KR20220100969A

KR20220100969A - 인광체 온도측정 화상화 시스템 및 제어 시스템

Info

Publication number: KR20220100969A
Application number: KR1020227021140A
Authority: KR
Inventors: 티모시 브레이; 유리 시코르스키; 유리 시벤키; 알보르즈 아미니; 에스마일 라히미 자니아바디
Original assignee: 포톤 컨트롤 인코퍼레이티드
Priority date: 2019-11-26
Filing date: 2020-11-26
Publication date: 2022-07-18
Also published as: EP4022269A1; WO2021102580A1; JP2023502740A; US20220214221A1; EP4022269A4

Abstract

본 발명은 인광체 코팅 표면의 2차원 열 화상화를 위한 시스템 및 방법을 제공한다. 상기 시스템 및 방법은 고속 카메라를 포함하는 조명 시스템과 화상 캡처 장치를 동시에 제어하는 제어 시스템을 실시함으로써 온도측정 정확도 및 데이터 분석 속도를 높일 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 제어 시스템은 방출광 강도 범위가 원하는 범위에 있을 때 화상을 획득하도록 조명 시스템 및 카메라를 제어하여 온도측정 정확도를 개선하고 데이터 처리 속도를 증가시킬 수 있다.

Description

인광체 온도측정 화상화 시스템 및 제어 시스템

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2019년 11월 26일에 출원된 미국 가특허출원 제 62/940,504 호의 우선권을 주장하며, 그 내용은 본 명세서에 참조로 포함된다.

본 발명은 일반적으로 인광체 온도계를 사용하는 열 화상화, 보다 구체적으로 인광체 코팅된 표면의 고해상도 2-D 열 화상을 생성하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.

많은 반도체 제조 단계에서, 웨이퍼 온도는 중요한 프로세스 파라미터이다. 예를 들어, 플라즈마 에칭에서, 작은 온도 변화는 에칭 속도 또는 임계 치수(CD) 균일성에 상당한 변화를 일으켜 수율 손실을 초래할 수 있다.

반도체 웨이퍼 온도를 측정하는 일반적인 기술은 인광체 온도측정법이다. 인광체 온도측정은 일반적으로 여기(excitation), 인광체 감쇠(decay) 및 분석의 세 단계를 포함한다. 여기 단계는 외부 광원의 빛으로 인광체를 자극하여 인광체의 발광을 유발하는 단계를 포함한다. 인광체 감쇠 단계 동안, 외부 광원이 꺼지고 인광체는 외부 광원에서 흡수된 에너지를 방출한다. 이 방출 과정은 온도의 함수인 "감쇠 시간"으로 알려진 시간 상수를 사용하여 기하급수적으로 발생한다. 분석 단계에서 감쇠 시간을 관찰하고 온도로 변환할 수 있다.

인광체 온도측정은 종종 접촉 인광체 기반 온도 센서를 사용하여 수행된다. 이 센서는 인광체의 원격 광학 여기 및 재방출된 온도 종속 광학 신호의 후속 분석에 의해 작동한다. 단일 점 기반 측정은 예를 들어 단일 광검출기가 있는 광섬유 전달 시스템을 사용하여 시행할 수 있다. 복수의 단일 지점 측정을 사용하여 웨이퍼 척(chuck)과 같은 표면 전체에 걸쳐, 즉 물 자체의 온도 프로파일을 구축할 수 있다. 그러나 이러한 프로브를 물리적으로 설치해야 하기 때문에, 공간 제약이 발생할 수 있으므로, 척에서 접근 가능한 측정 지점의 수가 제한될 수 있다. 이 문제를 해결하는 방법은 2차원 열 화상화를 시행하는 것이다.

