EP2005129A1 - Verfahren und anordnung zur berührungslosen temperaturmessung - Google Patents

Verfahren und anordnung zur berührungslosen temperaturmessung

Info

Publication number
EP2005129A1
EP2005129A1 EP07712383A EP07712383A EP2005129A1 EP 2005129 A1 EP2005129 A1 EP 2005129A1 EP 07712383 A EP07712383 A EP 07712383A EP 07712383 A EP07712383 A EP 07712383A EP 2005129 A1 EP2005129 A1 EP 2005129A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
radiation
substrate
process chamber
range
measurement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
EP07712383A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Robert Michael Hartung
Uwe Keim
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Centrotherm Thermal Solutions GmbH and Co KG
Original Assignee
Centrotherm Thermal Solutions GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Centrotherm Thermal Solutions GmbH and Co KG filed Critical Centrotherm Thermal Solutions GmbH and Co KG
Publication of EP2005129A1 publication Critical patent/EP2005129A1/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67248—Temperature monitoring
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/0003—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry for sensing the radiant heat transfer of samples, e.g. emittance meter
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67115—Apparatus for thermal treatment mainly by radiation

Definitions

  • the invention relates to a method for contactless temperature measurement of substrates in a radiation heated process chamber, in particular substrates of glass, silicon or graphite in a temperature range of 20 0 C - 1300 0 C, and an arrangement for carrying out the method.
  • RTP Rapid Temperature Processing
  • the substrates consisting of glass, silicon, graphite or other materials, eg. As silicon wafers or solar cells, exposed within the process chamber targeted rapid temperature changes.
  • the heating is done by powerful infrared radiant heater or halogen lamps, either in the process chamber, z. B. on both sides of the substrate, or outside the process chamber are arranged.
  • the wall of the process chamber must consist of an infrared permeable material. Suitable for this is z. As quartz. It is necessary to continuously monitor the temperature of the object during the entire process. This is especially the case with RTP, ie with processes with rapid temperature changes. Usually, such a temperature measurement takes place by measuring the radiation emitted by the object in the infrared range.
  • the photon emission originating from the substrate is determined with an infrared detector.
  • Substrates may be, for example, silicon wafers, solar cells made of silicon, or even other flat substrates made of graphite or glass.
  • thermocouple thermocouple until in the range of 400 0 C takes place. Then, at higher temperatures, the current temperature is measured by a pyrometer.
  • the disadvantage here is that there is a temperature jump when switching the sensors in the heating and in the cooling phase of the substrate. As a result, the energy input is changed to the substrate, which can lead to unwanted process results.
  • the narrow frequency range between 2.7 ⁇ m and 2.8 ⁇ m wavelength emanating from halogen lamps is achieved by using an artificial double OH reactor chamber.
  • Substrate (semiconductor wafer) outgoing radiation are coupled out by a fused into the reactor chamber lens made of OH-free quartz glass. From the intensity of this radiation then the temperature of the substrate can be calculated.
  • 300 0 C does not provide sufficient radiation from the substrate, so that between a thermocouple, which is connected to the substrate and a pyrometer for higher temperatures, during the Measurement must be switched. This can cause a sharp temperature jump in the control at heating ramps of 100 ° Kelvin per second. A temperature control from RT to 300 0 C, as required by RTP method, is not possible here.
  • the invention is now based on the object to provide a method and an arrangement for contactless temperature measurement of substrates in radiation-heated oven, with the in the range of 20 0 C - 1300 0 C a contactless continuous temperature measurement is made possible, with a switching between different Sensors should be avoided.
  • the object underlying the invention is achieved in a method of the type mentioned in that part of the outgoing from the substrate secondary radiation in the long-wave infrared range is coupled through a filter from the process chamber and fed to a Temperaturmessgerat.
  • the measurement of the secondary radiation emitted by the substrate is carried out in a wavelength range which lies outside the wavelength range of the radiation emitted by the radiation source.
  • the measurement is preferably carried out in the long-wave infrared range between 8-14 ⁇ m, but preferably in the range of 8-9.5 ⁇ m, the secondary radiation being coupled out through a window. If required, this window can also be optimized for other wavelength ranges.
  • the inventive method allows a continuous temperature measurement in the range between 20 0 C - 1300 0 C, without having the otherwise metrologically induced temperature jump in the measurement. This will allow the development and adjustment of new processes in radiant heated process chambers and furnace much easier.
  • the substrates can be measured directly and, in addition, the measurement in vacuum and in the atmosphere is equally easily possible.
  • the stabilization time after switching the temperature sensors is eliminated, so that thus the process time is shortened.
