DE112013003131T5 - Reduction of radiation thermometry deviation errors in a CVD reactor - Google Patents

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Abstract

Vorrichtungen zur Verringerung von Strahlungsthermometrie-Abweichungsfehlern in Gehäusen wie bspw. CVD-Reaktoren. In einer Ausführungsform verwendet ein Strahlungsthermometer eine nicht fokussierte telezentrische Linsenanordnung. Die nicht fokussierte telezentrische Anordnung ist auf unendlich fokussiert, wird jedoch dazu verwandt, Strahlung von einem relativ nahen Ziel einzufangen (beispielsweise innerhalb von ein paar Meter) das außerhalb des Fokus ist. Das Einfangen kollimierter Strahlung vom Ziel vermindert den Beitrag von Streustrahlung. In einer anderen Ausführungsform kann gestreute Strahlung, die von einem bestimmten Segment eines peripheren Heizelements stammt, lokal durch einen von mehreren Mechanismen, einschließlich der Verringerung der Abstrahlung (beispielsweise Betriebstemperatur) des bestimmten Segments oder des Einfangens oder Umlenkens eines Teils der Strahlung, die von dem bestimmten Segments stammt, reduziert werden. In der Nähe einer Achse, die sich von der Mitte der Wafer-Aufnahme und über das bestimmte Segment erstreckt, befestigte Strahlungsthermometer unterliegen weniger Streustrahlung und bieten damit eine zuverlässigere Temperaturmessung.Devices for reducing radiation thermometry error errors in housings such as CVD reactors. In one embodiment, a radiation thermometer uses a non-focused telecentric lens assembly. The unfocused telecentric array is focused at infinity, but is used to capture radiation from a relatively close target (for example, within a few meters) that is out of focus. The capture of collimated radiation from the target reduces the contribution of scattered radiation. In another embodiment, scattered radiation originating from a particular segment of a peripheral heating element may be localized by one of several mechanisms, including reducing the radiation (eg, operating temperature) of the particular segment, or capturing or deflecting a portion of the radiation from the one specific segment is reduced. Radiation thermometers mounted near an axis extending from the center of the wafer receptacle and over the particular segment are less susceptible to radiation and thus provide a more reliable temperature measurement.

Description

HINTERGRUNDBACKGROUND

Metallorganische Chemische Dampfabscheidung (MOCVD) ist eine chemische Dampfabscheidungstechnik zum Züchten kristalliner Schichten in Prozessen wie der Herstellung von Halbleitern. Der MOCVD-Prozess wird in einer Reaktorkammer in Gang gesetzt, die speziell gestaltete Strömungs-Flansche aufweist, welche einheitliche Reaktorgasströme zur Reaktorkammer erzeugen.Organometallic Chemical Vapor Deposition (MOCVD) is a chemical vapor deposition technique for growing crystalline layers in processes such as semiconductor fabrication. The MOCVD process is initiated in a reactor chamber having specially designed flow flanges which produce uniform reactor gas streams to the reactor chamber.

Die Temperaturen der kristallinen Schichten während des MOCVD-Prozesses werden typischerweise unter Verwendung von berührungslosen Vorrichtungen wie Strahlungsthermometern oder Pyrometern gemessen. Derartige Materialien zur Erzeugung kristallinen Wachstums umfassen Siliciumcarbid (SiC), Zinkselenid (ZnSe) und Galliumnitrid (GaN) basierte Materialien wie GaN und AlGaN. Bestimmte Substrate der Materialien zur Erzeugung kristallinen Wachstums haben Abstrahlungseigenschaften, die die für die Strahlungsthermometie verwendbare Betriebswellenlänge begrenzen. Zum Beispiel kann auf einem Saphirsubstrat aufgewachsenes GaN bei Prozesstemperaturen, für Wellenlängen von mehr als 450 Nanometer (nm), eine Durchlässigkeit von mehr als 50% aufweisen. Somit stammt bei Wellenlängen von mehr als 450 nm ein wesentlicher Anteil der Strahlung, die die Oberfläche einer GaN-Schicht verlässt, aus der Struktur unter dem Substrat, die in der Sichtlinie des Strahlungsthermometers ist (z. B. eine Wafer-Aufnahme). Die Strahlung, die durch die GaN-Schicht hindurchgeht, liefert keinen Hinweis auf die Temperatur der GaN-Schicht. Dementsprechend wurden Strahlungsthermometer entwickelt, die Strahlung bei Wellenlängen-Längen erfassen, die kürzer als 450 nm sind (etwa entsprechend den blauen, violetten und ultravioletten Wellenlängen). Siehe z. B. US-Patentanmeldung Nr. 2011/0064114 von Zettler et al. (auf die im Folgenden als „Zettler” Bezug genommen wird), die ein Pyrometer offenbart, welches dazu eingerichtet ist, Strahlung im Bereich von 250 nm bis 450 nm zu erfassen.The temperatures of the crystalline layers during the MOCVD process are typically measured using non-contact devices such as radiation thermometers or pyrometers. Such crystalline growth materials include silicon carbide (SiC), zinc selenide (ZnSe) and gallium nitride (GaN) based materials such as GaN and AlGaN. Certain crystalline growth material substrates have radiation properties that limit the operating wavelength that can be used for radiation thermometry. For example, GaN grown on a sapphire substrate may have a transmittance of greater than 50% at process temperatures, for wavelengths greater than 450 nanometers (nm). Thus, at wavelengths greater than 450 nm, a substantial portion of the radiation exiting the surface of a GaN layer originates from the structure under the substrate, which is in the line of sight of the radiation thermometer (eg, a wafer receptacle). The radiation passing through the GaN layer provides no indication of the temperature of the GaN layer. Accordingly, radiation thermometers have been developed which detect radiation at wavelength lengths shorter than 450 nm (approximately corresponding to the blue, violet and ultraviolet wavelengths). See, for example, For example, U.S. Patent Application No. 2011/0064114 to Zettler et al. (hereinafter referred to as "Zettler") which discloses a pyrometer which is adapted to detect radiation in the range of 250 nm to 450 nm.

Ein Problem mit der Verwendung von Strahlungsthermometern ist die Erkennung unerwünschter Strahlung. Eine Quelle unerwünschter Strahlung ist ungefilterte Strahlung, die außerhalb der gewünschten Erfassungsbandbreite erfasst wird. Zettler beschreibt eine Vorrichtung und eine Technik, die den Beitrag ungefilterter Strahlung berücksichtigt. Zettler weist darauf hin, dass Schmalbandpassfilter Infrarotstrahlung nicht völlig blockieren. Die nicht blockierte Infrarotstrahlung kann bei Betriebstemperaturen (etwa 800°C) problematisch sein, da das spektrale Schwarzkörperabstrahlungsvermögen des Ziels im Infrarotbereich des elektromagnetischen Spektrums um etwa 9 Größenordnungen höher ist, als im primären Bandpass (das ist der gewünschte spektrale Bandpass zum Ableiten der Zieltemperatur) des Schmalbandpassfilters. Das Verfahren nach Zettler beinhaltet die Verwendung eines Detektors, der gegenüber einem breiten Wellenlängenbereich (von Ultraviolett bis Infrarot) empfindlich ist, und das Filtern der ankommenden Strahlung mit einem schmalen Bandpassflter, der um etwa 410 nm zentriert ist. Ein Langpassfilter wird dann verwendet, um den primären Bandpass des Schmalbandpassfilters effektiv zu blockieren, aber zu erlauben, dass die durch den Schmalbandpassfilter im Infrarot- und nahen Infrarot-Bereich des elektromagnetischen Spektrums ungefilterte Strahlung passieren kann. Zettler leitet die Strahlung, die durch den primären Bandpass des Schmalbandpassfilters hindurchgeht, aus dem Unterschied zwischen den beiden Messungen, d. h., zwischen dem nur mit dem Schmalbandpassfilter erlangten Signal und dem mit sowohl dem Schmalbandpassfilter als auch dem Langpassfilter erlangten Signal.A problem with the use of radiation thermometers is the detection of unwanted radiation. One source of unwanted radiation is unfiltered radiation detected outside the desired detection bandwidth. Zettler describes a device and technique that takes into account the contribution of unfiltered radiation. Zettler points out that narrowband pass filters do not completely block infrared radiation. The unblocked infrared radiation can be problematic at operating temperatures (about 800 ° C) because the spectral blackbody radiation capability of the target is about nine orders of magnitude higher in the infrared region of the electromagnetic spectrum than in the primary bandpass (this is the desired spectral bandpass for deriving the target temperature). of the narrow bandpass filter. The Zettler method involves the use of a detector sensitive to a broad range of wavelengths (from ultraviolet to infrared) and filtering the incoming radiation with a narrow bandpass filter centered at about 410 nm. A long-pass filter is then used to effectively block the primary bandpass of the narrow bandpass filter, but to allow the unfiltered radiation to pass through the narrow bandpass filter in the infra-red and near-infrared regions of the electromagnetic spectrum. Zettler derives the radiation passing through the primary bandpass of the narrowband pass filter from the difference between the two measurements, i. h., between the signal obtained only with the narrowband pass filter and the signal obtained with both the narrowband pass filter and the longpass filter.

Eine weitere Quelle unerwünschter Strahlung ist der Beitrag von „Streustrahlung”. Streustrahlung ist reflektierte Strahlung, die durch das Gehäuse oder andere Strukturen mittels Zwischen-Reflexion auf das Ziel umgelenkt und in die Sichtlinie des Strahlungsthermometers reflektiert wird. Man stelle sich eine Wafer-Aufnahme mit GaN-Wafern vor, die auf eine erhöhte Temperatur von 800°C erhitzt werden, beispielsweise einen Mikrowellenerhitzungsprozess. Die bei der erhöhten Temperatur betriebenen Komponenten, wie bspw. die Wafer-Aufnahme und die Wafer, werden in alle Richtungen Strahlung abstrahlen, was bewirkt, dass Strahlung innerhalb der Kammer zwischen-reflektiert wird. Ein Teil der zwischen-reflektierten Strahlung wird auf die Oberfläche einfallen, auf die das Strahlungsthermometer zielt und zu der durch das Strahlungsthermometer detektierten Strahlung beitragen. Für GaN-kristalline Schichten bei 800°C beträgt das Reflexionsvermögen bei 410 nm etwa 0,2. Der Streustrahlungs-Beitrag kann den durch das Strahlungsthermometer angegebenen Temperaturwert deutlich verzerren.Another source of unwanted radiation is the contribution of "scattered radiation". Scattered radiation is reflected radiation that is deflected by the housing or other structures by means of intermediate reflection to the target and reflected in the line of sight of the radiation thermometer. Imagine a wafer shot with GaN wafers heated to an elevated temperature of 800 ° C, for example, a microwave heating process. The components operated at the elevated temperature, such as the wafer receptacle and the wafers, will emit radiation in all directions, causing radiation within the chamber to be inter-reflected. A portion of the inter-reflected radiation will be incident on the surface to which the radiation thermometer targets and contributes to the radiation detected by the radiation thermometer. For GaN crystalline films at 800 ° C, the reflectance at 410 nm is about 0.2. The scattered contribution can significantly distort the temperature value given by the radiation thermometer.

Streustrahlung ist ein ernst zu nehmendes Problem, wenn das Ziel auf oder nahe den maximalen Temperaturen in der Kammer ist, was bei Mikrowellenheizungen der Fall ist. Wenn jedoch Strahlung in oder nahe den kurzen Wellenlängen des sichtbaren Spektrums (das heißt in den blauen, violetten oder ultravioletten Wellenlängen) gemessen wird, wird das Problem noch verschärft, wenn es andere Quellen innerhalb der Kammer gibt, die bei wesentlich höheren Temperaturen betrieben werden, als das Ziel. Eine solche Heizeinrichtung überträgt Wärme in Übereinstimmung mit dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik, der erfordert, dass das Widerstandsheizelement bei einer Temperatur betrieben wird, die signifikant höher ist als die der Kristallwachstumsschicht. Ein Vorteil thermischer Strahlungsheizung ist, dass die Strahlungsintensität angepasst werden kann, um über die Wafer-Aufnahme ein Profil einzustellen, das eine Gleichverteilung der Temperatur begünstigt.Scattered radiation is a serious problem when the target is at or near the maximum temperatures in the chamber, which is the case with microwave heaters. However, if radiation is measured in or near the short wavelengths of the visible spectrum (i.e., in the blue, violet, or ultraviolet wavelengths), the problem is exacerbated when there are other sources within the chamber that operate at much higher temperatures, as the goal. Such a heater transfers heat in accordance with the first law of thermodynamics, which requires that the resistance heating element is operated at a temperature which is significantly higher than that of the crystal growth layer. An advantage of thermal radiant heating is that the radiation intensity can be adjusted in order to set a profile via the wafer receptacle, which promotes an equal distribution of the temperature.

Man betrachte zum Beispiel die Schwarzkörperstrahlung einer kristallinen Wachstumsschicht bei 800°C. Nach dem Planckschen Gesetz ist das schwarzkörperspektrale Abstrahlungssvermögen bei 410 nm und 800°C etwa 2,0 × 10–4 Watt/m2·μm. Betrachte man nun eine Heizquelle, wie beispielsweise ein Widerstands-Heizelement, das Wärme durch Strahlung und Konvektion zur kristallinen Wachstumsschicht überträgt, die bei 1800°C betrieben wird. Das schwarzkörperspektrale Emissionsvermögen bei 410 nm und 1800°C ist etwa 1,4 × 10+3 Watt/m2·μm. Das ist eine Steigerung von etwa 7 Größenordnungen verglichen mit dem schwarzkörperspektralen Emissionsvermögen bei 800°C (eine typische Betriebstemperatur für eine Kristallwachstumsschicht während des CVD-Prozesses) bei der Wellenlänge von Interesse (1). Dementsprechend kann, selbst wenn nur ein Bruchteil eines Prozents der Strahlung bei der 410 nm Wellenlänge ihren Weg auf den Detektor des Strahlungsthermometers findet, die Abweichung der angegebenen Temperatur signifikant sein. Somit kann der Streustrahlungsbeitrag in Kammern, die Widerstands-Heizelemente verwenden, die gleiche Größenordnung haben, wie der von Zettler identifizierte ungefilterte Strahlungsbeitrag.For example, consider the black body radiation of a crystalline growth layer at 800 ° C. According to Planck's law, the black body spectral emittance at 410 nm and 800 ° C is about 2.0 × 10 -4 watts / m 2 .mu.m. Consider now a heating source, such as a resistive heating element that transfers heat by radiation and convection to the crystalline growth layer operating at 1800 ° C. The blackbody spectral emissivity at 410 nm and 1800 ° C is about 1.4 x 10 + 3 watts / m 2 .mu.m. This is an increase of about 7 orders of magnitude compared to blackbody spectral emissivity at 800 ° C (a typical operating temperature for a crystal growth layer during the CVD process) at the wavelength of interest ( 1 ). Accordingly, even if only a fraction of a percent of the radiation at the 410 nm wavelength finds its way onto the detector of the radiation thermometer, the deviation of the indicated temperature can be significant. Thus, the stray radiation contribution in chambers using resistive heating elements may be of the same order of magnitude as the unfiltered radiation contribution identified by Zettler.

Zettler sagt jedoch nichts in Bezug auf den Beitrag der Streustrahlung oder die Auswirkungen davon, Strahlungsquellen innerhalb einer Kammer zu haben, die die Strahlung, die vom Ziel abgestrahlt wird, letztendlich überragen können. Vielmehr behandelt Zettler das Ziel, als wenn es frei strahlend wäre (d. h. keinen reflektierten Beitrag aufweisen würde). In der Tat ist ein Ziel in einer CVD-Kammer, das bei den für das Kristallwachstum erforderlichen Temperaturen betrieben wird, jedoch nicht frei strahlend.However, Zettler says nothing about the contribution of scattered radiation or the effects of having radiation sources within a chamber that can ultimately project beyond the radiation emitted by the target. Rather, Zettler treats the target as if it were free-radiant (that is, had no reflected contribution). In fact, however, a target in a CVD chamber operating at temperatures required for crystal growth is not free-radiant.

Ein Strahlungsthermometer, das darauf zugeschnitten wäre, die Auswirkungen unerwünschter Strahlung nicht auf Grund von ungefilterter Strahlung, sondern auch auf Grund von Streustrahlung zu reduzieren, wäre zu begrüßen.A radiation thermometer tailored to reduce the effects of unwanted radiation not due to unfiltered radiation but also due to scattered radiation would be welcome.

ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY

Verschiedene Ausführungsformen der Offenbarung verwenden eine sogenannte ”telezentrische” optische Anordnung, aber in einem nicht fokussierten Modus, um den Beitrag der reflektierten Streustrahlung hinsichtlich wenigstens dreier verschiedener Aspekte zu begrenzen. Zuerst sind in einer telezentrischen optischen Anordnung die Hauptstrahlen, die vom Ziel eingefangen werden, im Wesentlichen parallel zur optischen Achse, was den Streustrahlungsbeitrag wesentlich begrenzt, insbesondere, wenn das Ziel eine stark spiegelnde Reflexionskomponente aufweist. Zweitens können telezentrische optische Anordnungen auch so zugeschnitten werden, dass der Raumwinkel, den jeder Punkt auf dem Ziel aufspannt, recht klein ist, was ebenfalls den Beitrag der Streustrahlung reduziert. Drittens kann die telezentrische optische Anordnung dazu eingerichtet sein ein kollimiertes Strahlenbündel, das vom Ziel abgestrahlt wird, einzufangen, was den Raumwinkel der vom Strahlungsthermometer erfassten Strahlung weiter verringert und gleichzeitig die Größe des Ziels (und das nachfolgende Signal-Rausch-Verhältnis) auf den effektiven Durchmesser der vorderen optischen Elemente vergrößert. Bei der Erfassung des kollimierten Strahlenbündels wird die telezentrische optische Anordnung in einem „nicht fokussierten” („off-focus”) Modus genutzt, d. h. sie wird nicht für qualitativ hochwertiges Aufnehmen der Oberfläche des Ziels verwendet. Daher müssen die in der telezentrischen optischen Anordnung verwendeten Komponenten nicht von der hervorragenden Qualität sein, die mit im Handel erhältlichen telezentrischen Linsensystemen typischerweise in Verbindung gebracht wird.Various embodiments of the disclosure use a so-called "telecentric" optical arrangement, but in a non-focused mode, to limit the contribution of the reflected scattered radiation with respect to at least three different aspects. First, in a telecentric optical arrangement, the principal rays captured by the target are substantially parallel to the optical axis, which substantially limits the scatter contribution, particularly if the target has a highly reflective reflection component. Second, telecentric optical arrays can also be tailored so that the solid angle that each point spans on the target is quite small, which also reduces the contribution of scattered radiation. Third, the telecentric optical assembly may be configured to capture a collimated beam emitted from the target, further reducing the solid angle of the radiation detected by the radiation thermometer, and at the same time increasing the size of the target (and the subsequent signal-to-noise ratio) to the effective one Diameter of the front optical elements increased. Upon detection of the collimated beam, the telecentric optical assembly is used in an "off-focus" mode, i. H. it is not used for high quality recording of the surface of the target. Therefore, the components used in the telecentric optical arrangement need not be of the excellent quality typically associated with commercially available telecentric lens systems.

Verschiedene Ausführungsformen der Offenbarung können alternativ oder zusätzlich den Beitrag der Streustrahlung, der von einem Strahlungsthermometer erfasst wird, durch Konfigurieren der Reaktionskammer und des darin befindlichen Zubehörs, reduzieren, so dass weniger Streustrahlung auf das Ziel des Strahlungsthermometers einfällt. Bei der Analyse der Streustrahlung für die vorliegende Arbeit wurde festgestellt, dass von den peripheren Heizelementen in einer Heizelementanordnung der größte Beitrag der von dem Strahlungsthermometer erfassten Streustrahlung ausgeht. Es wurde auch sowohl durch Strahlverfolgungsmodellierung als auch durch Verifizierungsexperimente verifiziert, dass das Bereitstellen einer Diskontinuität in dem Abschnitt des peripheren Heizelements, welcher der Zielfläche des Strahlungsthermometers am nächsten ist, den durch die Streustrahlung verursachten Abweichungs-Fehler signifikant reduziert.Various embodiments of the disclosure may alternatively or additionally reduce the contribution of stray radiation detected by a radiation thermometer to the reaction chamber and the accessories therein, such that less stray radiation is incident on the target of the radiation thermometer. In the analysis of the scattered radiation for the present work, it was found that the largest contribution of the scattered radiation detected by the radiation thermometer emanates from the peripheral heating elements in a heating element arrangement. It has also been verified by both ray tracing modeling and verification experiments that providing a discontinuity in the portion of the peripheral heating element closest to the target surface of the radiation thermometer significantly reduces the drift error caused by scattered radiation.

„Nicht Fokussierte” Telezentrische Optik "Not Focused" Telecentric Optics

Im Handel erhältliche telezentrische Linsensysteme werden beispielsweise bei Bildverarbeitungssystemen eingesetzt um klare, gestochen scharfe Bilder mit hoher Vergrößerung bereitzustellen. Diese telezentrischen Linsensysteme stellen eine gleichmäßige Vergrößerung aller Punkte in einem Bild bereit, unabhängig von der Position des Punktes in diesem Bild. Das heißt, dass in Bildverarbeitungssystemen eingesetzte telezentrische Linsensysteme Bilder bereitstellen, die im Wesentlichen isometrisch sind, im Gegensatz zu perspektivischen Bildern, die mit Standard-Abbildungs-Systemen bereitgestellt werden. Ein Vorteil der im Handel erhältlichen telezentrischen Linsensysteme ist, dass das isometrische Bild die Parallaxe im Bild wesentlich reduzieren kann.Commercially available telecentric lens systems are used, for example, in image processing systems to provide clear, crisp, high-magnification images. These telecentric lens systems provide a uniform magnification of all the points in an image regardless of the position of the point in that image. That is, telecentric lens systems used in image processing systems provide images that are substantially isometric, as opposed to perspective images provided with standard imaging systems. An advantage of the commercially available telecentric lens systems is that the isometric image can significantly reduce the parallax in the image.

Jedoch ist der effektive Bereich, über den ein telezentrisches Linsensystem bei einer gegebenen Einstellung ein isometrisches Bild bereitstellen kann, recht begrenzt. Dieser effektive Bereich wird allgemein als die „telezentrische Tiefe” (siehe z. B. Petrozzo et al., ”Telecentric Lenses Simplify Non-Contact Metrology,” Test & Measurement World, 15. Oktober 2001, S. 5) bezeichnet. Somit ist ein Paradigma der telezentrischen Linsensysteme, dass sie in einem engen Bereich, der um die Objektebene zentriert ist, betreibbar sind. Die optischen Komponenten eines Bildverarbeitungs-telezentrischen Linsen-System sind von hoher Qualität, um gestochen scharfe Abbildungen über das ganze Bild zu liefern. Ferner nutzen im Handel erhältliche telezentrische Linsen-Systeme typischerweise hochwertige Stative, um die Möglichkeit zu schaffen, die Tiefenschärfe der Objektebene anzupassen. Die genauen Abbildungs-Fähigkeiten von kommerziell verfügbaren telezentrischen Linsen-Systemen treiben die Kosten in die Höhe.However, the effective range over which a telecentric lens system can provide an isometric image at a given setting is quite limited. This effective range is commonly referred to as the "telecentric depth" (see, e.g., Petrozzo et al., "Telecentric Lenses Simplify Non-Contact Metrology," Test & Measurement World, October 15, 2001, p.5). Thus, a paradigm of telecentric lens systems is that they are operable in a narrow area centered around the object plane. The optical components of an image processing telecentric lens system are of high quality to provide crisp images throughout the image. Furthermore, commercially available telecentric lens systems typically utilize high quality tripods to provide the ability to adjust the depth of focus of the object plane. The exact imaging capabilities of commercially available telecentric lens systems drive up costs.

Bei verschiedenen Ausführungsformen der Offenbarung wird das telezentrische Konzept in einer Weise verwendet, auf die Bildverarbeitungssysteme nicht verwendet werden. In einer Ausführungsform ist die telezentrische optische Anordnung dazu eingerichtet auf unendlich zu fokussieren, während sie nur wenige Zentimeter von dem Ziel entfernt angeordnet ist Der Vorteil dieser Anordnung ist, dass die Strahlung von jedem der Punkte auf dem Ziel mit im Wesentlichen dem gleichen Winkel in das optische System eintritt. Hohe Bildqualität und die damit verbundene kostspielige Optik ist nicht erforderlich, weil das Ziel anstatt Objektabbildung eher Strahlungs-Sammlung und -Erfassung ist. Das heißt, dass die telezentrische optische Anordnung in einem nicht fokussierten oder „off-focus” Modus genutzt wird, um ein kollimiertes Strahlenbündel von Strahlung, das von der Zieloberfläche abgestrahlt wird, effektiv zu erfassen. Eine solche Anordnung erfordert weder qualitativ hochwertige Abbildungsoptik noch anspruchsvolle Halterungen zum Feinabstimmen eines Bildes.In various embodiments of the disclosure, the telecentric concept is used in a manner that does not use image processing systems. In one embodiment, the telecentric optical assembly is configured to focus at infinity while being located only a few centimeters from the target. The advantage of this arrangement is that the radiation from each of the points on the target is at substantially the same angle into the target optical system enters. High image quality and the associated costly optics is not required because the goal rather than object imaging is rather radiation collection and detection. That is, the telecentric optical device is used in an unfocused or "off-focus" mode to effectively detect a collimated beam of radiation emitted from the target surface. Such an arrangement does not require high quality imaging optics nor sophisticated mounts for fine tuning an image.

Strukturell umfasst eine nicht fokussierte telezentrische optische Anordnung, in verschiedenen Ausführungsformen der Offenbarung, eine Aperturblende und eine erste oder „Objekt”-optische Komponente (hier als die „Objektanordnung” bezeichnet) aus einer oder mehreren optischen Komponenten. Die Aperturblende und die Objektanordnung können eine optische Achse und eine erste Brennweite relativ zu einem Bezugspunkt innerhalb der Objektanordnung definieren, wobei der Bezugspunkt auf der optischen Achse angeordnet ist. In einer Ausführungsform ist die Aperturblende in einem Abstand vom Bezugspunkt der Objektanordnung angeordnet, der im Wesentlichen gleich der ersten Brennweite der Objektanordnung ist. Durch Anordnen der Aperturblende in der Brennweite der Objektanordnung wird die Objektanordnung effektiv auf unendlich fokussiert, zur Übertragung von im Wesentlichen kollimierter Strahlung von einem nicht fokussierten Ziel durch die Objektanordnung und zum Fokussieren der Strahlung von dem nicht-fokussierten Ziel auf die Aperturblende.Structurally, an unfocused telecentric optical assembly, in various embodiments of the disclosure, includes an aperture stop and a first or "object" optical component (referred to herein as the "object assembly") of one or more optical components. The aperture stop and the object arrangement may define an optical axis and a first focal length relative to a reference point within the object arrangement, the reference point being disposed on the optical axis. In one embodiment, the aperture stop is located at a distance from the reference point of the object assembly that is substantially equal to the first focal length of the object assembly. By placing the aperture stop in the focal length of the object assembly, the object assembly is effectively focused to infinity, transmitting substantially collimated radiation from a non-focused target through the object assembly, and focusing the radiation from the non-focused target onto the aperture stop.

In einigen Ausführungsformen kann eine zweite oder „Bild”-optische Komponentenanordnung (hier als „Bildanordnung” bezeichnet) aus einer oder mehreren optischen Komponenten gegenüber der Objektanordnung von der Aperturblende angeordnet sein und dazu eingerichtet sein, von der Objektanordnung durch die Aperturblende auf der optischen Achse übertragene Strahlung, zu empfangen, wobei die Bildanordnung eine zweite Brennweite in Bezug auf einen zweiten Bezugspunkt in der Bildanordnung definiert, wobei der zweite Bezugspunkt auf der optischen Achse angeordnet ist.In some embodiments, a second or "image" optical component assembly (referred to herein as "image arrangement") of one or more optical components may be disposed opposite the object assembly from the aperture stop and configured to move from the object assembly through the aperture stop on the optical axis transmitted radiation, wherein the image arrangement defines a second focal length with respect to a second reference point in the image arrangement, wherein the second reference point is arranged on the optical axis.

In einer Ausführungsform wird eine „bilaterale” telezentrische optische Anordnung implementiert, in der die Hauptstrahlen sowohl des Ziels als auch des Bildes parallel zur optischen Achse sind. In der bilateralen Anordnung definiert die Brennweite der Objektanordnung ungefähr den Zielabstand, wobei die Blende im Wesentlichen in der hinteren Brennebene der Objektanordnung und in der vorderen Brennebene der Bildanordnung angeordnet ist. In einer bilateralen telezentrischen Anordnung ist nicht nur die durch die Objektoptische Komponentenanordnung gesammelte Strahlung im Wesentlichen kollimiert, sondern auch die von der Bild-optischen Komponentenanordnung an den Detektor übertragene Strahlung ist im Wesentlichen kollimiert. Ein Vorteil der Kollimation der Strahlung zwischen der Bild-optischen Komponentenanordnung und dem Detektor ist die zusätzliche Unterdrückung von Streulicht.In one embodiment, a "bilateral" telecentric optical arrangement is implemented in which the principal rays of both the target and the image are parallel to the optical axis. In the bilateral arrangement, the focal length of the object assembly defines approximately the target distance, with the aperture disposed substantially in the back focal plane of the object assembly and in the front focal plane of the image assembly. In a bilateral telecentric arrangement, not only is the radiation collected by the object optical component array substantially collimated, but also the radiation transmitted from the image-optical component array to the detector is substantially collimated. An advantage of the collimation of the radiation between the image-optical component arrangement and the detector is the additional suppression of scattered light.

In verschiedenen Ausführungsformen wird die nicht fokussierte telezentrische optische Anordnung als Ausrüstung (”kit”) für die Implementierung mit einem neuen oder einem bestehenden Strahlungsthermometer in chemischen Dampfabscheidungssystemen bereitgestellt. In einer Ausführungsform wird eine telezentrische Linsenanordnung bereitgestellt, die eine Aperturblende und eine vordere optische Komponentenanordnung zum Sammeln von Strahlung von einem Ziel umfasst, wobei die telezentrische Linsenanordnung dazu eingerichtet ist, die Aperturblende in der Brennweite der vorderen optischen Komponentenanordnung zu positionieren. Ferner sind Hersteller-seitige Instruktionen vorgesehen, die den Benutzer anleiten, die vordere optische Komponentenanordnung auszurichten, die von einem Ziel in einer chemischen Dampfabscheidungskammer ausgesendete Strahlung abzufangen. In einer Ausführungsform wird das Koppeln der telezentrischen Linsenanordnung mit einem Strahlungsdetektor und/oder das Positionieren der Aperturblende in der Brennweite der vorderen optischen Baugruppe vom Hersteller durchgeführt; in anderen Ausführungsformen wird der Schritt des Positionierens der Aperturblende in der Brennweite der vorderen optischen Baugruppe und/oder das Positionieren der Aperturblende in den vom Hersteller gelieferten Instruktionen bereitgestellt. In various embodiments, the unfocused telecentric optical assembly is provided as a kit for implementation with a new or existing radiation thermometer in chemical vapor deposition systems. In one embodiment, a telecentric lens assembly is provided that includes an aperture stop and a front optical component assembly for collecting radiation from a target, wherein the telecentric lens assembly is configured to position the aperture stop in the focal length of the front optical component assembly. Further, manufacturer-side instructions are provided which direct the user to align the front optical component assembly to intercept the radiation emitted by a target in a chemical vapor deposition chamber. In one embodiment, the coupling of the telecentric lens assembly to a radiation detector and / or the positioning of the aperture stop in the focal length of the front optical assembly is performed by the manufacturer; In other embodiments, the step of positioning the aperture stop in the focal length of the front optical assembly and / or positioning the aperture stop in the instructions provided by the manufacturer is provided.

