KR100512191B1

KR100512191B1 - 열처리시스템내의온도프로브의교정방법및장치

Info

Publication number: KR100512191B1
Application number: KR1019970011025A
Authority: KR
Inventors: 얌 마크
Original assignee: 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Priority date: 1996-03-28
Filing date: 1997-03-28
Publication date: 2005-10-21
Also published as: JP2006078501A; EP0798547A2; US6345909B1; US6056433A; DE69730639D1; EP0798547B1; JP4226593B2; KR970065738A; JPH1026557A; DE69730639T2; EP0798547A3; US5762419A

Abstract

고온계와 같은 온도 프로브를 교정하기 위한 교정 기구는 공지된 온도의 흑체를 시뮬레이팅하기 위하여 LED와 같은 안정적인 광원을 사용한다. 상기 광원은 챔버내에 배치되고 개구부를 통하여 광을 방사한다. 상기 교정 기구는 열 처리 챔버로 삽입될 수 있거나 또는 상기 온도 프로브는 상기 챔버로부터 제거될 수 있다. 정렬 기구는 상기 온도 프로브의 입력에 상기 개구부를 정렬한다. 상기 교정 기구는 정렬 기구로 통합될 수 있거나 또는 제거될 수 있다.

Description

열처리 시스템 내의 온도 프로브의 교정 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR CALIBRATING A TEMPERATURE PROBE IN A THERMAL PROCESSING SYSTEM}

본 발명은 열처리 시스템 내에 사용되는 고온계(pyrometers)의 교정(calibrating)에 관한 것이다. 신속 열처리(rapid thermal processing; RTP) 경우에, 어닐링(anneling), 정화(cleaning), 화학 기상 증착(chemical vapor deposition), 산화(oxidation) 또는 질화(nitridation)와 같은 가공 단계를 수행하기 위하여 기판은 1200 ℃와 같이 높은 온도로 신속하게 가열된다. 특히, 서브미크론(submicron) 크기의 현행 장치들로 높은 수율 및 처리 신뢰도를 얻기 위하여 기판의 온도는 이들 열처리 단계 동안에 정확하게 조절되어야 한다. 예를들어 현행 장치 구조의 요구 조건인 ±2 Å내의 균일성을 가지는 60 Å - 80 Å 두께의 유전체 층을 조립하기 위하여, 연속적인 처리 실행의 온도는 목표 온도로부터 수 ℃이상 변화할 수 없다. 이러한 수준의 온도 조절을 달성하기 위하여 기판의 온도가 실시간 및 정위치에서 측정된다.

광학 고온 측정법(optical pyrometry)은 RTP 시스템에서 기판 온도를 측정하는데 사용되는 기술이다. 광학 프로브(optical probe)를 사용하는 광학 온도계는 기판으로부터 방사된 복사 강도를 샘플링하고 그리고 기판의 스펙트럼 방사율 및 이상적인 흑체복사-온도 관계를 근거로 기판의 온도를 계산한다.

가열된 기판으로부터 나오는 복사선에 노출될 때 올바른 온도 판독을 하도록 시스템이 처음 설정될 때 광학 프로브를 교정해야 한다. 게다가, 반복해서 사용하는 동안에 프로브에 의해 감지되는 온도가 시간에 따라서 변화함으로서 프로브를 다시 교정하거나 수정 조치를 취할 수 있도록 적어도 생긴 변화를 탐지할 필요가 있다. 예를들어 기판이 가열되는 동안에 기판으로부터 방사되는 복사선을 샘플링하는데 사용되는 광 파이프가 더러워지거나 흠이 생기거나, 샘플링된 복사선이 고온계를 향해 이동하는 광학 칼럼을 따라 있는 접속들이 느슨해지거나 또는 고온계내에 있는 전자 부품들이 "이동(drift)"될 수 있다.

고온계를 교정하는데 통상적으로 사용되는 방법은 챔버 안에서 특정 기판이나 웨이퍼를 사용하는 것이다. 특정 기판은 상업적으로 구입할 수 있고 이미 측정되고 알려진 방사율(emissivity)을 가질 뿐만아니라 세라믹 재료를 가진 기판에 장착되어 있는 "매입형(embedded)" 열전쌍(thermocouple)을 가진다. 기판이 가열되면, 기판의 실제 온도는 열전쌍에 의해 표시된다. 기판의 방사율이 공지되어 있으므로 이상적인 흑체로부터 기대되는 복사 강도를 소정의(predetermined) 온도에서 그 기판의 방사율에 곱하여 기판에서 실제로 방사된 복사를 쉽게 계산할 수 있다. 이것은 고온계의 광학 프로브에 의해 샘플링될 수 있는 복사 레벨이다. 고온계가 실제 온도와 상응하는 온도를 판독하도록 고온계가 조절된다.

그러나, 불행하게도 이와 같은 방법은 단점을 가진다. 기판의 실제 온도는 열전쌍에 의하여 측정된 온도와 사실상 다를 수 있다. 첫째로, 매입형 열전쌍 및 세라믹 재료로 인하여 열전쌍이 있는 부분의 온도가 웨이퍼의 다른 부분들과 상이할 수 있다. 즉, 이것은 기판 위의 온도 프로파일을 교란시킨다. 둘째로, 높은 온도에서(예로서 RPT 공정에서 흔히 볼 수 있는 1000℃) 웨이퍼와 열전쌍의 접합 부분이 열화되는 경향이 있어 4-5번 사용하면 열전쌍의 판독값의 신뢰성이 떨어지게 된다. 이러한 단점들 때문에 이러한 교정 기술은 실제로 10 ℃ - 15 ℃ 경우보다 더 나은 고온계의 정확도를 보장할 수 없다.

게다가, 열전쌍이 포함된 기판을 챔버안에 배치하고 열전쌍에 전기 접속하는데 어려움이 있다.

일반적으로, 일 양상에 있어서, 본 발명은 열처리 시스템 내의 온도 프로브를 교정하는 장치를 특징으로 한다. 본 발명에서는 교정하는 동안에 광섬유 가이드(fiber optic guide)의 제 2 단부를 통하여 광을 방사하도록 광섬유 가이드의 제 1 단부에 광학적으로 결합된 안정적인 강도를 가지는 광원을 특징으로 한다. 정렬 기구는 온도 프로브의 입력단(input end)과 광섬유 가이드의 제 2 단부를 정렬시킨다. 정렬 기구는 챔버의 대응하는 제 1 정렬 부분과 맞물리도록 제 1 정렬 구조체를 포함한다.

본 발명의 실시예는 다음 특징들을 포함할 수 있다. 광섬유 가이드는 꼬인 광섬유 다발을 포함할 수 있다. 광원은 조명 기기의 공동(cavity) 내에 위치될 수 있다. 광섬유 가이드는 광섬유 가이드의 제 1 단부를 통하여 광을 유도하기 위해 배치된 광원을 갖는 조명기구에 접속될 수 있다. 정렬 기구는 광섬유 가이드의 제 2 단부에 접속된 제 1 정렬 기기 및 반사 플레이트의 다수의 리프트 핀 홀이 적절히 고정되도록 다수의 돌출부를 갖는 디스크와 같은 제 2 정렬 기기를 포함할 수 있다. 제 1 정렬 기기는 상기 제 2 정렬 기기상에 환형 립(annular lip)을 가지는 도관과 같은 대응하는 제 2 정렬 부분과 맞물리도록 제 2 정렬 구조체, 예를들면 외부면에서 단계부를 포함할 수 있다.

