JP2001516873A - 温度プローブ - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
温度プローブはパイロメータに温度情報を光学的に送るための光導体を有する。光導体は温度情報を収集するように適合された第１の部分と、パイロメータに接続された第２の部分を有する。前記プローブは光導体の第２の部分を保護するエンクロージャを更に有する。エンクロージャは光導体の第２の部分を収容する通路と、光導体の第１の部分を通路からエンクロージャの外部へ突出させるための開口部を有する。更に、通路の中の光導体の第２の部分を封入するために、開口部に隣接する通路内にシールが設けられる。
Description
【０００１】
本発明はプローブに関し、詳しくは半導体基板の温度測定をするプローブに関
する。
する。
【０００２】
多くの半導体デバイス製造プロセスでは、デバイス性能及び歩留りを増加しプ
ロセスの繰返し性を保証するため、処理中に半導体ウエハや基板に関する温度を
厳密に制御する事が要求される。ある種のプロセスにおいては、ウエハ内の温度
差が１２００℃において１〜２℃／ｃｍよりも大きくなれば、結果として生ずる
応力は、シリコン結晶中にすべりを起こすことがあり、またウエハ上の半導体構
造を破壊するかもしれない。基板の損傷と望ましくないプロセス変動を避けるた
めに、基板の正確な温度モニタが必要である。
ロセスの繰返し性を保証するため、処理中に半導体ウエハや基板に関する温度を
厳密に制御する事が要求される。ある種のプロセスにおいては、ウエハ内の温度
差が１２００℃において１〜２℃／ｃｍよりも大きくなれば、結果として生ずる
応力は、シリコン結晶中にすべりを起こすことがあり、またウエハ上の半導体構
造を破壊するかもしれない。基板の損傷と望ましくないプロセス変動を避けるた
めに、基板の正確な温度モニタが必要である。
【０００３】 基板温度を決定する１つの方法は高温測定学（パイロメトリ）の原理を応用す
る。パイロメータ、すなわち高温測定学にもとづく装置は、物体の温度の特性で
ある特定のスペクトル内容と強度を有する放射を物体が輻射する一般的な性質を
利用する。輻射された放射を測定することにより、物体の温度を決定することが
できる。パイロメータを組み込んだシステムにおいては、仮想的な黒体空洞を反
射器と基板の間に作るために、熱反射器が基板の近くに配置される。更に、反射
器内の開口を介して空洞内の放射をサンプリングするために、光パイプを有する
温度プローブが使用される。サンプリングされた強度は光学的送信器を介してパ
イロメータに送られ、温度情報に変換される。更に、温度監視プロセスの精度を
上げるために、複数の温度プローブ、ならびに、基板の局所化された領域の温度
をモニタし温度を得るために適切な変換を行うパイロメータを介して、輻射され
た放射強度をモニタすることができる。様々なプローブ及びパイロメータからの
温度読取りは、基板の高速熱処理（ＲＴＰ）における加熱素子の実時間制御のた
めに使用することができる。
る。パイロメータ、すなわち高温測定学にもとづく装置は、物体の温度の特性で
ある特定のスペクトル内容と強度を有する放射を物体が輻射する一般的な性質を
利用する。輻射された放射を測定することにより、物体の温度を決定することが
できる。パイロメータを組み込んだシステムにおいては、仮想的な黒体空洞を反
射器と基板の間に作るために、熱反射器が基板の近くに配置される。更に、反射
器内の開口を介して空洞内の放射をサンプリングするために、光パイプを有する
温度プローブが使用される。サンプリングされた強度は光学的送信器を介してパ
イロメータに送られ、温度情報に変換される。更に、温度監視プロセスの精度を
上げるために、複数の温度プローブ、ならびに、基板の局所化された領域の温度
をモニタし温度を得るために適切な変換を行うパイロメータを介して、輻射され
た放射強度をモニタすることができる。様々なプローブ及びパイロメータからの
温度読取りは、基板の高速熱処理（ＲＴＰ）における加熱素子の実時間制御のた
めに使用することができる。
【０００４】
従来の温度プローブは、プロセスチャンバのベースの裏面から反射器の頭部を
通って延びている導管を通過するサファイヤ光パイプを通常使用している。サフ
ァイヤ光パイプは高価であるが、比較的小さい散乱係数を有し、大きい横方向光
阻止(transverse light rejection)を有する傾向がある。これらの特性はより正
確で局所化された測定を提供する。更に、サファイアは不活性であるから、サフ
ァイアで作られた光パイプはガス抜け問題がない。しかし、サファイヤ光パイプ
は小さいので（直径約０．１２５インチ）、取り扱い中に欠損しやすい比較的脆
弱な部品である。欠損したサファイア光パイプはパイロメータに送る光が減少し
、処理装置の動作に悪影響を与える不正確な温度読取りをもたらす。
通って延びている導管を通過するサファイヤ光パイプを通常使用している。サフ
ァイヤ光パイプは高価であるが、比較的小さい散乱係数を有し、大きい横方向光
阻止(transverse light rejection)を有する傾向がある。これらの特性はより正
確で局所化された測定を提供する。更に、サファイアは不活性であるから、サフ
ァイアで作られた光パイプはガス抜け問題がない。しかし、サファイヤ光パイプ
は小さいので（直径約０．１２５インチ）、取り扱い中に欠損しやすい比較的脆
