KR102199776B1 - Apparatus and method for measuring substrate temperature - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판의 온도를 측정하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 급속 열처리 장치에서 가열되는 기판의 온도를 저온 영역에서 정확히 측정하여 기판의 온도 균일성을 확보하기 위한 기판 온도 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 기판 온도 측정 장치는 기판을 향하여 광을 방출하는 가열 램프; 상기 가열 램프로부터 방출되어 기판을 투과하는 광을 파장 대역에 따라 필터링하는 필터; 상기 필터로부터 필터링된 광의 광량을 측정하는 광량 측정부; 및 상기 광량 측정부에 의해 측정된 광량으로부터 기판의 온도를 산출하는 온도 산출부를 포함한다.
The present invention relates to an apparatus and method for measuring the temperature of a substrate, and more particularly, a substrate temperature measuring apparatus for securing temperature uniformity of a substrate by accurately measuring the temperature of a substrate heated in a low temperature region in a rapid heat treatment apparatus And a method.
A substrate temperature measuring apparatus according to an embodiment of the present invention includes a heating lamp that emits light toward a substrate; A filter for filtering light emitted from the heating lamp and transmitted through the substrate according to a wavelength band; A light quantity measuring unit for measuring the quantity of light filtered by the filter; And a temperature calculator configured to calculate a temperature of the substrate from the amount of light measured by the light amount measuring unit.

Description

기판 온도 측정 장치 및 방법{Apparatus and method for measuring substrate temperature}Apparatus and method for measuring substrate temperature

본 발명은 기판의 온도를 측정하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 급속 열처리 장치에서 가열되는 기판의 온도를 저온 영역에서 정확히 측정하여 기판의 온도 균일성을 확보하기 위한 기판 온도 측정 장치 및 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an apparatus and method for measuring the temperature of a substrate, and more particularly, a substrate temperature measuring apparatus for securing temperature uniformity of a substrate by accurately measuring the temperature of a substrate heated in a low temperature region in a rapid heat treatment apparatus And a method.

반도체 소자는 통상적으로 이온 주입, 박막의 증착, 열처리 등의 단위 공정을 수차례 반복함으로써 이루어진다. 이 중에서 열처리 공정은 기판의 열산화, 주입된 이온의 열확산 및 각종 어닐링(annealing) 공정에서 적용된다. 구체적으로, 상기 열처리 공정의 예로는 불순물 이온을 주입한 후의 결정성 회복의 어닐링, 알루미늄(Al) 및 실리콘(Si)의 접촉 특성과 실리콘(Si) 및 실리콘 산화막(SiO2)의 계면 특성 향상을 위한 어닐링, 실리사이드(Silicide) 형성을 위한 소결(sintering) 등이 있다.A semiconductor device is typically formed by repeating unit processes such as ion implantation, thin film deposition, and heat treatment several times. Among them, the heat treatment process is applied in thermal oxidation of the substrate, thermal diffusion of implanted ions, and various annealing processes. Specifically, examples of the heat treatment process include annealing of recovery of crystallinity after implantation of impurity ions, contact characteristics of aluminum (Al) and silicon (Si), and improvement of interface characteristics of silicon (Si) and silicon oxide film (SiO 2 ). There are annealing for, and sintering for forming silicide.

이러한 열처리 공정을 수행하는 열처리 장치로는 퍼니스(furnace) 및 급속 열처리(Rapid Thermal Process, RTP) 장치가 있다. 특히, 급속 열처리 장치는 고온을 사용해서 원하는 효과를 얻음과 동시에 짧은 시간(보통 수십 초에서 수 분 정도) 동안에 열처리 공정이 진행되므로 불순물이 발생되는 부작용도 최소한으로 줄일 수 있는 장점이 있어 열처리 공정에 널리 사용되고 있다As a heat treatment apparatus for performing such a heat treatment process, there are a furnace and a rapid heat treatment (RTP) apparatus. In particular, the rapid heat treatment device has the advantage of minimizing the side effects of impurities, as the heat treatment process proceeds for a short period of time (usually tens of seconds to several minutes) while obtaining the desired effect by using high temperature. Widely used

열처리 장치는 텅스텐 할로겐 램프(파장 범위 0.8㎛~4㎛)와 같은 가열 램프를 이용하여 실리콘 기판에 열을 공급하고 이때 기판의 온도(에너지 상태)를 온도 측정 장치를 통하여 측정한다. 측정된 값을 가열 제어기에서 피드백 받아 가열 램프를 제어해주는 장치이다.The heat treatment apparatus supplies heat to a silicon substrate using a heating lamp such as a tungsten halogen lamp (wavelength range of 0.8 μm to 4 μm), and at this time, the temperature (energy state) of the substrate is measured through a temperature measuring device. It is a device that controls the heating lamp by receiving the measured value as feedback from the heating controller.

도 1은 종래의 온도 측정 장치에서 측정되는 기판의 온도와 실제 온도의 차이를 도시하는 도면이다. 도 1에서 점선으로 도시된 곡선(10)은 가열 과정에 따른 기판의 실제 온도의 변화를 나타내며, 실선으로 도시된 곡선(20)은 종래의 온도 측정 장치로부터 측정되는 온도의 변화를 나타낸다. 종래의 급속 열처리 장치는 챔버 내에 기판이 안착된 상태에서 다수의 가열 램프를 통하여 열처리가 이루어지고 기판의 온도는 파이로미터 등의 온도 측정 장치를 통하여 비접촉 방식으로 측정된다.1 is a diagram showing a difference between a temperature of a substrate and an actual temperature measured in a conventional temperature measuring apparatus. In FIG. 1, a curve 10 shown by a dotted line represents a change in actual temperature of the substrate according to the heating process, and a curve 20 shown by a solid line represents a change in temperature measured by a conventional temperature measuring apparatus. In a conventional rapid heat treatment apparatus, heat treatment is performed through a plurality of heating lamps while a substrate is seated in a chamber, and the temperature of the substrate is measured in a non-contact manner through a temperature measuring device such as a pyrometer.

온도 측정 장치는 기판으로부터 방출되는 복사 에너지를 집광하여, 흑체 복사 온도 관계를 바탕으로 기판의 온도를 비접촉 방식으로 측정할 수 있다. 상기 온도 측정 장치에서 측정된 온도는 가열 제어부를 통해 가열 램프로 피드백되어 상기 가열 램프에 대한 온도 제어가 이루어진다.The temperature measuring device may collect the radiant energy emitted from the substrate and measure the temperature of the substrate in a non-contact method based on a relationship between the blackbody radiation temperature. The temperature measured by the temperature measuring device is fed back to a heating lamp through a heating control unit to control the temperature of the heating lamp.

한편, 급속 열처리 장치의 온도 측정 장치는 0.9㎛ ~ 1.1㎛의 파장 대역을 이용하여 온도를 측정하고, 그 측정 영역은 450℃~1250℃ 정도이다. 그런데, 0.9㎛ ~ 1.1㎛의 파장 대역을 이용하는 온도 측정 장치에서 측정되는 기판의 광 투과도(transmittance)는 기판의 온도에 의존하는 특성을 가진다. 예컨대 25℃(상온)에서의 기판의 광 투과도는 0.6 정도이며, 500℃ 이상에서는 0(불투명)의 광 투과도를 가진다.On the other hand, the temperature measuring device of the rapid heat treatment apparatus measures the temperature using a wavelength band of 0.9 μm to 1.1 μm, and the measurement area is about 450° C. to 1250° C. By the way, the light transmittance of the substrate measured by the temperature measuring apparatus using a wavelength band of 0.9 μm to 1.1 μm has a characteristic that depends on the temperature of the substrate. For example, the light transmittance of the substrate at 25°C (room temperature) is about 0.6, and at 500°C or higher, it has a light transmittance of 0 (opaque).