  • the object is achieved in an arrangement for carrying out the method, consisting of a quartz processing chamber with a substrate located in this process chamber, reflectors respectively at least above and below the process chamber and a radiation heater associated with the process chamber, that for the coupling of the substrate outgoing secondary radiation to the process chamber, a quartz tube is flanged such that its longitudinal axis is directed perpendicularly through the wall of the process chamber on one side of the substrate and that at the other end of the quartz tube, a radiation measuring device is arranged, wherein immediately before the radiation measuring a quartz tube interrupting window a filter is arranged.
  • the filter should have a transmittance of at least 90% for long-wave infrared radiation in the range of 8-14 ⁇ m, but at least 8-9.5 ⁇ m, and preferably consist of calcium fluoride, barium fluoride or germanium.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view of an arrangement for non-contact temperature measurement of substrates in a process chamber heated with radiation
  • Fig. 2 a diagram; which shows the course of the emissivity at different wavelengths for different materials and material temperatures.
  • Fig. 1 shows a process chamber 1, in which a substrate 2, z.
  • a substrate 2 As a silicon substrate, which is to be subjected to a temperature treatment.
  • the process chamber 1 may be, for example, a vacuum chamber and made of quartz, so that heat radiation can penetrate from the outside in this.
  • lamps 3 are arranged outside the process chamber 1, with only one lamp 3 being shown below the process chamber 1 for the sake of better clarity, representative of a large number of lamps. It is understood that additional lamps can also be arranged above the process chamber 1 or also laterally. Such lamps 3 may be infrared radiators or halogen lamps.
  • reflectors 4 are arranged above and below the process chamber, which can alternatively completely surround the process chamber 1.
  • the process chamber 1 can have a round or polygonal cross section.
  • the process chamber 1 is closed on the right-hand side with a cover 5 made of quartz and provided on the opposite side with a loading and unloading device 6 for substrates 2.
  • the lid 5 may also be made of another suitable material, such as stainless steel.
  • FIG. 1 furthermore shows the schematic profile of the lamp radiation 7 emanating from the lamp 3, which is reflected on the wall of the process chamber 1, the substrate 2 and also on the reflector 4 and is absorbed directly and / or as reflected radiation by the substrate 2 becomes. Finally, part of the long-wave lamp radiation 7 penetrates the substrate 2 as a transmission 8 and is at least partially reflected by the reflector 4 in the process chamber 1 again.
  • the substrate 2 is heated to the desired temperature by the lamp radiation 7 and the reflected radiation and, as a consequence, generates its own emission 9, which emerges perpendicularly from the respective surface of the substrate 2.
  • a quartz tube 10 is flange-mounted on the wall of the process chamber 1 in such a vacuum-tight manner that its longitudinal axis is directed perpendicularly through the wall of the process chamber 1 onto a flat side of the substrate 2, preferably on the underside thereof.
  • the quartz tube 10 is vacuum-tight welded to the wall of the process chamber 1 or otherwise secured.
  • the quartz tube 10 At the other end of the quartz tube 10 there is a radiation measuring device 11 (for example a pyrometer) for detecting the emission 9 emanating from the substrate 2 and conducted through the quartz tube 10.
  • the measurement of the emission should take place in a long-wave infrared range which is not or is not is negligibly influenced by the lamp radiation 7.
  • the measuring range 12 extends from 8-14 ⁇ m, with a range from 8-9.5 ⁇ m being preferred. In this area, sufficient radiation is emitted by silicon or the substrate in all temperature ranges for a reliable temperature measurement (absorption of free charge carriers).
  • a window 13 made of calcium fluoride (CaF), barium fluoride (BaF) or germanium (Ge) is inserted into the quartz tube 10 in a vacuum-tight manner immediately before the radiation measuring device 11.
  • the window 13 of calcium fluoride has a very high transmittance of about 90% - 95% in the range of the wavelengths to be measured.
  • the radiation versus temperature curve of silicon is determined ( Figure 2) and then stored as a mathematical function in the controller / transducer 14 ( Figure 1). This is also possible with substrates 2 made of glass or graphite.
  • the controller / transducer 14 is finally connected to a temperature indicator 15.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Radiation Pyrometers (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur berührungslosen Temperaturmessung von Substraten in einer mit Strahlung beheizten Prozesskammer, insbesondere von Substraten aus Glas, Silizium oder Graphit in einem Temperaturbereich von 20 °C - 1300 °C, sowie eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens. Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung zur berührungslosen Temperaturmessung von Substraten in mit Strahlung beheizten Öfen zu schaffen, mit dem im Bereich von 20 °C - 1300 °C eine berührungslose durchgängige Temperaturmessung ermöglicht wird, wobei ein Umschalten zwischen unterschiedlichen Sensoren vermieden werden soll. Erreicht wird das dadurch, dass ein Teil der vom Substrat (2) ausgehenden Emission (9) im langwelligen Infrarotbereich im Messbereich (12) außerhalb des Wellenlängenbereiches der von einer Strahlungsquelle emittierten Strahlung durch einen Filter aus der Prozesskammer ausgekoppelt und einem Temperaturmessgerät zugeleitet wird.