弱な部品である。欠損したサファイア光パイプはパイロメータに送る光が減少し
、処理装置の動作に悪影響を与える不正確な温度読取りをもたらす。
【０００５】 欠損したプローブを交換する費用は運転経費の著しい部分を占めることがある
から、高温の処理チャンバ内で動作可能で、耐久性があり、費用効果が高い温度
プローブが必要とされる。
から、高温の処理チャンバ内で動作可能で、耐久性があり、費用効果が高い温度
プローブが必要とされる。
【０００６】
本発明の温度プローブは、第１の部分及び第２の部分を有する光導体と、この
光導体を収容するためのエンクロージャとを有する。エンクロージャは光導体の
第２の部分を収容する通路とエンクロージャの外へ通路を接続する開口部を有す
る。開口部は光導体の第１の部分を通路から突出するように適合されている。エ
ンクロージャは、通路内の光導体の第２の部分を封入するためのシールを通路内
に更に有する。
光導体を収容するためのエンクロージャとを有する。エンクロージャは光導体の
第２の部分を収容する通路とエンクロージャの外へ通路を接続する開口部を有す
る。開口部は光導体の第１の部分を通路から突出するように適合されている。エ
ンクロージャは、通路内の光導体の第２の部分を封入するためのシールを通路内
に更に有する。
【０００７】 一つの態様において、光導体は純粋なシリカ光ファイバケーブルである。他の
態様において、光導体はシリカコア及びクラッディング外部を有するマルチモー
ドの光ファイバケーブルである。クラッディングは第１の部分を形成するために
被覆を剥ぎ取られ、一方クラッディング外部は第２の部分の上に残っている。上
に述べたように、いずれの態様においても、第１の部分は露出されたシリカ部分
であり、一方第２の部分はシリカコアあるいはクラッディング外部でもよい。
態様において、光導体はシリカコア及びクラッディング外部を有するマルチモー
ドの光ファイバケーブルである。クラッディングは第１の部分を形成するために
被覆を剥ぎ取られ、一方クラッディング外部は第２の部分の上に残っている。上
に述べたように、いずれの態様においても、第１の部分は露出されたシリカ部分
であり、一方第２の部分はシリカコアあるいはクラッディング外部でもよい。
【０００８】 本発明の他の態様において、高温エポキシが通路を封止するために使用される
。更に他の態様において、通路をエンクロージャの外部から隔離するために、１
つ以上の０リングが通路内に搭載されてもよい。更に、封止機能を提供するため
に、第２の部分とエンクロージャの壁の間にフェルールが配置されてもよい。
。更に他の態様において、通路をエンクロージャの外部から隔離するために、１
つ以上の０リングが通路内に搭載されてもよい。更に、封止機能を提供するため
に、第２の部分とエンクロージャの壁の間にフェルールが配置されてもよい。
【０００９】 本発明の利点を次に示す。光送信器の短い部分のみが開口部から延びており、
光導体の残りの部分はエンクロージャの中に保護されているので、温度プローブ
はより耐久性がある。短い部分は構造上エンクロージャにより支持されているの
で、より剛体となり、欠損し難くなる。更に、シールはエンクロージャ内の第２
の部分をプロセスチャンバの環境から絶縁する。本発明による温度プローブは、
より低価格で、取り扱いが容易であり、より堅牢である。
光導体の残りの部分はエンクロージャの中に保護されているので、温度プローブ
はより耐久性がある。短い部分は構造上エンクロージャにより支持されているの
で、より剛体となり、欠損し難くなる。更に、シールはエンクロージャ内の第２
の部分をプロセスチャンバの環境から絶縁する。本発明による温度プローブは、
より低価格で、取り扱いが容易であり、より堅牢である。
【００１０】 他の特徴と利点は以下の説明及び特許請求の範囲から明白であろう。
【００１１】
以下の説明において、用語「基板」は、熱処理チャンバ内で処理されその温度
が処理の間に測定される任意の物体を広く包含するものと解釈される。用語「基
板」は、たとえば、半導体ウエハ、フラットパネルディスプレイやガラス板ある
いはガラスディスクを含む。
が処理の間に測定される任意の物体を広く包含するものと解釈される。用語「基
板」は、たとえば、半導体ウエハ、フラットパネルディスプレイやガラス板ある
いはガラスディスクを含む。
【００１２】 図１は、複数の温度プローブ１２６Ａ、１２６Ｂ及び１２６Ｃを有するＲＴＰ
システムを示す。ＲＴＰシステムは、基板１０６を処理するプロセスチャンバ１
００を有する。基板１０６は、チャンバ１００の中で基板支持構造体１０８の上
に搭載されており、基板の上に直接配置された加熱素子１１０により加熱される
。加熱素子１１０は、基板１０６上の水冷の石英窓組立体１１４を介してプロセ
スチャンバ１００に入る放射１１２を発生する。石英窓１１４の裏面は、この狭
い帯域を除くすべての波長における熱放射に対して透過性の不活性材料で理想的
に塗布されており、その結果熱源が反射空洞の中へ迷放射を導入する可能性を減
少している。
システムを示す。ＲＴＰシステムは、基板１０６を処理するプロセスチャンバ１
００を有する。基板１０６は、チャンバ１００の中で基板支持構造体１０８の上
に搭載されており、基板の上に直接配置された加熱素子１１０により加熱される
。加熱素子１１０は、基板１０６上の水冷の石英窓組立体１１４を介してプロセ