일반적으로, 다른 양상에 있어서, 본 발명은 열처리 시스템 내에서 처리 동안에 기판의 온도를 측정하는 온도 프로브를 교정하기 위한 장치를 특징으로 한다. 이러한 온도 프로브의 교정 장치는 교정하는 동안에 상기 표면을 통하여 소정의 강도의 광을 방사하기 위하여 표면에 광학적으로 결합된 광원을 특징으로 한다. 소정의 파장 범위에 대하여 표면으로부터 방사되는 복사 스펙트럼이 소정의 파장 범위에 대하여 소정의 온도의 흑체의 복사 스펙트럼에 더 가까이 위치되도록 상기 필터는 광원과 표면 사이에 배치된다. 또한, 이러한 온도 프로브의 교정 장치는 온도 프로브의 입력단과 표면을 정렬하기 위한 정렬 기구를 포함한다.

본 발명의 구현은 아래의 몇가지 특징을 포함한다. 광원은 발광 다이오드(LED)를 포함할 수 있다. 소정의 파장 범위는 약 0.80 미크론에서 0.94 미크론 까지의 적외선일 수 있다. 표면에 근접해서 소정의 온도를 나타내는 표시가 있을 수 있다. 광원은 조명 기기의 공동에 위치될 수 있다. 필터는 공동에 위치될 수 있다. 이러한 표면은 조명 기기 또는 광섬유 가이드의 단부에서 개구부를 포함할 수 있다.

다른 양상에서, 일반적으로 본 발명은 열처리 시스템내에서 처리되는 동안에 기판의 온도를 측정하는 온도 프로브를 교정하는 방법을 특징으로 한다. 이러한 온도 프로브의 교정 방법은 광원으로부터의 안정적인 강도의 빛을 발생하고 그리고 교정 동안에 표면으로부터 소정의 강도의 광을 방사하기 위하여 표면에 광을 유도하고 그리고 온도 프로브의 입력단과 표면을 정렬시키는 것을 특징으로 한다. 소정의 파장 범위에 대하여 표면으로부터 방사되는 복사 스펙트럼이 소정의 파장 범위에 대하여 소정의 온도의 흑체의 복사 스펙트럼에 더 가까이 위치되도록 광은 광원 및 상기 표면 사이에 배치된 필터에 의하여 필터링된다.

본 발명의 장점들로는 다음과 같은 것들이 있다. 매입된 열전쌍을 갖는 웨이퍼를 사용하지 않고도 고온계가 정확하게(즉 1℃ 이하의 오차) 교정될 수 있다. 보다 작은 에너지를 사용하여 보다 신속하게 교정을 수행할 수 있다. 이러한 교정은 절대 표준을 따를 수 있다. 챔버로부터 광 파이프를 제거하지 않고도 고온계가 교정될 수 있다. 교정 기구는 휴대할 수 있고 견고하다.

이외의 특징들과 장점들은 아래의 설명과 특허청구범위에서 명백할 것이다.

RTP 시스템 내의 고온계를 교정하는데 사용되는 고온계 교정 도구를 상세히 설명하기 전에, 교정되어야할 고온계를 포함하는 RTP 시스템을 먼저 설명할 것이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, RTP 시스템은 일반적으로 디스크 모양의 8 인치(200 mm) 직경의 실리콘 기판(10)을 처리하는 처리 챔버(60)를 포함한다. 기판(10)은 기판 지지 구조체(62)에 의해 내부 챔버(60)에 지지되고, 기판 상에 직접 배치된 가열 요소(70)(예를들면 텅스텐 할로겐 램프의 어레이)에 의해 가열된다. 가열 요소(70)는 기판(10)으로부터 약 1 인치(25.4 mm) 위에 배치된 수냉식 유리창(72)을 통하여 챔버(60)로 들어가는 복사선을 발생한다. 스테인레스 강의 기저부(65) 상에 설치된 반사 플레이트(20)가 기판(10) 하부에 위치한다. 반사 플레이트(20)는 알루미늄으로 만들어졌고 고반사면 코팅(24)(즉, 금 합금)을 가진다. 기판(10)의 밑면과 반사 플레이트(20)의 상면은 기판을 보다 이상적인 흑체와 같이 만드는 반사 공동(30)을 형성한다. 즉, 반사 공동(30)은 기판에 증가된 효과적인 방사율을 생기게 한다.

기저부(65)의 후면으로부터 반사 플레이트(20)의 상부를 통하여 연장되는 도관(35)은 고온계(50)를 포함하는 온도 프로브(15)의 입력 프로브로서 작용하는 사파이어 광 파이프(40)를 지지한다. 광 파이프(40)의 입력단(22)은 반사 플레이트(20)의 상단에 근접하여 (즉, 같은 높이로) 설치되어 반사 공동(30)으로부터의 방사선을 샘플링한다. 샘플링된 방사선은 광 파이프(40)를 따라 밑으로 내려가 가요성 광섬유를 통하여 고온계(50)으로 들어간다. 광섬유(45)에 연결된 단부 및 사파이어 광 파이프(40)는 나사결합된 접속부(42)에 의한 서로 밀접한 광학 접촉으로 지지된다. 기판의 다른 반경에서의 복사선을 샘플링하기 위하여 반사 플레이트(20)에 배치된 다수의 온도 프로브(15)(즉 8개)가 있다.

상술한 실시예에서, 사파이어 광 파이프(40)는 약 0.05 인치 - 0.125 인치(1.27 mm - 3.175 mm)의 직경(즉 0.080 인치(2.032 mm))을 가지고, 고온계(50)는 Luxtron Accufiber Model 100이다. RTP 시스템의 보다 상세한 설명과 함께 반사 공동이 어떻게 실제 흑체를 만들어내도록 작용하는지에 대한 설명은 1994. 12. 19일에 출원된 미국특허 제 08/359,302호에 개시되어 있고 본 명세서에서 참조하였다.

고온계(50) 내에는 광섬유(45)로부터의 복사선이 실리콘 검출기(54)(즉 광다이오드)에 들어가기 전에 광학 고온계 필터(52)를 첫 번째로 통과한다. 검출기(54)로부터 나오는 신호는 전자 제어부(56)에 입력되어, 그 신호를 온도 표시인 T_out으로 바꿔 램프용 전력 제어 회로(도시되지 않았음)에 사용된다. 전자 제어부(56)는 측정된 전류를 출력 온도 표시(T_out)로 바꾸는데 사용되는 참조표(도시되지 않음)를 포함한다. 참조표는 측정된 출력 신호에 해당하는 이상적인 흑체의 온도를 보여주고 이는 플랭크의 법칙으로부터 당업자에 잘 알려진 방법으로 쉽게 유도될 수 있다. 전자 제어부(56)는 또한 이득 제어 단자도 포함하여 전자 제어부의 이득이 교정시 조절되어 고온계의 출력이 정확한 온도를 표시한다.

