KR20240007688A - 온도를 측정하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

기판 온도를 측정하기 위한 장치들 및 방법들이 제공된다. 하나 이상의 실시예에서, 온도를 추정하기 위한 장치가 제공되며, 이 장치는, 반사 평면을 향해 전자기 방사선을 방출하도록 위치하는 복수의 전자기 방사선 소스들, 및 복수의 전자기 방사선 검출기들을 포함한다. 각각의 전자기 방사선 검출기는, 복수의 전자기 방사선 소스들 중 대응하는 전자기 방사선 소스에 의해 방출되는 전자기 방사선을 샘플링하도록 위치한다. 장치는 또한, 복수의 전자기 방사선 소스들에 의해 방출되고 반사 평면에 배치된 기판으로부터 반사되는 전자기 방사선, 및 기판에 의해 방출되는 전자기 방사선을 수신하도록 위치하는 고온계를 포함한다. 장치는, 기판에 의해 방출되는 전자기 방사선에 기반하여 기판의 온도를 추정하도록 구성되는 프로세서를 포함한다. 온도를 추정하는 방법들이 또한 제공된다.

Description

온도를 측정하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR MEASURING TEMPERATURE}
본 개시내용의 양상들은 일반적으로, 온도를 측정하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 추가로, 본 개시내용의 양상들은, 처리 챔버에 대한 비-접촉식 온도 측정에 관한 것이다.
반도체 디바이스들 등의 제조와 연관된 처리 동안, 다수의 열 처리 동작들이 기판 상에서 수행된다. 열 처리는 일반적으로, 프로세스 제어를 위해 온도 측정들을 활용한다. 부정확한 온도 측정들은 불량한 프로세스 결과들을 초래할 수 있고, 이는, 반도체 디바이스 성능 및/또는 제조 수율에 악영향을 줄 수 있다.
반도체 디바이스 제조 프로세스들에서 기판의 온도를 측정하기 위해 때때로 광학 고온측정이 사용된다. 기판 온도를 결정하기 위해, 기판 표면으로부터 방출되는 전자기 방사선의 강도가 광학 고온측정 센서에 의해 측정되고, 플랑크(Planck) 법칙에 의해 온도와 관련지어진다. 전형적인 열 처리 챔버에서, 광학 고온계들은 챔버 내부의 많은 소스들, 이를테면, 램프들 및 고온 표면들로부터의 전자기 방사선에 노출되며, 이는, 기판에 의해 방출되는 전자기 방사선을 차폐한다. 챔버 내의 전자기 잡음으로부터의 간섭은 실제 기판 온도를 결정하는 것을 어렵게 할 수 있으며, 이는, 잘못된 온도 결정들 및 결과적으로 불량한 처리 결과들을 초래할 수 있다.
따라서, 기판 온도 측정을 위한 개선된 장치들 및 방법들에 대한 필요성이 존재한다.
기판 온도를 측정하기 위한 장치들 및 방법들이 제공된다. 하나 이상의 실시예에서, 온도를 추정하기 위한 장치는, 반사 평면을 향해 전자기 방사선을 방출하도록 위치하는 복수의 전자기 방사선 소스들, 및 복수의 전자기 방사선 검출기들을 포함하며, 각각의 전자기 방사선 검출기는, 복수의 전자기 방사선 소스들 중 대응하는 전자기 방사선 소스에 의해 방출되는 전자기 방사선을 샘플링하도록 위치한다. 장치는 또한, 복수의 전자기 방사선 소스들로부터 비롯되고 반사 평면으로부터 반사되는 전자기 방사선을 수신하도록 위치하는 고온계, 및 고온계 및 전자기 방사선 검출기들에 의해 수신되는 전자기 방사선에 기반하여 온도를 추정하도록 구성되는 프로세서를 포함한다.
다른 실시예들에서, 온도를 추정하기 위한 방법은, 복수의 전자기 방사선 소스들 각각에 의해, 기판을 향해 전자기 방사선을 방출하는 단계, 및 복수의 전자기 방사선 검출기들 각각에 의해, 복수의 전자기 방사선 소스들 중 대응하는 전자기 방사선 소스에 의해 방출되는 전자기 방사선을 샘플링하는 단계를 포함한다. 방법은 또한, 고온계에 의해, 기판으로부터 반사되는 전자기 방사선 및 기판에 의해 방출되는 전자기 방사선을 수신하는 단계, 및 프로세서를 사용하여, 기판에 의해 방출되는 전자기 방사선에 기반하여 기판의 온도를 추정하는 단계를 포함한다.
본 개시내용의 상기 언급된 특징들이 상세하게 이해될 수 있는 방식으로, 위에서 간략하게 요약된 본 개시내용의 보다 구체적인 설명이 실시예들을 참조하여 이루어질 수 있으며, 이러한 실시예들 중 일부가 첨부된 도면들에 예시되어 있다. 그러나, 첨부된 도면들은 본 개시내용의 단지 전형적인 실시예들을 예시하는 것이므로 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 유의되어야 하는데, 이는 본 개시내용이 다른 균등하게 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
도 1은 본 개시내용의 일 양상에 따른 온도 측정 시스템의 간략화된 개략도를 도시한다.
도 2a, 도 2b, 및 도 2c는 본 개시내용의 일 양상에 따른 펄스열(pulse train) 신호들의 예들을 예시한다.
도 3a, 도 3b, 및 도 3c는 본 개시내용의 일 양상에 따른 펄스열 신호들의 다른 예들을 예시한다.
도 4는 본 개시내용의 양상들에 따른, 도 1의 온도 측정 시스템이 포함된 처리 챔버의 개략적인 단면을 예시한다.
도 5는 본 개시내용의 양상들에 따른, 시즈닝 프로세스의 종료점을 검출하기 위한 예시적인 방법의 흐름도이다.
일 실시예의 요소들 및 특징들은 추가적인 열거가 없이도 다른 실시예들에 유익하게 포함될 수 있는 것으로 고려된다. 그러나, 도면들은 본 개시내용의 단지 예시적인 실시예들을 예시하는 것이므로 본 개시내용의 범위를 제한하는 것으로 간주되지 않아야 한다는 것이 유의되어야 하는데, 이는 본 개시내용이 다른 유효한 실시예들을 허용할 수 있기 때문이다.
하나 이상의 실시예에서, 온도를 추정하기 위한 장치가 제공된다. 장치는, 반사 평면을 향해 전자기 방사선을 방출하도록 위치하는 복수의 전자기 방사선 소스들, 및 복수의 전자기 방사선 검출기들을 포함한다. 각각의 전자기 방사선 검출기는, 복수의 전자기 방사선 소스들 중 대응하는 전자기 방사선 소스에 의해 방출되는 전자기 방사선을 샘플링하도록 위치한다. 장치는 또한, 복수의 전자기 방사선 소스들에 의해 방출되고 반사 평면에 배치된 기판으로부터 반사되는 전자기 방사선, 및 기판에 의해 방출되는 전자기 방사선을 수신하도록 위치하는 고온계를 포함한다. 장치는, 기판에 의해 방출되는 전자기 방사선에 기반하여 기판의 온도를 추정하도록 구성되는 프로세서를 포함한다. 온도를 추정하는 방법들이 또한 제공된다. 도 1은 본 개시내용의 일 양상에 따른 온도 측정 시스템(100)의 간략화된 개략도이다. 온도 측정 시스템(100)은, 기판(101)에 인접하게 위치하는, 전자기 방사선 소스들(102 및 106), 전자기 방사선 검출기들(103 및 108), 고온계(110), 및 제어기(120)를 포함한다.
