DE112019001752T5 - Inline chamber metrology - Google Patents

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Abstract

Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beziehen sich auf die Inspektion von Substraten, die einer Vakuumverarbeitung unterzogen werden. In einer Ausführungsform schließt eine Prozesskammer eine erste Sichtöffnung ein, um es einem Emitter elektromagnetischer Strahlung zu ermöglichen, ein Substrat in der Prozesskammer zu beleuchten, eine zweite Sichtöffnung, um es einem Detektor zu ermöglichen, von dem Substrat, dem Emitter elektromagnetischer Strahlung und dem Detektor gestreute elektromagnetische Strahlung zu erfassen.Embodiments of the present disclosure relate to the inspection of substrates that are subjected to vacuum processing. In one embodiment, a process chamber includes a first viewing port to allow an emitter of electromagnetic radiation to illuminate a substrate in the process chamber, a second viewing port to allow a detector to see the substrate, the emitter of electromagnetic radiation, and the detector to detect scattered electromagnetic radiation.

Description

HINTERGRUNDBACKGROUND

Gebietarea

Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beziehen sich im Allgemeinen auf Unterdruckverarbeitungssysteme und Verarbeitungstechniken. Insbesondere beziehen sich Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung auf Techniken zur direkten Inline-Überwachung von Substraten in Unterdruckverarbeitungssystemen.Embodiments of the present disclosure generally relate to vacuum processing systems and processing techniques. In particular, embodiments of the present disclosure relate to techniques for direct in-line monitoring of substrates in vacuum processing systems.

Beschreibung des Standes der TechnikDescription of the prior art

Halbleitersubstrate werden für die unterschiedlichsten Anwendungen verarbeitet, einschließlich der Herstellung von integrierten Vorrichtungen und Mikrovorrichtungen. Eine Technik zum Bearbeiten von Substraten schließt das Aussetzen des Substrats gegenüber Gasen bei reduzierten Drücken und das Bewirken, dass die Gase ein Material, wie ein dielektrisches Material oder ein leitfähiges Metall, auf einer Oberfläche des Substrats abscheiden, ein. Epitaxie ist beispielsweise ein Abscheidungsprozess, der verwendet werden kann, um eine dünne, hochreine Schicht, häufig aus Silicium oder Germanium, auf einer Oberfläche eines Substrats (z. B. einem Siliciumwafer) aufzuwachsen. Das Material kann in einer Querstromkammer abgeschieden werden, indem ein Prozessfluid (z. B. eine Mischung aus Vorläufergasen (Precursorgasen) und Trägergasen) parallel zu und über die Oberfläche eines Substrats, das auf einem Träger positioniert ist, geleitet wird und das Prozessfluid zersetzt wird (z. B. durch Erwärmen des Prozessfluids auf hohe Temperaturen), um ein Material aus dem Prozessfluid auf der Oberfläche des Substrats abzuscheiden.Semiconductor substrates are processed for a wide variety of applications, including the manufacture of integrated devices and micro devices. One technique for processing substrates includes exposing the substrate to gases at reduced pressures and causing the gases to deposit a material, such as a dielectric material or a conductive metal, on a surface of the substrate. For example, epitaxy is a deposition process that can be used to grow a thin, high-purity layer, often made of silicon or germanium, on a surface of a substrate (e.g., a silicon wafer). The material can be deposited in a cross-flow chamber by passing a process fluid (e.g. a mixture of precursor gases and carrier gases) parallel to and over the surface of a substrate that is positioned on a carrier and the process fluid is decomposed (e.g. by heating the process fluid to high temperatures) in order to deposit a material from the process fluid on the surface of the substrate.

Zu verschiedenen Zeiten während der Bearbeitung eines Substrats kann die Qualität des abgeschiedenen Films überprüft und/oder gemessen werden. Bisher bekannte Techniken zur Inspektion und/oder Vermessung des Substrats bestehen darin, das Substrat aus der Prozesskammer zu entnehmen und in ein Instrument zur Inspektion und/oder Vermessung des Substrats einzubringen. Das Entfernen des Substrats aus der Prozesskammer kann dazu führen, dass Gase in die Prozesskammer eintreten, was möglicherweise erforderlich macht, dass die Prozesskammer durch eine Vakuumpumpe evakuiert wird, bevor die Bearbeitung in der Kammer (des Substrats oder eines anderen Substrats) fortgesetzt werden kann.The quality of the deposited film can be checked and / or measured at various times during the processing of a substrate. Previously known techniques for inspecting and / or measuring the substrate consist of removing the substrate from the process chamber and introducing it into an instrument for inspecting and / or measuring the substrate. Removal of the substrate from the process chamber can cause gases to enter the process chamber, which may require the process chamber to be evacuated by a vacuum pump before processing in the chamber (of the substrate or another substrate) can continue.

Um den Durchsatz von Prozesskammern und die Qualität von hergestellten Substraten zu verbessern, besteht ein Bedarf an einer Einrichtung zum Inspizieren und/oder Messen eines Substrats, das in einer Bearbeitungsanlage bearbeitet wird, ohne das Substrat aus einer Hochvakuumumgebung der Bearbeitungsanlage zu entfernen.In order to improve the throughput of process chambers and the quality of manufactured substrates, there is a need for a device for inspecting and / or measuring a substrate being processed in a processing plant without removing the substrate from a high vacuum environment of the processing plant.

KURZDARSTELLUNGABSTRACT

Es wird eine Vorrichtung zum Bearbeiten eines Substrats bereitgestellt. Wobei die Vorrichtung im Allgemeinen einen Prozesskammerkörper mit einer ersten Sichtöffnung und einer zweiten Sichtöffnung, eine Versorgung zum Bereitstellen von Prozessfluid, die mit dem Prozesskammerkörper verbunden ist, eine Vakuumpumpe, die mit dem Prozesskammerkörper verbunden ist, einen Substratträger innerhalb des Prozesskammerkörpers, einen Emitter elektromagnetischer Strahlung, der betreibbar ist, um durch die erste Sichtöffnung ein Substrat auf dem Substratträger zu beleuchten, und einen Detektor, der betreibbar ist, um elektromagnetische Strahlung zu detektieren, die von dem Substrat durch die zweite Sichtöffnung gestreut wird.An apparatus for processing a substrate is provided. The device generally comprises a process chamber body with a first viewing opening and a second viewing opening, a supply for providing process fluid, which is connected to the process chamber body, a vacuum pump which is connected to the process chamber body, a substrate carrier within the process chamber body, an emitter of electromagnetic radiation operable to illuminate a substrate on the substrate support through the first viewing opening, and a detector operable to detect electromagnetic radiation scattered from the substrate through the second viewing opening.

Es wird ein System zur Bearbeitung eines Substrats bereitgestellt. Wobei das System im Allgemeinen eine Verarbeitungskammer mit einer ersten Schlitzventilöffnung, die konfiguriert ist, um den Durchgang eines Substrats dadurch zu ermöglichen, und einer zweiten Schlitzventilöffnung, die konfiguriert ist, um den Durchgang eines Substrats dadurch zu ermöglichen, ein erstes Schlitzventil, das betreibbar ist, um die erste Schlitzventilöffnung der Verarbeitungskammer zu öffnen und zu schließen, wobei das erste Schlitzventil betreibbar ist, um eine luftdichte Abdichtung herzustellen, wenn es geschlossen ist, ein zweites Schlitzventil, das betreibbar ist, um die zweite Schlitzventilöffnung der Verarbeitungskammer zu öffnen und zu schließen, wobei das zweite Schlitzventil betreibbar ist, um eine luftdichte Abdichtung herzustellen, wenn es geschlossen ist, eine Ladeschleuse mit einer Transferschlitzventilöffnung, die mit der zweiten Schlitzventilöffnung der Verarbeitungskammer ausgerichtet ist, einen Ladeschleusenanschluss und einen Substratträger, und einen mechanischen Arm mit einer ummantelten Sonde, wobei der mechanische Arm betreibbar ist, um über den Ladeschleusenanschluss in das Innere der Ladeschleuse Zugang zu haben, der mechanische Arm betreibbar ist, um ein Instrument innerhalb der ummantelten Sonde in die Nähe eines Substrats auf dem Substratträger zu bewegen, die ummantelte Sonde einen Emitter aufweist, der betreibbar ist, um elektromagnetische Strahlung zu emittieren, um das Substrat zu beleuchten, und die ummantelte Sonde einen Detektor aufweist, der betreibbar ist, um elektromagnetische Strahlung zu detektieren, die von dem Substrat gestreut wird, einschließt.A system for processing a substrate is provided. The system generally being a processing chamber having a first slit valve port configured to allow the passage of a substrate therethrough and a second slit valve port configured to allow the passage of a substrate therethrough, a first slit valve that is operable to open and close the first slit valve opening of the processing chamber, the first slit valve operable to make an airtight seal when closed, a second slit valve operable to open and close the second slit valve opening of the processing chamber wherein the second slit valve is operable to create an airtight seal when closed, a loadlock having a transfer slit valve opening aligned with the second slit valve opening of the processing chamber, a loadlock port and substrate carrier, and a mec A manual arm with a sheathed probe, wherein the mechanical arm is operable to access the interior of the load lock via the load lock connector, the mechanical arm is operable to move an instrument within the sheathed probe into proximity to a substrate on the substrate carrier , the jacketed probe includes an emitter operable to emit electromagnetic radiation to illuminate the substrate, and the jacketed probe includes a detector operable to detect electromagnetic radiation scattered from the substrate .

FigurenlisteFigure list

Damit die vorstehend genannten Merkmale von Aspekten der vorliegenden Offenbarung detailliert verstanden werden können, kann eine speziellere Beschreibung der vorstehend kurz zusammengefassten Aspekte unter Bezugnahme auf Ausführungsformen erfolgen, von denen einige in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind. Es ist jedoch anzumerken, dass die beigefügten Zeichnungen nur typische Ausführungsformen dieser Offenbarung darstellen und daher nicht als Einschränkung ihres Umfangs anzusehen sind, da die vorliegende Offenbarung andere gleich wirksame Ausführungsformen zulassen kann.

  • 1A und 1B veranschaulichen Schnittansichten einer Prozesskammer mit reduziertem Druck gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
  • 2 veranschaulicht ein beispielhaftes Verarbeitungssystem gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
  • 3 veranschaulicht eine schematische isometrische Ansicht einer beispielhaften Ladeschleuse gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
  • 4 veranschaulicht eine schematische isometrische Ansicht einer Prozesskammer gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
  • 5 ist ein Satz von Graphen 500, die die Überwachung der Atomlagenabscheidung gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung veranschaulichen.
  • 6 ist ein schematisches Diagramm eines beispielhaften Spektroskopieüberwachungssystems zur Summenfrequenzerzeugung (SFG), das konfiguriert ist, um ein Substrat während der Verarbeitung gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zu messen.
  • 7 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Substrathandhabungsblatts gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
In order that the aforementioned features of aspects of the present disclosure can be fully understood, a more specific description of the aspects briefly summarized above may be made with reference to embodiments some of which are illustrated in the accompanying drawings. It should be noted, however, that the attached drawings only represent typical embodiments of this disclosure and are therefore not to be regarded as a restriction of its scope, since the present disclosure can permit other equally effective embodiments.
  • 1A and 1B 12 illustrate cross-sectional views of a reduced pressure process chamber in accordance with aspects of the present disclosure.
  • 2 illustrates an example processing system in accordance with certain aspects of the present disclosure.
  • 3 FIG. 14 illustrates a schematic isometric view of an exemplary loadlock in accordance with aspects of the present disclosure.
  • 4th Figure 11 illustrates a schematic isometric view of a process chamber in accordance with aspects of the present disclosure.
  • 5 is a set of graphs 500 illustrating monitoring of atomic layer deposition in accordance with aspects of the present disclosure.
  • 6th FIG. 13 is a schematic diagram of an exemplary sum frequency generation (SFG) spectroscopy monitoring system configured to measure a substrate during processing in accordance with aspects of the present disclosure.
  • 7th Figure 3 is a schematic illustration of an exemplary substrate handling sheet in accordance with aspects of the present disclosure.