スチャンバ１００に入る放射１１２を発生する。石英窓１１４の裏面は、この狭
い帯域を除くすべての波長における熱放射に対して透過性の不活性材料で理想的
に塗布されており、その結果熱源が反射空洞の中へ迷放射を導入する可能性を減
少している。
【００１３】 基板１０６の下に水冷のステンレス鋼ベース１１６の上に搭載された反射器１
０２がある。反射器１０２はアルミニウム製でもよく、また高度に反射性の表面
コーティング１２０を有してもよい。基板１０６の裏側及び反射器１０２の頭部
は、基板の有効放射率を増大する反射空洞１１８を形成する。
０２がある。反射器１０２はアルミニウム製でもよく、また高度に反射性の表面
コーティング１２０を有してもよい。基板１０６の裏側及び反射器１０２の頭部
は、基板の有効放射率を増大する反射空洞１１８を形成する。
【００１４】 基板１０６の局部領域１０９における温度は、複数の温度プローブ１２６Ａ、
１２６Ｂ及び１２６Ｃにより測定される。温度プローブ１２６Ａは、その最高端
部が反射器１０２の頭部と同じ高さ、あるいはやや下になるように導管１２４Ａ
の中に位置している。温度プローブ１２６Ａの他端は、サンプリングされた光を
基板１０６からパイロメータ１２８Ａへ送る可撓性の光ファイバ１２５Ａに接続
されている。他の温度プローブ１２６Ｂ及び１２６Ｃは、同様に光ファイバ１２
５Ｂ及び１２５Ｃを介して導管１２４Ｂ及び１２４Ｃを通してパイロメータ１２
８Ｂ及び１２８Ｃにそれぞれ接続されている。パイロメータ１２８Ａ、１２８Ｂ
及び１２８Ｃの出力は、ディジタルコントローラ１５０により感知され、次にデ
ィジタルコントローラ１５０はチャンバ１００内の温度を適切に調整するために
加熱素子１１０を駆動する。説明する実施例において、パイロメータ１２８Ａ−
１２８Ｃのそれぞれは、約９５０ｎｍ付近に狭い帯域幅（たとえば約４０ｎｍ) を有する。
１２６Ｂ及び１２６Ｃにより測定される。温度プローブ１２６Ａは、その最高端
部が反射器１０２の頭部と同じ高さ、あるいはやや下になるように導管１２４Ａ
の中に位置している。温度プローブ１２６Ａの他端は、サンプリングされた光を
基板１０６からパイロメータ１２８Ａへ送る可撓性の光ファイバ１２５Ａに接続
されている。他の温度プローブ１２６Ｂ及び１２６Ｃは、同様に光ファイバ１２
５Ｂ及び１２５Ｃを介して導管１２４Ｂ及び１２４Ｃを通してパイロメータ１２
８Ｂ及び１２８Ｃにそれぞれ接続されている。パイロメータ１２８Ａ、１２８Ｂ
及び１２８Ｃの出力は、ディジタルコントローラ１５０により感知され、次にデ
ィジタルコントローラ１５０はチャンバ１００内の温度を適切に調整するために
加熱素子１１０を駆動する。説明する実施例において、パイロメータ１２８Ａ−
１２８Ｃのそれぞれは、約９５０ｎｍ付近に狭い帯域幅（たとえば約４０ｎｍ) を有する。
【００１５】 反射器１０２に戻って、高度に反射性の多層のコーティング１２０は反射器１
０２の頭部に形成される。コーティング１０２の底部層は金の薄い層であり、反
射器本体の表面に堆積される。金は、関心のある赤外波長の範囲（すなわち、約
９５０ｎｍ）で、約０．９７５の反射率を有するために好まれる。金層の反射率
を更に増加させるために、４分の１波長スタックが金層の上に形成される。４分
の１波長スタックは、異なる屈折率を有し、パイロメータが最も高感度である波
長の４分の１に等しい厚さ（たとえば、９５０ｎｍの４分の１）を有する交互の
誘電体層で構成されている。金が反射の目的のためには受け入れ難い材料であれ
ば、他の反射材料を使用してもよい。他の形式の適当なコーティングは、９７年
４月２９日に出願された「半導体処理チャンバ用の金属接合層を有する反射器」
と題する米国特許出願第０８／８４５，９３１号、及び９６年８月２８日に出願
された「半導体処理チャンバ用の反射器」と題する米国特許出願第０８／６９７
，６３３号に開示されており、両方共に本発明の被譲渡人に譲渡され、参考文献
として本明細書に包含される。
０２の頭部に形成される。コーティング１０２の底部層は金の薄い層であり、反
射器本体の表面に堆積される。金は、関心のある赤外波長の範囲（すなわち、約
９５０ｎｍ）で、約０．９７５の反射率を有するために好まれる。金層の反射率
を更に増加させるために、４分の１波長スタックが金層の上に形成される。４分
の１波長スタックは、異なる屈折率を有し、パイロメータが最も高感度である波
長の４分の１に等しい厚さ（たとえば、９５０ｎｍの４分の１）を有する交互の
誘電体層で構成されている。金が反射の目的のためには受け入れ難い材料であれ
ば、他の反射材料を使用してもよい。他の形式の適当なコーティングは、９７年
４月２９日に出願された「半導体処理チャンバ用の金属接合層を有する反射器」
と題する米国特許出願第０８／８４５，９３１号、及び９６年８月２８日に出願
された「半導体処理チャンバ用の反射器」と題する米国特許出願第０８／６９７
，６３３号に開示されており、両方共に本発明の被譲渡人に譲渡され、参考文献
として本明細書に包含される。
【００１６】 多層構造の最上層はパッシベーション層であり、反射層の金がＲＴＰチャンバ
を汚染する可能性を防止する。パッシベーション層は二酸化珪素、酸化アルミニ
ウム、窒化ケイ素、あるいは関心のある波長において反射特性を劣化せずに反射
層を不活性化し、任意の他の条件に合う材料で作ることができる。
を汚染する可能性を防止する。パッシベーション層は二酸化珪素、酸化アルミニ