도 3에서, 정상 동작시 램프 어레이와 같은 가열 요소(70)는 복사선이 기판(10)으로 향하게 한다. 소정의 복사선(즉, 복사선(74))은 기판에 의해 흡수되며 다소의 복사선(복사선(75))은 기판을 투과하여 반사 공동(30)으로 전달된다. 기판도 또한 복사선(76)을 방사하며, 그 강도는 온도의 함수이다. 전형적으로 실리콘 웨이퍼는 약 1.0 미크론 이상의 파장을 가진 복사선을 전송하는 반면, 실리콘 검출기(54)는 1.5 미크론까지의 파장을 갖는 복사선에 반응한다. 투과된 복사선이 실리콘 검출기(54)에 도달하는 것이 허용되면 온도를 틀리게 표시할 것이다. 그러므로, 투과된 복사선이 검출기(54)에 도달하여 온도 측정을 방해하는 것을 방지하기 위하여, 고온계 필터(52)의 대역투과 특성이 선택되어, 램프로부터 투과된 복사선이 검출기에 도달하는 것을 방지한다. 상술한 실시예에서, 고온계 필터(52)는 협대역의 파장(즉 0.89 미크론 - 0.93 미크론)을 가진 빛을 투과시키고 1.0 미크론 이상의 상당히 높은 반사율을 가지는 광학 스택, 즉 4분파 스택(quarter-wave stack)으로 도포된 유리이다. 파장의 함수로서의 고온계 필터(52)의 투과는 도 4의 점선(52a)으로 도시되어 있다.

고온계를 교정하기 위하여 특수 교정 기구가 사용된다(도 9, 도 11 및 도 12참조). 교정 기구는 주로 고온계 필터(52)에 의해 한정된 협대역 스펙트럼의 복사선을 주로 방사하는 발광 다이오드(LED)와 같은 안정된 광원을 포함한다. 안정된 광원은 소정의 온도에서 흑체를 시뮬레이팅한다. 즉, 안정된 광원은 소정의 온도까지 가열되면 관심 대상의 스펙트럼 내에서 흑체가 방사되는 양과 동일한 양의 복사선을 방사한다. 이하의 몇 가지 실시예에 기술되는 교정 기구는, 사파이어 광 파이프의 입력단과 광원을 정렬시켜, 공지된 그리고 반복가능한 양의 복사선이 각각의 교정이 진행되는 동안 사파이어 광 파이프에 들어간다.

광원은 고온계 필터(52)에 "부합"되도록 구성되고 선택된다. 즉, 최대 출력과 그 스펙트럼 범위는 고온계 필터(52)의 대역통과 영역과 일치한다. 도 4를 참조하면, 고온계 필터(52)와 함께 사용되는 LED의 특징은 굵은 선(115a)으로 도시된다. LED는 약 0.89 미크론에서 최고 강도를 가지고 폭이 약 0.2 미크론인 대략적인 가우스 스펙트럼 분포를 갖는다.

도 14에서, 교정 필터(220)는 교정 프로브(100)가 흑체를 시뮬레이팅하도록 LED(115) 및 개구부(110)사이에 배치될 수 있다. 즉, 교정 필터(220)는 교정 프로브로부터 방사된 광이 파장 함수, 소정의 온도의 흑체와 동일한 상대 강도를 가지게 한다. 상기 교정 필터는 LED의 셸(222) 내에, 즉 렌즈(224) 및 다이오드 엘리먼트(115) 사이에 배치될 수 있다. 대안으로, 교정 필터(220)는 렌즈(224) 및 개구부(110)사이의 교정 프로브(100)의 공동(104)에 배치될 수 있다.

교정 필터(220)의 투과 특성은 LED(115) 및 이상적인 흑체 사이의 차이를 보상하기 위하여 아래에 설명된 바와 같이 선택된다. 도 15에서, 교정 필터(220)의 투과 곡선, 즉 파장 함수로서의 투과(transmission)는 굵은 선(230)에 의하여 도시된다. 교정 필터(220)의 투과 곡선(230)은 약 0.87 미크론의 파장에서 최소 투과(예를들면 약 0.15)로 거의 포물선이다. 특정 투과 곡선을 갖는 교정 필터는 필터 제조사로부터 입수할 수 있다. LED(115)로부터의 광이 교정 필터(220)를 통과할 때, 그 결과 광 강도는 예컨대 0.80 미크론 내지 0.94 미크론까지 LED의 스펙트럼 방사 범위의 대부분에 대하여 소정의 온도, 예를들면 950℃에서 흑체를 시뮬레이팅한다.

교정 필터(220)의 투과 곡선은 파장 함수로서 광 강도, 즉 흑체 및 LED의 방사 곡선으로부터 유도된다. 특히, 교정 필터(220)의 투과 곡선은 LED(115)의 방사 곡선으로 흑체의 방사 곡선을 나눔으로써 계산된다. 상기 소정의 온도에서 흑체의 방사 곡선이 플랭크 법칙으로부터 유도될 수 있다. 도 16에서, 950℃의 온도에서 흑체에 대한 방사 곡선은 굵은 선(232)에 의하여 도시되고, 반면 1050℃의 온도에서 흑체에 대한 방사 곡선은 굵은 선(234)에 의하여 도시된다. 방사 곡선(232, 234)는 0.94미크론에서 정상화되고, 즉 상기 0.94미크론 이하 파장에서 광 강도는 0.94미크론에서의 광 강도 퍼센트로서 도시된다. LED(115)의 방사 곡선은 스펙트로그래프에 의하여 측정될 수 있다. 도 17에서, 교정 장치(100)의 특히 30와트에서 구동되는 OD88FHT의 LED의 방사 곡선은 굵은 선(236)에 의하여 도시된다. 950 ℃의 소정의 온도를 시뮬레이팅하기 위하여 교정 프로브(100)에서의 교정 필터(220)에 대한 투과 곡선(230)을 발생하기 위하여, 흑체 방사 곡선(232)은 LED 방사 곡선(236)에 의하여 나뉘어진다.

교정 필터(220)는 여러 가지 고온계, 특히 여러 가지 고온계 필터(52)를 갖는 고온계가 동일 교정 장치로 정확하게 교정되게 한다. 고온계 필터(52)의 투과 곡선은 각 고온계마다 서로 다르다. 예를들면, 한 고온계 필터는 0.92 미크론 내지 0.93미크론의 파장을 갖는 광을 투과할 수 있고, 반면 다른 고온계 필터는 0.87 미크론 내지 0.88 미크론의 파장을 가지는 광을 투과할 수 있다. 교정 필터(220)는 교정 장치(100)가 관심있는 모든 파장, 예를들면 LED의 방사 범위의 대부분에서 동일 온도를 시뮬레이팅하게 한다.

교정 필터(220)가 없는 교정 장치는 광의 모든 파장에서 단일 온도를 시뮬레이팅한다. 도 17에 도시된 바와 같이, 광원(115)의 방사 곡선은 흑체 곡선과 부합되지 않는다. 특히, 2 개의 다른 파장 범위에서 광원(115)의 상대적인 강도는 흑체의 상대적인 강도와 부합되지 않는다. 예를들면, 도 16에 도시된 바와 같이, 흑체는 0.875 미크론 파장에서보다 0.925 미크론 파장에서 보다 높은 강도를 가지고, 반면 도 17에서 광원(115)은 0.875 미크론의 파장에서 보다 0.925 미크론의 파장에서 보다 낮은 강도를 가진다. 그러므로, 만약 광원(115)이 소정의 온도, 예를들면 950℃에서 하나의 파장 범위, 예를들면 0.87 미크론 내지 0.88 미크론까지의 파장에서 흑체를 시뮬레이팅하기 위하여 정확한 량의 복사선을 발생한다면, 상기 광원은 여러 가지 파장 범위, 예를들면 0.92 미크론 내지 0.93 미크론에서 동일 온도의 흑체를 시뮬레이팅할 수 없다.