즉, 실리콘 재질 기판의 물질 특정상 저온 영역에서 빛을 투과하는 특성이 있고 이로 인하여 기판의 온도가 450℃ 미만일 경우(A 영역), 가열 램프의 광의 일부가 기판을 투과하게 된다. 따라서 저온 기판의 경우 가열 램프의 광의 일부가 기판을 투과하게 되어, 온도 측정 장치가 정확한 기판만의 온도를 측정하지 못하고 온도 측정 에러가 생기게 된다. 즉, 기판의 온도가 450℃ 미만인 경우에는, 기판 자체에서 발생되는 광량뿐만 아니라 기판을 통과하는 가열 램프의 광량이 온도 측정 장치에서 더해져 측정된다. 이러한 이유 때문에 현재의 열처리 장치의 경우 450℃ 미만의 저온 영역에서는 기판의 정확한 온도를 측정하지 못해 저온 급속 열처리 공정을 처리하지 못하고 있다. 다시 말해, 기판의 온도가 450℃ 미만인 경우에는, 온도 측정 장치로부터 측정된 온도를 가열 제어부로 피드백하여 온도를 제어할 수 없고 가열 제어부에서 임의의 출력을 가열 램프에 가하여 기판을 가열하며, 이때 기판 온도의 불균일이 발생되고 그 로인하여 기판의 휘어짐 혹은 깨짐이 발생할 수 있다.
That is, due to the material specificity of the silicon substrate, when the temperature of the substrate is less than 450°C (area A), a part of the light from the heating lamp passes through the substrate. Accordingly, in the case of a low-temperature substrate, a part of the light of the heating lamp passes through the substrate, so that the temperature measuring device cannot accurately measure the temperature of only the substrate, and a temperature measurement error occurs. That is, when the temperature of the substrate is less than 450°C, not only the amount of light generated from the substrate itself but also the amount of light of the heating lamp passing through the substrate is added and measured by the temperature measuring device. For this reason, in the case of the current heat treatment apparatus, it is not possible to accurately measure the temperature of the substrate in the low temperature region of less than 450°C, and thus the low temperature rapid heat treatment process cannot be processed. In other words, when the temperature of the substrate is less than 450°C, the temperature measured from the temperature measuring device is fed back to the heating control unit to control the temperature, and the heating control unit heats the substrate by applying an arbitrary output to the heating lamp. Uneven temperature may occur, and the substrate may be warped or cracked.

KRKR 10-097401310-0974013 B1B1

본 발명은 저온 영역에서 기판의 온도를 정확히 측정하기 위한 기판 온도 측정 장치 및 방법을 제공한다.The present invention provides a substrate temperature measuring apparatus and method for accurately measuring the temperature of a substrate in a low temperature region.

또한, 본 발명은 측정된 기판의 온도를 피드백하여 가열 램프로부터 방출되는 광량을 실시간으로 제어할 수 있는 기판 온도 측정 장치 및 방법을 제공한다.
In addition, the present invention provides a substrate temperature measuring apparatus and method capable of controlling the amount of light emitted from a heating lamp in real time by feeding back the measured temperature of the substrate.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판 온도 측정 장치는,The substrate temperature measuring apparatus according to the present invention for achieving the above object,

기판을 향하여 광을 방출하는 가열 램프; 상기 가열 램프로부터 방출되어 기판을 투과하는 광을 파장 대역에 따라 필터링하는 필터; 상기 필터로부터 필터링된 광의 광량을 측정하는 광량 측정부; 및 상기 광량 측정부에 의해 측정된 광량으로부터 기판의 온도를 산출하는 온도 산출부를 포함하고,A heating lamp that emits light toward the substrate; A filter for filtering light emitted from the heating lamp and transmitted through the substrate according to a wavelength band; A light quantity measuring unit for measuring the quantity of light filtered by the filter; And a temperature calculator for calculating a temperature of the substrate from the amount of light measured by the light amount measuring unit,

상기 기판의 온도별 파장에 따른 광량에 대한 데이터가 저장되는 데이터부를 더 포함할 수 있으며,It may further include a data unit for storing data on the amount of light according to the wavelength of each temperature of the substrate,

상기 필터는 상기 기판을 투과하는 광을 복수의 파장 대역으로 필터링할 수 있으며,The filter may filter light passing through the substrate into a plurality of wavelength bands,

상기 온도 산출부는 파장 대역별로 측정된 광량의 차이로부터 기판의 온도를 산출할 수 있으며,The temperature calculator may calculate the temperature of the substrate from the difference in the amount of light measured for each wavelength band,

상기 온도 산출부는 파장 대역별로 측정된 광량의 차이가 설정 범위 이내인 경우 선택된 하나의 파장 대역의 광량으로부터 기판의 온도를 산출할 수 있으며,The temperature calculator may calculate the temperature of the substrate from the amount of light in one selected wavelength band when the difference in the amount of light measured for each wavelength band is within a set range,

상기 필터는 2㎛ 이하의 파장 대역을 필터링할 수 있으며,The filter may filter a wavelength band of 2 μm or less,

상기 온도 산출부로부터 산출되는 기판의 온도는 450℃ 이하일 수 있으며,The temperature of the substrate calculated from the temperature calculator may be 450°C or less,

상기 온도 산출부로부터 산출된 기판의 온도를 이용하여 상기 가열 램프를 제어하는 가열 제어부를 더 포함할 수 있다.
A heating control unit for controlling the heating lamp using the temperature of the substrate calculated from the temperature calculation unit may be further included.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판 온도 측정 방법은,In addition, the substrate temperature measurement method according to the present invention for achieving the above object,

기판을 향하여 광을 방출하는 과정; 상기 기판으로부터 투과되는 광을 파장 대역에 따라 필터링하는 과정; 상기 필터링된 광의 광량을 측정하는 과정; 및 상기 측정된 광량을 미리 저장되어 있는 기판의 온도별 파장에 따른 광량의 데이터와 대비하여 기판의 온도를 산출하는 과정을 포함하고,Emitting light toward the substrate; Filtering light transmitted from the substrate according to a wavelength band; Measuring the amount of light of the filtered light; And calculating the temperature of the substrate by comparing the measured amount of light with data of the amount of light according to the wavelength of each temperature of the substrate stored in advance,

상기 필터링하는 과정은 상기 기판을 투과하는 광을 복수의 파장 대역으로 필터링하고, 상기 기판의 온도를 산출하는 과정은 파장 대역별로 측정된 광량의 차이를 상기 데이터와 대비하여 상기 기판의 온도를 산출할 수 있으며,In the filtering process, the light passing through the substrate is filtered into a plurality of wavelength bands, and the process of calculating the temperature of the substrate is to calculate the temperature of the substrate by comparing the difference in the amount of light measured for each wavelength band with the data. Can,

상기 기판의 온도를 산출하는 과정은 파장 대역별로 측정된 광량의 차이가 설정 범위 이내인 경우 선택된 하나의 파장 대역의 광량을 상기 데이터와 대비하여 기판의 온도를 산출할 수 있으며,In the process of calculating the temperature of the substrate, when the difference in the amount of light measured for each wavelength band is within a set range, the temperature of the substrate may be calculated by comparing the amount of light in one selected wavelength band with the data,

상기 산출된 기판의 온도를 이용하여 기판을 향하여 방출되는 광을 제어하는 과정을 더 포함할 수 있다.
It may further include a process of controlling the light emitted toward the substrate by using the calculated temperature of the substrate.