기판(101)은, 상부에 물질이 증착될 수 있는 웨이퍼 또는 패널 기판일 수 있다. 하나 이상의 예에서, 기판(101)은, 규소(도핑되거나 도핑되지 않음), 결정질 규소, 산화규소, 도핑되거나 도핑되지 않은 폴리실리콘 등, 게르마늄 기판, 규소 게르마늄(SiGe) 기판, III-V족 화합물 기판, 이를테면, 갈륨 비소화물 기판, 탄화규소(SiC) 기판, 패터닝되거나 패터닝되지 않은 절연체상 반도체(SOI; semiconductor-on-insulator) 기판, 탄소 도핑된 산화물, 질화규소, 태양광 어레이, 태양 전지판, 발광 다이오드(LED) 기판, 또는 임의의 다른 물질들, 이를테면, 금속들, 금속 합금들, 및 다른 전도성 물질들일 수 있다. 일부 예들에서, 기판(101)은 기판 홀더 또는 기판 페디스털, 척킹 판 등일 수 있다. 또한, 기판(101)은 복수의 층들, 이를테면, 반-절연성 물질 및 반-전도성 물질을 포함할 수 있으며, 여기서, 반-절연성 물질은 반-전도성 물질보다 높은 비저항을 갖는다. 기판(101)은 임의의 특정 크기 또는 형상으로 제한되지 않는다. 기판(101)은, 기판(101)의 표면 근처의 기판 물질의 전기 저항률에 따라 약 50 ㎛ 내지 약 100 cm의 파장을 갖는 입사 전자기 방사선을 반사한다.
온도 측정 시스템(100)은 또한 신호 생성기들(104 및 107)을 포함한다. 신호 생성기들(104 및 107)은, 전자기 방사선 소스들(102 및 106)에 시변 전력을 각각 인가한다. 하나 이상의 실시예에서, 각각의 신호 생성기(104, 107)는, 상이한 주기성들, 형상들(예컨대, 정현파 펄스들 또는 삼각 펄스들), 패턴들, 및/또는 진폭들을 갖는 다양한 파형들을 생성할 수 있다. 일부 경우들에서, 신호 생성기들(104 및 107)은, 전자기 방사선 소스들(102 및 106)에 전력을 펄싱할 수 있다. 신호 생성기들(104 및 107)의 사용은, 기판(101)의 반사율을 결정하기 위해 전자기 방사선의 짧은 버스트들이 전자기 방사선 소스들(102 및 106)로부터 방출되는 것을 허용한다.
전자기 방사선 소스(102)는, 신호 생성기(104)에 의해 제공되는 신호에 따라, 시변 강도를 갖는 전자기 방사선(L1)을 기판(101)을 향해 방출한다. 전자기 방사선 소스(106)는, 신호 생성기(107)에 의해 제공되는 신호에 따라, 시변 강도를 갖는 전자기 방사선(L2)을 기판(101)을 향해 방출한다. 하나 이상의 실시예에서, 전자기 방사선 소스들(102 및 106) 각각은, 기판(101)의 온도를 상승시키기 위한 열 에너지를 기판(101)에 제공하는 열원들(예컨대, 가열 램프들)일 수 있다.
전자기 방사선 검출기(103)는 전자기 방사선 소스(102)에 인접하게 배치되는 탐침 헤드(141)를 갖고, 전자기 방사선 소스(102)의 방출 원뿔(131)의 일부로부터의 전자기 방사선(L3)을 검출한다. 전자기 방사선(L3)은, 기판(101)으로부터 반사되고 고온계(110)에 의해 전자기 방사선(R1)으로서 검출되는 전자기 방사선(L1)에 대응한다. 검출기(103)의 탐침 헤드(141)는, 전자기 방사선 소스(102)의 방출 요소(142)에 대한 가시선 내에 배치된다. 방출 원뿔(131)의 전자기 방사선은 방출 원뿔(131) 내의 모든 방출 각도들에서 실질적으로 동일한 강도를 갖는다. 하나 이상의 실시예에서, 검출기(103)의 탐침 헤드(141)는, 전자기 방사선 소스(102)의 방출 원뿔(131)의 원뿔형 표면과 정렬된다. 하나 이상의 실시예에서, 검출기(103)는, 검출기(103)의 샘플링 레이트들을 결정하기 위해 샘플링 회로(105)에 결합된다.
검출기(108)는, 전자기 방사선 소스(106)의 방출 요소(144)에 대한 가시선 내에 배치된다. 전자기 방사선 소스(106)는, 반사기(146) 내에 배치되는 발광 요소(144)를 포함한다. 검출기(108)는 소스(106)에 인접하게 배치되는 탐침 헤드(143)를 포함하고, 전자기 방사선(L2)에 대응하는 소스(106)의 방출 원뿔(132)로부터의 전자기 방사선(L4)을 검출한다. 하나 이상의 실시예에서, 검출기(108)의 탐침 헤드(143)는, 전자기 방사선 소스(106)의 방출 원뿔(132)의 원뿔형 표면과 정렬된다. 하나 이상의 실시예에서, 검출기(108)는, 검출기(108)의 샘플링 레이트들을 결정하기 위해 샘플링 회로(109)에 결합된다. 온도 측정 시스템(100)은, 더 높은 샘플링 레이트에서 더 높은 온도 분해능을 획득할 수 있다.
하나 이상의 실시예에서, 검출기들(103 및 108)은 광섬유들로 만들어진다. 다른 실시예들에서, 검출기들(103 및 108)은, 방사선 빔들(L3 및 L4)과 각각 정렬되도록 개개의 각도들로 만곡된 탐침 헤드들(141, 143)을 포함한다. 다른 실시예들에서, 전자기 방사선 소스(102)의 반사기(145)에 개구(102a)가 형성된다. 개구(102a)는, 개구(102a)를 통해 전자기 방사선(L5)을 수신하도록 위치하는 검출기, 이를테면 검출기(103)에 개구(102a)를 통해 전자기 방사선(L5)을 통과시키는 위치에 배치된다. 도시되진 않지만, 전자기 방사선 소스(106)는 또한 개구(102a)와 유사한 개구를 포함할 수 있다.
개개의 전자기 방사선 소스들(102 및 106)의 방출 요소들(142, 144)은, 일반적으로 모든 방향들에서 유사한 강도를 갖는 전자기 방사선을 방출한다. 그에 따라, 전자기 방사선(L3)은 대응하는 전자기 방사선(L1)과 실질적으로 동일한 강도를 갖는다. 유사하게, 전자기 방사선(L4)은 전자기 방사선(L2)과 실질적으로 동일한 강도를 갖는다. 동작 시, 제어기(120)는, 대응하는 전자기 방사선(L3)의 강도로부터 전자기 방사선(L1)의 강도를 추정한다. 또한, 제어기(120)는, 대응하는 전자기 방사선(L4)의 강도로부터 전자기 방사선(L2)의 강도를 추정할 수 있다.
고온계(110)는 기판(101)으로부터 방출 및/또는 반사되는 전자기 방사선을 검출한다. 고온계(110)에서 수신되는 전자기 방사선은, 기판(101)으로부터 방출되는 전자기 방사선(T1), 및 기판(101)으로부터 반사되는 전자기 방사선, 이를테면 L1 및 L2를 포함한다. 하나 이상의 실시예에서, 고온계(110)는, 950 nm 미만의 파장, 즉, 약 1.1 eV(약 1.1 ㎛)의 규소 밴드갭을 초과하는 광자 에너지에서 약 20 nm의 대역통과를 갖는 광학 협대역 필터를 포함한다. 대역통과는 대안적으로 기판(101)의 밴드갭 파장 미만의 광자 파장으로서 표현될 수 있다. 협대역 기능성을 갖는 고온계들을 사용하는 것은, 다른 스펙트럼 대역들의 다른 소스들로부터의 잡음을 감소시키며, 그에 의해, 측정 정확도가 개선된다.