Description

Verfahren und Anordnung zur berührungslosen Temperaturmessung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur beruhrungslosen Temperaturmessung von Substraten in einer mit Strahlung beheizten Prozesskammer, insbesondere von Substraten aus Glas, Silizium oder Graphit in einem Temperaturbereich von 20 0C - 1300 0C, sowie eine Anordnung zur Durchfuhrung des Verfahrens.
Bei RTP - Verfahren (RTP: Rapid Temperature Processing) werden die aus Glas, Silizium, Graphit oder sonstigen Materialien bestehenden Substrate, z. B. Siliziumwafer oder Solarzellen, innerhalb der Prozesskammer gezielt schnellen Temperaturanderungen ausgesetzt. Die Heizung erfolgt dabei durch leistungsfähige Infrarot-Heizstrahler oder Halogenlampen, die entweder in der Prozesskammer, z. B. beidseitig des Substrates, oder außer- halb der Prozesskammer angeordnet sind. In letzterem Fall muss die Wandung der Prozesskammer aus einem Infrarot durchlassigem Material bestehen. Geeignet hierfür ist z. B. Quarz. Dabei ist es erforderlich, die Temperatur des Objektes wahrend des gesamten Prozesses kontinuierlich zu überwachen. Insbesondere bei RTP ist das der Fall, also bei Prozessen mit schnellen Temperaturanderungen. Üblicherweise erfolgt eine solche Temperaturmessung durch Messung der vom Objekt ausgehenden Strahlung im Infrarotbereich. Beispielsweise wird die vom Substrat ausgehende Photonenemission mit einem Infrarotdetektor bestimmt.
Substrate können beispielsweise Siliziumwafer, Solarzellen aus Silizium oder auch andere flachige Substrate aus Graphit oder Glas sein.
Bekannt ist auch eine Temperaturmessung, welche mit Hilfe eines in der Nahe oder am Substrat angeordneten Thermoelementes bis in den Bereich von 4000C erfolgt. Anschließend, also bei höheren Temperaturen, wird die aktuelle Temperatur durch ein Pyrometer gemessen.
Nachteilig hierbei ist, dass sich beim Umschalten der Sensoren in der Aufheiz- und in der Abkühlphase des Substrates ein Temperatursprung ergibt. Dadurch wird der Energieeintrag auf das Substrat verändert, was zu ungewünschten Prozessergebnissen führen kann.
Eine weitere Schwierigkeit ergibt sich daraus, dass zwischen der Halogenlampenstrahlung und Emissionsstrahlung des Substrates unterschieden werden muss. In Bezug auf die Temperaturmessung muss die Halogen- oder IR-Lampenstrahlung als Störfaktor angesehen werden. Das ist umso schwieriger, wenn sich das Substrat in einem gasdicht abgeschlossenen Quarzreaktor befindet.
Aus der DE 40 12 615 C2 ist eine kombinierte berührungslose Temperaturmessmethode in der Halbleiterprozesstechnik bekannt geworden, mit der eine Unterscheidung zwischen der Halogenlampenstrahlung und der vom Substrat ausgehenden Strahlung getroffen werden kann.
Um das zu erreichen, wird der von Halogenlampen ausgehende schmale Frequenzbereich zwischen 2,7 μm und 2,8 μm Wellenlänge durch Verwendung einer Reaktorkammer aus künstlichem Doppel-OH-
Band Quarz von den Reaktorwänden absorbiert. Damit kann die vom