Zweiwellenlängen-PyrometerTwo wavelength pyrometer

Verschiedene der offenbarten Ausführungsformen umfassen auch ein Zweiwellenlängen-Pyrometer, welches das nicht fokussierte telezentrische Konzept nutzt, um Strahlung im sichtbaren/ultravioletten oder „sichtbaren/UV” Spektrum und im Infrarotspektrum zu messen. (Für die Zwecke dieser Offenbarung umfasst das „sichtbare/UV” Spektrum, alternativ als „optisches” Spektrum bezeichnet, die Wellenlängen von einschließlich 300 nm bis 700 nm, das „sichtbare” Spektrum die Wellenlängen von einschließlich 400 nm bis 700 nm und das „Infrarot”-Spektrum die Wellenlängen von einschließlich größer als 700 nm bis etwa 10.000 nm.) Eine übliche Lösung zum Ableiten von Temperatur von einer Strahlungsmessung ist das sogenannte „Quotienten”-Pyrometer. Ein Quotienten-Pyrometer misst die von einem Ziel abgestrahlte Strahlung in zwei unterschiedlichen Wellenlängenbandpässen und arbeitet nach dem Prinzip des Korrelierens des Verhältnisses der erhaltenen Signale mit der Temperatur. Für einen Graukörperstrahler (d. h. ein Ziel mit demselben Abstrahlungsvermögen über beide der unterschiedlichen Wellenlängenbandpässe) wird der Effekt des Abstrahlungsvermögens durch den Quotienten des Verhältnisses effektiv aufgehoben, so dass die Signalverhältnisse in Abhängigkeit von der Temperatur genauso sind, wie bei einer Schwarzkörperkalibrierung. Auch wurden Schemata entwickelt, die angegebene Temperatur eines Quotienten-Pyrometers zu korrigieren, wenn das betrachtete Ziel kein Graukörper ist.Various of the disclosed embodiments also include a two-wavelength pyrometer that utilizes the unfocused telecentric concept to measure radiation in the visible / ultraviolet or "visible / UV" spectrum and in the infrared spectrum. (For purposes of this disclosure, the "visible / UV" spectrum, alternatively referred to as the "optical" spectrum, includes the wavelengths including 300 nm to 700 nm, the "visible" spectrum, the wavelengths including 400 nm to 700 nm and the " Infrared spectrum, including wavelengths of greater than 700 nm to about 10,000 nm.) A common solution for deriving temperature from a radiation measurement is the so-called "quotient" pyrometer. A quotient pyrometer measures the radiation emitted by a target in two different wavelength bandpasses and operates on the principle of correlating the ratio of the received signals with the temperature. For a gray body radiator (i.e., a target having the same radiating power over both the different wavelength bandpasses), the effect of radiating power is effectively canceled by the quotient of the ratio, so that the signal ratios are temperature dependent, as in blackbody calibration. Also, schemes have been developed to correct the indicated temperature of a quotient pyrometer if the target being considered is not a gray body.

Die unterschiedlichen Wellenlängenbandpässe von gewöhnlichen Quotienten-Pyrometern neigen dazu, auf dem elektromagnetischen Spektrum relativ nahe beieinander zu sein, was der allgemeinen Annahme geschuldet ist, dass Wellenlängenbandpässe, die nahe beieinander sind, eine bessere Chance haben, das gleiche Abstrahlungsvermögen zu besitzen (d. h. Graukörperverhalten zu zeigen) verglichen mit Wellenlängenbandpässen, die weiter voneinander entfernt sind. Bei bestimmten Verfahren ist es jedoch wünschenswert, Informationen über verschiedene Abschnitte des Wellenlängenspektrums zu erhalten, um den Prozess richtig zu steuern. Zum Beispiel ist beim Abscheiden von GaN auf Saphir-Substraten in einem MOCVD-Reaktor ein Weg den Prozess zu steuern, die Temperatur der Wafer-Aufnahme für die primäre Temperaturregelung mit einem Infrarot-Pyrometer abzuleiten und die Temperatur der GaN-Schicht des Wafers mit einem optischen Pyrometer zur Sekundärregelung abzuleiten. Konventionelle Quotienten-Pyrometer sind für diesen Zweck nicht geeignet, weil beide Wellenlängenbandpässe in der Regel im gleichen elektromagnetischen Bereich sind – entweder im optischen oder im infraroten.The different wavelength bandpasses of ordinary quotient pyrometers tend to be relatively close to one another on the electromagnetic spectrum, which is due to the general belief that wavelength bandpasses that are close together have a better chance of having the same radiating power (ie graybody behavior) show) compared to wavelength bandpasses farther apart. However, in certain methods it is desirable to obtain information about different portions of the wavelength spectrum to properly control the process. For example, in depositing GaN on sapphire substrates in a MOCVD reactor, one way to control the process is to derive the temperature of the wafer receptacle for primary temperature control with an infrared pyrometer and the temperature of the GaN layer of the wafer derive optical pyrometer for secondary control. Conventional quotient pyrometers are not suitable for this purpose because both wavelength bandpasses are typically in the same electromagnetic range - either in the optical or in the infrared.

In den Zweiwellenlängen-Pyrometer-Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung misst ein Paar von Strahlungsthermometern Strahlung von identisch inspizierten Zielen in unterschiedlichen Wellenlängenbandpässen. Die Zentralwellenlängen der Bandpässe können in verschiedenen Teilen des elektromagnetischen Spektrums sein, wobei der erste der Wellenlängenbandpässe im sichtbaren/UV-Spektrum liegt und der zweite der Wellenlängenbandpässe im Infrarotspektrum liegt. In einer Ausführungsform sind die Zentralwellenlängen für die Infrarot- und die optischen Wellenlängenbandpässe ungefähr 900 nm bzw. 400 nm (beispielsweise 930 nm und 405 nm). Das Zweiwellenlängen-Pyrometer der vorliegenden Offenbarung kombiniert die optischen (d. h. sichtbar/UV-Spektrum) und Infrarot-Detektoren in einer Einheit, so dass beide Messungen durch eine gemeinsame Sichtöffnung gemacht werden. Dementsprechend erfordert das Vorsehen einer optischen und einer Infrarot-Strahlungsmessung nicht die Verwendung von zwei Sichtöffnungen. Ein weiterer Vorteil ist, dass die sowohl für die optische als auch die Infrarot-Messung eingefangene Strahlung gleichzeitig von dem gleichen identischen Ziel durch die gleiche Stelle auf dem Sichtöffnungs-Fensters eingefangen werden kann, wodurch bestimmte Unterschiede, die sich aus nicht-gleichzeitigen Messungen, die von verschiedenen Zielen durch verschiedene Sichtöffnungs-Fenster erlangt wurden, ergeben, vermieden werden können. Einbeziehen der nicht fokussierten telezentrischen Optik verringert den Beitrag der Streustrahlung weiter, was den Abweichungsfehler der Temperaturmessungen verringert.In the two-wavelength pyrometer embodiments of the present disclosure, a pair of radiation thermometers measure radiation from identically inspected targets in different wavelength bandpasses. The central wavelengths of the bandpasses may be in different parts of the electromagnetic spectrum, with the first of the wavelength bandpasses in the visible / UV spectrum and the second of the wavelength bandpasses in the infrared spectrum. In one embodiment, the center wavelengths for the infrared and optical wavelength bandpasses are about 900 nm and 400 nm, respectively (for example, 930 nm and 405 nm). The two-wavelength pyrometer of the present disclosure combines the optical (ie visible / UV spectrum) and infrared detectors in one unit so that both measurements are made through a common viewing port. Accordingly, the provision of optical and infrared radiation measurement does not require the use of two viewing ports. A further advantage is that the radiation captured for both the optical and the infrared measurement can be simultaneously captured by the same identical target through the same location on the viewing port window, whereby certain differences resulting from non-simultaneous measurements, which have been obtained from different targets through different viewing aperture windows, can be avoided. Including the unfocused telecentric optics further reduces the contribution of the scattered radiation, which reduces the error of deviation of the temperature measurements.

Einige der hier offenbarten Zweiwellenlängen-Pyrometer-Anordnungen umfassen optional eine Reflektometeranordnung zur Kompensation des Abstrahlungsvermögens. Das Ableiten der Temperatur von einem Strahlungssignal erfordert entweder Kenntnis oder Kompensation des Abstrahlungsvermögens des Zieles. Ein Wafer in einer CVD-Kammer kann erheblichen und nicht monotonen Änderungen im Abstrahlungsvermögen ausgesetzt sein, wenn die Schichten auf dem Wafer aufgebaut werden, was zeitweise destruktive Interferenz der verschiedenen reflektierenden Waferschichten bedingen kann, was zu einer periodischen Änderung der Reflektivität und des Emissionsvermögens führen kann. Bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung umfassen ein in das Strahlungsthermometer integriertes Reflektometer, umfassend eines oder beide der Strahlungsthermometer des Zweiwellenlängen-Pyrometers. Der Reflektometerwert kann implementiert sein, um das Emissionsvermögen des Zieles abzuleiten und eine Korrektur für die angegebene Temperatur bereitzustellen. Einbeziehen der nicht fokussierten telezentrischen Optik verringert den Betrag gestreuter Strahlung weiter, was den Abweichungsfehler der Emissionsvermögensbestimmung verringert.Some of the two-wavelength pyrometer arrangements disclosed herein optionally include a reflectometer arrangement to compensate for radiation. Deriving the temperature from a radiation signal requires either knowledge or compensation of the radiation ability of the target. A wafer in a CVD chamber may experience significant and non-monotonic changes in emissivity as the layers are built on the wafer, which may cause intermittent destructive interference of the various reflective wafer layers, which may result in a periodic change in reflectivity and emissivity , Certain embodiments of the present disclosure include a reflectometer integrated into the radiation thermometer, comprising one or both of the radiation thermometers of the two-wavelength pyrometer. The reflectometer value may be implemented to derive the emissivity of the target and to provide a correction for the indicated temperature. Including the unfocused telecentric optics further reduces the amount of scattered radiation, which reduces the error of deviation of the emissivity determination.

Strukturell kann das offenbarte telezentrische Zweiwellenlängen-Pyrometer eine Objektanordnung aus einer oder mehreren optischen Komponenten zur Übertragung von Strahlung eines nicht fokussierten Zieles umfassen, wobei die Objektanordnung eine Brennweite in Bezug auf einen ersten Bezugspunkt in der Objektanordnung definiert. In dieser Ausführungsform ist eine erste Aperturblende dazu angeordnet, Strahlung, die von der Objektanordnung übertragen wurde, zu empfangen, wobei die Objektanordnung und die erste Aperturblende eine erste optische Achse definieren, die durch den Bezugspunkt verläuft, wobei die erste Aperturblende in einem Abstand vom Bezugspunkt angeordnet ist, der im Wesentlichen gleich zur Brennweite der Objektanordnung ist, zum Fokussieren eines ersten erfassten Teils der Strahlung auf die erste Aperturblende. In dieser Ausführungsform ist eine zweite Aperturblende dazu angeordnet, Strahlung, die von der Objektanordnung übertragen wurde, zu empfangen, wobei die Objektanordnung und die zweite Aperturblende eine zweite optische Achse definieren, die durch den Bezugspunkt verläuft, wobei die zweite Aperturblende in einem Abstand von dem Bezugspunkt angeordnet ist, der im Wesentlichen gleich zur Brennweite der Objektanordnung ist, zum Fokussieren eines zweiten erfassten Teils der Strahlung auf die zweite Aperturblende. Ein zweiter Detektor elektromagnetischer Strahlung kann dazu angeordnet sein, den ersten erfassten Teil der von der Objektanordnung durch die erste Aperturblende übertragen Strahlung zu detektieren. Ebenso kann ein zweiter Detektor elektromagnetischer Strahlung zum Detektieren des zweiten erfassten Teils der von der Objektanordnung durch die zweite Aperturblende übertragenen Strahlung angeordnet sein, wobei der erste Detektor elektromagnetischer Strahlung und der zweite Detektor elektromagnetischer Strahlung ein erstes Signal bzw. ein zweites Signal erzeugen, zum Ableiten einer Temperatur des nicht fokussierten Ziels.Structurally, the disclosed two-wavelength telecentric pyrometer may comprise an object array of one or more optical components for transmitting radiation of a non-focused target, the object array defining a focal length with respect to a first reference point in the object array. In this embodiment, a first aperture stop is arranged to receive radiation transmitted from the object assembly, the object assembly and the first aperture stop defining a first optical axis passing through the reference point, the first aperture stop being spaced from the reference point substantially equal to the focal length of the object array, for focusing a first detected portion of the radiation onto the first aperture stop. In this embodiment, a second aperture stop is arranged to receive radiation transmitted from the object assembly, wherein the object assembly and the second aperture stop define a second optical axis passing through the reference point, the second aperture stop spaced apart from the second aperture stop Reference point is arranged, which is substantially equal to the focal length of the object arrangement, for focusing a second detected part of the radiation on the second aperture diaphragm. A second detector of electromagnetic radiation may be arranged to detect the first detected part of the radiation transmitted by the object arrangement through the first aperture stop. Likewise, a second detector of electromagnetic radiation for detecting the second detected part of the radiation transmitted by the object arrangement through the second aperture stop can be arranged, the first detector of electromagnetic radiation and the second detector of electromagnetic radiation generating a first signal or a second signal for deriving a temperature of the unfocused target.

Das telezentrische Zweiwellenlängen-Pyrometer kann des Weiteren eine erste Reflektometerbaugruppe umfassen, die eine erste Strahlungsquelle zur Erzeugung eines ersten Strahlenbündels elektromagnetischer Strahlung und einen ersten Strahlteiler umfasst, wobei der erste Strahlteiler zur Ausbreitung eines Teils des ersten Strahlenbündels entlang der ersten optischen Achse angeordnet ist, zur Bestrahlung des nicht fokussierten Zieles. Ferner kann auch eine zweite Reflektometerbaugruppe, umfassend eine zweite Strahlungsquelle zur Erzeugung eines zweiten Strahlenbündels elektromagnetischer Strahlung und einen zweiten Strahlteiler, beinhaltet sein, wobei der zweite Strahlteiler zur Ausbreitung eines Teils des zweiten Strahlenbündels entlang der zweiten optischen Achse angeordnet ist, zur Bestrahlung des nicht fokussierten Zieles.The two-wavelength telecentric pyrometer may further comprise a first reflectometer assembly including a first radiation source for generating a first beam of electromagnetic radiation and a first beam splitter, the first beam splitter being arranged to propagate a portion of the first beam along the first optical axis Irradiation of the unfocused target. Furthermore, a second reflectometer module, comprising a second radiation source for generating a second beam of electromagnetic radiation and a second beam splitter, may be included, the second beam splitter being arranged to propagate a portion of the second beam along the second optical axis for irradiating the unfocused beam target.

In einer Ausführungsform liegt der erste erfasste Teil der Strahlung im Infrarot-Spektrum elektromagnetischer Strahlung und der zweite erfasste Teil der Strahlung liegt im sichtbaren Spektrum elektromagnetischer Strahlung. Der zweite erfasste Teil der Strahlung kann einen Wellenlängenbandpass definieren, der um eine Wellenlänge, die größer oder gleich 400 nm und kleiner oder gleich 410 nm ist, zentriert ist. Der erste erfasste Teil der Strahlung kann einen Wellenlängenbandpass definieren, der die 930 nm Wellenlänge aufweist. Auch kam eine reduzierte Öffnungsanordnung zum selektiven Reduzieren eines des ersten erfassten Teils der Strahlung, der durch den ersten Detektor elektromagnetischer Strahlung detektiert wird, und des zweiten erfassten Teils der Strahlung, der durch den zweiten Detektor elektromagnetischer Strahlung detektiert wird, angeordnet sein.In one embodiment, the first detected portion of the radiation is in the infrared spectrum of electromagnetic radiation and the second detected portion of the radiation is in the visible spectrum of electromagnetic radiation. The second detected portion of the radiation may define a wavelength bandpass centered at a wavelength greater than or equal to 400 nm and less than or equal to 410 nm. The first detected portion of the radiation may define a wavelength bandpass having the 930 nm wavelength. Also included was a reduced aperture arrangement for selectively reducing one of the first detected portion of the radiation detected by the first electromagnetic radiation detector and the second detected portion of the radiation detected by the second electromagnetic radiation detector.

Mehrkanal PyrometerMulti-channel pyrometer

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung umfassen des Weiteren ein „Mehrkanal”-Pyrometersystem zum Ableiten einer räumlichen Temperaturverteilung, das eine Vielzahl von nicht fokussierten telezentrischen Strahlungsthermometern zur Bestimmung des Temperaturprofils des Wafers während der Herstellung bereitstellen. Gleichmäßige Wafer-Temperaturen sind wünschenswert, um die Waferausbeute zu erhöhen. Während der Großteil der Temperatur der Wafer-Aufnahme und des Wafers durch die Heizelemente gesteuert wird, stehen dem Bediener verschiedene sekundäre Parameter zur Verfügung, um die Gleichförmigkeit der Temperatur zwischen Wafern als auch die Temperaturgleichverteilung innerhalb eines Wafers zu verbessern. Die vorliegende Erfindung umfasst eine Anordnung zum Messen der Gleichförmigkeit der Wafertemperatur. Die Vielzahl von Strahlungsthermometern ist jeweils dazu ausgerichtet, ein anderes Ziel an einer anderen Position auf einem gegebenen Wafer zu inspizieren, wobei die Daten von jedem Ziel gleichzeitig erfasst werden. Die Zielgrößen können angepasst werden, um eine fast vollständige Abdeckung des inspizierten Wafers zu erreichen, zum Ableiten einer Temperaturverteilung über den Wafer. Temperaturgleichförmigkeitskarten können erzeugt werden und ihre Genauigkeit kann durch die Verwendung statistischer Durchschnitte synchronisierter Daten über eine ausgewählte Zeitdauer (z. B. 1 Minute) verbessert werden. Einbeziehen der nicht fokussierten telezentrischen Optik verringert den Beitrag der Streustrahlung in der Kammer, die im Wesentlichen mit der Position des Ziels auf dem Wafer variiert. Die Reduktion des Streustrahlungsbeitrags verringert den Abweichungsfehler der einzelnen Temperaturmessungen und des resultierenden Temperaturprofils.Embodiments of the present invention further include a "multi-channel" pyrometer system for deriving a spatial temperature distribution comprising a plurality of unfocused telecentric radiation thermometers for determining the temperature profile of the wafer during manufacture provide. Uniform wafer temperatures are desirable to increase wafer yield. While most of the temperature of the wafer receiver and wafer is controlled by the heating elements, various secondary parameters are available to the operator to improve the uniformity of the temperature between wafers as well as the uniform temperature distribution within a wafer. The present invention includes an arrangement for measuring the uniformity of the wafer temperature. The plurality of radiation thermometers are each designed to inspect another target at a different position on a given wafer, with the data from each target detected simultaneously. The target sizes can be adjusted to achieve almost complete coverage of the inspected wafer for deriving a temperature distribution across the wafer. Temperature uniformity maps can be generated and their accuracy can be improved by using statistical averages of synchronized data over a selected period of time (eg, 1 minute). Including the unfocused telecentric optic reduces the contribution of stray radiation in the chamber which varies substantially with the position of the target on the wafer. The reduction of the stray radiation contribution reduces the error of deviation of the individual temperature measurements and the resulting temperature profile.

In noch weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind sowohl die Mehrkanal-Anordnung als auch die Zweiwellenlängen-Konzepte (mit optionalen Reflexionsmessfähigkeiten) im gleichen System kombiniert. Durch diese Anordnung können die Temperaturprofile die durch die Zweiwellenlängen und/oder die Abstrahlungsvermögenausgleichsanordnungen bereitgestellte verbesserte Genauigkeit beinhalten.In yet other embodiments of the present disclosure, both the multi-channel arrangement and the dual-wavelength concepts (with optional reflectivity capabilities) are combined in the same system. By this arrangement, the temperature profiles may include the improved accuracy provided by the dual wavelengths and / or the radiator balance arrangements.

Strukturell ist ein Mehrkanal-Pyrometersystem zum Ableiten einer räumlichen Temperaturverteilung offenbart, umfassend eine Vielzahl von Strahlungsthermometern, die angeordnet sind, eine entsprechende Vielzahl von benachbarten nicht fokussierten Zielen zu inspizieren, wobei jedes der Vielzahl von Strahlungsthermometern eine erste telezentrische optische Anordnung umfasst. Die erste telezentrische optische Anordnung umfasst eine Objektanordnung aus einer oder mehreren optischen Komponenten zur Übertragung von Strahlung, wobei die Objektanordnung eine Brennweite in Bezug auf einen Bezugspunkt in der Objektanordnung definiert. Jedes der Vielzahl von Strahlungsthermometern umfasst des Weiteren eine erste Aperturblende, angeordnet zum Empfangen von Strahlung, die von der Objektanordnung übertragen wurde, wobei die Objektanordnung und die erste Aperturblende eine erste optische Achse definieren, die durch den Bezugspunkt verläuft, wobei die erste Aperturblende in einem Abstand vom Bezugspunkt angeordnet ist, der im Wesentlichen gleich der Brennweite der Objektanordnung ist, zum Fokussieren eines ersten erfassten Teils der Strahlung von dem entsprechenden der entsprechenden Vielzahl von benachbarten nicht fokussierten Zielen auf die erste Aperturblende. Jedes der Vielzahl von Strahlungsthermometern umfasst des Weiteren einen erster Detektor elektromagnetischer Strahlung, der zum Detektieren des ersten erfassten Teils der von der Objektanordnung durch die erste Aperturblende übertragen Strahlung angeordnet ist, wobei der erste Detektor elektromagnetischer Strahlung ein erstes Signal erzeugt, aus dem eine Temperatur des entsprechenden der entsprechenden Vielzahl von benachbarten nicht fokussierten Zielen abgeleitet wird. Die Vielzahl von Strahlungsthermometern können zum Inspizieren eines Wafers auf einer Wafer-Aufnahme angeordnet sein, wobei die Wafer-Aufnahme innerhalb einer chemischen Dampfabscheidungskammer angeordnet ist und wobei die Vielzahl von benachbarten nicht fokussierten Zielen dem Wafer vollständig gegenübergelegt ist. Das Gegenüberlegen der nicht fokussierten Ziele durch den Wafer ist aufgrund der Drehung der Wafer-Aufnahme periodisch.Structurally, a multichannel pyrometer system for deriving a spatial temperature distribution is disclosed, comprising a plurality of radiation thermometers arranged to inspect a corresponding plurality of adjacent unfocused targets, each of the plurality of radiation thermometers comprising a first telecentric optical assembly. The first telecentric optical arrangement comprises an object arrangement of one or more optical components for transmitting radiation, the object arrangement defining a focal length with respect to a reference point in the object arrangement. Each of the plurality of radiation thermometers further comprises a first aperture stop arranged to receive radiation transmitted from the object array, the object array and the first aperture stop defining a first optical axis passing through the reference point, the first aperture stop being in one Distance from the reference point is arranged, which is substantially equal to the focal length of the object arrangement, for focusing a first detected part of the radiation from the corresponding one of the corresponding plurality of adjacent unfocused targets on the first aperture diaphragm. Each of the plurality of radiation thermometers further comprises a first electromagnetic radiation detector arranged to detect the first detected portion of radiation transmitted by the object assembly through the first aperture diaphragm, the first electromagnetic radiation detector producing a first signal indicative of a temperature of the first detector derived from the corresponding plurality of adjacent non-focused targets. The plurality of radiation thermometers may be arranged to inspect a wafer on a wafer receptacle, wherein the wafer receptacle is disposed within a chemical vapor deposition chamber, and wherein the plurality of adjacent unfocused targets are completely opposed to the wafer. Opposing the unfocused targets by the wafer is periodic due to the rotation of the wafer receiver.

Mindestens eines der Vielzahl von Strahlungsthermometern kann eine erste Reflektometerbaugruppe, umfassend einen ersten Strahlteiler und eine erste Strahlungsquelle zur Erzeugung eines ersten Strahls elektromagnetischer Strahlung, umfassen. Der erste Strahlteiler kann zur Ausbreitung eines Teils des ersten Strahls entlang der ersten optischen Achse angeordnet sein, zur Bestrahlung des entsprechenden der entsprechenden Vielzahl von benachbarten nicht fokussierten Zielen. Eine zweite Reflektometerbaugruppe umfassend einen zweiten Strahlteiler und eine zweite Strahlungsquelle zur Erzeugung eines zweiten Strahls elektromagnetischer Strahlung, wobei der zweite Strahlteiler zur Ausbreitung eines Teils des zweiten Strahls entlang der zweiten optischen Achse angeordnet ist, kann ebenfalls beinhaltet sein, zur Bestrahlung des entsprechenden der entsprechenden Vielzahl von benachbarten nicht fokussierten Zielen. In einigen Ausführungsformen moduliert eine oder beide der ersten und zweiten Reflektometerbaugruppe oder Reflektometerbaugruppen den ersten Strahl mit einem Chopper. Wenigstens eines der Vielzahl von Strahlungsthermometern kann eine reduzierte Öffnungsanordnung, angeordnet zum selektiven Reduzieren des ersten erfassten Teils der Strahlung, der durch den ersten Detektor elektromagnetischer Strahlung detektiert wird, beinhalten.At least one of the plurality of radiation thermometers may comprise a first reflectometer assembly comprising a first beam splitter and a first radiation source for generating a first beam of electromagnetic radiation. The first beam splitter may be arranged to propagate a portion of the first beam along the first optical axis for irradiating the corresponding one of the corresponding plurality of adjacent non-focused targets. A second reflectometer assembly comprising a second beam splitter and a second radiation source for generating a second beam of electromagnetic radiation, the second beam splitter being arranged to propagate a portion of the second beam along the second optical axis may also be included for irradiating the corresponding one of the corresponding plurality from neighboring unfocused targets. In some embodiments, one or both of the first and second reflectometer assemblies or reflectometer assemblies modulates the first beam with a chopper. At least one of the plurality of radiation thermometers may include a reduced aperture arrangement arranged to selectively reduce the first detected portion of the radiation detected by the first detector of electromagnetic radiation.

In einer Ausführungsform umfasst zumindest eines der Vielzahl von Strahlungsthermometern des Weiteren eine zweite telezentrische optische Anordnung, die eine zweite Aperturblende, angeordnet zum Empfangen von Strahlung von der Objektanordnung, umfasst, wobei die Objektanordnung und die zweite Aperturblende eine zweite optische Achse definieren, die durch den Bezugspunkt verläuft, wobei die zweite Aperturblende in einem Abstand vom Bezugspunkt angeordnet ist, der im Wesentlichen gleich zur Brennweite der Objektanordnung ist, zum Fokussieren des zweiten erfassten Teils von dem entsprechenden der entsprechenden Vielzahl von benachbarten nicht fokussierten Zielen auf die zweite Aperturblende; und einen zweiter Detektor elektromagnetischer Strahlung, der zum Detektieren des zweiten erfassten Teils der von der Objektanordnung durch die zweite Aperturblende übertragen Strahlung angeordnet ist, wobei der zweite Detektor elektromagnetischer Strahlung ein zweites Signal erzeugt, aus dem die Temperatur des entsprechenden der entsprechenden Vielzahl von benachbarten nicht fokussierten Zielen abgeleitet wird. Der erste erfasste Teil der Strahlung kann im Infrarot-Spektrum der elektromagnetischen Strahlung liegen und der zweite erfasste Teil der Strahlung liegt im sichtbaren Spektrum der elektromagnetischen Strahlung. In einer Ausführungsform ist entlang der ersten optischen Achse und der zweiten optischen Achse ein Kaltlichtspiegel angeordnet, wobei der Kaltlichtspiegel den ersten erfassten Teil der Strahlung transmittiert und den zweiten erfassten Teil der Strahlung reflektiert. Der zweite erfasste Teil der Strahlung kann einen Wellenlängenbandpass definieren, der um eine Wellenlänge, die größer oder gleich 400 nm und kleiner oder gleich 410 nm ist, zentriert ist und der erste erfasste Teil der Strahlung kann einen Wellenlängenbandpass definieren, der die 930 nm Wellenlänge aufweist.In one embodiment, at least one of the plurality of radiation thermometers further comprises a second telecentric optical array including a second aperture stop arranged to receive radiation from the object array, the object array and the second aperture stop defining a second optical axis defined by the Reference point runs, with the second Aperture stop is arranged at a distance from the reference point, which is substantially equal to the focal length of the object arrangement, for focusing the second detected part of the corresponding one of the corresponding plurality of adjacent unfocused targets on the second aperture stop; and a second detector of electromagnetic radiation arranged to detect the second detected portion of the radiation transmitted from the object assembly through the second aperture stop, the second detector of electromagnetic radiation generating a second signal from which the temperature of the corresponding one of the corresponding plurality of adjacent ones does not derived from focused goals. The first detected part of the radiation may be in the infrared spectrum of the electromagnetic radiation and the second detected part of the radiation is in the visible spectrum of the electromagnetic radiation. In one embodiment, a cold light mirror is arranged along the first optical axis and the second optical axis, wherein the cold light mirror transmits the first detected part of the radiation and reflects the second detected part of the radiation. The second detected portion of the radiation may define a wavelength bandpass centered at a wavelength greater than or equal to 400 nm and less than or equal to 410 nm, and the first detected portion of the radiation may define a wavelength bandpass having the 930 nm wavelength ,

StreustrahlungssteuerungScattered radiation control

Ein Betriebsprinzip der verschiedenen Ausführungsformen ist es, den Beitrag der Strahlung des peripheren Heizelements in der Nähe des Ziels des Strahlungsthermometers lokal zu reduzieren. In einer Ausführungsform wird die lokale Reduktion des Strahlungsbeitrags durch Umfassen eines Abschnitts mit geringem Wärmefluss in dem peripheren Heizelement erreicht, so dass die von diesem bei einer Betriebswellenlänge des Strahlungsthermometers abgestrahlte Strahlungswärme deutlich geringer ist, als von anderen Abschnitten des peripheren Heizelements oder der peripheren Heizelemente (beispielsweise mehr als zwei Größenordnungen niedriger). Der Abschnitt mit geringem Wärmefluss eliminiert die Abstrahlung von Strahlung bei der Betriebswellenlänge (beispielsweise im sichtbaren/UV-Spektrum), so dass, lokal, das periphere Heizelement nicht zur Streustrahlung bei der Betriebswellenlänge des Strahlungsthermometers beiträgt. Analyse und Experimentieren für diese Arbeit haben gezeigt, dass das Reduzieren des spektralen Strahlungsbeitrags in der Nähe der Zielfläche des Strahlungsthermometers auf diese Weise den Abweichungsfehler aufgrund von Streustrahlung signifikant reduziert.An operating principle of the various embodiments is to locally reduce the contribution of the radiation of the peripheral heating element in the vicinity of the target of the radiation thermometer. In one embodiment, the local reduction of the radiation contribution is achieved by including a portion of low heat flux in the peripheral heating element so that the radiant heat radiated therefrom at an operating wavelength of the radiation thermometer is significantly less than that of other portions of the peripheral heating element or elements ( for example, more than two orders of magnitude lower). The low heat flux section eliminates the radiation of radiation at the operating wavelength (for example in the visible / UV spectrum), so that, locally, the peripheral heating element does not contribute to stray radiation at the operating wavelength of the radiation thermometer. Analysis and experimentation for this work have shown that reducing the spectral contribution of radiation in the vicinity of the target surface of the radiation thermometer in this way significantly reduces the deviation error due to stray radiation.

In einer anderen Ausführungsform wird die lokale Reduktion des Streustrahlungsbeitrags durch eine Strahlungsfalle, die in der Nähe des peripheren Heizelements positioniert ist, erreicht. Ein Großteil der von dem peripheren Heizelement stammenden Strahlung, von dem Segment in der Nähe der Strahlungsfalle, wird dadurch eingefangen und leistet keinen Beitrag zum Streustrahlungsbeitrag.In another embodiment, the local reduction of the stray radiation contribution is achieved by a radiation trap positioned in the vicinity of the peripheral heating element. A large part of the radiation originating from the peripheral heating element, of the segment in the vicinity of the radiation trap, is thereby captured and makes no contribution to the scattered radiation contribution.

In einer anderen Ausführungsform wird die lokale Reduktion des Streustrahlungsbeitrags durch Ablenken der von einem Segment des peripheren Elements stammenden Strahlung erreicht. In dieser Ausführungsform ist eine Ablenkfläche in der Nähe des peripheren Heizelements positioniert, die die von einem Abschnitt des peripheren Heizelementes ausgehende Strahlung vom Zielbereich des Strahlungsthermometers weg ablenkt. Auf diese Weise wird der Streustrahlungsbeitrag lokal reduziert.In another embodiment, the local reduction of the scattered radiation contribution is achieved by deflecting the radiation originating from a segment of the peripheral element. In this embodiment, a baffle is positioned near the peripheral heating element which deflects the radiation emanating from a portion of the peripheral heating element away from the target area of the radiation thermometer. In this way, the scattered contribution is reduced locally.

In einer Ausführungsform ist ein System zum Begrenzen einer von einem Strahlungsthermometer empfangenen Streustrahlung beschrieben, umfassend eine chemische Dampfabscheidungskammer (CVD) und eine Wafer-Aufnahme, eingerichtet zum Drehen um eine Drehachse, wobei die Wafer-Aufnahme eine obere Oberfläche, eine untere Oberfläche und einen äußeren Rand umfasst, wobei die obere Oberfläche im Wesentlichen planar ist und eine Zielebene definiert. Eine Vielzahl von Heizelementen ist unterhalb der Wafer-Aufnahme angeordnet, wobei die Vielzahl von Heizelementen dazu eingerichtet ist, die untere Oberfläche der Wafer-Aufnahme zu bestrahlen. Die Vielzahl von Heizelementen kann ein peripheres Heizelement in der Nähe des äußeren Randes der Wafer-Aufnahme umfassen. Das periphere Heizelement kann die anderen Heiz der Vielzahl von Heizelementen umgeben, oder aus zwei oder mehreren Heizelementen bestehen, die die anderen Heizelemente umgeben. Das periphere Heizelement kann entlang eines bestimmten Abschnitts des periphere Heizelements einen Abschnitt mit einem geringen Wärmefluss beinhalten, wobei der Abschnitt mit einem geringen Wärmefluss relativ zu anderen Abschnitten des peripheren Heizelements mit einer deutlich reduzierten Temperatur betrieben wird. In einer Ausführungsform ist der Abschnitt mit einem geringen Wärmefluss dazu eingerichtet, bei einer Temperatur von mindestens 300°C unter der Temperatur eines beliebigen anderen Abschnitts des Heizelements betrieben zu werden, wenn mit einer maximalen Betriebstemperatur gearbeitet wird.In one embodiment, a system is described for limiting stray radiation received from a radiation thermometer, comprising a chemical vapor deposition chamber (CVD) and a wafer receptacle configured to rotate about an axis of rotation, the wafer receptacle having a top surface, a bottom surface, and a wafer surface outer edge, wherein the upper surface is substantially planar and defines a target plane. A plurality of heating elements are disposed beneath the wafer receptacle, wherein the plurality of heating elements are configured to irradiate the lower surface of the wafer receptacle. The plurality of heating elements may include a peripheral heating element proximate the outer edge of the wafer receptacle. The peripheral heating element may surround the other heating elements of the plurality of heating elements, or may consist of two or more heating elements surrounding the other heating elements. The peripheral heating element may include a portion of low heat flow along a particular portion of the peripheral heating element, wherein the portion of low heat flux is operated at a significantly reduced temperature relative to other portions of the peripheral heating element. In one embodiment, the low heat flow portion is configured to operate at a temperature of at least 300 ° C below the temperature of any other portion of the heating element when operating at a maximum operating temperature.