물체의 2차원 온도 프로파일을 생성하기 위해, 인광체의 감쇠 시간은 물체 표면의 가능한 많은 지점에서 측정된다. 일반적으로 감쇠 시간은 신호 강도를 여러 번 측정하고 지수 곡선을 획득한 데이터 포인트에 적용시킴으로써 계산된다. 감쇠 시간은 사용된 인광체에 따라 달라질 수 있으며, 예를 들어 2,000 ㎲ 내지 4,000 ㎲ 범위일 수 있다. 이러한 짧은 감쇠 시간은 고속 카메라의 사용을 필요로 할 수 있으며, 상당한 데이터 처리 능력이 필요할 수 있다. 공지된 방법에서, 카메라 또는 화상 캡처링 장치(ICD)는 조명 시스템과 독립적이어서 많은 복잡성을 야기한다. 예를 들어, 이러한 독립성에 의해, 조명 시스템의 상태를 결정하고, 피드백 없는 조명 시스템과 ICD의 수동 보정을 수행하고, ICD를 수동으로 활성화하기 위해 추가 데이터 처리 시간이 필요할 수 있다. 결과적으로, 일반적으로 데이터 처리 중에 필터링해야 하는 불필요한 데이터가 캡처되어 처리 시간이 더욱 늘어날 수 있다.

전술한 내용을 고려하여, 본 발명의 목적은 상기 언급된 문제 또는 결점 중 하나 이상을 해결하는 인광체 코팅 물체의 2차원 열 화상화를 위한 방법 및 시스템을 개발하는 데 있다.

발명의 개요

본 발명은 인광체 코팅 표면의 2차원 열 화상화를 위한 시스템 및 방법을 제공한다. 상기 시스템 및 방법은 고속 카메라를 포함하는 조명 시스템과 화상 캡처 장치를 동시에 제어하는 제어 시스템을 시행하여 온도측정 정확도 및 데이터 분석 속도를 높일 수 있다. 보다 구체적으로, 제어 시스템은 방출된 광도 범위가 온도측정 정확도를 개선하기 위해 원하는 범위에 있을 때 화상을 획득하도록 조명 시스템 및 카메라를 제어할 수 있다.

일 양태에서, 본 발명은 인광체를 갖는 표면의 2차원(2D) 열 화상화 방법으로서, 상기 방법은, 방출광을 발생시키기 위해 여기 강도를 갖는 빛으로 표면을 조명하여 상기 인광체의 인광을 유도하는 단계; 상기 방출광의 강도를 측정하는 단계; 상기 방출광의 강도가 미리 결정된 임계값 강도보다 작은 경우, 조명 작업을 반복하거나, 여기 강도를 증가시키고 측정 작업을 반복하는 단계; 상기 방출광의 강도가 상기 미리 결정된 임계값 강도 이상인 경우, 광원을 끄는 단계; 지연 시간 후 및/또는 상기 강도가 상기 미리 결정된 최대 복귀 강도보다 작은 경우 복수의 화상을 캡처하는 단계; 상기 복수의 화상으로부터, 상기 표면 상의 다수의 지점에서 상기 인광체의 감쇠 수명을 계산하는 단계; 및 각 지점의 감쇠 수명을 온도로 변환하여 상기 표면의 2D 열 화상을 생성하는 단계를 포함한다.