본 발명에 따른 기판 온도 측정 장치 및 방법에 의하면, 가열 램프로부터 방출되어 기판을 투과하는 광의 광량으로부터 기판의 온도를 측정함으로써, 저온 영역에서도 기판의 온도를 정확하게 측정하고 제어할 수 있는 현저한 효과가 있다.According to the substrate temperature measuring apparatus and method according to the present invention, by measuring the temperature of the substrate from the amount of light emitted from the heating lamp and transmitted through the substrate, there is a remarkable effect of accurately measuring and controlling the temperature of the substrate even in a low temperature region. .

또한, 가열 램프로부터 방출되어 기판을 투과하는 광을 복수의 파장 대역으로 필터링하고 각 파장 대역별로 측정된 광량의 차이 값으로부터 기판의 온도를 산출하여 기판으로부터 가열 램프의 거리, 가열 램프가 방출하는 광의 세기 및 기판이 흡수하여 복사하는 광의 광량 등에 의하여 측정 오차가 발생하는 것을 최소화 할 수 있다.In addition, the light emitted from the heating lamp and transmitted through the substrate is filtered into a plurality of wavelength bands, and the temperature of the substrate is calculated from the difference in the amount of light measured for each wavelength band. It is possible to minimize the occurrence of measurement errors due to the intensity and the amount of light absorbed and radiated by the substrate.

뿐만 아니라, 파장 대역별로 측정된 광량의 차이에 의하여 기판의 정확한 온도를 구별하기 어려운 경우 선택된 하나의 파장 대역의 광량으로부터 기판의 온도를 산출함으로써 공정 변수에 따른 오차 발생을 최소화함과 동시에 명확하게 구분되는 파장 대역별 광량 차이로부터 정확한 기판의 온도를 산출할 수 있는 현저한 효과가 있다.In addition, when it is difficult to distinguish the exact temperature of the substrate due to the difference in the amount of light measured for each wavelength band, the temperature of the substrate is calculated from the amount of light in the selected wavelength band, thereby minimizing the occurrence of errors due to process variables and distinguishing clearly There is a remarkable effect of being able to calculate an accurate substrate temperature from the difference in the amount of light for each wavelength band.

이와 같이, 본 발명에 따른 기판 온도 측정 장치 및 방법에 의하여 저온 영역에서 기판의 온도를 정확하게 산출하고 상기 산출된 기판 온도를 기반으로 가열 램프에 인가되는 전력을 제어함으로써, 저온 영역에서도 기판의 온도를 폐루프(closed loop) 방식으로 제어할 수 있게 되고, 기판의 온도 균일도를 확보할 수 있게 되어 기판의 파손을 방지하고, 저온 열처리 공정의 신뢰성을 확보할 수 있게 된다.
As described above, by accurately calculating the temperature of the substrate in the low temperature region by the substrate temperature measuring apparatus and method according to the present invention, and controlling the power applied to the heating lamp based on the calculated substrate temperature, the temperature of the substrate is controlled even in the low temperature region. It is possible to control in a closed loop method and to ensure temperature uniformity of the substrate, thereby preventing damage to the substrate and securing the reliability of a low-temperature heat treatment process.

도 1은 종래의 온도 측정 장치에서 측정되는 기판의 온도와 실제 온도의 차이를 도시하는 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판 온도 측정 장치를 개략적으로 도시하는 구성도.
도 3은 기판의 온도별 파장에 따른 투과 광량을 도시하는 도면.
도 4는 기판을 투과하는 광을 하나의 파장 대역으로 필터링하는 모습을 도시하는 도면.
도 5는 기판을 투과하는 광을 복수의 파장 대역으로 필터링하는 모습을 도시하는 도면.
도 6는 기판을 투과하는 광이 파장 대역에 따라 필터링된 모습을 도시하는 도면.
1 is a diagram showing a difference between a temperature of a substrate and an actual temperature measured in a conventional temperature measuring apparatus.
2 is a block diagram schematically showing a substrate temperature measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram showing the amount of transmitted light according to the wavelength of each temperature of the substrate.
Fig. 4 is a diagram showing a state in which light passing through a substrate is filtered into one wavelength band.
5 is a diagram showing a state in which light passing through a substrate is filtered into a plurality of wavelength bands.
6 is a diagram illustrating a state in which light passing through a substrate is filtered according to a wavelength band.

본 발명에 따른 기판 온도 측정 장치 및 방법은 급속 열처리 장치에서 가열되는 기판의 온도를 저온 영역에서 정확히 측정하여 기판의 온도 균일성을 확보할 수 있는 기술적 특징을 제시한다.The apparatus and method for measuring a substrate temperature according to the present invention provides a technical feature that can ensure temperature uniformity of a substrate by accurately measuring the temperature of a substrate heated in a rapid heat treatment apparatus in a low temperature region.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in a variety of different forms, only the embodiments of the present invention make the disclosure of the present invention complete, and the scope of the invention to those of ordinary skill in the art. It is provided to fully inform you. Like reference numerals in the drawings refer to the same elements.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기판 온도 측정 장치를 개략적으로 도시하는 구성도이다.2 is a block diagram schematically showing a substrate temperature measuring apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 기판 온도 측정 장치는 기판(S)을 향하여 광을 방출하는 가열 램프(100); 상기 가열 램프(100)로부터 방출되어 기판(S)을 투과하는 광을 파장 대역에 따라 필터링하는 필터(200); 상기 필터(200)로부터 필터링된 광의 광량을 측정하는 광량 측정부(300); 및 상기 광량 측정부(300)에 의해 측정된 광량으로부터 기판(S)의 온도를 산출하는 온도 산출부(400)를 포함한다.Referring to FIG. 2, an apparatus for measuring a substrate temperature according to an embodiment of the present invention includes: a heating lamp 100 for emitting light toward a substrate S; A filter 200 for filtering light emitted from the heating lamp 100 and passing through the substrate S according to a wavelength band; A light quantity measuring unit 300 measuring the quantity of light filtered from the filter 200; And a temperature calculator 400 that calculates a temperature of the substrate S from the amount of light measured by the light amount measuring unit 300.

가열 램프(100)는 벌브(bulb) 타입 또는 리니어(linear) 타입으로 방사상의 다수의 존으로 배열된다. 상기 가열 램프(100)는 텅스텐 할로겐 램프 또는 아크 램프 등으로 구현될 수 있으며, 가시광선 및 적외선 형태로서 광을 방출하여 기판(S)을 가열한다. 가열 램프(100)는 기판(S)에 광을 방출하여 가열하기 위한 다양한 구성을 갖는 공지된 가열 램프(100)를 사용할 수 있는바, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.The heating lamp 100 is arranged in a number of radial zones in a bulb type or a linear type. The heating lamp 100 may be implemented as a tungsten halogen lamp or an arc lamp, and heats the substrate S by emitting light in the form of visible and infrared rays. As the heating lamp 100, a known heating lamp 100 having various configurations for heating by emitting light to the substrate S may be used, and a detailed description thereof will be omitted.

필터(200)는 상기 가열 램프(100)로부터 방출되어 기판(S)을 투과하는 광을 파장 대역에 따라 필터링한다. 상기 필터(200)는 기판(S)을 투과하는 광을 일정 파장 대역에 대하여 통과시키고 이를 제외한 나머지 파장 대역에 대하여 소거하는 대역 통과 필터일 수 있으며, 2㎛ 이하의 파장 범위에서 기판(S)을 투과하는 광을 하나 또는 복수의 파장 대역으로 필터링하는 대역 통과 필터일 수 있다.The filter 200 filters light emitted from the heating lamp 100 and transmitted through the substrate S according to a wavelength band. The filter 200 may be a band pass filter that passes light passing through the substrate S for a predetermined wavelength band and erases the remaining wavelength bands except for the light passing through the substrate S. It may be a band pass filter that filters transmitted light into one or a plurality of wavelength bands.