In einer Ausführungsform ist ein Strahlungsthermometer zum Inspizieren eines Zieles angeordnet, das in der Nähe einer „Achse reduzierter gestreuter Strahlung” angeordnet ist, wobei die Achse reduzierter gestreuter Strahlung koplanar mit der Zielebene ist und sich von der Drehachse und über den Abschnitt des Heizelements mit einem geringen Wärmefluss erstreckt. Der Abschnitt des peripheren Heizelements mit einem geringen Wärmefluss kann einen elektrischen Anschluss umfassen.In one embodiment, a radiation thermometer is arranged to inspect a target located proximate to a "reduced scattered radiation axis", the reduced scattered radiation axis being coplanar with the target plane and extending from the axis of rotation and over the portion of the beam Heating element with a low heat flux extends. The portion of the low heat flux peripheral heating element may include an electrical connection.

In einer Ausführungsform liegt das Ziel in einem rechteckigen Bereich auf der Wafer-Ebene, der einen Abschnitt der Achse reduzierter gestreuter Strahlung umfasst, wobei der rechteckige Bereich sich von der Spindel zu einer äußeren Kante der Wafer-Aufnahme erstreckt, wobei der rechteckige Bereich eine Breite aufweist, die ungefähr die gleiche Breite ist, wie die tangentiale Abmessung des bestimmten Abschnitts des peripheren Heizelements.In one embodiment, the target is in a rectangular area on the wafer plane that includes a portion of the reduced scattered radiation axis, the rectangular area extending from the spindle to an outer edge of the wafer receptacle, the rectangular area having a width which is approximately the same width as the tangential dimension of the specific portion of the peripheral heating element.

Das System kann des Weiteren einen innerhalb der CVD-Kammer angeordneten Zylinder umfassen, wobei der Zylinder eine Zylinderachse definiert, die im Wesentlichen konzentrisch mit der Drehachse ist, wobei der Zylinder eine Innenfläche und eine Außenfläche aufweist, wobei die Innenfläche einen inneren Zylinderdurchmesser definiert, die Außenfläche einen äußeren Zylinderdurchmesser definiert, wobei der Zylinder einen oberen Rand aufweist, der eine obere Ebene definiert, die im Wesentlichen lotrecht zur Zylinderachse ist. Die Wafer-Aufnahme kann einen Aufnahmeaußendurchmesser definieren, der größer als der Zylinderinnendurchmesser des Zylinders ist. Das System kann des Weiteren eine innerhalb der CVD-Kammer angeordnete Spindel umfassen, wobei die Spindel konzentrisch zur Drehachse ist und einen distalen Abschnitt aufweist, der zum Koppeln mit der Wafer-Aufnahme angepasst ist. In einer Ausführungsform kann das Strahlungsthermometer dazu eingerichtet sein, Strahlung im sichtbaren/UV-Bereich des elektromagnetischen Spektrums zu erfassen.The system may further include a cylinder disposed within the CVD chamber, the cylinder defining a cylinder axis substantially concentric with the axis of rotation, the cylinder having an inner surface and an outer surface, the inner surface defining an inner cylinder diameter Outside surface defines an outer cylinder diameter, wherein the cylinder has an upper edge defining an upper plane which is substantially perpendicular to the cylinder axis. The wafer receiver may define a receiver outside diameter that is larger than the cylinder inside diameter of the cylinder. The system may further include a spindle disposed within the CVD chamber, the spindle being concentric with the axis of rotation and having a distal portion adapted for coupling to the wafer receptacle. In one embodiment, the radiation thermometer may be configured to detect radiation in the visible / UV region of the electromagnetic spectrum.

In verschiedenen Ausführungsformen der Offenbarung werden verschiedene Mechanismen zur Verringerung von Streustrahlung, die von einem bestimmten Abschnitt eines peripheren Heizelements emittiert wird, vorgestellt. In einer Ausführungsform beinhaltet der Mechanismus eines von einer Strahlungsfalle und einem Strahlungs-Deflektor, angeordnet in der Nähe des bestimmten Abschnitts des peripheren Heizelements.In various embodiments of the disclosure, various mechanisms for reducing stray radiation emitted by a particular portion of a peripheral heating element are presented. In one embodiment, the mechanism includes one of a radiation trap and a radiation deflector disposed proximate the particular portion of the peripheral heating element.

In weiteren Ausführungsformen wird ein Verfahren zur Begrenzung einer von einem Strahlungsthermometer, welches ein Ziel in einer chemischen Dampfabscheidungskammer inspiziert, empfangenen Streustrahlung vorgestellt, wobei das Verfahren das Bereitstellen einer Wafer-Aufnahme und einer Heizelementanordnung umfasst, die für den Betrieb in der chemischen Dampfabscheidungskammer eingerichtet sind, wobei die Wafer-Aufnahme zur Drehung um eine Drehachse eingerichtet ist und eine untere Oberfläche und eine im Wesentlichen planare obere Fläche aufweist, wobei die obere Oberfläche eine Zielebene definiert, wobei die Heizelementanordnung ein peripheres Heizelement umfasst, das einen Abschnitt mit einem geringen Wärmefluss entlang eines bestimmten Abschnitts des peripheren Heizelements umfasst. Anweisungen auf einem greifbaren Medium werden ebenfalls bereitgestellt, umfassend die Schritte:

  • • Anordnen der Heizelementanordnung in der chemischen Dampfabscheidungskammer;
  • • Anordnen der Wafer-Aufnahme in der chemischen Dampfabscheidungskammer oberhalb der Heizelementanordnung und mit der oberen Oberfläche nach oben;
  • • Ausrichten eines Strahlungsthermometers zum Inspizieren eines Zieles, das in der Nähe einer Achse reduzierter gestreuter Strahlung angeordnet ist, wobei die Achse reduzierter gestreuter Strahlung koplanar mit der Zielebene ist und sich von der Drehachse und über den Abschnitt des Heizelements mit einem geringen Wärmefluss erstreckt.
In other embodiments, a method of confining a scattered radiation received from a radiation thermometer that inspects a target in a chemical vapor deposition chamber is presented, the method comprising providing a wafer receptacle and a heater assembly configured for operation in the chemical vapor deposition chamber wherein the wafer receptacle is configured to rotate about an axis of rotation and has a bottom surface and a substantially planar top surface, the top surface defining a target plane, the heater element assembly comprising a peripheral heating element that extends along a portion of low heat flux a certain portion of the peripheral heating element comprises. Instructions on a tangible medium are also provided, including the steps:
  • Arranging the heater assembly in the chemical vapor deposition chamber;
  • Placing the wafer receiver in the chemical vapor deposition chamber above the heater assembly and with the upper surface up;
  • Aligning a radiation thermometer to inspect a target disposed proximate an axis of reduced scattered radiation, wherein the reduced scattered radiation axis is coplanar with the target plane and extends from the axis of rotation and over the portion of the low heat flux heating element.

KURZBESCHREIBUNG DER FIGURENBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

1 ist ein Diagramm der spektralen Schwarzkörperabstrahlungsenergie gemäß dem Planckschen Gesetz, bei verschiedenen Temperaturen; 1 Fig. 12 is a diagram of the spectral blackbody radiation energy according to Planck's Law, at various temperatures;

2 ist eine Schnittansicht eines nicht fokussierten telezentrischen Strahlenthermometers, operativ verbunden mit einer MOCVD-Kammer, in einer offenbarten Ausführungsform; 2 Figure 10 is a sectional view of a non-focused telecentric beam thermometer operatively connected to a MOCVD chamber in a disclosed embodiment;

3 ist eine Schnittansicht eines nicht fokussierten telezentrischen Strahlenthermometers und einer Strahlungsfalle, operativ verbunden mit einer MOCVD-Kammer, in einer offenbarten Ausführungsform; 3 Fig. 10 is a sectional view of a non-focused telecentric beam thermometer and a radiation trap operatively connected to an MOCVD chamber in a disclosed embodiment;

4 ist eine nicht fokussierte telezentrische optische Anordnung in einer offenbarten Ausführungsform; 4 is an unfocused telecentric optical arrangement in a disclosed embodiment;

5 ist eine Schnittansicht eines nicht fokussierten telezentrischen Strahlenthermometers, operativ verbunden mit einer MOCVD-Kammer, die einen Strömungsextender verwendet, in einer offenbarten Ausführungsform; 5 Fig. 12 is a sectional view of a non-focused telecentric beam thermometer operatively connected to a MOCVD chamber employing a flow extender in a disclosed embodiment;

5A ist eine vergrößerte Teilschnittansicht der MOCVD-Kammer und des Strömungsextenders von 5; 5A is an enlarged fragmentary sectional view of the MOCVD chamber and the flow extender of 5 ;

6A bis 6C zeigen Mehrkanal-Anordnungen zur Erlangung räumlicher Temperaturverteilungen eines Wafers, in einer offenbarten Ausführungsform; 6A to 6C show multi-channel arrangements for obtaining spatial temperature distributions of a wafer, in a disclosed embodiment;

7A ist eine Schnittansicht einer MOCVD-Kammer mit Strahlungsthermometer; 7A is a sectional view of a MOCVD chamber with radiation thermometer;

7B ist eine dreidimensionale aufgeschnittene Ansicht der MOCVD-Kammer von 7A mit den verschiedenen Zubehörteilen zum Modellieren der Streustrahlung, in einer offenbarten Ausführungsform; 7B is a three-dimensional cutaway view of the MOCVD chamber of 7A with the various accessories for modeling scattered radiation, in a disclosed embodiment;

8 ist eine schematische Darstellung der von einem Abschnitt des peripheren Heizelements von 7A emittierten Strahlung; 8th is a schematic representation of the portion of the peripheral heating element of 7A emitted radiation;

9 ist eine Draufsicht einer Heizelement-Anordnung innerhalb einer Reaktorkammer (Wafer-Aufnahme entfernt), in einer offenbarten Ausführungsform; 9 Figure 11 is a plan view of a heater assembly within a reactor chamber (wafer pick-up removed), in a disclosed embodiment;

10 ist ein Diagramm, das die Reaktion eines Infrarot-Strahlungsthermometers und eines optischen Strahlungsthermometers, die beide eine Wafer-Aufnahme während eines Heizzyklus einer Heizelementanordnung inspizieren, vergleicht; 10 Fig. 10 is a graph comparing the response of an infrared radiation thermometer and an optical radiation thermometer, both of which inspect a wafer shot during a heating cycle of a heater assembly;

11 ist die Draufsicht der 9, welche die Ausrichtung der Ziels relativ zur Heizelementanordnung für ein Streustrahlungserfassungsexperiment zeigt, in einer offenbarten Ausführungsform; 11 is the top view of 9 showing the orientation of the target relative to the heater array for a scattered radiation detection experiment, in a disclosed embodiment;

12A ist ein Diagramm, das die Reaktion eines Strahlungsthermometers vergleicht, das dazu angeordnet ist, äußere radiale Positionen einer Wafer-Aufnahme in der Nähe eines Abschnitts eines peripheren Heizelements mit großem Wärmefluss und in der Nähe eines Abschnitts eines peripheren Heizelements mit geringem Wärmefluss zu inspizieren, in einer offenbarten Ausführungsform; 12A FIG. 12 is a graph comparing the response of a radiation thermometer arranged to inspect outer radial positions of a wafer receptacle proximate a portion of a high heat flux peripheral heating element and near a portion of a low heat flux peripheral heating element. FIG a disclosed embodiment;

12B ist ein Diagramm, das die Reaktion eines Strahlungsthermometers vergleicht, das dazu angeordnet ist, mittlere (mid-span) radiale Positionen einer Wafer-Aufnahme in der Nähe eines Abschnitts eines peripheren Heizelements mit großem Wärmefluss und in der Nähe eines Abschnitts eines peripheren Heizelements mit geringem Wärmefluss zu betrachten, in einer offenbarten Ausführungsform; 12B FIG. 12 is a graph comparing the response of a radiation thermometer arranged to provide mid-span radial positions of a wafer receptacle proximate a portion of a high heat flux peripheral heating element and near a portion of a low heating peripheral element. FIG To consider heat flow, in a disclosed embodiment;

13A ist eine Teildraufsicht einer Wafer-Aufnahme in einer Reaktorkammer, wobei die Reaktorkammer eine lokale Strahlungsfalle beinhaltet, in einer offenbarten Ausführungsform; 13A Figure 5 is a partial plan view of a wafer receiver in a reactor chamber, with the reactor chamber containing a local radiation trap, in a disclosed embodiment;

13B ist eine Schnittansicht der lokalen Strahlungsfalle von 13A; 13B is a sectional view of the local radiation trap of 13A ;

14 ist eine schematische Ansicht einer Reaktorkammer, wobei die Reaktorkammer einen lokalen Strahlungs-Deflektor verwendet, in einer offenbarten Ausführungsform; 14 Fig. 12 is a schematic view of a reactor chamber wherein the reactor chamber uses a localized radiation deflector in a disclosed embodiment;

15 ist eine schematische Ansicht eines Zweiwellenlängen-Pyrometers, welches einen Wafer durch eine Sichtöffnung inspiziert, in einer offenbarten Ausführungsform; 15 Fig. 12 is a schematic view of a two-wavelength pyrometer inspecting a wafer through a viewing port, in a disclosed embodiment;

16A und 16B sind repräsentative Diagramme der von einem Pyrometer unter Verwendung einer Reflektometerbaugruppeempfangenen zusammengesetzten Signale, in einer offenbarten Ausführungsform; und 16A and 16B 4 are representative diagrams of the composite signals received from a pyrometer using a reflectometer assembly, in a disclosed embodiment; and

17 zeigt eine Mehrkanal-Anordnungen, die Zweiwellenlängen-Pyrometer zur Erlangung räumlicher Temperaturverteilungen eines Wafer verwendet, in einer offenbarten Ausführungsform. 17 Figure 4 shows a multi-channel arrangement using dual-wavelength pyrometers to obtain spatial temperature distributions of a wafer in a disclosed embodiment.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

Bezugnehmend auf 1 wird eine Reihe von Kurven 10 gezeigt, die die spektrale Schwarzkörperabstrahlungsenergie nach dem Planckschen Gesetz bei verschiedenen Temperaturen darstellen. Auch ist in 1 der sichtbare Spektralbereich 12 identifiziert, der in etwa mit dem 400 nm bis 700 nm Wellenlängenband zusammenfällt. In Bezug auf die vorhergehende Erörterung der Wirkung der Temperatur auf die Schwarzkörperabstrahlungsenergie bei 410 nm, sind in 1 erste und zweite Referenzpunkte 14 und 16 bei 1073 K bzw. 2073 K gezeigt (entsprechend 800°C bzw. 1800°C).Referring to 1 will be a series of curves 10 showing the spectral blackbody radiation energy according to Planck's law at different temperatures. Also is in 1 the visible spectral range 12 which roughly coincides with the 400 nm to 700 nm wavelength band. With regard to the previous discussion of the effect of temperature on the black body radiation energy at 410 nm, are in 1 first and second reference points 14 and 16 at 1073 K or 2073 K (corresponding to 800 ° C or 1800 ° C).

Bezugnehmend auf die 2 und 3 ist in offenbarten Ausführungsformen ein MOCVD-Reaktor-System 20 dargestellt, welches ein Strahlungsthermometer 22 mit einer nicht fokussierten telezentrischen optischen Anordnung 24 verwendet. Das MOCVD-Reaktor-System 20 umfasst eine Reaktorkammer 26, die operativ mit einem Strömungs-Flansch 28 gekoppelt ist, um ein Gehäuse 30 zu definieren. Der Strömungs-Flansch 28 weist laminare Strömungs-Platten 31 auf, durch die die Gase für den MOCVD-Prozess in die Reaktorkammer 26 geleitet werden. Innerhalb der Reaktorkammer 26 ist eine Wafer-Aufnahme 32 angeordnet, welche eine obere Oberfläche 34 hat, die Wafertaschen 35 definieren, und eine untere Oberfläche 36 und operativ mit einer Spindel 38 verbunden ist, die eine Drehachse 40 definiert. Jede der Wafertaschen 35 ist zur Aufnahme eines Wafers 41 ausgebildet. Ein Gehäuseverschluss 42 kann angrenzend an die Innenwand der Reaktorkammer 26 herausnehmbar eingesetzt sein und umgibt die Wafer-Aufnahme 32. Referring to the 2 and 3 In disclosed embodiments, it is an MOCVD reactor system 20 which is a radiation thermometer 22 with a non-focused telecentric optical arrangement 24 used. The MOCVD reactor system 20 includes a reactor chamber 26 operating with a flow flange 28 is coupled to a housing 30 define. The flow flange 28 has laminar flow plates 31 on, through which the gases for the MOCVD process enter the reactor chamber 26 be directed. Inside the reactor chamber 26 is a wafer shot 32 arranged, which has an upper surface 34 has, the wafer bags 35 define, and a bottom surface 36 and operatively with a spindle 38 connected, which is a rotation axis 40 Are defined. Each of the wafer bags 35 is to take a wafer 41 educated. A housing closure 42 may be adjacent to the inner wall of the reactor chamber 26 be removably inserted and surrounds the wafer holder 32 ,

Eine Widerstandheizelementanordnung 44 ist unterhalb der Wafer-Aufnahme 32 angebracht, zur strahlungsbasierten Kopplung mit der unteren Oberfläche 36 der Wafer-Aufnahme 32. Die Widerstandheizelementanordnung 44 kann ein peripheres Heizelement 45 enthalten und von einem Zylinder 46 umgeben sein, und auch nach unten durch eine Reflektorplatte 48 begrenzt sein, um die strahlungsbasierte Kopplung zwischen der Widerstandheizelementanordnung 44 und der Wafer-Aufnahme 32 zu verstärken.A resistance heater assembly 44 is below the wafer intake 32 attached, for radiation-based coupling with the lower surface 36 the wafer recording 32 , The resistance heater assembly 44 can be a peripheral heating element 45 included and from a cylinder 46 be surrounded, and also down through a reflector plate 48 be limited to the radiation-based coupling between the Widerstandheizelementanordnung 44 and the wafer recording 32 to reinforce.

Das Strahlungsthermometer 22 ist oben auf dem Strömungs-Flansch 28 montiert und dazu ausgerichtet, die obere Oberfläche 34 der Wafer-Aufnahme 32 durch ein Sichtöffnungs-Fenster 52 zu inspizieren In einer Ausführungsform ist das Sichtöffnungs-Fenster 52 in einer Aussparung 54 angeordnet, die aktiv gekühlt sein kann.The radiation thermometer 22 is on top of the flow flange 28 mounted and aligned, the upper surface 34 the wafer recording 32 through a viewing port window 52 In one embodiment, the viewing port window is 52 in a recess 54 arranged, which can be actively cooled.

Die nicht-fokussierte telezentrische optische Anordnung 24 enthält eine erste oder vordere Anordnung 62 optischer Komponenten (nachfolgend als „Objektanordnung” 62 bezeichnet) und eine zweite oder hintere Anordnung 64 optischer Komponenten (nachfolgend als „Bildanordnung” 64 bezeichnet). Die Objektanordnung 62 ist dadurch gekennzeichnet, dass sie eine effektive radiale Abmessung 65 (4), das heißt eine maximale radiale Abmessung, aufweist, über die die Objektanordnung 62 die Strahlung auf eine Aperturblende 66 effektiv überträgt.The non-focused telecentric optical arrangement 24 contains a first or front arrangement 62 optical components (hereinafter referred to as "object arrangement" 62 designated) and a second or rear arrangement 64 optical components (hereinafter referred to as "image arrangement") 64 designated). The object arrangement 62 is characterized in that it has an effective radial dimension 65 ( 4 ), that is, a maximum radial dimension, over which the object arrangement 62 the radiation on an aperture stop 66 effectively transmits.

Die Aperturblende 66 ist zwischen den Objekt- und Bildanordnungen 62 und 64 angeordnet. In einer Ausführungsform sind die Objekt- und Bildanordnungen 62 und 64 und die Aperturblende 66 konzentrisch entlang einer optischen Achse 68 angeordnet. Die optische Achse 68 ist die Achse, entlang der sich die durch das Strahlungsthermometer 22 detektierte Strahlung sich ausbreitet. Die optische Achse 68 kann gerade sein, wie hier dargestellt, oder gewunden, beispielsweise wenn Planar- oder Fokussierspiegel für die Übertragung von Strahlung zur Anwendung gebracht werden. Die optische Achse 68 kann um ein nicht fokussiertes Ziel 72 zentriert sein, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es einen nicht fokussierten Zielbereich 74 aufweist. Das Strahlungsthermometer 22 enthält auch einen Detektor 76 zur Erfassung von elektromagnetischer Strahlung.The aperture stop 66 is between the object and image arrangements 62 and 64 arranged. In one embodiment, the object and image arrangements are 62 and 64 and the aperture stop 66 concentric along an optical axis 68 arranged. The optical axis 68 is the axis along which the radiation thermometer 22 detected radiation spreads. The optical axis 68 may be straight, as shown here, or tortuous, for example when planar or focusing mirrors are used for the transmission of radiation. The optical axis 68 can be an unfocused goal 72 centered, which is characterized in that it has a non-focused target area 74 having. The radiation thermometer 22 also contains a detector 76 for the detection of electromagnetic radiation.

Es wird darauf hingewiesen, dass im Sinne dieser Offenbarung eine „optische Komponentenanordnung” eine Vielzahl von optischen Komponenten (wie dargestellt) oder eine einzelne optische Komponente, wie eine einzelne Linse, aufweisen kann. Während die hier dargestellten optischen Komponenten Linsen umfassen, versteht es sich, dass andere optische Komponenten, wie Fokussierspiegel und auch Glasfaserbündel verwendet werden können, um die Strahlungsübertragung zu erreichen.It should be understood that for purposes of this disclosure, an "optical component assembly" may include a plurality of optical components (as shown) or a single optical component, such as a single lens. While the optical components illustrated herein include lenses, it will be understood that other optical components such as focusing mirrors and fiber optic bundles may be used to achieve radiation transmission.

In einer Ausführungsform wird das Strahlungsthermometer 22 so ausgerichtet, dass die optische Achse 68 im Wesentlichen lotrecht zur oberen Oberfläche 34 der Wafer-Aufnahme 32 (2) ist. In einer weiteren Ausführungsform ist das Strahlungsthermometer 22 so ausgerichtet, dass die optische Achse 68 in einem spitzen Winkel 78 relativ zu einer Richtung lotrecht zur oberen Oberfläche 34 der Wafer-Aufnahme 32 (3) ist. In einer Ausführungsform ist eine Lichtfalle 82, in einem gespiegelten Winkel der optischen Achse 68 (3) im dreidimensionalen Raum angeordnet. Das heißt, dass die Lichtfalle 82 dazu angeordnet ist, einer Reflexion der optischen Achse 68 von einer hypothetischen spiegelnden Oberfläche auf der oberen Oberfläche 34 der Wafer-Aufnahme 32 gegenüberzuliegen.In one embodiment, the radiation thermometer becomes 22 aligned so that the optical axis 68 essentially perpendicular to the upper surface 34 the wafer recording 32 ( 2 ). In another embodiment, the radiation thermometer is 22 aligned so that the optical axis 68 at an acute angle 78 relative to a direction perpendicular to the upper surface 34 the wafer recording 32 ( 3 ). In one embodiment, a light trap 82 , in a mirrored angle of the optical axis 68 ( 3 ) arranged in three-dimensional space. That means that the light trap 82 is arranged to a reflection of the optical axis 68 from a hypothetical specular surface on the upper surface 34 the wafer recording 32 oppose.

Bezugnehmend auf 4 wird die nicht fokussierte telezentrische optische Anordnung 24 des Strahlungsthermometers 22 detaillierter beschrieben. Die Objektanordnung 62 ist dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Brennweite F1 hat, die von einem Bezugspunkt 84 auf der optischen Achse, der auf oder innerhalb der Objektanordnung 62 ist, gemessen wird. Eine „Brennweite” ist der Abstand von dem Bezugspunkt 84, bei dem zur optischen Achse 68 parallele Strahlen, die durch die Objektanordnung 62 hindurchgehen, fokussiert werden. Für die nicht fokussierte telezentrische optische Anordnung 24 ist die Aperturblende 66 in diesem Konvergenzpunkt, d. h. in der Brennweite F1 der Objektanordnung, positioniert.Referring to 4 becomes the unfocused telecentric optical assembly 24 of the radiation thermometer 22 described in more detail. The object arrangement 62 is characterized in that it has a focal length F1, which is from a reference point 84 on the optical axis, on or within the object arrangement 62 is, is measured. A "focal length" is the distance from the reference point 84 in which to the optical axis 68 parallel rays passing through the object arrangement 62 go through, be focused. For the unfocused telecentric optical arrangement 24 is the aperture stop 66 in this convergence point, ie in the focal length F1 of the object arrangement, positioned.

Die nicht fokussierte telezentrische optische Anordnung 24 wird ferner dargestellt als eine Entfernung L1 zwischen der Bildanordnung und der Aperturblende und einen Abstand L2 zwischen der Bildanordnung 64 und dem Detektor 76 aufweisend. Die Aperturblende 66 ist des Weiteren dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Hauptabmessung 86 aufweist. Dabei ist die „Hauptabmessung” 86 der Durchmesser einer kreisförmigen Öffnung oder der größten Abmessung einer nicht-kreisförmigen Öffnung (beispielsweise die Diagonale einer rechtwinkligen Öffnung). The unfocused telecentric optical arrangement 24 is further shown as a distance L1 between the image arrangement and the aperture stop and a distance L2 between the image arrangement 64 and the detector 76 having. The aperture stop 66 is further characterized by being a major dimension 86 having. Here is the "main dimension" 86 the diameter of a circular opening or the largest dimension of a non-circular opening (for example, the diagonal of a rectangular opening).

In einer Ausführungsform ist der Abstand L1 im Wesentlichen gleich der Brennweite der Bildanordnung 64, so dass die von der Bildanordnung 64 zum Detektor 76 übertragene Strahlung im Wesentlichen kollimiert ist. Diese Anordnung wird hier als eine „bilaterale” telezentrische optische Anordnung bezeichnet. In einer bilateralen telezentrischen Anordnung ist nicht nur die durch die Objektanordnung 62 gesammelte Strahlung im Wesentlichen kollimiert, sondern auch die von der Bildanordnung 64 an den Detektor 76 übertragene Strahlung ist im Wesentlichen kollimiert (wie in den Figuren gezeigt). Ein Vorteil des Kollimierens der von der Bildanordnung 64 zum Detektor 76 übertragenen Strahlung ist, dass zusätzliches Streulicht zurückgeworfen wird. Solche Streustrahlung stammt sowohl von den Oberflächen der verschiedenen optischen Komponenten in dem System als auch von außeraxialer Strahlung, die in das Strahlungsthermometer 22 tritt. Die Kollimation der Strahlung zwischen der Bildeinheit 64 und dem Detektor 76 wirft mehr von der Strahlung zurück, die in die Bildanordnung 64 in Winkeln eintritt, die nicht parallel zur optischen Achse 68 sind.In one embodiment, the distance L1 is substantially equal to the focal length of the image arrangement 64 , so that by the picture arrangement 64 to the detector 76 transmitted radiation is substantially collimated. This arrangement is referred to herein as a "bilateral" telecentric optical arrangement. In a bilateral telecentric arrangement, not only is that due to the object arrangement 62 collected radiation is substantially collimated, but also that of the image arrangement 64 to the detector 76 transmitted radiation is substantially collimated (as shown in the figures). An advantage of collimating the image arrangement 64 to the detector 76 transmitted radiation is that additional stray light is reflected. Such stray radiation originates both from the surfaces of the various optical components in the system and from off-axis radiation entering the radiation thermometer 22 occurs. The collimation of the radiation between the image unit 64 and the detector 76 throws back more of the radiation in the image arrangement 64 at angles that are not parallel to the optical axis 68 are.

In einer Ausführungsform kann der Abstand L2 auch im Wesentlichen gleich der Brennweite der Bildanordnung 64 sein. Jedoch ist L2 in einer bilateralen telezentrischen optischen Anordnung nicht auf eine bestimmte Abmessung beschränkt.In one embodiment, the distance L2 may also be substantially equal to the focal length of the image arrangement 64 be. However, L2 is not limited to a particular dimension in a bilateral telecentric optical arrangement.

Ein Strahlenbündel 88 ist als ein Bündel von Strahlen gekennzeichnet, das einen zentralen oder „Haupt”-Strahl 92 beinhaltet, die alle aus einem unendlich kleinen Punkt 94 auf dem Target 72 stammen. Das Strahlenbündel 88 umfasst all diejenigen Strahlen, die von dem infinitesimalen Punkt 94 ausgehen, die in einem um den Hauptstrahl 92 zentrierten Raumwinkel 96 sind. Der Hauptstrahl 92 ist parallel aber versetzt zur optischen Achse 68. Jeder infinitesimal kleine Punkt 94 im Zielbereich 74 sendet ein ähnliches Strahlenbündel aus, das durch die Objektanordnung 62 gesammelt wird.A ray of light 88 is characterized as a bundle of rays having a central or "main" ray 92 includes, all from an infinitely small point 94 on the target 72 come. The ray bundle 88 includes all those rays coming from the infinitesimal point 94 going out in one to the main beam 92 centered solid angle 96 are. The main beam 92 is parallel but offset from the optical axis 68 , Every infinitesimal small point 94 in the finish area 74 emits a similar beam through the object array 62 is collected.

Der Raumwinkel 96 ist eine Funktion der Hauptabmessung 86 und eines Zielabstands L3, welcher der Abstand von einer am weitesten vorne liegenden Oberfläche 95 der Objektanordnung 62 zum Ziel 72 ist. Je kleiner der Raumwinkel 96 des Strahlenbündels 88 ist, desto näher sind die Strahlen in dem Strahlenbündel 88 dran, parallel zur optischen Achse 68 zu sein, und desto größer ist die Zurückwerfung von Streulicht. Für einen gegebenen Zielabstand L3 ist der Raumwinkel 96 umso kleiner, je kleiner die Hauptabmessung 86 ist. Auch sorgt bei einer gegebenen Hauptabmessung 86 der Aperturblende 66 ein längerer Zielabstand L3 für einen kleineren Raumwinkel 96, zur verbesserten Zurückwerfung von Streulicht. Im Allgemeinen hat der Zielabstand L3 wegen der nicht fokussierten, parallelen Strahlensammlung keine festgelegte Abmessung. Nicht einschränkende Beispiele für die Zielentfernung L3 für MOCVD-Kammern sind kleiner als zwei Meter. In einer Ausführungsform ist der Zielabstand L3 im Wesentlichen die Brennweite der Objektanordnung 62, die die Strahlen eines gegebenen Strahlenbündels 88 im Wesentlichen fokussiert, wenn es durch die Aperturblende 66 hindurchtritt, wie in 4 gezeigt. In einer Ausführungsform ist der Zielabstand L3 in der Größenordnung von 200 mm bis 300 mm (beispielsweise 250 mm).The solid angle 96 is a function of the main dimension 86 and a target distance L3, which is the distance from a frontmost surface 95 the object arrangement 62 to the goal 72 is. The smaller the solid angle 96 of the beam 88 is, the closer are the rays in the beam 88 on it, parallel to the optical axis 68 to be, and the greater the rejection of stray light. For a given target distance L3 is the solid angle 96 the smaller, the smaller the main dimension 86 is. Also provides for a given main dimension 86 the aperture stop 66 a longer target distance L3 for a smaller solid angle 96 , for improved rejection of stray light. In general, the target distance L3 has no fixed dimension because of the unfocused parallel beam collection. Non-limiting examples of the target distance L3 for MOCVD chambers are less than two meters. In one embodiment, the target distance L3 is substantially the focal length of the object arrangement 62 representing the rays of a given beam 88 essentially focused when passing through the aperture stop 66 passes through, as in 4 shown. In one embodiment, the target distance L3 is on the order of 200 mm to 300 mm (for example, 250 mm).