Um das Verständnis zu erleichtern, wurden gleiche Bezugszeichen verwendet, wo dies möglich ist, um identische Elemente zu bezeichnen, die den Figuren gemeinsam sind. Es wird in Betracht gezogen, dass Elemente, die in einer Ausführungsform offenbart sind, in anderen Ausführungsformen ohne spezifische Angabe vorteilhaft verwendet werden können.To facilitate understanding, like reference numbers have been used where possible to refer to identical elements that are common to the figures. It is contemplated that elements disclosed in one embodiment may be used to advantage in other embodiments without specific indication.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

Verfahren und Vorrichtungen zum Messen der Schichtdicke und Schichtgleichförmigkeit eines Substrats, das in einem Verarbeitungssystem verarbeitet wird, und/oder zum Untersuchen des Substrats, um Defekte zu detektieren und/oder um eine chemische Charakterisierung von Schichten des Substrats und Grenzflächen zwischen den Schichten durchzuführen, ohne das Substrat aus einer Hochvakuumumgebung des Verarbeitungssystems zu entfernen, werden bereitgestellt. Die Verfahren und Vorrichtungen ermöglichen eine Messung und/oder Inspektion eines Substrats ohne Unterbrechung des Vakuums der Prozesskammer, indem das Substrat innerhalb der Prozesskammer oder innerhalb einer mit der Prozesskammer verbundenen Ladeschleusenkammer gemessen und/oder inspiziert wird.Methods and devices for measuring the layer thickness and layer uniformity of a substrate which is processed in a processing system and / or for examining the substrate in order to detect defects and / or for performing a chemical characterization of layers of the substrate and interfaces between the layers without removing the substrate from a high vacuum environment of the processing system are provided. The methods and devices enable a substrate to be measured and / or inspected without interrupting the vacuum of the process chamber by measuring and / or inspecting the substrate within the process chamber or within a load lock chamber connected to the process chamber.

Eine hierin offenbarte Ausführungsform ist eine Ladeschleusenkammer, die mit einer Verarbeitungsanlage verbunden ist. Die Ladeschleusenkammer weist einen mechanischen Arm mit einer ummantelten Sonde auf, die ein oder mehrere Instrumente aufweist, mit denen Attribute oder Präsenz von Partikeln auf einem Substrat überprüft und/oder gemessen werden können. Das Substrat kann aus der Prozesskammer entnommen und in die Ladeschleuse bewegt werden, wo das eine oder die mehreren Instrumente das Substrat inspizieren und/oder vermessen. Der Druck innerhalb der Ladeschleuse wird auf einem ähnlichen Niveau wie der Druck des Bearbeitungssystems oder der Bearbeitungskammer gehalten, was eine Messung und Inspektion des Substrats ermöglicht, ohne das Vakuum der Bearbeitungskammer zu unterbrechen.One embodiment disclosed herein is a load lock chamber that is connected to processing equipment. The load lock chamber has a mechanical arm with a jacketed probe that has one or more instruments with which attributes or the presence of particles on a substrate can be checked and / or measured. The substrate can be removed from the process chamber and moved into the load lock, where the one or more instruments inspect and / or measure the substrate. The pressure inside the load lock is maintained at a similar level to the pressure of the processing system or the processing chamber, which enables measurement and inspection of the substrate without breaking the vacuum of the processing chamber.

In einer anderen Ausführungsform sind mehrere Sichtöffnungen an einer Bearbeitungskammer angeordnet. Laser, Röntgenemitter und/oder andere Emitter elektromagnetischer Strahlung können ein Substrat durch eine erste Sichtöffnung in der Prozesskammer beleuchten, und Strahlung, die von dem Substrat gestreut wird, kann die Prozesskammer durch eine zweite Sichtöffnung verlassen und durch Instrumente außerhalb der Prozesskammer detektiert, gesammelt und/oder gemessen werden. Das Substrat kann inspiziert und/oder gemessen werden, während sich das Substrat innerhalb der Prozesskammer befindet, ohne das Vakuum der Prozesskammer zu unterbrechen.In another embodiment, multiple viewing openings are arranged on a processing chamber. Lasers, X-ray emitters and / or other emitters of electromagnetic radiation can illuminate a substrate through a first viewing opening in the process chamber, and radiation that is scattered by the substrate can leave the process chamber through a second viewing opening and can be detected, collected and detected by instruments outside the process chamber / or measured. The substrate can be inspected and / or measured while the substrate is inside the process chamber without breaking the vacuum in the process chamber.

Wie hier verwendet, bezieht sich Strahlung, die von einem Substrat „gestreut“ wird, auf Strahlung, die von dem Substrat reflektiert, von dem Substrat gebrochen, aufgrund von Beleuchtung von dem Substrat emittiert und/oder durch das Substrat transmittiert wird.As used herein, radiation “scattered” from a substrate refers to radiation that is reflected from the substrate, refracted from the substrate, emitted from the substrate due to illumination, and / or transmitted through the substrate.

Halbleitersubstrate werden für eine große Vielfalt von Anwendungen verarbeitet, einschließlich der Herstellung von integrierten Bauelementen und Mikrobauelementen. Wie oben erwähnt, schließt eine Technik zum Bearbeiten von Substraten das Aussetzen des Substrats gegenüber Gasen bei reduzierten Drücken und das Bewirken ein, dass die Gase ein Material, wie ein dielektrisches Material oder ein leitfähiges Metall, auf einer Oberfläche des Substrats abscheiden. Epitaxie ist beispielsweise ein Abscheidungsprozess, der verwendet werden kann, um eine dünne, hochreine Schicht, häufig aus Silicium oder Siliciumdioxid, auf einer Oberfläche eines Substrats (z. B. einem Siliciumwafer) aufzuwachsen. Das Material kann in einer Querstromkammer abgeschieden werden, indem ein Prozessfluid (z. B. eine Mischung aus Vorläufergasen (Precursorgasen) und Trägergasen) parallel zu und über die Oberfläche eines Substrats, das auf einem Träger positioniert ist, geleitet wird und das Prozessfluid zersetzt wird (z. B. durch Erwärmen des Prozessfluids auf hohe Temperaturen), um ein Material aus dem Prozessfluid auf der Oberfläche des Substrats abzuscheiden. Gemäß den obigen Epitaxietechniken behandelte Substrate können innerhalb der Prozesskammer oder in einer Ladeschleuse vermessen und/oder inspiziert werden, wie nachfolgend näher beschrieben wird.Semiconductor substrates are processed for a wide variety of applications including the manufacture of integrated devices and micro devices. As mentioned above, one technique for processing substrates involves exposing the substrate to gases reduced pressures and causing the gases to deposit a material such as a dielectric material or a conductive metal on a surface of the substrate. For example, epitaxy is a deposition process that can be used to grow a thin, high-purity layer, often of silicon or silicon dioxide, on a surface of a substrate (e.g., a silicon wafer). The material can be deposited in a cross-flow chamber by passing a process fluid (e.g. a mixture of precursor gases and carrier gases) parallel to and over the surface of a substrate that is positioned on a carrier and the process fluid is decomposed (e.g. by heating the process fluid to high temperatures) in order to deposit a material from the process fluid on the surface of the substrate. Substrates treated in accordance with the above epitaxial techniques can be measured and / or inspected within the process chamber or in a load lock, as will be described in more detail below.

Die offenbarten Ausführungsformen können mit Techniken zum Verarbeiten von Substraten verwendet werden, die Atomlagenabscheidung (ALD), chemische Gasphasenabscheidung (CVD), Ätzen, plasmaverstärkte chemische Gasphasenabscheidung (PECD), physikalische Gasphasenabscheidung (PVD), dielektrische Abscheidung, Polymerlagenabscheidung und selektive Entfernungsprozesse (SRP) einschließen, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.The disclosed embodiments can be used with substrate processing techniques including atomic layer deposition (ALD), chemical vapor deposition (CVD), etching, plasma enhanced chemical vapor deposition (PECD), physical vapor deposition (PVD), dielectric deposition, polymer layer deposition, and selective removal processes (SRP) include, but are not limited to.

1A veranschaulicht eine schematische Schnittansicht einer beispielhaften Verarbeitungskammer 100 mit Komponenten in Position zur Verarbeitung gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Bei der gezeigten Prozesskammer handelt es sich um eine Epitaxiekammer. Die Prozesskammer 100 wird verwendet, um ein oder mehrere Substrate zu prozessieren (z. B. epitaktische Abscheidung auszuführen), einschließlich der Abscheidung eines Materials auf einer oberen Oberfläche eines Substrats 108. Die Prozesskammer 100 schließt eine Anordnung von Strahlungsheizlampen 102 ein, um unter anderem eine Rückseite 104 eines Substratträgers 106 (z. B. einen Suszeptor), der innerhalb der Prozesskammer 100 angeordnet ist, zu heizen. In einigen Ausführungsformen ist eine Anordnung von Strahlungsheizlampen über der oberen Kuppel 128 zusätzlich zu der Anordnung, die unter der unteren Kuppel gezeigt ist, angeordnet. Der Substratträger 106 kann ein scheibenförmiger Substratträger 106 ohne zentrale Öffnung sein, wie gezeigt, oder kann ein ringförmiger Substratträger sein. 1A Fig. 10 illustrates a schematic sectional view of an exemplary processing chamber 100 with components in position for processing in accordance with aspects of the present disclosure. The process chamber shown is an epitaxial chamber. The process chamber 100 is used to process (e.g., perform epitaxial deposition) one or more substrates, including the deposition of a material on a top surface of a substrate 108 . The process chamber 100 includes an array of radiant heating lamps 102 one to, among other things, a back 104 a substrate carrier 106 (e.g. a susceptor) that is inside the process chamber 100 is arranged to heat. In some embodiments, there is an array of radiant heating lamps above the upper dome 128 in addition to the arrangement shown under the lower dome. The substrate carrier 106 can be a disk-shaped substrate carrier 106 without a central opening, as shown, or can be an annular substrate support.

1B veranschaulicht eine schematische Seitenansicht der Prozesskammer 100 entlang der Linie 1 B-1 B in 1A. Die Auskleidungsbaugruppe 163 und die kreisförmige Abschirmung 167 wurden der Übersichtlichkeit halber weggelassen. Der Substratträger kann ein scheibenartiger Substratträger 106 sein, wie in 1A gezeigt, oder kann ein ringförmiger Substratträger 107 sein, der das Substrat von der Kante des Substrats her trägt, um die Exposition des Substrats gegenüber der Wärmestrahlung der Lampen 102 zu erleichtern, wie in 1B gezeigt. 1B illustrates a schematic side view of the process chamber 100 along the line 1 B-1 B in 1A . The liner assembly 163 and the circular shield 167 have been omitted for the sake of clarity. The substrate carrier can be a disk-like substrate carrier 106 be like in 1A shown, or can be an annular substrate support 107 carrying the substrate from the edge of the substrate to reduce exposure of the substrate to the thermal radiation of the lamps 102 to facilitate, as in 1B shown.

Unter Bezugnahme auf die 1A und 1B befindet sich der Substratträger 106 oder 107 innerhalb der Prozesskammer 100 zwischen einer oberen Kuppel 128 und einer unteren Kuppel 114. Die obere Kuppel 128, die untere Kuppel 114 und ein Basisring 136, der zwischen der oberen Kuppel 128 und der unteren Kuppel 114 angeordnet ist, definieren einen Innenbereich der Prozesskammer 100. Im Allgemeinen sind die zentralen Abschnitte der oberen Kuppel 128 und der unteren Kuppel 114 aus einem optisch transparenten Material, wie Quarz, gebildet. Der Innenbereich der Prozesskammer 100 ist in der Regel in einen Prozessbereich 156 und einen Spülbereich 158 unterteilt.With reference to the 1A and 1B is the substrate carrier 106 or 107 inside the process chamber 100 between an upper dome 128 and a lower dome 114 . The upper dome 128 , the lower dome 114 and a base ring 136 that is between the upper dome 128 and the lower dome 114 is arranged define an interior region of the process chamber 100 . Generally the central sections are the upper dome 128 and the lower dome 114 formed from an optically transparent material such as quartz. The interior of the process chamber 100 is usually in a process area 156 and a washing area 158 divided.

Das Substrat 108 (nicht maßstabsgetreu) kann durch eine Ladeöffnung 103 in die Prozesskammer 100 eingebracht und auf dem Substratträger 106 positioniert werden. Der Ladeport 103 wird durch den Substratträger 106 in 1A verdeckt, ist jedoch in 1B zu sehen.The substrate 108 (not to scale) can through a loading opening 103 into the process chamber 100 introduced and on the substrate carrier 106 be positioned. The charging port 103 is through the substrate carrier 106 in 1A hidden but is in 1B to see.