종래의 기판 온도 측정 장치의 경우, 450℃ 이하의 저온 영역에서 기판(S)의 온도를 측정하기 위하여 기판(S)이 방출하는 5㎛ 내지 15㎛의 장파장 대역의 복사 에너지를 측정하여 온도로 변환하여 산출하였다. 그러나, 450℃ 이상의 고온 영역에서는 2㎛ 이하의 파장 대역을 이용하여 기판(S)의 온도를 측정하게 되므로, 저온 및 고온 기판(S)의 온도를 모두 측정하기 위하여는 상기 기판(S)의 온도에 따라 파장 대역의 범위를 다르게 하는 복수의 소자를 사용하여 온도를 측정하여야 하였다.In the case of a conventional substrate temperature measuring device, in order to measure the temperature of the substrate S in the low temperature region of 450°C or less, the radiant energy of the long wavelength band of 5㎛ to 15㎛ emitted by the substrate S is measured and converted into temperature. And calculated. However, in the high temperature region of 450° C. or higher, the temperature of the substrate S is measured using a wavelength band of 2 μm or less. In order to measure the temperature of both the low and high temperature substrates, the temperature of the substrate S The temperature had to be measured using a plurality of devices having different wavelength band ranges according to.

본 발명의 실시예에 따른 기판 온도 측정 장치는 기판(S)을 투과하는 광을 2㎛ 이하의 파장 대역으로 필터링하여 기판(S)의 온도를 측정함으로써 450℃ 이하의 저온 영역에서는 기판(S)을 투과하는 광의 광량을 측정하여 온도를 산출할 수 있으며, 450℃ 이상의 고온 영역에서는 기존의 온도 측정 방법에 따라 기판(S)의 불투명 상태에서 기판(S)이 복사하는 광의 광량을 측정하여 온도를 산출함으로써 저온 기판에서부터 고온 기판까지 하나의 소자를 이용하여 온도를 측정하고 제어할 수 있다.The substrate temperature measuring apparatus according to an embodiment of the present invention measures the temperature of the substrate S by filtering the light passing through the substrate S in a wavelength band of 2 μm or less. The temperature can be calculated by measuring the amount of light transmitted through the substrate. In the high temperature region of 450°C or higher, the temperature is measured by measuring the amount of light radiated by the substrate S in the opaque state of the substrate S according to the conventional temperature measurement method. By calculating, it is possible to measure and control the temperature from a low-temperature substrate to a high-temperature substrate using one element.

또한, 상기 필터(200)는 2㎛ 이하의 파장 대역 범위에서 하나 이상의 파장 대역을 선택하여 필터링하는 필터(200)를 사용할 수 있다. 예를 들어, 상기 필터(200)는 1.1㎛ 및 1.2㎛의 파장 대역을 각각 필터링하거나 1.2㎛ 및 1.3㎛의 파장 대역을 각각 필터링할 수 있으며, 필터링하는 파장 대역 범위가 1.1㎛로부터 1.3㎛까지 연장된 필터(200)를 이용할 수도 있다. 이와 같은 필터(200)에서 필터링하는 파장 대역은 필터링 재료에 의해서 결정되는데, 사파이어나 quartz 등의 투명한 기판에 원하는 소정의 파장 대역에 대응하는 다양한 dieletric 물질을 코팅하여 제작할 수 있고, 본 발명에서 구체적인 물질에 한정되지는 아니한다. In addition, the filter 200 may use a filter 200 that selects and filters one or more wavelength bands in a wavelength band range of 2 μm or less. For example, the filter 200 may filter a wavelength band of 1.1 μm and 1.2 μm, or a wavelength band of 1.2 μm and 1.3 μm, respectively, and the filtering wavelength band range extends from 1.1 μm to 1.3 μm. The filter 200 may be used. The wavelength band filtered by the filter 200 is determined by the filtering material, and it can be manufactured by coating various dieletric materials corresponding to a desired predetermined wavelength band on a transparent substrate such as sapphire or quartz. It is not limited to

광량 측정부(300)는 필터링된 광의 광량을 측정한다. 즉, 상기 광량 측정부(300)는 가열 램프(100)로부터 방출되어 기판(S)을 투과하는 광으로부터 필터링된 2㎛ 이하의 파장을 측정하여 광량을 산출한다. 물체에서 방출되는 빛을 이용하여 온도를 읽는 것은 아래의 흑체 복사 이론 식을 이용하며 그 과정은 널리 알려진 바, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
The light quantity measuring unit 300 measures the quantity of filtered light. That is, the light amount measuring unit 300 measures a wavelength of 2 μm or less filtered from light emitted from the heating lamp 100 and transmitted through the substrate S to calculate the amount of light. Reading the temperature using light emitted from an object uses the following blackbody radiation theory equation, and the process is widely known, and a detailed description thereof will be omitted.

Figure 112014024235960-pat00001

Figure 112014024235960-pat00001

온도 산출부(400)는 상기 광량 측정부(300)에 의해 측정된 광량으로부터 기판(S)의 온도를 산출한다. 1㎛ 내지 2㎛ 이하의 파장 대역에서 기판(S)의 광 투과도는 기판(S)의 온도에 의존하는 특성을 갖는다. 예를 들어, 25℃의 상온에서 실리콘 기판(S)의 광 투과도는 약 0.6 정도이며, 약 450℃ 이상에서는 불투명 상태인 0에 가까운 광 투과도를 갖게 된다. 즉, 1㎛ 내지 2㎛ 이하의 파장 대역에서 기판(S)의 온도는 기판(S)의 광 투과도에 반비례하며, 상기 기판(S)의 광 투과도는 기판(S)을 투과하는 광의 광량에 비례한다. 따라서, 온도 산출부(400)는 가열 램프(100)로부터 방출되어 기판(S)을 투과하는 광의 광량으로부터 기판(S)의 온도를 산출할 수 있게 된다. 이하에서는 온도에 따라 투과율이 변하는 실리콘 기판을 예로 들어 설명하나, 이에 한정되는 것은 아니며 광 투과도가 온도에 의존하는 모든 종류의 기판에 대하여 본 발명의 적용이 가능함은 물론이다.
The temperature calculating unit 400 calculates the temperature of the substrate S from the amount of light measured by the light amount measuring unit 300. The light transmittance of the substrate S in the wavelength band of 1 μm to 2 μm or less has a property that depends on the temperature of the substrate S. For example, the light transmittance of the silicon substrate S at room temperature of 25° C. is about 0.6, and at about 450° C. or more, the light transmittance is close to 0, which is an opaque state. That is, in the wavelength band of 1㎛ to 2㎛ or less, the temperature of the substrate (S) is inversely proportional to the light transmittance of the substrate (S), and the light transmittance of the substrate (S) is proportional to the amount of light transmitted through the substrate (S). do. Accordingly, the temperature calculator 400 can calculate the temperature of the substrate S from the amount of light emitted from the heating lamp 100 and transmitted through the substrate S. Hereinafter, a silicon substrate whose transmittance varies depending on temperature is described as an example, but the present invention is not limited thereto, and the present invention can be applied to all types of substrates whose light transmittance depends on temperature.

이하에서, 온도 산출부(400)가 기판(S)을 투과하는 광의 광량으로부터 기판(S)의 온도를 측정하는 과정에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a process in which the temperature calculator 400 measures the temperature of the substrate S from the amount of light transmitted through the substrate S will be described in detail.