또 다른 양태에서, 본 발명은 상기 방법을 수행하기 위한 인광체 온도측정 시스템을 제공하고, 상기 인광체 온도측정 시스템은, 표면의 복수의 화상을 캡처하도록 위치한 화상 캡처 장치(ICD); 상기 ICD로부터 복수의 화상을 수신하고 상기 화상으로부터의 데이터를 2차원 열 화상으로 변환하도록 구성된 컴퓨팅 장치; 상기 표면을 조명하도록 위치된 적어도 하나의 광원을 포함하는 조명 시스템; 및 상기 조명 시스템 및 상기 ICD에 연결되는 제어 시스템으로서, 카메라를 작동하여 방출광의 강도를 결정하고; 미리 결정된 임계값 강도 및/또는 미리 결정된 최대 복귀 강도를 방출광 강도와 저장 및 비교하고; 적어도 방출광의 강도에 기초하여 상기 조명 시스템에 전력을 제공하고; 상기 ICD를 작동하여 복수의 화상을 캡처하도록 구성된 제어 시스템을 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시형태를 설명한다.
도 1은 발광 다이오드(LED) 유도 발광 인광체 온도측정에 의한 반도체 웨이퍼의 2차원 열 화상화를 위한 시스템의 개략도이다.
도 2a는 도 1에 도시된 ICD의 예시적인 도면이다.
도 2b는 도 1 및 2a에 도시된 ICD의 예시이지만 광 강도 검출기를 포함한다.
도 3은 ICD와 조명 시스템을 동시에 작동시키기 위한 제어 시스템을 도시하는 블록도이다.
도 4는 도 3의 제어 시스템에 의해 제어되는 조명 시스템 및 ICD의 예시적인 실시형태를 나타내는 그래프이다.
도 5는 도 3에 도시된 제어 시스템으로 도 1에 도시된 화상화 시스템을 제어하기 위한 방법을 도시하는 기본 흐름도이다.
도 6은 도 3에 도시된 제어 시스템으로 도 1에 도시된 화상화 시스템을 제어하기 위한 방법을 도시하는 흐름도이다.

본 발명은 LED-유도 발광 인광체 온도측정을 수행하기 위한 2차원 열 화상화 시스템을 제공한다. 본 명세서에서 설명된 시스템은 조명 시스템과 ICD를 동시에 제어하여 알려진 시스템과 비교하여 증가된 정확도와 데이터 분석 속도를 제공할 수 있는 제어 시스템을 포함한다.

본 발명의 2차원 열 화상화 시스템은 반도체 웨이퍼 온도를 측정하는 문맥에서 설명되지만, 이 시스템은 인광체로 코팅된 다른 표면의 온도 또는 기타 속성을 측정하는 것과 관련된 용도에 적용될 수 있음을 이해할 수 있다. 예를 들어, 인광체 조성은 특정 가스의 농도와 주변 압력에 민감하도록 조정될 수 있으므로, 웨이퍼에 물리적으로 접근할 필요 없이 이러한 속성을 측정할 수 있다. 웨이퍼에 물리적으로 접근하는 것을 피하면 프로세싱 챔버의 환경 조건을 유지하는 데 도움이 될 수 있다. 예를 들어, 유로퓸(europium)으로 도핑된 이트륨 산화물(Y₂O₃:Eu)은 주변 기체 상태(예를 들면, 챔버 환경)의 산소 농도에 강한 민감성을 나타낸다.

도 1을 참조하면, 인광체 코팅(20)을 갖는 반도체 웨이퍼(22)의 온도를 측정하기 위한 인광체 온도측정 화상화 시스템(100)의 예시적인 실시형태가 도시되어 있다. 시스템(100)은 데이터 분석 시스템(10), ICD(12), 조명 시스템(16), 및 반도체 에칭 프로세싱 챔버(24)를 포함한다. 데이터 분석 시스템(10)은 범용 또는 특수 컴퓨팅 장치(예를 들면, 개인용 컴퓨터)를 사용하여 제공될 수 있고 및/또는 제어 시스템, 교정 시스템, 네트워크 연결, 프로그래밍 기능(예를 들어, ICD 12) 등을 포함할 수 있다. ICD(12)는 바람직하게는 전하 결합 소자(CCD) 검출기를 통합하는 고속 카메라이다. ICD(12)는 챔버(24)의 상부에 제공된 윈도우(18)를 통해 인광체 코팅(20)에 의해 방출광을 수신하고, ICD(12) 내의 광활성 영역 상의 방출광의 초점을 조정하도록 위치된 렌즈(14)를 포함한다. 필터(미도시)는 렌즈(14)와 윈도우의 사이, 또는 렌즈(14)와 ICD(12)의 사이에 제공될 수 있다. 이러한 필터는 주변광이나 반사광과 같은 원치 않는 빛을 필터링하는 데 사용할 수 있으므로, ICD(12)의 검출기에 도달하는 것을 방지할 수 있다. 이하에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 여기 광 강도가 인광체에 의해 방출되는 광의 강도보다 실질적으로(예를 들어, 크기의 차수) 더 높은 경우, 필터를 포함하는 것이 바람직할 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 조명 시스템(16)은 고강도 가시광 또는 자외선(UV) 광을 방출하기 위한 LED(26)와 같은 다수의 광원을 포함할 수 있다. LED(26)는 예를 들어 대략 380nm 내지 대략 450nm의 파장을 갖는 광을 방출할 수 있다.

