KR100326491B1 - Method of measuring electromagnetic radiation - Google Patents
Method of measuring electromagnetic radiation Download PDFInfo
- Publication number
- KR100326491B1 KR100326491B1 KR1019980053614A KR19980053614A KR100326491B1 KR 100326491 B1 KR100326491 B1 KR 100326491B1 KR 1019980053614 A KR1019980053614 A KR 1019980053614A KR 19980053614 A KR19980053614 A KR 19980053614A KR 100326491 B1 KR100326491 B1 KR 100326491B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- radiation
- emitted
- modulation
- lamp
- detector
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 54
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 title claims abstract description 10
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 193
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 20
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 13
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 11
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 8
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 8
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims description 6
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 5
- 230000002411 adverse Effects 0.000 claims description 4
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 claims description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 3
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 3
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 claims description 2
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 claims description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 claims 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims 1
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 25
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 10
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 9
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 6
- 230000005457 Black-body radiation Effects 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 1
- 238000005315 distribution function Methods 0.000 description 1
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
-
- 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
- G01J5/0022—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry for sensing the radiation of moving bodies
-
- 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
- G01J5/58—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using absorption; using extinction effect
-
- 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
- G01J5/80—Calibration
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/0023—Electronic aspects, e.g. circuits for stimulation, evaluation, control; Treating the measured signals; calibration
-
- 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
- G01J5/58—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using absorption; using extinction effect
- G01J2005/583—Interferences, i.e. fringe variation with temperature
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
적어도 하나의 방사 소스에 의해 방사되는 방사선에 의해 조사되는 대상물의표면으로부터 방사된 전자기 방사선을 측정하며, 방사 소스에 의해 방사되는 방사선이 적어도 하나의 제 1 검출기에 의해 결정되며 상기 조사된 대상물에 의해 방사된 방사선이 방사선을 측정하는 적어도 하나의 제 2 검출기에 의해 결정되는 방법에 있어서, 특히 신뢰성 있는 측정 결과는 적어도 하나의 방사 소스로부터 방사되는 방사선이 적어도 하나의 특성 파라미터에 의해 능동적으로 변조되고 제 2 검출기에 의해 결정된 방사선이 상기 대상물로부터 반사된 방사 소스의 방사선을 보상하기 위하여 상기 제 1 검출기에 의해 결정된 방사선에 의해 보정되는 단순한 방식으로 얻어진다.At least measuring the electromagnetic radiation emitted from the surface of the object to be exposed by a radiation emitted by the radiation source in, and will be the radiation emitted by the radiation source determined by at least one of the first detector by the irradiated object a method that is determined by the emitted radiation in at least one second detector that measures the radiation, in particular, a reliable measurement result, the radiation emitted from the at least one radiation source is modulated by at least an active by a single characteristic parameter of claim The radiation determined by the two detectors is obtained in a simple manner where it is corrected by the radiation determined by the first detector to compensate for the radiation of the radiation source reflected from the object.
Description
본 발명은 적어도 하나의 방사 소스에 의해 방사된 전자기 방사선에 의해 조사된 대상물의 표면으로부터 방사된 전자기 방사선을 측정하며, 방사 소스에 의해 방사된 방사선이 적어도 하나의 제 1 검출기에 의해 결정되며 조사된 대상물에 이해 방사된 방사선이 방사선을 측정하는 적어도 하나의 제 2 검출기에 의해 결정되는 방법에 관한 것이다.The invention at least measuring the electromagnetic radiation emitted from the object's surface is irradiated by a single electromagnetic radiation emitted by the radiation source of, and the radiation emitted by the radiation source at least one claim is determined by the first detector the irradiated The method relates to a method in which radiation emitted to an object is determined by at least one second detector measuring radiation.
이러한 형태의 방법은 예를 들어 반응챔버내에서의 반도체 기판 제조와 관련하여 미합중국 특허 US 5,490,728 A에 공지되어 있다. 이 경우에, 방사 소스에 의해 방사된 전자기 방사선을 라인 전압의 변동 때문에 또는 위상제어 때문에 발생하는 원하지 않는 파동(waviness)이 자연적으로 중첩된다. 불행하게도, 이 파동에 대한 영향은 쉽게 제거될 수 없으며 또한 인위적으로 선택될 수 없다. 따라서, 파동은 방사 소스에 의해 방사된 방사선의 특성을 계획적으로 이용하는 제한된 범위내에서만 유용하다.This type of method is known, for example, from US Pat. No. 5,490,728 A with respect to the manufacture of semiconductor substrates in the reaction chamber. In this case, undesired waves of the electromagnetic radiation emitted by the radiation source due to variations in line voltage or due to phase control naturally overlap. Unfortunately, the effects on this wave cannot be easily eliminated and can not be artificially selected. Thus, waves are only useful within a limited range of deliberate use of the properties of the radiation emitted by the radiation source.
진공 코팅 유니트내에서 광학적으로 유효한 박막층을 형성하는 동안 상기 박막층의 두께를 측정 및 제어하는 장치가 참조문헌 DE-A-26 27 753에 개시되어 있다. 이러한 측정 및 제어는 이용되는 단색 측정광의 분수 및 배수사이의 층 두께의 반사 또는 전송 특성을 검출함으로써, 그리고 소정의 층 두께가 달성되었을 때 코팅 공정을 중단시킴으로써 달성된다. 상기 장치는 포커싱된 측정 광빔용 측정 광원과, 초퍼, 45°의 각도로 측정 광빔의 축에 배치되는 빔 스플리터와, 단색 조명기와 직렬로 접속된 측정광 수신기와, 측정신호를 위한 미분기와, 코팅 공정용 인터럽터를 포함한다. 더욱이, DE-A-42 24 435는 투명 디스크를 적외선 모니터링 하기 위한 광학 인터페이스가 개시되어 있으며, 여기서 적외선 방사 소스의 광은 디스크 표면을 노광시키기 위하여 방사되는 인터페이스의 내부로 빔 파 가이드에 의해 전송된다. 모니터링될 디스크에 반사된 방사선은 다른 빔 파 가이드의 입력에 의해 수신되며 빔 파 가이드로부터 주광 필터를 통해 광 검출기로 전송된다. 더욱이, 미합중국 특허 제 5,270,222호는 반도체 장치 제조중에 진단 및 예측하기 위한 방법 및 장치가 개시되어 있다. 이 장치는 반도체 웨이퍼의 다양한 광학 특성을 측정하는 진단 및 예측용 센서를 가진다. 센서는 센서 암과, 반도체 웨이퍼의 방향으로 코히어런트 전자기 또는 광 에너지를 전달하는 광전자 제어 박스를 포함한다.An apparatus for measuring and controlling the thickness of a thin film layer during the formation of an optically effective thin film layer in a vacuum coating unit is disclosed in reference DE-A-26 27 753. Such measurement and control is achieved by detecting the reflection or transmission characteristics of the layer thickness between fractions and multiples of the monochromatic measurement light used and by stopping the coating process when the desired layer thickness is achieved. The apparatus comprises a measuring light source for the focused measuring light beam, a chopper, a beam splitter arranged at an axis of the measuring light beam at an angle of 45 °, a measuring light receiver connected in series with a monochromatic illuminator, a differential for measuring signals, a coating It includes a process interrupter. Furthermore, DE-A-42 24 435 is disclosed an optical interface for infrared monitoring a transparent disc, in which the light of the infrared radiation source is transmitted by the beam wave guide into the interior of the interface to be emitted to expose the surface of the disc . The radiation reflected on the disk to be monitored is received by the input of another beam wave guide and transmitted from the beam wave guide through the daylight filter to the photo detector. Moreover, US Pat. No. 5,270,222 discloses methods and apparatus for diagnosing and predicting during semiconductor device manufacturing. The device has sensors for diagnostics and prediction that measure various optical properties of semiconductor wafers. The sensor includes a sensor arm and an optoelectronic control box that delivers coherent electromagnetic or light energy in the direction of the semiconductor wafer.