도 3은 기판의 온도별 파장에 따른 투과 광량을 도시하는 도면이고, 도 4 및 도 5는 기판을 투과하는 광을 하나 또는 복수의 파장 대역으로 필터링하는 모습을 각각 도시하는 도면이다. 또한, 도 6은 기판을 투과하는 광이 파장 대역에 따라 필터링된 모습을 도시하는 도면이다. 도 4 및 도 5에서 도면 부호 200은 기판(S)을 투과하는 광을 파장 대역에 따라 필터링하는 대역 통과 필터를 나타낸다.3 is a diagram showing an amount of transmitted light according to a wavelength for each temperature of a substrate, and FIGS. 4 and 5 are diagrams each showing a mode of filtering light passing through the substrate into one or a plurality of wavelength bands. In addition, FIG. 6 is a diagram illustrating a state in which light passing through a substrate is filtered according to a wavelength band. In FIGS. 4 and 5, reference numeral 200 denotes a band-pass filter for filtering light passing through the substrate S according to a wavelength band.

도 3에 도시된 바와 같이, 450℃ 이하의 저온 영역에서 기판(S)의 온도는 특정 파장 대역에서 일정한 경향성을 나타내는 것을 알 수 있다. 예를 들어, 100℃의 기판(S)의 경우 가열 램프(100)로부터 기판(S)을 투과하는 광은 1.1㎛의 파장 대역에서 약 0.17(a.u)의 광량을 가지며, 1.2㎛의 파장 대역에서 약 0.43(a.u)의 광량을 가진다. 즉, 일정 파장 대역에서 기판(S)을 투과하는 광의 광량은 온도로 대변되므로, 가열 램프(100)로부터 방출되어 기판(S)을 투과하는 광의 광량을 1.1㎛의 파장 대역에서 필터링한 값이 0.17(a.u)로 측정되는 경우 기판(S)의 온도는 100℃인 것으로 산출될 수 있다(도 4 참조).As shown in FIG. 3, it can be seen that the temperature of the substrate S in the low temperature region of 450° C. or lower exhibits a constant tendency in a specific wavelength band. For example, in the case of the substrate S at 100°C, the light passing through the substrate S from the heating lamp 100 has an amount of light of about 0.17 (au) in the wavelength band of 1.1 μm, and in the wavelength band of 1.2 μm. It has an amount of light of about 0.43 (au). That is, since the amount of light passing through the substrate S in a certain wavelength band is represented by the temperature, the amount of light emitted from the heating lamp 100 and passing through the substrate S is filtered in a wavelength band of 1.1 μm. When measured as (au), the temperature of the substrate S may be calculated as 100°C (see FIG. 4).

본 발명의 실시예에 따른 기판 온도 측정 장치는 기판(S)을 투과하는 광의 광량으로부터 기판(S)의 온도를 산출하는바, 이를 위하여 상기 기판(S)의 온도별 파장에 따른 광량에 대한 데이터가 저장되는 데이터부(500)를 더 포함할 수 있다. 상기 데이터부(500)는 기판(S)의 온도별 파장에 따른 광량에 대한 데이터를 저장하고 있어, 온도 측정부는 상기 데이터의 광량을 광량 측정부(300)로부터 측정된 투과 광의 광량과 비교하여 기판(S)의 온도를 산출할 수 있게 된다. 상기 데이터부(500)에 저장되는 데이터는 가열 램프(100)가 방출하는 광의 광량을 기판을 거치지 않고 직접 측정한 데이터를 포함할 수 있으며, 상기 가열 램프(100) 자체의 광량 데이터와 기판(S)의 온도별 투과율에 따라 기판(S)의 온도별 파장에 따른 광량에 대한 데이터를 포함할 수도 있음은 물론이다.The substrate temperature measuring apparatus according to the embodiment of the present invention calculates the temperature of the substrate S from the amount of light transmitted through the substrate S. To this end, data on the amount of light according to the wavelength of each temperature of the substrate S It may further include a data unit 500 is stored. The data unit 500 stores data on the amount of light according to the wavelength of each temperature of the substrate S, and the temperature measuring unit compares the amount of light of the data with the amount of transmitted light measured by the light amount measuring unit 300 The temperature of (S) can be calculated. The data stored in the data unit 500 may include data obtained by directly measuring the amount of light emitted by the heating lamp 100 without passing through a substrate. The data of the amount of light of the heating lamp 100 itself and the substrate S It goes without saying that data on the amount of light according to the wavelength of each temperature of the substrate S may be included according to the transmittance of each temperature.

본 발명의 실시예에 따른 기판 온도 측정 장치는 상기와 같이 하나의 파장 대역에 대하여 기판(S)을 투과하는 광의 광량으로부터 저온 영역의 기판(S)의 온도를 산출할 수 있으나, 바람직하게는 가열 램프(100)로부터 방출되어 기판(S)을 투과하는 광을 필터(200)에 의하여 복수의 파장 대역으로 필터링하고, 온도 측정부는 각 파장 대역별로 측정된 광량의 차이로부터 기판(S)의 온도를 산출할 수 있다.The substrate temperature measuring apparatus according to the embodiment of the present invention can calculate the temperature of the substrate S in the low temperature region from the amount of light transmitted through the substrate S for one wavelength band as described above, but preferably, heating The light emitted from the lamp 100 and transmitted through the substrate S is filtered into a plurality of wavelength bands by the filter 200, and the temperature measuring unit determines the temperature of the substrate S from the difference in the amount of light measured for each wavelength band. Can be calculated.

하나의 파장 대역에 대하여 기판(S)을 투과하는 광의 광량으로부터 기판(S)의 온도를 산출하는 경우, 기판(S)으로부터의 가열 램프(100)의 거리, 가열 램프(100)가 방출하는 광의 세기 및 기판(S)이 흡수하여 복사하는 광의 광량 등에 의하여 광량 측정부(300)로부터 측정되는 광량에 오차가 발생할 수 있는 여지가 있어, 별도의 복잡한 오차 보정 과정을 거쳐야 한다.In the case of calculating the temperature of the substrate S from the amount of light transmitted through the substrate S for one wavelength band, the distance of the heating lamp 100 from the substrate S and the amount of light emitted by the heating lamp 100 There is a possibility that an error may occur in the amount of light measured by the light amount measuring unit 300 due to the intensity and the amount of light absorbed and radiated by the substrate S, and a separate complicated error correction process must be performed.

따라서, 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 기판 온도 측정 장치는 가열 램프(100)로부터 방출되어 기판(S)을 투과하는 광을 필터(200)에 의하여 복수의 파장 대역으로 필터링하고, 온도 측정부가 각 파장 대역별로 측정된 광량의 차이로부터 기판(S)의 온도를 산출함으로써 별도의 오차 보정 수단 없이도 상기와 같은 오차가 발생하는 것을 방지할 수 있다.Accordingly, as shown in FIG. 5, the substrate temperature measuring apparatus according to the embodiment of the present invention filters light emitted from the heating lamp 100 and passing through the substrate S into a plurality of wavelength bands by the filter 200. In addition, the temperature measurement unit calculates the temperature of the substrate S from the difference in the amount of light measured for each wavelength band, thereby preventing the above error from occurring without a separate error correction means.

예를 들면, 가열 램프(100)로부터 방출되어 기판(S)을 투과하는 광을 1.1㎛의 파장 대역과 1.2㎛ 파장 대역으로 필터링하고, 각각의 파장 대역별로 측정된 광량의 차이 값 즉, 1.1㎛의 파장 대역의 광량과 1.2㎛ 파장 대역의 광량 차 또는 1.1㎛의 파장 대역의 광량과 1.2㎛ 파장 대역의 광량 비를 기판(S)의 온도별 파장에 따른 광량에 대한 데이터의 광량 차 또는 광량 비와 각각 비교하여 이에 대응하는 기판(S)의 온도를 산출할 수 있게 된다.For example, the light emitted from the heating lamp 100 and transmitted through the substrate S is filtered into a wavelength band of 1.1 μm and a wavelength band of 1.2 μm, and the difference between the amount of light measured for each wavelength band, that is, 1.1 μm The difference between the amount of light in the wavelength band of, and the amount of light in the 1.2 µm wavelength band, or the ratio of the amount of light in the wavelength band of 1.1 µm and the amount of light in the 1.2 µm wavelength band, is the difference in the amount of light or the ratio of the amount of data to the amount of light according to the wavelength of each temperature of the substrate (S) It is possible to calculate the temperature of the substrate S corresponding thereto by comparing with each.