ウム、窒化ケイ素、あるいは関心のある波長において反射特性を劣化せずに反射
層を不活性化し、任意の他の条件に合う材料で作ることができる。
【００１７】 基板１０６と反射器１０２の間の隔離距離は約０．３インチ（７．６ｎｍ）で
もよく、したがって約２７の縦横比を有する空洞を形成する。８インチ（３００
ｍｍ）シリコンウエハ用に設計されたプロセスシステムでは、基板１０６と反射
器１０２の間の距離は３ｍｍと９ｍｍの間にあり、理想的には５ｍｍと８ｍｍの
間にある。更に、空洞１１８の縦横比は約２０対１より大きくするべきである。
隔離距離が大きすぎれば、形成される仮想的黒体空洞に起因する放射率増大効果
は減少するであろう。他方隔離距離が小さすぎれば、たとえば約３ｍｍ未満であ
れば、基板から冷却された反射器までの熱伝導は増加し、その結果加熱された基
板に容認できないほど大きい熱負荷を課するであろう。反射器あるいは反射極板
への熱損失に対する主なメカニズムは、ガスを介しての伝導であろうから、熱的
ローディングはガスの形式と処理の間のチャンバの圧力によるであろう。
もよく、したがって約２７の縦横比を有する空洞を形成する。８インチ（３００
ｍｍ）シリコンウエハ用に設計されたプロセスシステムでは、基板１０６と反射
器１０２の間の距離は３ｍｍと９ｍｍの間にあり、理想的には５ｍｍと８ｍｍの
間にある。更に、空洞１１８の縦横比は約２０対１より大きくするべきである。
隔離距離が大きすぎれば、形成される仮想的黒体空洞に起因する放射率増大効果
は減少するであろう。他方隔離距離が小さすぎれば、たとえば約３ｍｍ未満であ
れば、基板から冷却された反射器までの熱伝導は増加し、その結果加熱された基
板に容認できないほど大きい熱負荷を課するであろう。反射器あるいは反射極板
への熱損失に対する主なメカニズムは、ガスを介しての伝導であろうから、熱的
ローディングはガスの形式と処理の間のチャンバの圧力によるであろう。
【００１８】 熱処理の間に、支持構造体１０８を回転することができる。したがって、各プ
ローブ１２６Ａ−１２６Ｃは、基板１０６上の対応する環状の輪形領域の温度プ
ロファイルをサンプリングすることができる。各プローブ１２６Ａ−１２６Ｃと
関連する温度表示は、本発明の被譲渡人に譲渡され参考文献として本明細書に包
含される、「基板温度の測定方法及び装置」と題する１９９６年５月１日出願の
米国特許出願第０８／６４１，４７７号に開示されているような方法を使用して
、プローブの位置と関連する放射率の変化に対する個々の感度にしたがって修正
することができる。
ローブ１２６Ａ−１２６Ｃは、基板１０６上の対応する環状の輪形領域の温度プ
ロファイルをサンプリングすることができる。各プローブ１２６Ａ−１２６Ｃと
関連する温度表示は、本発明の被譲渡人に譲渡され参考文献として本明細書に包
含される、「基板温度の測定方法及び装置」と題する１９９６年５月１日出願の
米国特許出願第０８／６４１，４７７号に開示されているような方法を使用して
、プローブの位置と関連する放射率の変化に対する個々の感度にしたがって修正
することができる。
【００１９】 基板を回転する支持構造体は基板の外辺部の周りで基板１０６と接触するサポ
ートリング１３４を有し、そのために外辺部のまわりの小さい環状の領域以外は
基板１０６の下面のすべてを露出させる。サポートリング１３４は、半径方向に
約１インチ（２．５ｃｍ）の幅を有してもよい。処理の間に基板１０６の端縁に
おいて発生するであろう熱的不連続を最小限度に抑えるために、サポートリング
１３４は基板と同一あるいは同様な材料、たとえば、シリコンあるいはシリコン
炭化物で作ることができる。
ートリング１３４を有し、そのために外辺部のまわりの小さい環状の領域以外は
基板１０６の下面のすべてを露出させる。サポートリング１３４は、半径方向に
約１インチ（２．５ｃｍ）の幅を有してもよい。処理の間に基板１０６の端縁に
おいて発生するであろう熱的不連続を最小限度に抑えるために、サポートリング
１３４は基板と同一あるいは同様な材料、たとえば、シリコンあるいはシリコン
炭化物で作ることができる。
【００２０】 サポートリング１３４は、パイロメータ１２８Ａ−１２８Ｃの周波数範囲内で
不透明にするためにシリコンで塗布された回転可能な管状の石英シリンダ１３６
の上に載っている。シリンダ１３０上のシリコンコーティングは、強度測定に悪
影響を及ぼすかもしれない外部からの放射を阻止するバッフルとして働く。石英
シリンダの底部は複数の玉軸受１３７の上に載っている環状の上部軸受レース１
４１により保持されており、複数の玉軸受１３７は静止している環状の下部軸受
レース１３９の中に保持されている。運転中の微粒子形成を減少させるために、
玉軸受１３７は鋼製でシリコン窒化物でコーティングされてもよい。上部軸受レ
ース１４１は、シリンダ１３６、サポートリング１３４及び基板１０６を熱処理
の間回転させるアクチュエータ（図示せず）に磁気的に結合されている。
不透明にするためにシリコンで塗布された回転可能な管状の石英シリンダ１３６
の上に載っている。シリンダ１３０上のシリコンコーティングは、強度測定に悪
影響を及ぼすかもしれない外部からの放射を阻止するバッフルとして働く。石英
シリンダの底部は複数の玉軸受１３７の上に載っている環状の上部軸受レース１
４１により保持されており、複数の玉軸受１３７は静止している環状の下部軸受