Substrat (Halbleiterwafer) ausgehende Strahlung durch eine in die Reaktorkammer eingeschmolzene Linse aus OH-freiem Quarzglas ausgekoppelt werden. Aus der Intensität dieser Strahlung kann dann die Temperatur des Substrates errechnet werden.
Bei diesem Verfahren geht unterhalb einer Temperatur von ca.
3000C keine ausreichende Strahlung vom Substrat aus, so dass zwischen einem Thermoelement, das mit dem Substrat verbunden ist und einem Pyrometer für höhere Temperaturen, während der Messung umgeschaltet werden muss. Dies kann bei Heizrampen von 100° Kelvin pro Sekunde einen starken Temperatursprung in der Regelung hervorrufen. Eine Temperaturregelung von RT bis 3000C, wie bei RTP-Verfahren erforderlich ist, ist hier nicht möglich.
Der Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung zur beruhrungslosen Temperaturmessung von Substraten in mit Strahlung beheizten Ofen zu schaffen, mit dem im Bereich von 20 0C - 1300 0C eine beruhrungslose durchgangige Temperaturmessung ermöglicht wird, wobei ein Umschalten zwischen unterschiedlichen Sensoren vermieden werden soll.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelost, dass ein Teil der vom Substrat ausgehenden Sekundarstrahlung im langwelligen Infrarotbereich durch einen Filter aus der Prozesskammer ausgekoppelt und einem Temperaturmessgerat zugeleitet wird.
Die Messung der vom Substrat ausgesandten Sekundarstrahlung wird in einem Wellenlangenbereich vorgenommen, der außerhalb des Wellenlangenbereiches der von der Strahlungsquelle emittierten Strahlung liegt. Bevorzugt erfolgt die Messung besonders im langwelligen Infrarotbereich zwischen 8 - 14 μm, vorzugsweise jedoch im Bereich von 8 - 9,5 μm, wobei die Sekundarstrahlung durch ein Fenster ausgekoppelt wird. Dieses Fenster kann bedarfsweise auch für andere Wellenlangenbereiche optimiert sein.
In Fortfuhrung der Erfindung erfolgt die Messung der Sekundarstrahlung durch ein Fenster aus Calziumfluorid, Bariumfluorid oder auch Germanium.
Das erfindungsgemaße Verfahren erlaubt eine kontinuierliche Temperaturmessung im Bereich zwischen 20 0C - 1300 0C, ohne den sonst messtechnisch bedingten Temperatursprung in der Messung aufzuweisen. Dadurch werden das Entwickeln und das Einstellen neuer Prozesse in strahlungsbeheizten Prozesskammern und Ofen ganz wesentlich erleichtert. Außerdem können die Substrate direkt gemessen werden und darüber hinaus ist die Messung im Vakuum und in der Atmosphäre gleichermaßen problemlos möglich. Ebenso entfällt die Stabilisierungszeit nach dem Umschalten der Temperatursensoren, so dass somit die Prozesszeit verkürzt wird.
Durch die Wahl einer geeigneten Wellenlänge können verschiedenste Materialien während RTP gemessen werden. Ein Einfluss der Heizstrahlung auf das Messergebnis kann vernachlässigt werden.