Gegebenenfalls kann das Strahlungsthermometer 22 mit einer größenreduzierten Öffnungsanordnung 97 und/oder einer Verschlussanordnung 98 ausgestattet sein. In einer Ausführungsform umfassen die größenreduzierte Öffnungsanordnung 97 und die Verschlussanordnung 98 jeweils eine an einem Aktuator 100 angebrachte Platte 99. Für die größenreduzierte Öffnungsanordnung 97 umfasst die Platte 99 eine Öffnung 101, die im Vergleich zur Öffnung der Aperturblende 66 von einer verringerten Größe ist, wodurch sie zumindest die Hauptabmessung 86 der Aperturblende 66 überlagert. Die Platte 99 der Verschlussanordnung 98 hingegen ist blank.Optionally, the radiation thermometer 22 with a reduced size opening arrangement 97 and / or a closure assembly 98 be equipped. In one embodiment, the size reduced opening arrangement comprises 97 and the shutter assembly 98 one on each actuator 100 attached plate 99 , For the size reduced opening arrangement 97 includes the plate 99 an opening 101 that compared to opening the aperture stop 66 is of a reduced size, thereby giving it at least the main dimension 86 the aperture stop 66 superimposed. The plate 99 the closure assembly 98 however, is blank.

Im Betrieb können die Platten 99 unabhängig voneinander positioniert werden, d. h. entweder nicht im Weg der durch die Aperturblende 66 hindurchgehenden Strahlung sein oder die durch die Aperturblende 66 hindurchgehende Strahlung teilweise oder vollständig blockieren. Für die größenreduzierte Öffnungsanordnung 97 kann, wenn sie in einer Einsatzposition ist, die Öffnung 101 um die optische Achse 68 zentriert sein, wodurch die Strahlung teilweise blockiert wird und die effektive Öffnung des Strahlungsthermometers 22 verkleinert wird. Bei der Verschlussanordnung 98 hält die Positionierung der Platte 99 von der Bereitschaftsposition in die Einsatzposition die Zielstrahlung vom Erreichen des Detektors 76 völlig ab. Sowohl die größenreduzierte Öffnungsanordnung 97 als auch die Verschlussanordnung 98 sind in 4 in der Einsatzposition gezeigt. In einer Ausführungsform hat die Öffnung 101 einen Durchmesser im Bereich von 1 bis 12 mm.In operation, the plates can 99 be positioned independently of each other, ie either not in the way of the through the aperture 66 be through radiation or through the aperture 66 partially or completely block radiation passing through. For the size reduced opening arrangement 97 can, when in an operational position, open 101 around the optical axis 68 be centered, whereby the radiation is partially blocked and the effective opening of the radiation thermometer 22 is reduced. In the closure arrangement 98 keeps the positioning of the plate 99 from the standby position to the deployed position, the target radiation from reaching the detector 76 completely off. Both the size reduced opening arrangement 97 as well as the closure assembly 98 are in 4 shown in the deployment position. In one embodiment, the opening 101 a diameter in the range of 1 to 12 mm.

Funktionell kann die größenreduzierte Öffnungsanordnung 97 implementiert werden, um eine Sättigung des Detektors während eines Temperaturanstiegs zu verhindern. Wie oben diskutiert, kann sich die Schwarzkörper-spektrale Abstrahlungsenergie um mehrere Größenordnungen erhöhen, insbesondere im sichtbaren/UV-Spektrum. Die größenreduzierte Öffnungsanordnung 97 kann verwendet werden, um das Niveau der Strahlung, die den Detektor 76 erreicht, zu reduzieren, wodurch die Sättigung verhindert wird. Ebenso kann die Verschlussanordnung 98 verwendet werden, um den Detektor 76 vor Beschädigung bei extremen Bedingungen Strahlungsbedingungen zu schützen.Functionally, the size reduced opening arrangement 97 can be implemented to prevent saturation of the detector during a temperature rise. As discussed above, the blackbody spectral emittance energy can increase by several orders of magnitude, especially in the visible / UV spectrum. The size-reduced opening arrangement 97 Can be used to control the level of radiation that the detector 76 reduces, thereby preventing saturation. Likewise, the closure assembly 98 be used to the detector 76 to protect against radiation in extreme conditions radiation conditions.

Der/die dargestellte(n) Aktuator(en) 100 sind von einem Dreh-Typ, der die Platte(n) 99 in die optische Achse 68 dreht, wenn sie in der Einsatzposition sind und die Platte(n) 100 von der optischen Achse wegdreht, wenn sie in der Bereitschaftsposition sind. Es versteht sich, dass diese Anordnung nicht einschränkend ist, da jede einer Reihe von Aktuator-Anordnungen implementiert werden kann, einschließlich einer Linearbewegungsanordnung, die die Platte(n) 99 linear in den und aus dem optischen Pfad bewegt oder einer einstellbare Iriseinrichtung zur aktiven Steuerung der Öffnungsgröße.The illustrated actuator (s) 100 are of a rotary type that the plate (s) 99 in the optical axis 68 turns when in use position and the plate (s) 100 away from the optical axis when in the standby position. It should be understood that this arrangement is not restrictive, as any of a number of actuator arrangements can be implemented, including a linear motion assembly that supports the disk (s). 99 moved linearly in and out of the optical path or an adjustable iris device for actively controlling the aperture size.

Es versteht sich für den Fachmann, dass es eine Abwägung zwischen der Größe des erforderlichen Raumwinkels 96 und der Größe des erforderlichen Zielbereichs 74 gibt, um ein gegebenes Signal-zu-Rausch-Verhältnis zu erreichen. Das heißt, dass für einen gegebenen Zielabstand L3 kleinere Raumwinkel 96 (z. B. kleinere Hauptabmessungen 86) für größere Zielbereiche 74 verwendet werden können, was im Allgemeinen das Zurückwerfen von Streustrahlung verbessert, wohingegen für kleinere Zielbereiche 74 größere Raumwinkel 96 (z. B. größere Hauptabmessungen 86) benötigt werden. Die Zielgröße wird durch andere Faktoren, wie die Abmessung des Sichtöffnungs-Fensters 52, der effektiven radialen Abmessung der Bildanordnung 64 und dem gewünschten Sichtfeld des Ziels 72 auf der Wafer-Aufnahme 32 begrenzt. Somit kann für kleinere Zielbereiche 74, die eine größere Hauptabmessung 86 der Aperturblende 66 und bei kürzeren Zielabständen L3 erfordern, die Streulichtzurückwerfung der nicht fokussierten telezentrischen optischen Anordnung 24 beeinträchtigt werden.It is understood by those skilled in the art that there is a tradeoff between the size of the required solid angle 96 and the size of the required target area 74 to achieve a given signal-to-noise ratio. That is, for a given target distance L3, smaller solid angles 96 (eg smaller main dimensions 86 ) for larger target areas 74 can be used, which generally improves the rejection of stray radiation, whereas for smaller target areas 74 larger solid angles 96 (eg larger main dimensions 86 ) are needed. The target size is determined by other factors, such as the dimension of the viewing port window 52 , the effective radial dimension of the image arrangement 64 and the desired field of view of the target 72 on the wafer recording 32 limited. Thus, for smaller target areas 74 that have a larger main dimension 86 the aperture stop 66 and at shorter target distances require L3, the stray light rejection of the unfocused telecentric optical assembly 24 be affected.

In bestimmten nicht einschränkenden Ausführungsformen beträgt die Hauptabmessung 86 der Aperturblende 66 ungefähr 1/3 oder weniger der effektiven radialen Abmessung 65 der Objektanordnung 62. In einer Ausführungsform ist die Hauptabmessung 86 der Aperturblende 66 im Bereich von 1 mm bis 20 mm.In certain non-limiting embodiments, the major dimension is 86 the aperture stop 66 about 1/3 or less of the effective radial dimension 65 the object arrangement 62 , In one embodiment, the main dimension is 86 the aperture stop 66 in the range of 1 mm to 20 mm.

Für ein typisches Ziel aus kristallinem Wachstumsmaterial hat zwischen-reflektierte Strahlung, die von dem Ziel 72 reflektiert wird, eine starke Spiegelkomponente. Das heißt, dass ein großer Teil der Strahlung, die auf die Oberfläche der Kristallwachstumsstruktur einfällt, mit dem gleichen Winkel wie der Einfallswinkel reflektiert werden wird. Dementsprechend wird ein unverhältnismäßig hoher Anteil der Streustrahlung, die in Standard-Strahlungsthermometer (d. h. eine ohne telezentrische optische Anordnung) eintritt von dem Ziel 72 in Winkeln weg reflektiert, die nicht parallel zur optischen Achse 68 sind. Dementsprechend wird durch Verringerung des Raumwinkels 96 des Strahlenbündels 88 der Beitrag der Streustrahlung erheblich reduziert.For a typical target of crystalline growth material, there has been inter-reflected radiation coming from the target 72 is reflected, a strong mirror component. That is, much of the radiation incident on the surface of the crystal growth structure will be reflected at the same angle as the angle of incidence. Accordingly, a disproportionately high proportion of the scattered radiation entering standard radiation thermometers (ie, one without telecentric optical arrangement) will enter the target 72 reflected off in angles that are not parallel to the optical axis 68 are. Accordingly, by reducing the solid angle 96 of the beam 88 the contribution of scattered radiation is considerably reduced.

Man betrachte die Orientierung des Strahlungsthermometers 22 in 2. Strahlung, die spiegelnd vom Ziel 72 und in das Strahlungsthermometer 22 reflektiert wird, muss zuerst zwischen-reflektiert oder von dem Sichtöffnungs-Fenster 52 abgestrahlt werden. Die Sichtöffnung kann dazu eingerichtet sein, die Menge an daran reflektierter Strahlung zu reduzieren, z. B. durch die Verwendung von Antireflexbeschichtungen und/oder durch Anordnen des Sichtöffnungs-Fensters 52 in der Vertiefung 54, die aktiv gekühlt werden kann, um die Menge an Strahlung, die auf das Sichtöffnungs-Fenster 52 einfällt, zu begrenzen.Consider the orientation of the radiation thermometer 22 in 2 , Radiation mirroring the target 72 and into the radiation thermometer 22 must first be inter-reflected or from the viewport window 52 be radiated. The viewing aperture may be configured to reduce the amount of radiation reflected therefrom, e.g. By the use of antireflective coatings and / or by arranging the viewing port window 52 in the depression 54 that can be actively cooled to reduce the amount of radiation on the viewing window 52 comes to mind, limit.

Man betrachte die Orientierung des Strahlungsthermometers 22 in 3. Die Lichtfalle 82, angeordnet wie allgemein beschrieben und in 3 gezeigt, erfüllt die Funktion Strahlung einzufangen, die sonst auf das Ziel 72 unter dem Winkel der spiegelnden Reflexion für die optische Achse 68 einfallen würde. Die Lichtfalle 82 kann auch, wie oben diskutiert – bspw. mit einem antireflektierenden Fenster in einer Vertiefung 54 – dazu eingerichtet sein, die Übertragung von zwischen-reflektierter Strahlung auf das Ziel 72 zu begrenzen.Consider the orientation of the radiation thermometer 22 in 3 , The light trap 82 arranged as generally described and in 3 shown, the function fulfills radiation that would otherwise target the target 72 at the angle of specular reflection for the optical axis 68 would come to mind. The light trap 82 may also, as discussed above - for example, with an anti-reflective window in a recess 54 - be adapted to the transmission of inter-reflected radiation to the target 72 to limit.

Um die Theorie der Arbeitsweise der nicht fokussierten telezentrischen optischen Anordnung 24 zu überprüfen, wurde die Geometrie und die Betriebsbedingungen des Behälters 30, wie im Wesentlichen in 2 gezeigt und hierin beschrieben, mit Hilfe des Advanced System Analysis Program (ASAP), einem dreidimensionalen Strahlenverfolgungs-Programms von der Breault Research Organization, Inc., aus Tucson, Arizona, USA modelliert. Das ASAP-Modell wurde ausgeführt um die Streustrahlungs-Wege zu identifizieren und Streustrahlung, die in das Sichtöffnungs-Fenster 52 eintritt, zu analysieren. Das periphere Heizelement 45 wurde als eine Strahlungsquelle, die bei einer Temperatur von 1800°C betrieben wird, eingestellt. Die Wafer-Aufnahme 32 (modelliert als Wafer im den Wafertaschen 35 umfassend) wurde sowohl als Strahlungsquelle mit 800°C als auch als ein Streumedium modelliert. Hinsichtlich der Wafertaschen 35 wurde angenommen, dass sie Wafer 41 mit einem Emissionsgrad von 0,8 bei den Wellenlängen von Interesse aufgenommen haben. Die Schwarzkörperabstrahlungsenergie für die Strahlungsquellen bei einer Wellenlänge von 405 nm wurde basierend auf dem Planckschen Gesetz abgeleitet. Die Innenwände des Gehäuses 30 (einschließlich des Gehäuseverschlusses 42, die laminaren Strömungsplatten 31 und das Sichtöffnungs-Fenster 52 wurden auch als Streumedien modelliert.To the theory of operation of the unfocused telecentric optical arrangement 24 to check was the geometry and operating conditions of the container 30 as in essence 2 and described herein, using the Advanced System Analysis Program (ASAP), a three-dimensional ray tracing program modeled by Breault Research Organization, Inc. of Tucson, Ariz., USA. The ASAP model was performed to identify the stray radiation pathways and Scattered radiation entering the viewport window 52 enters, analyze. The peripheral heating element 45 was set as a radiation source operating at a temperature of 1800 ° C. The wafer shot 32 (modeled as wafer in the wafer bags 35 comprising) was modeled both as a radiation source at 800 ° C and as a scattering medium. Regarding the wafer bags 35 was supposed to be wafers 41 with an emissivity of 0.8 at the wavelengths of interest. The blackbody radiation energy for the radiation sources at a wavelength of 405 nm was derived based on Planck's law. The inner walls of the housing 30 (including the housing closure 42 , the laminar flow plates 31 and the viewport window 52 were also modeled as scatter media.

Das Strahlungsthermometer 22 wurde für zwei unterschiedliche Sammeloptiken modelliert: eine „Standard” optische Anordnung mit einem Zieldurchmesser von 10 mm bei einer 1:1 Vergrößerung; und die nicht fokussierte telezentrische optischen Anordnung wie hierin dargestellt und beschrieben, mit einem Zieldurchmesser von etwa 30 mm. Die Menge der von dem Ziel 24 abgestrahlten und direkt in das Strahlungsthermometer 22 eintretenden 405 nm-Strahlung („Signalstrahlung”) wurde mit der in dem Gehäuse 30 zwischen-reflektierten und in das Strahlungsthermometer 22 eintretenden Menge der 405 nm-Strahlung („Streustrahlung”) für jede optische Anordnung verglichen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt. Tabelle 1: ASAP-Modellergebnisse sagen den Bruchteil der Strahlungs-Wellenlänge voraus, der der Signal- und Streustrahlung bei 405 nm für eine Standard- und eine telezentrische optische Anordnung (Ziel auf 800°C; peripheres Heizelement auf 1800°C) zugeschrieben wird Standard-Optik Nicht Fokussierte Telezentrische Optik Signalstrahlung 30% 61% Streustrahlung 70% 39% Temperaturfehler bei 405 nm Wellenlänge 41°C 16°C The radiation thermometer 22 was modeled for two different collection optics: a "standard" optical arrangement with a target diameter of 10 mm at a 1: 1 magnification; and the unfocused telecentric optical assembly as illustrated and described herein, with a target diameter of about 30 mm. The amount of the target 24 radiated and directly into the radiation thermometer 22 entering 405 nm radiation ("signal radiation") was with that in the housing 30 between-reflected and in the radiation thermometer 22 amount of 405 nm radiation ("scattered radiation") compared for each optical arrangement. The results are shown in Table 1. Table 1: ASAP model results predict the fraction of the radiation wavelength attributed to the signal and scattered radiation at 405 nm for standard and telecentric optical arrangement (target at 800 ° C, peripheral heating element at 1800 ° C) Standard lens Non-Focused Telecentric Optics signal radiation 30% 61% scattered radiation 70% 39% Temperature error at 405 nm wavelength 41 ° C 16 ° C

Das ASAP-Modell sagte vorher, dass bei einem Strahlungsthermometer unter Verwendung von Standard-Optik, etwa 70% des Strahlungsflusses zum Detektor bei der Wellenlänge von 405 nm auf Streustrahlung zurückzuführen sind. Benutzung der nicht fokussierten telezentrischen optischen Anordnung 24 reduzierte den Streustrahlungsbeitrag jedoch auf 39%. Diese Streulicht-Beiträge verursachen Temperaturabweichungsfehler von ca. 41°C bzw. 16°C. Das heißt, dass der Abweichungsfehler der Temperaturmessung für die nicht fokussierte telezentrische optische Anordnung 24 für die nicht axiale telezentrische optische Anordnung fast 2/3 weniger ist, als bei einem Standard-Linsensystem.The ASAP model previously predicted that for a radiation thermometer using standard optics, about 70% of the radiation flux to the detector at the 405 nm wavelength would be due to stray radiation. Use of unfocused telecentric optical arrangement 24 reduced the stray contribution to 39%. These stray light contributions cause temperature deviation errors of about 41 ° C and 16 ° C, respectively. That is, the deviation error of the temperature measurement for the unfocused telecentric optical assembly 24 for the non-axial telecentric optical arrangement is almost 2/3 less than with a standard lens system.

Bezugnehmend auf die 5 und 5A wurde die Effizienz der nicht fokussierten telezentrischen optischen Anordnung 24 auch experimentell verifiziert. Für dieses Experiment ein MOCVD-Reaktor-System, das einen Strömungsextender 104 benutzt. Der Strömungsextender 104 umfasst ein oberes Ende 106, das sich über die obere Oberfläche 34 der Wafer-Aufnahme 32 erstreckt und mittels Verbindern 108 an dem Gehäuse-Verschluss 42 befestigt ist. Strömungsextender werden zur Verbesserung der Strömungs- und thermischen Eigenschaften der Kristallwachstums-Umgebung verwendet, aber neigen auch dazu, das durch Strahlungsthermometer, die die Wafer-Aufnahme 32 und Wafer 41 inspizieren, empfangene Streustrahlungssignal drastisch zu erhöhen. Das Reaktorsystem wurde für eine ausgedehnte Zeitperiode mit der Wafer-Aufnahme bei etwa 800°C (einschließlich GaN kristallinem Wachstumsmaterial auf den Wafern in den Wafer-Taschen) betrieben, so dass die thermische Umgebung innerhalb des Gehäuses in einem quasi-stationären Zustand war (das heißt, dass die Komponenten des MOCVD-Reaktorsystems thermisch gesättigt waren). Eine Messung mit einem Strahlungsthermometer wurde bei bestromter Widerstandsheizelementanordnung durchgeführt. Dann wurde die Stromversorgung der Widerstandsheizelementanordnung unterbrochen und innerhalb einer Zeit von zehn Sekunden eine zweite Messung mit dem Strahlungsthermometer vorgenommen. Bei der 405 nm Wellenlänge verschwindet die Streustrahlung der Widerstandsheizelementanordnung fast unmittelbar nach Unterbrechen der Stromversorgung, während das Ziel wegen der Wärmekapazität des Ziels weiterhin Strahlung mit im Wesentlichen der gleichen Abstrahlungsenergie wie unmittelbar vor der Stromunterbrechung abstrahlt. Dementsprechend wurde angenommen, dass die erste Messung eine Streustrahlungskomponente der Widerstandsheizelementanordnung bei der 405 nm Wellenlänge beinhaltete, während die zweite Messung dies nicht tat. Das Experiment wurde sowohl für einen Standard-optischen Pyrometer unter Verwendung einer gewöhnlichen, fokussierten Optikanordnung durchgeführt, als auch für ein Strahlungsthermometer, welches die nicht fokussierte telezentrische optische Anordnung 24 verwendete. Beide Strahlungsthermometer wurden nominell bei der Wellenlänge von 405 nm betrieben. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt. Tabelle 2: Messergebnisse bestimmen den Bruchteil der Strahlungs-Wellenlänge, der der Signal- und Streustrahlung bei 405 nm für eine Standard- und eine telezentrische optische Anordnung (Ziel auf 800°C; Kammer mit Strömungsextender) zugeschrieben wird Standard Optik Nicht Fokussierte Telezentrische Optik Signalstrahlung 36% 69% Streustrahlung 64% 31% Temperaturfehler bei 405 nm Wellenlänge 34°C 12°C Referring to the 5 and 5A was the efficiency of the unfocused telecentric optical arrangement 24 also verified experimentally. For this experiment, a MOCVD reactor system that uses a flow extender 104 used. The flow extender 104 includes an upper end 106 that extends over the top surface 34 the wafer recording 32 extends and by means of connectors 108 on the housing closure 42 is attached. Flow exciters are used to improve the flow and thermal properties of the crystal growth environment, but also tend to be affected by radiation thermometers that capture the wafer 32 and wafers 41 inspect to drastically increase received stray radiation signal. The reactor system was operated for an extended period of time with wafer holding at about 800 ° C (including GaN crystalline growth material on the wafers in the wafer pockets) so that the thermal environment within the housing was in a quasi-steady state (i.e. means that the components of the MOCVD reactor system were thermally saturated). A measurement with a radiation thermometer was carried out when the resistance heating element arrangement was energized. Then the power supply to the resistance heater assembly was interrupted and a second measurement was made with the radiation thermometer within a ten second period. At the 405 nm wavelength, the stray radiation of the resistive heater assembly disappears almost immediately after the power supply is cut off, while because of the heat capacity of the target, the target continues to emit radiation at substantially the same emission energy as just prior to the power interruption. Accordingly, it was assumed that the first measurement included a stray radiation component of the resistive heater array at the 405 nm wavelength, while the second measurement did not. The experiment was conducted for both a standard optical pyrometer using a conventional focused optics array and a radiation thermometer incorporating the unfocused telecentric optical array 24 used. Both radiation thermometers were nominally operated at the wavelength of 405 nm. The results are shown in Table 2. Table 2: Measurement results determine the fraction of the radiation wavelength attributed to the signal and scattered radiation at 405 nm for a standard and a telecentric optical array (800 ° C target; flow extender chamber) Standard optics Non-Focused Telecentric Optics signal radiation 36% 69% scattered radiation 64% 31% Temperature error at 405 nm wavelength 34 ° C 12 ° C

Die Messergebnisse zeigen, dass bei einem Strahlungsthermometer unter Verwendung von Standard-Optik, etwa 64% des Strahlungsflusses zum Detektor bei der Wellenlänge von 405 nm auf Streustrahlung zurückzuführen sind. Benutzung der nicht fokussierten telezentrischen optischen Anordnung 24 reduzierte den Streustrahlungsbeitrag jedoch auf etwa 31%. Diese Streulicht-Beiträge verursachen Temperatur-Abweichungsfehler von ca. 34°C bzw. 12°C. Das bedeutet, wie gesagt, dass der Abweichungsfehler der Temperaturmessung für die nicht fokussierte telezentrische optische Anordnung 24 für die nicht axiale telezentrische optische Anordnung fast 2/3 weniger ist, als bei einem Standard-Linsensystem.The measurement results show that with a radiation thermometer using standard optics, about 64% of the radiation flux to the detector at the wavelength of 405 nm is due to scattered radiation. Use of unfocused telecentric optical arrangement 24 reduced the stray contribution, however, to about 31%. These stray light contributions cause temperature deviation errors of about 34 ° C and 12 ° C, respectively. This means, as stated, that the deviation error of the temperature measurement for the unfocused telecentric optical arrangement 24 for the non-axial telecentric optical arrangement is almost 2/3 less than with a standard lens system.

In einer Ausführungsform umfasst der Detektor 76 einen Photonenzähler (d. h. eine Photomultiplierer-Röhre oder PMT) mit einer Grenzwellenlänge von 700 nm und ist daher unempfindlich gegenüber Infrarotstrahlung. Daher eliminiert die Verwendung eines PMTs als Detektor weitgehend die Bedenken hinsichtlich unzureichender Filterung im Infrarotbereich des in Zettler identifizierten Spektrums. Eine Filtereinrichtung 102 kann verwendet werden, um die PMT zu filtern, so dass nur Wellenlängen in erster Linie im Bereich des blauen, violetten oder ultravioletten Lichts detektiert werden.In an embodiment, the detector comprises 76 a photon counter (ie, a photomultiplier tube or PMT) having a cut-off wavelength of 700 nm and is therefore insensitive to infrared radiation. Therefore, the use of a PMT as a detector largely eliminates the concerns of insufficient filtering in the infrared region of the spectrum identified in Zettler. A filter device 102 can be used to filter the PMT so that only wavelengths primarily in the range of blue, violet or ultraviolet light are detected.

Ein weiterer Vorteil der PMT ist die schnelle Zeitantwort, die sie bereitstellt, was für CVD-Kammern, die hohe Drehgeschwindigkeiten der Wafer-Aufnahme verwenden, wie beispielsweise den von Veeco Instruments of Somerset, New Jersey, USA, hergestellten TURBODISC-Systemen, ein Faktor ist. Das TURBODISC-System ist allgemein bei Mitrovic, et. al., ”Reactor Design Optimization Based an 3D CFD Modeling of Nitrides Deposition in MOCVD Vertical Rotating Disc Reactors”, Juni 2005 (erhältlich unter http://www.wpi.edu/academics/che/HMTL/CFD_in_CRE_IV/Mitrovic.pdf, zuletzt besucht am 16. Juni 2012) beschrieben. Die hohen Drehzahlen derartiger Systeme können von dem Strahlungsdetektor 76 Datenerfassungsraten in der Größenordnung von 10 kHz verlangen, die PMTs liefern können.Another advantage of the PMT is the fast time response it provides, which is a factor in CVD chambers that use high wafer rate rotation speeds, such as the TURBODISC systems manufactured by Veeco Instruments of Somerset, New Jersey, USA is. The TURBODISC system is commonly available from Mitrovic, et. al., "Reactor Design Optimization Based on 3D CFD Modeling of Nitride Deposition in MOCVD Vertical Rotating Disc Reactors", June 2005 (available at http://www.wpi.edu/academics/che/HMTL/CFD_in_CRE_IV/Mitrovic.pdf). last visited on June 16, 2012). The high speeds of such systems can be detected by the radiation detector 76 Demand data acquisition rates on the order of 10 kHz that PMTs can deliver.

Nicht einschränkende Beispiele der durch die Filtereinrichtung übertragen Spektren umfassen eine Zentralwellenlänge im Bereich von 380 nm bis 420 nm und eine Bandbreite (Halbwertsbreite) im Bereich von 10 nm bis 70 nm. In einer Ausführungsform umfasst die Filtereinrichtung 102 des Weiteren einen Bandpassfilter in Kombination mit einem Farbglasfilter. Ein nicht einschränkendes Beispiel für eine Filterkombination ist der 10BPF25-400 Bandpassfilter von Newport (Zentralwellenlänge von 400 ± 3,5 nm; Halbwertsbreite von 25 ± 3,5 nm) mit einem FGB25 Farbglasfilter von Thorlabs (lokale Cut-Off-Wellenlänge von 400 nm), die zusammen einen primären Bandpass definieren, der Strahlung nominell in dem 390 nm bis 420 nm Bandpass durchlässt.Non-limiting examples of the spectra transmitted by the filter device include a central wavelength in the range of 380 nm to 420 nm and a bandwidth (half-width) in the range of 10 nm to 70 nm. In one embodiment, the filter device comprises 102 Furthermore, a bandpass filter in combination with a color glass filter. A non-limiting example of a filter combination is the Newport 10BPF25-400 bandpass filter (center wavelength of 400 ± 3.5 nm, half width of 25 ± 3.5 nm) with a Thorlabs FGB25 color glass filter (local cut-off wavelength of 400 nm ), which together define a primary bandpass that transmits radiation nominally in the 390 nm to 420 nm bandpass.

In einer Ausführungsform umfasst ein nicht-einschränkendes Beispiel der Komponentenanpassung und des Layouts für die nicht fokussierte telezentrische optische Anordnung 24: die Objektanordnung 62, umfassend eine plan-konvexe Linse mit einem Durchmesser von 50,8 mm und einer Brennweite von 249,2 mm (z. B. LA1301-A von Thorlabs, Inc.) angeordnet in einem Abstand F1 von 249,2 mm von der Aperturblende 66; die Objektanordnung 64, umfassend eine plan-konvexe Linse mit einem Durchmesser von 25,4 mm und einer Brennweite von 75,0 mm (z. B. LA1608-A von Thorlabs, Inc.) angeordnet in einem Abstand L1 von 75 mm von der Aperturblende 66 und in einem Abstand von 75 mm vom Detektor. In einer anderen Ausführungsform umfasst die Objektanordnung 62 des Weiteren eine achromatische Dublette mit einem Durchmesser von 50,8 mm und einer Brennweite von 100 mm (z. B. AC508-100-A von Thorlabs) in Kombination mit der plan-konvexen Linse von oben, um die Brennweite F1 der Objekteanordnung auf ungefähr 87 mm zu verkürzen, sowie um die Gesamtlänge der Anordnung zu verkürzen. In dieser letztgenannten Anordnung kann eine achromatische Dublette mit einer kürzeren Brennweite (beispielsweise 30 mm) z. B. als Bildanordnung 64 verwendet werden, für eine größere Nähe zur Öffnung (z. B. AC254-030-A von Thorlabs).In one embodiment, a non-limiting example includes component matching and layout for the unfocused telecentric optical assembly 24 : the object arrangement 62 comprising a plano-convex lens having a diameter of 50.8 mm and a focal length of 249.2 mm (eg LA1301-A from Thorlabs, Inc.) arranged at a distance F1 of 249.2 mm from the aperture stop 66 ; the object arrangement 64 comprising a plano-convex lens having a diameter of 25.4 mm and a focal length of 75.0 mm (for example LA1608-A from Thorlabs, Inc.) arranged at a distance L1 of 75 mm from the aperture stop 66 and at a distance of 75 mm from the detector. In another embodiment, the object arrangement comprises 62 Further, an achromatic doublet having a diameter of 50.8 mm and a focal length of 100 mm (for example, AC508-100-A of Thorlabs) in combination with the plano-convex lens from above to the focal length F1 of the object arrangement To shorten approximately 87 mm, as well as to shorten the overall length of the arrangement. In this latter arrangement, an achromatic Duplicate with a shorter focal length (for example, 30 mm) z. B. as an image arrangement 64 used for closer proximity to the port (eg, AC254-030-A from Thorlabs).

Die Linsen in den oben genannten Beispielen können jedes zur Übertragung von Strahlung im sichtbaren/UV-Bereich des elektromagnetischen Spektrums geeignete Material, wie beispielsweise Borosilikatglas, Bariumfluorid und Quarzglas aufweisen. Sie können auch mit Antireflexionsbeschichtungen beschichtet sein.The lenses in the above examples may comprise any material suitable for transmission of visible / UV radiation of the electromagnetic spectrum, such as borosilicate glass, barium fluoride and quartz glass. They can also be coated with antireflection coatings.

Alternativ können andere Filtereinrichtungen und Techniken in Verbindung mit der hierin dargestellten nicht fokussierten telezentrischen optischen Anordnung 24 implementiert werden. Zum Beispiel kann der Detektor und die Filteranordnung Zettler implementiert werden. In einigen Ausführungsformen kann ein wassergekühlter CCD oder ein Festkörperdetektor wie bspw. eine Lawinenphotodiode verwendet werden.Alternatively, other filtering devices and techniques may be used in conjunction with the non-focused telecentric optical device illustrated herein 24 be implemented. For example, the detector and filter arrangement Zettler can be implemented. In some embodiments, a water cooled CCD or a solid state detector such as an avalanche photodiode may be used.

Im Betrieb wird die Wafer-Aufnahme um die Drehachse 40 gedreht, während sie strahlungsbasiert von der Heizelementanordnung 44 erhitzt wird. Die Drehgeschwindigkeit der Wafer-Aufnahme 32 um die Drehachse 40 kann deutlich variieren, abhängig von den Betriebsparametern und Auslegungskriterien des MOCVD-Reaktor-Systems 20.In operation, the wafer receiving is about the axis of rotation 40 rotated while being radiation-based from the heater assembly 44 is heated. The rotation speed of the wafer holder 32 around the axis of rotation 40 can vary significantly depending on the operating parameters and design criteria of the MOCVD reactor system 20 ,

Das Strahlungsthermometer 22 und die nicht fokussierte telezentrische optische Anordnung 24 sind nicht auf Systeme begrenzt, die andere Heizquellen als Widerstands-basierte Heizquellen implementieren. Die verschiedenen Ausführungsformen der Offenbarung können benutzt werden, z. B. nutzen einige CVD-Reaktor-Systeme Mikrowellen-Heizquellen.The radiation thermometer 22 and the unfocused telecentric optical assembly 24 are not limited to systems that implement heat sources other than resistance-based heat sources. The various embodiments of the disclosure may be used, e.g. For example, some CVD reactor systems use microwave heating sources.