Gemäß einer Ausführungsform wird der Substratträger 106 von einer zentralen Welle 132 getragen, die den Substratträger 106 direkt tragen kann, wie in 1A gezeigt. Gemäß einer anderen Ausführungsform trägt die zentrale Welle 132 einen scheibenförmigen Substratträger 107 mittels Armen 134, wie in 1B gezeigt.According to one embodiment, the substrate carrier 106 from a central shaft 132 carried the substrate carrier 106 can wear directly, as in 1A shown. According to another embodiment, the central shaft carries 132 a disk-shaped substrate carrier 107 by means of arms 134 , as in 1B shown.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Bearbeitungskammer 100 ferner einen Lampenkopf 145, der das Array von Lampen 102 trägt und die Lampen 102 während und/oder nach der Bearbeitung kühlt. Jede Lampe 102 ist mit einem elektrischen Verteiler (nicht gezeigt) gekoppelt, der jede Lampe 102 mit Strom versorgt.According to one embodiment, the processing chamber comprises 100 also a lamp head 145 showing the array of lamps 102 carries and the lamps 102 cools during and / or after machining. Every lamp 102 is coupled to an electrical distributor (not shown) that controls each lamp 102 powered.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Prozesskammer 100 auch ein oder mehrere optische Pyrometer 118, die Temperaturen innerhalb der Prozesskammer 100 und auf der Oberfläche des Substrats 108 messen. Eine Steuerung (nicht dargestellt) steuert die Stromverteilung vom Stromverteiler zu den Lampen 102. Die Steuerung steuert auch Ströme von Kühlfluiden innerhalb der Prozesskammer 100. Die Steuerung steuert Temperaturen innerhalb der Prozesskammer durch Variieren der elektrischen Spannung vom elektrischen Verteiler zu den Lampen 102 und durch Variieren der Kühlfluidströme.According to one embodiment, the process chamber comprises 100 also one or more optical pyrometers 118 , the temperatures inside the process chamber 100 and on the surface of the substrate 108 measure up. A controller (not shown) controls the distribution of power from the power distributor to the lamps 102 . The controller also controls flows of cooling fluids within the process chamber 100 . The controller controls temperatures within the process chamber by varying the electrical voltage from the electrical distributor to the lamps 102 and by varying the cooling fluid flows.

Ein Reflektor 122 ist über der oberen Kuppel 128 angeordnet, um Infrarotlicht, das von dem Substrat 108 und der oberen Kuppel 128 abgestrahlt wird, zurück in die Prozesskammer 100 zu reflektieren. Der Reflektor 122 ist mit einem Klemmring 130 an der oberen Kuppel 128 befestigt. Der Reflektor 122 weist eine oder mehrere Anschlussöffnungen 126 auf, die mit einer Kühlfluidquelle (nicht gezeigt) verbunden sind. Die Verbindungsanschlüsse 126 verbinden sich mit einem oder mehreren Durchgängen (nicht gezeigt) innerhalb des Reflektors, damit Kühlfluid (z. B. Wasser) innerhalb des Reflektors 122 zirkulieren kann.A reflector 122 is above the upper dome 128 arranged to emit infrared light from the substrate 108 and the upper dome 128 is emitted back into the process chamber 100 to reflect. The reflector 122 is with a clamping ring 130 on the upper dome 128 attached. The reflector 122 has one or more connection openings 126 which are connected to a source of cooling fluid (not shown). The connection ports 126 connect to one or more passages (not shown) within the reflector, thus allowing cooling fluid (e.g. water) within the reflector 122 can circulate.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Prozesskammer 100 einen Prozessfluideinlass 174, der mit einer Prozessfluidversorgung 172 verbunden ist. Der Prozessfluideinlass 174 ist konfiguriert, um Prozessfluid (z. B. Trimethylaluminium (TMA) oder Silan (SiH4)) im Allgemeinen über die Oberfläche des Substrats 108 zu leiten. Die Prozesskammer umfasst auch einen Prozessfluidauslass 178, der sich auf der Seite der Prozesskammer 100 gegenüber dem Prozessfluideinlass 174 befindet. Der Prozessfluidauslass 178 ist mit einer Vakuumpumpe 180 gekoppelt.According to one embodiment, the process chamber comprises 100 a process fluid inlet 174 having a process fluid supply 172 connected is. The process fluid inlet 174 is configured to flow process fluid (e.g. trimethyl aluminum (TMA) or silane (SiH 4 )) generally over the surface of the substrate 108 to direct. The process chamber also includes a process fluid outlet 178 that is on the side of the process chamber 100 opposite the process fluid inlet 174 is located. The process fluid outlet 178 is with a vacuum pump 180 coupled.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Prozesskammer 100 einen Spülgaseinlass 164, der in der Seitenwand des Basisrings 136 ausgebildet ist. Eine Spülgasquelle 162 liefert Spülgas an den Spülgaseinlass 164. Wenn die Prozesskammer 100 eine kreisförmige Abschirmung 167 umfasst, ist die kreisförmige Abschirmung 167 zwischen dem Prozessfluideinlass 174 und dem Spülgaseinlass 164 angeordnet. Der Prozessfluideinlass 174, der Spülgaseinlass 164 und der Prozessfluidauslass 178 sind zu veranschaulichenden Zwecken gezeigt, und die Position, Größe, Anzahl von Fluideinlässen und -auslässen usw. können eingestellt werden, um eine gleichmäßige Abscheidung von Material auf dem Substrat 108 zu erleichtern.According to one embodiment, the process chamber comprises 100 a purge gas inlet 164 that is in the side wall of the base ring 136 is trained. A source of purge gas 162 supplies purge gas to the purge gas inlet 164 . When the process chamber 100 a circular shield 167 includes is the circular shield 167 between the process fluid inlet 174 and the purge gas inlet 164 arranged. The process fluid inlet 174 , the purge gas inlet 164 and the process fluid outlet 178 are shown for illustrative purposes, and the position, size, number of fluid inlets and outlets, etc., can be adjusted to provide an even deposition of material on the substrate 108 to facilitate.

Der Substratträger ist in einer Position gezeigt, die eine Bearbeitung eines Substrats in der Bearbeitungskammer 100 ermöglicht. Die zentrale Welle 132, der Substratträger 106 oder 107 und die Arme 134 können durch einen Aktuator (nicht abgebildet) abgesenkt werden. Eine Vielzahl von Hubstiften 105 durchläuft den Substratträger 106 oder 107. Das Absenken des Substratträgers in eine Ladeposition unterhalb der Bearbeitungsposition ermöglicht es Hubstiften 105, die untere Kuppel 114 zu kontaktieren, durch Löcher im Substratträger 106 zu führen und das Substrat 108 vom Substratträger 106 anzuheben. Ein Roboter (in 1 nicht gezeigt, siehe jedoch Roboter 208 in 2) tritt dann in die Prozesskammer 100 ein, um das Substrat 108 durch die Ladeöffnung 103 zu ergreifen und zu entfernen. Der Roboter, der das Substrat 108 entfernt hat, oder ein anderer Roboter tritt durch die Ladeöffnung 103 in die Prozesskammer ein und legt ein unbearbeitetes Substrat auf den Substratträger 106. Der Substratträger 106 wird dann durch den Aktuator in die Bearbeitungsposition angehoben, um das unbearbeitete Substrat für die Bearbeitung in Position zu bringen.The substrate carrier is shown in a position that permits processing of a substrate in the processing chamber 100 enables. The central shaft 132 , the substrate carrier 106 or 107 and the arms 134 can be lowered by an actuator (not shown). A variety of lift pins 105 passes through the substrate carrier 106 or 107 . The lowering of the substrate carrier into a loading position below the processing position enables lifting pins 105 , the lower dome 114 to contact, through holes in the substrate carrier 106 to lead and the substrate 108 from the substrate carrier 106 to raise. A robot (in 1 not shown, but see robots 208 in 2 ) then enters the process chamber 100 one to the substrate 108 through the loading opening 103 to seize and remove. The robot that handles the substrate 108 removed or another robot will step through the loading opening 103 into the process chamber and places an unprocessed substrate on the substrate carrier 106 . The substrate carrier 106 is then raised into the processing position by the actuator to bring the unprocessed substrate into position for processing.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Bearbeiten eines Substrats 108 in der Bearbeitungskammer 100 das Einführen des Substrats durch den Ladeöffnung 103, das Platzieren des Substrats 108 auf dem Substratträger 106 oder 107, Anheben des Substratträgers 106 oder 107 und des Substrats 108 in die Bearbeitungsposition, Erwärmen des Substrats 108 unter Verwendung der Lampen 102, Strömenlassen von Prozessfluid 173 über das Substrat 108 und Drehen des Substrats 108. In einigen Fällen kann das Substrat auch während der Bearbeitung angehoben oder abgesenkt werden.According to one embodiment, comprises processing a substrate 108 in the processing chamber 100 inserting the substrate through the loading port 103 , placing the substrate 108 on the substrate carrier 106 or 107 , Lifting the substrate carrier 106 or 107 and the substrate 108 into the processing position, heating the substrate 108 using the lamps 102 , Flowing process fluid 173 about the substrate 108 and rotating the substrate 108 . In some cases, the substrate can also be raised or lowered during processing.

Gemäß einiger Aspekte der vorliegenden Offenbarung umfasst das epitaktische Verarbeiten in der Verarbeitungskammer 100 das Steuern des Drucks innerhalb der Verarbeitungskammer 100, so dass er niedriger als Atmosphärendruck ist. Gemäß einer Ausführungsfonn wird der Druck innerhalb der Prozesskammer 100 auf zwischen ungefähr 10 torr und 80 torr reduziert. Gemäß einer anderen Ausführungsform wird der Druck innerhalb der Prozesskammer 100 auf zwischen ungefähr 80 torr und 300 torr reduziert. Gemäß einer Ausführungsfonn wird die Vakuumpumpe 180 aktiviert, um den Druck der Bearbeitungskammer 100 vor und/oder während der Bearbeitung zu reduzieren.In accordance with some aspects of the present disclosure, the epitaxial processing includes in the processing chamber 100 controlling the pressure within the processing chamber 100 so that it is lower than atmospheric pressure. According to one embodiment, the pressure within the process chamber 100 reduced to between about 10 torr and 80 torr. According to another embodiment, the pressure is within the process chamber 100 reduced to between about 80 torr and 300 torr. According to one embodiment, the vacuum pump 180 activated to the pressure of the processing chamber 100 before and / or during processing.

Das Prozessfluid 173 wird von einem oder mehreren Prozessfluideinlässen 174 in die Prozesskammer 100 eingeleitet und verlässt die Prozesskammer 100 durch einen oder mehrere Prozessfluidauslässe 178. Das Prozessfluid 173 lagert beispielsweise durch thermische Zersetzung oder andere Reaktionen ein oder mehrere Materialien auf dem Substrat 108 ab. Nach Abscheidung von Materialien auf dem Substrat 108 entstehen aus den Reaktionen Abwasser (d. h. Abgase) 166, 175. Das Abwasser 166, 175 verlässt die Prozesskammer 100 durch die Prozessfluidauslässe 178.The process fluid 173 is from one or more process fluid inlets 174 into the process chamber 100 initiated and leaves the process chamber 100 through one or more process fluid outlets 178 . The process fluid 173 For example, one or more materials are deposited on the substrate through thermal decomposition or other reactions 108 from. After deposition of materials on the substrate 108 waste water (i.e. exhaust gases) arise from the reactions 166 , 175 . The sewage 166 , 175 leaves the process chamber 100 through the process fluid outlets 178 .

Wenn die Bearbeitung eines Substrats 108 abgeschlossen ist, wird die Bearbeitungskammer 100 durch Einleiten von Spülgas 165 (z. B. Wasserstoff oder Stickstoff) durch die Spülgaseinlässe 164 von Prozessfluid 173 und Abwasser 166, 175 gespült. Spülgas 165 kann statt oder zusätzlich zu den Spülgaseinlässen 164 durch die Prozessfluideinlässe 174 eingeleitet werden. Das Spülgas 165 verlässt die Prozesskammer durch die Prozessfluidauslässe 178.When machining a substrate 108 is completed, the processing chamber 100 by introducing purge gas 165 (e.g. hydrogen or nitrogen) through the purge gas inlets 164 of process fluid 173 and sewage 166 , 175 flushed. Purge gas 165 can be used instead of or in addition to the purge gas inlets 164 through the process fluid inlets 174 be initiated. The purge gas 165 leaves the process chamber through the process fluid outlets 178 .