일부 실시예들에서, 전자기 방사선 소스들(102 및 106)은 상이한 파장들에서 동작될 수 있다. 이러한 실시예에서, 고온계(110)는, 개별 전자기 방사선 소스들로부터의 방사선을 스펙트럼적으로 분리하기 위해, 상이한 파장들에 대한 검출 요소들을 포함할 것이다. 그러한 경우들에서, 온도 측정 시스템(100)은, 전자기 방사선 소스들을 동시에 동작시키면서 기판(101)의 반사율을 결정할 수 있다. 그러한 예들에서, 전자기 방사선 소스들(102 및 106)은, 예컨대 적외선 내지 자외선의 복수의 파장들을 갖는 방사선의 스펙트럼을 방출하도록 구성된다. 하나 이상의 실시예에서, 고온계(110)에 의해 수신되는 반사된 방사선을 파장에 따라 분리하기 위해, 고속 푸리에 변환(FFT) 분석기(111)가 고온계(110)에 결합된다. 일부 실시예들에서, 수신된 반사된 방사선을 분리하기 위해, 록-인(lock-in) 증폭기가 고온계(110)에 결합될 수 있다. 다른 실시예들에서, 전자기 방사선 소스들(102 및 106)은 한 번에 하나씩, 동일한 파장에서 또는 상이한 파장들에서 동작된다.
온도 측정 시스템(100)은, 처리 동안 온도 측정 시스템(100)의 양상들을 제어하기 위해 제어기(120)에 연결된다. 제어기(120)는, 중앙 처리 유닛(CPU)(121), 메모리(122), 저장소(124), 및 CPU(121)에 대한 지원 회로들(123)을 포함한다. 제어기(120)는, 온도 측정 시스템(100)의 구성요소들, 및 잠재적으로는, 온도 측정 시스템(100)이 사용되는 장치의 다른 구성요소들의 제어를 가능하게 한다. 제어기(120)는, 다양한 챔버들 및 서브-프로세서들을 제어하기 위해 산업 현장에서 사용될 수 있는 범용 컴퓨터일 수 있다. 메모리(122)는, 본원에 설명된 방식들로 온도 측정 시스템(100)의 전체 동작들을 제어하기 위해 실행 또는 호출될 수 있는 소프트웨어(소스 또는 객체 코드)를 저장한다. 제어기(120)는 온도 측정 시스템(100)의 제어가능한 구성요소들의 개개의 동작들을 조작한다. 제어기(120)는, 온도 측정 시스템(100)의 구성요소들에 대한 전력 공급부를 포함할 수 있다.
제어기(120)는 복수의 신호 생성기들(104 및 107)에 결합되고, 개개의 신호 생성기들(104 및 107)로부터 전자기 방사선 소스들(102 및 106)에 인가될 신호들을 제어한다. 제어기(105)는 또한, 고온계(110) 및/또는 그에 대응하는 회로들, 이를테면 FFT 분석기(또는 록-인 증폭기)(111)로부터 방사선 데이터를 수신한다. 제어기(105)는, 아래에 설명된 바와 같이, 고온계(110)에 의해 수신된 방사선 데이터를 처리하여 기판(101)의 온도를 추정한다.
도 1에서, 전자기 방사선 소스들(102 및 106), 검출기들(103 및 108), 및 고온계(110)는 기판(101) 아래에 위치하는 것으로 예시된다. 그러나, 이러한 구성요소들은 임의의 편리한 위치, 이를테면, 기판(101) 위의 위치, 또는 기판(101)이 수직으로 배향될 때에는 기판(101)의 일 측부에 배치될 수 있다. 또한, 임의의 수의 소스(102, 106) 및 검출기(103, 108)가 사용될 수 있다. 추가로, 기판(101)의 다수의 위치들에서의 온도들 또는 상이한 구역들 내의 온도들을 측정하기 위해 하나 초과의 고온계(110)가 사용될 수 있다. 다수의 소스들, 검출기들, 및 고온계들은 신호 대 잡음 비의 개선을 가능하게 한다.
기판(101)의 온도를 모니터링하는 동작 동안, 신호 생성기들(104 및 107)은 시변 신호들을 전자기 방사선 소스들(102 및 106)에 입력한다. 전자기 방사선 소스들(102 및 106)은 시변 신호들을 수신하고, 입력 시변 신호들에 기반하여 기판(101)을 향해 전자기 방사선(L1 및 L2)을 각각 방출한다. 방사선(L1)은 입사각(θ1)으로 기판(101)을 조사(illuminate)하며, 부분적으로 흡수되고, 부분적으로 투과되고/거나 부분적으로 반사된다. 마찬가지로, 방사선(L2)은 입사각(θ2)으로 기판(101)을 조사하며, 부분적으로 흡수되고, 부분적으로 투과되고/거나 부분적으로 반사된다. 반사된 방사선(R1 및 R2)은 고온계(110)를 향해 진행된다.
검출기들(103 및 108)은 방사선(L3 및 L4)을 검출하며, 이들은 방사선(L1 및 L2)에 각각 대응한다. 방사선(L3)이 대응하는 방사선(L1)과 실질적으로 동일한 강도를 갖거나, 2개의 방사선 성분의 강도가 정의된 관계를 가지므로, 방사선(L3)의 강도(검출기(103)에 의해 측정됨)는 방사선(L1)의 강도를 결정하는 데 사용될 수 있다. 방사선(L4) 및 방사선(L2)은 유사한 관계를 공유하여, 검출기(108)를 사용한 방사선(L2)의 결정을 가능하게 한다.
고온계(110)는, T1, R1, 및 R2와 결합된 방사선의 총 강도인, 전자기 방사선의 총 강도를 검출한다. 고온계(110)에 의해 검출된 결합된 전자기 방사선의 강도(I_SP로 표시됨)는 그에 따라, 방사선(T1)의 강도(I_T1)에 방사선(R1)의 강도(I_R1)를 더한 것에 방사선(R2)의 강도(I_R2)를 더한 것이다. 결합된 전자기 방사선의 강도(I_SP)는 그에 따라 다음과 같이 표현된다:
기판(101)의 반사율(ρ)은 반사 빔(예컨대, R1)의 강도 대 입사 빔(예컨대, L1)의 강도의 비로서 정의된다. 그에 따라, 기판(101)의 반사율(ρ)은 다음과 같이 표현된다:
여기서, ΔL1은 방사선(L1)의 최대 강도(예컨대, 도 2a의 피크들(201))에서 방사선(L1)의 최소 강도(예컨대, 도 2a의 202)를 뺀 것이다. 마찬가지로, ΔR1은 반사된 방사선(R1)의 최대 강도에서 반사된 방사선(R1)의 최소 강도를 뺀 것이다. 유사하게, ΔL2는 방사선(L2)의 최대 강도(예컨대, 도 2b의 211)에서 방사선(L2)의 최소 강도(예컨대, 도 2b의 212)를 뺀 것이다. 마찬가지로, ΔR2는 반사된 방사선(R2)의 최대 강도에서 반사된 방사선(R2)의 최소 강도를 뺀 것이다.
하나 이상의 실시예에서, 반사율(ρ)을 결정하기 위해, 온도 측정 시스템(100)은 전자기 방사선 소스들(102, 106) 중 하나만을 전자기 방사선을 방출하도록 활성화하고, 반사된 방사선을 측정할 수 있다. 반사율(ρ)은 기판(101)의 온도에 의존하며, 이는, 기판(101)의 온도의 결정을 가능하게 한다.
방출된 방사선(T1)의 강도(I_T1)는 다음의 수학식에 의해 표현된다:
위에 언급된 바와 같이, 전자기 방사선(L1 및 L2)은 각각 개개의 대응하는 전자기 방사선(L3 및 L4)의 강도(예컨대, I_L3, I_L4)(전자기 방사선 검출기들(103, 108)에 의해 각각 샘플링되고 측정됨)와 실질적으로 동일한 강도들(I_L1, I_L2)을 갖는다. 그에 따라, 이러한 등가에 기인하여, 수학식 3은 다음과 같이 재작성될 수 있다:
샘플의 절대 온도(T)는, 방출된 방사선 를 갖는 플랑크 법칙을 적용함으로써 계산되며, 여기서, 절대 온도(T)에서의 물체로부터의 주파수(v)의 스펙트럼 방사휘도는 다음에 의해 주어진다:
여기서, kB는 볼츠만(Boltzmann) 상수이고, h는 플랑크 상수이고, c는 물질이든 진공이든 매질에서의 빛의 속도이고, T는 기판(101)의 절대 온도이다. 플랑크 법칙의 준수는 일반적으로 물체의 방사율에 의해 매개되며, 이는, 실제 열 방사선 출력 대 플랑크 법칙에 따른 이론적 출력의 비로서 정의된다. 그에 따라, 플랑크 법칙이 물체, 이를테면 기판(101)의 온도를 추정하는 데 사용될 수 있다.
