热源的外壳的灯。灯的“热源”代表可增加基板236温度的材料或元件，例如，灯丝(诸如钨丝)或可激发的气体。
平行于基板236并在大于基板236的区域上延伸、并面对基板236的底面的反射器228有效地将从基板236发射的热辐射反射回基板236。在可与其他实施方式结合的一个实施方式中，包括有反射板以增强基板236的表观发射率。可具有金涂层或多层电介质干涉镜的反射器228有效地在基板236的背面形成黑体腔，其用于将热量从基板236的较热部分分配到较冷部分。腔室主体202包括顶壁221及底壁253。反射器228被设置在形成于底壁253中的水冷基座上，底壁253由诸如金属之类的材料制成，此材料被选择为能够用于诸如在冷却期间对来自基板236的过量辐射进行散热。顶壁221包括石英窗220，并且底壁253基本上平行于顶壁221。
边缘环214设置在支撑圆柱体231上并支撑在支撑圆柱体231上，并且在边缘环214热膨胀和/或收缩时可相对于支撑圆柱体231及转子230移动。边缘环214也可以使用支撑圆柱体231及转子230移动。支撑圆柱体231可以包括隔热材料。支撑圆柱体231支撑在转子230上，并且可以耦接至转子230或形成为转子230的一部分。转子230及支撑圆柱体231可旋转。转子230为圆柱形。转子230在腔室主体202中被磁悬浮。转子230与位于腔室主体202的一个或多个侧壁203外部的驱动环232磁耦合。重力及从边缘环215的下表面向下延伸的下肩部有助于将边缘环214保持在支撑圆柱体231及转子230上。在可以与其他实施方式结合的一个实施方式中，驱动环232是可旋转凸缘，并且磁耦合至转子230，使得转子230随着驱动环232的旋转而旋转。在此种实施方式中，马达旋转驱动环232以旋转转子230。在可与其他实施方式结合的一个实施方式中，驱动环232相对于腔室主体202固定，并包括电线圈，当电线圈通电时，电线圈产生磁力以磁旋转和/或悬浮转子230。当转子230旋转时，边缘环214及支撑在边缘环214上的基板236围绕基板236的中心轴234旋转。
灯226可被分为围绕中心轴234大致呈环形设置的多个加热区域。控制电路系统改变输送到不同区域的灯226的电压，从而调整辐射能的径向分布。一个或多个高温计240通过一个或多个光学光管242耦合，多个光学导光管242被定位为穿过反射器228中的孔面向基板236的底面。一个或多个高温计240测量固定或旋转基板236的整个半径上的温度。光管242可以由包括蓝宝石、金属及硅纤维的各种结构形成。高温计240设置在边缘环214下方，并且边缘环214设置在高温计240与多个灯226之间。在可与其他实施方式结合的一个实施方式中，反射涂层250的膜可设置在视窗220的面向灯226的一侧。在可与其他实施方式结合的一个实施方式中，反射涂层251设置在视窗220的面向基板236的一侧。在图2所示的实施方式中，反射涂层250及251设置在视窗220的两侧。反射涂层250及251有助于阻止高温计带宽中的辐射穿过反射涂层250及251传播，以促进高温计240的精确测量。
一个或多个相机125(图2中示出了一个)耦接至一个或多个探头122(图2中示出了一个)，探头122穿过一个或多个侧壁203设置，诸如穿过一个或多个侧壁203的透明石英窗270设置。探头122的棱镜124可相对于探头122枢转。棱镜124为透明棱镜，诸如三面直角棱镜，其反射通过棱镜124收集的光。棱镜124的形状可以是圆锥形、截锥状、金字塔形、梯形和/或三角形。表面271面对处理容积218。每个探头122相对于与安装壳体126类似的相应安装壳体246是可移动的，诸如是可滑动的和/或可枢转的。相应安装壳体246中的开口可以成角度，以便于将探头122定向在倾斜位置。棱镜124及探头122的中心轴171可相对于相应安装壳体246的安装开口247的中心轴172移动及枢转。中心轴171延伸穿过指向灯226的棱镜124的中心。棱镜124及探头122的中心轴171相对于安装开口247的中心轴172以斜角(诸如30度)设置，或者中心轴171与中心轴172平行(例如同轴)。棱镜124(诸如中心轴171)被定位为相对于设置在处理容积218与多个灯226之间的灯视窗220的表面271成斜角或直角。