Anordnungsseitig wird die Aufgabe bei einer Anordnung zur Durchführung des Verfahrens, bestehend aus einer Prozesskammer aus Quarz mit einem in dieser Prozesskammer befindlichen Substrat, Reflektoren jeweils mindestens oberhalb und unterhalb der Prozesskammer und einer der Prozesskammer zugeordneten Strahlungsheizung, dadurch gelöst, dass zur Auskopplung der vom Substrat ausgehenden Sekundärstrahlung an der Prozesskammer ein Quarzrohr derart angeflanscht ist, dass dessen Längsachse senkrecht durch die Wandung der Prozesskammer auf eine Seite des Substrates gerichtet ist und dass am anderen Ende des Quarzrohres eine Strahlungsmesseinrichtung angeordnet ist, wobei unmittelbar vor der Strahlungsmesseinrichtung ein das Quarzrohr unterbrechendes Fenster mit einem Filter angeordnet ist.
Der Filter sollte für langwellige Infrarotstrahlung im Bereich von 8 - 14 μm, mindestens jedoch von 8 - 9,5 μm, einen Transmissionsgrad von mindestens 90 % aufweisen und vorzugsweise aus Calziumfluorid, Bariumfluorid oder Germanium bestehen.
Die Erfindung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungsfiguren zeigen:
Fig. 1: eine schematische Schnittdarstellung einer Anordnung zur berührungslosen Temperaturmessung von Substraten in einer mit Strahlung beheizten Prozesskammer; und Fig. 2: ein Schaubild; welches den Verlauf des Emissionsgrades bei unterschiedlichen Wellenlangen für unterschiedliche Materialien und Materialtemperaturen aufzeigt .
Fig. 1 zeigt eine Prozesskammer 1, in der sich ein Substrat 2, z. B. ein Siliziumsubstrat, befindet, welches einer Temperaturbehandlung unterzogen werden soll. Die Prozesskammer 1 kann beispielsweise eine Vakuumkammer sein und aus Quarz bestehen, damit Wärmestrahlung von außen in diese eindringen kann. Zu diesem Zweck sind außerhalb der Prozesskammer 1 Lampen 3 angeordnet, wobei wegen der besseren Übersichtlichkeit, stellvertretend für eine Vielzahl von Lampen, nur eine Lampe 3 unter- halb der Prozesskammer 1 dargestellt sind. Es versteht sich, dass weitere Lampen auch oberhalb der Prozesskammer 1 oder auch seitlich angeordnet werden können. Solche Lampen 3 können Infrarotstrahler oder Halogenlampen sein. Weiterhin sind jeweils oberhalb und unterhalb der Prozesskammer Reflektoren 4 angeord- net, die die Prozesskammer 1 alternativ auch vollständig umgeben können. Die Prozesskammer 1 kann dabei einen runden oder auch vieleckigen Querschnitt aufweisen.
Die Prozesskammer 1 ist im Ausfuhrungsbeispiel auf der zeich- nungsgemaß rechten Seite mit einem Deckel 5 aus Quarz ver- schlössen und auf der gegenüber liegenden Seite mit einer Be- und Entladeeinrichtung 6 für Substrate 2 versehen. Der Deckel 5 kann auch aus einem anderen geeigneten Material, wie Edelstahl, bestehen .
In Fig. 1 sind weiterhin der schematische Verlauf der von der Lampe 3 ausgehenden Lampenstrahlung 7, die einerseits an der Wandung der Prozesskammer 1, dem Substrat 2 und auch am Reflektor 4 reflektiert wird und andererseits vom Substrat 2 direkt und/oder als reflektierte Strahlung absorbiert wird. Schließlich durchdringt ein Teil der langwelligen Lampenstrahlung 7 das Substrat 2 als Transmission 8 und wird durch den Reflektor 4 zumindest teilweise wieder in die Prozesskammer 1 reflektiert.