レース１３９の中に保持されている。運転中の微粒子形成を減少させるために、
玉軸受１３７は鋼製でシリコン窒化物でコーティングされてもよい。上部軸受レ
ース１４１は、シリンダ１３６、サポートリング１３４及び基板１０６を熱処理
の間回転させるアクチュエータ（図示せず）に磁気的に結合されている。
【００２１】 サポートリング１３４は、シリンダ１３６に対して耐光性のシールとなるよう
に設計されている。図面に示すように、シリンダ１３６の内径よりもやや小さい
外径を有する円柱形の形状をしたリップが、シリンダ１３６に適合するようにサ
ポートリング１３４の底部表面から延びており、光シールを形成している。サポ
ートリングの内側領域の上に、基板１０６を支えるシェルフがある。シェルフは
、サポートリングの他の部分より低く、サポートリングの内側外周の周りの領域
である。
に設計されている。図面に示すように、シリンダ１３６の内径よりもやや小さい
外径を有する円柱形の形状をしたリップが、シリンダ１３６に適合するようにサ
ポートリング１３４の底部表面から延びており、光シールを形成している。サポ
ートリングの内側領域の上に、基板１０６を支えるシェルフがある。シェルフは
、サポートリングの他の部分より低く、サポートリングの内側外周の周りの領域
である。
【００２２】 チャンバ本体にはめ込まれるパージリング１４５はシリンダ１３６を取り巻い
ている。パージリング１４５は、上部軸受レース１４１を超える領域に開いてい
る内部の環状の空洞を有する。内部の空洞は、通路を介してガス供給源に接続さ
れている。処理の間に、パージガスがパージリング１４５を介してチャンバに送
出される。
ている。パージリング１４５は、上部軸受レース１４１を超える領域に開いてい
る内部の環状の空洞を有する。内部の空洞は、通路を介してガス供給源に接続さ
れている。処理の間に、パージガスがパージリング１４５を介してチャンバに送
出される。
【００２３】 サポートリング１３４は、シリンダを超えて外側に延びるように、シリンダ１
３６の半径より大きい外側の半径を有する。シリンダ１３６を超えるサポートリ
ングの環状の拡張部は、その下に位置するパージリング１４５と協同して、基板
１０６の裏面で迷光が反射空洞に入るのを防止するバッフルとして機能する。反
射空洞の中に迷光が反射する可能性を更に減少させるために、サポートリング１
３４及びパージリング１４５も、加熱素子１１０により発生する放射を吸収する
材料（たとえば、黒あるいはグレーの材料）でコーティングされてもよい。
３６の半径より大きい外側の半径を有する。シリンダ１３６を超えるサポートリ
ングの環状の拡張部は、その下に位置するパージリング１４５と協同して、基板
１０６の裏面で迷光が反射空洞に入るのを防止するバッフルとして機能する。反
射空洞の中に迷光が反射する可能性を更に減少させるために、サポートリング１
３４及びパージリング１４５も、加熱素子１１０により発生する放射を吸収する
材料（たとえば、黒あるいはグレーの材料）でコーティングされてもよい。
【００２４】 ここで図２を参照すると、図１に配置されている温度プローブ１２６Ａ−１２
６Ｃの１つの細部が示される。図２において、代表的な温度プローブ１２６Ａは
、第１の終端部分２１６と第２の終端部分２１８を有する光導体２１４を収容し
ている。光導体２１４は約０．４インチの直径を有する。１つの実施例において
、光導体２１４は、米国コネティカット州ウエストヘブンのスリーエム株式会社
から入手できる波長１ｍｍのマルチモード光ファイバケーブルでもよい。マルチ
モード光ファイバケーブルは、石英シリカで作られているコアと、低温ポリマー
の外装で作られているクラッディングを有する。シリカコアはチャンバ１００の
高温に耐えるが、チャンバ１００の高温環境にポリマーをさらすことは、「クラ
ウディング」として知られる効果をもたらし、ポリマーは蒸発により劣化して、
光ファイバケーブルを使用できなくするであろう。
６Ｃの１つの細部が示される。図２において、代表的な温度プローブ１２６Ａは
、第１の終端部分２１６と第２の終端部分２１８を有する光導体２１４を収容し
ている。光導体２１４は約０．４インチの直径を有する。１つの実施例において
、光導体２１４は、米国コネティカット州ウエストヘブンのスリーエム株式会社
から入手できる波長１ｍｍのマルチモード光ファイバケーブルでもよい。マルチ
モード光ファイバケーブルは、石英シリカで作られているコアと、低温ポリマー
の外装で作られているクラッディングを有する。シリカコアはチャンバ１００の
高温に耐えるが、チャンバ１００の高温環境にポリマーをさらすことは、「クラ
ウディング」として知られる効果をもたらし、ポリマーは蒸発により劣化して、
光ファイバケーブルを使用できなくするであろう。
【００２５】 チャンバ１００の運転に関連する高温に対して光ファイバケーブルを保護する
ために、光ファイバケーブルのクラッディングは、光ファイバのコアを露出する
ために取り去られる。具体的にいうと、約０．１インチのクラッディング材料が
、光ファイバケーブルのコア材料を露出するために除去される。上に述べたよう
に、局部領域１０９から温度情報を収集するために、このコアは導管１２４Ａ−
１２４Ｃの１つを介して最終的に挿入される第１の終端部分２１６を形成する。
更に、次に述べるように、第２の終端部分２１８はエンクロージャ２０１の中に