상이한 아키텍처 및/또는 작동 메커니즘을 가질 수 있는 다른 ICD(12)가 또한 사용될 수 있다는 것을 이해할 수 있다. 추가로, 레이저, 수직 공동 표면 발광 레이저(VCEL) 및 노치 필터가 있는 고압 가스 전구를 포함하지만 이에 국한되지 않는 다른 협대역 조명 시스템을 사용하여 인광체 코팅을 조명할 수 있다.

도 2a에 도시된 바와 같이, 조명 시스템(16)은 LED(26)가 배치될 수 있는 인쇄 회로 기판(PCB)을 포함할 수 있는 환형부(17)를 포함한다. 환형부(17) 내의 개구, 통로 또는 구멍(19)은 ICD(12)를 수용하고 이에 연결하도록 구성될 수 있으며, 이에 의해 조명 시스템(16)을 ICD(12)와 물리적으로 통합할 수 있다. LED(26)로부터 방출된 광의 배치, 강도 및/또는 출력 분포 패턴은 예를 들어 인광체 코팅(20)의 표면에 걸쳐 균일한 조명을 제공하도록 조정될 수 있다.

도 2b는 도 2a에 도시된 것과 유사한 조명 시스템(116)을 도시한다. 따라서 유사한 기능은 동일한 참조 번호로 식별되지만 접두사 "1"이 추가된다. 다수의 LED(126)에 추가하여, 이 예에서 조명 시스템(116)은 환형부(117) 상에 제공된 적어도 하나(바람직하게는 복수의) 광 강도 검출기(127)를 포함한다. 이러한 광 강도 검출기(127)는 주로 인광체(20)에 의해 방출된 파장에 민감할 수 있고, 제어 시스템은, 인광체에 의해 방출된 광이 아래에서 더 자세히 설명되는 바와 같이, ICD(12)가 화상 캡처를 시작하기에 충분한 강도인지 여부를 결정할 수 있게 할 수 있다.

도 3을 참조하면, 제어 시스템(34)은 조명 시스템(16) 및 ICD(12)의 상호 간에 각각 신호를 제공 및 수신하기 위해 시스템(100)에 포함될 수 있다. 이 예에서, 제어 시스템(34)은 예시의 편의를 위해 분석 시스템(10)과 별개인 것으로 도시되어 있다. 선택적으로, 조명 시스템(16)은 제어 시스템(34)에 물리적으로 통합될 수 있고 및/또는 제어 시스템(34)은 데이터 분석 시스템(10)을 포함하거나 통합될 수 있다. 제어 시스템(34)은 LED 드라이버 또는 구동 회로를 포함할 수 있고, 따라서 조명 시스템(16)에 에너지 제어를 제공하여, 예를 들어 위에서 언급된 바와 같이 LED(26)로부터 방출된 광의 강도를 조정할 수 있다. 제어 시스템(34)은 ICD(12) 및 조명 시스템(16)을 동시에 제어하여 인광체 코팅(20)의 온도를 정확하게 반영하고, 비교적 짧은 후처리 시간이 요구되는 2-D 화상을 캡처할 수 있다. LED 드라이버는 정전류 또는 정전압 토폴로지(topology)를 사용할 수 있다. 제어 시스템(34)은 의도된 작동을 수행하기 위한 적절한 회로를 포함할 수 있고 외부 하드웨어와 적절하게 인터페이스될 수 있다. 제어 시스템(34)은 신뢰성 있는 작동을 확실하게 하기 위해 마이크로프로세서, 마이크로컨트롤러, FPGA, DC-DC 변환 소자, 전류 제한 및 광 스트로브 토폴로지를 포함하지만 이에 제한되지 않는 다른 알려진 소자를 포함할 수 있다.