图2显示了棱镜124及探头122的中心轴171相对于安装开口247的中心轴172成斜角(诸如30度)。图2显示了棱镜124及探头122中心轴171的相对于表面271成斜角。探头122及棱镜124在图2中向上朝向灯226定向，以收集灯226发出的光，从而使用相机125捕获光的图像。控制器130从相机125接收多个图像，并分析多个图像以检测一个或多个参考区域在多个图像的中的平均光像素变化。每个参考区域对应于灯226中的单个灯。控制器130基于平均光像素变化的检测产生警报，并且警报指示对应于参考区域的相应灯226的更换指令。警报指示相应的灯226随后可能在指定的时间范围内(诸如在某一工作周数或月数内)发生故障。另外地，或替代地，警报可指示操作者更换相应的灯226。警报可显示在用户界面上。通过将一个或多个探头122及一个或多个棱镜124至少部分地穿过一个或多个侧壁203(如图2所示)设置，有助于使用一个或多个相机125对灯226进行光学监控，并在基板236的处理期间产生警报，减少或消除基板236对一个或多个相机125的阻碍。图2中所示的探头122及棱镜124的倾斜方向有助于准确监测灯226，并在基板处理期间预测单个灯的故障，同时减少基板236的阻碍。
图3为根据一个实施方式的包括处于下垂位置的线圈的灯300的示意图。灯300包括缠绕成多个线圈的灯丝301，诸如钨丝。在下垂位置中，某些相邻线圈所间隔的距离小于其他相邻线圈之间所间隔的距离。在一个示例中，如图所示，灯丝301的两个线圈302、303彼此接触(即零分离)。
图4为根据一个实施方式的用于处理基板的系统400的示意性局部底视图。系统400包括多个相机125(显示了四个)，每个相机125耦接至多个探头122(显示了四个)中的一者，每个探头122具有耦接至其上的多个棱镜124(显示了四个)中的一者。在另一示例中，系统400包括两个相机125、两个相应的探头122及两个相应的棱镜124。在另一示例中，系统400包括三个相机125、三个相应的探头122及三个相应的棱镜124。在其他的示例中，系统400包括多于四个的相机125、相应的探头122及相应的棱镜124。
探头122及棱镜124至少部分地穿过图2所示的处理腔室200的一个或多个侧壁203(示出了一个侧壁203)设置。在一个示例中，探头122及摄像头125中的两者设置在处理腔室200的一个或多个侧壁203的两个相对侧处，如图4所示。可以预期其他设置。例如，三个探头122及相应的相机125可以至少部分地穿过一个或多个侧壁203设置。此外，可围绕处理腔室200的圆周以45度到180度的间隔设置具有相应相机125的相邻探头122。
每个棱镜124具有100度或更大的视角，使得每个灯226在至少一个棱镜124的观察范围内。在一个示例中，一个或多个第一灯226在单个棱镜124的观察范围内，并且一个或多个第二灯226在多于一个的棱镜124的观察范围内。在可与其他实施方式结合的一些实施方式中，每个灯226都在多于一个的棱镜124的观察范围内。在一个示例中，每个灯226在至少两个棱镜124的观察范围内。
图5为根据一个实施方式的由图4所示的相机125中的一者拍摄的图像501的示意图。图像501包括多个参考区域503～505。本公开内容承认，(多个)参考区域可被称为(多个)感兴趣区域(ROI)。参考区域503～505的每一者被定义为对应于灯226中的一者。参考区域503～505中的每一者包括与由对应于相应参考区域503～505的相应灯226发出的光相对应的光像素。对于每个循环(例如，灯226关闭一段时间，随后关闭)，捕获多个图像501，并且控制器130针对每个循环确定落入相应参考区域503～505内的光像素的平均光像素强度。平均光像素强度是针对在单个循环内在多个图像501中落入相应参考区域503～505内的光像素计算的数值平均值。在一个示例中，数值平均值为算术平均值。在另一个示例中，数值平均值为几何平均值。在另一个示例中，数值平均值为调和平均值。
图6为根据一个实施方式的平均光像素强度与相应参考区域的循环数的示意图表600。图表600包括针对各个参考区域的多个平均光像素变化601～603。若平均光像素变化601～603中的至少一者超过图表600的噪声水平(可以为约1％)，例如，若平均光像素变化601～603中的至少一者为5％或更大，则控制器130产生指示更换指令的警报。在整个图表600中向相应灯226提供恒定的电源电流。
图7为根据一个实施方式的监控处理腔室的多个灯的方法700的方块图。操作701包括通过棱镜收集由多个灯发出的光。操作702包括对通过棱镜收集的光进行滤光以降低噪声。使用耦合在相应相机与棱镜之间的带通滤波器对通过棱镜收集的光进行滤光。带通滤波器滤除波长等于或大于1.1微米的光。
操作703包括使用一个或多个相机捕获光的多个图像。以多个曝光时间捕获多个图像。多个图像中的每一者包括多个参考区域。多个参考区域中的每一者对应于多个灯中的相应灯。一个或多个相机中的每一者耦接至管道镜，该管道镜包括相对于灯视窗的表面以斜角或直角定向的棱镜，该灯视窗设置在处理腔室的处理容积与多个灯之间。灯视窗的表面面向处理容积。在捕获图像期间，调整曝光时间，以考虑来自更靠近棱镜的灯在相机的含硅传感器处的更高的辐照度。在可与其他实施方式结合的一些实施方式中，在图像的整个捕获过程中调整曝光时间。多个参考区域的曝光时间随着相应灯(对应于参考区域)相对于棱镜的位置越远而增加。