保護される。この方法においては、ポリマーの外装は高温から保護されながら、
シリカコアのみが加熱された基板１０６から高強度の放射を集めるために露出さ
れる。
ために、光ファイバケーブルのクラッディングは、光ファイバのコアを露出する
ために取り去られる。具体的にいうと、約０．１インチのクラッディング材料が
、光ファイバケーブルのコア材料を露出するために除去される。上に述べたよう
に、局部領域１０９から温度情報を収集するために、このコアは導管１２４Ａ−
１２４Ｃの１つを介して最終的に挿入される第１の終端部分２１６を形成する。
更に、次に述べるように、第２の終端部分２１８はエンクロージャ２０１の中に
保護される。この方法においては、ポリマーの外装は高温から保護されながら、
シリカコアのみが加熱された基板１０６から高強度の放射を集めるために露出さ
れる。
【００２６】 光導体２１４を収容するエンクロージャ２０１は、先端部２０２、本体２０８
及び尾部２１０で構成されている。光導体２１４の第１の終端部分２１６は先端
部２０２の中に収容されるように適合されていて、先端部２０２は第１の終端部
分２１６が収容される内部通路２０４を有する。先端部２０２は、約０．０８イ
ンチの外径を有し、長さは約０．１インチである。更に、内部通路２０４は約０
．０４インチの直径を有する。
及び尾部２１０で構成されている。光導体２１４の第１の終端部分２１６は先端
部２０２の中に収容されるように適合されていて、先端部２０２は第１の終端部
分２１６が収容される内部通路２０４を有する。先端部２０２は、約０．０８イ
ンチの外径を有し、長さは約０．１インチである。更に、内部通路２０４は約０
．０４インチの直径を有する。
【００２７】 先端部２０２は本体２０８から突出していて、ステンレス鋼で作られていても
よい。本体２０８は約０．３インチの外径と約０．９インチの長さを有すること
ができる。更に、本体２０８は内部通路２０４と一直線に配列された本体通路２
０９を有してもよい。内部通路２０４との接触部分において本体通路２０９は約
０．０４インチの直径を有してもよく、他方他端においては本体通路２０９は約
０．０６インチの直径を有する。通路２０９の直径の増加は、光導体２１４の挿
入及び搭載の自由度をもたらす。
よい。本体２０８は約０．３インチの外径と約０．９インチの長さを有すること
ができる。更に、本体２０８は内部通路２０４と一直線に配列された本体通路２
０９を有してもよい。内部通路２０４との接触部分において本体通路２０９は約
０．０４インチの直径を有してもよく、他方他端においては本体通路２０９は約
０．０６インチの直径を有する。通路２０９の直径の増加は、光導体２１４の挿
入及び搭載の自由度をもたらす。
【００２８】 光導体２１４が先端部２０２の端部に対してほとんど同じ高さに挿入され搭載
された後は、チャンバ１００の内部を汚染から保護するために、封止システムが
施される。Ｏリング２１９が先端部２０２と本体２０８の間の接合部の外に搭載
されてもよく、あるいは、通路２０９を通路２０４から隔離するために、Ｏリン
グ２２２が通路２０９の中に搭載されてもよい。更に他の封止を施すために、フ
ェルール２２４を通路２１２の始点に配置することができる。上に述べたように
、Ｏリング２１９及びフェルールは、装置の運転の間に汚染物質がチャンバ１０
０に到達することを防止する。更に、Ｏリング２１９及びフェルール２２４は、
光導体２１４と関連する光学系を汚染物質が混乱させることを防止する。
された後は、チャンバ１００の内部を汚染から保護するために、封止システムが
施される。Ｏリング２１９が先端部２０２と本体２０８の間の接合部の外に搭載
されてもよく、あるいは、通路２０９を通路２０４から隔離するために、Ｏリン
グ２２２が通路２０９の中に搭載されてもよい。更に他の封止を施すために、フ
ェルール２２４を通路２１２の始点に配置することができる。上に述べたように
、Ｏリング２１９及びフェルールは、装置の運転の間に汚染物質がチャンバ１０
０に到達することを防止する。更に、Ｏリング２１９及びフェルール２２４は、
光導体２１４と関連する光学系を汚染物質が混乱させることを防止する。
【００２９】 Ｏリング及びフェルールはビトン（Ｖｉｔｏｎ）（商標名）で作られていて、
米国カリフォルニア州ヘイワードのベイシール社から入手できる。あるいは、Ｏ
リング２１９及び／または２２２ならびにフェルール２２４の代わりに、ケーブ
ル２１４の第１の部分２１６を固定するために、ケーブル２１４を収容している
先端部通路２０４を充填するために、米国マサチューセッツ州ビリカのエポキシ
テクノロジー社から入手できるＥＰＯ−ＴＥＫ３７０のような高温エポキシを使
用してもよい。更に、本体２０８の中にケーブル２１４を固定するために、通路
２０９にエポキシが塗布される。
米国カリフォルニア州ヘイワードのベイシール社から入手できる。あるいは、Ｏ
リング２１９及び／または２２２ならびにフェルール２２４の代わりに、ケーブ
ル２１４の第１の部分２１６を固定するために、ケーブル２１４を収容している
先端部通路２０４を充填するために、米国マサチューセッツ州ビリカのエポキシ
テクノロジー社から入手できるＥＰＯ−ＴＥＫ３７０のような高温エポキシを使
用してもよい。更に、本体２０８の中にケーブル２１４を固定するために、通路
２０９にエポキシが塗布される。
【００３０】 更に、本体２０８は通路２１２を有する尾部２１０に接続される。通路２１２