Das Substrat 2 wird durch die Lampenstrahlung 7 und die reflek- tierte Strahlung auf die gewünschte Temperatur aufgeheizt und erzeugt in der Folge eine eigene Emission 9, die senkrecht aus der jeweiligen Oberfläche des Substrates 2 austritt.
Diese Emission soll nun gemessen werden. Zu diesem Zweck ist an der Wandung der Prozesskammer 1 ein Quarzrohr 10 derart vakuum- dicht angeflanscht, dass dessen Längsachse senkrecht durch die Wandung der Prozesskammer 1 auf eine Flachseite des Substrates 2, vorzugsweise auf dessen die Unterseite, gerichtet ist. Das Quarzrohr 10 ist vakuumdicht mit der Wandung der Prozesskammer 1 verschweißt oder anderweitig befestigt.
Am anderen Ende des Quarzrohres 10 befindet sich eine Strahlungsmesseinrichtung 11 (z. B. ein Pyrometer) zur Erfassung der vom Substrat 2 ausgehenden und durch das Quarzrohr 10 geleiteten Emission 9. Erfindungsgemäß soll die Messung der Emission in einem langwelligen Infrarotbereich erfolgen, der nicht bzw. unwesentlich durch die Lampenstrahlung 7 beeinflusst wird. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, erstreckt sich der Messbereich 12 von 8 - 14 μm, wobei ein Bereich von 8 - 9,5 μm bevorzugt wird. In diesem Bereich wird von Silizium bzw. dem Substrat in allen Temperaturbereichen eine für eine zuverlässige Temperaturmes- sung ausreichende Strahlung ausgesendet (Absorption freier Ladungsträger) .
Für die Messung der Emission 9 in diesem Infrarotbereich muss die übrige vorhandene Strahlung ausgefiltert werden. Um das zu erreichen, ist unmittelbar vor der Strahlungsmesseinrichtung 11 ein Fenster 13 aus Calziumfluorid (CaF) , Bariumfluorid (BaF) oder Germanium (Ge) vakuumdicht in das Quarzrohr 10 eingefügt. Das Fenster 13 aus Calziumfluorid besitzt einen sehr hohen Transmissionsgrad von ca. 90 % - 95 % in Bereich der zu messenden Wellenlängen. Um den unterschiedlichen spektralen Emissionsgrad bei verschiedenen Wellenlängen zu berücksichtigen, wird die Kurve der Strahlung über die Temperatur von Silizium ermittelt (Fig. 2) und dann als mathematische Funktion im Regler/Messwandler 14 (Fig. 1) hinterlegt. Das ist auch bei Substraten 2 aus Glas oder Graphit möglich. Der Regler/Messwandler 14 ist schließlich mit einer Temperaturanzeige 15 verbunden. Mit dieser Anordnung ist es ohne Temperatursprung problemlos möglich, Substrate 2 im Temperaturbereich von 20 0C - 1300 0C mit einem Sensor (Strah- lungsmesseinrichtung 11) durchgehend zu messen und dass auch bei einer Temperaturregelung von RT bis 300 0C, wie dies bei RTP-Verfahren erforderlich ist.
Verfahren und Anordnung zur berührungslosen Temperaturmessung
Bezugszeichenliste
1 Prozesskammer
2 Substrat
3 Lampe
4 Reflektor
5 Deckel
6 Be- und Entladeeinrichtung
7 Lampenstrahlung
8 Transmission
9 Emission
10 Quarzrohr
11 Strahlungsmesseinrichtung
12 Messbereich
13 Fenster
14 Regler/Messwandler
15 Temperaturanzeige