Bezugnehmend auf die 6A und 6B sind Mehrkanal-Anordnungen 110 und 111 zur Erfassung der räumlichen Temperaturänderung auf dem Wafer 41 in einer Ausführungsform der Offenbarung dargestellt. In der dargestellten Ausführungsform ist eine Vielzahl von Strahlungsthermometern 22a, 22b und 22c, die jeweils die nicht fokussierte telezentrische optische Anordnung 24 implementieren, vorhanden, um gleichzeitig jeweilige Ziele 72a, 72b und 72c auf dem Wafer 41 zu inspizieren, wenn sich der Wafer 41 an der Sichtöffnung 52 vorbeidreht. Die Vielzahl von Strahlungsthermometern 22a, 22b und 22c kann so konfiguriert und angeordnet sein, dass alle Ziele 72a, 72b und 72c des Wafers 41 gegenübergelegt werden, wenn die Wafer-Aufnahme 32 eine bestimmte Drehorientierung um die Drehachse 40 einnimmt.Referring to the 6A and 6B are multi-channel arrangements 110 and 111 for detecting the spatial temperature change on the wafer 41 in one embodiment of the disclosure. In the illustrated embodiment, a plurality of radiation thermometers 22a . 22b and 22c , each containing the unfocused telecentric optical assembly 24 Implement, present, at the same time respective goals 72a . 72b and 72c on the wafer 41 to inspect when the wafer 41 at the sight opening 52 rotates past. The variety of radiation thermometers 22a . 22b and 22c can be configured and arranged to all goals 72a . 72b and 72c of the wafer 41 be opposed when the wafer shot 32 a certain rotational orientation around the axis of rotation 40 occupies.

In einer Ausführungsform ist die Vielzahl von Strahlungsthermometern 22a, 22b und 22c so angeordnet, dass die Ziele 72a, 72b und 72c entlang einer Linie 112 zentriert sind, die sich im Wesentlichen entlang einer Radialkoordinate R erstreckt, die sich von der Drehachse 40 radial nach außen erstreckt und durch die Mitte des Wafers 41 (6A) verläuft. In einer weiteren Ausführungsform ist die Vielzahl von Strahlungsthermometern 22a, 22b und 22c so angeordnet, dass die Ziele 72a, 72b und 72c entlang einer Linie 114 zentriert sind, die im Wesentlichen rechtwinklig zur Radialkoordinate R und durch die Mitte des Wafers 41 (6A). Noch andere Ausführungsformen können auch andere Muster definieren, wie beispielsweise Ziele, die ein nicht-lineares Muster formen oder die entlang einer Linie liegen, die einen spitzen Winkel relativ zur radialen Koordinate r bildet.In one embodiment, the plurality of radiation thermometers 22a . 22b and 22c arranged so that the goals 72a . 72b and 72c along a line 112 centered substantially along a radial coordinate R extending from the axis of rotation 40 extends radially outward and through the center of the wafer 41 ( 6A ) runs. In a further embodiment, the plurality of radiation thermometers 22a . 22b and 22c arranged so that the goals 72a . 72b and 72c along a line 114 centered substantially at right angles to the radial coordinate R and through the center of the wafer 41 ( 6A ). Still other embodiments may also define other patterns, such as targets that form a nonlinear pattern or that lie along a line that forms an acute angle relative to the radial coordinate r.

Bezugnehmend auf 6C, wird ein Mehrkanal-Cluster 120 von Strahlungsthermometern 22a bis 22e in einer offenbarten Ausführungsform gezeigt, zum Messen eines Musters von Zielen 72a bis 72e. Der Mehrkanal-Cluster 120 kann zweidimensionale Information über die Temperaturverteilung des Wafers 41 bereitstellen, beispielsweise entlang den Linien 112 und 114.Referring to 6C , becomes a multichannel cluster 120 of radiation thermometers 22a to 22e in a disclosed embodiment, for measuring a pattern of targets 72a to 72e , The multichannel cluster 120 can be two-dimensional information about the temperature distribution of the wafer 41 deploy, for example, along the lines 112 and 114 ,

Die verschiedenen in den 6A bis 6C gezeigten Ausführungsformen können eine „Blaulicht”-Wellenlänge implementieren, die um eine Wellenlänge zentriert ist, die beispielsweise in dem Wellenlängenbereich von 400 nm bis 410 nm (beispielsweise bei 405 nm) liegt. In einer Ausführungsform verwendet die Vielzahl von Strahlungsdetektoren (z. B. Strahlungsdetektoren 22a bis 22c von 6A) eine einzige Halterung für die Strahlungssammellinsen, Verschlüsse/Öffnungen, Filter und Detektorlinsen, um ein kompakteres Design für eine bessere räumliche Auflösung zu liefern. In einer nicht einschränkenden Ausführungsform kann die Größe des Ziels 72 (beispielsweise 72a bis 72e von 6C) 11 mm × 22 mm sein und immer noch ausreichende Signal-zu-Rausch-Verhältnisse bereitstellen. Unter Berücksichtigung von Räumen von 1,5 mm bis 10 mm zwischen den Zielen ermöglicht eine solche Anordnung die Verwendung einer Reihe von Strahlungsthermometern 22, in einer Dichte von einem Strahlungsthermometer 22 oder weniger für ungefähr jeden Inch des Durchmessers des Wafers 41 (d. h. eine Reihe von drei Thermometern für einen 3-Inch-Wafer, eine Reihe von sechs Thermometern für einen 6-Inch-Wafer, eine Reihe von acht Thermometern für einen 8-Inch-Wafer usw.).The different in the 6A to 6C Embodiments shown may implement a "blue light" wavelength centered around a wavelength, for example, in the wavelength range of 400 nm to 410 nm (for example, 405 nm). In one embodiment, the plurality of radiation detectors (eg, radiation detectors 22a to 22c from 6A ) a single mount for the radiation collection lenses, closures / openings, filters and detector lenses to provide a more compact design for better spatial resolution. In a non-limiting embodiment, the size of the target 72 (for example 72a to 72e from 6C ) 11 mm x 22 mm and still provide sufficient signal-to-noise ratios. Considering spaces between 1.5mm to 10mm between targets, such an arrangement allows the use of a range of radiation thermometers 22 , in a density of a radiation thermometer 22 or less for about every inch of the diameter of the wafer 41 (ie, a series of three thermometers for a 3-inch wafer, a series of six thermometers for a 6-inch wafer, a series of eight thermometers for an 8-inch wafer, etc.).

Die Ausgangssignale der Strahlungsthermometer 22a, 22b und 22c können erfasst und auf einem Datenerfassungssystem 115 gespeichert werden. In einer Ausführungsform umfasst das Datenerfassungssystem einen Signalprozessor 116, der die Signale von den Strahlungsthermometern 22a, 22b und 22c konditioniert und digitalisiert, eine Speichervorrichtung 117, die die digitalen Daten speichert und eine Steuereinheit 118, wie einen Computer. Die Signaldaten jedes der Strahlungsthermometer 22a, 22b und 22c über der Zeit können erfasst und in der Speichereinrichtung 117 gespeichert werden. Die Steuereinheit 118 kann auch Aufgaben in Echtzeit bearbeiten, wie zum Beispiel die Umwandlung der Signaldaten in Temperaturen, die Berechnungen von Durchschnittswerten und Standardabweichungen und die Aufzeichnung der Temperaturprofile der Wafer 41 und/oder der Wafer-Aufnahme 32. Das Datenerfassungssystem 115 ist zur Verwendung in der Konfiguration der 6A dargestellt, kann aber mit jedem der Strahlungsthermometer, die hier dargestellt sind, verwendet werden. Auch stehen dem Fachmann für die Datenerfassung verschiedene Systeme zur Verfügung. The output signals of the radiation thermometer 22a . 22b and 22c can be captured and stored on a data acquisition system 115 get saved. In one embodiment, the data acquisition system comprises a signal processor 116 receiving the signals from the radiation thermometers 22a . 22b and 22c conditioned and digitized, a storage device 117 which stores the digital data and a control unit 118 like a computer. The signal data of each of the radiation thermometers 22a . 22b and 22c over time can be detected and stored in the storage device 117 get saved. The control unit 118 can also handle real-time tasks, such as converting the signal data into temperatures, averaging and standard deviation calculations, and recording the temperature profiles of the wafers 41 and / or the wafer holder 32 , The data acquisition system 115 is for use in the configuration of 6A but can be used with any of the radiation thermometers shown here. Also, various systems are available to the person skilled in the art for data acquisition.

Das Datenerfassungssystem 115 kann auch konfiguriert sein, die Datenströme für die Verarbeitung von Daten, die erhalten werden, wenn ein gegebener Wafer 41 im Hinblick auf die Strahlungsthermometer richtig orientiert ist, zu synchronisieren. Synchronisation ermöglicht die Extraktion der relevanten Abschnitte des Datenstroms, der den beim Inspizieren, z. B. der Ziele 72a, 72b und 72c, empfangenen Signale entspricht. Diese relevanten Abschnitte des Datenstroms können für die statistische Behandlung über die Zeit gemittelt werden. In einer Ausführungsform erfolgt sowohl die Synchronisation als auch die statistische Behandlung der Daten in Echtzeit. Eine beispielhafte Synchronisierungsroutine ist in US Patent No. 6.349.270 von Gurary, et al. („Gurary”) offenbart.The data acquisition system 115 may also be configured to process the data streams for processing data obtained when a given wafer 41 with regard to the radiation thermometer is properly oriented to synchronize. Synchronization allows the extraction of the relevant portions of the data stream, which is the same when inspecting, e.g. B. the goals 72a . 72b and 72c , received signals corresponds. These relevant portions of the data stream may be averaged over time for statistical treatment. In one embodiment, both synchronization and statistical treatment of the data occur in real time. An exemplary synchronization routine is in US Pat. 6349270 by Gurary, et al. ("Gurary") revealed.

Bezugnehmend auf die 7A und 7B ist ein MOCVD-Reaktor-System 220 gezeigt, welches ein Strahlungsthermometer 222 verwendet, das dazu angeordnet ist, ein Ziel 224 innerhalb des MOCVD-Reaktor-Systems 220 zu inspizieren. Das MOCVD-Reaktor-System 220 umfasst eine Reaktorkammer 226, die operativ mit einem Strömungs-Flansch 228 gekoppelt ist, um ein Gehäuse 230 zu definieren. Der Strömungs-Flansch 228 weist laminare Strömungs-Platten 231 auf, durch die die Gase für den MOCVD-Prozess in die Reaktorkammer 226 geleitet werden. Innerhalb der Reaktorkammer 226 ist eine Wafer-Aufnahme 232 angeordnet, welche eine obere Oberfläche 234 aufweist, die eine Zielebene 233 definiert, auf der das Ziel des Strahlungsthermometers im Wesentlichen befestigt ist. Die obere Oberfläche definiert auch Wafertaschen 235 zur Aufnahme von Substraten oder Wafern 237. Die Wafer-Aufnahme 232 umfasst auch eine untere Oberfläche 236 und ist operativ mit einer Spindel 238 verbunden, die eine Drehachse 240 definiert. Ein Gehäuseverschluss 242 kann angrenzend an die Innenwand der Reaktorkammer 226 herausnehmbar eingesetzt sein und umgibt die Wafer-Aufnahme 232.Referring to the 7A and 7B is a MOCVD reactor system 220 shown which is a radiation thermometer 222 used, which is arranged to a target 224 within the MOCVD reactor system 220 to inspect. The MOCVD reactor system 220 includes a reactor chamber 226 operating with a flow flange 228 is coupled to a housing 230 define. The flow flange 228 has laminar flow plates 231 on, through which the gases for the MOCVD process enter the reactor chamber 226 be directed. Inside the reactor chamber 226 is a wafer shot 232 arranged, which has an upper surface 234 that has a goal level 233 defined on which the target of the radiation thermometer is substantially fixed. The upper surface also defines wafer pockets 235 for receiving substrates or wafers 237 , The wafer shot 232 also includes a bottom surface 236 and is operative with a spindle 238 connected to a rotation axis 240 Are defined. A housing closure 242 may be adjacent to the inner wall of the reactor chamber 226 be removably inserted and surrounds the wafer holder 232 ,

Eine Heizelementanordnung 244 ist unterhaib der Wafer-Aufnahme 232 angebracht, zur strahlungsbasierten Kopplung mit der unteren Oberfläche 236 der Wafer-Aufnahme 232. Die Widerstandheizelementanordnung 244 kann von einem Zylinder 246 umgeben sein und auch nach unten durch eine Heizdraht-Befestigungs-Platte 248 begrenzt sein, um die strahlungsbasierte Kopplung zwischen der Widerstandheizelementanordnung 244 und der Wafer-Aufnahme 232 zu verstärken. Der Zylinder 246 definiert eine Zylinderachse 250, die im Wesentlichen konzentrisch mit der Drehachse 240 ist.A heating element arrangement 244 is under the wafer recording 232 attached, for radiation-based coupling with the lower surface 236 the wafer recording 232 , The resistance heater assembly 244 can from a cylinder 246 be surrounded and also down by a heating wire mounting plate 248 be limited to the radiation-based coupling between the Widerstandheizelementanordnung 244 and the wafer recording 232 to reinforce. The cylinder 246 defines a cylinder axis 250 that is essentially concentric with the axis of rotation 240 is.

Das Strahlungsthermometer 222 ist oben auf dem Strömungs-Flansch 228 montiert und dazu ausgerichtet, die obere Oberfläche 234 der Wafer-Aufnahme 232 durch ein Sichtöffnungs-Fenster 252 zu inspizieren In einer Ausführungsform ist das Sichtöffnungs-Fenster 252 in einer Aussparung 254 angeordnet, die aktiv gekühlt sein kann.The radiation thermometer 222 is on top of the flow flange 228 mounted and aligned, the upper surface 234 the wafer recording 232 through a viewing port window 252 In one embodiment, the viewing port window is 252 in a recess 254 arranged, which can be actively cooled.

Die Heizelementanordnung 244 kann ein peripheres Heizelement 264 umfassen. Das periphere Heizelement 264 wird so genannt, weil es die äußere Peripherie der Heizelementanordnung 244 definiert. Während das hier dargestellte periphere Heizelement 264 ein einzelnes Heizelement ist, ist eine Heizanordnung, in der die peripheren (äußersten) Heizelemente aus zwei oder mehr Heizelementen bestehen, ebenfalls angedacht.The heating element arrangement 244 can be a peripheral heating element 264 include. The peripheral heating element 264 is called so because it is the outer periphery of the heating element assembly 244 Are defined. While the peripheral heating element shown here 264 is a single heating element, a heating arrangement in which the peripheral (outermost) heating elements consist of two or more heating elements is also contemplated.

Um eine gleichmäßige Erwärmung zu begünstigen, ist das periphere Heizelement 264 in der dargestellten Ausführungsform ein in der Nähe der inneren Oberfläche 266 des Zylinders angeordnetes peripheres Heizelement. Eine Vielzahl von Strahlen 2' sind als vom peripheren Heizelement 264 abgestrahlt, innerhalb des Gehäuses 230 zwischen-reflektiert und in das Strahlungsthermometer 222 eintretend, dargestellt.To promote uniform heating, the peripheral heating element 264 in the illustrated embodiment, one near the inner surface 266 the cylinder arranged peripheral heating element. A variety of rays 2 ' are as of the peripheral heating element 264 radiated inside the housing 230 between-reflected and into the radiation thermometer 222 entering, presented.

Bezugnehmend auf 8 ist der Bereich nahe einem oberen Rand 272 des Zylinders 246 und einer äußeren Kante 274 der Wafer-Aufnahme 232 in einer offenbarten Ausführungsform dargestellt. Ein Spalt 276 ist zwischen der äußeren Kante 274 und der Oberkante 272 definiert, um es der Wafer-Aufnahme 232 zu ermöglichen, sich frei zu drehen. Die als aus dem peripheren Heizelement 264 emittiert dargestellten Strahlen 268a, 268b und 268c, stellen drei Arten von Strahlung, die den Spalt 276 verlässt, dar: Strahl 268a stellt direkte Strahlung dar, die den Spalt 276 verlässt, ohne reflektiert zu werden; Strahl 268b stellt Strahlung dar, die von der Innenfläche 266 des Zylinders 246 und der äußeren Kante 274 der Wafer-Aufnahme 232 gestreut wird; und Strahl 268c stellt die Strahlung dar, die von der unteren Fläche 236 der Wafer-Aufnahme 232 und der Heizdraht-Befestigungs-Platte 248 gestreut wird.Referring to 8th the area is near an upper edge 272 of the cylinder 246 and an outer edge 274 the wafer recording 232 in a disclosed embodiment. A gap 276 is between the outer edge 274 and the top edge 272 Defines it to the wafer shot 232 to allow you to turn freely. The as from the peripheral heating element 264 emitted rays shown 268a . 268b and 268c , make three types of radiation, the gap 276 leaves: ray 268a represents direct radiation, which is the gap 276 leaves without being reflected; beam 268b represents radiation from the inner surface 266 of the cylinder 246 and the outer edge 274 the wafer recording 232 is scattered; and beam 268c represents the radiation coming from the lower surface 236 the wafer recording 232 and the heating wire mounting plate 248 is scattered.

Im Betrieb können die Wafertaschen 235 mit Substraten 237 beladen werden (z. B. Saphir). Die Wafer-Aufnahme 232 wird um die Drehachse 240 gedreht und die Heizelementanordnung 244 auf eine Temperatur von rund 1800°C energetisiert. Gase werden durch die laminaren Strömungsplatten 231 hineingeführt, um ein kristallines Wachstumsmaterial (beispielsweise GaN) auf der Wafer-Aufnahme 232 zu bilden, einschließlich der Wafertaschen 235 und jedes darin enthaltenen Substrats 237. Die Temperatur des kristallinen Wachstumsmaterials liegt im Betrieb in der Größenordnung von 800°C.In operation, the wafer bags 235 with substrates 237 be loaded (eg sapphire). The wafer shot 232 becomes about the rotation axis 240 rotated and the heater assembly 244 energized to a temperature of around 1800 ° C. Gases are passing through the laminar flow plates 231 introduced to a crystalline growth material (for example, GaN) on the wafer holder 232 including the wafer bags 235 and any substrate contained therein 237 , The temperature of the crystalline growth material in operation is on the order of 800 ° C.

Die Betriebsbedingungen des Gehäuses 230, wie im Wesentlichen in den 7A und 7B gezeigt, wurden mit einem Strahlenverfolgungs-Programm dreidimensional modelliert. Das Strahlenverfolgungs-Programm wurde ausgeführt, um die Streustrahlungs-Wege zu identifizieren und Streustrahlung, die in das Sichtöffnungs-Fenster 252 eintritt, zu analysieren. Das periphere Heizelement 264 wurde als zusammenhängend angenommen und als eine Strahlungsquelle, die bei einer Temperatur von 1800°C betrieben wird, eingestellt. Die Wafer-Aufnahme 32 (modelliert als Wafer 237 in den Wafertaschen 35 umfassend) wurde sowohl als eine Strahlungsquelle mit 800°C als auch als ein Streumedium modelliert. Die Schwarzkörperabstrahlungssenergie für die Strahlungsquellen wurde basierend auf dem Planckschen Gesetz bei einer Wellenlänge von 405 nm abgeleitet. Die Innenwände des Gehäuses 230 (einschließlich des Gehäuseverschlusses 242, der laminaren Strömungsplatten 231 und derSichtöffnung 252 wurden auch als Streumedien modelliert.The operating conditions of the housing 230 as in essence 7A and 7B were three-dimensionally modeled using a ray tracing program. The ray tracing program was performed to identify the stray radiation paths and stray radiation entering the viewing port window 252 enters, analyze. The peripheral heating element 264 was assumed to be contiguous and set as a radiation source operated at a temperature of 1800 ° C. The wafer shot 32 (modeled as a wafer 237 in the wafer bags 35 comprising) was modeled both as a radiation source at 800 ° C and as a scattering medium. The blackbody radiation energy for the radiation sources was derived based on Planck's law at a wavelength of 405 nm. The inner walls of the housing 230 (including the housing closure 242 , the laminar flow plates 231 and the sight opening 252 were also modeled as scatter media.

Das Strahlungsthermometer 222 wurde an zwei unterschiedlichen Positionen modelliert: einer „äußeren” Position bei einem Radius R in der Nähe des Zentrums der äußersten Wafertaschen 235 (in 7A dargestellt); und einer mittleren (mid-span) Position, zentriert bei ungefähr 2/3 R zwischen der äußeren Position und der Drehachse 240. Die Menge der von dem Ziel 224 abgestrahlten und direkt in das Strahlungsthermometer 222 eintretenden 405 nm-Strahlung („Signalstrahlung”) wurde mit der in dem Gehäuse 230 zwischen-reflektierten und in das Strahlungsthermometer 222 eintretenden Menge der 405 nm-Strahlung („Streustrahlung”) verglichen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 dargestellt. Tabelle 3: Vorausgesagter Bruchteil der Strahlungs-Wellenlänge, welcher der Signal- und Streustrahlung bei 405 nm (Ziel auf 800°C; peripheres Heizelement auf 1800°C) zugeschrieben wird Äußere Position Mittelposition Signalstrahlung 3% 30% Streustrahlung 97% 70% Temperaturfehler bei 405 nm Wellenlänge 127°C 41°C The radiation thermometer 222 was modeled at two different positions: an "outer" position at a radius R near the center of the outermost wafer pockets 235 (in 7A shown); and a mid-span position centered at about 2/3 R between the outer position and the axis of rotation 240 , The amount of the target 224 radiated and directly into the radiation thermometer 222 entering 405 nm radiation ("signal radiation") was with that in the housing 230 between-reflected and in the radiation thermometer 222 amount of 405 nm radiation ("scattered radiation"). The results are shown in Table 3. Table 3: Predicted fraction of the radiation wavelength attributed to the signal and scattered radiation at 405 nm (target at 800 ° C; peripheral heating element at 1800 ° C) Outer position center position signal radiation 3% 30% scattered radiation 97% 70% Temperature error at 405 nm wavelength 127 ° C 41 ° C

Das Strahlverfolgungsmodell sagte vorher, dass bei einem peripheren Heizelement 264, das einen kontinuierlichen Ring bildet, und für das an der äußeren Position zentrierte Strahlungsthermometer 222 ungefähr 97% des Strahlungsflusses zum Detektor eines Standard-Strahlungsthermometers bei der Wellenlänge von 405 nm der Streustrahlung zuzuschreiben sind. In der Mittelposition wird vorausgesagt, dass die Streustrahlung für ungefähr 70% des Gesamtsignals verantwortlich ist. Diese Streulicht-Beiträge verursachen Temperatur-Abweichungsfehler von ca. 127°C bzw. 41°C. Weiterhin zeigen die Ergebnisse des Strahlverfolgungs-Modells, dass ungefähr 92% der Streustrahlung, die den Detektor des Strahlungsthermometers erreicht, von der unteren Oberfläche 236 der Wafer-Aufnahme 232 und der Filament Heizdraht-Befestigungs-Platte 248 gestreut wird (wie durch Strahl 268c in 8 dargestellt).The ray tracing model predicted that for a peripheral heating element 264 forming a continuous ring and the radiation thermometer centered at the outer position 222 Approximately 97% of the radiation flux to the detector of a standard radiation thermometer at the wavelength of 405 nm is attributable to scattered radiation. In the center position, it is predicted that the scattered radiation accounts for approximately 70% of the total signal. These stray light contributions cause temperature deviation errors of approximately 127 ° C and 41 ° C, respectively. Furthermore, the results of the ray-tracing model show that approximately 92% of the scattered radiation reaching the detector of the radiation thermometer comes from the lower surface 236 the wafer recording 232 and the filament heating wire mounting plate 248 is scattered (as by beam 268c in 8th shown).

Bezugnehmend auf 9 ist eine Heizelementanordnung 244a in einer offenbarten Ausführungsform dargestellt, die ein inneres Heizelement 304 und ein peripheres Heizelement 264a umfasst. Der Strömungs-Flansch 228 und die Wafer-Aufnahme 232 sind in dieser Ansicht entfernt, um die Anordnung der Heizelementanordnung 244a deutlich zu zeigen. Die Spindel 238, der Gehäuse-Verschluss 242 und die Heizdraht-Befestigungs-Platte 248 sind in dieser Ansicht ebenfalls sichtbar. Die Heizelemente 264a und 304 umfassen elektrische Anschlüsse 306 bzw. 308.Referring to 9 is a heating element arrangement 244a in a disclosed embodiment, which is an internal heating element 304 and a peripheral heating element 264a includes. The flow flange 228 and the wafer shot 232 are removed in this view, the arrangement of the heating element assembly 244a to show clearly. The spindle 238 , the housing closure 242 and the heating wire mounting plate 248 are also visible in this view. The heating elements 264a and 304 include electrical connections 306 respectively. 308 ,

Die Anschlussverbindung 306 belegt ein Bogensegment 310 des peripheren Heizelements 264a, in der der elektrische Widerstand im Vergleich zu anderen Bogensegmenten des peripheren Heizelements gleicher Länge deutlich reduziert ist. Das heißt, dass das Bogensegment 310 einen Abschnitt 312 des peripheren Heizelements 264a mit einem geringen Wärmefluss bildet. Die Anschlussverbindung 306 arbeitet verglichen mit dem Hochwiderstandsabschnitt des peripheren Heizelements 264a mit einer deutlich reduzierten Temperatur. Zum Beispiel arbeitet in einer nicht einschränkenden Ausführungsform das periphere Heizelement 264a mit einer maximalen Betriebstemperatur von nominell 2000°C. Bei diesem Betriebszustand arbeitet die Anschlussverbindung 306 bei ca. 1500°C und es wird angenommen, dass die nominale Temperatur auf dem Bogensegment 310 bei 1700°C oder weniger liegt, oder zumindest 300°C geringer als die Betriebstemperatur des Hochwiderstandsabschnitts des peripheren Heizelements 264a. Somit arbeitet der Abschnitt 312 (das heißt, der elektrische Anschluss 306) mit einem geringen Wärmefluss des peripheren Heizelements 264a in Bezug auf die Betriebstemperatur, bei einer wesentlich niedrigeren Temperatur, als der Rest des peripheren Heizelements 264a, so dass der Strahlungsbeitrag des Abschnitts 312 mit einem geringen Wärmefluss bei 405 nm um ungefähr zwei Größenordnungen kleiner ist, als der des Hochwiderstandsabschnitts des peripheren Heizelements 264a (siehe 1). The connection connection 306 occupies an arc segment 310 the peripheral heating element 264a , in which the electrical resistance is significantly reduced compared to other arc segments of the peripheral heating element of the same length. That means that the arc segment 310 a section 312 the peripheral heating element 264a forms with a low heat flow. The connection connection 306 operates compared to the high resistance portion of the peripheral heating element 264a with a significantly reduced temperature. For example, in one non-limiting embodiment, the peripheral heating element operates 264a with a maximum operating temperature of nominal 2000 ° C. In this operating state, the connection connection works 306 at about 1500 ° C and it is assumed that the nominal temperature on the arc segment 310 at 1700 ° C or less, or at least 300 ° C lower than the operating temperature of the high resistance portion of the peripheral heating element 264a , Thus, the section works 312 (that is, the electrical connection 306 ) with a low heat flux of the peripheral heating element 264a in terms of operating temperature, at a substantially lower temperature than the remainder of the peripheral heating element 264a , so that the radiation contribution of the section 312 with a low heat flux at 405 nm is smaller by about two orders of magnitude than that of the high resistance portion of the peripheral heating element 264a (please refer 1 ).

Das innere Heizelement 304 der Heizelementanordnung 244a ist so angeordnet, dass eine erste Halb-Länge 314 innerhalb eines ersten Halbkreises und eine zweite Halb-Länge 316 innerhalb eines zweiten Halbkreises ist. Dementsprechend gibt es eine Diskontinuitäts-Linie 318, die zwischen der ersten und der zweiten Halblänge 314 und 316 liegt, die nur an einer Stelle in der Nähe der Spindel 238 und des elektrischen Anschlusses 308 überbrückt wird.The inner heating element 304 the heating element arrangement 244a is arranged so that a first half-length 314 within a first semicircle and a second half-length 316 within a second semicircle. Accordingly, there is a discontinuity line 318 between the first and second half-length 314 and 316 that lies just at one point near the spindle 238 and the electrical connection 308 is bridged.

Es wurde ein Experiment durchgeführt, um den relativen Beitrag des peripheren Heizelements 264a zum Streustrahlungsbeitrag bei der 405 nm Wellenlänge, verglichen mit der Heizelementanordnung 244a als Ganzes, zu bestimmen. Das innere Heizelement 304 und das periphere Heizelement 264a wurden vollständig mit Energie versorgt und gesteuert, die Wafer-Aufnahme 232 auf einer stationären Temperatur nahe 800°C zu halten, wie es bei einem normalen Kristallwachstumsvorgang erfolgen würde. Dann wurde die Stromzufuhr an das periphere Heizelement 264a begrenzt, so dass das periphere Heizelement 264a nur bei etwa halber Leistung betrieben werden konnte, während das System weiterhin dazu gesteuert wurde, die Wafer-Aufnahme 232 auf die oder nahe der 800°C Temperatur zu erwärmen. Auf diese Weise wurde der Strahlungsbeitrag des peripheren Heizelements 264a bei der 405 nm Wellenlänge auf Vernachlässigbares reduziert, während die Wafer-Aufnahme 232 im Wesentlichen auf Temperatur blieb und das innere Heizelement 304 tatsächlich bei einer etwas höheren Temperatur betrieben wurde, um die geringere Wärmezufuhr vom peripheren Heizelement 264a auszugleichen. Dann wurde die Stromversorgung des inneren Heizelements 304 ebenfalls auf etwa halbe Kapazität begrenzt. Es wurde eine Messung mit dem Strahlungsthermometer 222 unter allen drei Betriebsbedingungen vorgenommen, wobei die dritte Bedingung (sowohl das periphere Heizelement 264a als auch das innere Heizelement 304 bei halber Leistung) unmittelbar nach dem Begrenzen der Leistung des inneren Heizungselements 304 vorgenommen wurde. Basierend auf diesen Messungen wurde festgestellt, dass das periphere Heizelement 264a zwischen 80% und 90% der durch das Strahlungsthermometer 222 empfangenen Streustrahlung beisteuerte. Somit wurde die Vereinfachung des Modellierens, nur die von dem peripheren Heizelement 264 ausgehende Strahlung anstatt der gesamten Heizelementanordnung 244 von 7A, validiert.An experiment was performed to determine the relative contribution of the peripheral heating element 264a to the scattering contribution at the 405 nm wavelength as compared to the heater array 244a as a whole, to determine. The inner heating element 304 and the peripheral heating element 264a were fully powered and controlled, the wafer shot 232 at a steady state temperature near 800 ° C, as would be done in a normal crystal growth process. Then the power was supplied to the peripheral heating element 264a limited, so that the peripheral heating element 264a could only be operated at about half power while still controlling the system, the wafer shot 232 to heat to or near the 800 ° C temperature. In this way, the radiation contribution of the peripheral heating element 264a at the 405 nm wavelength reduced to negligible while recording the wafer 232 essentially remained at temperature and the inner heating element 304 was actually operated at a slightly higher temperature to the lower heat input from the peripheral heating element 264a compensate. Then the power supply of the inner heating element 304 also limited to about half capacity. It was a measurement with the radiation thermometer 222 under all three operating conditions, the third condition (both the peripheral heating element 264a as well as the inner heating element 304 at half power) immediately after limiting the power of the inner heater element 304 was made. Based on these measurements, it was found that the peripheral heating element 264a between 80% and 90% of that emitted by the radiation thermometer 222 received scattered radiation contributed. Thus, the simplification of modeling has been made, only that of the peripheral heating element 264 outgoing radiation instead of the entire heating element arrangement 244 from 7A , validated.

Es wurde eine Theorie entwickelt, dass, da ein so großer Anteil der Streustrahlung von dem peripheren Heizelement 264 stammt, die Streustrahlung durch das Begrenzen der Emission des peripheren Heizelements lokal gesteuert werden kann. Das heißt, wenn das Ziel 224 des Strahlungsthermometers 222 auf einem Bereich der Zielebene 233, der in der Nähe einer Zone des peripheren Heizelement 264, dessen emittierte Strahlung weitgehend reduziert, eingefangen oder weggeleitet ist, befestigt ist, sollte die durch das Strahlungsthermometer empfangene Streustrahlung reduziert werden.A theory has been developed that with so much of the scattered radiation from the peripheral heating element 264 The scattered radiation can be locally controlled by limiting the emission of the peripheral heating element. That is, if the goal 224 of the radiation thermometer 222 on an area of the target level 233 which is near a zone of the peripheral heating element 264 whose emitted radiation is substantially reduced, trapped or conducted away, the stray radiation received by the radiation thermometer should be reduced.