따라서, 본 발명의 목적은 전자기 방사선의 측정 및 이 측정으로 유도된 파라미터 및 값의 결정이 간단한 방식으로 그리고 더 정확하게 수행될 수 있는 전술한 일반적인 형태의 방법을 제공하는데 있다.It is therefore an object of the present invention to provide a method of the general form described above, in which the measurement of electromagnetic radiation and the determination of parameters and values derived from the measurement can be carried out in a simple manner and more accurately.
도 1은 반도체 웨이퍼를 처리하는 고속 가열로에 대한 개략적인 종단면도.1 is a schematic longitudinal cross-sectional view of a high speed furnace for processing a semiconductor wafer.
도 2는 도 1에서 라인 Ⅱ-Ⅱ을 따라 취해진 단면도.2 is a sectional view taken along the line II-II in FIG.
도 3a 및 도 3b는 방사 소스의 베이스 세기의 함수로써 또는 베이스 세기와 무관한 변조도 또는 변조 깊이를 나타낸 그래프.3A and 3B are graphs showing modulation degrees or modulation depths as a function of base intensity of a radiant source or independent of base intensity.
도 4는 본 발명에 따라 방사 소스 또는 램프를 제어하는 블록 회로도.4 is a block circuit diagram for controlling a radiation source or lamp in accordance with the present invention.
전술한 목적은 적어도 하나의 방사 소스에 의해 방사된 방사선이 적어도 하나의 특성 파라미터에 의해 능동적으로 변조되며 제 2 검출기에 의해 결정된 방사선이 대상물로부터 반사된 방사 소스의 방사선을 보상하기 위하여 제 1 검출기에 의해 결정된 방사선에 의해 보정되는 방법에 의해 달성된다. 방사 소스는 바람직하게 열 램프이며, 조사된 대상물은 바람직하게 열처리되는 반도체 기판이다.The above-mentioned object is that the radiation emitted by the at least one radiation source is actively modulated by the at least one characteristic parameter and the radiation determined by the second detector is directed to the first detector to compensate for the radiation of the radiation source reflected from the object. It is achieved by a method that is corrected by the radiation determined by it. The radiation source is preferably a heat lamp and the irradiated object is preferably a semiconductor substrate to be heat treated.
특성 파라미터를 가진 방사 소스의 계획적이고 능동적인 공지된 변조 때문에, 대상물 그 자체로부터 방사되고 대상물로부터 방사된 방사 소의 방사선으로부터 대상물의 특성을 결정하는데 필요한 방사선사이의 차이를 정밀하게 미분하는 것이 가능하다. 이런식으로, 대상물의 특성, 예를 들어 대상물상에 코팅되나 대상물의 재료와 다른 재료의 온도, 방사율, 전도계수, 반사율 또는 층 두께 특성을 실시간에 더 정밀하게 결정하는 것이 가능하다.Because of the planned and active known modulation of the radiation source with the characteristic parameters, it is possible to precisely differentiate the difference between the radiations necessary to determine the properties of the object from the radiation of the radiation emitted from the object itself and emitted from the object. In this way, it is possible to more accurately determine in real time the properties of the object, for example the temperature, emissivity, conductivity, reflectance or layer thickness properties of the material coated on the object but different from the material of the object.
본 발명의 특히 바람직한 실시예에 따르면, 방사 소스에 의해 방사된 방사선의 능동적인 변조는 제 2 검출기에 의해 결정된 방사선의 보정동안 사용된다. 방사 소스에 의해 방사된 방사선의 능동적인 공지된 변조 때문에, 실제 방사선으로부터 대상물에 의해 방사되는 측정될 방사선의 특성화 및 미분은 특히 간단하고 신뢰성 있으며 정량적으로 정확하다.According to a particularly preferred embodiment of the invention, the active modulation of the radiation emitted by the radiation source is used during the correction of the radiation determined by the second detector. Because of the known active modulation of the radiation emitted by the radiation source, the characterization and differentiation of the radiation to be measured emitted by the object from the actual radiation is particularly simple, reliable and quantitatively accurate.
방사 소스에 의해 방사된 방사선은 바람직하게 진폭, 주파수 및/또는 위상 변조된다. 기존의 조건 및 요구에 따르면, 변조 형태는 원하는 대로 선택될 수 있으며, 특히 변조 방법, 평가 방법 및 검출 방법의 용이성 및 신뢰성과 관련하여 선택될 수 있다. 이와 관련하여, 진폭 변조는 변조 진폭의 변조를 의미한다. 그러나, 변조방법은 세기 변조를 포함하며, 세기 변조에서 진폭은 변조되지 않으나 상당해 천천히 변화된다.The radiation emitted by the radiation source is preferably amplitude, frequency and / or phase modulated. According to existing conditions and requirements, the modulation form can be selected as desired, in particular with regard to the ease and reliability of the modulation method, the evaluation method and the detection method. In this regard, amplitude modulation means modulation of the modulation amplitude. However, the modulation method includes intensity modulation, and in intensity modulation, the amplitude is not modulated but is considerable and changes slowly.
변조의 형태외에 변조의 모든 신호 형상을 이용하는 것 또한 가능하다. 그러나, 진폭 변조동안 가능한 연속적인 신호 패턴을 가진 신호 형상을 사용하는 것이 특히 유리하다. 이것은 푸리에 변환동안 고주파수가 발생하지 않으며 검출된 신호의 검출 및 처리동안 단위시간마다 주사 수가 낮게 유지되어 간단한 평가 방법에서조차 양호하고 정확한 측정이 수행될 수 있는 장점을 가진다. 일반적으로, 특성 파라미터의 변조는 주기적이거나 비주기적인 신호로 달성될 수 있다. 비주기적인 변조는 특성 파라미터가 링크 동작(예를들어, 가산, 승산 또는 룩-업 테이블과의 링크)을 통해 랜덤 메커니즘에 의해 발생되는 양 또는 음의 증분과 링크됨으로써 얻어진다. 이와 관련하여, 임의의 시간간격이 경과한 후 증분은 랜덤 원리에 따라 각각 미리 결정된다. 시간 간격 그 자체는 소정의 함수에 따라 일정하게 또는 랜덤 원리에 따라 일정하게 결정될 수 있다. 비주기적인 변조에서 중요한 것은 랜덤 원리에 의해 결정된 파라미터(증분 및/또는 시간간격)가 공지되어 있으며 신호를 해석하기 위한 평가 장치 및 평가 방법에서 이용할 수 있다는 점이다. 랜덤 원리에 의해 결정된 파라미터(증분 및/또는 시간간격)는 임의의 미리 결정된 분배기능을 만족할 수 있다. 파라미터는 가우스 형식으로 또는 프와송 분포에 따라 균일하게 분배될 수 있으며, 그 결과로써 파라미터의 각 예측 값이 간단하게 미리 결정된다. 비주기적인 변조의 장점은 주기적인 분열 현상이 억제될 수 있다는 점이다.Besides the form of modulation it is also possible to use all signal shapes of the modulation. However, it is particularly advantageous to use a signal shape with a continuous signal pattern that is possible during amplitude modulation. This has the advantage that no high frequency occurs during the Fourier transform and the scan count is kept low per unit time during the detection and processing of the detected signal so that good and accurate measurements can be performed even in a simple evaluation method. In general, modulation of the characteristic parameter can be achieved with a periodic or aperiodic signal. Aperiodic modulation characteristic parameter is link operation - is obtained by incrementing the link to positive or negative is generated by the random mechanisms (e. G., An addition, multiplication or the look-up table and links). In this regard, the increments after a certain time interval have elapsed are each predetermined according to the random principle. The time interval itself may be determined constantly according to a predetermined function or constantly according to a random principle. What is important in aperiodic modulation is that the parameters (incremental and / or time intervals) determined by the random principle are known and can be used in evaluation devices and evaluation methods for interpreting signals. Parameters determined by the random principle (incremental and / or time intervals) may satisfy any predetermined distribution function. The parameters may be evenly distributed in Gaussian form or according to Poisson distribution, as a result of which each prediction value of the parameter is simply predetermined. The advantage of aperiodic modulation is that periodic disruption can be suppressed.