고온계 필터(52)는 여러 가지 전송 범위를 가지기 때문에, 하나의 고온계에 대한 소정의 온도에서 흑체를 시뮬레이팅하는 광원은 여러 가지 고온계 필터를 가지는 다른 고온계에 대하여 동일 온도를 시뮬레이팅하지 않을 것이다. 그러나, 교정 필터(220)의 부가는 교정 장치(100)가 관심있는 모든 파장에서 단일 온도의 흑체를 시뮬레이팅하기 위하여 광의 정확한 상대적 강도를 발생함으로써, 시뮬레이팅된 온도를 고온계 필터(52)의 투과 범위에 관계없이 만든다. 이것은 여러 가지 고온계 필터를 갖는 고온계를 상기 동일 고온계 장치로 적절히 교정되게 한다.

도 5에서, 알려진 온도에서 흑체를 시뮬레이팅하는 교정 프로브(100)는 일반적으로 내부 공동(104)을 가지는 원통형 본체(102)를 포함한다. 원통형 본체(102)의 한쪽 단부는 광선이 공동(104) 밖으로 나갈 수 있는 구멍 또는 개구부를 형성하는 좁은 채널(110)을 제외하고 닫혀 있다. 공동(104) 안에 배치된 발광 다이오드(LED)(115)는 채널(110)을 통과하여 나가는 비임을 방사한다.

상술한 실시예에서 본체(102)의 직경은 0.3745 인치(9.5123 mm)이고 길이는 2.0 인치(50.8 mm)인 기계 가공된 알루미늄 원통형 튜브이다. 본체(102)의 바닥면과 공동(104) 사이를 연장하는 개구부 또는 채널(110)은 직경이 약 0.02 인치(0.508 mm)이고 길이는 약0.02 인치(0.508 mm)로 원통형 본체(102)의 축위의 중심에 놓여있다. 채널(110)이 위치한 본체(102)의 단부에는 약 0.30 인치(7.62 mm)의 직경과 약 0.10 인치(2.54 mm)의 길이를 가진 보다 좁은 원통형 영역(132)이 있다. 원통형 본체(102)의 원형 외부 가장자리(134)는 45°각도로 경사져서 교정 프로브를 아래에 설명될 정렬 기구에 삽입하기 용이하게 한다.

LED(115)의 광선 출력은 온도의 함수로서 변화하기 때문에 LED의 온도를 안정화하는 수단도 또한 제공된다. 특히, 교정 프로브(100)는 또한 LED(115)에 근접하여 배치된 50Ω저항과 같은 소형 가열 저항기(122), 그리고 K형 열전쌍과 같은 열전쌍(124)을 포함한다. 이러한 가열 저항기(122)는 예상된 주위 온도의 약간 위, 예를들면 약 80°F(26,667 ℃)까지 LED를 가열하는데 사용된다. 선택적으로, LED를 주변 온도 이하의 온도로 냉각시킬 수 있다. 그러나, 이러한 냉각은 보다 어렵고 비용이 많이 드는 대안이 될 수 있다.

3 개의 부품들(즉, LED(115), 열전쌍(124), 및 저항기(122)) 모두는 아젬코 (Azemco)의 세라믹 주조물(583)과 같은 열전도성 세라믹(117)에 의해 제자리에 안전하게 장착된다. 세라믹(117)은 가열기(122)로부터 나오는 열이 LED(115) 및 열전쌍(124)에 효율적으로 전달되는 것을 보장한다. 세라믹(117)은 또한 LED(115)의 위치를 채널(110)에 대하여 일정하게 유지시켜 공동(104) 내부에 있는 LED(115)의 이동이나 회전으로 인한 광선의 강도 변화를 막는다.

도 6에서, 전원(120)은 일정한 전류를 LED(115)에 공급한다. 상술한 실시예에서 전원(120)은 당업자에게 잘 알려진 방식으로 레이저 다이오드(도시되지 않았음)를 사용하여 LED(115)를 통과하는 전류를 안정화시킴으로써, LED(115)의 광선 출력도 안정화시킨다. 대신에, LED(115)의 광 출력을 샘플링하도록 배치된 광다이오드(도시되지 않았음)를 사용하여 LED(115)의 전원 출력을 안정화시킬 수 있다. 이 경우에, 광다이오드는 피드백 회로를 통하여 전원(120)에 연결되어 LED(115)로부터 일정한 광 출력을 만들어낸다.

열전쌍(124) 및 가열기(122)는 LED(115)의 온도를 안정화시키기 위하여 피드백 회로를 형성하도록 PID(proportional integrated device) 제어기(126)에 접속된다. LED(115)의 온도 및 LED(115)를 통한 전류를 일정하게 유지함으로서, LED(115)는 매우 안정적인 강도를 갖는 복사선을 발생한다.

대안으로, 도 14에 도시된 바와 같이, LED(115)의 광 출력은 광다이오드(242) 및 열전쌍(244)과 함께 레이저 드라이버(240)를 사용함으로써 안정화될 수 있다. 레이저 드라이버(240)의 구동 전원 출력은 LED(115)의 전원 입력에 접속된다. 광다이오드(242)는 광다이오드의 광 강도를 샘플링하고 강도 신호를 발생하기 위하여 LED의 케이싱 내에 배치된다. 광다이오드(242)로부터의 강도 신호는 교정 장치(100)의 광 출력이 아주 안정적으로 되도록 피드백 루프를 형성하기 위하여 레이저 드라이버(240)로 피드백된다.

상술한 바와 같이, LED의 광 출력은 온도 함수로서 가변된다. 특히 LED(115)의 온도가 상승함에 따라, LED의 광출력이 떨어진다. 열전쌍(244)으로부터의 출력 신호가 결합기(246)를 통하여 레이저 드라이버(240)의 변조 입력에 결합될 수 있다. 결합기(246)는 신호 강도(x)를 식 Y=a-bx에 따라서 신호 강도(y)로 전환한다. 결합기(246)의 슬로프(b) 및 오프셋은 LED의 온도가 떨어질 때, 레이저 드라이버(240)의 출력 전원이 증가하고, LED의 광 출력이 일정하게 남아 있도록 당업자에게 잘 알려진 방법으로 설정된다.

교정시, 정렬 기구는 교정될 온도 프로브의 광 파이프와 교정 프로브(100)를 정렬하는데 사용된다. 이러한 정렬 기구의 2가지 형태에 대한 실례를 아래에 설명할 것이다. 하나의 유형은 정위치에서 사용된다. 즉, 이것은 광 파이프를 시스템으로부터 제거하지 않고 교정 프로브(100)를 광 파이프(40)에 정렬한다. 다른 유형은 교정을 원격으로 수행하는데 사용된다. 즉, 광 파이프(40)가 RTP 챔버로부터 제거되어 정렬 기구에 삽입된다.