위의 일련의 수학식들은, 2개의 방사선 샘플에 기반하여 기판(101)의 온도를 추정하는 방식을 설명한다. 그러나, 이러한 수학식들은, 아래에 추가로 논의되는 바와 같이, 고온계가 임의적 수의 방사선 샘플을 수신하는 임의의 실시예로 확장될 수 있다.
도 2a, 도 2b, 및 도 2c는 본 개시내용의 일 양상에 따른 펄스열 신호들의 예들을 예시한다. 시변 전력 신호들의 예들이 도 2a 및 도 2b에 예시된다. 시변 전력 신호들(예컨대, 펄스형 신호들)은, 기판, 이를테면, 도 1에 도시된 기판(101)의 반사율을, 각각의 새로운 기판에 대해 수행되는 교정 프로세스 동안 측정하는 데 사용될 수 있다. 온도 측정 시스템, 이를테면, 도 1과 관련하여 설명된 온도 측정 시스템을 내부에 갖는 장치에 새로운 기판이 도입될 때, 각각의 전자기 방사선 소스는 기판의 반사율을 결정하기 위해 복수 회, 예컨대 10 회 펄싱된다. 하나 이상의 실시예에서, 온도 측정 시스템은, 반사율이 기판의 표면에 걸쳐 변하는 경우에, 전자기 방사선 소스들을 펄싱하면서 기판을 회전시킬 수 있다. 다른 실시예들에서, 온도 측정 시스템은 펄싱을 회전과 동기화할 수 있으므로, 시스템은 상이한 검출기들(103 및 108)을 사용하여 반사율을 이중-샘플링한다.
도 2a는 전자기 방사선 소스(102)에 인가될 신호(200)를 예시하며, 전자기 방사선 소스(102)는 차례로, 신호(200)에 따른 시변 강도를 갖는 전자기 방사선(L1)을 방출한다. 도 2b는 전자기 방사선 소스(106)에 인가될 신호(210)를 예시하며, 전자기 방사선 소스(106)는 차례로, 신호(210)에 따른 시변 강도를 갖는 전자기 방사선(L2)을 방출한다. 신호(200)는, t1의 주기 시간에 피크 전압(VL1)을 갖는 피크(201)를 갖는 시변 전압이다. 신호(210)는, t2의 주기 시간에 각각이 피크 전압(VL2)을 갖는 2개의 피크(211)를 갖는 시변 전압이다. 이러한 실시예에서, 피크들(201 및 211)은 시간상 중첩되지 않는다. 도 2c는, 전자기 방사선 소스들(102 및 106)이 신호들(200 및 210)에 따라 각각 동작될 때 고온계(110)에 의해 수신되는 예시적인 신호(220)를 예시한다. 고온계(110)는, 개개의 전자기 방사선 소스들(102 및 106)로부터 비롯된 반사된 방사선(R1 및 R2), 및 기판(101)의 열 에너지로 인해 기판(101)으로부터 비롯된 방출된 방사선(T1)을 수신한다. 수신된 신호(220)는 3개의 펄스, 즉, 신호(200)의 피크(201)에 대응하는 제1 펄스(221) 및 신호(210)의 피크들(211)에 대응하는 제2 및 제3 펄스들(222 및 223)을 갖는다.
시변 전력 신호들의 상이한 예들이 도 3a 및 도 3b에 예시된다. 도 3a는 전자기 방사선 소스(102)에 인가될 신호(300)를 예시하고, 도 3b는 전자기 방사선 소스(106)에 공급될 신호(310)를 예시한다. 신호(300)는, t1의 주기 시간에 피크 전압(VL1)을 갖는 피크(301)를 갖는 시변 전압이다. 신호(310)는, t2의 주기 시간에 각각이 피크 전압(VL2)을 갖는 2개의 피크(311, 312)를 갖는 시변 전압이다. 여기서, 하나의 피크(301)가 피크(311)와 시간상 중첩된다.
도 3c는, 전자기 방사선 소스들(102 및 106)이 신호들(300 및 310)에 따라 각각 동작될 때 고온계(110)에 의해 수신되는 예시적인 신호(320)를 예시한다. 수신된 신호(320)는 2개의 펄스, 즉, 중첩된 피크들(301 및 311)에 대응하는 제1 펄스(321) 및 피크(312)에 대응하는 제2 펄스(322)를 갖는다. 제1 펄스(321)는, 고온계(110)에 의해 동시에 수신되는 두 전자기 방사선 소스들(102 및 106) 모두로부터의 반사된 전자기 방사선에 의해 생성된다.
다시 도 1을 참조하면, 전자기 방사선 소스들(102 및 106)은, 개개의 방출 원뿔들(131 및 132)에서 모든 방위각들로 기판(101)을 향해 전자기 방사선을 방출한다. 전자기 방사선은 기판(101)을 조사하며, 부분적으로 흡수되고, 부분적으로 투과되고, 상이한 파장들에서 다양한 양들의 대응하는 반사 원뿔들로 부분적으로 반사된다. 특정 범위의 반사각들로 반사된 전자기 방사선은 고온계(110)를 향해 진행되어 고온계(110)에 의해 검출될 수 있다. 예컨대, 명확성을 위해 광선-추적 접근법을 사용하면, 전자기 방사선 소스들(102 및 106)로부터의 대응하는 방출 원뿔들(131 및 132)로 방출된 방사선(L1 및 L2)은 각각 입사각들(θ1 및 θ2)로 기판(101)에 입사되고, 기판(101)에서 부분적으로 반사된다. 반사된 방사선(R1 및 R2)은 반사 영역(133)에서 도 1에 예시된 바와 같이 고온계(110)를 향해 진행되어 고온계(110)에 의해 검출된다. 고온계(110)에 의해 샘플링되는 반사 영역(133)은, 고온계(110)에 의해 관측되는 방위각에 의해 정의되는, 각각의 방출 원뿔(131 및 132)로부터 기판(101)에 의해 반사되는 방사선의 대역의 부분을 포함한다. 입사각들(θ1 및 θ2)이 특정 범위 내에 있을 때, 반사된 방사선은 고온계(110)에 의해 관측되는 방위각에 걸쳐 고온계(110)에 의해 검출된다.
도 4는, 도 1의 온도 측정 시스템(100)을 포함하는 처리 챔버(400)의 개략적인 단면을 예시한다. 처리 챔버(400)는, 인클로저(402), 인클로저(402) 내에 배치되는 기판 지지부(404), 인클로저(402)에 결합되는 처리 모듈(403), 복수의 전자기 방사선 소스들(405; 405-1, 405-2, 405-3, 405-4, 405-5, 및 405-6) 및 복수의 소스들(405)에 결합되는 신호 생성기들(407; 407-1, 407-2, 407-3, 407-4, 407-5, 및 407-6), 복수의 검출기들(406; 406-1, 406-2, 406-3, 406-4, 406-5, 및 406-6), 및 고온계(408)를 특징으로 한다.
처리 모듈(403)은, 인클로저(402) 내로 물질들을 도입하기 위한 하나 이상의 도관(411)(2개가 도시됨)을 포함한다. 도관들(411)은 가스들 또는 액체들을 도입하는 데 사용될 수 있고, 도 4에 도시된 바와 같이 직선이거나, 임의의 원하는 정도로 굴곡질 수 있다. 2개의 도관(411)이 도 4에 도시되지만 임의의 수가 사용될 수 있다. 예컨대, 처리 모듈(403)은, 다수의 구역들 또는 통로들을 가질 수 있는 샤워헤드를 포함할 수 있다. 처리 모듈(403)은, 적절한 도관들을 통해 임의의 원하는 전달 장치, 이를테면, 가스 박스들, 증발기들, 앰풀들 등에 결합될 수 있다.