도 4는 LED 광 펄스(44,44a)로부터 각각 생성된 인광체 코팅(20)에 의해 방출된 광(42,42a)의 강도를 나타내는 그래프를 도시한다. LED 광 펄스(44a) 및 결과적으로 방출광(42a)의 강도는 도 6과 관련하여 논의된 주기의 두 번째 반복을 예시하기 위해 단독으로 도시되었으며, 따라서 부분적으로만 도시되어 있다. 그래프에 도시된 바와 같이, LED 광 펄스(44)는 인광체 코팅(20)이 발광하게 하고, 보다 구체적으로 인광을 발생하여 광(42)을 방출하게 한다. 방출광(42)은 LED 광 펄스(44)가 종료될 때까지(즉, LED 펄스 시간(40)의 지속 시간 동안) 강도가 증가한다. LED 광 펄스(44)의 끝에서, 방출광(42)은 "임계값 복귀 강도"(43)에 있을 수 있으며, 그 중요성은 아래에서 더 설명된다. LED 펄스 지속시간(40) 후에, 인광체 코팅(20)은 계속해서 발광하지만 강도는 감소한다. LED 광 펄스(44)가 종료된 후, ICD(12)는 트리거 시간(48)에서 높은 프레임 속도로 다수의 화상을 캡처할 수 있다. 트리거 시간의 지속 시간은 매우 짧을 수 있으며, 사용 중인 ICD(12)의 고속 카메라의 프레임 속도 및/또는 원하는 화상 수에 따라 달라질 수 있다. LED 광 펄스(44)의 끝과 트리거 시간(48) 사이의 기간은 본 명세서에서 트리거 지연 시간(38)으로 지칭된다. 트리거 시간(48)에서, 방출광(42)은 아래에서 더 설명되는 바와 같이, "최대 복귀(returned) 강도"(45)일 수 있다.

트리거 지연 시간은 선택적으로 음의 값을 가질 수 있음을 알 수 있다(즉, LED 광 펄스(44)의 완료 전에 발생함). 이러한 음의 트리거 지연 시간은 제어 시스템(34)과 함께 사용되는 카메라 또는 기타 화상화 장치의 작동에 고유한 지연이 있는 경우 바람직할 수 있다.

실험으로부터, 시스템(100)의 성능(예를 들어, 측정 정확도 및 데이터 분석 속도)이 ICD(12)에 의해 수신된 광의 강도에 의존할 수 있다는 것이 밝혀졌다. 따라서 방출광의 바람직한 임계값 강도 또는 임계값 복귀 강도는 특정 작동 조건(예를 들어, 사용된 열 화상 인광체의 유형, 관련 온도 등)에 대해 설정될 수 있다. 최대 복귀 강도(45) 레벨은 일부 경우에 임계값 복귀 강도와 동일할 수 있음을 이해할 수 있다. 아래에서 더 자세히 설명되는 바와 같이, 최대 복귀 강도(45) 및 임계값 복귀 강도는 온도측정이 일관된 방출광 강도 범위로부터 계산되도록 제어 시스템(34)에 프로그래밍될 수 있다.