操作704包括分析多个图像。分析多个图像的步骤包括确定多个图像中的每一者的多个参考区域中的每一者中的平均光像素强度。在一个示例中，平均值为算术平均值。在另一示例中，平均值为几何平均值。在另一示例中，平均值为调和平均值。分析多个图像的步骤还包括检测多个参考区域的一个参考区域中的平均光像素变化。平均光像素变化为该参考区域在多个图像中的平均光像素强度的变化。该平均光像素变化大于该参考区域在多个图像上的噪声水平。该平均光像素变化指示在对应于参考区域的相应灯实际故障之前的相应灯的劣化，诸如初始下垂(例如，首次下垂)。使用参考区域在多个图像内的平均光像素变化有助于在故障发生之前准确预测单个灯(而非多个灯或成对灯的区域)的故障，并有助于减少噪声对光学监控的干扰。
可通过将新的平均光像素强度与现有的平均光像素强度(例如，已知强度或参考强度)进行比较来确定相应参考区域的平均光像素变化。现有的平均光像素强度可以为预定值，或者可以根据先前拍摄的现有图像(例如，参考图像)来确定，诸如当第一次使用对应于相应参考区域的灯时。现有的平均光像素强度可以通过对相应参考区域的多个现有图像求平均和/或对使用多个现有图像确定的多个现有光像素强度求平均来确定。
操作705包括基于平均光像素变化的检测产生警报。警报指示对应于参考区域的相应灯的更换指令。在可与其他实施方式结合的一些实施方式中，更换指令指示操作者(诸如在用户界面的显示器上)替换对应于参考区域的相应灯。随后，操作者可在不必更换任何其他灯的情况下更换相应的单个灯，这减少了机器停机时间，降低了成本及资源支出，并增加了处理腔室的基板的吞吐量。相应的单个灯而在灯实际出现故障之前被更换。在可以与其他实施方式结合的一些实施方式中，更换指令向操作者提供对相应灯的剩余寿命(诸如剩余使用寿命)的估计。操作者可使用每个灯的这种剩余寿命估计值，以便计划及执行适当的维护活动，以减少机器停机时间，降低成本及资源支出，并增加处理腔室的基板的吞吐量。
图8为耦接至相机125的光学元件890(如图1A所示)的探头122(如图1A及图2B所示)的示意性侧视图。探头122可耦接至光学元件890的聚焦区段891，并经由固定螺钉892固定。光学元件890可以经由螺纹893固定到相机125。聚焦区段891可以在灯116或灯226的平面上提供焦深，例如，通过忽略或不收集来自其他腔室元件的不希望的光(例如，红外辐射或反射)，来提高灯监控的精度。本公开内容设想，带通滤波器127(如图1A所示)可至少部分地设置在光学件890中，诸如设置在相机125与聚焦区段891之间。本公开内容设想光学元件890、聚焦区段891、固定螺钉892及螺纹893可与系统101、处理腔室200和/或系统400的探头122、相机125及棱镜124一起使用。
本公开内容的优势包括光学监控基板处理期间灯发出的光；利用光学监控灯发出的光来减少基板的阻碍；准确预测单个灯(而非多个灯或成对灯的区域)的灯故障；减少机器停机时间；准确监测；减少资源的维护支出；增加处理腔室的基板的吞吐量；以及提高设备性能，如能源效率。
可以设想，本文公开的一个或多个方面可以组合。例如，可以组合系统101、处理腔室200、灯300、系统400、图像501、示意图600和/或方法700的一个或多个方面、特征、元件、操作和/或特性。此外，可以设想，本文所公开的一个或多个方面可以包括一些或全部前述优势。
尽管前述内容针对本公开内容的实施方式，但可以在不脱离本公开内容基本范围的情况下设计本公开内容的其他和进一步实施方式。本公开内容还设想，本文描述的实施方式的一个或多个方面可以替代本文描述的一个或多个其他方面。本公开内容的范围由随附权利要求书确定。
Claims (20)
1.一种监控处理腔室的多个灯的方法，包括以下步骤：
收集由所述多个灯发出的光；
对所述光进行滤光以减少噪声；
使用一个或多个相机捕获所述光的多个图像，所述多个图像中的每一者包括多个参考区域，所述多个参考区域中的每一者对应于所述多个灯中的相应灯；
分析所述多个图像，所述分析的步骤包括以下步骤：
确定所述多个图像中的每一者的所述多个参考区域中的每一者中的平均光像素强度，以及
检测所述多个参考区域的一个参考区域中的平均光像素变化，所述平均光像素变化是所述参考区域在所述多个图像中的所述平均光像素强度的变化，所述平均光像素变化大于所述参考区域在所述多个图像中的噪声水平；以及