Ein Streustrahlungserfassungs-Experiment wurde durchgeführt, um diese Theorie zu testen. Das Strahlungsthermometer 222 wurde dazu eingerichtet, elektromagnetische Strahlung über einen schmalen Bandpass, der nominell um 405 nm zentriert ist, zu detektieren. Ein zweites Infrarot-Strahlungsthermometer 320 (7A) wurde dazu eingerichtet, elektromagnetische Strahlung über einen Bandpass, der nominell um 900 nm zentriert ist, zu detektieren. Es wird daran erinnert, dass, wie oben beschrieben, die Änderung in der spektralen Schwarzkörperemissionsenergie bei 405 nm äußerst empfindlich auf Temperaturänderungen reagiert (Bezugszeichen 14 und 16, 1). Dementsprechend reagiert das Strahlungsthermometer 222, das dazu eingerichtet ist, Strahlung nominell bei 405 nm zu erfassen, extrem empfindlich auf Streustrahlung, die von dem peripheren Heizelement 264 stammt. Jedoch ist im relevanten Temperaturbereich (nominal 2100 K) die Änderung der spektralen Schwarzkörperabstrahlungsenergie bei 900 nm Wellenlänge (unter erneuter Bezugnahme auf 1 und das Plancksche Gesetz) sehr unempfändlich gegenüber Temperaturänderung bei 900 nm (siehe Bezugszeichen 322, 1). Dementsprechend ist das bei 900 nm arbeitende Infrarot-Strahlungsthermometer 320 wesentlich weniger empfindlich gegenüber Streustrahlung, die von dem peripheren Heizelement 264 stammt, und stattdessen empfindlicher gegenüber Änderungen in der Temperatur der Wafer-Aufnahme 232 (nominell bei 1100 K; siehe Bezugszeichen 324, 1).A scattered radiation detection experiment was conducted to test this theory. The radiation thermometer 222 was designed to detect electromagnetic radiation over a narrow bandpass centered nominally around 405 nm. A second infrared radiation thermometer 320 ( 7A ) was adapted to detect electromagnetic radiation via a bandpass centered nominally at 900 nm. It will be recalled that, as described above, the change in spectral blackbody emission energy at 405 nm is extremely sensitive to changes in temperature (Fig 14 and 16 . 1 ). Accordingly, the radiation thermometer reacts 222 , which is designed to detect radiation nominally at 405 nm, extremely sensitive to stray radiation from the peripheral heating element 264 comes. However, in the relevant temperature range (nominally 2100 K), the change in the spectral blackbody radiation energy at 900 nm wavelength (under renewed with reference to 1 and Planck's Law) are very insensitive to temperature change at 900 nm (see reference numeral 322 . 1 ). Accordingly, the infrared radiation thermometer operating at 900 nm 320 much less sensitive to stray radiation from the peripheral heating element 264 is, and instead more sensitive to changes in the temperature of the wafer recording 232 (nominal at 1100 K, see reference numeral 324 . 1 ).

Daher basiert das Streustrahlungserfassungs-Experiment auf einem Vergleich der von einem Detektor, der sehr empfindlich hinsichtlich Streustrahlung ist (das Strahlungsthermometer 222), angegebenen Temperaturen und den von einer Referenzeinrichtung, die gegenüber Streustrahlung unempfindlich ist (der Infrarotstrahlung auf der Basis Thermometer 320), angegebenen Temperaturen.Therefore, the scattered radiation detection experiment is based on a comparison of that of a detector which is very sensitive to scattered radiation (the radiation thermometer 222 ), and of a reference device which is insensitive to scattered radiation (the infrared radiation based on thermometer 320 ), indicated temperatures.

Bezugnehmend auf 10 ist eine typische Streustrahlungssignatur 330 dargestellt. Die Streustrahlungssignatur 330 basiert auf einem Vergleich eines Infrarot-Temperatursignals 332, welches vom Infrarot-Strahlungsthermometer 320 erzeugt wurde, und einem optischen oder „Blaulicht” Temperatursignal 334, welches von dem Strahlungsthermometer 222, welches Strahlung bei nominell 405 nm detektiert, erzeugt wurde. Bei den in 10 gezeigten Daten inspizieren sowohl das Strahlungsthermometer 222 als auch das Infrarot-Strahlungsthermometer 320 Zielorte auf der Zielebene 233, die ähnlich gelegen sind (d. h. in ähnlichen Radien von der Drehachse 240). Auch die Daten in 10 wurden normalisiert, so dass die Anfangstemperaturen, die beim anfänglichen Abkühlen gezeigt werden (erste Zone I von 10) das gleiche verfolgen.Referring to 10 is a typical stray radiation signature 330 shown. The scattered radiation signature 330 based on a comparison of an infrared temperature signal 332 , which from the infrared radiation thermometer 320 was generated, and an optical or "blue light" temperature signal 334 that of the radiation thermometer 222 , which detects radiation at nominal 405 nm, was generated. At the in 10 The data shown both inspect the radiation thermometer 222 as well as the infrared radiation thermometer 320 Destinations at the destination level 233 that are similarly located (ie in similar radii from the axis of rotation 240 ). Also the data in 10 were normalized so that the initial temperatures shown on initial cooling (first zone I of 10 ) pursue the same.

Für das Streustrahlungserfassungsexperiment wurde das MOCVD-Reaktor-System 220 dazu betrieben, die Wafer-Aufnahme auf eine erste Steuertemperatur zu bringen. Dann wurde die Steuertemperatur nach unten auf eine niedrigere Sollwerttemperatur, unterhalb der ersten erhöhten Temperatur, eingestellt. Eine erste Zone I der Streustrahlungssignatur 330 stellt die Kühlung der Wafer-Aufnahme 232 als einen stetigen Abfall in den Temperatursignalen 332 und 334 dar. Eine zweite Zone 11 der Streustrahlungssignatur 330 stellt eine Verstetigung der Temperatursignale 332 und 334 dar, wobei der Temperaturregler des MOCVD-Systems 220 ein kontrolliertes Gleichgewicht bei der niedrigeren Solltemperatur herstellt.For the scattered radiation detection experiment, the MOCVD reactor system was used 220 operated to bring the wafer recording to a first control temperature. Then the control temperature was set down to a lower setpoint temperature, below the first elevated temperature. A first zone I of the scattered radiation signature 330 provides the cooling of the wafer shot 232 as a steady drop in the temperature signals 332 and 334 a second zone 11 the scattered radiation signature 330 represents a stabilization of the temperature signals 332 and 334 where the temperature controller of the MOCVD system 220 establishes a controlled equilibrium at the lower setpoint temperature.

Der Infrarot-Temperatursignal 332 folgt während des oben beschriebenen Prozesses im Wesentlichen dem wahren Temperaturprofil der Wafer-Aufnahme. Das heißt, dass die tatsächliche Temperatur der Wafer-Aufnahme 232 in dem Zone II-Teil der Streustrahlungssignatur 330 eine allmähliche Umkehr 336, gefolgt von einem im Wesentlichen monotonen Temperaturanstieg 338 erfährt. Die allmähliche Umkehr 336 und der monotone Temperaturanstieg 338 sind ein Ergebnis der thermischen Masse der Wafer-Aufnahme 232.The infrared temperature signal 332 follows essentially the true temperature profile of the wafer shot during the process described above. That is, the actual temperature of the wafer recording 232 in the zone II part of the scattered radiation signature 330 a gradual reversal 336 followed by a substantially monotonic increase in temperature 338 experiences. The gradual reversal 336 and the monotonous temperature rise 338 are a result of the thermal mass of the wafer receptacle 232 ,

Das optische Temperatursignal 334 wird jedoch durch eine scharfe Umkehr 342, gefolgt von einem erheblichen Überschwinger 344 und einem leichten Unterschwinger 346 in dem Zone II-Teil der Streustrahlungssignatur 330 charakterisiert, bevor es sich bei einer kontrollierten Gleichgewichtstemperatur 348 einpendelt. Das optische Temperatursignal 334 ist eine Mischung des von der Wafer-Aufnahme 232 ausgesandten Signals 232 und der Streustrahlung, die auf das Ziel 224 auf der Zielebene 233 einfällt und in das Strahlungsthermometer 222 reflektiert wird. Der Überschwinger 344 und der Unterschwinger 346 sind für ein proportionalverstärktes Temperaturprofil, das die Heizelementanordnung 244 beim Reagieren auf einen neuen Sollwert erfährt, charakteristisch. Es wird angenommen, dass das optische Temperatursignal 334 dem Steuertemperaturprofil der Heizelementanordnung 244 eng folgt, weil das optische Temperatursignal 334 von der Streustrahlungskomponente dominiert wird, wie durch das Strahlverfolgungsmodell vorhergesagt.The optical temperature signal 334 However, this is due to a sharp reversal 342 followed by a significant overshoot 344 and a slight undershoot 346 in the zone II part of the scattered radiation signature 330 characterized before it is at a controlled equilibrium temperature 348 levels off. The optical temperature signal 334 is a mix of the wafer shot 232 emitted signal 232 and the scattered radiation on the target 224 at the target level 233 invades and into the radiation thermometer 222 is reflected. The overshoot 344 and the undershoot 346 are for a proportionally enhanced temperature profile, which is the heating element arrangement 244 when reacting to a new setpoint experiences, characteristic. It is assumed that the optical temperature signal 334 the control temperature profile of the heating element arrangement 244 closely follows, because the optical temperature signal 334 is dominated by the scattered radiation component as predicted by the ray tracing model.

Daher kann man qualitativ bestimmen, ob die von dem Strahlungsthermometer 222 empfangene Strahlung eine starke Streustrahlungskomponente aufweist. Temperatursignale, die einem ähnlichen Profil wie das Infrarot-Strahlungssignal 332 (schrittweise Umkehr mit monotonem Anstieg) folgen, werden nicht durch gestreute Strahlung dominiert, während Temperatursignale, die einem ähnlichen Profil wie das optische Strahlungssignal 332 (scharfe Umkehr mit erheblichem Überschwinger) folgen, durch gestreute Strahlung dominiert werden.Therefore, one can qualitatively determine whether that of the radiation thermometer 222 received radiation has a strong scattered radiation component. Temperature signals that have a similar profile as the infrared radiation signal 332 (gradual inversion with monotonic increase) are not dominated by scattered radiation, while temperature signals have a profile similar to that of the optical radiation signal 332 (sharp reversal with significant overshoot) follow, dominated by scattered radiation.

Bezugnehmend auf 11 wurde das Streustrahlungserfassungs-Experiment durch Inspizieren der Ziele 224a, 224b, 224c und 224d mit dem Strahlungsthermometer 222, wobei es wieder dazu eingerichtet war, Strahlung bei 405 nm nominaler Wellenlänge zu detektieren, an mehreren verschiedenen Positionen auf der Zielebene 233 wiederholt. Während 11 eine freigelegte Heizelementanordnung 244a zeigt, versteht es sich, dass während des Streustrahlungserfassungs-Experiments die Wafer-Aufnahme 232 an ihrem Platz war und in einem Drehmodus arbeitete. Entsprechend zeigt 11 die Ausrichtung der Heizelementanordnung 244a im Verhältnis dazu, wo die Ziele 224a bis 224d auf der Zielebene 233, die sich über der Heizelementanordnung 244a befindet, angeordnet sind.Referring to 11 became the scattered radiation detection experiment by inspecting the targets 224a . 224b . 224c and 224d with the radiation thermometer 222 Again, it was set up to detect radiation at 405 nm nominal wavelength, at several different positions at the target level 233 repeated. While 11 an exposed heater element assembly 244a It should be understood that during the scattered radiation detection experiment, the wafer shot 232 was in place and worked in a rotary mode. According to shows 11 the orientation of the heating element arrangement 244a relative to where the goals are 224a to 224d at the target level 233 extending above the heater assembly 244a is located.

Um die Theorie zu prüfen, dass die Streustrahlung in der Nähe eines Abschnitts des peripheren Heizelements 264a mit geringem Wärmefluss reduziert ist, wurde die Heizelementanordnung 244a so angeordnet, dass der Abschnitt mit geringem Wärmefluss 312 in der Nähe der Ziele 224a und 224b war, während der Abschnitt des peripheren Heizelements 264a, der in der Nähe der Ziele 224c und 224d war, ein kontinuierlicher Abschnitt 350 war und einen hohen Wärmefluss aufwies. Die Ziele 224a und 224d wurden, obwohl diametral gegenüberliegend, beide in einem radialen Abstand von etwa 195 mm (7,68 Zoll) von der Drehachse 240 zentriert. Ebenso wurden die Ziele 224b und 224c, obwohl diametral gegenüberliegend, beide in einem radialen Abstand von etwa 142 mm (5,6 Zoll) von der Drehachse 240 zentriert. To test the theory that the stray radiation near a portion of the peripheral heating element 264a is reduced with low heat flow, the heating element arrangement 244a arranged so that the section with low heat flow 312 near the goals 224a and 224b was while the section of the peripheral heating element 264a that is near the goals 224c and 224d was, a continuous section 350 was and had a high heat flow. The goals 224a and 224d although diametrically opposite, were both at a radial distance of about 7.68 inches (195 mm) from the axis of rotation 240 centered. Likewise, the goals became 224b and 224c although diametrically opposite, both at a radial distance of about 5.6 inches from the axis of rotation 240 centered.

Bezugnehmend auf die 12A und 12B, sind die Ergebnisse der Tests dargestellt. Optische Temperatursignale 352 und 354 von 12A wurden von den Zielen 224a und 224d erlangt, d. h. an einer äußeren radialen Position. Man beachte, dass das optische Temperatursignal 354, das in der Nähe eines Abschnitts des peripheren Heizelements 264a mit hohem Wärmefluss erlangt wurde, eine Temperaturprofilcharakteristik einer hohen Streustrahlungskomponente (scharfe Umkehr 342a mit einem starken Überschwinger 344a) aufweist. Jedoch hat das optische Temperatursignal 352, welches in der Nähe der Zone 312 des peripheren Heizelements 264a mit geringem Wärmefluss 312 erlangt wurde, die gleiche Temperaturprofilcharakteristik wie das Infrarot-Strahlungssignal 332 von 10 (schrittweise Umkehr 336a mit monotonem Temperaturanstieg 338a).Referring to the 12A and 12B , the results of the tests are shown. Optical temperature signals 352 and 354 from 12A were from the goals 224a and 224d obtained, ie at an outer radial position. Note that the optical temperature signal 354 that is near a portion of the peripheral heating element 264a obtained with a high heat flux, a temperature profile characteristic of a high stray radiation component (sharp inversion 342a with a strong overshoot 344a ) having. However, the optical temperature signal has 352 which is near the zone 312 the peripheral heating element 264a with low heat flow 312 was obtained, the same temperature profile characteristics as the infrared radiation signal 332 from 10 (gradual reversal 336a with monotonous temperature rise 338a ).

Mit Bezug auf 12B, wurden die optischen Temperatursignale 356 und 358 von den Zielen 224b bzw. 224c erlangt, d. h. in mittleren Positionen. Man beachte, dass das optische Temperatursignal 358, das in der Nähe des kontinuierlichen Abschnitts des peripheren Heizelements 264a mit hohem Wärmefluss erlangt wurde, eine Temperaturprofilcharakteristik einer hohen Streustrahlungskomponente (scharfe Umkehr 342b mit einem starken Überschwinger 144b) aufweist. Jedoch hat das optische Temperatursignal 356, welches an einer mittleren Position in der Nähe der Zone 312 des peripheren Heizelements 264a mit geringem Wärmefluss 312 erlangt wurde, die gleiche Temperaturprofilcharakteristik, wie das Infrarot-Strahlungssignal 332 von 10 (schrittweise Umkehr 336b mit monotonem Temperaturanstieg 338b).Regarding 12B , were the optical temperature signals 356 and 358 from the goals 224b respectively. 224c attained, ie in middle positions. Note that the optical temperature signal 358 that is near the continuous section of the peripheral heating element 264a obtained with a high heat flux, a temperature profile characteristic of a high stray radiation component (sharp inversion 342b with a strong overshoot 144b ) having. However, the optical temperature signal has 356 which is at a middle position near the zone 312 the peripheral heating element 264a with low heat flow 312 was obtained, the same temperature profile characteristic, as the infrared radiation signal 332 from 10 (gradual reversal 336b with monotonous temperature rise 338b ).

Dementsprechend ist eine Achse reduzierter gestreuter Strahlung 362 (11) als sich auf der Zielebene 233 radial von der Drehachse 240 und über die Mitte der Zone 312 mit geringem Wärmefluss erstreckend definiert. Ziele 224 auf der Zielfläche 233, die in der Nähe der Achse 362 sind, haben eine reduzierte Streustrahlungskomponente, wodurch im Vergleich zu an anderen Stellen auf der Zielebene 233 inspizierten Zielen ein verringerter Abweichungsfehler in der Temperaturbestimmung induziert wird. In einer Ausführungsform ist das Ziel 224 entlang einer Achse 362 zentriert oder berührt sie anderweitig oder überlappt sie. In einer weiteren Ausführungsform fällt das Ziel 224 in einen rechteckigen Bereich 364 verringerter gestreuter Strahlung, definiert als eine Länge 366 aufweisend, die sich von der Drehachse 240 sich bis zur äußeren Kante 274 der Wafer-Aufnahme 232 (in 11 nicht gezeigt) erstreckt, und eine ungefähre Breite 368 aufweisend, die durch die Sehne des Bogensegments 310 definiert ist.Accordingly, there is an axis of reduced scattered radiation 362 ( 11 ) as at the target level 233 radially from the axis of rotation 240 and over the middle of the zone 312 Defined extending with low heat flux. aims 224 on the target area 233 near the axis 362 are, have a reduced stray radiation component, which, compared to elsewhere on the target level 233 inspected targets a reduced deviation error in the temperature determination is induced. In one embodiment, the goal is 224 along an axis 362 centers or otherwise touches or overlaps them. In another embodiment, the goal falls 224 in a rectangular area 364 reduced scattered radiation, defined as a length 366 having, extending from the axis of rotation 240 down to the outer edge 274 the wafer recording 232 (in 11 not shown), and an approximate width 368 having, through the tendon of the arch segment 310 is defined.

Bezugnehmend auf die 13A und 13B wird in einer offenbarten Ausführungsform eine Strahlungsfalle 372 zum Aufnehmen eines Teils der Strahlung, die von einem bestimmten Abschnitt 374 des peripheren Heizelements 264 abgestrahlt wird, dargestellt. In einer Ausführungsform umfasst die Strahlungsfalle 372 eine Vertiefung 376, die in dem Gehäuseverschluss 242, der eine tangentiale Abmessung 378 aufweist, definiert ist. In einer Ausführungsform ist der bestimmte Abschnitt 374 des peripheren Heizelements 264 als das Bogensegment definiert, das unmittelbar neben der Strahlungsfalle 372 angeordnet ist und die gleiche tangentiale Abmessung 378 aufweist.Referring to the 13A and 13B In a disclosed embodiment, it becomes a radiation trap 372 for picking up a portion of the radiation coming from a particular section 374 the peripheral heating element 264 is emitted, shown. In one embodiment, the radiation trap comprises 372 a depression 376 that in the housing closure 242 , which is a tangential dimension 378 has defined. In one embodiment, the particular section is 374 the peripheral heating element 264 defined as the arc segment immediately adjacent to the radiation trap 372 is arranged and the same tangential dimension 378 having.

Im Betrieb wird ein Teil der von dem bestimmten Abschnitt 374 abgestrahlten Strahlung 380 in den Hohlraum 376 geleitet, entweder durch direkte Bestrahlung oder durch Reflexion an den verschiedenen Oberflächen in der Nähe der Strahlungsfalle 372. Die Strahlungsfalle 372 begrenzt somit lokal die Ausbreitung von Strahlung durch Einfangen der Strahlung 380. In dieser Ausführungsform ist die Achse reduzierter gestreuter Strahlung 362 auf der Zielebene 233 definiert und erstreckt sich von der Drehachse 240 und durch die tangentiale Mitte der Vertiefung 376. Die Breite 368 der rechteckigen Zone 364 reduzierter gestreuter Strahlung wird durch die Sehne der tangentialen Abmessung 378 definiert.In operation, part of the particular section 374 radiated radiation 380 in the cavity 376 directed, either by direct irradiation or by reflection at the various surfaces in the vicinity of the radiation trap 372 , The radiation trap 372 thus limits locally the propagation of radiation by trapping the radiation 380 , In this embodiment, the axis is reduced scattered radiation 362 at the target level 233 defined and extends from the axis of rotation 240 and through the tangential center of the depression 376 , The width 368 the rectangular zone 364 Reduced scattered radiation is due to the tendon of the tangential dimension 378 Are defined.

Bezugnehmend auf 14 wird in einer offenbarten Ausführungsform ein Strahlungs-Deflektor 392 zum Ablenken eines Teils der Strahlung, die von einem bestimmten Abschnitt 394 des peripheren Heizelements 264 abgestrahlt wird, dargestellt. In einer Ausführungsform umfasst der Strahlungs-Deflektor 392 eine Ausbuchtung 396, die radial nach innen in die Nähe der äußeren Kante 274 der Wafer-Aufnahme 232 hervorspringt. Die Ausbuchtung 396 kann als eine tangentiale Abmessung 398 aufweisend charakterisiert werden. In einer Ausführungsform ist der bestimmte Abschnitt 394 des peripheren Heizelements 264 als das Bogensegment definiert, das unmittelbar neben dem Strahlungs-Deflektor 392 angeordnet ist und die gleiche tangentiale Abmessung 398 wie die Ausbuchtung 396 aufweist.Referring to 14 In one disclosed embodiment, a radiation deflector 392 for deflecting a portion of the radiation coming from a particular section 394 the peripheral heating element 264 is emitted, shown. In one embodiment, the radiation deflector comprises 392 a bulge 396 that is radially inward near the outer edge 274 the wafer recording 232 protrudes. The bulge 396 can be considered a tangential dimension 398 to be characterized. In One embodiment is the particular section 394 the peripheral heating element 264 defined as the arc segment, immediately adjacent to the radiation deflector 392 is arranged and the same tangential dimension 398 like the bulge 396 having.

Im Betrieb wird ein Teil der von dem bestimmten Abschnitt 374 abgestrahlten Strahlung 402 in die Ausbuchtung 396 geleitet, entweder durch direkte Bestrahlung oder durch Reflexion an den verschiedenen Oberflächen in der Nähe des Strahlungs-Deflektors 392. Der Strahlungs-Deflektor 392 begrenzt somit lokal den Strahlungseinfall durch Streuen der Strahlung 402, weg von einer Ebene 404, die durch die Drehachse 240 definiert ist und durch die Ausbuchtung 396 verläuft. In dieser Ausführungsform ist die Achse reduzierter gestreuter Strahlung 362 durch den Schnitt der Zielebene 233 und der Ebene 404 definiert und erstreckt sich von der Drehachse 240 durch den Strahlungs-Deflektor 392. Die Breite 368 der rechteckigen Zone 364 reduzierter gestreuter Strahlung wird durch die Sehne der tangentialen Abmessung 398 des Strahlungs-Deflektors 392 definiert.In operation, part of the particular section 374 radiated radiation 402 in the bulge 396 directed, either by direct irradiation or by reflection at the various surfaces in the vicinity of the radiation deflector 392 , The radiation deflector 392 thus limits local radiation incidence by scattering the radiation 402 , away from a plane 404 passing through the axis of rotation 240 is defined and through the bulge 396 runs. In this embodiment, the axis is reduced scattered radiation 362 by cutting the target plane 233 and the plane 404 defined and extends from the axis of rotation 240 through the radiation deflector 392 , The width 368 the rectangular zone 364 Reduced scattered radiation is due to the tendon of the tangential dimension 398 of the radiation deflector 392 Are defined.

In einer offenbarten Ausführungsform ist das Heizelement mit Hardware zum Implementieren mindestens einer der hier dargestellten Techniken zum lokalen Reduzieren von Streustrahlung ausgerüstet. Ein Satz von Befehlen wird auch auf einem greifbaren Medium bereitgestellt (z. B. beschriebene Papierkopie oder computerzugreifbar), wobei die Befehle beschreiben, wie ein Strahlungsthermometer relativ zur Orientierung des Heizelements für eine reduzierten Streustrahlungskomponente, wie hierin beschrieben, auszurichten ist. Eine solche Kombination kann beispielsweise zur Nachrüstung vorhandener CVD-Reaktor-Systeme verwendet werden.In a disclosed embodiment, the heating element is equipped with hardware for implementing at least one of the techniques for locally reducing stray radiation described herein. A set of instructions is also provided on a tangible medium (eg, paper copy described or computer-accessible), which instructions describe how to align a radiation thermometer relative to the orientation of the heater for a reduced stray radiation component as described herein. Such a combination can be used, for example, to retrofit existing CVD reactor systems.

Bezugnehmend auf 15 wird ein Zweiwellenlängen-Pyrometer 420 in einer offenbarten Ausführungsform dargestellt. Das Zweiwellenlängen-Pyrometer 420 besteht aus zwei Strahlungsthermometern 422 und 424, die jeweils dazu eingerichtet sind, eine andere Zentralwellenlänge zu betrachten, zum Beispiel die 930 nm bzw. die 405 nm Wellenlänge. Jedes der Strahlungsthermometer 422 und 424 kann auch die nicht fokussierte telezentrische optische Anordnung 24 umfassen, deren Komponenten in 15 mit den gleichen Bezugszeichen, wie bereits verwendet, identifiziert sind.Referring to 15 becomes a two-wavelength pyrometer 420 in a disclosed embodiment. The two-wavelength pyrometer 420 consists of two radiation thermometers 422 and 424 each adapted to consider a different central wavelength, for example the 930 nm and the 405 nm wavelength, respectively. Each of the radiation thermometers 422 and 424 can also be the unfocused telecentric optical arrangement 24 include, their components in 15 are identified with the same reference numerals as already used.

In einer Ausführungsform teilen sich die Strahlungsthermometer 422 und 424 des Zweiwellenlängen-Pyrometers 420 eine gemeinsame Objektanordnung 62. Ein Kaltlichtspiegel 426 kann verwendet werden, um ein sichtbares/UV-Spektrum- Strahlenbündel 434 zum Strahlungsthermometer 424 zu übertragen (reflektieren), während ein Infrarot-Strahlenbündel 432 zum Strahlungsthermometer 422 übertragen wird. Alternativ kann anstelle des Kaltlichtspiegels 426 ein Strahlteiler (nicht dargestellt) verwendet werden.In one embodiment, the radiation thermometers divide 422 and 424 of the two-wavelength pyrometer 420 a common object arrangement 62 , A cold light mirror 426 Can be used to create a visible / UV spectrum beam 434 to the radiation thermometer 424 to transmit (reflect) while an infrared ray bundle 432 to the radiation thermometer 422 is transmitted. Alternatively, instead of the cold light mirror 426 a beam splitter (not shown) may be used.

Funktionell ermöglicht das Zweiwellenlängen-Pyrometer 420, wie dargestellt, die gleichzeitige Messung des von einem gemeinsamen Ziel 72 abgestrahlten Strahlungssignals. Der Kaltlichtspiegel 426 ermöglicht es einem großen Anteil der sichtbaren/UV-Spektrum-Strahlung zum Strahlungsthermometer 424 übertragen zu werden, während ein großer Anteil der Infrarotstrahlung durch das Strahlungsthermometer 422 hindurchgeht. Beispielsweise stehen Kaltlichtspiegel zur Verfügung, die mehr als 90% der Strahlung im sichtbaren oder im sichtbaren/UV-Bereich reflektieren, während ein Minimum von 83% Durchlässigkeit für Wellenlängen größer als 800 nm erhalten bleibt. Siehe ”Cold Mirrors,” DichroTec Thin Films LLC (verfügbar unter http://www.dtthinfilms.com/cold-mirrors.html, zuletzt besucht am 30. Mai 2013). Für Ausführungsformen, wo die gefilterten Wellenlängen beider Strahlungsthermometer 422 und 424 entweder im sichtbaren/UV oder im Infrarot-Spektrum sind, kann stattdessen ein geeigneter Strahlteiler verwendet werden. Die größenreduzierte Öffnungsanordnung 97 kann auch, wie oben beschrieben und wie für das Strahlungsthermometer 424 in 15 gezeigt, für eines oder beide Strahlungsthermometer 422, 424 verwendet werden.Functionally, the two-wavelength pyrometer allows 420 as shown, the simultaneous measurement of a common goal 72 radiated radiation signal. The cold light mirror 426 allows a large proportion of visible / UV spectrum radiation to the radiation thermometer 424 while transmitting a large portion of the infrared radiation through the radiation thermometer 422 passes. For example, cold light mirrors are available that reflect more than 90% of the visible or visible / UV radiation while maintaining a minimum of 83% transmission for wavelengths greater than 800 nm. See "Cold Mirrors," DichroTec Thin Films LLC (available at http://www.dtthinfilms.com/cold-mirrors.html, last visited on May 30, 2013). For embodiments where the filtered wavelengths of both radiation thermometers 422 and 424 either in the visible / UV or in the infrared spectrum, a suitable beam splitter can be used instead. The size-reduced opening arrangement 97 can also, as described above and as for the radiation thermometer 424 in 15 shown for one or both radiation thermometers 422 . 424 be used.

In verschiedenen Ausführungsformen können eines oder beide der Strahlungsthermometer 422, 424 mit einer Reflektometerbaugruppe 442 ausgerüstet sein. Die Reflektometerbaugruppe 442 kann eine Strahlungsquelle 444 aufweisen (als Strahlungsquelle 444a und 444b für die Strahlungsthermometer 422 bzw. 424 bezeichnet), einen Detektor 446 und einen Strahlteiler 448 umfassen. Die Strahlungsquellen 444a und 444b sind darauf zugeschnitten oder ausgewählt, ein Strahlenbündel 452 abzustrahlen, das eine spektrale Abstrahlung in dem Wellenlängenband aufweist, das von der jeweiligen Filtervorrichtung 102a und 102b des jeweiligen Strahlungsthermometers 422 oder 424 durchgelassen wird. Die Strahlenbündel 452, wie auch die optischen Achsen 68, werden in 15 für das Strahlungsthermometer 422 bzw. 424 voneinander als Strahlenbündel 452a und 452b und optische Achsen 68a und 68b, unterschieden. Die Strahlenbündel 452a und 452b werden im Folgenden generisch als Strahlenbündel 452 und gemeinsam als Strahlenbündel 452 bezeichnet. Der Detektor 446 (für das Strahlungsthermometer 422 bzw. 424 als Detektor 446a und 446b bezeichnet) ist ausgewählt, auf eine Wellenlänge in dem durch die Filtereinrichtung 102 des jeweiligen Strahlungsthermometers 422 oder 424 durchgelassenen und von der jeweiligen Strahlungsquelle 444a und 444b abgestrahlten Band zu reagieren. In einer Ausführungsform umfasst die Reflektometerbaugruppe 442 einen Chopper 458 zum Modulieren des Strahlenbündels 452, wenn er aus der Strahlungsquelle 444 austritt.In various embodiments, one or both of the radiation thermometers may be used 422 . 424 with a reflectometer module 442 be equipped. The reflectometer module 442 can be a radiation source 444 have (as a radiation source 444a and 444b for the radiation thermometer 422 respectively. 424 designated), a detector 446 and a beam splitter 448 include. The radiation sources 444a and 444b are tailored or selected, a bundle of rays 452 which has a spectral emission in the wavelength band emitted by the respective filter device 102 and 102b of the respective radiation thermometer 422 or 424 is allowed through. The bundles of rays 452 as well as the optical axes 68 , be in 15 for the radiation thermometer 422 respectively. 424 from each other as a bundle of rays 452a and 452b and optical axes 68a and 68b , distinguished. The bundles of rays 452a and 452b are generically referred to below as bundles of rays 452 and together as a bundle of rays 452 designated. The detector 446 (for the radiation thermometer 422 respectively. 424 as a detector 446a and 446b is selected), to a wavelength in which by the filter device 102 of the respective radiation thermometer 422 or 424 transmitted and from the respective radiation source 444a and 444b radiated tape to respond. In one embodiment, the reflectometer assembly includes 442 a chopper 458 for modulating the beam 452 when he is out of the radiation source 444 exit.

In bestimmten Ausführungsformen kann die Reflektometerbaugruppe 442 auch einen oder mehrere Fokussierungselemente 454, 456 wie beispielsweise Linsen oder sphärische Spiegel umfassen, die das Strahlenbündel 452 fokussieren oder kollimieren. In einer Ausführungsform kann das Fokussierungselement 454 eine Linsen-Gruppe ähnlich der Objektanordnung 62 oder der Bildanordnung 64 für telezentrischen Betrieb umfassen.In certain embodiments, the reflectometer assembly 442 also one or more focusing elements 454 . 456 such as lenses or spherical mirrors that comprise the beam 452 focus or collimate. In one embodiment, the focusing element 454 a lens group similar to the object arrangement 62 or the image arrangement 64 for telecentric operation.