기판 지지부(404)는, 기판 지지부(404)에 매립된 가열 램프들에 의해 가열된다. 기판 지지부(404)는 또한, 기판 지지부(404) 상의 기판(401)의 정전기적 고정을 제공하기 위해, 예컨대 바이어스 요소들을 사용하여 대전될 수 있다. 처리 동안, 처리 사이클들 사이에서, 또는 둘 모두에서 회전 운동을 제공하기 위해, 회전 드라이브(도시되지 않음)가 기판 지지부(404)에 결합될 수 있다. 처리 동안 기판(401)이 회전되는 실시예들에서, 기판(401)은, 온도 균일성이 제어될 수 있도록 기판(401) 상의 상이한 위치들의 온도를 모니터링하기 위해, 선택된 간격들로 탐침될 수 있다.
각각의 신호 생성기(407-1 내지 407-6)는 개개의 전자기 방사선 소스(405)에 결합된다. 신호 생성기들(407-1 내지 407-6)은 각각 시변 신호들을 생성하고, 개개의 전자기 방사선 소스(405)에 시변 신호들을 인가한다. 전자기 방사선 소스들(405-1 내지 405-6)은 기판(401)을 향해 전자기 방사선(L1 내지 L6)을 방출한다. 복수의 전자기 방사선 소스들(405-1 내지 405-6)은 기판(401)에 열 에너지를 제공하기 위한 열원들일 수 있다.
각각의 검출기(406-1 내지 406-6)는, 기판(401)에서 부분적으로 반사되고 고온계(408)에 의해 수신되는 전자기 방사선(L1 - L6)에 대응하는 전자기 방사선(L1a - L6a)을 검출하기 위해 개개의 전자기 방사선 소스(405-1 내지 405-6)에 인접하게 배치된다. 각각의 전자기 방사선 검출기(406-1 내지 406-6)의 부분은 개개의 전자기 방사선 소스(405-1 내지 405-6)의 방출 요소에 대한 가시선 내에 위치한다. 전자기 방사선 검출기들(406-1 내지 406-6)은, 개개의 샘플링 레이트들로 방사선 빔들(L1a - L6a)을 샘플링하기 위한 지원 회로들을 포함한다.
처리 챔버(400)는, 각각이 대응하는 신호 생성기(407) 및 전자기 방사선 검출기(406)를 갖는 임의의 수의 소스(405)를 포함할 수 있다.
고온계(408)는 기판(401)으로부터 고온계(408)를 향해 전파되는 전자기 방사선을 검출한다. 고온계(408)에 의해 검출되는 방사선은, 기판(401)으로부터 방출되는 방사선(T1) 및 반사된 방사선(R1 - R6)을 포함한다.
동작 시, 처리 챔버(400)는, 도 1과 관련하여 위에 설명된 것과 유사한 방식으로 기판(401)의 온도를 추정한다. 여기서, 처리 챔버(400)는 6개의 전자기 방사선 소스(405-1 내지 405-6) 및 검출기(406-1 내지 406-6)를 포함하지만, 임의의 수의 소스 및 검출기가 사용될 수 있다. 그러한 실시예들에서, 고온계(408)는, 임의의 수의 전자기 방사선 소스로부터 소싱되고 기판(401)으로부터 반사된 방사선, 및 방출된 전자기 방사선(T1)의 방사선 강도(I_SP)를 다음과 같이 반환할 것이다:
도 2a 내지 도 3c와 관련하여 위에 설명된 바와 같이 결정될 수 있는 반사율(ρ)의 정의에 기반하여, 수학식 6은 다음과 같이 재작성될 수 있다:
각각의 전자기 방사선(L1, L2, L3, ... Ln)은, 전자기 방사선 검출기들(406)에 의해 샘플링되는 대응하는 전자기 방사선(L1a, L2a, L3a, ... Lna)과 실질적으로 동일한 강도를 갖는다. 그에 따라, 수학식 7은 다음과 같이 재작성될 수 있다:
결과적으로, 방출된 전자기 방사선의 강도(I_T1)는, 고온계(408)에 의해 반환된 총 방사선의 강도(I_SP)로부터, 결정된 반사율(ρ) 및 검출기들(406)에 의해 검출되는 입사 전자기 방사선(I_Lia)에 기반한 반사된 방사선의 강도()를 감산함으로써 계산된다. 이어서, 도 1과 연관되어 설명된 바와 같이, 방출된 전자기 방사선(T1)의 강도(I_T1)에 플랑크 법칙을 적용함으로써 기판(401)의 온도가 추정된다.
도 4에서, 전자기 방사선 소스들, 검출기들, 및 고온계가 기판(401) 아래에 설치된 것으로 도시된다. 그러나, 이러한 구성요소들은 처리 챔버(400)의 임의의 편리한 위치, 이를테면, 기판(401) 위의 위치에 배치될 수 있다.
처리 챔버(400)는, 화학 기상 증착(CVD) 챔버, 이를테면, 플라즈마 강화 CVD 챔버, 고밀도 플라즈마 CVD 챔버, 저압 CVD 챔버, 감소된 압력 CVD 챔버, 또는 대기압 CVD 챔버일 수 있다. 다른 실시예들에서, 처리 챔버(400)는 또한, PVD 챔버, 식각 챔버(열 또는 플라즈마), 에피택시 챔버, 어닐링 챔버, 또는 온도 모니터링이 유용할 수 있는 임의의 다른 처리 챔버일 수 있다. 처리 챔버(400)의 예들은, CVD 챔버들, 이를테면, 캘리포니아 주 산타 클라라의 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드(Applied Materials Inc.)로부터 상업적으로 입수가능한 AKT® PECVD 챔버들, PRODUCER™ 챔버들, 및 PRECISION 5000® 챔버들을 포함할 수 있다.
제어기(420)는 도 1의 제어기와 실질적으로 동일할 수 있다. 제어기(420)는, 기판(401)의 온도를 추정하기 위해, 고온계(408) 및 그의 관련 회로들에 결합되어 고온계(408)에 의해 수신되는 데이터를 모니터링하고 그 데이터를 처리할 수 있다.
하나 이상의 실시예에서, 처리 챔버(400)는, 기판(401)의 다수의 위치들에서의 온도들을 검출하기 위해 복수의 고온계들(408)을 포함할 수 있다. 복수의 고온계들(408)로부터의 온도 표시들을 사용함으로써, 기판(401)의 온도 불균일성이 검출될 수 있고, 기판(401)의 온도 균일성이 개선될 수 있다.
다른 실시예들에서, 복수의 기판들이 처리 챔버(400)에서 동시에 처리되도록 기판 지지부(404) 상에 배치될 수 있고, 복수의 고온계들이 제공될 수 있으며, 하나 이상의 고온계는 각각의 기판에 대응한다.
도 5는 본 개시내용의 양상들에 따른, 기판 온도를 추정하는 예시적인 방법에 대한 흐름도(500)이다.
동작(502)에서, 신호 생성기가 사용되어 전자기 방사선 소스에 대한 시변 전력의 펄스형 신호들을 생성한다. 신호 생성기는, 상이한 주기성들, 펄스 형상들(예컨대, 정현파 펄스들 또는 삼각 펄스들), 펄스 패턴들 및/또는 진폭들을 갖는 다양한 파형들을 생성할 수 있다. 하나 초과의 전자기 방사선 소스가 사용될 수 있으며, 각각의 전자기 방사선 소스는 개개의 신호 생성기를 포함한다.
동작(504)에서, 전자기 방사선 소스는, 신호 생성기로부터의 신호에 따라 기판을 향해 전자기 방사선을 방출한다. 다수의 전자기 방사선 소스들이 사용되는 경우에, 각각의 소스는 대응하는 신호 생성기로부터의 신호에 따라 방출한다.