본 발명의 다른 유리한 실시예에서는 방사 소스가 다수의 개별 방사 소스, 예를들어 다수의 램프를 포함하며, 다수의 램프는 하나 이상의 램프 뱅크내에 결합될 수 있다. 다수의 램프를 포함하는 방사 소스와 관련된 유리한 실시예에 따르면, 램프중 적어도 하나의 램프의 방사선은 변조된다. 비록 하나의 램프의 방사선 변조가 본 발명의 장점을 달성하기에 충분할지라도, 단지 하나의 램프의 변조는 일반적으로 측정 방법의 보편성을 제한함으로서만 실제적인 결과를 얻을 수 있다. 적어도 두 개의 램프 또는 모든 램프의 방사선이 동일한 방식으로 변조되는 경우 특히 단일 전력 스위치에 의한 램프의 간단한 제어가 제공된다. 단지 하나 또는 몇몇의 램프의 방사사선은 원하지 않는 반사를 방지하기 위하여 변조된다.In another advantageous embodiment of the invention the radiation source comprises a plurality of individual radiation sources, for example a plurality of lamps, which can be combined in one or more lamp banks. According to an advantageous embodiment associated with a radiation source comprising a plurality of lamps, the radiation of at least one of the lamps is modulated. Although the radiation modulation of one lamp is sufficient to achieve the advantages of the present invention, only one lamp modulation can generally obtain practical results only by limiting the universality of the measurement method. In the case where the radiation of at least two lamps or all lamps is modulated in the same way, simple control of the lamp is provided, in particular by a single power switch. The radiation of only one or several lamps is modulated to prevent unwanted reflections.
그러나, 응용 및 조건에 따라, 예를들어 램프 방사선이 램프의 위치함수로써 미분되는 경우 램프의 방사선을 다르게 변조하는 것이 유리하다.However, depending on the application and the conditions, it is advantageous to modulate the radiation of the lamp differently, for example if the lamp radiation is differentiated by the position function of the lamp.
개별 램프 또는 방사 소스의 방사선 변조는 비록 임의의 응용에서 전시간동안 동기되지 않는 방사선 변조가 유리할 지라도 적어도 몇몇의 램프에 대해 전시간 동안 동기되며 상호상관을 위해 소정 시간에 동기된다.The radiation modulation of an individual lamp or radiation source is synchronized for at least some lamps for the full time and at some time for cross-correlation, although in some applications a radiation modulation that is not synchronized for the full time is advantageous.
본 발명의 특히 유리한 일실시예에 따르면, 방사 소스에 의해 방사되고 방사 소스간에 변화하는 방사선의 변조도 특히 변조 깊이는 방사된 광 세기에 무관하다. 따라서, 소위 절대 변조는 기본적인 레벨 또는 방사 소스 또는 램프가 제어되는 DC 신호와 무관하다. 이와 같은 본 발명의 실시예는 방사 소스의 세기를 증가시키는 동안 완전한 제어가 활용될 수 있으며 세기의 변조에 의해 제한되지 않는 장점을 가진다.According to one particularly advantageous embodiment of the invention, the modulation of the radiation emitted by the radiation source and varying between the radiation sources, in particular the modulation depth, is independent of the emitted light intensity. Thus, so-called absolute modulation is independent of the DC signal at which the fundamental level or radiation source or lamp is controlled. Such an embodiment of the present invention has the advantage that full control can be utilized while increasing the intensity of the radiation source and is not limited by the modulation of the intensity.
그러나, 다르게 설정된 응용에서 본 발명의 실시예는 변조도 또는 변조 깊이가 방사 소스의 방사된 세기에 따르는 장점을 가진다. 예를들어 교류 전류 제어신호의 세기가 방사 소스의 DC 제어신호의 세기에 따르거나 비례하는 소위 상대변조는 상대 변조도가 일정하거나 약간의 범위만이 변화하여 그 결과로써 변조 검출 및 평가가 간단하며 저비용과 복잡한 장치로 실행될 수 있는 장점을 가진다.However, in other set applications, embodiments of the present invention have the advantage that the modulation or modulation depth depends on the radiated intensity of the radiation source. For example, so-called relative modulation, where the intensity of the AC current control signal depends on or proportional to the intensity of the DC control signal of the radiation source, results in a constant or only slight range of relative modulation resulting in simple detection and evaluation of the modulation and low cost. And can be implemented as a complex device.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 변조도 또는 변조 깊이는 제어되거나 능동적으로 조절된다.According to another embodiment of the present invention, the modulation degree or modulation depth is controlled or actively adjusted.
본 발명의 다른 매우 유리한 실시예에 따르면, 램프 세기 및/또는 변조 그 자체는 펄스폭 변조된다. 본 발명의 대안적인 또는 추가적인 실시예에 따르면, 방사 소스의 방사선은 도표 값을 사용하여 데이터 처리 프로그램으로 변조된다. 본 발명의 다른 매우 유리한 실시예에서는 방사선이 발생기의 레지스터 주파수를 변경시킴으로서 펄스폭 변조된다.According to another very advantageous embodiment of the invention, the lamp intensity and / or modulation itself is pulse width modulated. According to an alternative or additional embodiment of the invention, the radiation of the radiation source is modulated into a data processing program using the plot values. In another very advantageous embodiment of the invention the radiation is pulse width modulated by changing the register frequency of the generator.
램프 출력은 펄스폭 변조시킴으로써 변화된다. 이와 관련하여, 방사선 세기는 안정한 정상상태에서 램프 출력과 직접 대응하는 필라멘트 온도의 함수이다.The ramp output is changed by pulse width modulation. In this regard, the radiation intensity is a function of the filament temperature that corresponds directly to the lamp output at a steady steady state.