따라서, 이 예에서 양의 트리거 시간(48)은 방출광(42)이 최대 복귀 강도(45) 아래로 떨어지도록 하는 데 사용될 수 있다. 트리거 시간(48) 후에, 방출광(42)은 강도가 0 또는 거의 0에 도달할 때까지 및/또는 다음 LED 펄스(44a)가 시작될 때까지 강도가 지속적으로 감소한다. LED 펄스(44,44a) 사이의 기간은 사이클 시간 또는 작동 주파수(50)로 지칭된다. 임계값 또는 최소 복귀 강도에 도달하는 것이 특히 중요할 수 있는데, 그 이유는 낮은 방출광 강도는 낮은 신호 대 잡음비를 초래하거나, 온도측정 정확도를 감소시키거나, 또는 정확하게 측정하는 능력을 전혀 방해할 수 있기 때문이다. 필터가 없는 경우, 타이밍만 사용하여 ICD(12)에서 검출기의 포화를 방지할 수 있으며, 이 경우 최대 복귀 강도는 검출기의 포화 강도에 해당한다. 그러나, 복귀된 광 강도가 일반적으로 LED로부터의 여기 광보다 작기 때문에 이것은 실질적으로 발생하지 않을 것이다.

도 5는 예를 들어 제어 시스템(34)을 사용하여 화상화 시스템(100)을 제어하기 위한 컴퓨터 실행 가능 프로세스를 도시하는 흐름도이다. 먼저, 단계 51에서, LED(26)는 제어 시스템(34)에 의해 활성화된다(즉, 제어 시스템(34)은 조명 시스템(16)에 전력을 제공한다). 조명 시스템(16)에 전력이 제공되는 동안, 인광체 코팅(20)은 광(42)을 방출한다. 그 다음, 단계 52에서 조명 시스템(16)은 제어 시스템(34)에 의해 꺼지고(단계 52), 트리거 지연 시간(38) 후에(단계 53), ICD(12)가 트리거되어 다수의 화상을 캡처한다(단계 54). 그 다음, 이 프로세스는 반복될 수 있다.

예를 들어, 제어 시스템(34)을 사용하여 시스템(100)을 작동하기 위한 다른 컴퓨터 실행 가능 프로세스가 도 6의 흐름도에 의해 도시된다. 먼저, 단계 60에서, 제어 시스템(34)은 대략 380 nm 내지 대략 450 nm 사이의 파장을 갖는 LED 펄스(44)를 생성하기 위해 LED(26)에 전력을 제공한다. 이는 차례로 인광체 코팅(20)이 광(42)을 방출하게 한다. 그 다음, 단계 62에서, LED(26)는 지속 시간(40) 동안 활성화된 상태로 유지된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 방출광(42)은 지속 시간(40) 전체에 걸쳐 강도가 증가한다. 단계 64에서, 방출광의 임계값 강도(43)에 도달하면, 프로세스는 단계 66으로 진행하고, 제어 시스템(34)은 LED(26)를 끈다. 그렇지 않다면, 프로세스는 단계 62로 돌아간다. 본 명세서에서, 제어 시스템(34)은 임계값 강도(43)에 도달할 때까지 LED(26)에 전력을 제공할 수 있다. 그러나, 제어 시스템(34)은 임계값 복귀 강도(43)에 도달할 때까지 LED(26)에 제공되는 전력을 대안적으로 연속 증가시킬 수 있다. 단계 64에서, ICD(12)를 제어함으로써, 제어 시스템(34)은 방출광(42)의 강도를 측정할 수 있다. 특히, 제어 시스템(34)은 ICD(12)가 다수의 화상을 취하게 할 수 있고, 그로부터 제어 시스템(34)은 방출광(42)의 강도를 측정할 수 있다. 대안적으로, 제어 시스템(34)은, 도 2b에 도시된 바와 같이, 조명 시스템(116) 상에 제공된 광 강도 검출기(127)를 사용하여 방출광(42)의 강도를 측정할 수 있다. 단계 66 이후에, 프로세스는 단계 68로 진행할 수 있으며, 여기서 LED는 트리거 지연 시간(38) 동안 꺼진 상태로 유지된다. 단계 70에서, 트리거 지연 시간(38)의 지속기간은 방출광(42)의 강도가 최대 복귀 강도(45) 미만인지 여부에 기초하여 결정될 수 있다. 방출광(42)의 강도가 최대 복귀 강도(45) 미만인 경우, 프로세스는 ICD(12)가 데이터 분석 시스템(10)에 의해 처리되는(즉, 온도측정이 시작됨) 다수의 화상을 캡처하는 단계 72로 진행한다. 그렇지 않다면, 프로세스는 단계 68로 돌아간다. 프로세스는 N 사이클 동안 반복될 수 있으며, 여기서 N은 특정 용도 또는 환경에 따라 선택된 정수이다.