Im Betrieb wird das Strahlenbündel 452 von der Strahlungsquelle 444 der Reflektometerbaugruppe 442 durch den Strahlteiler 448 geleitet. in einer Ausführungsform tritt ein erster Teil 462a oder 462b des Strahlbündels 452 durch den Strahlteiler 448 und trifft auf den Detektor 446. Das vom Detektor 446 erzeugte Signal liefert einen Anhaltspunkt für die Intensität des Strahlenbündels 452. Wegen der Orientierung des Strahlteilers 448 sieht der Detektor 446 effektiv keine Strahlung, die entweder vom Ziel 72 stammt oder vom Ziel 72 reflektiert wird. Ein zweiter Teil 464 (als 464a und 464b für das Strahlungsthermometer 422 bzw. 424 und allgemein als 464 bezeichnet) des Strahlenbündels 452 wird vom Strahlteiler 448 reflektiert und ausgerichtet, sich im Wesentlichen entlang der jeweiligen optischen Achse 68a oder 68b und über den Kaltspiegel 426 auf das Target 72 auszubreiten. Ein Anteil des zweiten Teils 464 des Strahlenbündels 452 wird dann vom Ziel 72 entlang der jeweiligen optischen Achse 68a oder 68b des jeweiligen Strahlungsthermometers 422 oder 424 über den Kaltlichtspiegel 426 zurückreflektiert und passiert durch den Strahlteiler 448 und die Filtervorrichtung 102, zur Erfassung durch den jeweiligen Detektor 76a, 76b des Strahlungsthermometers 422 oder 424.In operation, the beam becomes 452 from the radiation source 444 the reflectometer module 442 through the beam splitter 448 directed. In one embodiment, a first part occurs 462a or 462b of the beam 452 through the beam splitter 448 and hits the detector 446 , That of the detector 446 generated signal provides an indication of the intensity of the beam 452 , Because of the orientation of the beam splitter 448 sees the detector 446 effectively no radiation, either from the target 72 comes from or from the target 72 is reflected. A second part 464 (when 464a and 464b for the radiation thermometer 422 respectively. 424 and generally as 464 designated) of the beam 452 is from the beam splitter 448 reflected and aligned, substantially along the respective optical axis 68a or 68b and over the cold mirror 426 on the target 72 spread. A share of the second part 464 of the beam 452 then gets off the target 72 along the respective optical axis 68a or 68b of the respective radiation thermometer 422 or 424 over the cold light mirror 426 reflected back and passes through the beam splitter 448 and the filter device 102 , for detection by the respective detector 76a . 76b of the radiation thermometer 422 or 424 ,

In einer Ausführungsform sind das Layout und die Komponenten der Reflektometerbaugruppe oder Baugruppen 442 so spezifiziert, dass der zweite Teil 464 des Strahlenbündels 452 in Kombination mit den beiden Durchgängen durch die Objektanordnung 62 und dem Durchgang durch die jeweilige Bildanordnung 64a oder 64b dazu gebracht wird, sich auf der Bildebene des jeweiligen Detektors 76a, 76b zu fokussieren. Auch kann die Reflektometerbaugruppe 442 so spezifiziert werden, dass die Reflektometer-Bestrahlung das Ziel 72 „unterfüllt”. Das heißt, dass die Fläche des Ziels 72, die von der Strahlung von der Reflektometerbaugruppe 442 bestrahlt wird, kleiner als das Ziel 72 und vollständig im Ziel 72 enthalten ist.In one embodiment, the layout and components of the reflectometer assembly or assemblies 442 specified that the second part 464 of the beam 452 in combination with the two passes through the object arrangement 62 and the passage through the respective image arrangement 64a or 64b is brought to itself on the image plane of the respective detector 76a . 76b to focus. Also, the reflectometer assembly 442 be specified so that the reflectometer irradiation is the target 72 "Underfilled". That is, the area of the target 72 by the radiation from the reflectometer assembly 442 is irradiated, smaller than the target 72 and completely at the finish 72 is included.

Funktionell stellt die Unterfüllung des Ziels 72 bei der Messung des Reflexionsvermögens räumliche Toleranz hinsichtlich einer auftreten könnenden Fehlausrichtung bereit. Kurz erläutert kann der Wafer 41 während des CVD-Prozesses auf Grund der Präsenz thermischer Gradienten innerhalb des Wafers 41 verformt oder „gewölbt” werden. Die Wölbung kann dazu führen, dass der Anteil des zweiten Teils 464 des Strahls 452, der vom Ziel 72 reflektiert und vom Detektor 76a bzw. 76b empfangen wird, umgelenkt wird, insbesondere, wenn das Ziel stark reflektiv ist. Die Umlenkung dieses reflektierten Anteils bewirkt, dass die reflektierte Strahlung lateral in der Bildebene des Detektors 76a oder 76b wandert. Durch Unterfüllen des Ziels 72 kann der reflektierte Anteil zu einem gewissen Grad lateral wandern und trotzdem noch voll gegenüberliegen und deshalb durch den Detektor 76a oder 76b vollständig detektiert werden.Functionally represents the underfilling of the target 72 in measuring reflectivity, provide spatial tolerance to misalignment that may occur. Briefly explained may be the wafer 41 during the CVD process due to the presence of thermal gradients within the wafer 41 deformed or "arched". The bulge may cause the proportion of the second part 464 of the beam 452 , that of the target 72 reflected and from the detector 76a respectively. 76b is received, is redirected, especially if the target is highly reflective. The deflection of this reflected portion causes the reflected radiation laterally in the image plane of the detector 76a or 76b emigrated. By underfilling the target 72 For example, the reflected portion may migrate laterally to some degree and still be fully opposite and therefore through the detector 76a or 76b be completely detected.

Während die Darstellung der 15 die Reflektometer-Baugruppen 442 in beiden Strahlungsthermometern 422 und 424 darstellt, ist es selbstverständlich, dass die Refelektometer-Quellen 442 optional sind und durch beide Strahlungsthermometer 422 und 424, durch nur ein Strahlungsthermometer 422 oder 424 oder keines der Strahlungsthermometer implementiert sein können. Ebenso ist die Verwendung des Choppers 458 bzw. anderer Strahlmodulierungseinrichtungen ebenfalls optional und muss nicht mit der Reflektometerbaugruppeoder Quellen 442 implementiert sein.While the presentation of the 15 the reflectometer assemblies 442 in both radiation thermometers 422 and 424 It goes without saying that the Refelektometer sources 442 are optional and through both radiation thermometers 422 and 424 , by only a radiation thermometer 422 or 424 or none of the radiation thermometers can be implemented. Likewise, the use of the chopper 458 or other beam modulating means is also optional and need not be compatible with the reflectometer assembly or sources 442 be implemented.

Bezugnehmend auf die 16A und 16B werden jeweilige durch den Detektor 76a oder 76b, der ein abstrahlendes Ziel 72 betrachtet, welches von der Reflektometerbaugruppe 442 bestrahlt wird, erzeugte zusammengesetzte Signale 472a und 472b in einer offenbarten Ausführungsform dargestellt. Das zusammengesetzte Signal 472a ist für ein durch eine Reflektometerbaugruppe 442 erzeugtes Signal, die den optionalen Chopper 458 oder andere Modulationsmittel implementiert, charakteristisch. Das zusammengesetzte Signal 472a kann als ein moduliertes Signal 474, das einem Baselinesignal 476 aufmoduliert ist, charakterisiert werden. Eine Baselinegröße 478 des Baselinesignals 476 zeigt die Abstrahlenergie des Ziels 72 an. Eine Tal-zu-Spitze-Amplitude 482 des modulierten Signals 474 zeigt den Anteil des zweiten Teils 464 des Strahlenbündels 452 an, der von dem Ziel 72 reflektiert wird.Referring to the 16A and 16B are each through the detector 76a or 76b who is a radiating target 72 considered which of the reflectometer assembly 442 irradiated generated composite signals 472a and 472b in a disclosed embodiment. The composite signal 472a is for a through a reflectometer assembly 442 generated signal representing the optional chopper 458 or other modulation means implemented, characteristically. The composite signal 472a can be considered a modulated signal 474 that a baseline signal 476 modulated. A baseline size 478 the baseline signal 476 shows the radiation energy of the target 72 at. A valley-to-peak amplitude 482 the modulated signal 474 shows the proportion of the second part 464 of the beam 452 to that of the target 72 is reflected.

Das zusammengesetzte Signal 472b ist charakteristisch für ein durch eine Refelktometer-Quelle 442 erzeugtes Signal, das das Strahlenbündel 452 nicht moduliert. Vielmehr umfasst das zusammengesetzte Signal 472b ein Puls- oder ein Stufensignal 484 mit einer Größe 485 die das Baselinesignal 476 überragt. Das Stufensignal 484 kann durch Einschalten der Strahlungsquelle 444 erzeugt werden, wodurch das Stufensignal 484 während der Dauer des Stufensignals 484 driften kann. Um die Drift zu kompensieren kann das Stufensignal 484 gegenüber dem Signal vom Detektor 446, der die Intensität des Strahlenbündels 452 verfolgt, normalisiert werden, um ein normalisiertes Signal 486 bereitzustellen. Die Amplitude des normalisierten Signals 486 zeigt das Reflexionsvermögen des Ziels 72 an.The composite signal 472b is characteristic of a by a Refelktometer source 442 generated signal that the beam 452 not modulated. Rather, the compound includes signal 472b a pulse or a step signal 484 with a size 485 the the baseline signal 476 surmounted. The step signal 484 can by turning on the radiation source 444 generated, whereby the step signal 484 during the duration of the step signal 484 can drift. To compensate for the drift can be the step signal 484 opposite the signal from the detector 446 , the intensity of the beam 452 tracked, normalized to a normalized signal 486 provide. The amplitude of the normalized signal 486 shows the reflectivity of the target 72 at.

Die Reflektometerbaugruppe 442 kann beispielsweise implementiert werden, um Änderungen im Abstrahlvermögen des Ziels 72 zu kompensieren. Das Abstrahlvermögen des Ziels kann aus der Messung des Reflexionsvermögens abgeleitet werden, beispielsweise wie im US Patent No. 6.349.270 von Gurary, et al. („Gurary”) beschrieben, das offenbart, wie man aus einer Messung des Reflexionsvermögens im Kontext von Wafern auf einer Wafer-Aufnahme in einem CVD-Prozess das Abstrahlvermögen ableitet. Eine Angabe des Ziel-Abstrahlvermögens kann verwendet werden, um die Genauigkeit der Temperaturbestimmung zu verbessern.The reflectometer module 442 For example, it can be implemented to change the radiation of the target 72 to compensate. The radiating power of the target can be derived from the measurement of the reflectivity, for example as in US Pat. 6349270 by Gurary, et al. ("Gurary"), which discloses how to derive the emissivity from a measurement of reflectivity in the context of wafers on a wafer shot in a CVD process. An indication of the target emittance may be used to improve the accuracy of the temperature determination.

Der Anteil des zweiten Teils 464 des Strahlenbündels 452, das durch den Detektor 76a oder 76b erfasst wird, unterliegt der gleichen Kollimation wie die vom Ziel 72 abgestrahlte Strahlung, oben beschrieben in der 4 begleitenden Diskussion. Das heißt, dass nur die reflektierte Strahlung vom zweiten Teil 464, der im Wesentlichen parallel zu einem Hauptstrahl 92 (4) reflektiert wird, durch den Detektor 76a oder 76b detektiert wird, so dass es sehr wenig oder gar keine Beteiligung von Strahlung gibt, die zuerst vom Ziel 72 oder der Sichtöffnung 52 gestreut wird. Daher ist der Beitrag der Streustrahlung, die von dein zweiten Teil 464 des Strahlenbündels 452 stammt, geringfügig und zwar unabhängig davon, wo das Ziel 72 auf dem Wafer 41 liegt. Durch im Wesentlichen Beseitigen der Streustrahlungskomponente können die resultierenden angezeigten Reflexionseigenschaften zwischen Zielen konsistenter sein.The share of the second part 464 of the beam 452 that through the detector 76a or 76b is subject to the same collimation as that of the target 72 radiated radiation, described in the above 4 accompanying discussion. That is, only the reflected radiation from the second part 464 which is essentially parallel to a main beam 92 ( 4 ) is reflected by the detector 76a or 76b is detected, so that there is very little or no involvement of radiation first from the target 72 or the sight opening 52 is scattered. Therefore, the contribution of the scattered radiation is that of your second part 464 of the beam 452 Little, regardless of where the target 72 on the wafer 41 lies. By substantially eliminating the stray radiation component, the resulting displayed reflective properties between targets can be more consistent.

In der dargestellten Anordnung des Zweiwellenlängen-Pyrometers 420 wird der zweite Teil 464 der Strahlenbündel 452a und 452b vor dem Erreichen des jeweiligen Detektors 76a, 76b zweimal durch den Strahlteiler 448, den Kaltlichtspiegel 426, die Objektanordnung 62 und die Sichtöffnung 52 abgeschwächt, und einmal durch das Ziel 72, die Filtereinrichtung 102 und die Bildanordnung 64. Dementsprechend kann der zweite Teil 464 des Strahlenbündels 452 einer signifikanten Dämpfung ausgesetzt sein, was erfordert, dass die Strahlungsquelle 444 mit ausreichender Leistung versehen ist, um ein nachweisbares Reflexionsvermögenssignal bereitzustellen. Ein nicht einschränkendes Beispiel für eine Strahlungsquelle mit genügend Leistung ist eine Leuchtdiode (LED), betrieben in einem Bereich von etwa 1 mW bis etwa 10 mW. Leuchtdioden können darauf zugeschnitten, Energie in einem schmalen Spektralbereich zu liefern, der durch die Filtereinrichtung 102 des jeweiligen Strahlungsdetektors 422 oder 424 hindurchtritt. Beispielsweise ist für eine Filtereinrichtung 102 mit einer Zentralwellenlänge von etwa 405 nm und einem Bandpass in der Größenordnung von 25 nm ein nicht einschränkendes Beispiel einer LED-Strahlungsquelle die LED405E, welche von Thorolabs, Inc. aus Newton, NJ, USA, hergestellt wird, die eine Zentralwellenlänge von 405 nm ± 10 nm und einen spektralen Bandpass (Halbwertsbreite) von etwa 15 nm aufweist. Für eine Filtereinrichtung 102 mit einer Zentralwellenlänge von etwa 930 nm und einem Bandpass in der Größenordnung von 10 nm ist ein nicht einschränkendes Beispiel einer LED-Strahlungsquelle die OD-1390, welche von Opto Diode Corp. aus Newbury Park, CA, USA, hergestellt wird, die eine Zentralwellenlänge von ungefähr 943 nm und einen spektralen Bandpass (Halbwertsbreite) von etwa 60 nm aufweist.In the illustrated arrangement of the two-wavelength pyrometer 420 becomes the second part 464 the beam 452a and 452b before reaching the respective detector 76a . 76b twice through the beam splitter 448 , the cold mirror 426 , the object arrangement 62 and the viewing aperture 52 toned down, and once through the target 72 , the filter device 102 and the picture arrangement 64 , Accordingly, the second part 464 of the beam 452 be exposed to significant attenuation, which requires that the radiation source 444 is provided with sufficient power to provide a detectable reflectivity signal. A non-limiting example of a sufficiently powerful radiation source is a light emitting diode (LED) operating in a range of about 1 mW to about 10 mW. Light-emitting diodes can be tailored to deliver energy in a narrow spectral range through the filter device 102 of the respective radiation detector 422 or 424 passes. For example, for a filter device 102 with a center wavelength of about 405 nm and a bandpass on the order of 25 nm, a non-limiting example of an LED radiation source is the LED405E, manufactured by Thorolabs, Inc. of Newton, NJ, USA, having a center wavelength of 405 nm ± 10 nm and a spectral bandpass (half width) of about 15 nm. For a filter device 102 With a center wavelength of about 930 nm and a bandpass of the order of 10 nm, a non-limiting example of an LED radiation source is the OD-1390 available from Opto Diode Corp. from Newbury Park, CA, USA, which has a center wavelength of about 943 nm and a spectral bandpass (half width) of about 60 nm.

Bezugnehmend auf 17 wird ein Mehrkanal-Pyrometer 490 in einer offenbarten Ausführungsform dargestellt. In der dargestellten Ausführungsform ist eine Vielzahl von Zweiwellenlängen-Pyrometern 420a, 420b und 420c angeordnet, um Ziele 72a, 72b und 72c entlang der Linie 114 zu betrachten. Jedes Zweiwellenlängen-Pyrometer 420a, 420b, 420c umfasst ein jeweiliges Paar von Strahlungsthermometern 422a/424a, 422b/424b, 422c/424c, wobei jedes Mitglied eines gegebenen Paares dazu ausgebildet ist, einen ausgewählten Wellenlängen-Bandpass zu inspizieren, wie unter Bezugnahme auf 15 beschrieben.Referring to 17 becomes a multichannel pyrometer 490 in a disclosed embodiment. In the illustrated embodiment, a plurality of two-wavelength pyrometers 420a . 420b and 420c arranged to goals 72a . 72b and 72c along the line 114 consider. Each two-wavelength pyrometer 420a . 420b . 420c includes a respective pair of radiation thermometers 422a / 424a . 422b / 424b . 422c / 424c wherein each member of a given pair is adapted to inspect a selected wavelength bandpass as described with reference to FIG 15 described.

Die Strahlungsthermometer 422 und 424 des Doppel-Wellenlängen-Pyrometers 420 können so angeordnet sein, dass die Ausbreitungsachsen der optischen Komponenten in einer gemeinsamen Ebene liegen (z. B. Ebene 492, in 17 dargestellt als durch die länglichen Achsen der Strahlungsthermometer 422c und 424c verlaufend). Außerdem können die internen Komponenten der Strahlungsthermometer 422 und 424 so angeordnet sein, dass eine Breite 494 orthogonal zur gemeinsamen Ebene 492 die gleiche ist, wie die Breite der Strahlungsthermometer 22a, 22b und 22c von 6A und 6B. Eine solche Anordnung stellt das Zweiwellenlängen-Pyrometer 420 mit den gleichen seitlichen Abmessungen wie das Strahlungsthermometer 22 bereit, was es dem Zweiwellenlängen-Pyrometer 420a, 420b und 420c ermöglicht, dazu angeordnet zu werden, Ziele entlang jeder beliebigen Linie oder in anderen Mustern zu inspizieren, in der gleichen Weise wie oben unter Bezugnahme auf die 6A und 6B erörtert und wie in 17 dargestellt.The radiation thermometer 422 and 424 of the double wavelength pyrometer 420 may be arranged so that the propagation axes of the optical components lie in a common plane (eg plane 492 , in 17 represented as by the elongated axes of the radiation thermometer 422c and 424c Gradient). In addition, the internal components of the radiation thermometer 422 and 424 be arranged so that a width 494 orthogonal to the common plane 492 the same is how the width of the radiation thermometer 22a . 22b and 22c from 6A and 6B , One such arrangement is the two-wavelength pyrometer 420 with the same lateral dimensions as the radiation thermometer 22 ready what it is the two-wavelength pyrometer 420a . 420b and 420c allows to be arranged to inspect targets along any line or in other patterns in the same way as above with reference to Figs 6A and 6B discussed and how in 17 shown.

In einer alternativen Ausführungsform ist nur eines der Pyrometer einer Mehrkanal-Anordnung ein Zweiwellenlängen-Pyrometer. In dieser Anordnung wird eine Annahme gemacht, dass die Temperaturkorrektur und/oder die von dem einzigen Zweiwellenlängen-Pyrometer abgeleitete Abstrahlungsvermögens-Kompensation für den gesamten Wafer und damit alle Ziele gilt.In an alternative embodiment, only one of the pyrometers of a multi-channel arrangement is a two-wavelength pyrometer. In this arrangement, an assumption is made that the temperature correction and / or the emissivity compensation derived from the single two-wavelength pyrometer applies to the entire wafer and hence all targets.

Dementsprechend kann das kombinierte Mehrkanal-, Zweiwellenlängen-System 490 die verbesserte Genauigkeit der Zweiwellenlängen-, nicht fokussierten telezentrischen Anordnung liefern, während sie gleichzeitig räumliche Gleichmäßigkeits-Temperaturinformation bereitstellt.Accordingly, the combined multi-channel, two-wavelength system 490 provide improved accuracy of the two-wavelength, non-focused telecentric array while providing spatial uniformity temperature information.

Während die Beschreibung hierin sich in erster Linie auf eine Anwendung in MOCVD-Reaktor-Systemen konzentriert wird angemerkt, dass die hierin erläuterten Prinzipien auf andere Arten von CVD-Kammern zutreffen können, sowie allgemein auf Kammern, die Strahlungsthermometer verwenden. Ebenso sind für Zwecke dieser Offenbarung die Begriffe „Pyrometer” und „Strahlungsthermometer” synonym, ein „Detektor” ist ein Detektor elektromagnetischer Strahlung und ein „Strahlenbündel” ist ein Strahlenbündel elektromagnetischer Strahlung.While the description herein focuses primarily on application in MOCVD reactor systems, it is noted that the principles discussed herein may apply to other types of CVD chambers, as well as generally to chambers using radiation thermometers. Also, for purposes of this disclosure, the terms "pyrometer" and "radiation thermometer" are synonymous, a "detector" is a detector of electromagnetic radiation and a "beam" is a beam of electromagnetic radiation.

Bezugnahmen auf relative Begriffe wie oben und unten, vorne und hinten, links und rechts, oder dergleichen, sind dazu gedacht zur Vereinfachung der Beschreibung zu dienen und schränken nicht auf irgendeine spezielle Orientierung ein. Alle in den Figuren dargestellten Abmessungen können sich mit einem potenziellen Design und der beabsichtigten Verwendung einer spezifischen Ausführungsform ändern, ohne von ihrem Schutzumfang abzuweichen.References to relative terms such as top and bottom, front and back, left and right, or the like, are intended to simplify the description and are not limited to any particular orientation. All dimensions shown in the figures may vary with a potential design and intended use of a specific embodiment without departing from its scope.

Jede(s) der zusätzlichen Figuren und Verfahren, die hierin offenbart sind, können separat oder in Verbindung mit anderen Merkmalen und Verfahren verwendet werden, um verbesserte Vorrichtungen, Systeme und Verfahren zur Herstellung und Verwendung derselben bereitzustellen. Daher können Kombinationen von Merkmalen und Verfahren, die hierin offenbart sind, nicht erforderlich sein, um die offenbarten Ausführungsformen im weitesten Sinne auszuführen und werden stattdessen lediglich offenbart, um insbesondere repräsentative Ausführungsformen zu beschreiben.Any of the additional figures and methods disclosed herein may be used separately or in conjunction with other features and methods to provide improved apparatus, systems and methods for making and using the same. Therefore, combinations of features and methods disclosed herein may not be required to broadly embody the disclosed embodiments, and instead are merely disclosed to specifically describe representative embodiments.

Für die Zwecke der Auslegung der Ansprüche der vorliegenden Anmeldung ist es ausdrücklich beabsichtigt, dass die Bestimmungen des § 112, sechster Absatz 35 USC nicht angewendet werden, es sei denn die spezifischen Begriffe ”Mittel zum” oder ”Schritt zum” werden in dem betroffenen Anspruch verwendet.For the purposes of interpreting the claims of the present application, it is expressly intended that the provisions of Section 112, sixth paragraph, 35 USC will not apply unless the specific terms "means to" or "step to" are used in the claim in question used.

Claims (57)