상기와 같이 가열 램프(100)로부터 방출되어 기판(S)을 투과하는 광을 복수의 파장 대역으로 필터링하고 각 파장 대역별로 측정된 광량의 차이 값으로부터 기판(S)의 온도를 산출하게 되면, 기판(S)으로부터 가열 램프(100)의 거리, 가열 램프(100)가 방출하는 광의 세기 및 기판(S)이 흡수하여 복사하는 광의 광량 등에 의하여 발생하는 각각의 파장 대역별의 오차가 상쇄되고, 이에 의하여 저온 영역의 기판(S)의 온도를 정확하게 측정할 수 있게 된다.As described above, when the light emitted from the heating lamp 100 and transmitted through the substrate S is filtered into a plurality of wavelength bands and the temperature of the substrate S is calculated from the difference value of the amount of light measured for each wavelength band, the substrate The error for each wavelength band generated by the distance of the heating lamp 100 from (S), the intensity of light emitted by the heating lamp 100, and the amount of light absorbed and radiated by the substrate S, is canceled. As a result, it is possible to accurately measure the temperature of the substrate S in the low temperature region.

또한, 복수의 파장 대역에 따른 광량의 차이로부터 기판(S)의 온도 산출시 상기 온도 산출부(400)는 파장 대역별로 측정된 광량의 차이가 설정 범위 이내인 경우 선택된 하나의 파장 대역의 광량으로부터 기판(S)의 온도를 산출할 수 있다.In addition, when calculating the temperature of the substrate S from the difference in the amount of light according to the plurality of wavelength bands, the temperature calculator 400 determines the amount of light in one selected wavelength band when the difference in the amount of light measured for each wavelength band is within a set range. The temperature of the substrate S can be calculated.

서로 다른 파장 대역에서 광량의 차이 값이 매우 작은 경우에는 이러한 광량의 차이에 의하여 기판(S)의 온도별 파장에 따른 광량에 대한 데이터로부터 기판(S)의 온도를 정확하게 구별하기가 쉽지 않다. 예를 들어, 기판(S)의 투과도가 1인 완전 투명 기판의 경우와 기판(S)의 투과도가 0인 완전 불투명 기판의 경우를 가정하면, 광량의 차이 값 즉, 광량 차는 모두 0이 되고, 광량 비는 모두 1이 된다. 이러한 경우는 각 파장 대역의 광량의 차이에 의하여 기판(S)의 온도를 정확하게 산출하기 어렵다.When the difference in the amount of light in different wavelength bands is very small, it is not easy to accurately distinguish the temperature of the substrate S from data on the amount of light according to the wavelength of each temperature of the substrate S due to the difference in the amount of light. For example, assuming a case of a completely transparent substrate having a transmittance of 1 and a completely opaque substrate having a transmittance of 0 of the substrate S, the difference in the amount of light, that is, the difference in the amount of light, is all 0, All of the light quantity ratios are 1. In this case, it is difficult to accurately calculate the temperature of the substrate S due to the difference in the amount of light in each wavelength band.

따라서, 상기 온도 측정부는 파장 대역별로 측정된 광량의 차이가 사용자가 미리 설정한 설정 범위 이내인 경우 임의로 선택된 하나의 파장 대역의 광량으로부터 기판(S)의 온도를 산출할 수 있다. 이에 의하여 기판(S)으로부터 가열 램프(100)의 거리, 가열 램프(100)가 방출하는 광의 세기 및 기판(S)이 흡수하여 복사하는 광의 광량 등의 요인에 의한 오차 발생을 최소화하면서 동시에 명확하게 구분되는 파장 대역별 광량 차이로부터 정확한 기판(S)의 온도를 산출할 수 있게 된다.Accordingly, the temperature measuring unit may calculate the temperature of the substrate S from the amount of light in one arbitrarily selected wavelength band when the difference in the amount of light measured for each wavelength band is within a preset range set by the user. This minimizes the occurrence of errors due to factors such as the distance of the heating lamp 100 from the substrate S, the intensity of light emitted by the heating lamp 100, and the amount of light absorbed and radiated by the substrate S. It is possible to calculate the exact temperature of the substrate S from the difference in the amount of light for each divided wavelength band.

바람직하게는, 본 발명의 실시예에 따른 기판 온도 측정 장치는 상기 온도 산출부(400)로부터 산출된 기판(S)의 온도를 이용하여 가열 램프(100)를 제어하는 가열 제어부(600)를 더 포함할 수 있다. 가열 제어부(600)는 온도 산출부(400)에 의하여 산출된 기판(S)의 온도를 이용하여 상기 가열 램프(100)를 피드백 제어한다.Preferably, the substrate temperature measuring apparatus according to an embodiment of the present invention further includes a heating control unit 600 that controls the heating lamp 100 by using the temperature of the substrate S calculated from the temperature calculation unit 400. Can include. The heating control unit 600 feedback-controls the heating lamp 100 by using the temperature of the substrate S calculated by the temperature calculation unit 400.

온도 산출부(400)에 의하여 기판(S)의 온도를 정확하게 산출하고, 상기 산출된 기판(S) 온도를 기반으로 가열 램프(100)에 인가되는 피드백 제어함으로써 기판(S)의 온도를 저온 영역에서도 가열 램프(100)에 귀환 신호를 보내지 않는 오픈 루프(open loop) 방식이 아닌 폐루프(closed loop) 방식으로 제어할 수 있게 되고, 기판(S)의 온도 균일도를 확보할 수 있게 되어 온도 불균일성으로 인한 기판(S)의 파손을 방지하고, 메탈 실리사이드(silicide)와 같은 저온 열처리 공정의 신뢰성을 확보할 수 있게 된다.
The temperature of the substrate S is accurately calculated by the temperature calculation unit 400, and feedback is applied to the heating lamp 100 based on the calculated temperature of the substrate S. In addition, it is possible to control in a closed loop method instead of an open loop method that does not send a feedback signal to the heating lamp 100, and it is possible to secure the temperature uniformity of the substrate S, resulting in temperature non-uniformity. It is possible to prevent damage to the substrate S due to this, and to secure the reliability of a low-temperature heat treatment process such as metal silicide.

이하에서, 본 발명의 실시예에 따른 기판 온도 측정 방법에 대하여 상세히 설명한다. 상기의 기판 온도 측정 방법과 관련하여 전술한 내용과 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, a method of measuring a substrate temperature according to an embodiment of the present invention will be described in detail. A description of the above-described method for measuring the substrate temperature will be omitted.

본 발명의 실시예에 따른 기판 온도 측정 방법은 기판(S)을 향하여 광을 방출하는 과정; 상기 기판(S)으로부터 투과되는 광을 파장 대역에 따라 필터링하는 과정; 상기 필터링된 광의 광량을 측정하는 과정; 및 상기 측정된 광량을 미리 저장되어 있는 기판(S)의 온도별 파장에 따른 광량의 데이터와 대비하여 기판(S)의 온도를 산출하는 과정을 포함한다.A method for measuring a substrate temperature according to an embodiment of the present invention includes the process of emitting light toward a substrate (S); Filtering light transmitted from the substrate S according to a wavelength band; Measuring the amount of light of the filtered light; And a process of calculating the temperature of the substrate S by comparing the measured amount of light with data of the amount of light according to the wavelength of each temperature of the substrate S previously stored.