Claims

Verfahren und Anordnung zur berührungslosen TemperaturmessungPatentansprüche
1. Verfahren zur berührungslosen Temperaturmessung von Substra- ten in einer mit Strahlung beheizten Prozesskammern, insbesondere von Substraten aus Glas, Silizium oder Graphit in einem Temperaturbereich von 20 0C - 1300 0C, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der vom Substrat (2) ausgehenden Sekundärstrahlung (Emission 9) im langwelligen Infrarotbereich durch einen Filter aus der Prozesskammer (1) ausgekoppelt und einem Temperaturmessgerät (11) zugeleitet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung der vom Substrat (2) ausgehenden Sekundärstrahlung in einem Infrarotbereich erfolgt, der außerhalb des Wellenlängenbereiches der von einer Strahlungsquelle emittier¬ ten Strahlung liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung der vom Substrat (2) ausgesandten Sekundärstrahlung im langwelligen Infrarotbereich zwischen 8 - 14 μm, vorzugsweise jedoch im Bereich von 8 - 9,5 μm, vorgenommen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sekundärstrahlung durch ein Fenster (13) ausgekoppelt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Messung der Sekundärstrahlung durch ein Fenster (13) aus Calziumfluorid, Bariumfluorid oder Germanium erfolgt.
6. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprü- chen 1 bis 4, bestehend aus einer Prozesskammer aus Quarz mit einem in dieser Prozesskammer befindlichen Substrat, Reflektoren jeweils mindestens oberhalb und unterhalb der Prozesskammer und einer der Prozesskammer zugeordneten Strahlungsheizung, dadurch gekennzeichnet, dass zur Auskopplung der vom Substrat (2) ausgehenden Sekundärstrahlung an der Prozesskammer (1) ein Quarzrohr (10) derart angeflanscht ist, dass dessen Längsachse senkrecht durch die Wandung der Prozesskammer (1) auf eine Flachseite des Substrates (2) gerichtet ist und dass am anderen Ende des Quarzrohres (10) eine Strahlungsmessein¬ richtung (11) angeordnet ist, wobei unmittelbar vor der Strah¬ lungsmesseinrichtung (11) ein das Quarzrohr (10) unterbrechendes Fenster (13) mit einem Filter angeordnet ist.
7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter für langwellige Infrarotstrahlung im Wellenlängenbereich von 8 - 14 μm, vorzugsweise jedoch im Wellenlängenbereich von 8 - 9,5 μm, einen Transmissionsgrad von ca. 90 % - 95 % aufweist.
8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter aus Calziumfluorid, Bariumfluorid oder Germani¬ um besteht.
EP07712383A 2006-04-12 2007-02-28 Verfahren und anordnung zur berührungslosen temperaturmessung Ceased EP2005129A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200610017655 DE102006017655B4 (de) 2006-04-12 2006-04-12 Verfahren zur berührungslosen Temperaturmessung
PCT/EP2007/051895 WO2007118730A1 (de) 2006-04-12 2007-02-28 Verfahren und anordnung zur berührungslosen temperaturmessung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2005129A1 true EP2005129A1 (de) 2008-12-24

Family

ID=38066573

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP07712383A Ceased EP2005129A1 (de) 2006-04-12 2007-02-28 Verfahren und anordnung zur berührungslosen temperaturmessung

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP2005129A1 (de)
DE (1) DE102006017655B4 (de)
WO (1) WO2007118730A1 (de)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009010086B4 (de) * 2009-01-29 2013-04-11 Centrotherm Sitec Gmbh Anordnung und Verfahren zur Messung der Temperatur und des Dickenwachstums von Siliziumstäben in einem Silizium-Abscheidereaktor
KR102527612B1 (ko) * 2018-08-22 2023-05-02 매슨 테크놀로지 인크 저온에서의 워크피스의 열처리 및 온도 측정을 위한 시스템 및 방법
GB2582786B (en) * 2019-04-02 2022-02-23 Impression Tech Limited A non-contact temperature sensor