예시의 단순성과 명료성을 위해, 적절하다고 생각되는 경우, 대응하는 또는 유사한 요소를 나타내기 위해 참조 번호가 도면에서 반복될 수 있다. 또한, 본 명세서에 기술된 예의 완전한 이해를 제공하기 위해 다수의 특정 세부사항이 제시된다. 그러나, 본 명세서에 기재된 실시예는 이러한 특정 세부사항 없이 실시될 수 있다는 것이 당업자에 의해 이해될 것이다. 다른 경우에, 공지된 방법, 절차 및 구성요소는 본 명세서에 설명된 예를 불명료하게 할 수 있으므로 상세하게 설명되지 않았다. 또한, 설명은 본 명세서에 설명된 실시예의 범위를 제한하는 것으로 간주되어서는 안 된다.

본 명세서에 사용된 예시 및 대응하는 도면은 단지 예시를 위한 것임을 이해할 것이다. 본 명세서에 표현된 원리를 벗어나지 않으면서 다른 구성 및 용어가 사용될 수 있다. 예를 들어, 구성 요소와 모듈은 이러한 원리를 벗어나지 않고 다른 연결로 추가, 삭제, 수정 또는 배열될 수 있다.

본 명세서에서 설명된 흐름도 및 다이어그램의 단계 또는 작동은 단지 예이다. 위에서 설명한 원리에서 벗어나지 않고 이러한 단계 또는 작동에 많은 변형이 있을 수 있다. 예를 들어, 단계는 다른 순서로 수행되거나, 또는 단계가 추가, 삭제 또는 수정될 수 있다.

위의 원리가 특정 실시예를 참조하여 설명되었지만, 첨부된 특허청구범위에 요약된 바와 같이 이의 다양한 변경이 당업자에게 자명할 것이다.

10: 데이터 분석 시스템 12: ICD
14: 렌즈 16,116: 조명 시스템
17: 환형부 18: 윈도우
19: 통로 20: 인광체 코팅
22: 반도체 웨이퍼 24: 에칭 프로세싱 챔버
26: LED 34: 제어 시스템
40: 펄스 지속시간 42,42a: 방출광
43: 임계값 복귀 강도 44,44a: LED 광 펄스
45: 최대 복귀 강도 48: 트리거 시간
50: 작동 주파수 100: 온도측정 화상화 시스템
117: 환형부 126: LED
127: 광 감도 검출기