방사 소스의 방사선은 방사 소스 또는 램프에 대한 제어신호 또는 신호의 변조에 의해 바람직하게 변조된다. 이하에 상세히 기술되는 바와 같이, 제어신호가 신호 발생내에서 변조되는 위치는 요구 및 조건의 함수로써 선택될 수 있다. 이와 관련하여, 그것은 신호의 발생후에 제어신호가 방사 소스 또는 램프에 전송되기전에 즉시 변조되는 경우 특히 유리하다.The radiation of the radiation source is preferably modulated by modulation of the control signal or signal to the radiation source or lamp. As described in detail below, the position at which the control signal is modulated within signal generation can be selected as a function of requirements and conditions. In this regard, it is particularly advantageous if after generation of the signal the control signal is modulated immediately before being transmitted to the radiation source or lamp.
본 발명은 기판이 고속으로 가열되고 가능한 정밀한 소정의 온도 기울기로 냉각되는 노에서 예를들어 기판의 열처리를 위한 장치와 관련하여 대상물의 온도, 반사율 및/또는 방사율을 결정하기 위하여 매우 유리하게 사용될 수 있다.The invention can be used very advantageously for the substrate to determine the high-speed heating is possible precision in the furnace to be given cooling at a temperature gradient of, for example in relation to the apparatus for the heat treatment of the substrate temperature of the object, the reflectivity and / or emissivity of the have.
따라서, 본 발명에 따라 적어도 하나의 방사 소스에 의해 방사된 방사선 그리고 가열되는 대상물로부터 발생되는 방사선이 결정되며, 대상물로부터의 방사선은 대상물로부터 방사된 방사선과 대상물에서 반사된 방사선의 결합이다. 두 개의 측정 결과로서, 대상물로부터 반사된 방사 소스의 방사선을 보정한 다음 방사된 방사선, 즉 일반적으로 웨이퍼의 경우에 비흑체 방사선(no black-body radiation)이라 불리는 대상물의 열 방사선을 결정하는 것이 가능하다. 이러한 대상물의 방사율을 식별함으로써, 흑체 방사선을 다시 계산하는 것이 가능하다.Thus, the radiation emitted from the at least one of the radiation emitted by the radiation source and the object to be heated is determined in accordance with the present invention, the radiation from the object is a combination of the radiation reflected from the object to the radiation and the radiation from the object. As a result of the two measurements, it is possible to correct the radiation of the radiation source reflected from the object and then determine the radiation emitted, ie the thermal radiation of the object, commonly referred to as no black-body radiation in the case of wafers. Do. By identifying the emissivity of these objects, it is possible to recalculate the blackbody radiation.
본 발명에 따르면, 교류전류 또는 교류전압(AC) 성분으로써 설계되는 변조된 성분의 진폭은 서로에 비례하는 비율로 배치되며, 교류전류 또는 교류전압 성분은 대상물을 위해 제공된 방사선 검출기에 의해 그리고 방사 소스를 위해 제공된 방사선 검출기에 의해 측정된다. 진폭 비율로부터 발생되는 수는 대상물, 예를들어 웨이퍼의 반사율에 개략적으로 비례한다. 이 수는 지금 다른 평가를 위해 2번 사용된다. 첫째, 이 수는 대상물에서 반사된 방사 소스의 방사선으로부터, 대상물로부터 방사된 방사선, 즉 대상물의 열적 방사선을 미분하기 위하여 사용된다. 둘째, 이 수는 대상물에 의해 방사된 방사선, 즉 열적 방사선을 동일한 온도의 흑체 방사선으로 스케일링하기 위하여 사용된다. 반전된 흑체공식에 상기와 같이 얻어진 스케일링된 온도값을 사용하여, 온도를 명백하게 구할 수 있다. 변조의 알려진 진폭조건이 평가동안 두 번 사용되기 때문에, 이것은 온도의 평가 및 결정동안 정확한 값을 얻기 위하여 가능한 정밀하게 측정되어야 한다. 본 발명의 방법은 각각의 가열상태에 대한 변조 파라미터가 최적으로 규정되고 변조 뿐만 아니라 평가가 상당히 간단해지기 때문에 진폭비를 매우 정밀하게 결정할 수 있다.According to the invention, the amplitudes of the modulated components designed as alternating current or alternating current (AC) components are arranged in proportion to each other, the alternating current or alternating voltage components being provided by the radiation detector provided for the object and the radiation source. It is measured by a radiation detector provided for. The number generated from the amplitude ratio is roughly proportional to the reflectance of the object, for example the wafer. This number is now used twice for another evaluation. First, this number is used to differentiate the radiation from the radiation source reflected from the object, the radiation emitted from the object, ie the thermal radiation of the object. Second, this number is used to scale the radiation emitted by the object, ie thermal radiation, to blackbody radiation at the same temperature. Using the scaled temperature values obtained as above for the inverted blackbody formula, the temperature can be obtained explicitly. Since the known amplitude condition of the modulation is used twice during the evaluation, it should be measured as precisely as possible to obtain accurate values during the evaluation and determination of the temperature. The method of the present invention can determine the amplitude ratio very precisely because the modulation parameters for each heating state are optimally defined and the evaluation as well as the modulation are considerably simplified.
본 발명의 특히 바람직한 실시예에 따르면, 제 1 검출기는 간단하고 신뢰성 있는 방식으로 방사 소스에 의해 방사된 방사선을 측정하는 방사선 검출기이다. 이와 관련하여, 방사 소스에 의해 방사된 방사선은 광학 라인 또는 광 채널을 통해 방사선 검출기에 유리하게 전달된다. 정밀한 측정을 위해, 방사 소스와 광학 라인 또는 광채널은 제 1방사선 검출기가 필라멘트 유지 메커니즘 또는 방사 소스의 방사선 플럭스 또는 방사선 온도에 악영향을 미치지 않는 다른 수단으로부터 영향을 방지 않는 신호를 발생하도록 서로에 비례하여 배치된다.According to a particularly preferred embodiment of the invention, the first detector is a radiation detector which measures the radiation emitted by the radiation source in a simple and reliable manner. In this regard, the radiation emitted by the radiation source is advantageously delivered to the radiation detector via optical lines or light channels. For precise measurements, the radiation source and the optical line or optical channel are proportional to each other such that the first radiation detector generates a signal that does not prevent the filament retaining mechanism or other means that do not adversely affect the radiation flux of the radiation source or the radiation temperature. Is placed.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제 1 검출기는 램프 온도 및 방사된 세기가 결정될 수 있는 열전소자와 같은 온도 센서일 수 있다.According to another embodiment of the invention, the first detector may be a temperature sensor, such as a thermoelectric element, in which lamp temperature and radiated intensity can be determined.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 제 1 검출기는 방사 소스에 의해 방사되는 방사선에 관련된 임의의 원하는 파라미터를 측정한다. 따라서, 예를들어 세기는램프 필라멘트의 임피던스(예를들어 옴 저항)를 측정하는 임피던스 측정 장치를 통해 결정될 수 있다. 적절한 처리장치를 사용함으로써, 세기 또는 이 세기에 비례하는 파라미터를 결정하기 위하여 열 램프와 같은 방사 소스의 임피던스-세기의 관계를 구하는 것이 가능하다.According to another embodiment of the invention, the first detector measures any desired parameter related to the radiation emitted by the radiation source. Thus, for example, the intensity can be determined through an impedance measuring device that measures the impedance (eg ohmic resistance) of the lamp filament. By using a suitable processing device, it is possible to find the impedance-intensity relationship of a radiation source, such as a heat lamp, in order to determine the intensity or a parameter proportional to this intensity.
본 발명은 도면을 참조로 하여 반도체 웨이퍼를 가열하는 장치의 실시예와 관련하여 설명될 것이다.The invention will be described with reference to the embodiment of an apparatus for heating a semiconductor wafer with reference to the drawings.