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2627254C3 (de) * 1976-06-18 1981-08-13 Bodenseewerk Perkin-Elmer & Co GmbH, 7770 Überlingen Verfahren zur Messung oder Regelung der Temperatur eines Graphitrohres
DE4012615A1 (de) * 1990-04-20 1991-10-24 T Elektronik Gmbh As Kombinierte beruehrungslose temperaturmessmethode in der halbleiterprozesstechnik
US5738440A (en) * 1994-12-23 1998-04-14 International Business Machines Corp. Combined emissivity and radiance measurement for the determination of the temperature of a radiant object
US6563092B1 (en) * 2001-11-28 2003-05-13 Novellus Systems, Inc. Measurement of substrate temperature in a process chamber using non-contact filtered infrared pyrometry
DE10329205A1 (de) * 2003-06-28 2005-01-27 Infineon Technologies Ag Verfahren und Vorrichtung zum berührungslosen Bestimmen der Oberflächentemperatur eines Halbleiterwafers

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2007118730A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
DE102006017655A1 (de) 2007-10-18
DE102006017655B4 (de) 2015-02-12
WO2007118730A1 (de) 2007-10-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2026054B1 (de) Verfahren zur optischen Kontrolle des Verlaufs von auf einer Oberfläche eines Körpers erfolgenden physikalischen und/oder chemischen Prozessen
DE69916256T2 (de) Verfahren und vorrichtung zum messen von substrattemperaturen
DE10333774B4 (de) Kalibrierung von Temperatursensoren von Bewitterungsgeräten durch kontaktlose Temperaturmessung
DE10119047B4 (de) Thermische Bearbeitungsvorrichtung und thermisches Bearbeitungsverfahren
DE10303124B3 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Durchführung eines Schmelz- und Gießvorgangs
DE10119049A1 (de) Thermische Bearbeitungseinrichtung und thermisches Bearbeitungsverfahren
EP1152641B1 (de) Mikrowellenofen zum Aufheizen von Brenngut
DE102008015483A1 (de) Ofen zur thermischen Behandlung eines dentalen Brennobjektes
EP2005129A1 (de) Verfahren und anordnung zur berührungslosen temperaturmessung
EP1101085A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum kalibrieren von emissivitätsunabhängigen temperaturmessungen
EP2562784B1 (de) Sensoranordnung zur Charakterisierung von Plasmabeschichtungs-, Plasmaätz- und Plasmabehandlungsprozessen sowie Verfahren zur Ermittlung von Kenngrößen in diesen Prozessen
DE2328725A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur kontrolle der breite von floatglas
DE4012615C2 (de)
DE3447724C2 (de) Temperaturmeßvorrichtung einer einen Hochdruckofen aufweisenden isostatischen Heißpreßeinrichtung
Littlejohn et al. Background emission in carbon furnace atomic-emission spectrometry
DE4092221C2 (de) Vakuumverarbeitungsapparatur und Vakuumverarbeitungsverfahren
Khattak et al. XPS studies of pulsed laser induced surface modification of vanadium phosphate glass samples
DE4200462C2 (de) Mikrowellenheizvorrichtung
JP2004296625A (ja) 基板処理装置、熱処理装置および熱処理方法
JP2000162090A (ja) ランプの黒化検出方法
DE102022200914B3 (de) Beschichtungskammer mit Erfassung des Substratabstands und Verfahren zur Beschichtung von Substraten
DE102007062054A1 (de) Röhre, insbesondere Elektronenröhre
DE19937359C2 (de) Vorrichtung zum Erwärmen von Bauteilen aus mikrowellenabsorbierendem Kunststoff
Batanov et al. Thermometry of microwave discharge in powder mixtures by the thermal radiation spectrum
US10564039B2 (en) System and method for portable multi-band black body simulator

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20081013

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LI LT LU LV MC NL PL PT RO SE SI SK TR

17Q First examination report despatched

Effective date: 20090126

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R003

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN REFUSED

18R Application refused

Effective date: 20131122