동작(506)에서, 검출기는, 전자기 방사선 소스에 의해 방출되는 방사선을 비롯한 전자기 방사선을 검출한다. 하나 이상의 실시예에서, 각각의 검출기의 탐침 헤드가 대응하는 전자기 방사선 소스의 방출 요소에 대한 가시선 내에 배치된다. 방출된 전자기 방사선은 모든 각도들에서 실질적으로 일정한 강도를 갖는다. 하나 이상의 실시예에서, 검출기의 탐침 헤드는, 전자기 방사선 소스의 방출 원뿔의 원뿔형 표면과 정렬될 수 있다. 다수의 전자기 방사선 소스들이 사용되는 경우에, 각각의 소스는 대응하는 검출기를 갖는다.
동작(508)에서, 고온계는 기판으로부터 방출 및/또는 반사되는 전자기 방사선의 강도를 검출한다. 고온계에서 수신되는 전자기 방사선은, 기판으로부터 방출되는 열 전자기 방사선, 및 기판으로부터 반사되는 전자기 방사선을 포함한다.
동작(510)에서, 제어기는, 방출된 강도를 획득하기 위해, 고온계에 의해 수신되는 전자기 방사선의 총 강도로부터, 샘플링된 전자기 방사선 강도들의 합을 감산함으로써, 방출된 전자기 방사선(도 1에서 T1)의 강도를 결정한다. 제어기는 추가로, 위에 설명된 바와 같이, 결정된 방출된 전자기 방사선 강도에 플랑크 법칙을 적용함으로써 기판의 온도(T)를 추정한다.
본 개시내용의 실시예들은 추가로, 다음의 단락들 중 임의의 하나 이상에 관한 것이다:
1. 온도를 추정하기 위한 장치로서, 이 장치는, 반사 평면을 향해 전자기 방사선을 방출하도록 위치하는 복수의 전자기 방사선 소스들, 복수의 전자기 방사선 검출기들 ― 각각의 전자기 방사선 검출기는, 복수의 전자기 방사선 소스들 중 대응하는 전자기 방사선 소스에 의해 방출되는 전자기 방사선을 샘플링하도록 위치함 ―, 복수의 전자기 방사선 소스들로부터 비롯되고 반사 평면으로부터 반사되는 전자기 방사선을 수신하도록 위치하는 고온계; 및 고온계 및 전자기 방사선 검출기들에 의해 수신되는 전자기 방사선에 기반하여 온도를 추정하도록 구성되는 프로세서를 포함한다.
2. 온도를 추정하기 위한 장치로서, 이 장치는, 반사 평면을 향해 전자기 방사선을 방출하도록 위치하는 복수의 전자기 방사선 소스들 ― 각각의 전자기 방사선 소스는 방출 원뿔로 전자기 방사선을 방출하도록 구성됨 ―, 복수의 전자기 방사선 검출기들 ― 각각의 전자기 방사선 검출기는, 복수의 전자기 방사선 소스들 중 대응하는 전자기 방사선 소스에 의해 방출되는 전자기 방사선을 샘플링하도록 위치함 ―, 복수의 전자기 방사선 소스들로부터 비롯되고 반사 평면으로부터 반사되는 전자기 방사선을 수신하도록 위치하는 고온계; 및 고온계 및 전자기 방사선 검출기들에 의해 수신되는 전자기 방사선에 기반하여 온도를 추정하도록 구성되는 프로세서를 포함한다.
3. 온도를 추정하기 위한 방법으로서, 이 방법은, 복수의 전자기 방사선 소스들 각각에 의해, 기판을 향해 전자기 방사선을 방출하는 단계; 복수의 전자기 방사선 검출기들 각각에 의해, 복수의 전자기 방사선 소스들 중 대응하는 전자기 방사선 소스에 의해 방출되는 전자기 방사선을 샘플링하는 단계; 고온계에 의해, 기판으로부터 반사되는 전자기 방사선 및 기판에 의해 방출되는 전자기 방사선을 수신하는 단계; 및 프로세서를 사용하여, 기판에 의해 방출되는 전자기 방사선에 기반하여 기판의 온도를 추정하는 단계를 포함한다.
4. 단락 1 내지 단락 3 중 어느 한 단락에 따른 장치 또는 방법에서, 각각의 전자기 방사선 검출기는, 대응하는 전자기 방사선 소스의 방출 요소에 대한 가시선 내에 배치되는 탐침 헤드를 포함한다.
5. 단락 4에 따른 장치 또는 방법에서, 각각의 전자기 방사선 소스는 반사 평면을 향해 방출 원뿔로 전자기 방사선을 방출하도록 구성되고, 제1 각도에서의 방출 원뿔의 전자기 방사선의 부분은 반사 평면으로부터 반사되고 이어서 고온계에 의해 수신된다.
6. 단락 5에 따른 장치 또는 방법에서, 각각의 전자기 방사선 검출기의 탐침 헤드는 방출 원뿔의 원뿔형 표면과 정렬되도록 만곡되고, 제2 각도에서의 방출 원뿔의 전자기 방사선을 샘플링하도록 구성된다.
7. 단락 6에 따른 장치 또는 방법에서, 제1 각도에서의 방출 원뿔의 전자기 방사선의 하나의 부분은 제2 각도에서의 방출 원뿔의 전자기 방사선의 다른 부분과 실질적으로 동일한 강도를 갖는다.
8. 단락 1 내지 단락 7 중 어느 한 단락에 따른 장치 또는 방법에서, 프로세서는, 고온계에 의해 수신되는 전자기 방사선의 강도 및 전자기 방사선 검출기들에 의해 샘플링되는 전자기 방사선의 강도를 수신하고; 전자기 방사선 검출기들에 의해 샘플링되는 전자기 방사선의 강도로부터 반사 평면으로부터의 반사된 방사선의 강도를 결정하고; 온도를 추정하기 위해, 고온계에 의해 수신되는 전자기 방사선의 강도로부터 반사된 방사선의 강도를 감산하도록 구성된다.
9. 단락 8에 따른 장치 또는 방법에서, 반사 평면으로부터의 반사된 방사선의 강도는, 전자기 방사선 검출기들에 의해 샘플링되는 전자기 방사선의 강도에 반사 평면에서의 알려진 반사율을 적용함으로써 결정된다.
10. 단락 9에 따른 장치 또는 방법에서, 반사율은: 전자기 방사선 검출기에 의해 샘플링되는 전자기 방사선의 최대 강도로부터 전자기 방사선 검출기에 의해 샘플링되는 전자기 방사선의 최소 강도를 감산함으로써 제1 양을 계산하고; 고온계에 의해 검출되는 전자기 방사선의 최대 강도로부터 고온계에 의해 검출되는 전자기 방사선의 최소 강도를 감산함으로써 제2 양을 계산하고; 제1 양 대 제2 양의 비를 계산함으로써 결정된다.
11. 단락 1 내지 단락 10 중 어느 한 단락에 따른 장치 또는 방법에서, 온도는, 고온계에 의해 수신되는 전자기 방사선의 강도와 반사 평면으로부터 반사되는 전자기 방사선의 강도 사이의 차이에 플랑크 법칙을 적용함으로써 추정된다.
12. 단락 11에 따른 장치 또는 방법에서, 각각의 전자기 방사선 검출기는, 대응하는 전자기 방사선 소스의 방출 요소에 대한 가시선 내에 배치되는 탐침 헤드를 포함한다.
13. 단락 12에 따른 장치 또는 방법에서, 각각의 전자기 방사선 소스는 기판을 향해 방출 원뿔로 전자기 방사선을 방출하고, 제1 각도에서의 방출 원뿔의 전자기 방사선의 부분은 반사 평면으로부터 반사되고 이어서 고온계에 의해 수신된다.
14. 단락 13에 따른 장치 또는 방법에서, 각각의 전자기 방사선 검출기의 탐침 헤드는 방출 원뿔의 원뿔형 표면과 정렬되도록 만곡되고, 제2 각도에서의 방출 원뿔의 전자기 방사선을 서브스트레이팅하도록 구성된다.
15. 단락 14에 따른 장치 또는 방법에서, 제1 각도에서의 방출 원뿔의 전자기 방사선은 제2 각도에서의 방출 원뿔의 전자기 방사선과 실질적으로 동일한 강도를 갖는다.