Claims

인광체를 갖는 표면의 2차원(2D) 열 화상화 방법으로서,
방출광을 발생시키기 위해 여기 강도를 갖는 빛으로 표면을 조명하여 상기 인광체의 인광을 유도하는 단계;
상기 방출광의 강도를 측정하는 단계;
상기 방출광의 강도가 미리 결정된 임계값 강도보다 작은 경우, 조명 작업을 반복하거나, 상기 여기 강도를 증가시키고, 상기 측정 작업을 반복하는 단계;
상기 방출광의 강도가 상기 미리 결정된 임계값 강도 이상인 경우, 광원을 끄는 단계;
지연 시간 후 및/또는 상기 강도가 미리 결정된 최대 복귀 강도보다 작은 경우 복수의 화상을 캡처하는 단계;
상기 복수의 화상으로부터, 표면 상의 다수의 지점에서 상기 인광체의 감쇠 수명을 계산하는 단계; 및
각 지점의 감쇠 수명을 온도로 변환하여 표면의 2D 열 화상을 생성하는 단계
를 포함하는, 인광체를 갖는 표면의 2차원(2D) 열 화상화 방법.
제1항에 있어서,
상기 강도가 거의 0으로 결정되도록 상기 방법을 반복하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서,
미리 결정된 주기 시간이 경과한 후 상기 방법을 반복하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광은 복수의 광원을 포함하는 조명 시스템에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는 방법.
제4항에 있어서,
상기 복수의 광원은 발광 다이오드(LED)인 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방출광의 강도는 적어도 하나의 광 강도 검출기를 사용하여 측정되는 것을 특징으로 하는 방법.
제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 조명 시스템은 상기 표면을 향하는 환형부에 의해 지지되는 것을 특징으로 하는 방법.
제7항에 있어서,
상기 환형부는 상기 복수의 광원이 제공되는 인쇄회로기판(PCB)을 포함하는 것을 것을 특징으로 하는 방법.
제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 환형부는 화상 캡처 장치(ICD)가 상기 화상을 캡처하기 위해 정렬되는 중앙 통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 표면은 상기 광원과 상기 표면 사이의 윈도우를 통해 조명되는 것을 특징으로 하는 방법.
제10항에 있어서,
상기 윈도우는 프로세싱 챔버의 벽을 통해 제공되고, 상기 표면은 상기 프로세싱 챔버에 배치되는 것을 특징으로 하는 방법.
제11항에 있어서,
상기 표면은 척에 의해 지지되는 반도체 웨이퍼에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광과 상기 표면 사이에 필터가 제공되는 것을 특징으로 하는 방법.
제13항에 있어서,
상기 필터는 화상 캡처 장치(ICD)의 렌즈와 윈도우의 사이, 상기 ICD와 상기 표면의 사이, 또는 상기 렌즈와 상기 ICD의 사이에 제공되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 방법은 제어 시스템에 의해 제어되는 화상화 시스템에 의해 수행되고, 상기 방법은 상기 방법을 수행하도록 상기 제어 시스템에 지시하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 지연 시간은 양(positive)의 지연 시간인 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 지연 시간은 상기 화상을 캡처하는 데 있어 고유한 지연을 설명하기 위한 음(negative)의 지연 시간인 것을 특징으로 하는 인광체를 갖는 표면의 2차원(2D) 열 화상화 방법.
제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하기 위한 인광체 온도측정 시스템으로서,
표면의 복수의 화상을 캡처하도록 위치된 화상 캡처 장치(ICD);
상기 ICD로부터 복수의 화상을 수신하고 상기 화상으로부터의 데이터를 2차원 열 화상으로 변환하도록 구성된 컴퓨팅 장치;
상기 표면을 조명하도록 위치된 적어도 하나의 광원을 포함하는 조명 시스템; 및
상기 조명 시스템 및 상기 ICD에 연결되는 제어 시스템으로서,
카메라를 작동하여 상기 방출광의 강도를 결정하고;
미리 결정된 임계값 강도 및/또는 미리 결정된 최대 복귀 강도를 방출광 강도와 저장 및 비교하고;
적어도 상기 방출광의 강도에 기초하여 상기 조명 시스템에 전력을 제공하고;
상기 ICD를 작동하여 상기 복수의 화상을 캡처하도록 구성된 제어 시스템
을 포함하는 인광체 온도측정 시스템.
제18항에 있어서,
상기 ICD와 상기 표면의 사이에 필터를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 인광체 온도측정 시스템.