Beispielhafte Inline-KammermetrologieExemplary inline chamber metrology

In Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann ein Substrat in einer Bearbeitungskammer bearbeitet und inspiziert und/oder gemessen werden, ohne das Vakuum der Bearbeitungskammer zu unterbrechen. In einer Ausführungsform ist eine Ladeschleusenkammer über ein Ventil mit einer Bearbeitungskammer verbunden. Die Ladeschleuse weist einen mechanischen Arm mit einer gekapselten Sonde auf, die ein oder mehrere Instrumente aufweist, mit denen ein Substrat inspiziert und/oder vermessen werden kann. Das Substrat kann aus der Prozesskammer entnommen und durch das Ventil in die Ladeschleuse geleitet werden, wo das eine oder die mehreren Instrumente das Substrat inspizieren und/oder vermessen. Der Druck innerhalb der Ladeschleuse wird auf einem ähnlichen Niveau wie der Druck der Prozesskammer gehalten oder abgesenkt, was eine Messung und Inspektion des Substrats ermöglicht, ohne das Vakuum der Prozesskammer zu unterbrechen. Das Substrat kann dann zur weiteren Bearbeitung in die Bearbeitungskammer zurückgeführt werden, wobei anhand der in der Ladeschleuse stattfindenden Messung und Inspektion Parameter (z. B. Temperatur oder Gasflüsse) der weiteren Bearbeitung ermittelt werden.In embodiments of the present disclosure, a substrate can be processed and inspected and / or measured in a processing chamber without breaking the vacuum of the processing chamber. In one embodiment, a load lock chamber is connected to a processing chamber via a valve. The load lock has a mechanical arm with an encapsulated probe which has one or more instruments with which a substrate can be inspected and / or measured. The substrate can be removed from the process chamber and passed through the valve into the load lock, where the one or more instruments inspect and / or measure the substrate. The pressure inside the load lock is maintained or reduced at a level similar to the pressure of the process chamber, which enables measurement and inspection of the substrate without breaking the vacuum in the process chamber. The substrate can then be returned to the processing chamber for further processing, with parameters (e.g. temperature or gas flows) for further processing being determined on the basis of the measurement and inspection taking place in the loading lock.

Mess- und Inspektionstechniken, die mit einer Ladeschleuse gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung verwendet werden können, schließen konfokale Fluoreszenzmikroskopie und Bildgebung ein; Reflexion von Infrarot-, Ultraviolett- und sichtbarer Strahlung, einschließlich Ellipsometrie; Raman-Streuung; Spitzen-verstärkte Raman-Streuung; Oberflächenplasmonenpolariton-verstärkte Raman-Streuung; zweite Harmonische; Summenfrequenzspektroskopie; Atomkraftmikroskopie (AFM); Rastertunnelmikroskopie (STM); Terahertz- oder Millimeterwellenabtastung; und Röntgenfluoreszenz (XRF).Measurement and inspection techniques that can be used with a loadlock in accordance with aspects of the present disclosure include confocal fluorescence microscopy and imaging; Reflection of infrared, ultraviolet and visible radiation, including ellipsometry; Raman Scattering; Peak-enhanced Raman scattering; Surface plasmon polariton-enhanced Raman scattering; second harmonic; Sum frequency spectroscopy; Atomic force microscopy (AFM); Scanning tunneling microscopy (STM); Terahertz or millimeter wave scanning; and X-ray fluorescence (XRF).

In einer anderen Ausführungsform sind mehrere Sichtöffnungen an einer Prozesskammer angeordnet. Laser, Röntgenstrahler und/oder andere Strahler elektromagnetischer Strahlung können durch eine erste Sichtöffnung auf ein Substrat in der Prozesskammer leuchten, und vom Substrat gestreute (z. B. reflektierte oder gebrochene) Strahlung kann durch eine zweite Sichtöffnung aus der Prozesskammer austreten und durch Instrumente außerhalb der Prozesskammer detektiert, gesammelt und/oder gemessen werden. Das Substrat kann inspiziert und/oder gemessen werden, während sich das Substrat innerhalb der Prozesskammer befindet, ohne das Vakuum der Prozesskammer zu unterbrechen.In another embodiment, several viewing openings are arranged on a process chamber. Lasers, X-ray emitters and / or other emitters of electromagnetic radiation can illuminate a substrate in the process chamber through a first viewing opening, and radiation scattered by the substrate (e.g. reflected or refracted) can exit the process chamber through a second viewing opening and outside through instruments the process chamber can be detected, collected and / or measured. The substrate can be inspected and / or measured while the substrate is inside the process chamber without breaking the vacuum in the process chamber.

Mess- und Inspektionstechniken, die mit Sichtöffnungen verwendet werden können, die auf einer Verarbeitungskammer gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung angeordnet sind, schließen konfokale Fluoreszenzmikroskopie und Bildgebung ein; Reflexion von Infrarot-, Ultraviolett- und sichtbarer Strahlung, einschließlich Ellipsometrie; Raman-Streuung; zweite Harmonische; Summenfrequenzspektroskopie; Terahertz- oder Millimeterwellenabtastung; und Röntgenfluoreszenz (XRF).Measurement and inspection techniques that can be used with viewing ports located on a processing chamber in accordance with aspects of the present disclosure include confocal fluorescence microscopy and imaging; Reflection of infrared, ultraviolet and visible radiation, including ellipsometry; Raman Scattering; second harmonic; Sum frequency spectroscopy; Terahertz or millimeter wave scanning; and X-ray fluorescence (XRF).

2 ist eine Draufsicht, die ein veranschaulichendes Verarbeitungssystem 200 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt. Das Bearbeitungssystem 200 schließt eine Ladeschleusenkammer 204, eine Transferkammer 206, einen Handhabungsroboter 208 innerhalb der Transferkammer 206, eine erste CVD-Bearbeitungskammer 210, eine zweite CVD-Bearbeitungskammer 212, eine Steuerstation 214, eine ALD-Bearbeitungskammer 216 und eine Maskenkammer 218 ein. Die erste CVD-Prozesskammer 210, die zweite CVD-Prozesskammer 212, DIE ALD-Prozesskammer 216 und die zugehörige Hardware jeder Kammer sind vorzugsweise aus einem oder mehreren prozesskompatiblen Materialien gebildet, wie zum Beispiel Aluminium, eloxiertem Aluminium, vernickeltem Aluminium, Edelstahl, Quarz und Kombinationen und Legierungen davon. Die erste CVD-Prozesskammer 210, die zweite CVD-Prozesskammer 212 und die ALD-Prozesskammer 216 können rund, rechteckig oder eine andere Form aufweisen, wie es die Form des zu beschichtenden Substrats und andere Prozessanforderungen erfordern. 2 Figure 13 is a plan view showing an illustrative processing system 200 according to an embodiment of the present disclosure. The editing system 200 closes a load lock chamber 204 , a transfer chamber 206 , a handling robot 208 inside the transfer chamber 206 , a first CVD processing chamber 210 , a second CVD processing chamber 212 , a control station 214 , an ALD processing chamber 216 and a mask chamber 218 a. The first CVD process chamber 210 , the second CVD process chamber 212 , THE ALD process chamber 216 and the associated hardware of each chamber are preferably formed from one or more process compatible materials such as aluminum, anodized aluminum, nickel plated aluminum, stainless steel, quartz, and combinations and alloys thereof. The first CVD process chamber 210 , the second CVD process chamber 212 and the ALD process chamber 216 can be round, rectangular or any other shape as required by the shape of the substrate to be coated and other process requirements.

Die Transferkammer 206 weist Schlitzventilöffnungen 221, 223, 225, 227, 229 in Seitenwänden neben der Ladeschleusenkammer 204, der ersten CVD-Prozesskammer 210, der zweiten CVD-Prozesskammer 212, der ALD-Prozesskammer 216 und der Maskenkammer 218 auf. Der Handhabungsroboter 208 ist so positioniert und konfiguriert, dass er in der Lage ist, ein Substrat-Handhabungsblatt 209 und/oder ein oder mehrere andere Werkzeuge durch jede der Schlitzventilöffnungen 221, 223, 225, 227, 229 und in die benachbarte Kammer einzuführen. Das heißt, der Handhabungsroboter kann Werkzeuge in die Ladeschleusenkammer 204, die erste CVD-Prozesskammer 210, die zweite CVD-Prozesskammer 212, die ALD-Prozesskammer 216 und die Maskenkammer 218 über Schlitzventilöffnungen 221, 223, 225, 227, 229 in den Wänden der Transferkammer 206, die an jede der anderen Kammern angrenzen, einsetzen. Ein Substrat-Handhabungsblatt, hierin auch als „Blatt“ bezeichnet, kann gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung mit einer Substratüberwachungseinrichtung ausgestattet sein. Ein Beispiel für ein solches Blatt wird nachstehend unter Bezugnahme auf 7 beschrieben. Die Schlitzventilöffnungen 221, 223, 225, 227, 229 werden selektiv mit Schlitzventilen 220, 222, 224, 226, 228 geöffnet und geschlossen, um Zugang zu den Innenräumen der benachbarten Kammern zu ermöglichen, wenn ein Substrat, Werkzeug oder anderes Element in eine der benachbarten Kammern eingeführt oder aus dieser entfernt werden soll.The transfer chamber 206 has slit valve openings 221 , 223 , 225 , 227 , 229 in side walls next to the load lock chamber 204 , the first CVD process chamber 210 , the second CVD process chamber 212 , the ALD process chamber 216 and the mask chamber 218 on. The handling robot 208 is positioned and configured to be capable of handling a substrate handling sheet 209 and / or one or more other tools through each of the slit valve openings 221 , 223 , 225 , 227 , 229 and insert it into the adjacent chamber. This means that the handling robot can put tools into the load lock chamber 204 , the first CVD process chamber 210 , the second CVD process chamber 212 who have favourited the ALD process chamber 216 and the mask chamber 218 via slit valve openings 221 , 223 , 225 , 227 , 229 in the walls of the transfer chamber 206 adjacent to each of the other chambers. A substrate handling sheet, also referred to herein as “sheet”, can be equipped with a substrate monitoring device according to aspects of the present disclosure. An example of such a sheet is given below with reference to FIG 7th described. The slit valve openings 221 , 223 , 225 , 227 , 229 are selective with slit valves 220 , 222 , 224 , 226 , 228 opened and closed to allow access to the interiors of the adjacent chambers when a substrate, tool, or other item is in one of the adjacent chambers is to be introduced or removed from this.

Die Transferkammer 206, die Ladeschleusenkammer 204, die erste CVD-Prozesskammer 210, die zweite CVD-Prozesskammer 212, die ALD-Prozesskammer 216 und die Maskenkammer 218 schließen eine oder mehrere Öffnungen (nicht gezeigt) ein, die in Fluidverbindung mit einem Vakuumsystem (z. B. einer Vakuumpumpe) stehen. Die Öffnungen sorgen für einen Austritt der Gase innerhalb der verschiedenen Kammern. In einigen Ausführungsformen sind die Kammern jeweils mit einem separaten und unabhängigen Vakuumsystem verbunden. In noch anderen Ausführungsformen teilen sich einige der Kammern ein Vakuumsystem, während die anderen Kammern separate und unabhängige Vakuumsysteme aufweisen. Das Vakuumsystem umfasst Vakuumpumpen (nicht gezeigt) und Drosselventile (nicht gezeigt), um die Gasströme durch die verschiedenen Kammern zu regulieren.The transfer chamber 206 , the load lock chamber 204 , the first CVD process chamber 210 , the second CVD process chamber 212 who have favourited the ALD process chamber 216 and the mask chamber 218 include one or more ports (not shown) in fluid communication with a vacuum system (e.g., a vacuum pump). The openings allow the gases to escape within the various chambers. In some embodiments, the chambers are each connected to a separate and independent vacuum system. In still other embodiments, some of the chambers share a vacuum system while the other chambers have separate and independent vacuum systems. The vacuum system includes vacuum pumps (not shown) and throttle valves (not shown) to regulate the gas flows through the various chambers.

Gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung kann die erste CVD-Prozesskammer 210 über ein Ventil 215 mit einer Ladeschleuse 211 verbunden sein. Die Ladeschleuse 211 kann einen mechanischen Arm mit einer gekapselten Sonde aufweisen, die ein oder mehrere Instrumente aufweist, die verwendet werden können, um ein Substrat zu inspizieren und/oder zu messen (siehe 3). Das Substrat kann aus der ersten CVD-Prozesskammer 210 entnommen und durch das Ventil 215 in die Ladeschleuse 211 geleitet werden, wo das eine oder die mehreren Instrumente das Substrat inspizieren und/oder vermessen. Die Instrumente können eines oder mehrere der Folgenden einschließen: ein konfokales Fluoreszenzmikroskop oder Bildgebungssystem; einen oder mehrere Infrarot-, Ultraviolett- und/oder sichtbare Lichtlaser; einen oder mehrere CCD-Detektoren (charge-coupled device - dt. ladungsgekoppeltes Bauteil); einen oder mehrere Quecksilbercadmiumtellurid-Detektoren (MCT-Detektoren), einen oder mehrere Indiumgalliumarsenid-Detektoren (InGaAs-Detektoren); eine mechanische Sonde mit einer Spitze für spitzenverstärkte Raman-Streuung; eine Atomkraftmikroskopsonde; eine Rastertunnelmikroskopsonde; eine Terahertz- oder Millimeterwellen-Transceiverantenne; und einen Röntgenstrahler und -detektor. Der mechanische Arm, die ummantelte Sonde und die Instrumente werden unter Bezugnahme auf 3 unten ausführlicher beschrieben. Der Druck innerhalb der Ladeschleuse 211 kann auf ein Niveau ähnlich dem Druck der ersten CVD-Prozesskammer 210 gesenkt oder gehalten werden, was eine Messung und Inspektion des Substrats ermöglicht, ohne das Vakuum der ersten CVD-Prozesskammer 210 zu unterbrechen.In accordance with aspects of the present disclosure, the first CVD process chamber can 210 via a valve 215 with a load lock 211 be connected. The load lock 211 may have a mechanical arm with an encapsulated probe that has one or more instruments that can be used to inspect and / or measure a substrate (see 3 ). The substrate can come from the first CVD process chamber 210 removed and through the valve 215 into the loading lock 211 where the one or more instruments inspect and / or measure the substrate. The instruments can include one or more of the following: a confocal fluorescence microscope or imaging system; one or more infrared, ultraviolet and / or visible light lasers; one or more CCD detectors (charge-coupled device - dt. charge-coupled device); one or more mercury cadmium telluride detectors (MCT detectors), one or more indium gallium arsenide detectors (InGaAs detectors); a mechanical probe with a tip for tip-enhanced Raman scattering; an atomic force microscope probe; a scanning tunneling microscope probe; a terahertz or millimeter wave transceiver antenna; and an x-ray emitter and detector. The mechanical arm, jacketed probe and instruments are referenced to FIG 3 described in more detail below. The pressure inside the load lock 211 can be at a level similar to the pressure of the first CVD process chamber 210 be lowered or held, which enables measurement and inspection of the substrate without the vacuum of the first CVD process chamber 210 to interrupt.

Ebenso kann die zweite CVD-Prozesskammer 212 über ein Ventil 218 mit einer Ladeschleuse 213 und die ALD-Prozesskammer 216 über ein Ventil 219 mit einer Ladeschleuse 217 verbunden sein. Jede der Ladeschleusen 213 und 217 kann einen mechanischen Arm mit einer gekapselten Sonde aufweisen, die ein oder mehrere Instrumente aufweist, die verwendet werden können, um ein Substrat zu inspizieren und/oder zu messen (siehe 3). Wie oben kann ein Substrat aus der zweiten CVD-Prozesskammer 212 entnommen und durch das Ventil 218 in die Ladeschleuse 213 geleitet werden, ohne das Vakuum der zweiten CVD-Prozesskammer 212 zu unterbrechen. Ebenso wie oben kann ein Substrat aus der ALD-Prozesskammer 216 entnommen und durch das Ventil 219 in die Ladeschleuse 217 geleitet werden, ohne das Vakuum der ALD-Prozesskammer 216 zu unterbrechen. Sobald sie sich in einer Ladeschleuse 213 oder 217 befinden, können Instrumente der Sonde das Substrat messen und/oder inspizieren, ohne das Vakuum der zweiten CVD-Prozesskammer 212 oder der ALD-Prozesskammer 216 zu unterbrechen.The second CVD process chamber can also 212 via a valve 218 with a load lock 213 and the ALD process chamber 216 via a valve 219 with a load lock 217 be connected. Each of the load locks 213 and 217 may have a mechanical arm with an encapsulated probe that has one or more instruments that can be used to inspect and / or measure a substrate (see 3 ). As above, a substrate can be obtained from the second CVD process chamber 212 removed and through the valve 218 into the loading lock 213 without the vacuum of the second CVD process chamber 212 to interrupt. As above, a substrate can be extracted from the ALD process chamber 216 removed and through the valve 219 into the loading lock 217 without the vacuum of the ALD process chamber 216 to interrupt. As soon as they are in a loadlock 213 or 217 instruments of the probe can measure and / or inspect the substrate without the vacuum of the second CVD process chamber 212 or the ALD process chamber 216 to interrupt.

3 veranschaulicht eine schematische isometrische Ansicht einer beispielhaften Ladeschleuse 300 gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Die Ladeschleuse 300 kann ein Beispiel für die Ladeschleusen 211, 213 und 217 sein, die in 2 gezeigt sind. Ein mechanischer Arm 302 mit einer gekapselten Sonde 304 kann über einen Ladeschleusenport 308 zu einem Substrat 306 Zugang haben. Das Substrat 306 kann auf einem Substratträger 310 (z. B. einem Substrat-Trägerblatt oder einem Sockel) innerhalb der Ladeschleuse ruhen. Die Sonde kann faseroptische oder metallische Kabel zum Übertragen elektromagnetischer Strahlung (z. B. Infrarot, Ultraviolett, sichtbares Laserlicht, Millimeterwellen oder Röntgenstrahlen) von Laserquellen oder anderen Emittern auf das Substrat einschließen. Zusätzlich oder alternativ kann die Sonde eine oder mehrere Laserquellen, Terahertz- oder Millimeterwellen-Transceiverantennen und Röntgenstrahler einschließen. Die Sonde kann auch einen oder mehrere CCD-Detektoren (Charge Coupled Device), Quecksilbercadmiumtellurid-Detektoren (MCT-Detektoren), Indiumgalliumarsenid-Detektoren (InGaAs-Detektoren), eine mechanische Sonde mit einer Spitze für spitzenverstärkte Raman-Streuung, einer Rasterkraftmikroskopsonde, einer Rastertunnelmikroskopsonde, einem Röntgendetektor und/oder anderen Arten von Instrumenten zum Messen und/oder Inspizieren des Substrats. Die Ladeschleuse 300 kann auch einen oder mehrere Turbovakuumanschlüsse zum Evakuieren von Gasen (z. B. Prozessfluide, die aus einer Prozesskammer in die Ladeschleuse eintreten können) aus der Ladeschleuse 300 einschließen. 3 Figure 3 illustrates a schematic isometric view of an exemplary loadlock 300 in accordance with aspects of the present disclosure. The load lock 300 can be an example of the load locks 211 , 213 and 217 be that in 2 are shown. A mechanical arm 302 with an encapsulated probe 304 can be via a load lock port 308 to a substrate 306 Have access. The substrate 306 can on a substrate carrier 310 (e.g. a substrate carrier sheet or a pedestal) within the load lock. The probe can include fiber optic or metallic cables for transmitting electromagnetic radiation (e.g., infrared, ultraviolet, visible laser light, millimeter waves, or x-rays) from laser sources or other emitters to the substrate. Additionally or alternatively, the probe can include one or more laser sources, terahertz or millimeter wave transceiver antennas, and x-ray emitters. The probe can also have one or more CCD detectors (Charge Coupled Device), mercury cadmium telluride detectors (MCT detectors), indium gallium arsenide detectors (InGaAs detectors), a mechanical probe with a tip for tip-enhanced Raman scattering, an atomic force microscope probe, a Scanning tunneling microscope probe, an x-ray detector, and / or other types of instruments for measuring and / or inspecting the substrate. The load lock 300 can also have one or more turbo vacuum connections for evacuating gases (e.g. process fluids that can enter the loading lock from a process chamber) from the loading lock 300 lock in.

Da der mechanische Arm 302 in der Lage ist, die Sonde 304 in unmittelbare Nähe zum Substrat zu bringen, sind sowohl Nahfeld- als auch Fernfeld-Inspektionstechniken geeignet, um innerhalb der Ladeschleuse 300 durchgeführt zu werden.As the mechanical arm 302 is able to use the probe 304 To bring in close proximity to the substrate, both near-field and far-field inspection techniques are suitable for inside the load lock 300 to be carried out.

Gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung kann die Sonde 304 mit einem Material (z. B. Quarz) ummantelt sein, das ein begrenztes Ausgasen erfährt, wenn es einem Vakuum ausgesetzt wird, um zu verhindern, dass Kontamination des Substrats aus Materialien der Sonde (z. B. Glasfaserlitzen) ausgast. Instrumente, die es erfordern, dass sie sich in unmittelbarer Nähe oder in Kontakt mit dem Substrat befinden (z. B. eine mechanische Sondenspitze für spitzenverstärkte Raman-Streuung, ein Atomkraftmikroskop oder ein Rastertunnelmikroskop), dürfen nicht in dem Material eingeschlossen sein, das ein begrenztes Ausgasen erfährt, wenn es einem Vakuum ausgesetzt wird. Stattdessen können die Instrumente, die erfordern, dass sie sich in unmittelbarer Nähe oder in Kontakt mit dem Substrat befinden, aus Materialien konstruiert sein, die ein begrenztes Ausgasen erfahren, wenn sie einem Vakuum ausgesetzt werden (z. B. Stahl).In accordance with aspects of the present disclosure, the probe can 304 be coated with a material (e.g. quartz) that experiences limited outgassing when exposed to a vacuum to prevent contamination of the substrate from outgassing materials of the probe (e.g. glass fiber strands). Instruments that require that they be in close proximity to or in contact with the substrate (e.g., a mechanical probe tip for tip-enhanced Raman scattering, an atomic force microscope, or a scanning tunneling microscope) must not be included in the material containing a experiences limited outgassing when exposed to a vacuum. Instead, the instruments that require that they be in close proximity or in contact with the substrate can be constructed from materials that experience limited outgassing when exposed to a vacuum (e.g., steel).

4 veranschaulicht eine schematische isometrische Ansicht einer Prozesskammer 400 (z. B. einer ALD-Kammer) mit einer Vielzahl von Ansichtsports 402 und 404 gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Die Sichtöffnungen können aus Quarz oder anderen Materialien bestehen, die für elektromagnetische Strahlung 424 und 426 durchlässig sind (z. B. Infrarotlicht, ultraviolettes Licht, sichtbares Licht, Röntgenstrahlen und/oder Millimeterwellenstrahlung). Eine erste Sichtöffnung 402 kann so positioniert sein, dass die Beleuchtung des Substrats 406 durch die elektromagnetische Strahlung in einem großen Streifwinkel (d. h. dem Winkel, der von der Senkrechten zu einer oberen Oberfläche des Substrats gemessen wird) erfolgen kann. Eine zweite Sichtöffnung 404 kann so positioniert sein, dass Detektoren 430 elektromagnetische Strahlung 432 empfangen und/oder detektieren können die von dem Substrat in einem Winkel ähnlich dem großen Streifwinkel gestreut wird. Die Prozesskammer 400 kann repräsentativ für die in den 1A und 1B gezeigte Prozesskammer 100 sein. Die Prozesskammer kann über einen oder mehrere Prozessfluideinlässe 474 mit einer Prozessfluidversorgung 472 verbunden sein und einen Prozessfluidauslass 478 einschließen, der mit einer Vakuumpumpe 480 verbunden ist. Das Substrat 406 kann auf einem Substratträger 410 (z. B. einem Substrat-Trägerblatt oder einem Sockel) innerhalb der Ladeschleuse ruhen. Der Substratträger 410 kann beheizt werden, falls es für die Leistung der Prozesskammer wünschenswert ist. 4th Figure 3 illustrates a schematic isometric view of a process chamber 400 (e.g. an ALD chamber) with a variety of viewing ports 402 and 404 in accordance with aspects of the present disclosure. The viewing openings can be made of quartz or other materials suitable for electromagnetic radiation 424 and 426 are transparent (e.g. infrared light, ultraviolet light, visible light, x-rays and / or millimeter wave radiation). A first sight opening 402 can be positioned so that the illumination of the substrate 406 by the electromagnetic radiation at a large grazing angle (ie the angle measured from the normal to an upper surface of the substrate). A second viewing port 404 can be positioned so that detectors 430 electromagnetic radiation 432 can receive and / or detect which is scattered by the substrate at an angle similar to the large grazing angle. The process chamber 400 can be representative of those in the 1A and 1B Process chamber shown 100 be. The process chamber can have one or more process fluid inlets 474 with a process fluid supply 472 be connected and a process fluid outlet 478 include the one with a vacuum pump 480 connected is. The substrate 406 can on a substrate carrier 410 (e.g. a substrate carrier sheet or a pedestal) within the load lock. The substrate carrier 410 can be heated if this is desirable for the performance of the process chamber.