16. 단락 15에 따른 장치 또는 방법은, 고온계에 의해 수신되는 전자기 방사선으로부터, 기판으로부터 반사되는 전자기 방사선을 감산함으로써, 기판에 의해 방출되는 전자기 방사선을 결정하는 것을 더 포함한다.
17. 단락 16에 따른 장치 또는 방법은, 각각의 전자기 방사선 소스에 의해 샘플링되는 전자기 방사선의 강도에 기판의 알려진 반사율을 곱하고, 결과를 합산하고, 고온계에 의해 수신되는 전자기 방사선의 강도로부터 합계를 감산함으로써, 기판에 의해 방출되는 전자기 방사선의 강도를 계산하는 것을 더 포함한다.
18. 단락 17에 따른 장치 또는 방법에서, 기판의 반사율은, 반사된 전자기 방사선의 강도 대 입사 전자기 방사선의 강도의 비이다.
19. 단락 17에 따른 장치 또는 방법에서, 기판의 반사율은, 전자기 방사선 소스에 의해 방출되는 전자기 방사선의 최대 강도에서 최소 강도를 뺀 것을, 전자기 방사선 소스에 의해 방출되고 반사 평면에서 반사되는 전자기 방사선의 최대 강도에서 최소 강도를 뺀 것으로 나눔으로써 계산된다.
20. 단락 1 내지 단락 19 중 임의의 단락에 따른 장치 또는 방법은, 기판에 의해 방출되는 전자기 방사선에 플랑크 법칙을 적용함으로써 기판의 온도를 추정하는 것을 더 포함한다.
앞선 설명은 관련 기술분야의 통상의 기술자가 본원에 설명된 다양한 실시예들 실시할 수 있게 하도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 수정들이 관련 기술분야의 통상의 기술자들에게는 용이하게 명백할 것이며, 본원에 정의된 일반적인 원리들은 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 예컨대, 본 개시내용의 범위를 벗어나지 않으면서, 논의된 요소들의 기능 및 배열에서 변경들이 이루어질 수 있다. 다양한 예들은 다양한 절차들 또는 구성요소들을 적절히 생략, 치환 또는 부가할 수 있다. 또한, 일부 예들과 관련하여 설명되는 특징들은 일부 다른 예들로 조합될 수 있다. 예컨대, 본원에 기재된 양상들 중 임의의 수의 양상들을 사용하여 장치가 구현될 수 있거나 또는 방법이 실시될 수 있다. 게다가, 본 개시내용의 범위는, 본원에 기재된 본 개시내용의 다양한 양상들에 부가하여 또는 그 이외의 다른 구조, 기능성 또는 구조 및 기능성을 사용하여 실시되는 그러한 장치 또는 방법을 망라하도록 의도된다. 본원에 개시되는 본 개시내용의 임의의 양상은 청구항의 하나 이상의 요소에 의해 구현될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "예시적인"이라는 단어는 "예, 예시, 또는 예증으로서 기능하는 것"을 의미한다. 본원에서 "예시적인" 것으로서 설명되는 임의의 양상은 반드시 다른 양상들에 비해 바람직하거나 유리한 것으로 해석될 필요는 없다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "결정"이라는 용어는 광범위하게 다양한 동작들을 포함한다. 예컨대, "결정"은 계산, 컴퓨팅, 처리, 도출, 검사, 검색(예컨대, 표, 데이터베이스 또는 다른 데이터 구조에서의 검색), 확인 등을 포함할 수 있다. 또한, "결정"은 수신(예컨대, 정보 수신), 액세스(예컨대, 메모리 내의 데이터에 액세스) 등을 포함할 수 있다. 또한, "결정"은 해결, 선택, 선정, 설정 등을 포함할 수 있다.
본원에 개시된 방법들은, 방법들을 달성하기 위한 하나 이상의 동작 또는 작동을 포함한다. 방법 동작 및/또는 작동들은 청구항들 또는 본 개시내용의 범위를 벗어나지 않으면서 서로 상호교환될 수 있다. 다시 말해서, 동작들 또는 작동들의 특정 순서가 특정되지 않는 한, 특정 동작들 및/또는 작동들의 순서 및/또는 사용은 청구항들의 범위를 벗어나지 않으면서 수정될 수 있다.
다음의 청구항들은 본원에 나타낸 실시예들로 제한되도록 의도되는 것이 아니라, 청구항들의 문언에 부합하는 최대 범위를 부여하려는 것이다. 청구항 내에서, 단수의 요소에 대한 참조는 구체적으로 언급되지 않는 한 "하나 및 오직 하나"를 의미하도록 의도되는 것이 아니라 "하나 이상"을 의미하도록 의도된다. 달리 구체적으로 언급되지 않는 한, "일부"라는 용어는 하나 이상을 지칭한다. 관련 기술분야의 통상의 기술자들에게 알려져 있거나 추후에 알려지게 될 본 개시내용 전반에 걸쳐 설명된 다양한 양상들의 요소들에 대한 모든 구조적 및 기능적 등가물들은, 인용에 의해 본원에 명백히 포함되고, 청구항들에 의해 포함되도록 의도된다. 더욱이, 본원에 개시된 어떠한 것도, 청구항들에 그러한 개시내용이 명시적으로 언급되어 있는지 여부와 관계없이, 공중에 전용되도록 의도되는 것은 아니다.
전술한 내용이 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 다른 그리고 추가적인 실시예들이 본 개시내용의 기본적인 범위로부터 벗어나지 않으면서 고안될 수 있으며, 본 개시내용의 범위는 하기의 청구항들에 의해 결정된다.

Claims (20)

  1. 온도를 추정하기 위한 장치로서,
    반사 평면을 향해 전자기 방사선을 방출하도록 위치하는 복수의 전자기 방사선 소스들;
    복수의 전자기 방사선 검출기들 ― 각각의 전자기 방사선 검출기는 전자기 방사선을 수신하도록 구성된 탐침 헤드를 포함하고, 상기 탐침 헤드는 상기 복수의 전자기 방사선 소스들 중 대응하는 전자기 방사선 소스에 의해 방출되는 전자기 방사선을 샘플링하기 위해 상기 전자기 방사선 소스들과 상기 반사 평면 사이의 위치에 위치함 ―;
    상기 복수의 전자기 방사선 소스들로부터 비롯되고 상기 반사 평면으로부터 반사되는 전자기 방사선을 수신하도록 위치하는 고온계; 및
    상기 고온계에 의해 수신되고 상기 전자기 방사선 검출기들에 의해 샘플링되는 상기 전자기 방사선에 기반하여 온도 추정치를 출력하도록 구성되는 프로세서
    를 포함하는, 온도를 추정하기 위한 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    각각의 탐침 헤드는 대응하는 전자기 방사선 소스의 방출 요소에 대한 가시선 내에 배치되는, 온도를 추정하기 위한 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    각각의 전자기 방사선 소스는, 상기 반사 평면을 향해 방출 원뿔로 전자기 방사선을 방출하도록 구성되고, 제1 각도에서의 상기 방출 원뿔의 전자기 방사선의 부분은 상기 반사 평면으로부터 반사되고 이어서 상기 고온계에 의해 수신되는, 온도를 추정하기 위한 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    각각의 전자기 방사선 검출기의 상기 탐침 헤드는 상기 방출 원뿔의 원뿔형 표면과 정렬되도록 만곡되고, 제2 각도에서의 상기 방출 원뿔의 전자기 방사선을 샘플링하도록 구성되는, 온도를 추정하기 위한 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 각도에서의 상기 방출 원뿔의 전자기 방사선의 부분은 상기 제2 각도에서의 상기 방출 원뿔의 전자기 방사선의 다른 부분과 동일한 강도를 갖는, 온도를 추정하기 위한 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 고온계에 의해 수신되는 전자기 방사선의 강도 및 상기 전자기 방사선 검출기들에 의해 샘플링되는 전자기 방사선의 강도를 수신하고; 상기 전자기 방사선 검출기들에 의해 샘플링되는 전자기 방사선의 강도로부터 상기 반사 평면으로부터의 반사된 방사선의 강도를 결정하고; 상기 온도를 추정하기 위해, 상기 고온계에 의해 수신되는 전자기 방사선의 강도로부터 상기 반사된 방사선의 강도를 감산하도록 구성되는, 온도를 추정하기 위한 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 반사 평면으로부터의 상기 반사된 방사선의 강도는, 상기 전자기 방사선 검출기들에 의해 샘플링되는 전자기 방사선의 강도에 상기 반사 평면에서의 알려진 반사율을 적용함으로써 결정되는, 온도를 추정하기 위한 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 반사율은,
    상기 전자기 방사선 검출기들에 의해 샘플링되는 전자기 방사선의 최대 강도로부터 상기 복수의 전자기 방사선 검출기의 적어도 하나의 전자기 방사선 검출기에 의해 샘플링되는 전자기 방사선의 최소 강도를 감산함으로써 제1 양을 계산하고;
    상기 고온계에 의해 검출되는 전자기 방사선의 최대 강도로부터 상기 고온계에 의해 검출되는 전자기 방사선의 최소 강도를 감산함으로써 제2 양을 계산하고;
    상기 제1 양 대 상기 제2 양의 비를 계산함으로써 결정되는, 온도를 추정하기 위한 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 온도는, 상기 고온계에 의해 수신되는 전자기 방사선의 강도와 상기 반사 평면으로부터 반사되는 전자기 방사선의 강도 사이의 차이에 플랑크(Planck) 법칙을 적용함으로써 추정되는, 온도를 추정하기 위한 장치.