도 7 및 도 8a, 도 8b 및 도 9를 참조하면, 정위치 교정을 위해 사용되는 실시예에 따른 정렬 기구(149)는 반사 플레이트 위에 있는 RTP 챔버에 끼워맞추어지도록 되어 있다. RTP 챔버에 삽입되는 경우, 정렬 기구(149)는 광 파이프에 대해 고정된 위치에 교정 프로브를 유지시킨다. 특히, 정렬 기구(149)는 개별적으로 교정 프로브(100)가 삽입될 수 있는 일련의 구멍(154)을 갖는 원형 디스크(150)이다. 구멍(154)의 개수는 반사 플레이트에 있는 열 프로브의 개수와 일치한다. 이들 구멍(154)은 디스크(150)의 중심으로부터 다른 반경에 배치되어 정렬 기구(149)가 챔버내에서 제자리에 삽입되면 반사 플레이트(20)내의 도관(35) 위치와 일치하고 이에 정렬된다. 도 9에서 가장 명백하게 도시된 바와 같이, 각각의 작은 구멍(154)의 바닥면에는 더 작은 직경의 구멍(155)을 가진 환형 립(158)이 있다. 구멍(155)의 직경은 교정 프로브(102) 바닥면에 있는 더 좁은 원통형 영역(132)의 직경보다 약간 더 크고, 립(158)의 두께는 교정 프로브(102) 위에 있는 폭이 좁은 원통형 영역(132)의 길이와 동일하다. 그러므로, 교정 프로브(102)가 구멍(154)에 삽입될 때, 립(158)에 닿게 놓이고 이 바닥면(130)은 디스크(150)의 바닥면과 직면한다 (즉 교정시 RTP 챔버 내에 설치될 때 반사판에 가까운 디스크(150)의 표면과 직면함).

상술한 실시예에서 정렬 기구(149)는 플라스틱이나 나일론, 즉 델라인(Delrine)으로 만들어진다. 이는 약 1.0 인치(25.4 mm)의 두께와 8.9 인치(266.06 mm)의 직경을 갖는다. 각각의 구멍(154)들은 내경이 약 0.375 인치(9.525 mm)이고 이는 원통형 본체(102)의 외경보다 약간 더 커서 교정 프로브(100)가 구멍에 쉽게 삽입될 수 있게 한다. 환형 립(158)은 약 0.11 인치(2.794 mm) 두께로 0.047 인치(1.1938 mm) 만큼 내부를 향하여 돌출하므로, 환형 립(158)에 의해 한정된 더 작은 구멍의 내경은 약 0.328 인치(8.3312 mm)가 된다.

도 8a 및 도 8b에서, 3개의 돌출부(156)가 디스크(150) 밑에 있다. 상기 돌출부(156)들은 디스크(150)의 중심과 일치하는 중심을 가진 원주 주위에 서로로부터 같은 거리에 떨어져 있고, 정렬 기구(149)가 RTP 챔버에 삽입될 때, 이들 돌출부가 RTP 챔버 내의 반사 플레이트에 있는 리프트 핀 구멍들과 정렬되도록 배치된다. 도 8a에서 도시된 바와 같이 각 돌출부(156)는 첫 번째 직경을 가진 원통형 하부(161)와 보다 큰 두 번째 직경을 가진 원통형 상부(165)로 되어 있어서, 하부(161)에서 상부(165)로 전환하는 점에서는 환형 단계부(162)를 형성한다. 첫 번재 직경은 반사 플레이트에 있는 대응 리프트 핀구멍 직경보다 약간 작고 두 번째 직경은 리프트 핀구멍 직경보다 크다. 환형 단계부(162)는 디스크(150)의 바닥면으로부터 대략 0.01 인치 - 0.04 인치(0.254 mm - 1.016 mm)(즉 0.03 인치(0.762 mm)) 떨어져 있다. 따라서, 정렬 기구(149)가 RTP 챔버에 삽입될 때 아래 부분(161)은 반사판 위에 있는 해당하는 리프트 핀 구멍 안으로 미끌어져 들어가고 환형 단계부(162)는 디스크(150)의 바닥면이 반사판의 표면 상으로 약 0.03 인치(0.762 mm) 거리에 있도록 유지시킨다.

디스크(150)는 또한 3 개의 더 큰 구멍(152)를 가지고, 각각은 대응하는 돌출부(156)로부터 방사상 안쪽으로 짧은 거리에 배치된다. 약 0.75 인치(19.05 mm)의 직경을 갖는 이들 구멍(152)은, 사용자가 정렬 기구를 RTP 챔버에 삽입할 때 반사 플레이트에 있는 리프트 핀구멍들의 위치를 볼 수 있게 한다. 디스크(150)의 상부면 위에는 디스크를 RTP 챔버 안에 삽입될 때 이를 들어 올리고 조정할 수 있는 손잡이(160)도 있다.

도 9에서 도시된 바와 같이, 교정 프로브(100)는 작은 구멍(154) 안으로 삽입된다. 정렬 기구가 RTP 챔버 안으로 완전히 조립되면, 각각의 작은 구멍(154) 및 이러한 구멍이 포함하고 있는 교정 프로브(100)는 사파이어 광 파이프(40)의 대응하는 하나와 정렬될 것이다. 각각의 8개 구멍(154)에 교정 프로브(100)를 삽입함으로써, 8 개의 고온계(50)가 동시에 교정될 수 있다. 대신에, 하나의 교정 프로브(100)가 사용될 수 있고 이러한 경우에는 한 구멍에서 다음 구멍으로 교정을 위하여 교정 프로브가 옮겨진다.

정렬 기구에 의해 교정 프로브(100)가 광학 프로브 위에 놓일 때, 보편적으로 교정 프로브(100)의 바닥면(130)과 광 파이프(40)의 상부 사이에 약 0.03 인치(0.762 mm)의 틈새가 있다. 광 파이프(40)는 도 10에서 2 개의 위치로 도시된다. 하나의 위치는 상부면(41')이 교정 프로브(100)에 근접해 있고, 다른 위치는 상부면(41")이 교정 프로브(100)으로부터 더 멀리 있는 것이다. 광은 약 90°의 전개 각도 α를 가지고 채널(110)로부터 비임(140)으로 나타난다. 물론 정확한 각도 α는 채널(110)의 길이와 직경에 따라 다르고 공동(104) 내에 있는 LED(115)의 위치에 따라 다르다. 광 파이프(40)에 도달될 때 비임(140)의 범위가 광 파이프의 상부면보다 큰 면적으로 확장하지 않도록 교정 프로브(100)의 바닥면(130)이 상부면(41')에 충분히 가까이 있는 것이 바람직하다. 즉, 교정 프로브(100)로부터 나오는 모든 광선이 광 파이프(40)에 잡힐 수 있기에 충분하게 교정 프로브(100)가 광 파이프(40)에 가까이 있어야만 한다. 이러한 조건이 만족되면, 온도 프로브는 교정 프로브(100) 채널 및 광 파이프(40) 사이의 거리와 정렬 상태의 작은 변화에 대하여 비교적 민감하지 않을 것이다. 반대로, 표면(40")으로 나타낸 바와 같이, 교정 프로브(100)가 광 파이프(40)로부터 너무 멀다면(즉, 상술된 실시예에 있어서 대략 0.1 인치(2.54 mm) 이상), 비임(140)의 도달 범위가 광 파이프의 직경(40")보다 더 커서 그 결과로 비임(140)의 일부분만이 광 파이프에 포착될 것이다. 광 파이프에 의해 포착된 부분은 교정 프로브(100)와 반사판 사이의 정렬 상태와 거리에 매우 민감할 것이다.