Telezentrische optische Anordnung für ein Strahlungsthermometer, umfassend: eine Aperturblende; eine Objektanordnung aus einer oder optischen Komponenten, die zur Übertragung von Strahlung zur Aperturblenede angeordnet sind, wobei die Objektanordnung und die Aperturblende eine optische Achse definieren, wobei die Objektanordnung eine erste Brennweite in Bezug auf einen ersten Bezugspunkt in der Objektanordnung definiert, wobei der erste Bezugspunkt in einem Abstand von der Aperturblende auf der optischen Achse liegt, der im Wesentlichen gleich zu der ersten Brennweite der Objektanordnung ist, zur Übertragung von im Wesentlichen kollimierter Strahlung von einem nicht fokussierten (off-focus) Ziel durch die Objektanordnung und zum Fokussieren der Strahlung vom nicht fokussierten Ziel auf die Aperturblende; und ein Detektor elektromagnetischer Strahlung, der zum Detektieren zumindest eines Teils der von der Objektanordnung durch die Aperturblende übertragenen Strahlung angeordnet ist, wobei der Detektor elektromagnetischer Strahlung ein Signal erzeugt, aus dem eine Temperatur des nicht fokussierten Ziels abgeleitet wird.A telecentric optical arrangement for a radiation thermometer, comprising: an aperture stop; an object array of one or optical components arranged to transmit radiation to the aperture diaphragm, the object array and the aperture diaphragm defining an optical axis, the object array defining a first focal length with respect to a first reference point in the object array, the first reference point is at a distance from the aperture stop on the optical axis that is substantially equal to the first focal length of the object assembly, for transmitting substantially collimated radiation from an unfocused target through the object assembly, and for focusing the radiation from unfocused target on the aperture stop; and a detector of electromagnetic radiation arranged to detect at least a portion of the radiation transmitted by the object assembly through the aperture stop, the detector of electromagnetic radiation generating a signal from which a temperature of the unfocused target is derived. Telezentrische optische Anordnung nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend eine Bildanordnung aus einer oder optischen Komponenten, die gegenüber der Objektanordnung von der Aperturblende angeordnet sind und dazu eingerichtet sind, von der Objektanordnung durch die Aperturblende auf der optischen Achse übertragene Strahlung zu empfangen, wobei die Bildanordnung eine zweite Brennweite in Bezug auf einen zweiten Bezugspunkt in der Bildanordnung definiert, wobei der zweite Bezugspunkt auf der optischen Achse angeordnet ist.The telecentric optical assembly of claim 1, further comprising an image array of one or optical components disposed opposite the object array from the aperture stop and configured to receive radiation transmitted from the object array through the aperture stop on the optical axis, the image array defines a second focal length with respect to a second reference point in the image arrangement, the second reference point being disposed on the optical axis. Telezentrische optische Anordnung nach Anspruch 2, wobei der zweite Bezugspunkt der Bildanordnung in einem Abstand von der Blende angeordnet ist, der im Wesentlichen gleich der zweiten Brennweite der Bildanordnung ist, zur Kollimation der von der Aperturblende durch die Bildanordnung und auf den Detektor übertragenen Strahlung.The telecentric optical assembly of claim 2, wherein the second reference point of the image array is located at a distance from the aperture substantially equal to the second focal length of the aperture Image arrangement is to collimate the radiation transmitted from the aperture stop through the image assembly and onto the detector. Telezentrische optische Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Aperturblende eine Hauptabmessung definiert, die ungefähr 1/3 oder weniger einer effektiven radialen Abmessung der Objektanordnung ist.The telecentric optical assembly of claim 1, 2 or 3, wherein the aperture stop defines a major dimension that is about 1/3 or less of an effective radial dimension of the object assembly. Telezentrische optische Anordnung nach einem der Ansprüche 1–4, wobei der Detektor elektromagnetischer Strahlung ein Photonenzähler mit einer Grenzwellenlänge von ca. 700 nm ist.A telecentric optical device according to any one of claims 1-4, wherein the electromagnetic radiation detector is a photon counter having a cut-off wavelength of about 700 nm. Telezentrische optische Anordnung nach einem der Ansprüche 1–5, des Weiteren umfassend einer Filtereinrichtung mit einem primären Bandpass bei Wellenlängen kleiner als 450 nm, wobei die Filtereinrichtung dazu eingerichtet ist, Strahlung, die auf einen Erfassungsbereich des Detektors elektromagnetischer Strahlung einfällt, zu filtern.The telecentric optical assembly of any one of claims 1-5, further comprising a filter device having a primary bandpass at wavelengths less than 450 nm, the filter device configured to filter radiation incident on a detection region of the electromagnetic radiation detector. Telezentrische optische Anordnung nach Anspruch 6, wobei der primäre Bandpass der Filtereinrichtung eine Zentralwellenlänge im Bereich von 380 nm bis 420 nm aufweist und einer Bandbreite im Bereich von 20 nm bis 50 nm besitzt.The telecentric optical device of claim 6, wherein the primary bandpass of the filter device has a center wavelength in the range of 380 nm to 420 nm and has a bandwidth in the range of 20 nm to 50 nm. Telezentrische optische Anordnung nach Anspruch 6, wobei die Filtereinrichtung einen Bandpassfilter umfasst.The telecentric optical device of claim 6, wherein the filter means comprises a bandpass filter. Telezentrische optische Anordnung nach einem der Ansprüche 1–8, wobei ein Abstand zwischen dem nicht fokussierten Ziel und der Objektanordnung weniger als zwei Meter beträgt.The telecentric optical assembly of any one of claims 1-8, wherein a distance between the unfocused target and the object assembly is less than two meters. Telezentrische optische Anordnung nach einem der Ansprüche 1–9, wobei die Objektanordnung mindestens eine Linse umfasst.A telecentric optical assembly according to any of claims 1-9, wherein the object assembly comprises at least one lens. Verfahren zur Verringerung von Streustrahlungsabweichung in einem, in einer chemischen Dampfabscheidungskammer genutzten, Strahlungsthermometer, umfassend: Bereitstellen einer telezentrischen Linsenanordnung, die eine Aperturblende und eine erste optische Komponentenanordnung zum Sammeln von Strahlung von einem Ziel umfasst, wobei die telezentrische Linsenanordnung dazu eingerichtet ist, die Aperturblende in der Brennweite der ersten optischen Komponentenanordnung zum Einfangen von kollimierter Strahlung, die von dem Ziel abgestrahlt wird, zu positionieren; Bereitstellen von Anweisungen auf einem greifbaren Medium, wobei die Anweisungen umfassen: Orientieren der ersten optischen Komponentenanordnung, die von einem Ziel in der chemischen Dampfabscheidungskammer abgestrahlte Strahlung abzufangen.A method for reducing stray radiation in a radiation thermometer used in a chemical vapor deposition chamber, comprising: Providing a telecentric lens assembly comprising an aperture stop and a first optical component assembly for collecting radiation from a target, the telecentric lens assembly being adapted to receive the aperture stop within the focal length of the first optical component assembly for capturing collimated radiation emitted from the target will, to position; Providing instructions on a tangible medium, the instructions comprising: Orienting the first optical component assembly to intercept the radiation emitted by a target in the chemical vapor deposition chamber. Verfahren nach Anspruch 11, wobei die in dem Schritt des Bereitstellens von Anweisungen bereitgestellten Anweisungen das Positionieren der Aperturblende in der Brennweite der ersten optischen Komponentenanordnung umfassen.The method of claim 11, wherein the instructions provided in the step of providing instructions include positioning the aperture stop in the focal length of the first optical component array. Verfahren nach Anspruch 11 oder Anspruch 12, wobei die in dem Schritt des Bereitstellens von Anweisungen bereitgestellten Anweisungen des Weiteren das operative Koppeln der telezentrischen Linsenanordnung mit einem Detektor elektromagnetischer Strahlung umfassen.The method of claim 11 or claim 12, wherein the instructions provided in the step of providing instructions further comprise operatively coupling the telecentric lens assembly to a detector of electromagnetic radiation. Verfahren nach Anspruch 11, 12 oder 13, des Weiteren umfassend das Positionieren der Aperturblende in der Brennweite der ersten optischen Komponentenanordnung.The method of claim 11, 12 or 13, further comprising positioning the aperture stop in the focal length of the first optical component array. Verfahren nach einem der Ansprüche 11–14, des Weiteren umfassend das operative Koppeln der telezentrischen Linsenanordnung mit einem Detektor elektromagnetischer Strahlung.The method of any of claims 11-14, further comprising operatively coupling the telecentric lens assembly to a detector of electromagnetic radiation. System zum Messen einer Temperatur eines Ziels in einer chemischen Dampfabscheidungskammer, umfassend: ein operativ mit der chemischen Dampfabscheidungskammer gekoppeltes Strahlungsthermometer, wobei das Strahlungsthermometer Mittel zum Definieren eines nicht fokussierten Ziels innerhalb der chemischen Dampfabscheidungskammer beinhaltet.A system for measuring a temperature of a target in a chemical vapor deposition chamber, comprising: a radiation thermometer operatively coupled to the chemical vapor deposition chamber, the radiation thermometer including means for defining an unfocused target within the chemical vapor deposition chamber. Pyrometersystem zum Ableiten einer räumlichen Temperaturverteilung, umfassend: eine Vielzahl von Strahlungsthermometern, die angeordnet sind, eine entsprechende Vielzahl von benachbarten nicht fokussierten Zielen zu inspizieren, wobei jedes der Vielzahl von Strahlungsthermometern eine erste telezentrische optische Anordnung umfasst, die beinhaltet: eine Objektanordnung aus einer oder mehreren optischen Komponenten zur Übertragung von Strahlung, wobei die Objektanordnung eine erste Brennweite in Bezug auf einen ersten Bezugspunkt in der Objektanordnung definiert; eine erste Aperturblende, angeordnet zum Empfangen von Strahlung, die von der Objektanordnung übertragen wurde, wobei die Objektanordnung und die erste Aperturblende eine erste optische Achse definieren, die durch den Bezugspunkt verläuft, wobei die erste Aperturblende in einem Abstand von dem Bezugspunkt angeordnet ist, der im Wesentlichen gleich zur Brennweite der Objektanordnung ist, zum Fokussieren eines ersten erfassten Teils der Strahlung von dem entsprechenden der entsprechenden Vielzahl von benachbarten nicht fokussierten Zielen auf die erste Aperturblende; und ein erster Detektor elektromagnetischer Strahlung, der zum Detektieren des ersten erfassten Teils der von der Objektanordnung durch die erste Aperturblende übertragenen Strahlung angeordnet ist, wobei der erste Detektor elektromagnetischer Strahlung ein erstes Signal erzeugt, aus dem eine Temperatur des entsprechenden der entsprechenden Vielzahl von benachbarten nicht fokussierten Zielen abgeleitet wird.Pyrometer system for deriving a spatial temperature distribution, comprising: a plurality of radiation thermometers arranged to inspect a corresponding plurality of adjacent unfocused targets, each of the plurality of radiation thermometers comprising a first telecentric optical assembly including: an object assembly of one or more optical components for transmitting radiation, wherein the object arrangement defines a first focal length with respect to a first reference point in the object arrangement; a first aperture stop arranged to receive radiation transmitted from the object array, the object array and the first aperture stop defining a first optical axis passing through the reference point, the first aperture stop being spaced from the reference point; substantially equal to the focal length of the object array, for focusing a first detected portion of the radiation from the corresponding one of the corresponding plurality of adjacent non-focused targets onto the first aperture stop; and a first detector of electromagnetic radiation arranged to detect the first detected portion of the radiation transmitted by the object assembly through the first aperture stop, wherein the first electromagnetic radiation detector generates a first signal from which a temperature of the corresponding one of the corresponding plurality of adjacent ones does not derived from focused goals. Pyrometersystem nach Anspruch 17, wobei benachbarte der Vielzahl von benachbarten nicht fokussierten Zielen einen entsprechenden Raum zwischen sich definieren.The pyrometer system of claim 17, wherein adjacent ones of the plurality of adjacent unfocused targets define a corresponding space therebetween. Pyrometersystem nach Anspruch 17, wobei die Vielzahl von Strahlungsthermometern zum Betrachten eines Wafers auf einer Wafer-Aufnahme angeordnet ist, wobei die Wafer-Aufnahme innerhalb einer chemischen Dampfabscheidungskammer angeordnet ist und wobei die Vielzahl von benachbarten nicht fokussierten Zielen vom Wafer vollständig gegenübergelegt werden.The pyrometer system of claim 17, wherein the plurality of radiation thermometers for viewing a wafer are disposed on a wafer receptacle, wherein the wafer receptacle is disposed within a chemical vapor deposition chamber and wherein the plurality of adjacent unfocused targets are completely opposed by the wafer. Pyrometersystem nach Anspruch 19, wobei das Gegenüberlegen der nicht fokussierten Ziele durch den Wafer periodisch ist.The pyrometer system of claim 19, wherein the confronting of the unfocused targets by the wafer is periodic. Pyrometersystem nach einem der Ansprüche 17–20, wobei wenigstens eines der Vielzahl von Strahlungsthermometern eine erste Reflektometerbaugruppe umfasst, die einen ersten Strahlteiler und eine erste Strahlungsquelle zur Erzeugung eines ersten Strahlenbündels elektromagnetischer Strahlung umfasst, wobei der erste Strahlteiler zur Ausbreitung eines Teils des ersten Strahlenbündels entlang der ersten optischen Achse angeordnet ist, zur Bestrahlung des entsprechenden der entsprechenden Vielzahl von benachbarten nicht fokussierten Zielen.The pyrometer system of claim 17, wherein at least one of the plurality of radiation thermometers comprises a first reflectometer assembly comprising a first beam splitter and a first radiation source for generating a first beam of electromagnetic radiation, the first beam splitter propagating along a portion of the first beam the first optical axis is arranged to irradiate the corresponding one of the corresponding plurality of adjacent unfocused targets. Pyrometersystem nach Anspruch 21, wobei die erste Reflektometerbaugruppe das erste Strahlenbündel moduliert.The pyrometer system of claim 21, wherein the first reflectometer assembly modulates the first beam. Pyrometersystem nach Anspruch 22, wobei die erste Reflektometerbaugruppe das erste Strahlenbündel mit einem Chopper moduliert.The pyrometer system of claim 22, wherein the first reflectometer assembly modulates the first beam with a chopper. Pyrometersystem nach einem der Ansprüche 17–23, wobei wenigstens eines der Vielzahl von Strahlungsthermometern eine reduzierte Öffnungsanordnung zum selektiven Reduzieren des ersten erfassten Teils der Strahlung, der durch den ersten Detektor elektromagnetischer Strahlung detektiert wird, beinhaltet.The pyrometer system of any one of claims 17-23, wherein at least one of the plurality of radiation thermometers includes a reduced aperture array for selectively reducing the first detected portion of the radiation detected by the first electromagnetic radiation detector. Pyrometersystem nach einem der Ansprüche 17 bis 24, wobei wenigstens eines der Vielzahl von Strahlungsthermometern eine zweite telezentrische optische Anordnung beinhaltet, die umfasst: eine zweite Aperturblende, angeordnet zum Empfangen von Strahlung von der Objektanordnung, wobei die Objektanordnung und die zweite Aperturblende eine zweite optische Achse definieren, die durch den Bezugspunkt verläuft, wobei die zweite Aperturblende in einem Abstand vom Bezugspunkt angeordnet ist, der im Wesentlichen gleich zur Brennweite der Objektanordnung ist, zum Fokussieren des zweiten erfassten Teils der Strahlung von dem entsprechenden der entsprechenden Vielzahl von benachbarten nicht fokussierten Zielen auf die zweite Aperturblende; und ein zweiter Detektor elektromagnetischer Strahlung, der zum Detektieren des zweiten erfassten Teils der von der Objektanordnung durch die zweite Aperturblende übertragenen Strahlung angeordnet ist, wobei der zweite Detektor elektromagnetischer Strahlung ein zweites Signal erzeugt, aus dem die Temperatur des entsprechenden der entsprechenden Vielzahl von benachbarten nicht fokussierten Zielen abgeleitet wird.The pyrometer system of any one of claims 17 to 24, wherein at least one of the plurality of radiation thermometers includes a second telecentric optical assembly comprising: a second aperture stop arranged to receive radiation from the object array, the object array and the second aperture stop defining a second optical axis passing through the reference point, the second aperture stop being at a distance from the reference point substantially equal to the focal length the object arrangement is for focusing the second detected part of the radiation from the corresponding one of the corresponding plurality of adjacent unfocused targets onto the second aperture stop; and a second detector of electromagnetic radiation arranged to detect the second detected portion of the radiation transmitted by the object assembly through the second aperture stop, the second detector of electromagnetic radiation to generate a second signal indicative of the temperature of the corresponding one of the corresponding plurality of adjacent non-focused ones Goals is derived. Pyrometersystem nach Anspruch 25, wobei der erste erfasste Teil der Strahlung im Infrarot-Spektrum elektromagnetischer Strahlung liegt und der zweite erfasste Teil der Strahlung im sichtbaren Spektrum elektromagnetischer Strahlung liegt. The pyrometer system of claim 25, wherein the first detected portion of the radiation is in the infrared spectrum of electromagnetic radiation and the second detected portion of the radiation is in the visible spectrum of electromagnetic radiation. Pyrometersystem nach Anspruch 25, des Weiteren umfassend einen entlang der ersten optischen Achse und der zweiten optischen Achse angeordneten Kaltlichtspiegel, wobei der Kaltlichtspiegel den ersten erfassten Teil der Strahlung transmittiert und den zweiten erfassten Teil der Strahlung reflektiert.The pyrometer system of claim 25, further comprising a cold mirror disposed along the first optical axis and the second optical axis, wherein the cold mirror transmits the first detected portion of the radiation and reflects the second detected portion of the radiation. Pyrometersystem nach Anspruch 26 oder Anspruch 27, wobei der zweite erfasste Teil der Strahlung einen Wellenlängenbandpass definiert, der um eine Wellenlänge, die größer oder gleich 400 nm und kleiner oder gleich 410 nm ist, zentriert ist.The pyrometer system of claim 26 or claim 27, wherein the second detected portion of the radiation defines a wavelength bandpass centered at a wavelength greater than or equal to 400 nm and less than or equal to 410 nm. Pyrometersystem nach Anspruch 26, 27 oder 28, wobei der erste erfasste Teil der Strahlung einen Wellenlängenbandpass definiert, der die 930 nm Wellenlänge aufweist.The pyrometer system of claim 26, 27 or 28, wherein the first detected portion of the radiation defines a wavelength bandpass having the 930 nm wavelength. Pyrometersystem nach einem der Ansprüche 21–29, wobei wenigstens eines der Vielzahl von Strahlungsthermometern eine zweite Reflektometerbaugruppe umfasst, die einen zweiten Strahlteiler und eine zweite Strahlungsquelle zur Erzeugung eines zweiten Strahlenbündels elektromagnetischer Strahlung umfasst, wobei der zweite Strahlteiler zur Ausbreitung eines Teils des zweiten Strahlenbündels entlang der zweiten optischen Achse angeordnet ist, zur Bestrahlung des entsprechenden der entsprechenden Vielzahl von benachbarten nicht fokussierten Zielen.The pyrometer system of any one of claims 21-29, wherein at least one of the plurality of radiation thermometers comprises a second reflectometer assembly including a second beam splitter and a second radiation source for generating a second beam of electromagnetic radiation, the second beam splitter propagating a portion of the second beam the second optical axis is arranged to irradiate the corresponding one of the corresponding plurality of adjacent unfocused targets. Pyrometersystem nach Anspruch 30, wobei die zweite Reflektometerbaugruppe das zweite Strahlenbündel moduliert.The pyrometer system of claim 30, wherein the second reflectometer assembly modulates the second beam. Pyrometersystem nach Anspruch 31, wobei die zweite Reflektometerbaugruppe das zweite Strahlenbündel mit einem Chopper moduliert.The pyrometer system of claim 31, wherein the second reflectometer assembly modulates the second beam with a chopper. Telezentrisches Zweiwellenlängen-Pyrometer, umfassend: eine Objektanordnung aus einer oder mehreren optischen Komponenten zur Übertragung von Strahlung von einem nicht fokussierten Ziel, wobei die Objektanordnung eine Brennweite in Bezug auf einen Bezugspunkt in der Objektanordnung definiert; eine erste Aperturbiende, angeordnet zum Empfangen von Strahlung, die von der Objektanordnung übertragen wurde, wobei die Objektanordnung und die erste Aperturbiende eine erste optische Achse definieren, die durch den Bezugspunkt verläuft, wobei die erste Aperturbiende in einem Abstand vom Bezugspunkt angeordnet ist, der im Wesentlichen gleich zur Brennweite der Objektanordnung ist, zum Fokussieren eines ersten erfassten Teils der Strahlung auf die erste Aperturbiende; eine zweite Aperturblende, angeordnet zum Empfangen von Strahlung, die von der Objektanordnung übertragen wurde, wobei die Objektanordnung und die zweite Aperturblende eine zweite optische Achse definieren, die durch den Bezugspunkt verläuft, wobei die zweite Aperturblende in einem Abstand vom Bezugspunkt angeordnet ist, der im Wesentlichen gleich zur Brennweite der Objektanordnung ist, zum Fokussieren eines zweiten erfassten Teils der Strahlung auf die zweite Aperturblende; ein zweiter Detektor elektromagnetischer Strahlung, der zum Detektieren des ersten erfassten Teils der von der Objektanordnung durch die erste Aperturblende übertragen Strahlung angeordnet ist; und ein zweiter Detektor elektromagnetischer Strahlung, der zum Detektieren des zweiten erfassten Teils der von der Objektanordnung durch die zweite Aperturbiende übertragen Strahlung angeordnet ist, wobei der erste Detektor elektromagnetischer Strahlung und der zweite Detektor elektromagnetischer Strahlung ein erstes Signal bzw. ein zweites Signal erzeugen, zum Ableiten einer Temperatur des nicht fokussierten Ziels.A telecentric two-wavelength pyrometer comprising: an object assembly of one or more optical components for transmitting radiation from an unfocused target, the object assembly defining a focal length with respect to a reference point in the object assembly; a first aperture end arranged to receive radiation transmitted from the object assembly, the object assembly and the first aperture end defining a first optical axis passing through the reference point, the first aperture end disposed at a distance from the reference point located in Substantially equal to the focal length of the object array, for focusing a first detected portion of the radiation onto the first aperture end; a second aperture stop arranged to receive radiation transmitted from the object array, the object array and the second aperture stop defining a second optical axis passing through the reference point, the second aperture stop located at a distance from the reference point located in Substantially equal to the focal length of the object array, for focusing a second detected portion of the radiation onto the second aperture stop; a second detector of electromagnetic radiation arranged to detect the first detected portion of the radiation transmitted from the object assembly through the first aperture stop; and a second detector of electromagnetic radiation arranged to detect the second detected portion of radiation transmitted from the object assembly through the second aperture end, the first electromagnetic radiation detector and the second electromagnetic radiation detector producing a first signal and a second signal, respectively a temperature of the unfocused target. Telezentrisches Zweiwellenlängen-Pyrometer nach Anspruch 33, des Weiteren umfassend eine erste Reflektometerbaugruppe, die eine erste Strahlungsquelle zur Erzeugung eines ersten Strahlenbündels elektromagnetischer Strahlung und einen ersten Strahlteiler umfasst, wobei der erste Strahlteiler zur Ausbreitung eines Teils des ersten Strahlenbündels entlang der ersten optischen Achse angeordnet ist, zur Bestrahlung des entsprechenden der entsprechenden Vielzahl von benachbarten nicht fokussierten Zielen.The two-wavelength telecentric pyrometer of claim 33, further comprising a first reflectometer assembly including a first radiation source for generating a first beam of electromagnetic radiation and a first beam splitter, the first beam splitter for propagating a portion of the first beam along the first optical axis for irradiating the corresponding one of the corresponding plurality of adjacent unfocused targets. Telezentrisches Zweiwellenlängen-Pyrometer nach Anspruch 34, des Weiteren umfassend eine zweite Reflektometerbaugruppe, die eine zweite Strahlungsquelle zur Erzeugung eines zweiten Strahlenbündels elektromagnetischer Strahlung und einen zweiten Strahlteiler umfasst, wobei der zweite Strahlteiler zur Ausbreitung eines Teils des zweiten Strahlenbündels entlang der zweiten optischen Achse angeordnet ist, zur Bestrahlung des entsprechenden der entsprechenden Vielzahl von benachbarten nicht fokussierten Zielen.The two-wavelength telecentric pyrometer of claim 34, further comprising a second reflectometer assembly comprising a second radiation source for generating a second beam of electromagnetic radiation and a second beam splitter, the second beam splitter being arranged to propagate a portion of the second beam along the second optical axis for irradiating the corresponding one of the corresponding plurality of adjacent unfocused targets. Telezentrisches Zweiwellenlängen-Pyrometer nach einem der Ansprüche 33–35, wobei der erste erfasste Teil der Strahlung im Infrarot-Spektrum elektromagnetischer Strahlung liegt und der zweite erfasste Teil der Strahlung im sichtbaren Spektrum elektromagnetischer Strahlung liegt. A telecentric two-wavelength pyrometer according to any one of claims 33-35, wherein the first detected portion of the radiation is in the infrared spectrum of electromagnetic radiation and the second detected portion of the radiation is in the visible spectrum of electromagnetic radiation. Telezentrisches Zweiwellenlängen-Pyrometer nach einem der Ansprüche 33–36, wobei der zweite erfasste Teil der Strahlung einen Wellenlängenbandpass definiert, der um eine Wellenlänge, die größer oder gleich 400 nm und kleiner oder gleich 410 nm ist, zentriert ist und der erste erfasste Teil der Strahlung einen Wellenlängenbandpass definiert, der die 930 nm Wellenlänge aufweist.A telecentric two-wavelength pyrometer according to any one of claims 33-36, wherein the second detected portion of the radiation defines a wavelength bandpass centered at a wavelength greater than or equal to 400 nm and less than or equal to 410 nm, and the first detected portion of the Radiation defines a wavelength bandpass having the 930 nm wavelength. Telezentrisches Zweiwellenlängen-Pyrometer nach einem der Ansprüche 33–37, des Weiteren umfassend eine reduzierte Öffnungsanordnung, angeordnet zum selektiven Reduzieren eines des ersten erfassten Teils der Strahlung, der durch den ersten Detektor elektromagnetischer Strahlung detektiert wird, und des zweiten erfassten Teils der Strahlung, der durch den zweiten Detektor elektromagnetischer Strahlung detektiert wird.A two-wavelength telecentric pyrometer according to any one of claims 33-37, further comprising a reduced aperture array arranged to selectively reduce one of the first detected portion of the radiation detected by the first electromagnetic radiation detector and the second detected portion of the radiation is detected by the second detector of electromagnetic radiation. System zur Begrenzung von Streustrahlung, die von einem Strahlungsthermometer empfangen wird, umfassend: eine chemische Dampfabscheidungskammer (CVD); eine Wafer-Aufnahme, eingerichtet zum Drehen um eine Drehachse und umfassend eine obere Oberfläche, eine untere Oberfläche und einen äußeren Rand, wobei die obere Oberfläche im Wesentlichen planar ist und eine Zielebene definiert; eine Vielzahl von unterhalb der Wafer-Aufnahme angeordneter Heizelemente, wobei die Vielzahl von Heizelementen dazu eingerichtet sind, die untere Oberfläche der Wafer-Aufnahme zu bestrahlen, wobei die Vielzahl von Heizelementen ein peripheres Heizelement in der Nähe des äußeren Rands der Wafer-Aufnahme umfasst, wobei das periphere Heizelement einen Abschnitt mit einem geringen Wärmefluss entlang eines bestimmten Abschnitts des peripheren Heizelements beinhaltet, wobei der Abschnitt mit einem geringen Wärmefluss, relativ zu anderen Abschnitten des peripheren Heizelements, mit einer deutlich reduzierten Temperatur arbeitet; und ein Strahlungsthermometer zum Inspizieren eines Zieles, das in der Nähe einer Achse reduzierter gestreuter Strahlung angeordnet ist, wobei die Achse reduzierter gestreuter Strahlung koplanar mit der Zielebene ist und sich von der Drehachse und über den Abschnitt des Heizelements mit einem geringen Wärmefluss erstreckt.A system for limiting stray radiation received by a radiation thermometer comprising: a chemical vapor deposition chamber (CVD); a wafer receptacle configured to rotate about an axis of rotation and comprising an upper surface, a lower surface and an outer edge, the upper surface being substantially planar and defining a target plane; a plurality of heating elements disposed beneath the wafer receptacle, the plurality of heating elements configured to irradiate the lower surface of the wafer receptacle, the plurality of heating elements comprising a peripheral heating element proximate the outer edge of the wafer receptacle, wherein the peripheral heating element includes a portion of low heat flow along a particular portion of the peripheral heating element, the portion having a low heat flux operating relative to other portions of the peripheral heating element at a significantly reduced temperature; and a radiation thermometer for inspecting a target disposed proximate an axis of reduced scattered radiation, wherein the reduced scattered radiation axis is coplanar with the target plane and extends from the axis of rotation and over the portion of the low heat flux heating element. System nach Anspruch 39, wobei das Strahlungsthermometer dazu angeordnet ist, ein Ziel, das in einem rechteckigen Bereich auf der Wafer-Ebene ist, der einen Abschnitt der Achse reduzierter gestreuter Strahlung umfasst, zu inspizieren, wobei der rechteckige Bereich sich von der Spindel zu einer äußeren Kante der Wafer-Aufnahme erstreckt, wobei der rechteckige Bereich eine Breite aufweist, die ungefähr die gleiche Breite ist, wie die tangentiale Abmessung des bestimmten Abschnitts des peripheren Heizelements.The system of claim 39, wherein the radiation thermometer is arranged to inspect a target that is in a rectangular area on the wafer plane that includes a portion of the reduced scattered radiation axis, the rectangular area extending from the spindle to a plane outer edge of the wafer holder, wherein the rectangular portion has a width which is approximately the same width as the tangential dimension of the specific portion of the peripheral heating element. System nach Anspruch 39 oder Anspruch 40, wobei der Abschnitt des peripheren Heizelements mit einem geringen Wärmefluss einen elektrischen Anschluss umfasst.The system of claim 39 or claim 40, wherein the portion of the low heat flux peripheral heating element comprises an electrical connection. System nach Anspruch 39, 40 oder 41, des Weiteren umfassend einen innerhalb der CVD-Kammer angeordneten Zylinder, wobei der Zylinder eine Zylinderachse definiert, die im Wesentlichen konzentrisch mit der Drehachse ist, wobei der Zylinder eine Innenfläche und eine Außenfläche aufweist, wobei die Innenfläche einen inneren Zylinderdurchmesser definiert, die Außenfläche einen äußeren Zylinderdurchmesser definiert, wobei der Zylinder einen oberen Rand aufweist, der eine obere Ebene definiert, die im Wesentlichen lotrecht zur Zylinderachse ist.The system of claim 39, 40 or 41, further comprising a cylinder disposed within the CVD chamber, the cylinder defining a cylinder axis substantially concentric with the axis of rotation, the cylinder having an inner surface and an outer surface, the inner surface defines an inner cylinder diameter, the outer surface defines an outer cylinder diameter, the cylinder having an upper edge defining an upper plane substantially perpendicular to the cylinder axis. System nach Anspruch 42, wobei die Wafer-Aufnahme einen Aufnahmeaußendurchmesser definiert, der größer als der Zylinderinnendurchmesser des Zylinders ist.The system of claim 42, wherein the wafer receptacle defines a receiving exterior diameter greater than the cylinder interior diameter of the cylinder. System nach einem der Ansprüche 39–43, wobei das periphere Heizelement die anderen der Vielzahl von Heizelementen im Wesentlichen umgibt.The system of any of claims 39-43, wherein the peripheral heating element substantially surrounds the others of the plurality of heating elements. System nach einem der Ansprüche 39–44, wobei das Strahlungsthermometer dazu eingerichtet ist, Strahlung im sichtbaren/UV-Bereich des elektromagnetischen Spektrums zu erfassen.The system of any one of claims 39-44, wherein the radiation thermometer is adapted to detect radiation in the visible / UV region of the electromagnetic spectrum. System nach einem der Ansprüche 39–45, des Weiteren umfassend eine innerhalb der CVD-Kammer angeordnete Spindel, wobei die Spindel konzentrisch zur Drehachse ist und einen distalen Abschnitt aufweist, der zum Koppeln mit der Wafer-Aufnahme angepasst ist.The system of any of claims 39-45, further comprising a spindle disposed within the CVD chamber, the spindle being concentric with the axis of rotation and having a distal portion adapted for coupling to the wafer receptacle. System nach einem der Ansprüche 39–46, wobei der Abschnitt mit einem geringen Wärmefluss dazu eingerichtet ist, bei einer Temperatur von mindestens 300°C unter der Temperatur eines beliebigen anderen Abschnitts des Heizelements zu arbeiten, wenn mit einer maximalen Betriebstemperatur gearbeitet wird. A system according to any one of claims 39-46, wherein the low heat flow portion is adapted to operate at a temperature of at least 300 ° C below the temperature of any other portion of the heating element when operating at a maximum operating temperature. Verfahren zur Verringerung einer von einem Strahlungsthermometer, das ein Ziel in einer chemischen Dampfabscheidungskammer inspiziert, empfangenen Streustrahlung, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen einer Wafer-Aufnahme und einer Heizelementanordnung, die für den Betrieb in der chemischen Dampfabscheidungskammer eingerichtet sind, wobei die Wafer-Aufnahme zur Drehung um eine Drehachse eingerichtet ist und eine untere Oberfläche und eine im Wesentlichen Planare obere Fläche aufweist, wobei die obere Oberfläche eine Zielebene definiert, wobei die Heizelementanordnung ein peripheres Heizelement umfasst, das einen Abschnitt mit einem geringen Wärmefluss entlang eines bestimmten Abschnitts des peripheren Heizelements umfasst; Bereitstellen von Anweisungen auf einem greifbaren Medium, wobei die Anweisungen umfassen: Anordnen der Heizelementanordnung in der chemischen Dampfabscheidungskammer; Anordnen der Wafer-Aufnahme in der chemischen Dampfabscheidungskammer oberhalb der Heizelementanordnung und mit der oberen Oberfläche nach oben; Ausrichten eines Strahlungsthermometers zum Inspizieren eines Zieles, das in der Nähe einer Achse reduzierter gestreuter Strahlung angeordnet ist, wobei die Achse reduzierter gestreuter Strahlung koplanar mit der Zielebene ist und sich von der Drehachse und über den Abschnitt des Heizelements mit einem geringen Wärmefluss erstreckt.A method of reducing scattered radiation received from a radiation thermometer that inspects a target in a chemical vapor deposition chamber, the method comprising: Providing a wafer receiver and a heater assembly adapted for operation in the chemical vapor deposition chamber, the wafer receiver adapted to rotate about an axis of rotation and having a bottom surface and a substantially planar top surface, the top surface of which Defining a target plane, the heater element assembly comprising a peripheral heating element comprising a portion of low heat flux along a particular portion of the peripheral heating element; Providing instructions on a tangible medium, the instructions comprising: Arranging the heater assembly in the chemical vapor deposition chamber; Placing the wafer receiver in the chemical vapor deposition chamber above the heater assembly and with the top surface facing up; Aligning a radiation thermometer to inspect a target disposed proximate an axis of reduced scattered radiation, wherein the reduced scattered radiation axis is coplanar with the target plane and extends from the axis of rotation and over the portion of the low heat flux heating element. Verfahren nach Anspruch 48, wobei das in dem Schritt des Ausrichtens ausgerichtete Ziel in einem rechteckigen Bereich auf der Zielebene ist, die einen Abschnitt der Achse der reduzierten gestreuten Strahlung umfasst, wobei der rechteckige Bereich sich von der Drehachse zu einer äußeren Kante der Wafer-Aufnahme erstreckt, wobei der rechteckige Bereich eine Breite aufweist, die ungefähr die gleiche Breite ist, wie die tangentiale Abmessung des bestimmten Abschnitts des peripheren Heizelements.The method of claim 48, wherein the target aligned in the aligning step is in a rectangular area at the target plane comprising a portion of the reduced scattered radiation axis, the rectangular area extending from the axis of rotation to an outer edge of the wafer nest wherein the rectangular area has a width that is approximately the same width as the tangential dimension of the particular portion of the peripheral heating element. Verfahren nach Anspruch 48 oder Anspruch 49, wobei das in dem Schritt des Ausrichtens ausgerichtete Ziel einen Abschnitt der Achse umfasst.The method of claim 48 or claim 49, wherein the target aligned in the aligning step comprises a portion of the axis. System zur Begrenzung von Streustrahlung, die von einem Strahlungsthermometer empfangen wird, umfassend: eine chemische Dampfabscheidungskammer (CVD); einen innerhalb der CVD-Kammer angeordneten Zylinder, wobei der Zylinder eine Zylinderachse definiert und eine innere Oberfläche und eine äußere Oberfläche aufweist, wobei die innere Oberfläche einen inneren Zylinderdurchmesser definiert, die äußere Oberfläche einen äußeren Zylinderdurchmesser definiert und wobei der Zylinder einen oberen Rand aufweist, der eine obere Ebene definiert, die im Wesentlichen lotrecht zur Zylinderachse ist. ein innerhalb des Zylinders und in der Nähe der inneren Oberfläche des Zylinders angeordnetes peripheres Heizelement; eine in dem Zylinder angeordnete und sich durch das periphere Heizelement erstreckende Spindel, wobei die Spindel einen distalen Abschnitt aufweist, der sich über die obere Ebene des Zylinders erstreckt; eine Wafer-Aufnahme mit einer oberen Oberfläche, die im Wesentlichen Planar ist und eine Zielebene definiert, wobei die Wafer-Aufnahme zur Verbindung mit dem distalen Abschnitt der Spindel zur Aufhängung über dem peripheren Heizelement eingerichtet ist; Mittel zum Reduzieren von gestreuter Strahlung, die von einem bestimmten Abschnitt des peripheren Heizelements abgestrahlt wird, wobei das Mittel zum Reduzieren von gestreuter Strahlung in der Nähe des peripheren Heizelements angeordnet ist; und ein Strahlungsthermometer, eingerichtet zum Inspizieren eines Zieles auf der Zielebene, das in der Nähe einer Achse reduzierter gestreuter Strahlung angeordnet ist, wobei die Achse reduzierter gestreuter Strahlung koplanar mit der Zielebene ist und einen Ursprung in der Drehachse hat, die sich in eine Richtung des Mittels zum Reduzieren von gestreuter Strahlung erstreckt.A system for limiting stray radiation received by a radiation thermometer comprising: a chemical vapor deposition chamber (CVD); a cylinder disposed within the CVD chamber, the cylinder defining a cylinder axis and having an inner surface and an outer surface, the inner surface defining an inner cylinder diameter, the outer surface defining an outer cylinder diameter, and the cylinder having an upper edge, which defines an upper plane that is substantially perpendicular to the cylinder axis. a peripheral heating element disposed within the cylinder and near the inner surface of the cylinder; a spindle disposed in the cylinder and extending through the peripheral heating element, the spindle having a distal portion extending across the top plane of the cylinder; a wafer receptacle having a top surface that is substantially planar and defines a target plane, the wafer receptacle configured for connection to the distal portion of the spindle for suspension over the peripheral heating element; Means for reducing scattered radiation emitted from a particular portion of the peripheral heating element, wherein the means for reducing scattered radiation is disposed in the vicinity of the peripheral heating element; and a radiation thermometer adapted to inspect a target at the target plane located proximate an axis of reduced scattered radiation, wherein the reduced scattered radiation axis is coplanar with the target plane and has an origin in the axis of rotation that is in a direction of the means extends to reduce scattered radiation. System nach Anspruch 51, wobei das Ziel in einem rechteckigen Bereich auf der Wafer-Ebene ist, die einen Abschnitt der Achse reduzierter gestreuter Strahlung umfasst, wobei der rechteckige Bereich sich von der Spindel zu einer äußeren Kante der Wafer-Aufnahme erstreckt, wobei der rechteckige Bereich eine Breite aufweist, die ungefähr die gleiche Breite ist, wie die tangentiale Abmessung des Mittels zum Reduzieren von gestreuter Strahlung.The system of claim 51, wherein the target is in a wafer-level rectangular area that includes a portion of the reduced scattered radiation axis, the rectangular area extending from the spindle to an outer edge of the wafer receptacle, wherein the rectangular Area has a width which is approximately the same width as the tangential dimension of the means for reducing scattered radiation. System nach Anspruch 51 oder Anspruch 52, wobei das Mittel zum Reduzieren von gestreuter Strahlung einen elektrischen Anschluss des peripheren Heizelements umfasst. The system of claim 51 or claim 52, wherein the means for reducing scattered radiation comprises electrical connection of the peripheral heating element. System nach Anspruch 51, 52 oder 53, wobei das Mittel zum Reduzieren von gestreuter Strahlung eines von einer Strahlungsfalle und einem Strahlungs-Deflektor, angeordnet in der Nähe des bestimmten Abschnitts des peripheren Heizelements, umfasst.The system of claim 51, 52 or 53, wherein the means for reducing scattered radiation comprises one of a radiation trap and a radiation deflector located proximate the particular portion of the peripheral heating element. System zur Begrenzung von Streustrahlung, die von einem Strahlungsthermometer empfangen wird, umfassend: eine chemische Dampfabscheidungskammer (CVD); eine Wafer-Aufnahme, eingerichtet zum Drehen um eine Drehachse, wobei die Wafer-Aufnahme eine obere Oberfläche, eine untere Oberfläche und einen äußeren Rand umfasst, wobei die obere Oberfläche eine Zielebene definiert, die im Wesentlichen lotrecht zur Drehachse ist; ein gegenüber der unteren Oberfläche der Wafer-Aufnahme angeordnetes Heizelement, wobei das Heizelement in der Nähe des äußeren Rands der Wafer-Aufnahme ist, wobei das Heizelement einen Abschnitt mit einem geringen Wärmefluss umfasst, der dazu eingerichtet ist, bei einer Temperatur von mindestens 300°C unter der Temperatur eines beliebigen anderen Abschnitts des Heizelements zu arbeiten, wenn mit einer maximalen Betriebstemperatur gearbeitet wird; und eine Sichtöffnung für ein Strahlungsthermometer, wobei die Sichtöffnung zum Inspizieren eines Zieles, das in der Nähe einer Achse reduzierter gestreuter Strahlung angeordnet ist, eingerichtet ist, wobei die Achse reduzierter gestreuter Strahlung koplanar mit der Zielebene ist und sich von der Drehachse und über den Abschnitt des Heizelements mit einem geringen Wärmefluss erstreckt.A system for limiting stray radiation received by a radiation thermometer comprising: a chemical vapor deposition chamber (CVD); a wafer receptacle configured to rotate about an axis of rotation, the wafer receptacle comprising a top surface, a bottom surface, and an outer edge, the top surface defining a target plane substantially perpendicular to the axis of rotation; a heating element disposed opposite the lower surface of the wafer receptacle, the heating element being proximate the outer edge of the wafer receptacle, the heating element comprising a low heat flow portion adapted to be at a temperature of at least 300 ° C to operate at the temperature of any other portion of the heating element when operating at a maximum operating temperature; and a viewing aperture for a radiation thermometer, wherein the viewing aperture is arranged to inspect a target disposed near an axis of reduced scattered radiation, the reduced scattered axis axis being coplanar with the target plane and extending from the axis of rotation and over the portion of the beam Heating element with a low heat flux extends. System nach Anspruch 55, des Weiteren umfassend ein Strahlungsthermometer, angeordnet zum Inspizieren eines Zieles durch die Sichtöffnung, wobei das Ziel in der Nähe der Achse reduzierter gestreuter Strahlung ist.The system of claim 55, further comprising a radiation thermometer arranged to inspect a target through the viewing aperture, the target being in the vicinity of the reduced scattered radiation axis. System nach Anspruch 56, wobei das Strahlungsthermometer dazu eingerichtet ist, Strahlung im sichtbaren/UV-Bereich des elektromagnetischen Spektrums zu erfassen.The system of claim 56, wherein the radiation thermometer is adapted to detect radiation in the visible / UV region of the electromagnetic spectrum.
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