급속 열처리 공정에서 기판(S)을 가열하기 위하여 가열 램프(100)로부터 광이 방출되면, 필터(200)는 상기 기판(S)으로부터 투과되는 광을 파장 대역에 따라 필터링한다. 여기서, 상기 필터(200)는 기판(S)으로부터 투과되는 광을 2㎛ 이하의 범위에서 하나의 파장 대역에 따라 필터링할 수 있으며, 광량 측정부(300)는 위와 같이 하나의 파장 대역에 따라 필터링된 광의 광량을 측정한다. 이후, 온도 산출부(400)는 상기 측정된 광량을 미리 저장되어 있는 기판(S)의 온도별 파장에 따른 광량의 데이터와 대비하여 저온 영역의 기판(S)의 온도를 산출할 수 있게 된다. 여기서, 온도별 파장에 따른 광량의 데이터는 가열 램프(100)가 방출하는 광의 광량을 기판을 거치지 않고 직접 측정한 데이터를 포함할 수 있으며, 가열 램프(100) 자체의 광량 데이터와 기판(S)의 온도별 투과율에 따라 기판(S)의 온도별 파장에 따른 광량에 대한 데이터를 포함할 수도 있음은 전술한 바와 같다.When light is emitted from the heating lamp 100 to heat the substrate S in the rapid heat treatment process, the filter 200 filters the light transmitted from the substrate S according to the wavelength band. Here, the filter 200 may filter the light transmitted from the substrate S in a range of 2 μm or less according to one wavelength band, and the light quantity measurement unit 300 filters according to one wavelength band as above. Measure the amount of light generated. Thereafter, the temperature calculator 400 may calculate the temperature of the substrate S in the low temperature region by comparing the measured amount of light with data of the amount of light according to the wavelength of each temperature of the substrate S previously stored. Here, the data of the amount of light according to the wavelength for each temperature may include data obtained by directly measuring the amount of light emitted by the heating lamp 100 without passing through the substrate, and the data of the amount of light of the heating lamp 100 itself and the substrate S As described above, it is possible to include data on the amount of light according to the wavelength of each temperature of the substrate S according to the transmittance of each temperature.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 기판 온도 측정 방법에서 상기 기판(S)으로부터 투과되는 광을 파장 대역에 따라 필터링하는 과정은 기판(S)을 투과하는 광을 복수의 파장 대역으로 필터링하고, 상기 기판(S)의 온도를 산출하는 과정은 파장 대역별로 측정된 광량의 차이를 미리 저장되어 있는 기판(S)의 온도별 파장에 따른 광량의 데이터와 대비하여 기판(S)의 온도를 산출할 수 있다.In addition, in the method of measuring the temperature of a substrate according to an embodiment of the present invention, in the process of filtering the light transmitted from the substrate S according to the wavelength band, the light transmitted through the substrate S is filtered into a plurality of wavelength bands, and the In the process of calculating the temperature of the substrate S, the temperature of the substrate S can be calculated by comparing the difference in the amount of light measured for each wavelength band with data of the amount of light according to the temperature of the substrate S stored in advance. have.

상기와 같이, 가열 램프(100)로부터 방출되어 기판(S)을 투과하는 광을 복수의 파장 대역으로 필터링하고, 각 파장 대역별로 측정된 광량의 차이 값으로부터 기판(S)의 온도를 산출하게 되면, 기판(S)으로부터 가열 램프(100)의 거리, 가열 램프(100)가 방출하는 광의 세기 및 기판(S)이 흡수하여 복사하는 광의 광량 등에 의하여 발생하는 각각의 파장 대역별의 오차가 상쇄되고, 이에 의하여 저온 영역의 기판(S)의 온도를 정확하게 측정할 수 있음은 전술한 바와 같다.As described above, when the light emitted from the heating lamp 100 and transmitted through the substrate S is filtered into a plurality of wavelength bands, the temperature of the substrate S is calculated from the difference value of the amount of light measured for each wavelength band. , The error of each wavelength band generated by the distance of the heating lamp 100 from the substrate S, the intensity of light emitted by the heating lamp 100, and the amount of light absorbed and radiated by the substrate S is canceled. As described above, it is possible to accurately measure the temperature of the substrate S in the low temperature region.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 기판 온도 측정 방법에서 기판(S)의 온도를 산출하는 과정은 파장 대역별로 측정된 광량의 차이가 사용자가 설정한 범위 이내인 경우 선택된 하나의 파장 대역의 광량을 기판(S)의 온도별 파장에 따른 광량의 데이터와 대비하여 기판(S)의 온도를 산출함으로써, 공정 변수에 따른 오차 발생을 최소화함과 동시에 명확하게 구분되는 파장 대역별 광량 차이로부터 정확한 기판(S)의 온도를 산출할 수 있는 현저한 효과가 있다.In addition, in the process of calculating the temperature of the substrate S in the method for measuring the temperature of the substrate according to the embodiment of the present invention, when the difference in the amount of light measured for each wavelength band is within the range set by the user, the amount of light in one selected wavelength band By calculating the temperature of the substrate S in comparison with the data of the amount of light according to the wavelength of each temperature of the substrate S, the occurrence of errors according to process variables is minimized, and at the same time, the exact substrate ( There is a remarkable effect that can calculate the temperature of S).

바람직하게는, 본 발명의 실시예에 따른 기판 온도 측정 방법은 상기의 과정에 의하여 산출된 기판(S)의 온도를 이용하여 가열 램프(100)로부터 방출되는 광을 제어하는 과정을 더 포함할 수 있다. 저온 영역에서 기판(S)의 온도를 정확하게 산출하고, 상기 산출된 기판(S) 온도를 기반으로 가열 램프(100)에 인가되는 전력을 제어함으로써, 저온 영역에서도 기판(S)의 온도를 폐루프(closed loop) 방식으로 제어할 수 있게 되고, 기판(S)의 온도 균일도를 확보할 수 있게 되어 기판(S)의 파손을 방지하고, 저온 열처리 공정의 신뢰성을 확보할 수 있게 된다.
Preferably, the method of measuring the substrate temperature according to the embodiment of the present invention may further include a process of controlling the light emitted from the heating lamp 100 by using the temperature of the substrate S calculated by the above process. have. By accurately calculating the temperature of the substrate S in the low temperature region and controlling the power applied to the heating lamp 100 based on the calculated substrate S temperature, the temperature of the substrate S is closed in a low temperature region. It is possible to control in a (closed loop) method, and to ensure the temperature uniformity of the substrate (S), it is possible to prevent damage to the substrate (S) and to secure the reliability of the low-temperature heat treatment process.

상기에서, 본 발명의 바람직한 실시예가 특정 용어들을 사용하여 설명 및 도시되었지만 그러한 용어는 오로지 본 발명을 명확하게 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 실시예 및 기술된 용어는 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고서 여러가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것은 자명한 일이다. 이와 같이 변형된 실시예들은 본 발명의 사상 및 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 본 발명의 청구범위 안에 속한다고 해야 할 것이다.
In the above, preferred embodiments of the present invention have been described and illustrated using specific terms, but such terms are only for clearly describing the present invention, and embodiments of the present invention and the described terms are the technical spirit of the following claims. And it is obvious that various changes and changes can be made without departing from the range. These modified embodiments should not be individually understood from the spirit and scope of the present invention, but should be said to fall within the scope of the claims of the present invention.