  10. 온도를 추정하기 위한 장치로서,
    반사 평면을 향해 전자기 방사선을 방출하도록 위치하는 복수의 전자기 방사선 소스들 ― 각각의 전자기 방사선 소스는 방출 원뿔에서 전자기 방사선을 방출하도록 구성됨 ―;
    복수의 전자기 방사선 검출기들 ― 각각의 전자기 방사선 검출기는 전자기 방사선을 수신하도록 구성된 탐침 헤드를 포함하고, 상기 탐침 헤드는 상기 복수의 전자기 방사선 소스들 중 대응하는 전자기 방사선 소스에 의해 방출되는 전자기 방사선을 샘플링하기 위해 상기 전자기 방사선 소스들과 상기 반사 평면 사이의 위치에 위치함 ―;
    상기 복수의 전자기 방사선 소스들로부터 비롯되고 상기 반사 평면으로부터 반사되는 전자기 방사선 추정치를 수신하도록 위치하는 고온계; 및
    상기 고온계 및 상기 전자기 방사선 검출기들에 의해 수신되는 상기 전자기 방사선에 기반하여 온도 추정치를 출력하도록 구성되는 프로세서
    를 포함하는, 온도를 추정하기 위한 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    각각의 탐침 헤드는 대응하는 전자기 방사선 소스의 방출 요소에 대한 가시선 내에 배치되는, 온도를 추정하기 위한 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    제1 각도에서의 상기 방출 원뿔의 전자기 방사선의 부분은 상기 반사 평면으로부터 반사되고 이어서 상기 고온계에 의해 수신되는, 온도를 추정하기 위한 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    각각의 전자기 방사선 검출기의 상기 탐침 헤드는 상기 방출 원뿔의 원뿔형 표면과 정렬되도록 만곡되고, 제2 각도에서의 상기 방출 원뿔의 전자기 방사선을 샘플링하도록 구성되는, 온도를 추정하기 위한 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 각도에서의 상기 방출 원뿔의 전자기 방사선의 부분은 상기 제2 각도에서의 상기 방출 원뿔의 전자기 방사선의 다른 부분과 동일한 강도를 갖는, 온도를 추정하기 위한 장치.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 고온계에 의해 수신된 전자기 방사선의 강도 및 상기 전자기 방사선 검출기들에 의해 샘플링된 전자기 방사선의 강도를 수신하고, 상기 전자기 방사선 검출기들에 의해 샘플링된 상기 전자기 방사선의 강도로부터 상기 반사 평면으로부터의 반사된 방사선의 강도를 결정하고, 상기 온도를 추정하기 위해 상기 고온계에 의해 수신된 상기 전자기 방사선의 강도로부터 상기 반사된 방사선의 강도를 감산하도록 구성되는, 온도를 추정하기 위한 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 반사 평면으로부터의 반사된 방사선의 강도는 상기 전자기 방사선 검출기들에 의해 샘플링된 전자기 방사선의 강도에 상기 반사 평면에서의 알려진 반사율을 적용함으로써 결정되는, 온도를 추정하기 위한 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 반사율은,
    상기 전자기 방사선 검출기들에 의해 샘플링되는 전자기 방사선의 최대 강도로부터 상기 복수의 전자기 방사선 검출기들 중 적어도 하나의 전자기 방사선 검출기에 의해 샘플링되는 전자기 방사선의 최소 강도를 감산함으로써 제1 양을 계산하고;
    상기 고온계에 의해 검출된 전자기 방사선의 최대 강도로부터 상기 고온계에 의해 검출된 전자기 방사선의 최소 강도를 감산함으로써 제2 양을 계산하고; 그리고
    상기 제2 양에 대한 상기 제1 양의 비율을 계산함으로써 결정되는, 온도를 추정하기 위한 장치.
  18. 제10항에 있어서,
    상기 온도는 상기 고온계에 의해 수신된 전자기 방사선의 강도와 상기 반사 평면으로부터 반사된 전자기 방사선의 강도 사이의 차이에 플랑크의 법칙을 적용함으로써 추정되는, 온도를 추정하기 위한 장치.
  19. 온도를 추정하기 위한 장치로서,
    반사 평면을 향해 전자기 방사선을 방출하도록 위치하는 복수의 전자기 방사선 소스들 ― 각각의 전자기 방사선 소스는 방출 원뿔로 전자기 방사선을 방출하도록 구성됨 ―;
    복수의 전자기 방사선 검출기들 ― 각각의 전자기 방사선 검출기는 전자기 방사선을 수신하도록 구성된 탐침 헤드를 포함하고, 상기 탐침 헤드는 상기 복수의 전자기 방사선 소스들 중 대응하는 전자기 방사선 소스에 의해 방출되는 전자기 방사선을 샘플링하기 위해 상기 전자기 방사선 소스들과 상기 반사 평면 사이의 위치에 위치하고, 각각의 탐침 헤드는 대응하는 전자기 방사선 소스의 방출 요소에 대한 가시선 내에 배치되고, 제1 각도에서의 상기 방출 원뿔의 전자기 방사선의 부분은 상기 반사 평면으로부터 반사되고 이어서 고온계에 의해 수신됨 ―;
    상기 복수의 전자기 방사선 소스들로부터 비롯되고 상기 반사 평면으로부터 반사되는 전자기 방사선 추정치를 수신하도록 위치하는 고온계; 및
    상기 고온계 및 상기 전자기 방사선 검출기들에 의해 수신된 전자기 방사선에 기초하여 온도 추정치를 출력하도록 구성되는 프로세서 ― 상기 온도는 상기 고온계에 의해 수신되는 전자기 방사선의 강도와 상기 반사 평면으로부터 반사되는 전자기 방사선의 강도 사이의 차이에 플랑크(Planck) 법칙을 적용함으로써 추정됨 ―
    를 포함하는, 온도를 추정하기 위한, 장치.
  20. 제19항에 있어서, 각각의 전자기 방사선 검출기의 상기 탐침 헤드는 상기 방출 원뿔의 원뿔형 표면에 정렬되도록 만곡되고, 제2 각도에서의 상기 방출 원뿔의 전자기 방사를 샘플링하도록 구성되고, 상기 제1 각도에서의 상기 방출 원뿔 내의 상기 전자기 방사선의 부분은 상기 제2 각도에서의 상기 방출 원뿔 내의 전자기 방사선의 다른 부분과 동일한 강도를 갖는, 온도를 추정하기 위한 장치.
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