고온계(50)를 교정하기 위하여, 디스크(150)를 손잡이(160)로 들어 올리고 챔버(60) 내에 위치시켜서, 돌출부(156)를 리프트 핀 구멍(67) 안으로 끼워맞춘다. 교정 프로브(100)를 작은 구멍(154) 안으로 끼워맞추고, LED(115)가 구동되며, 그리고 고온계(50)에 의해 샘플링된 온도가 기록된다. 교정되지 않는 측정 장치들은 교정 프로브(100)가 시뮬레이팅하는 것으로 알려진 흑체 온도에 비교된다.

정위치 교정(in situ calibration)을 위하여 또한 사용되는 정렬 기구의 다른 실시예는 도 11에 도시된다. 정렬 기구(200)는 이미 언급한 교정 프로브와는 약간 다른 형태를 가진 교정 프로브(180)와 일부 통합되어 있다. 이 경우에, 교정 프로브(180)는 전체적으로 균등한 직경을 가진 (도 5에서 도시된 더 좁은 쪽의 원통형 영역(132)이 없음) 원통형 관이다. 두 개의 정렬 핀(185)은 바닥면(130)으로부터 돌출한다. 핀(185)은 광 파이프(40)의 양면에 있는 반사 플레이트(20) 표면에 배치된 대응하는 구멍(187)에 미끄러져 들어간다. 핀(185)과 부합되는 구멍(187)에 삽입될 때 채널(110)은 광 파이프(40)와 정렬된다. 이 실시예에서는 교정 프로브(180)가 약 1.5 인치(38.1 mm)의 길이와 0.5 인치(1.27 mm)의 직경을 가지고 핀(185)은 각각 0.3 인치(7.62 mm)의 길이 및 0.024 인치(0.6096 mm)의 직경을 갖는다.

RTP 시스템으로부터 제거된 온도 프로브들의 교정에 사용되는 실시예는 도 12에 도시된다. 이 실시예에서의 교정 프로브는 LED(115)가 장착된 공동(191)을 가진 설비(190)로 대치된다. 설비(190)는 또한 공동(191) 축을 따라 정렬되고 교정시 광 파이프(40)를 접수할 수 있는 크기를 가진 도관(192)을 포함한다. 폭이 좁은 구멍(197)을 가진 벽(195)은 공동(191)을 도관(192)로부터 분리한다. 앞서 상술한 실시예의 채널(110)과 같은 구멍(197)은 LED(115)로부터 나오는 빛을 통과시켜 교정되는 광 파이프가 설치된 도관(192) 속으로 들어가게 한다. 전자 제어부와 온도 안정화 회로를 포함하는 교정 프로브의 나머지 부분은 앞서 상술한 바와 같다.

교정 도구의 다른 실시예가 도 18에 도시되어 있다. 이러한 실시예에서, 교정 프로브(250)는 조명 기기(252), 정렬 기기(254) 및 정렬 기기에 조명 기기를 접속하는 광섬유 가이드(256)를 포함한다. 조명 기기(252)는 내부 공동(262)를 가지는 일반적으로 원통형 몸체(260)이다. 케이싱(222)에서의 LED(115)와 같은 광원은 공동(262)내에 배치된다. 광섬유 가이드(256)의 입력단은 입력면(266)이 LED로부터 광을 수신하기 위하여 배치되도록 원통형 몸체의 개구부(264)에 삽입된다. 광섬유 가이드(256)는 세팅 나사(setting screw; 267) 또는 다른 기계적이거나 또는 접착성의 커넥터에 의하여 공동에 고정된다. 교정 필터(220) 또는 렌즈(224)와 같은 다른 광학 엘리먼트가 LED 및 광섬유 가이드 사이에 배치될 수 있다. 부가적으로, 광을 분산하는 확산된 유리 필터(268)는 LED(115) 및 입력면(266)사이에 삽입될 수 있다. LED(115)의 전자 제어는 도 14를 참조로 앞서 상술하였다.

LED(115)에 의하여 방사된 광은 입력면(266)을 통하여 광섬유 가이드(256)를 들어가고 그리고 출력면(268)으로 광섬유 가이드를 통하여 이동한다. 광섬유 가이드(256)는 석영 광섬유의 꼬인 다발이다. 전체가 꼬인 다발은 직경이 약 3 mm 또는 4 mm이고, 상기 개별적인 석영 광섬유는 직경이 대략 50미크론이다. 꼬인 광섬유 다발에서, 개별적인 석영 광섬유는 "얽히게" 되고, 즉 상기 섬유는 입력면(266)에서 광섬유의 상대적인 위치가 출력면(268)에서 동일 석영 섬유의 상대적인 위치와 부합될 필요가 없도록 경로를 가로지른다. 그래서, 입력면(266)을 통하여 상기 다발에 들어가는 광은 출력면(268)에서 "무작위"로 되고, 즉 재분배된다. 결과적으로, LED(115)로부터 불균일하게 분포된 광은 광섬유 가이드(256)을 통하여 통과된 후에, 상기 출력면(268)을 가로지르는 광 강도는 균일하게 분포된다.

광섬유 가이드(256)의 출력단은 세팅 나사(270)에 의하여 정렬 기기(254) 내에 고정되지만, 다른 기계적 방법 또는 접착 방법의 접속이 사용될 수 있다. 정렬 기기(254)는 길이가 약 2 인치(50.8 mm)이고 직경이 1/3 인치(8.467 mm)인 기계적인 알루미늄 원통형 튜브이다. 원통형 튜브의 양단부가 개방되고, 그리고 광섬유 가이드(256)는 외부면(268)이 보다 낮은 개구부와 동일 평면이 되도록 상기 튜브를 통하여 연장된다. 다른 측면에서, 상기 정렬 기기는 도 5를 참조로 기술된 교정 프로브의 구조와 유사하다. 특히, 정렬 기기(254)의 외부면의 보다 낮은 단부는 좁은 원통형 영역(272) 및 환형 단계부(274)를 포함한다.

정렬 기기(254)는 정렬 기기의 환형 단계부(274)가 정렬 기구(149)의 립(158)에 대하여 지지되고 광섬유 가이드의 출력면(268)이 실질적으로 디스크(150)의 바닥과 동일 평면이 되도록 정렬 기구(149)의 작은 구멍(154)으로 삽입된다. 이러한 구성에서, 광섬유 가이드의 출력면은 사파이어 파이프(40)상에 배치되고 그리고 정렬된다. LED(115)로부터의 광은 광섬유 가이드를 통하여 통과하고 광 파이프(40)에 의하여 샘플링된다.