100: 가열 램프 200: 필터
300: 광량 측정부 400: 온도 산출부
500: 데이터부 600: 가열 제어부
100: heating lamp 200: filter
300: light quantity measurement unit 400: temperature calculation unit
500: data unit 600: heating control unit

Claims (12)

기판을 향하여 광을 방출하는 가열 램프;
상기 가열 램프로부터 방출되어 기판을 투과하는 광을 제1 파장 대역 및 상기 제1 파장 대역과 다른 제2 파장 대역을 포함하는 복수의 파장 대역으로 필터링하는 필터;
상기 필터로부터 필터링된 광의 상기 제1 파장 대역 및 상기 제2 파장 대역에서의 광량을 각각 측정하는 광량 측정부;
기판 온도별로 기판을 투과하는 광의 상기 제1 파장 대역 및 상기 제2 파장 대역에서의 광량에 대한 데이터가 미리 저장되는 데이터부; 및
상기 광량 측정부에 의해 측정된 광량으로부터 기판의 온도를 산출하는 온도 산출부를 포함하고,
상기 온도 산출부는,
상기 제1 파장 대역에서 측정된 광량과 상기 제2 파장 대역에서 측정된 광량의 차이를 계산하고,
계산된 광량의 차이가 설정 범위 내인 경우, 상기 제1 파장 대역 및 상기 제2 파장 대역 중 선택된 하나의 파장 대역에서 측정된 광량을 상기 데이터부에 저장된 광량에 대한 데이터와 비교하여 기판의 온도를 산출하며,
계산된 광량의 차이가 설정 범위를 벗어나는 경우, 상기 데이터부에 저장된 상기 제1 파장 대역 및 상기 제2 파장 대역에서의 광량에 대한 데이터로부터 상기 측정된 광량의 차이를 가지는 기판 온도를 확인하여, 기판의 온도를 산출하는 기판 온도 측정 장치.
A heating lamp that emits light toward the substrate;
A filter for filtering light emitted from the heating lamp and passing through the substrate into a plurality of wavelength bands including a first wavelength band and a second wavelength band different from the first wavelength band;
A light quantity measuring unit for measuring the quantity of light in the first wavelength band and the second wavelength band of the light filtered by the filter;
A data unit for pre-stored data on an amount of light in the first wavelength band and the second wavelength band of light transmitted through the substrate for each substrate temperature; And
A temperature calculator for calculating a temperature of the substrate from the amount of light measured by the light amount measuring unit,
The temperature calculation unit,
Calculating a difference between the amount of light measured in the first wavelength band and the amount of light measured in the second wavelength band,
When the difference between the calculated amount of light is within the set range, the temperature of the substrate is calculated by comparing the amount of light measured in one of the first wavelength band and the second wavelength band with data on the amount of light stored in the data unit. And
When the difference in the calculated amount of light is out of the set range, the substrate temperature having the difference in the measured amount of light is determined from the data on the amount of light in the first wavelength band and the second wavelength band stored in the data unit, and the substrate A substrate temperature measuring device that calculates the temperature of.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 필터는 2㎛ 이하의 파장 대역을 필터링하는 기판 온도 측정 장치.
The method according to claim 1,
The filter is a substrate temperature measuring apparatus for filtering a wavelength band of 2 μm or less.
청구항 1에 있어서,
상기 온도 산출부로부터 산출되는 기판의 온도는 450℃ 이하인 기판 온도 측정 장치.
The method according to claim 1,
A substrate temperature measuring apparatus in which the temperature of the substrate calculated from the temperature calculator is 450°C or less.
청구항 1에 있어서,
상기 온도 산출부로부터 산출된 기판의 온도를 이용하여 상기 가열 램프를 제어하는 가열 제어부를 더 포함하는 급속 열처리 장치의 기판 온도 측정 장치.
The method according to claim 1,
The substrate temperature measuring apparatus of a rapid heat treatment apparatus further comprising a heating control unit for controlling the heating lamp using the temperature of the substrate calculated from the temperature calculation unit.
기판을 향하여 광을 방출하는 과정;
상기 기판으로부터 투과되는 광을 제1 파장 대역 및 상기 제1 파장 대역과 다른 제2 파장 대역을 포함하는 복수의 파장 대역으로 필터링하는 과정;
상기 필터링된 광의 상기 제1 파장 대역 및 상기 제2 파장 대역에서의 광량을 각각 측정하는 과정; 및
상기 측정된 광량을, 데이터부에 미리 저장되어 있는 기판 온도별로 기판을 투과하는 광의 상기 제1 파장 대역 및 상기 제2 파장 대역에서의 광량에 대한 데이터와 대비하여 기판의 온도를 산출하는 과정;을 포함하고,
상기 기판의 온도를 산출하는 과정은,
상기 제1 파장 대역에서 측정된 광량과 상기 제2 파장 대역에서 측정된 광량의 차이를 계산하는 과정; 및
계산된 광량의 차이가 설정 범위 내인 경우, 상기 제1 파장 대역 및 상기 제2 파장 대역 중 선택된 하나의 파장 대역에서 측정된 광량을 상기 데이터부에 저장된 광량에 대한 데이터와 비교하여 기판의 온도를 산출하고,
계산된 광량의 차이가 설정 범위를 벗어나는 경우, 상기 데이터부에 저장된 상기 제1 파장 대역 및 상기 제2 파장 대역에서의 광량에 대한 데이터로부터 상기 측정된 광량의 차이를 가지는 기판 온도를 확인하여 기판의 온도를 산출하는 과정;을 포함하는 기판 온도 측정 방법.
Emitting light toward the substrate;
Filtering the light transmitted from the substrate into a plurality of wavelength bands including a first wavelength band and a second wavelength band different from the first wavelength band;
Measuring an amount of light in the first wavelength band and the second wavelength band of the filtered light, respectively; And
Computing the temperature of the substrate by comparing the measured amount of light with data on the amount of light in the first wavelength band and the second wavelength band of light transmitted through the substrate according to the substrate temperature previously stored in the data unit. Including,
The process of calculating the temperature of the substrate,
Calculating a difference between the amount of light measured in the first wavelength band and the amount of light measured in the second wavelength band; And
When the difference between the calculated amount of light is within the set range, the temperature of the substrate is calculated by comparing the amount of light measured in one of the first wavelength band and the second wavelength band with data on the amount of light stored in the data unit. and,
When the difference in the calculated amount of light is out of the set range, the temperature of the substrate having the difference in the measured amount of light is checked from the data on the amount of light in the first and second wavelength bands stored in the data unit. A method of measuring a substrate temperature comprising a; process of calculating a temperature.
삭제delete 삭제delete 청구항 9에 있어서,
상기 산출된 기판의 온도를 이용하여 기판을 향하여 방출되는 광을 제어하는 과정을 더 포함하는 급속 열처리 장치의 기판 온도 측정 방법.
The method of claim 9,
A method of measuring a substrate temperature of a rapid heat treatment apparatus further comprising the process of controlling the light emitted toward the substrate using the calculated temperature of the substrate.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20220136772A1 (en) * 2020-11-05 2022-05-05 Applied Materials, Inc. Rtp substrate temperature one for all control algorithm
US20240145274A1 (en) * 2022-10-28 2024-05-02 Applied Materials, Inc. Low temperature measurement of semiconductor substrates

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005530997A (en) * 2002-06-24 2005-10-13 マットソン テクノロジイ インコーポレイテッド System and method for calibrating a temperature measuring device in a heat treatment chamber
JP2006066452A (en) 2004-08-24 2006-03-09 Fujitsu Ltd Rapid thermal processing apparatus and method

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63285428A (en) * 1987-05-18 1988-11-22 Nikon Corp Temperature measuring apparatus for semiconductor substrate
KR100974013B1 (en) 2008-06-16 2010-08-05 에이피시스템 주식회사 Apparatus and method for measuring temperature of wafer in Rapid Thermal Processor

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005530997A (en) * 2002-06-24 2005-10-13 マットソン テクノロジイ インコーポレイテッド System and method for calibrating a temperature measuring device in a heat treatment chamber
JP2006066452A (en) 2004-08-24 2006-03-09 Fujitsu Ltd Rapid thermal processing apparatus and method

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