基于检测到的所述平均光像素变化产生警报。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述警报指示对应于所述参考区域的所述相应灯的更换指令。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述警报指示对应于所述参考区域的所述相应灯的估计剩余寿命。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述一个或多个相机中的每个相机耦接至对应管道镜，所述管道镜包括相对于灯视窗的表面以斜角或直角定向的棱镜，所述灯视窗设置在所述处理腔室的处理容积与所述多个灯之间，并且所述表面面向所述处理容积。
5.根据权利要求4所述的方法，其中使用耦合在每个相机与所述相应棱镜之间的带通滤波器对所述光进行滤光。
6.根据权利要求5所述的方法，其中每个相机为单色相机。
7.根据权利要求6所述的方法，其中每个棱镜具有100度或更大的视场。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述一个或多个相机包括设置在所述处理腔室的不同侧面上的相机。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述一个或多个相机包括设置在所述处理腔室的第一侧上的两个相机及设置在所述处理腔室的第二侧上的两个相机，所述第一侧与所述第二侧相对。
10.根据权利要求7所述的方法，其中捕获所述多个图像的步骤包括以下步骤：调整多个曝光时间。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述一个或多个相机中的选定相机以第一曝光时间捕获所述多个图像中的第一图像，并且以第二曝光时间捕获所述多个图像中的第二图像，所述第二曝光时间不同于所述第一曝光时间。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一曝光时间是根据所述多个灯中的第一灯的检测到的辐照度来选择的，并且所述第二曝光时间是根据所述多个灯中的第二灯的检测到的辐照度来选择的。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述第一灯比所述第二灯更靠近所述一个或多个相机中所述选定的相机。
14.一种用于处理基板的系统，包括：
处理腔室，所述处理腔室包括处理容积；
多个灯，所述多个灯耦接至所述处理腔室；
灯视窗，所述灯视窗设置在所述多个灯与所述处理容积之间，所述灯视窗包括面向所述处理容积的表面；
一个或多个相机，所述一个或多个相机的每个相机耦接至穿过所述处理腔室的侧壁设置的对应管道镜，每个管道镜包括棱镜；以及
控制器，所述控制器包括指令，当由处理器执行所述多个指令时：
促使所述棱镜收集由所述多个灯发出的光；
促使带通滤波器对所述光进行滤光以降低噪声；
促使所述一个或多个相机捕获所述光的多个图像，所述多个图像中的每一者包括多个参考区域，所述多个参考区域中的每一者对应于所述多个灯中的相应灯；
促使所述控制器分析所述多个图像，所述分析步骤包括以下步骤：
确定所述多个图像中每一者的所述多个参考区域中的每一者中的平均光像素强度，以及
检测所述多个参考区域的一个参考区域中的平均光像素变化，所述平均光像素变化是所述参考区域在所述多个图像中的所述平均光像素强度的变化，所述平均光像素变化大于所述参考区域在所述多个图像中的噪声水平；以及
促使所述控制器基于所述平均光像素变化的检测产生警报。
15.根据权利要求14所述的系统，其中所述警报指示对应于所述参考区域的所述相应灯的更换指令。
16.根据权利要求14所述的系统，其中所述警报指示对应于所述参考区域的所述相应灯的估计剩余寿命。
17.根据权利要求14所述的系统，其中所述一个或多个相机包括设置在所述处理腔室的不同侧面上的相机。
18.根据权利要求14所述的系统，其中每个棱镜相对于所述灯视窗的所述表面以斜角或直角定向。
19.根据权利要求18所述的系统，其中当由所述处理器执行所述多个指令时，进一步促使所述一个或多个相机调整多个曝光时间。
20.一种非暂时性计算机可读储存介质，其上储存有计算机可执行指令，当处理器执行所述指令时，促使所述处理器执行监控处理腔室的多个灯的方法，所述方法包括以下步骤：
收集由所述多个灯发出的光；
对所述光进行滤光以减少噪声；
使用一个或多个相机捕获所述光的多个图像，所述多个图像中的每一者包括多个参考区域，所述多个参考区域中的每一者对应于所述多个灯中的相应灯；
分析所述多个图像，所述分析步骤包括：
确定所述多个图像中的每一者的所述多个参考区域中的每一者中的平均光像素强度，以及
检测所述多个参考区域的一个参考区域中的平均光像素变化，所述平均光像素变化是所述参考区域在所述多个图像中的所述平均光像素强度的变化，所述平均光像素变化大于所述参考区域在所述多个图像中的噪声水平；以及
根据检测到的所述平均光像素变化产生警报。
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