Ein oder mehrere Laser (z. B. Infrarot-, Ultraviolett-, sichtbare Spektral- oder Röntgenlaser) 420, 422 oder andere Emitter elektromagnetischer Strahlen 424, 426 können das Substrat 406 durch die Sichtöffnung 402 beleuchten. Wie veranschaulicht, können die Laser einen Femtosekunden-Pikosekunden- (fs-ps) gepulsten sichtbaren Laser mit einer Wellenlänge von 800 Nanometern (nm) und einen fs-ps gepulsten Mittelinfrarot-Laser (Mittel-IR-Laser) mit einer Wellenlänge im Bereich von 1-4 Mikrometern (µm) einschließen, jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt, und Emitter mit anderen Wellenlängen können verwendet werden. Die Laser oder andere Emitter können so an der Ladeschleuse angebracht sein, dass die von den Emittern emittierte elektromagnetische Strahlung das Substrat unter einem gleichbleibenden Winkel beleuchtet. Die Halterungen der Laser und anderen Emitter können mit einem oder mehreren Aktuatoren (nicht gezeigt) bewegt werden, um die Strahlung während der Messung und Inspektion des Substrats kontrolliert und reproduzierbar über die Oberfläche des Substrats rastern zu lassen. Ein oder mehrere Spiegel 442A und 442B, Halbwellenplatten 444A und 444B, Polarisatoren 446A und 446B und Linsen (z. B. Fokussierlinsen) 448A und 448B können durch Aktuatoren (nicht gezeigt) bewegt werden, um zu bewirken, dass die Strahlung über die Oberfläche des Substrats rastert. Zusätzlich oder alternativ kann elektromagnetische Strahlung von den Emittern durch faseroptische Kabel oder andere Leitungen geleitet werden, wobei die Kabel und/oder Leitungen durch einen oder mehrere Aktuatoren bewegt werden, um zu bewirken, dass die Strahlung über die Oberfläche des Substrats rastert.One or more lasers (e.g. infrared, ultraviolet, visible spectral, or X-ray lasers) 420 , 422 or other emitters of electromagnetic rays 424 , 426 can the substrate 406 through the viewing opening 402 illuminate. As illustrated, the lasers may include a femtosecond picosecond (fs-ps) pulsed visible laser with a wavelength of 800 nanometers (nm) and an fs-ps pulsed mid-infrared (mid-IR) laser with a wavelength in the range of 1-4 micrometers (µm) include, but the present disclosure is not so limited, and emitters of other wavelengths can be used. The lasers or other emitters can be attached to the load lock in such a way that the electromagnetic radiation emitted by the emitters illuminates the substrate at a constant angle. The holders for the lasers and other emitters can be moved with one or more actuators (not shown) in order to allow the radiation to be rasterized over the surface of the substrate in a controlled and reproducible manner during the measurement and inspection of the substrate. One or more mirrors 442A and 442B , Half-wave plates 444A and 444B , Polarizers 446A and 446B and lenses (e.g. focusing lenses) 448A and 448B can be moved by actuators (not shown) to cause the radiation to scan across the surface of the substrate. Additionally or alternatively, electromagnetic radiation from the emitters can be conducted through fiber optic cables or other lines, the cables and / or lines being moved by one or more actuators in order to cause the radiation to scan over the surface of the substrate.

Elektromagnetische Strahlung 432, die aufgrund der Beleuchtung des Substrats vom Substrat gestreut (z. B. reflektiert oder gebrochen) wird, kann über die Sichtöffnung 404 aus der Prozesskammer 400 austreten. Eine oder mehrere Öffnungen 450, Kollimatoren 452, Polarisatoren 454, Spiegel 456, Filter 458 und Linsen 460 können die elektromagnetische Strahlung 432 zu einem oder mehreren CCD-Detektoren 430, Quecksilbercadmiumtellurid-Detektoren (MCT-Detektoren), Indiumgalliumarsenid-Detektoren (InGaAs), Spektrometern und anderen Arten von Instrumenten zum Messen und/oder Inspizieren des Substrats leiten. Die CCD-Detektoren, MCT-Detektoren, InGaAs-Detektoren, Spektrometer und andere Instrumente können die elektromagnetische Strahlung 432, die aus dem Sichtöffnung 404 austritt, detektieren und/oder messen, um Messungen und andere Daten bezüglich des Substrats zu bestimmen. Die Detektoren oder andere Geräte können an der Ladeschleuse angebracht sein, so dass die vom Substrat gestreute elektromagnetische Strahlung unter einem gleichbleibenden Winkel gemessen oder detektiert wird. Die Halterungen der Detektoren und anderen Instrumente können mit einem oder mehreren Aktuatoren (nicht gezeigt) bewegt werden, um zu bewirken, dass die Detektoren und anderen Instrumente Strahlung empfangen, die von dem Substrat als Reaktion auf Emitter gestreut wird, die während der Messung und Inspektion des Substrats über das Substrat gerastert werden. Zusätzlich oder alternativ können die Blenden 450, die Kollimatoren 452, die Polarisatoren 454, die Spiegel 456, die Filter 458 und die Linsen 460 über Aktuatoren bewegt werden, um die elektromagnetische Strahlung 432 zu den Detektoren und/oder Instrumenten zu leiten.Electromagnetic radiation 432 that is scattered (e.g. reflected or refracted) by the substrate due to the illumination of the substrate can be seen through the viewing opening 404 from the process chamber 400 step out. One or more openings 450 , Collimators 452 , Polarizers 454 , Mirror 456 , Filter 458 and lenses 460 can the electromagnetic radiation 432 to one or more CCD detectors 430 , Mercury cadmium telluride detectors (MCT detectors), indium gallium arsenide detectors (InGaAs), spectrometers, and other types of instruments for measuring and / or inspecting the substrate. The CCD detectors, MCT detectors, InGaAs detectors, spectrometers and other instruments can detect electromagnetic radiation 432 that came out of the viewing port 404 exits, detect and / or measure to determine measurements and other data relating to the substrate. The detectors or other devices can be attached to the load lock so that the electromagnetic radiation scattered by the substrate is measured or detected at a constant angle. The mounts of the detectors and other instruments can be moved with one or more actuators (not shown) to cause the detectors and other instruments to receive radiation that is scattered from the substrate in response to emitters made during measurement and inspection of the substrate can be rasterized over the substrate. Additionally or alternatively, the screens 450 who have favourited collimators 452 who have favourited polarizers 454 , the mirror 456 who have favourited Filters 458 and the lenses 460 be moved via actuators to the electromagnetic radiation 432 to the detectors and / or instruments.

Der Substratträger 410 kann sich im Rahmen der Messung und Inspektion des Substrats innerhalb der Prozesskammer bewegen. Zum Beispiel kann der Substratträger 410 das Substrat innerhalb der Prozesskammer 400 so bewegen, dass ein oder mehrere Strahlen 424, 426, die über die Sichtöffnung 402 eintreten, über die Oberfläche des Substrats abgetastet (z. B. gerastert) werden. Zusätzlich oder alternativ kann ein Abtastgalvanospiegel verwendet werden, um Strahlen von den Emittern über die Oberfläche des Substrats abzutasten. Der Galvanospiegel kann innerhalb der Prozesskammer 400 oder außerhalb der Prozesskammer 400 angeordnet sein.The substrate carrier 410 can move within the process chamber as part of the measurement and inspection of the substrate. For example, the substrate carrier 410 the substrate within the process chamber 400 move so that one or more rays 424 , 426 looking through the viewing port 402 occur, are scanned (e.g. scanned) over the surface of the substrate. Additionally or alternatively, a scanning galvanomirror can be used to scan rays from the emitters across the surface of the substrate. The galvanomirror can be inside the process chamber 400 or outside the process chamber 400 be arranged.

Obwohl die in 4 gezeigte Ausführungsform Strahlen zeigt, die eine obere Oberfläche des Substrats 406 abtasten, ist die vorliegende Offenbarung nicht darauf beschränkt. Gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung kann der Substratträger 410 einen weggeschnittenen Abschnitt aufweisen oder für die Strahlen durchlässig sein (z. B. ein Prisma), und die Sichtöffnungen 402 und 404 können so angeordnet sein, dass Strahlen die untere Oberfläche des Substrats abtasten können.Although the in 4th The embodiment shown shows rays emitting an upper surface of the substrate 406 scan, the present disclosure is not so limited. In accordance with aspects of the present disclosure, the substrate carrier can 410 have a cut-away portion or be transparent to the rays (e.g. a prism), and the viewing ports 402 and 404 can be arranged so that beams can scan the lower surface of the substrate.

Gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung können die Spektroskopie der Erzeugung der zweiten Harmonischen (SHG) und der Summenfrequenzerzeugung (SFG) verwendet werden, um bearbeitete Oberflächen zu überwachen, wie beispielsweise Oberflächen, die über ALD, CVD, PECVD, PVD, dielektrische Abscheidung, Polymerschichtabscheidung und SRP abgeschieden werden. Die SFG-Spektroskopie untersucht die molekulare Hyperpolarisierbarkeit eines Materials zweiter Ordnung, die angibt, welche Moden in einem nicht zentrosymmetrischen Medium aktiv sind. SFG und SHG sind nichtlineare optische Prozesse zweiter Ordnung, bei denen 2 eingehende Photonen, wenn sie an der Medienoberfläche oder Grenzfläche räumlich und zeitlich überlappt werden, miteinander und mit der Oberfläche wechselwirken, um 1 Photon mit der Frequenz bei der Summe der Frequenzen der 2 eingehenden Photonen zu erzeugen. Wenn beide einfallenden Photonen von derselben Quelle (und damit von derselben Frequenz) stammen, wird der resultierende Prozess als Erzeugung der zweiten Harmonischen (SHG) bezeichnet. Wenn beide ankommenden Photonen unterschiedliche Frequenzen aufweisen, spricht man von Summenfrequenzerzeugung (SFG). Diese optischen Prozesse zweiter Ordnung folgen der Erhaltung von Photonenenergien und - impulsen. Die Erhaltung von Photonenimpulsen macht die Prozesse sehr gerichtet, weshalb SFG- oder SHG-Photonen räumlich von ankommenden Photonen oder anderen Photonen aus anderen nichtlinearen optischen Prozessen getrennt werden können. SFG und SHG sind auch hochoberflächensensitive Prozesse, da Hyperpolarisierbarkeiten zweiter Ordnung nur in nicht-zentrosymmetrischen Medien, etwa an einer Grenzfläche, Oberfläche oder sogar für Moleküle, die kein Symmetriezentrum besitzen, aktiv sind (siehe z. B. Nature 337(6207): S. 519-525, 1989). Zum Beispiel kann die SFG-Spektroskopie verwendet werden, um die Atomlagenabscheidung von Wasserstoff (H2) auf Platin zu überwachen, indem die Intensität einer bestimmten Wellenzahl, die mit der Platin-Wasserstoff-Bindung assoziiert ist, gemessen wird, wie nachstehend unter Bezugnahme auf 5 veranschaulicht. Die SFG-Spektroskopie kann auch verwendet werden, um die Atomlagenabscheidung von Aluminiumoxid/Siliciumoxid (AlOx/SiOx) auf einem Siliciumsubstrat zu überwachen, indem die Intensität einer bestimmten Wellenzahl, die mit der AlOx-Bindung assoziiert ist, gemessen wird (siehe zum Beispiel E. Kessels et al., Journal of Vacuum Science & Technology A 35, 05C313 (2017), abrufbar unter https://doi.org/10.1116.4993597 ).In accordance with aspects of the present disclosure, second harmonic generation (SHG) spectroscopy and sum frequency generation (SFG) can be used to monitor machined surfaces, such as surfaces exposed via ALD, CVD, PECVD, PVD, dielectric deposition, polymer film deposition, and SRP are deposited. SFG spectroscopy studies the molecular hyperpolarizability of a second-order material, which indicates which modes are active in a non-centrosymmetric medium. SFG and SHG are non-linear optical processes of the second order, in which 2 incoming photons, if they are spatially and temporally overlapped at the media surface or interface, interact with each other and with the surface to generate 1 photon with the frequency at the sum of the frequencies of the 2 incoming Generate photons. When both incident photons are from the same source (and therefore the same frequency), the resulting process is known as second harmonic generation (SHG). If both incoming photons have different frequencies, one speaks of sum frequency generation (SFG). These second order optical processes follow the conservation of photon energies and impulses. The conservation of photon pulses makes the processes very directed, which is why SFG or SHG photons can be spatially separated from incoming photons or other photons from other non-linear optical processes. SFG and SHG are also highly surface-sensitive processes, since second-order hyperpolarizabilities are only active in non-centrosymmetrical media, e.g. at an interface, surface or even for molecules that do not have a center of symmetry (see e.g. Nature 337 (6207): p 519-525, 1989). For example, SFG spectroscopy can be used to monitor the atomic layer deposition of hydrogen (H 2 ) on platinum by measuring the intensity of a particular wavenumber associated with the platinum-hydrogen bond, as described below with reference to FIG 5 illustrated. SFG spectroscopy can also be used to monitor the atomic layer deposition of aluminum oxide / silicon oxide (AlO x / SiO x ) on a silicon substrate by measuring the intensity of a particular wavenumber associated with the AlO x bond (see for example E. Kessels et al., Journal of Vacuum Science & Technology A 35, 05C313 (2017), available at https://doi.org/10.1116.4993597 ).