이러한 광섬유 가이드의 출력면은 광 파이프의 정면에 배치된 흑체 기판을 시뮬레이팅한다. 흑체 기판은 광 파이프(40)의 샘플링 영역과 비교하여 큰 표면 영역을 가지고, 상기 기판의 표면은 모든 방향에서 광을 방사한다. 유사하게, 광섬유 가이드(256)의 출력면(268)은 광 파이프의 샘플링 영역과 비교하여 상대적으로 넓은 영역에 대하여 복사선을 방사하고, 출력면(268)으로부터 방사되는 복사선은 넓은 각의 스프레드를 가진다. 부가적으로, LED(115)의 강도는 소정의 온도로 가열되는 흑체가 방사하는 량과 동일한 량을 방사하도록 설정된다. 그러므로, 교정 도구(250)는 소정의 온도에서 흑체 기판을 시뮬레이팅한다.

이러한 실시예를 사용한 고온계(50)의 교정법은 도 13에 도시된다. 첫째로, 기준 고온계는 흑체 온도를 올바르게 읽도록 교정된다(단계 200). 예를들어 주어진 온도에서 정확히 알려진 흑체 복사 스펙트럼을 발생하는 유용한 교정된 소스를 가지는 표준기술국립연구와 같은 표준 규격기관의 도움으로 이를 수행할 수 있다. 기준 고온계는 흑체 표준 폼으로부터 정확한 온도 표시를 하도록 교정된다.

정확히 교정된 기준 고온계로서, 교정 기구에 의하여 발생하는 유효 흑체 온도 T_eff가 측정된다(제 205단계). 각 교정 프로브는 전자부, 챔버(104) 내의 LED(115)의 위치 선정에서의 차이로 인하여 흑체 온도를 약간 다르게 시뮬레이팅할 수도 있음에 주목한다. 그러므로, 각 교정 프로브는 개별적으로 측정되어야 하며 시뮬레이팅되는 온도에 의하여 라벨링되어야 한다. 예를들어, 한 교정 프로브(100)는 843℃를 시뮬레이팅하는 한편, 다른 교정 프로브는 852℃를 시뮬레이팅할 것이다.

교정 프로브는 여러 방법으로 표시될 수 있다. 시뮬레이팅된 온도 레벨은 프로브에 직접 장착될 수 있다. 대신에 부품번호, 코드 또는 식별표를 프로브에 장착할 수 있다. 이 경우에는 부품번호, 코드, 식별표를 별도 목록서에 시뮬레이팅된 온도를 기재할 수 있다.

이후에 교정 기구는 교정되지 않은 열 프로브를 교정하는데 사용될 수 있다(제 210단계). 특히, 정렬 기구를 사용하여 교정 프로브가 광 파이프(40)와 정렬되고 LED(115)가 켜지며, 고온계(50)에 의해 제공되는 온도 T_M을 표시한다.

마지막으로, 교정 프로브에 의하여 시뮬레이팅된 흑체 온도 T_eff와 같은 측정온도T_m을 제공하도록 고온계의 이득이 조절된다(제 215단계).

요약하면, 기준 고온계는 NIST의 표준에 대하여 교정되고, 교정 프로브는 기준 고온계에 대해 교정되고, 고온계는 교정 프로브에 맞추어 교정된다. 그러므로 고온계의 교정은 표준으로 되돌아 따라간다. 표준이 정확한 흑체 온도원이기 때문에 고온계의 온도 측정 또한 정확하다.

정위치 교정(in situ calibrations)의 경우에는, 챔버 내의 열 프로브(thermal probes)가 입자 오염 또는 전자부의 변화(drifting)등으로 인해 교정이 언제 필요한지를 검출하는데, 교정기구가 또한 사용될 수 있다. 교정 프로브로부터 얻은 측정 온도 T_m은 교정 프로브의 기지 실효 온도 T_eff에 비교될 수 있다. 차이 T_eff- T_m가 소정의 임계치를 초과하면 열 프로브는 클리닝되거나, 재교정되거나, 또는 간단히 교환될 수 있다.

다른 실시예들은 이하의 특허 청구범위의 영역 내에 있다. 예를들어 상술한 실시예들은 LED를 광원으로 사용했을지라도 적절한 안정화 제어 회로를 가진 레이저 다이오드와 같은 다른 안정한 광원들이 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 서브미크론 크기의 장치에 의해, 기판의 온도가 열처리 단계 동안에 정확하게 조절되어, 높은 수율 및 처리 신뢰도를 얻을 수 있다.

도 1은 급속 열처리 챔버를 도시하는 도면;

도 2는 교정 프로브를 도시하는 도면;

도 3은 온도 감지 프로브를 도시하는 도면;

도 4는 고온계 필터의 투과 그래프 및 LED의 정상화된 광 강도를 모두 파장의 함수로 나타내는 그래프;

도 5는 교정 프로브의 단면도;

도 6은 교정 프로브의 회로도;

도 7은 정렬 기구의 상면도;

도 8a 및 도 8b는 각각 도 7의 A선 및 B선을 따라 절단된 도 7에 도시된 정렬 기구의 단면도;

도 9는 교정 프로브가 설치된 도 8의 정렬 기구를 도시하는 도면;

도 10은 교정 프로브로부터 광선을 도시하는 도면;

도 11은 정렬 기구가 부착된 교정 기구의 또 다른 실시예를 도시하는 도면;

도 12는 교정 기구의 또 다른 실시예를 도시하는 도면;

도 13은 교정 기구를 사용한 교정 절차의 흐름도;

도 14는 교정 프로브의 또 다른 실시예를 나타내는 도면;

도 15는 파장 함수로서 교정 필터의 투과 그래프를 나타내는 도면;

도 16은 파장 함수로서 0.94 미크론에서 정상화된 흑체의 방사 그래프를 나타내는 도면;

도 17은 파장 함수로서 LED의 방사 그래프를 나타내는 도면;

도 18은 교정 프로브의 다른 실시예를 나타내는 도면.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 실리콘 기판 15 : 온도 프로브

20 : 반사 플레이트 22 : 입력단

24 : 고반사면 코팅 30 : 반사 공동

35 : 도관 40 : 광 파이프

41' : 상부면 41" : 표면

42 : 접속부 45 : 광섬유

50 : 고온계 52 : 고온계 필터

54 : 실리콘 검출기 56 : 전자 제어부

60 : 내부 챔버 62 : 기판 지지 구조체

65 : 기저부 67 : 리프트 핀 구멍

70 : 가열 요소 72 : 유리창

74,75,76 : 복사선 100 : 교정 프로브

102 : 원통형 본체 104 : 내부 공동

110 : 개구부/채널 115 : 발광 다이오드(LED)

117 : 세라믹 120 : 전원

122 : 가열 저항/가열기 124 : 열전쌍

126 : 제어기 130 : 바닥면

132 : 원통형 영역 134 : 원형 외부 가장자리

140 : 비임 149 : 정렬 기구

150 : 원형 디스크 152,154,155 : 구멍

156 : 돌출부 158 : 립

160 : 손잡이 161 : 원통형 하부

162 : 환형 단계부 165 : 원통형 상부

180 : 교정 프로브 185 : 정렬 핀

187,197 : 구멍 190 : 설비

191 : 공동 192 : 도관

195 : 벽 200 : 정렬 기구

220 : 교정 필터 222 : 셸(케이싱)