반도체 웨이퍼(2)를 처리하는 고속 가열로를 도시한 도 1 및 도 2에 기술된 실시에는 반도체 웨이퍼(2)가 배치되고 석영 또는 이산화규소 유리로 이루어진 반응 챔버(1)를 포함한다. 반응 챔버(1)는 그 상부 및 하부에 램프(4, 5)가 각각 제공되는 하우징(3)에 의해 둘러싸이며, 램프(4, 5)의 방사는 반응 챔버(1)상에 전달된다. 반응 챔버(1)는 본질적으로 램프 방사에 대해 투명하며 파라미터의 측정 파장 또는 측정 파장 스펙트럼 또는 사용되는 방사 검출기에 대해 투명한 재료로 유리하게 구성된다. 램프 스펙트럼에 대해 평균이 약 0.1㎝-1내지 0.001㎝-1인 흡수 계수를 가지는 석영 유리 및/또는 사파이어에 대하여, 벽 두께가 1㎜ 내지 수 센티미터, 예를들어 5㎝일 수 있는 고속 가열시스템에 적합한 반응 챔버가 구성될 수 있다. 반응챔버 벽 두께에 따르면, 재료의 선택은 흡수 계수에 영향을 받는다.The implementation described in FIGS. 1 and 2 showing a high speed furnace for processing a semiconductor wafer 2 includes a reaction chamber 1 in which a semiconductor wafer 2 is disposed and made of quartz or silicon dioxide glass. The reaction chamber 1 is surrounded by a housing 3 in which lamps 4 and 5 are provided at the upper and lower portions thereof, respectively, and radiation of the lamps 4 and 5 is transmitted on the reaction chamber 1. The reaction chamber 1 is advantageously composed of a material which is transparent to lamp radiation and which is transparent to the measuring wavelength or measuring wavelength spectrum or the radiation detector used. With respect to the quartz glass and / or sapphire having an average of about 0.1㎝ 0.001㎝ -1 to -1 of the absorption coefficient for the light spectrum, the wall thickness can 1㎜ to centimeters, for example, high-speed heating system which may be 5㎝ Suitable reaction chamber can be configured. According to the reaction chamber wall thickness, the choice of material is influenced by the absorption coefficient.
센티미터의 벽 두께를 가지는 챔버 벽은 반응챔버(1)내에서 진공(초고진공) 또는 과압력이 발생되는 경우 특히 요구된다. 만일 반응챔버의 직경이 예를들어 약 300㎜이라면, 약 12㎜ 내지 20㎜의 석영 유리 두께에 대해 챔버(1)는 충분한 기계적인 안정성을 가져서 이 챔버는 배기될 수 있다. 반응챔버 벽의 두께는 벽의 재료, 챔버의 크기 및 압력 로드에 따라 설계된다.A chamber wall having a wall thickness of centimeters is particularly required when a vacuum (ultra high vacuum) or overpressure is generated in the reaction chamber 1. If the diameter of the reaction chamber is for example about 300 mm, the chamber 1 has sufficient mechanical stability for a quartz glass thickness of about 12 mm to 20 mm so that the chamber can be evacuated. The thickness of the reaction chamber wall is designed according to the material of the wall, the size of the chamber and the pressure load.
큰 인입 각도를 가진 개략적으로 기술된 고온계(6)(특히 도 2 참조)는 반도체 웨이퍼(2)로부터 방사된 방사선뿐만 아니라 반도체 웨이퍼(2)에서 반사되는 램프(5)의 방사선을 측정한다. 기술된 실시예에서, 램프는 로드 램프로써 사용된다. 이러한 형태의 구조는 예를들어 본 출원인에 의한 DE 44 37 361 C 및 비공개된 DE 197 37 802 A에 개시되어 있으며, 이들 공보가 반복해서 기술되는 것을 방지하기 위해서 이들 공보들은 본 명세서에 통합된다.The pyrometer 6 schematically technology with a large incoming angle (in particular, see Fig. 2) as well as the radiation emitted from the semiconductor wafer (2) measuring the radiation of the lamp (5) reflected from the semiconductor wafer (2). In the described embodiment, the lamp is used as a road lamp. The structure of this type is DE 44 37 361 C, and is disclosed in the private DE 197 37 802 A, these publications in order to prevent these publications are repeatedly technology by the applicant of this, for example, it is incorporated herein by reference.
로드 램프는 바람직하게 할로겐 램프이며, 이 할로겐 램프의 필라멘트는 적어도 부분적으로 나선형 구조를 가진다. 이러한 나선형 구조에 의해서, 램프에 대한 소정의 특정 기하학적 형태 및 특정 방사 프로파일이 달성될 수 있다. 이와 관련하여, 램프의 필라멘트는 예를들어 코일형 또는 비코일형 필라멘트 섹션을 번갈아 포함할 수 있다. 방사 프로파일(기하학적 형태 뿐만 아니라 스펙트럼)은 이 경우에 인접하는 코일형 필라멘트 섹션사이의 공간에 의해 결정된다. 램프 방사 프로파일을 정의하는 다른 가능성은 필라멘트에 따라 필라멘트 구조의 밀도(예를들어 코일 밀도)의 변화에 따른다.The load lamp is preferably a halogen lamp, the filaments of which are at least partly helical. By this helical structure, certain specific geometric shapes and specific radiation profiles for the lamp can be achieved. In this regard, the filaments of the lamp may for example comprise alternating coiled or non-coiled filament sections. The radiation profile (spectrum as well as the geometric form) is determined in this case by the space between adjacent coiled filament sections. Another possibility of defining a ramp emission profile depends on the change in the density of the filament structure (eg coil density) depending on the filament.
만일 램프 프로파일이 제거 가능하다면, 다수의 개별 제어가능 필라멘트를 가진 유리한 램프, 바람직하게 로드 램프가 사용될 수 있다. 제거 가능한 램프 프로파일을 가진 램프는 넓은 표면을 가진 기판, 예를들어 30㎜ 반도체 웨이퍼를 열처리하는 고속 가열 유니트에 특히 유리하다. 이는 이들 램프 및 적절한 램프 제어 메커니즘에 대해 매우 균일한 온도 프로파일이 기판의 표면을 따라 달성될 수 있기 때문이다. 필라멘트의 개별 방사 프로파일의 중첩의 결과로써, 넓은 범위 전반에 걸쳐 제어 가능한 램프의 전체 방사 프로파일이 야기된다. 가장 간단한 경우, 예를들어 할로겐 램프에 있어서, 할로겐 램프는 두 개의 필라멘트를 포함하며 각각의 필라멘트는 나선형 구조 또는 적어도 부분적으로 코일 구조를 가져서, 코일 밀도 및/또는 제 1 필라멘트의 코일형 필라멘트 섹션사이의 공간은 램프의 제 1 단부에서부터 램프의 제 2 단부로 갈수록 증가되며 코일 밀도 및/또는 제 2 필라멘트의 코일 엘리먼트 섹션은 램프의 제 1 단부에서부터 램프의 제 2 단부로 갈수록 감소된다. 따라서, 전체 방사 프로파일은 두 개의 필라멘트에서 전류의 세기를 선택함으로써 넓은 범위에 걸쳐 변화될 수 있다. 제어 가능한 방사 프로파일을 가진 램프를 사용하는 다른 가능성은 적어도 3 개의 전기 접속단자를 가진 램프의 필라멘트를 제공할 때 이루어지며, 그 결과 각각의 두 개의 접속단자사이에는 다른 동작전압이 공급된다. 이런 식으로, 필라멘트의 온도 및 램프의 방사 특성은 필라멘트의 섹션을 따라 제어될 수 있다.If the lamp profile is removable, advantageous lamps, preferably road lamps, with a plurality of individual controllable filaments can be used. Lamps with removable lamp profiles are particularly advantageous for high speed heating units that heat substrates with large surfaces, such as 30 mm semiconductor wafers. This is because very uniform temperature profiles for these lamps and appropriate lamp control mechanisms can be achieved along the surface of the substrate. As a result of the superimposition of the individual radiation profiles of the filaments, the overall radiation profile of the controllable lamp is brought about over a wide range. In the simplest case, for example in a halogen lamp, the halogen lamp comprises two filaments and each filament has a helical structure or at least partly a coil structure so that between coil density and / or coiled filament sections of the first filament The space of is increased from the first end of the lamp to the second end of the lamp and the coil density and / or coil element section of the second filament decreases from the first end of the lamp to the second end of the lamp. Thus, the overall radiation profile can be varied over a wide range by selecting the strength of the current in the two filaments. Another possibility of using a lamp with a controllable emission profile is when providing a filament of a lamp with at least three electrical connection terminals, with the result that different operating voltages are supplied between each of the two connection terminals. In this way, the temperature of the filament and the radiation characteristics of the lamp can be controlled along the section of the filament.