5 ist ein Graph 500, der Kurven veranschaulicht, die die Überwachung der Atomlagenabscheidung von Wasserstoff auf Platin in einem ALD-Verfahren zeigen, in dem Platin unterschiedlichen Strömungsraten von Wasserstoff ausgesetzt wird und eine Summenfrequenzgenerierungsmessung der Oberfläche des Platins vorgenommen wird. Die Kurve 510 zeigt einen Satz von Intensitäten von SFG (gemessen in s-1 Einheiten) für einen Satz von Wellenzahlen (gemessen in cm-1 Einheiten) nach einer Exposition des Platins gegenüber Wasserstoff bei einer höchsten Flussrate. Die SFG-Spektroskopie zeigt nach Einwirkung des Wasserstoffs mit der höchsten Strömungsgeschwindigkeit auf Platin eine relativ hohe Intensität (d. h. mehr als 1,1) der 2020 cm-1 Wellenzahl, wie bei Punkt 512 gezeigt. Die SFG-Spektroskopie zeigt nach dem Aussetzen des Platins gegenüber Wasserstoff bei einer geringeren Flussrate eine geringere Intensität (d. h. etwa 0,95) der 2020 cm-1 Wellenzahl, wie bei Punkt 514 gezeigt. Nach jeder der dritten, vierten, fünften und sechsten Exposition des Platins gegenüber Wasserstoff bei sukzessive niedrigeren Flussraten zeigt die SFG-Spektroskopie noch niedrigere Intensitäten (d. h. weniger als 0,90) der 2020 cm-1 Wellenzahl, wie bei den Punkten 516, 518 und 520 gezeigt. Nach dem Aussetzen des Platins gegenüber Wasserstoff bei der niedrigsten Flussrate zeigt die SFG-Spektroskopie die niedrigste Intensität (d. h. 0,38) der 2020 cm-1 Wellenzahl, wie bei Punkt 522 gezeigt. 5 is a graph 500 , which illustrates curves showing the monitoring of the atomic layer deposition of hydrogen on platinum in an ALD process in which platinum is exposed to varying flow rates of hydrogen and a sum frequency generation measurement is made of the surface of the platinum. The curve 510 Figure 12 shows a set of intensities of SFG (measured in s -1 units) for a set of wavenumbers (measured in cm -1 units) after exposure of the platinum to hydrogen at a highest flow rate. The SFG spectroscopy shows a relatively high intensity (ie more than 1.1) of the 2020 cm -1 wave number after exposure to the hydrogen with the highest flow velocity on platinum, as in point 512 shown. After exposure of the platinum to hydrogen at a lower flow rate, SFG spectroscopy shows a lower intensity (ie about 0.95) of the 2020 cm -1 wavenumber, as in point 514 shown. After each of the third, fourth, fifth and sixth exposure of the platinum to hydrogen at successively lower flow rates, the SFG spectroscopy shows even lower intensities (ie less than 0.90) of the 2020 cm -1 wavenumber, as with the points 516 , 518 and 520 shown. After exposing the platinum to hydrogen at the lowest flow rate, SFG spectroscopy shows the lowest intensity (i.e. 0.38) of the 2020 cm -1 wavenumber, as at point 522 shown.

Gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung ist die Technik der SFG-Spektroskopie sehr spezifisch für Oberflächen und Grenzflächen, und daher erfordert die Analyse von Daten aus der SFG-Spektroskopie in der Regel keine Subtraktion von Hintergrundsignalen von dem gemessenen Signal.In accordance with aspects of the present disclosure, the technique of SFG spectroscopy is very specific to surfaces and interfaces, and therefore analysis of data from SFG spectroscopy typically does not require subtraction of background signals from the measured signal.

6 ist ein schematisches Diagramm eines beispielhaften SFG-Spektroskopiesystems 600, das konfiguriert ist (siehe zum Beispiel ACS Catalysis, 2014, 4 (6), S. 1964-1971), um ein Substrat 670 (z. B. Platin) während der ALD-Verarbeitung gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zu überwachen. In der beispielhaften ALD-Prozesskammer 680 strömt Wasserstoff an der Stelle 682 in die Kammer und über das Substrat, was den Wasserstoff katalysiert, um zu dissoziieren und eine Schicht auf dem Substrat zu bilden. Ein Massenspektrometer (MS) überwacht Gase, die die Kammer verlassen, um Daten über die auf dem Substrat abgelagerte Wasserstoffmenge zu sammeln. Heizstäbe 684 und Kolben 686 steuern die Temperatur und den Druck in der ALD-Kammer. In dem beispielhaften SFG-Spektroskopiesystem erzeugt ein abstimmbares Lasersystem (d. h. ein oder mehrere elektromagnetische Strahlungsemitter) 602 einen ersten Puls von Laserlicht 604 mit einer Wellenlänge im Infrarotbereich (d. h. 1 bis 9 Mikrometer, wie etwa 4 bis 7 Mikrometer oder 5 bis 6 Mikrometer) und einem zweiten Laserlichtimpuls 606 mit einer Wellenlänge im sichtbaren Bereich (d. h. 520 bis 900 Nanometer, wie etwa 600 bis 900 Nanometer, 750 bis 850 Nanometer oder 800 Nanometer). Der erste Puls von Laserlicht durchläuft dann verschiedene Filter 608, die die Frequenz des ersten Pulses auf eine gewünschte Frequenz feinabstimmen. Der erste Impuls wird dann von einer Linse 610 so gerichtet, dass er in eine erste Sichtöffnung 652 in die Bearbeitungskammer eintritt. Der zweite Impuls durchläuft Filter 616, um die Frequenz des zweiten Impulses fein abzustimmen. Eine Linse 620 richtet den zweiten Impuls durch die erste Sichtöffnung 652 in die Bearbeitungskammer. Der erste Impuls und der zweite Impuls können auch über ein Prisma 612 auf die Beleuchtung des Substrats 670 gerichtet werden. Der erste Impuls und der zweite Impuls interagieren, wenn sie das Substrat beleuchten, wodurch ein Impuls 630 der zweiten Harmonischen erzeugt wird. Der Impuls der zweiten Harmonischen kann über das Prisma 612 so gerichtet werden, dass er die Prozesskammer über eine zweite Sichtöffnung 654 verlässt. Eine Linse 640 und ein Filter 642 können den Impuls der zweiten Harmonischen richten und Reflexionen des ersten Impulses und des zweiten Impulses herausfiltern, so dass eine Photomultiplier-Röhre (PMT) 632 den Impuls der zweiten Harmonischen sammeln kann. Die PMT liefert Informationen über den Impuls der zweiten Harmonischen an einen Boxcar-Integrator 634. Schließlich liefert der Boxcar-Integrator ein Signal an einen Computer 636 zur Interpretation. 6th Figure 3 is a schematic diagram of an exemplary SFG spectroscopy system 600 that is configured (see for example ACS Catalysis, 2014, 4 (6), pp. 1964-1971) to a substrate 670 (e.g., platinum) during ALD processing in accordance with aspects of the present disclosure. In the exemplary ALD process chamber 680 hydrogen flows at the point 682 into the chamber and over the substrate, which catalyzes the hydrogen to dissociate and form a layer on the substrate. A mass spectrometer (MS) monitors gases exiting the chamber to collect data on the amount of hydrogen deposited on the substrate. Heating rods 684 and piston 686 control the temperature and pressure in the ALD chamber. In the exemplary SFG spectroscopy system, a tunable laser system (i.e. one or more electromagnetic radiation emitters) generates 602 a first pulse of laser light 604 having a wavelength in the infrared range (ie, 1 to 9 micrometers, such as 4 to 7 micrometers or 5 to 6 micrometers) and a second pulse of laser light 606 having a wavelength in the visible range (ie, 520 to 900 nanometers, such as 600 to 900 nanometers, 750 to 850 nanometers, or 800 nanometers). The first pulse of laser light then passes through various filters 608 that fine-tune the frequency of the first pulse to a desired frequency. The first pulse is then from a lens 610 directed so that it is in a first viewing port 652 enters the processing chamber. The second pulse goes through filters 616 to fine tune the frequency of the second pulse. One lens 620 directs the second pulse through the first viewing port 652 into the processing chamber. The first pulse and the second pulse can also be via a prism 612 on the illumination of the substrate 670 be judged. The first pulse and the second pulse interact when they illuminate the substrate, creating a pulse 630 the second harmonic is generated. The second harmonic pulse can pass through the prism 612 be directed in such a way that it opens the process chamber through a second viewing opening 654 leaves. One lens 640 and a filter 642 can direct the second harmonic pulse and filter out reflections of the first pulse and the second pulse, so that a photomultiplier tube (PMT) 632 can collect the second harmonic pulse. The PMT provides information about the second harmonic pulse to a box car integrator 634 . Finally, the boxcar integrator sends a signal to a computer 636 for interpretation.

Gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung können die erste Sichtöffnung 652 und die zweite Sichtöffnung 654 aus Magnesiumfluorid (MgF2) oder Calciumfluorid (CaF2) gebildet sein, da diese Materialien sowohl den Durchgang des ersten Impulses mit einer Wellenlänge im Infrarotbereich als auch des zweiten Impulses mit einer Wellenlänge im sichtbaren Bereich ermöglichen.According to aspects of the present disclosure, the first viewing port 652 and the second viewing port 654 made of magnesium fluoride (MgF 2 ) or calcium fluoride (CaF 2 ), as these materials allow the passage of the first pulse with a wavelength in the infrared range and the second pulse with a wavelength in the visible range.

7 ist ein schematisches Diagramm eines beispielhaften SubstratHandhabungsblatts 700 gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Das beispielhafte Substrat-Handhabungsblatt kann ein Substratträgerblatt 702 und einen Instrumententrägerarm 704 einschließen. Der Instrumententrägerarm kann eine Laserquelle 706 (z. B. einen oder mehrere elektromagnetische Strahlungsemitter, Laser oder andere Laserlichtquellen, wie beispielsweise ein Glasfaserkabel, das Laserlicht von einem Remote-Laser liefert) und ein Spektrometer 708 tragen. Wie in 6 dargestellt, kann die Laserquelle zwei Laserlichtimpulse 710, 712 mit unterschiedlichen Wellenlängen bereitstellen. Wie in 6 gezeigt, kann die Laserquelle einen oder mehrere Spiegel, Filter, Etalone und Linsen einschließen, um die Laserlichtimpulse auf ein Substrat auf dem Substrathandhabungsblatt zu richten. Das Spektrometer kann auch eine oder mehrere Irisblenden, Filter, Linsen und Polarisatoren einschließen, um sowohl die Reflexionen 720 und 722 des ersten Impulses und des zweiten Impulses zu blockieren als auch den Impuls der zweiten Harmonischen 724 auf einen Detektor innerhalb des Spektrometers zu richten. 7th Figure 4 is a schematic diagram of an exemplary substrate handling sheet 700 in accordance with aspects of the present disclosure. The exemplary substrate handling sheet can be a substrate carrier sheet 702 and an instrument support arm 704 lock in. The instrument support arm can be a laser source 706 (e.g., one or more electromagnetic radiation emitters, lasers, or other laser light sources, such as a fiber optic cable that supplies laser light from a remote laser) and a spectrometer 708 wear. As in 6th shown, the laser source can have two laser light pulses 710 , 712 provide with different wavelengths. As in 6th As shown, the laser source may include one or more mirrors, filters, etalons, and lenses to direct the laser light pulses onto a substrate on the substrate handling sheet. The spectrometer can also include one or more irises, filters, lenses, and polarizers to remove both the reflections 720 and 722 of the first pulse and the second pulse as well as the second harmonic pulse 724 at a detector inside the spectrometer.

Gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung können sich der Instrumententrägerarm 704 und das Substrat-Handhabungsblatt 702 zusammen in eine Prozesskammer bewegen (z. B. Prozesskammer 100, gezeigt in 1). Zusätzlich oder alternativ kann sich der Instrumententrägerarm unabhängig von dem Substrat-Handhabungsblatt bewegen (z. B. von dieser weggedreht werden), wenn das Substrat-Handhabungsblatt in eine Prozesskammer eintritt.In accordance with aspects of the present disclosure, the instrument support arm 704 and the substrate handling sheet 702 move together into a process chamber (e.g. process chamber 100 , shown in 1 ). Additionally or alternatively, the instrument carrier arm can move independently of the substrate handling sheet (e.g. rotated away from it) when the substrate handling sheet enters a process chamber.