は光導体２１４の第２の終端部分２１８を収容している。光導体２１４は最終的
にパイロメータ１２８Ａ、１２８Ｂあるいは１２８Ｃの１つに接続される。
は光導体２１４の第２の終端部分２１８を収容している。光導体２１４は最終的
にパイロメータ１２８Ａ、１２８Ｂあるいは１２８Ｃの１つに接続される。
【００３１】 ここで図３を参照すると、第２の温度プローブ２２０が示されている。この実
施例においては、全シリカ光ファイバケーブル２３０が、適当な高温エポキシで
先端部２４０の中に封入されている。シリカ光ファイバケーブル２３０は、更に
ハウジング２５０により保護されている。ＷＦＧＥ１０００／１１００ＨＰＮフ
ァイバ組立体のような全シリカ光ファイバケーブルは、米国マサチューセッツ州
イーストロングメドウのセラムオプテック社から入手できる。全シリカ光ファイ
バケーブルは高温において劣化することがあるポリマークラッディングがないの
で、ケーブル２３０は物理的な損傷に対して保護するために先端部２４０及びハ
ウジング２５０の内部に単に搭載すればよい。図３において、温度プローブ２２
０は本体２２４に接続されている先端部２２２を有し、本体２２４は尾部２２６
に接続されている。先端部２２２、本体２２４及び尾部２２６は、通路２２１、
２２８及び２２９をそれぞれ介して接続されている。
施例においては、全シリカ光ファイバケーブル２３０が、適当な高温エポキシで
先端部２４０の中に封入されている。シリカ光ファイバケーブル２３０は、更に
ハウジング２５０により保護されている。ＷＦＧＥ１０００／１１００ＨＰＮフ
ァイバ組立体のような全シリカ光ファイバケーブルは、米国マサチューセッツ州
イーストロングメドウのセラムオプテック社から入手できる。全シリカ光ファイ
バケーブルは高温において劣化することがあるポリマークラッディングがないの
で、ケーブル２３０は物理的な損傷に対して保護するために先端部２４０及びハ
ウジング２５０の内部に単に搭載すればよい。図３において、温度プローブ２２
０は本体２２４に接続されている先端部２２２を有し、本体２２４は尾部２２６
に接続されている。先端部２２２、本体２２４及び尾部２２６は、通路２２１、
２２８及び２２９をそれぞれ介して接続されている。
【００３２】 組立の時に、ケーブル２３０は尾部２２６及び通路２２１を通して初めに挿入
され、先端部２１６の開口端に対して同じ高さに適合される。次に、上述のよう
に高温エポキシを注入することにより、ファイバ２３０を先端部２２２の通路２
２１の中に固定することができる。更に、低温エポキシが本体２２４の通路２２
８に注入されてもよい。あるいは、上述のように、チャンバ１００を汚染物質か
ら絶縁するために、適当なＯリングとフェルールをエポキシの代わりに使用して
もよい。
され、先端部２１６の開口端に対して同じ高さに適合される。次に、上述のよう
に高温エポキシを注入することにより、ファイバ２３０を先端部２２２の通路２
２１の中に固定することができる。更に、低温エポキシが本体２２４の通路２２
８に注入されてもよい。あるいは、上述のように、チャンバ１００を汚染物質か
ら絶縁するために、適当なＯリングとフェルールをエポキシの代わりに使用して
もよい。
【００３３】 ここで図４に転じると、図２あるいは図３の温度プローブのチャンバ１００内
の取り付け方法が示されている。図４において、温度プローブ１２６Ａは、ステ
ンレス鋼ベース１１６の裏面からステンレス鋼ベース１１６の頭部を通って延び
ている通路３０７を介して挿入されている。更に、プローブ１２６Ａの先端部２
０２は、皿穴３０４及び反射器１０２内の反射器通路３０２を通過している。ロ
ックナット３２０がプローブ１２６Ａをベース１１６に確実にクランプする。プ
ローブ１２６Ａの終端部分３３０は、パイロメータ１２８Ａに光を送る可撓性の
光ファイバ１２５Ａを接続する。
の取り付け方法が示されている。図４において、温度プローブ１２６Ａは、ステ
ンレス鋼ベース１１６の裏面からステンレス鋼ベース１１６の頭部を通って延び
ている通路３０７を介して挿入されている。更に、プローブ１２６Ａの先端部２
０２は、皿穴３０４及び反射器１０２内の反射器通路３０２を通過している。ロ
ックナット３２０がプローブ１２６Ａをベース１１６に確実にクランプする。プ
ローブ１２６Ａの終端部分３３０は、パイロメータ１２８Ａに光を送る可撓性の
光ファイバ１２５Ａを接続する。
【００３４】 光ファイバケーブルを使用したが、光パイプも高度に研磨された反射性の内部
表面を有する任意の他の適当な管状の材料から作ることができる。更に、サンプ
リングされた放射をパイロメータに送ることができる石英のような適切な耐熱性
で耐食性の材料で光パイプを作ることができる。
表面を有する任意の他の適当な管状の材料から作ることができる。更に、サンプ
リングされた放射をパイロメータに送ることができる石英のような適切な耐熱性
で耐食性の材料で光パイプを作ることができる。
【００３５】 他の実施例は特許請求の範囲に含まれる。
【図１】 ＲＴＰシステムの横断側面図である。
【図２】 図１のプローブの細部を示す拡大横断側面図である。
【図３】 図１のプローブの他の実施例の細部を示す拡大横断側面図である。
【図４】 図１のシステムに搭載されたプローブの細部を示す拡大横断側面図である。
１００…プロセスチャンバ、１０６…基板、１０８…基板支持構造体、１１０