앞서 기술된 램프의 대안으로써, 플라즈마 또는 아크 램프가 사용될 수 있어서 방사 프로파일이 제어될 수 있다. 따라서, 예를들어, 램프 스펙트럼은 UV 영역으로부터 근 적외선까지의 전류 밀도를 통해 조절될 수 있다. 능동 변조에 관련된 아크 램프는 그들이 높은 변조주파수로 동작될 수 있는 장점을 가진다. 이것은 신호 처리를 위한 전자회로 뿐만 아니라 해석 방법을 단순화시킨다.As an alternative to the lamps described above, plasma or arc lamps can be used so that the radiation profile can be controlled. Thus, for example, the lamp spectrum can be adjusted through the current density from the UV region to the near infrared. Arc lamps associated with active modulation have the advantage that they can be operated at high modulation frequencies. This simplifies the interpretation method as well as the electronic circuitry for signal processing.
광학 라인 또는 광 채널(8)에 의하여, 램프(5)로부터 방사된 광은 다른 고온계에 직접 전달된다. 이와 관련하여, 방사 소스 및/또는 광채널은 램프 고온계 신호가 필라멘트 지지 메커니즘이 없는 램프 또는 필라멘트 섹션으로부터 발생되거나 또는 광채널을 통해 관찰되는 필라멘트 또는 램프 섹션의 방사선 플럭스 또는 온도에 악영향을 미치는 다른 장치로부터 발생되도록 바람직하게 배치된다. 램프(5)의 광을 램프 고온계(7)에 방사시키는 구조에서 램프 고온계(7)의 반복 기재를 방지하기 위하여, 동일한 출원인을 가지며 동일자 출원된 DE 197 54 385는 본 발명에 통합된다.By means of an optical line or light channel 8, the light emitted from the lamp 5 is transmitted directly to another pyrometer. In this regard, the radiation source and / or the optical channel originate from a lamp or filament section in which the lamp pyrometer signal does not have a filament support mechanism or from another device that adversely affects the radiation flux or temperature of the filament or lamp section observed through the light channel. Preferably arranged. In order to avoid repeated description of the lamp pyrometer (7) the light of the lamp 5 in the structure of the lamp radiation pyrometer (7), having the same applicant DE 197 54 385 A that date filed is incorporated to the present invention.
고온계(6, 7)의 출력 신호는 고온계(6)에 충돌하는 방사선을 고온계(7)에 의해 결정된 방사선과 관련시킴으로써 반도체 웨이퍼(2)에 의해 방사된 방사선을 결정하는 평가회로(기술 안됨)에 전송되어, 반도체 웨이퍼(2)로부터 방사되는 방사선을 결정한다. 이것은 램프(5)로부터 방사된 방사선이 규정된 방식으로 능동적으로 변조되기 때문에 가능하다. 이 변조는 웨이퍼 고온계(6)에 의해 처리된 방사선에 포함되어, 고온계(6, 7)에 의해 처리된 방사선의 변조도 또는 변조 깊이를 비교 또는 관련시킴으로써 웨이퍼 고온계(6)에 의해 픽업된 방사선에서 반도체 웨이퍼(2)로부터 반사된 램프 방사선의 보상이 가능하며 이 결과로써 반도체 웨이퍼(2)에 의해 방사된 방사선의 온도, 반사율, 전도계수 및/또는 방사율이 정밀하게 측정될 수 있다.The output signal of the pyrometers 6, 7 is transmitted to an evaluation circuit (not described) which determines the radiation emitted by the semiconductor wafer 2 by associating the radiation impinging on the pyrometer 6 with the radiation determined by the pyrometer 7. The radiation emitted from the semiconductor wafer 2 is determined. This is possible because the radiation emitted from the lamp 5 is actively modulated in a defined manner. This modulation is included in the radiation processed by the wafer pyrometer 6, so that the radiation picked up by the wafer pyrometer 6 by comparing or correlating the modulation degree or modulation depth of the radiation processed by the pyrometers 6, 7 Compensation of the lamp radiation reflected from the semiconductor wafer 2 is possible and as a result the temperature, reflectance, conductivity and / or emissivity of the radiation emitted by the semiconductor wafer 2 can be precisely measured.
도 1 및 도 2에 도시되어 있으며 앞서 기술된 다른 대응하는 램프 고온계는 상부 램프(4)의 램프 방사선을 측정하기 위하여 하우징(3)의 다른 측면상에 대응하는 광 라인 또는 채널이 제공되는 다른 실시예에 따를 수 있다. 이와 관련하여,상부 램프 고온계의 기능은 상부 램프 고온계가 상부 램프(4)와 관련하여 그것의 방사 및 세기를 측정한다는 점에서 하부 램프 고온계(7)의 기능과 일치한다. 이와 관련하여, 그것은 상부 램프 뱅크의 변조형태 및 변조도가 하부 램프 뱅크의 변조형태 및 변조도와 다를 경우 특히 유리하다. 웨이퍼 고온계(6)에 의해 처리된 광 또는 그것의 변조 형태 또는 변조도와 상부 램프 고온계에 의해 결정된 변조 형태 또는 변조도를 기술되지 않은 해석 유니트에서 비교함으로써, 반도체 웨이퍼(2)의 전도계수를 결정하며 웨이퍼(2)의 온도, 방사율 및/또는 반사율에 관한 결론은 얻는 것이 가능하다.1 and is shown in FIG. 2 previously described with other corresponding lamp pyrometer which is other is provided with a light line or channel corresponding to the other side of the housing 3 in order to measure the light radiation of the upper ramp (4) carried You can follow the example. In this regard, the function of the upper lamp pyrometer is consistent with the function of the lower lamp pyrometer 7 in that the upper lamp pyrometer measures its radiation and intensity in relation to the upper lamp 4. In this regard, it is particularly advantageous if the modulation form and modulation degree of the upper lamp bank differ from the modulation form and modulation degree of the lower lamp bank. By comparing the light processed by the wafer pyrometer 6 or its modulation form or modulation with the modulation form or modulation determined by the upper lamp pyrometer in an undescribed analysis unit, the conductivity of the semiconductor wafer 2 is determined and the wafer Conclusions regarding temperature, emissivity and / or reflectance in (2) can be obtained.