In Aspekten der vorliegenden Offenbarung können Instrumente auf dem Instrumententrägerarm 704, wie beispielsweise Laserquelle 706 und/oder Spektrometer 708, eine Überwachung eines Substrats durchführen, das von dem Substrat-Handhabungsblatt getragen wird, während sich das Substrat-Handhabungsblatt in einer Transferkammer befindet (z. B. Übertragungskammer 206, dargestellt in 2), die Überwachung und/oder Inspektion eines Substrats ermöglicht, ohne dass ein Vakuum in einem Verarbeitungssystem unterbrochen werden muss.In aspects of the present disclosure, instruments on the instrument support arm 704 such as laser source 706 and / or spectrometer 708 , perform monitoring of a substrate carried by the substrate handling sheet while the substrate handling sheet is in a transfer chamber (e.g., transfer chamber 206 , shown in 2 ), which enables monitoring and / or inspection of a substrate without breaking a vacuum in a processing system.

Gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung kann das Spektrometer ein komplementäres Metalloxid-Halbleiter-Spektrometer (CMOS-Spektrometer) oder ein auf photonischen Kristallfasern (PCF) basierendes Spektrometer sein.In accordance with aspects of the present disclosure, the spectrometer may be a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) spectrometer or a photonic crystal fiber (PCF) based spectrometer.

Zum besseren Verständnis der vorstehenden Erörterung werden die vorstehenden nicht einschränkenden Beispiele angeboten. Obwohl die Beispiele auf spezifische Ausführungsformen gerichtet sein können, sollten die Beispiele nicht als Einschränkung der vorliegenden Offenbarung in irgendeiner spezifischen Hinsicht interpretiert werden.In order to better understand the preceding discussion, the foregoing non-limiting examples are provided. Although the Examples may be directed to specific embodiments, the examples should not be interpreted as limiting the present disclosure in any specific regard.

Obwohl das Vorstehende auf Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung gerichtet ist, können andere und weitere Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung entwickelt werden, ohne vom grundlegenden Umfang davon abzuweichen, und der Umfang davon wird durch die folgenden Ansprüche bestimmt.While the foregoing is directed to embodiments of the present disclosure, other and further embodiments of the present disclosure can be devised without departing from the basic scope thereof, and the scope thereof is determined by the following claims.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturNon-patent literature cited

  • E. Kessels et al., Journal of Vacuum Science & Technology A 35, 05C313 (2017), abrufbar unter https://doi.org/10.1116.4993597 [0047]E. Kessels et al., Journal of Vacuum Science & Technology A 35, 05C313 (2017), available at https://doi.org/10.1116.4993597 [0047]

Claims (15)

Vorrichtung zum Verarbeiten eines Substrats, umfassend: einen Prozesskammerkörper mit einer ersten Sichtöffnung und einer zweiten Sichtöffnung; einen Substratträger innerhalb des Prozesskammerkörpers; einen elektromagnetischen Strahlungsemitter, der betreibbar ist, um durch die erste Sichtöffnung das Substrat auf dem Substratträger zu beleuchten; und einen Detektor, der betreibbar ist, um elektromagnetische Strahlung zu detektieren, die von dem Substrat durch die zweite Sichtöffnung gestreut wird.Apparatus for processing a substrate comprising: a process chamber body having a first viewing port and a second viewing port; a substrate carrier within the process chamber body; an electromagnetic radiation emitter operable to illuminate the substrate on the substrate carrier through the first viewing port; and a detector operable to detect electromagnetic radiation scattered from the substrate through the second viewing port. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Substratträger betreibbar ist, um das Substrat zu bewegen, um zu bewirken, dass ein Strahl von dem elektromagnetischen Strahlungsemitter über eine Oberfläche des Substrats abgetastet wird.Device according to Claim 1 wherein the substrate carrier is operable to move the substrate to cause a beam from the electromagnetic radiation emitter to be scanned across a surface of the substrate. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen Galvanospiegel, der betreibbar ist, um einen Strahl von dem elektromagnetischen Strahlungsemitter auf eine Oberfläche des Substrats zu richten.Procedure according to Claim 1 , further comprising: a galvanomirror operable to direct a beam from the electromagnetic radiation emitter onto a surface of the substrate. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der elektromagnetische Strahlungsemitter eine erste Laserquelle, die betreibbar ist, um einen ersten Laserlichtimpuls mit einer ersten Wellenlänge zu erzeugen, und eine zweite Laserquelle, die betreibbar ist, um einen zweiten Laserlichtimpuls mit einer zweiten Wellenlänge zu erzeugen, umfasst.Device according to Claim 1 wherein the electromagnetic radiation emitter comprises a first laser source operable to generate a first pulse of laser light having a first wavelength and a second laser source operable to generate a second pulse of laser light having a second wavelength. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei: die erste Wellenlänge zwischen einschließlich 1 Mikrometer und 4 Mikrometern liegt; und die zweite Wellenlänge zwischen einschließlich 750 Nanometern und 850 Nanometern liegt.Device according to Claim 4 wherein: the first wavelength is between 1 micrometer and 4 micrometers, inclusive; and the second wavelength is between 750 nanometers and 850 nanometers, inclusive. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Detektor betreibbar ist, um eine Intensität eines Summenfrequenzerzeugungspulses (SFG-Pulses) zu messen, der durch eine Wechselwirkung zwischen dem ersten Puls, dem zweiten Puls und dem Substrat verursacht wird.Device according to Claim 4 wherein the detector is operable to measure an intensity of a sum frequency generation (SFG) pulse caused by an interaction between the first pulse, the second pulse and the substrate. System zum Verarbeiten eines Substrats, umfassend: eine Verarbeitungskammer mit einer ersten Schlitzventilöffnung, die konfiguriert ist, um den Durchgang des Substrats dort hindurch zu ermöglichen, und einer zweiten Schlitzventilöffnung, die konfiguriert ist, um den Durchgang des Substrats dort hindurch zu ermöglichen; ein erstes Schlitzventil, das betreibbar ist, um die erste Schlitzventilöffnung der Verarbeitungskammer zu öffnen und zu schließen, wobei das erste Schlitzventil betreibbar ist, um eine erste luftdichte Dichtung herzustellen, wenn es geschlossen ist; ein zweites Schlitzventil, das betreibbar ist, um die zweite Schlitzventilöffnung der Verarbeitungskammer zu öffnen und zu schließen, wobei das zweite Schlitzventil betreibbar ist, um eine zweite luftdichte Dichtung herzustellen, wenn es geschlossen ist; eine Ladeschleuse mit einer Transferschlitzventilöffnung, die mit der zweiten Schlitzventilöffnung der Verarbeitungskammer ausgerichtet ist, einen Ladeschleusenanschluss und einen Substratträger; und einen mechanischen Arm mit einer ummantelten Sonde, wobei: der mechanische Arm betreibbar ist, um über den Ladeschleusenanschluss auf ein Inneres der Ladeschleuse Zugang zu haben; der mechanische Arm betreibbar ist, um ein Instrument innerhalb der ummantelten Sonde in die Nähe des Substrats auf dem Substratträger zu bewegen; die ummantelte Sonde einen Emitter aufweist, der betreibbar ist, um elektromagnetische Strahlung zu emittieren, um das Substrat zu beleuchten; und die ummantelte Sonde einen Detektor aufweist, der betreibbar ist, um elektromagnetische Strahlung zu detektieren, die von dem Substrat gestreut wird.A system for processing a substrate comprising: a processing chamber having a first slit valve opening configured to allow passage of the substrate therethrough and a second slit valve opening configured to allow passage of the substrate therethrough; a first slit valve operable to open and close the first slit valve opening of the processing chamber, the first slit valve operable to create a first airtight seal when closed; a second slit valve operable to open and close the second slit valve opening of the processing chamber, the second slit valve operable to create a second airtight seal when closed; a loadlock having a transfer slit valve opening aligned with the second slit valve opening of the processing chamber, a loadlock port, and a substrate carrier; and a mechanical arm with a sheathed probe, where: the mechanical arm is operable to access an interior of the loadlock via the loadlock port; the mechanical arm is operable to move an instrument within the jacketed probe into proximity with the substrate on the substrate support; the jacketed probe has an emitter operable to emit electromagnetic radiation to illuminate the substrate; and the jacketed probe includes a detector operable to detect electromagnetic radiation scattered from the substrate. System nach Anspruch 7, ferner umfassend einen Substrat-Handhabungsroboter mit einem Substrat-Handhabungsblatt, wobei: der mechanische Arm mit dem Substrat-Handhabungsroboter verbunden ist; und der mechanische Arm betreibbar ist, um das Instrument innerhalb der ummantelten Sonde in die Nähe des Substrats auf dem Substrat-Handhabungsblatt zu bewegen.System according to Claim 7 , further comprising a substrate handling robot having a substrate handling sheet, wherein: the mechanical arm is connected to the substrate handling robot; and the mechanical arm is operable to move the instrument within the jacketed probe into proximity with the substrate on the substrate handling sheet. System nach Anspruch 7, wobei der Emitter eine erste Laserquelle, die betreibbar ist, um einen ersten Laserlichtimpuls mit einer ersten Wellenlänge zu erzeugen, und eine zweite Laserquelle, die betreibbar ist, um einen zweiten Laserlichtimpuls mit einer zweiten Wellenlänge zu erzeugen, umfasst.System according to Claim 7 wherein the emitter comprises a first laser source operable to generate a first pulse of laser light having a first wavelength and a second laser source operable to generate a second pulse of laser light having a second wavelength. System nach Anspruch 9, wobei: die erste Wellenlänge zwischen einschließlich 1 Mikrometer und 4 Mikrometern liegt; und die zweite Wellenlänge zwischen einschließlich 750 Nanometern und 850 Nanometern liegt.System according to Claim 9 wherein: the first wavelength is between 1 micrometer and 4 micrometers, inclusive; and the second wavelength is between 750 nanometers and 850 nanometers, inclusive. System nach Anspruch 9, wobei der Detektor betreibbar ist, um eine Intensität eines Summenfrequenzerzeugungspulses (SFG-Pulses) zu messen, der durch eine Wechselwirkung zwischen dem ersten Puls, dem zweiten Puls und dem Substrat auf dem Substratträger verursacht wird.System according to Claim 9 wherein the detector is operable to measure an intensity of a sum frequency generation pulse (SFG pulse) caused by an interaction between the first pulse, the second pulse and the substrate on the substrate carrier. Vorrichtung zum Messen eines Substrats in einem Verarbeitungssystem, umfassend: einen mechanischen Arm, der betreibbar ist, um auf ein Inneres einer Ladeschleuse des Verarbeitungssystems Zugang zu haben; eine ummantelte Sonde auf dem mechanischen Arm; einen Emitter innerhalb der ummantelten Sonde, der betreibbar ist, um elektromagnetische Strahlung zu emittieren, um das Substrat zu beleuchten; und einen Detektor innerhalb der ummantelten Sonde, der betreibbar ist, um elektromagnetische Strahlung zu detektieren, die von dem Substrat gestreut wird, wobei der mechanische Arm betreibbar ist, um den Emitter und/oder den Detektor in die Nähe des Substrats zu bewegen.An apparatus for measuring a substrate in a processing system comprising: a mechanical arm operable to access an interior of a load lock of the processing system; a jacketed probe on the mechanical arm; an emitter within the jacketed probe operable to emit electromagnetic radiation to illuminate the substrate; and a detector within the jacketed probe operable to detect electromagnetic radiation scattered from the substrate, the mechanical arm operable to move the emitter and / or detector into proximity with the substrate. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei der Emitter eine erste Laserquelle, die betreibbar ist, um einen ersten Laserlichtimpuls mit einer ersten Wellenlänge zu erzeugen, und eine zweite Laserquelle, die betreibbar ist, um einen zweiten Laserlichtimpuls mit einer zweiten Wellenlänge zu erzeugen, umfasst.Device according to Claim 12 wherein the emitter comprises a first laser source operable to generate a first pulse of laser light having a first wavelength and a second laser source operable to generate a second pulse of laser light having a second wavelength. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei: die erste Wellenlänge zwischen einschließlich 1 Mikrometer und 4 Mikrometern liegt; und die zweite Wellenlänge zwischen einschließlich 750 Nanometern und 850 Nanometern liegt.Device according to Claim 13 wherein: the first wavelength is between 1 micrometer and 4 micrometers, inclusive; and the second wavelength is between 750 nanometers and 850 nanometers, inclusive. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei der Detektor betreibbar ist, um eine Intensität eines Summenfrequenzerzeugungspulses (SFG-Pulses) zu messen, der durch eine Wechselwirkung zwischen dem ersten Puls, dem zweiten Puls und dem Substrat verursacht wird.Device according to Claim 13 wherein the detector is operable to measure an intensity of a sum frequency generation (SFG) pulse caused by an interaction between the first pulse, the second pulse and the substrate.
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