224 : 렌즈 230 : 투과 곡선

232,234,236 : 방사 곡선 240 : 레이저 드라이버

242 : 광다이오드 244 : 열전쌍

246 : 결합기 250 : 교정 프로브/교정 도구

252 : 조명 기기 254 : 정렬 기기

256 : 광섬유 가이드 260 : 원통형 몸체

262 : 공동 264 : 개구부

266 : 입력면 267,270 : 세팅 나사

268 : 유리 필터/출력면 272 : 원통형 영역

274 : 환형 단계부

Claims

열처리 시스템 내의 온도 프로브의 교정 장치에 있어서,

a) 안정적인 강도를 가지는 광원;

b) 광섬유 가이드로서, 상기 광원이 상기 광섬유 가이드의 제 1 단부에 광학적으로 결합되어, 교정하는 동안에 상기 광섬유 가이드의 제 2 단부를 통하여 광을 방사하는, 광섬유 가이드; 및

c) 상기 온도 프로브의 입력단과 상기 광섬유 가이드의 제 2 단부를 정렬하기 위한 정렬 기구를 포함하고, 상기 정렬 기구는 상기 열처리 시스템의 챔버의 대응하는 제 1 정렬 부분과 맞물리도록 제 1 정렬 구조체를 포함하는 것을 특징으로 하는,

열처리 시스템 내의 온도 프로브의 교정 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 광섬유 가이드는 꼬인 광섬유 다발을 포함하는 것을 특징으로 하는,

열처리 시스템 내의 온도 프로브의 교정 장치.
제 1 항에 있어서,

공동을 갖는 조명 기기를 더 포함하며, 상기 광원은 상기 공동에 배치되는 것을 특징으로 하는,

열처리 시스템 내의 온도 프로브의 교정 장치.
제 3 항에 있어서,

상기 광섬유 가이드는 상기 조명 기기에 접속되고, 상기 광원은 상기 광섬유 가이드의 제 1 단부를 통하여 광을 방사하기 위하여 상기 공동에 배치되는 것을 특징으로 하는,

열처리 시스템 내의 온도 프로브의 교정 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 정렬 기구는,

상기 광섬유 가이드의 제 2 단부에 접속된 제 1 정렬 기기; 및

상기 제 1 정렬 구조체를 가지는 제 2 정렬 기기를 포함하고, 상기 제 1 정렬 기기는 상기 제 2 정렬 기기 상에 대응하는 제 2 정렬 부분이 맞물리도록 제 2 정렬 구조체를 포함하는 것을 특징으로 하는,

열처리 시스템 내의 온도 프로브의 교정 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 제 2 정렬 부분은 환형 립을 가지는 도관을 포함하고, 상기 제 2 정렬 구조체는 상기 환형 립에 대하여 고정되도록 상기 제 1 정렬 기기의 외부면에서의 단계부를 포함하는 것을 특징으로 하는,

열처리 시스템 내의 온도 프로브의 교정 장치.
제 6 항에 있어서,

상기 제 2 정렬 기기는 디스크를 포함하고, 상기 제 2 정렬 구조체는 상기 디스크를 통하는 도관을 포함하는 것을 특징으로 하는,

열처리 시스템 내의 온도 프로브의 교정 장치.
제 7 항에 있어서,

상기 제 1 정렬 구조체는 상기 디스크의 바닥으로부터 다수의 돌출부를 포함하고, 상기 돌출부는 상기 챔버의 반사 플레이트에서의 다수의 리프트 핀 홀을 고정하기에 적절한 것을 특징으로 하는,

열처리 시스템 내의 온도 프로브의 교정 장치.
열처리 시스템 내에서의 처리 동안에 기판의 온도를 측정하는 온도 프로브를 교정하는 장치에 있어서,

a) 교정하는 동안에 표면을 통하여 소정의 강도의 광을 방사하기 위하여 상기 표면에 광학적으로 결합된 광원;

b) 소정의 파장 범위에 대하여 상기 표면으로부터 방사된 복사 스펙트럼이 상기 소정의 파장 범위에 대하여 소정의 온도의 흑체 복사 스펙트럼에 더 가까이 접근하게 하도록 상기 광원 및 상기 표면 사이에 배치된 필터; 및

c) 상기 표면을 상기 온도 프로브의 입력단에 정렬하기 위한 정렬 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는,

열처리 시스템 내에서의 처리 동안에 기판의 온도를 측정하는 온도 프로브의 교정 장치.
제 9 항에 있어서,

상기 광원은 발광 다이오드(LED)를 포함하는 것을 특징으로 하는,

열처리 시스템 내에서의 처리 동안에 기판의 온도를 측정하는 온도 프로브의 교정 장치.
제 9 항에 있어서,

상기 소정의 파장 범위는 적외선인 것을 특징으로 하는,

열처리 시스템 내에서의 처리 동안에 기판의 온도를 측정하는 온도 프로브의 교정 장치.
제 9 항에 있어서,

상기 소정의 파장 범위는 약 0.80 내지 0.94미크론 정도인 것을 특징으로 하는,

열처리 시스템 내에서의 처리 동안에 기판의 온도를 측정하는 온도 프로브의 교정 장치.
제 9 항에 있어서,

상기 표면에 근접한 소정의 온도를 나타내는 표시기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,

열처리 시스템 내에서의 처리 동안에 기판의 온도를 측정하는 온도 프로브의 교정 장치.
제 9 항에 있어서,

공동을 가지는 조명 기기를 더 포함하고, 상기 광원은 상기 공동에 배치되는 것을 특징으로 하는,

열처리 시스템 내에서의 처리 동안에 기판의 온도를 측정하는 온도 프로브의 교정 장치.
제 14 항에 있어서,

상기 필터는 상기 공동에 배치되는 것을 특징으로 하는,

열처리 시스템 내에서의 처리 동안에 기판의 온도를 측정하는 온도 프로브의 교정 장치.
제 14 항에 있어서,

상기 표면은 상기 조명 기기에서의 개구부를 포함하는 것을 특징으로 하는,

열처리 시스템 내에서의 처리 동안에 기판의 온도를 측정하는 온도 프로브의 교정 장치.
제 14 항에 있어서,

광섬유 가이드를 더 포함하고, 상기 광원은 상기 광섬유 가이드의 제 1 단부에 광학적으로 결합되고, 상기 표면은 상기 광섬유 가이드의 제 2 단부를 포함하는 것을 특징으로 하는,

열처리 시스템 내에서의 처리 동안에 기판의 온도를 측정하는 온도 프로브의 교정 장치.
열처리 시스템 내에서의 처리 동안에 기판의 온도를 측정하는 온도 프로브를 교정하는 방법에 있어서,

a) 광원으로부터 안정적인 강도의 광을 발생시키는 단계;

b) 교정하는 동안에 표면으로부터 소정의 강도의 광을 방사하기 위하여 상기 광을 상기 표면으로 향하게 하는 단계;

c) 소정의 파장 범위에 대하여 상기 표면으로부터 방사된 상기 복사 스펙트럼이 상기 소정의 파장 범위에 대하여 소정의 온도의 흑체 복사 스펙트럼에 더 가까이 접근하도록 상기 광원과 상기 표면 사이에 배치된 필터로서 상기 광을 필터링하는 단계; 및

d) 상기 온도 프로브의 입력단과 상기 표면을 정렬시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,

열처리 시스템 내에서의 처리 동안에 기판의 온도를 측정하는 온도 프로브의 교정 방법.