방사 소스의 세기 Ⅰ는 도 3a 및 도 3b에서 시간에 대해 각각 작도된다. 도 3a에 도시된 바와 같이, 변조도 또는 변조 깊이는 본질적으로 일정하며 방사 소스에 의해 방사된 방사 세기에 다르며, 도 3b에 기술된 실시예에서 변조도 또는 변조 깊이는 방사 소스의 조사 세기, 즉 제어 신호의 크기에 따른다.The intensity I of the radiation source is plotted against time in FIGS. 3A and 3B, respectively. As shown in FIG. 3A, the modulation degree or modulation depth is essentially constant and depends on the radiation intensity radiated by the radiation source, and in the embodiment described in FIG. 3B, the modulation degree or modulation depth is the irradiation intensity of the radiation source, It depends on the size of the control signal.
도 3a의 소위 절대 변조는 반도체 웨이퍼(2) 및 반응챔버(1)의 가열동안 가열 용량이 실제적으로 변조에 의해 악영향을 받지 않으므로 전체 세기가 고속가열을 위해 이용될 수 있는 장점을 가진다. 대조적으로, 도 3b의 소위 상대변조는 방사 소스의 방사용량이 증가함에 따라 변조도 또는 변조 깊이를 증가시키는 장점을 가진다. 유사하게, 변조 깊이를 능동적으로 제어 또는 조절하는 것이 가능하다.The so-called absolute modulation of FIG. 3A has the advantage that the overall intensity can be used for high speed heating since the heating capacity during the heating of the semiconductor wafer 2 and the reaction chamber 1 is practically not adversely affected by the modulation. In contrast, the so-called relative modulation of FIG. 3B has the advantage of increasing the modulation degree or modulation depth as the radiation capacity of the radiation source increases. Similarly, it is possible to actively control or adjust the modulation depth.
도 4는 방사선을 발생시키는 방사 소스 또는 램프(11)를 제어하고 특정 웨이퍼 온도에 대한 방사선 기울기 또는 특정 온도 기울기를 제어하는 개략적인 회로도이며, 상기 특정 온도 기울기에 따라 웨이퍼(2)는 가열되거나 램프를 적절히 스위칭 오프시키거나 램프의 세기를 감소시킴으로써 냉각된다.4 is a schematic circuit diagram of controlling a radiation source or lamp 11 generating radiation and controlling a radiation gradient or a specific temperature gradient with respect to a specific wafer temperature, in which the wafer 2 is heated or ramped. Is cooled by properly switching off or reducing the intensity of the lamp.
웨이퍼 고온계(6)에 의해 간접적으로 측정되는 웨이퍼 온도(접속단자(13))는 비교기(11)에서 기준 온도(14)와 각각 비교되며, 비교 신호는 제어 유니트(15)에 전송되며, 제어 유니트(15)로부터 출력되는 제어 신호는 조절 엘리먼트(16, 17)에 따라 두 개의 램프 또는 램프 뱅크에 분배된다. 그 다음에, 제어 신호는 분배기(18, 19)에 의해 램프 뱅크의 개별 램프(4, 5)에 분배된다. 각각의 경우에 설명을 단순화하기 위하여 하나의 분배기(18, 19)만이 기술되며, 이 분배기는 램프(4 또는 5)에 제어 신호를 제공한다.The wafer temperature (connection terminal 13) measured indirectly by the wafer pyrometer 6 is compared with the reference temperature 14 in the comparator 11, respectively, and the comparison signal is transmitted to the control unit 15, and the control unit The control signal output from 15 is distributed to two lamps or lamp banks according to the adjustment elements 16 and 17. The control signal is then distributed to the individual lamps 4, 5 of the lamp bank by the dividers 18, 19. In each case only one distributor 18, 19 is described to simplify the description, which provides a control signal to the lamp 4 or 5.
만일 램프 제어회로에 이해 야기된 왜곡이 방지되지 때문에 제어신호가 램프(4 또는 5)전에 즉시 변조된다면 특히 유리하다. 이 경우에, 변조는 기술되지 않은 변조 장치에 의해, 예를들어 프로그램가능 곡선, 진폭 및/또는 주파수 기울기에 이해 회로의 위치(20)에서 달성된다.It is particularly advantageous if the control signal is modulated immediately before the lamp 4 or 5 because the distortion caused by the lamp control circuit is avoided. In this case, the modulation is achieved by a modulation device which is not described, for example at position 20 of the circuitry in the programmable curve, amplitude and / or frequency slope.
그러나, 변조는 또한 도 4의 제어회로내의 다른 위치에서, 예를들어 회로위치(22) 또는 제어회로(23) 다음의 회로위치(20)에서 행해질 수 있다. 그러나, 이 경우, 각각의 램프에 대한 제어신호의 각 변조는 일반적인 출력 신호의 변조가 균일하게 영향을 받기 때문에 불가능하다.However, the modulation can also be done at other locations within the control circuit of FIG. 4, for example at the circuit location 22 or the circuit location 20 after the control circuit 23. In this case, however, each modulation of the control signal for each lamp is impossible because the modulation of the general output signal is uniformly affected.
변조는 적절한 데이터 처리 프로그램에 의해 단순한 방식으로 수행될 수 있다. 소프트웨어 테이블을 이용하면, 실제적으로 모든 곡선 형태 및 주파수는 자유롭게 프로그래밍될 수 있다. 테이블의 길이는 테이블이 고정된 시간 베이스(예를들어 1ms)로 처리될 수 있기 때문에 주파수를 결정한다.The modulation can be performed in a simple manner by a suitable data processing program. Using a software table, virtually all curve shapes and frequencies can be freely programmed. The length of the table determines the frequency since the table can be processed on a fixed time base (eg 1 ms).
테이블은 필요에 따라 종종 반복될 수 있다. 테이블은 예를들어 28=256의 베이스로 설정될 수 있어서, 변조에 대한 알고리즘은 예를들어 다음과 같다.The table can be repeated often as needed. The table may be set, for example, with a base of 2 8 = 256, so the algorithm for modulation is as follows, for example.
여기서, cmod는 변조도이며, cDC는 비변조, 베이스 세기 또는 진폭 값이며, T(n)는 각각의 개별 테이블 값이다.Where c mod is the modulation degree, c DC is the unmodulated, base strength or amplitude value, and T (n) is each individual table value.
이런식으로, 임의의 원하는 변조도 또는 변조 깊이, 곡선형태 및 주파수가 단순한 방식으로 프로그래밍될 수 있다.In this way, any desired modulation or modulation depth, curve shape and frequency can be programmed in a simple manner.
예를들어 125Hz에서 100% 변조를 수행하면, 다음과 같은 개별 테이블 값이 얻어진다.For example, performing 100% modulation at 125 Hz, the following individual table values are obtained.
256, 435, 512, 435, 256, 76, 0, 76256, 435, 512, 435, 256, 76, 0, 76
테이블 값의 평균 값은 결과적인 적분 출력이 불변으로 유지되도록 젯수에 대응한다.The mean value of the table values corresponds to the number of jets so that the resulting integral output remains unchanged.