…加熱素子、１１２…放射、１１４…石英窓組立体、１２６Ａ〜Ｃ…温度プロー
ブ。
…加熱素子、１１２…放射、１１４…石英窓組立体、１２６Ａ〜Ｃ…温度プロー
ブ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ピュース， ブルース， ダブリュー. アメリカ合衆国， カリフォルニア州， サン カルロス， コブルストーン レー ン 27 Ｆターム(参考） 2G066 AC01 BA38 BA57 BB15 CA01 4M106 AA01 BA08 BA20 CA70 DH02 DH13 DH31 DH40 DH44 DH46 DH60 DJ02 DJ06
Claims (23)
- 【請求項１】 第１の部分と第２の部分とを有する光導体と、前記光導体の
ためのエンクロージャと有する温度プローブであって、前記光導体のためのエン
クロージャは、 前記光導体の前記第２の部分を収容する通路と、 前記エンクロージャの外へ前記通路を接続する開口部であって、前記開口部は
前記通路から前記光導体の前記第１の部分を突出するように適合されている開口
部と、 前記第２の部分を前記第１の部分が突出している環境から充分に保護するため
の前記通路内のシールと を有する温度プローブ。 - 【請求項２】 前記光導体が光ファイバケーブルである請求項１に記載の温
度プローブ。 - 【請求項３】 前記光ファイバケーブルがシリカケーブルである請求項２に
記載の温度プローブ。 - 【請求項４】 前記光ファイバケーブルの前記第１の部分がむき出しのシリ
カ部分であり、前記第２の部分が被覆された部分である請求項２に記載の温度プ
ローブ。 - 【請求項５】 前記シールがＯリングである請求項１に記載の温度プローブ
。 - 【請求項６】 前記光導体の前記第２の部分の上に搭載されたフェルールを
更に有する請求項４に記載の温度プローブ。 - 【請求項７】 前記シールがエポキシである請求項１に記載の温度プローブ
。 - 【請求項８】 前記光導体の前記第２の部分の上に搭載されたフェルールを
更に有する請求項１に記載の温度プローブ。 - 【請求項９】 前記通路が、前記光導体の前記第１の部分のための保護ハウ
ジングを有する請求項１に記載の温度プローブ。 - 【請求項１０】 基板を加熱するための高速熱処理（ＲＴＰ）システムであ
って、 前記基板の第１面に隣接して搭載されたヒーターと、 前記基板の第２面に隣接して搭載された反射器であって、前記反射器内には一
つ以上の温度プローブが配置され、前記温度プローブのそれぞれは、 第１の部分と第２の部分とを有する光導体と、 前記光導体のためのエンクロージャであって、 前記光導体の前記第２の部分を収容するための通路と、 前記通路を前記エンクロージャの外面に接続し、前記光導体の前記第
１の部分を前記通路から突出するように適合されている開口部と、 前記第１の部分が突出している環境から前記第２の部分を充分に保護
するための前記通路内のシールと を有する前記エンクロージャと を有する前記反射器と、 前記一つ以上の温度プローブに結合されたパイロメータと、 前記基板の温度を調整するために前記パイロメータ及び前記ヒーターに結合さ
れた制御装置と を有する高速熱処理（ＲＴＰ）システム。 - 【請求項１１】 前記光導体が光ファイバケーブルである請求項１０に記載
の高速熱処理システム。 - 【請求項１２】 前記光ファイバケーブルがシリカケーブルである請求項１
１に記載の高速熱処理システム。 - 【請求項１３】 前記光ファイバケーブルの前記第１の部分がむき出しのシ
リカ部分であり、前記第２の部分が被覆された部分である請求項１１に記載の高
速熱処理システム。 - 【請求項１４】 前記シールがＯリングである請求項１０に記載の高速熱処
理システム。 - 【請求項１５】 前記シールがエポキシである請求項１０に記載の高速熱処
理システム。 - 【請求項１６】 前記光導体の前記第２の部分の上に搭載されたフェルール
を更に有する請求項１０に記載の高速熱処理システム。 - 【請求項１７】 前記通路が前記光導体の前記第１の部分のための保護ハウ
ジングを更に有する請求項１０に記載の高速熱処理システム。 - 【請求項１８】 光ファイバケーブルから第１の部分及び第２の部分を形成
する形成のステップと、 前記第１の部分をエンクロージャの中に伸ばし、前記第２の部分を前記エンク
ロージャの中に維持する維持のステップと、 前記エンクロージャの中の前記第２の部分を封止する封止のステップと を有する温度プローブの製作方法。 - 【請求項１９】 前記第１の部分が露出されたコアを有し、前記形成のステ
ップは、コアを露出するために前記光ファイバケーブルの被覆を剥ぎ取るステッ
プを更に有する請求項１８に記載の方法。 - 【請求項２０】 前記封止のステップが、前記第２の部分へ高温エポキシを
塗布するステップを有する請求項１８に記載の方法。 - 【請求項２１】 前記封止のステップが、前記第２の部分へＯリングを装着
する装着のステップを更に有する請求項１８に記載の方法。 - 【請求項２２】 前記装着のステップが、前記第２の部分へフェルールを装
着するステップを更に有する請求項２１に記載の方法。 - 【請求項２３】 前記装着のステップが、前記第２の部分へフェルールを装
着するステップを更に有する請求項１８に記載の方法。
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