125Hz에서 10% 변조를 수행하면, 다음과 같은 테이블 값이 얻어진다.Performing 10% modulation at 125 Hz yields the following table values.
256, 274, 282, 274, 256, 238, 230, 238256, 274, 282, 274, 256, 238, 230, 238
해상도, 즉 단위 시간당 테이블 값의 수는 다른 베이스를 취함으로써 변하지 않는다.The resolution, ie the number of table values per unit time, does not change by taking a different base.
이러한 제어 또는 변조 방법은 젯수가 베이스 2를 가진 수인 경우 단지 시프트 및 승산 명령만이 요구되는 장점을 가진다.This control or modulation method has the advantage that only shift and multiplication instructions are required when the number of jets is a base 2 number.
본 발명은 바람직한 실시예에 의해 설명되었다. 그러나, 구체화 및 수정이본 발명의 사상에 벗어나지 않고 당업자에 의해 가능하다. 본 발명의 방법은 간단한 방식으로 신뢰성 있고 재현할 수 있는 측정값을 얻어서 높은 정밀도로 대상물의 온도, 전도계수, 방사율 및/또는 반사율을 결정하기 위하여 다른 장치 또는 전술한 측정방법과 다른 측정 방법과 관련하여 유리하게 사용할 수 있다.The invention has been illustrated by the preferred embodiments. However, embodiments and modifications are possible by those skilled in the art without departing from the spirit of the invention. The method of the present invention relates to other devices or to the above and other measurement methods in order to obtain a reliable and reproducible measurement value in a simple manner and to determine the temperature, conductivity, emissivity and / or reflectance of the object with high precision. It can be used advantageously.
본 발명의 방법은 설명된 램프 고온계와 다른 검출기에 사용될 수 있다. 예를들어, 램프 고온계 대신에 열전소자와 같은 온도 센서는 램프로부터 방사된 방사선을 결정하기 이하여 사용될 수 있다. 더욱이, 램프 필라멘트의 임피던스를 측정한 다음 측정된 값을 처리하여 램프로부터 방사된 방사선을 결정하는 것이 가능하다. 램프의 임피던스-세기 관계에 의하여, 램프로부터 방사된 세기가 추론될 수 있다.The method of the present invention can be used in detectors other than the lamp pyrometers described. For example, instead of a lamp pyrometer, a temperature sensor such as a thermoelectric element can be used to determine the radiation emitted from the lamp. Moreover, it is possible to determine the radiation emitted from the lamp by measuring the impedance of the lamp filament and then processing the measured values. By the impedance-intensity relationship of the lamp, the intensity emitted from the lamp can be deduced.
본 발명은 전자기 방사선의 측정 및 이 측정으로 유도된 파라미터 및 값의 결정이 간단한 방식으로 그리고 더 정확하게 수행될 수 있는 효과를 가진다.The present invention has the effect that the measurement of electromagnetic radiation and the determination of parameters and values derived from the measurement can be carried out in a simple manner and more accurately.
Claims (38)
Applications Claiming Priority (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19754386.3 | 1997-12-08 | ||
| DE19754386 | 1997-12-08 | ||
| DE19852320 | 1998-11-12 | ||
| DE19852320.3 | 1998-11-12 | ||
| DE199855683.7 | 1998-12-02 | ||
| DE19855683.7 | 1998-12-02 | ||
| DE198556837 | 1998-12-02 | ||
| DE19855683A DE19855683A1 (en) | 1997-12-08 | 1998-12-02 | Method of measuring electromagnetic radiation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR19990066834A KR19990066834A (en) | 1999-08-16 |
| KR100326491B1 true KR100326491B1 (en) | 2002-09-17 |
Family
ID=26042271
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019980053614A KR100326491B1 (en) | 1997-12-08 | 1998-12-08 | Method of measuring electromagnetic radiation |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100326491B1 (en) |
| DE (1) | DE19855683A1 (en) |
| TW (1) | TW401510B (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19905050C2 (en) * | 1998-03-02 | 2000-08-31 | Steag Rtp Systems Gmbh | Device for the thermal treatment of substrates |
| US7514686B2 (en) | 2004-08-10 | 2009-04-07 | Canon Kabushiki Kaisha | Radiation detecting apparatus, scintillator panel, their manufacturing method and radiation detecting system |
| DE102007035609B4 (en) | 2007-07-30 | 2021-09-16 | Ivoclar Vivadent Ag | Method for the optical control of the course of a physical and / or chemical process taking place on a surface of a body |
-
1998
- 1998-12-02 DE DE19855683A patent/DE19855683A1/en not_active Withdrawn
- 1998-12-08 KR KR1019980053614A patent/KR100326491B1/en not_active IP Right Cessation
- 1998-12-08 TW TW087120318A patent/TW401510B/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR19990066834A (en) | 1999-08-16 |
| DE19855683A1 (en) | 1999-06-17 |
| TW401510B (en) | 2000-08-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6191392B1 (en) | Method of measuring electromagnetic radiation | |
| KR100673663B1 (en) | Method and device for the thermal treatment of substrates | |
| JP4368792B2 (en) | System and method for calibrating a temperature measuring device in a heat treatment chamber | |
| EP0539984B1 (en) | Method and apparatus for precise temperature measurement | |
| US5754297A (en) | Method and apparatus for monitoring the deposition rate of films during physical vapor deposition | |
| US5628564A (en) | Method and apparatus for wavevector selective pyrometry in rapid thermal processing systems | |
| JP3774094B2 (en) | Film thickness and processing depth measuring device and film forming method | |
| KR100255961B1 (en) | Method and device for measuring physical quantity, method for fabricating semiconductor device, and method and device for measuring wavelength | |
| KR20000071502A (en) | System and method for the real time determination of the in situ emissivity of a workpiece during processing | |
| KR20010090716A (en) | Tuning a substrate temperature measurement system | |
| JP2002506988A (en) | Substrate temperature measuring method and substrate temperature measuring device | |
| US5714392A (en) | Rapid thermal anneal system and method including improved temperature sensing and monitoring | |
| KR20140025381A (en) | Process monitor apparatus used in substrate processing apparatus, process monitor method, and substrate processing apparatus | |
| KR101134326B1 (en) | Methods and apparatus for in situ substrate temperature monitoring | |
| KR100326491B1 (en) | Method of measuring electromagnetic radiation | |
| TW201907142A (en) | Pulsed radiation sources for transmission pyrometry | |
| JPH03216526A (en) | Method of measuring temperature of semiconductor material by light transmission factor | |
| CN116124292A (en) | Heat treatment system and temperature measurement method | |
| JP3550315B2 (en) | Equipment for processing silicon workpieces | |
| JP2004128113A (en) | Method and apparatus for measuring life of semiconductor carrier | |
| JPH04130746A (en) | Radiation thermometer and method for wafer temperature measurement | |
| KR20020096261A (en) | Method for measuring temperature of a wafer in a rapid thermal processing apparatus | |
| US20240145274A1 (en) | Low temperature measurement of semiconductor substrates | |
| TWI830598B (en) | Temperature detection device and semiconductor processing device | |
| JP2003106901A (en) | Stable light source for radiation thermometer, calibration method for radiation thermometer and semiconductor manufacturing apparatus using the radiation thermometer |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130206 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140207 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150205 Year of fee payment: 14 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160204 Year of fee payment: 15 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170215 Year of fee payment: 16 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180206 Year of fee payment: 17 |
|
| EXPY | Expiration of term |