TWI294515B - Method for determining the temperature of a semiconductor wafer in a rapid thermal processing system - Google Patents

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1294515 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本餐明係關於-種方、法’此方法藉由至少_自快速加熱(RTp) -- 系統量取之量測訊號及量測值來測sRTP-系統模型中至少二狀態 / 變數，該量測值與要測定之狀態變數有關。本發明尤其是關於二 種方法’用以>収物體之溫度，尤其是基板，例如在快速加熱設 備内之半導體晶圓，於其中物體或基板係由輻射源加熱。 習知於半導體製程中，快速加熱設備係用於熱處理基板，例 • 如半導體晶圓。此設備主要用於晶圓之熱處理，尤其是矽晶圓， 但也可用於化合半導體晶圓，例如由Π_νι，ΙΙΙ-ν&ιν_ιν半導體 組合之晶圓。於快速加熱設備内熱處理半導體晶圓時有一重要特 徵，即於熱處理時要準確控制晶圓溫度。另一方面晶圓溫度控制 則品於法處理時準確測定晶圓溫度，以相應之控制快速加熱設 備。本發明係特別有關於快速加熱設備内半導體晶圓受熱處理時 之溫度測定。概括而言，本發明係關於自RTp系統模型測定狀態 變數’此RTP系統模型藉模型參數描述此之狀態。 •【先前技術】 習知有不同之方法用以測定半導體晶圓於快速熱處理設備内 之溫度。一方面，已知在半導體晶圓及/或其附近安裝熱電耦以量 測溫度。然而此方法有一問題，一方面將熱電耦安裝於半導體晶 圓上極為複雜’另一方面也會造成局部溫度之不均勻性，因為一 般而言，熱電耦必須與半導體晶圓有熱導接觸，另外，至少在熱 電幸馬附近會影響快速加熱設備内之輻射場。 另一種非接觸式之方法中，例如由同一申請人提出之專利申 请案及專利 DE-A_19852320，US 6，191，392 及 US 6,396,363 中，已 知使用非接觸式溫度量測。在此非接觸式溫度量測中，安裝有一 1294515 第了高溫計，其指向晶圓之-側，以量取自晶圓之轉射，包括晶 圓之熱輻射，及從晶圓反射回之輻射源輻射。另外安裝有一第二 高溫計，其指向輕射源以量取自触源發出之輻射，此轉射源^ 射有加以調變。缺源之機可如輯定，使調變不會影塑晶圓 之熱輕射，但可自晶圓反射回之細源中測量。藉由二演算 法可以-程度之確定，自第-高溫計量得之晶圓純射，分離自 晶圓反射回之城源補。如此即可自其熱鋪測出晶圓之溫度。 、此類之溫度法需兩只高溫計或感聰，即所謂之晶圓高 溫計（或-般用以測量自晶κ發射出及從晶圓反射回或是穿越晶 圓透射之輕射之感測器），及-燈高溫計（或第二量測系統，用以 !測自燈或1¾射源發射狀細），各感_都極為昂眚。除此之 外，燈高溫計或第二量測系統不僅量測自輕射源發射出之輕射， 也包括-部份從晶圓發射出之細，使半導體晶圓溫度不 量出，而需額外之裝置用以準確量測燈騎，如同人 de-a-·5·專利申請案中所描述。另一問題係來自對晶圓之 溫度-時間·行為快速加熱系統要有極高之動態表現1如若 大於25叱/秒之晶圓加熱率，則熱輕射源之輕射訊號及榜 射訊號均有調變頻率範_之頻率成分。使由熱輻射源量測出^ 由晶圓高溫計量測出之輻射，在頻域得狀大小比例 丑 ，此造成之㈣量賴差，可能使聽態義迴路控制系ς之 穩足性及效果㈣影響。均雜觸式及藉由靖細 溫度量測因而主要適用於敎之系統，亦即系統或溫度·時間程^ 之動態較快速加熱設備晶圓系統之動態為差及準财，也妒 輕射源之調，頻率相比變化較慢。另外之問題來自感測器之:感 度，，來自，測準確度之要求’因調變之輕射大小必須非常谁^ 加以量測，藉此制值來確定物體u圓）之發射率及/或透射^。 1294515 【發明内容】 由上述之技術現況出發，本發明之任務為提出一種方法，用 •以敎㈣加触備料賴„之溫度，於射餘係以韓射 源加熱，此万法以簡單且低成本之方式準销定半導體晶圓之溫 :度。另外本發明之任務為測定Rtp系統之狀態變數，此可以是俠 速加熱設備内半導體晶圓溫度之狀態變數。 、…根據本發明，此職快速加熱設備内物冑（尤指基板，例如 半導體晶®)溫度之方法包括··物體(例如半導體晶圓）係藉由 •無射源（例如熱輕射器）加熱，其*測輕射源之控制值、量測值 與快速加触備内之啦物體狀紐有直制係，或與要列定之 狀態值’例如物體之溫度（例如半導體晶圓）有足夠關係之量測 值由l括半導體晶U (物體）之快速加熱設備之系統模型算出 至少-物體之預估量測值、此半導體晶圓於施加騎源照射之控 制f、由量測之量測值與預估之制值間之差值算出系統模型之 狀’A正(於此申凊案中亦稱為調節值）’並由系統模型及狀態 修正值叙半導體晶圓㈣之至少—狀駿數，或半導體晶圓及 快速加触備組成之彳、紐態之至少—㈣其，之 1量囉之，至少料是由較之狀態變數„。 ，在狀怨修正值暫態期後，模型狀態與系統狀態趨帅等，模 』因而可表不實際系統之狀態，因此要確定之系統狀態，可直接 由系統模型取出，例如晶圓溫度。 …此万法以簡單且低成本之方式，確定狀態向量内之至少一狀 I、夂數狀⑮向量最好為由半導體晶圓及快速加減備組成之 系統’藉系統換型描述其系統狀態隨時間之變化及輸入控制值之 反應，其最好包括多個子模型，一方面至少有一快速加熱設備之 1294515

其針對關注之«變數有正確之動態表現。 假設系統模型之初始狀態與實際系統狀態完全相同，系统模 型之動為可完全反應實㈣、統且舒擾值作麟實際系統， 系統模型及實際系統之狀態將在相同控制值下持續有相同變化。 異愈小’觀測為之觀測狀態變數與控制迴路（實際系統） 近。當半導體晶圓之溫度為此觀測狀態變數之一時，即石 (實際系統）之輸出值（量測值）與系統模型（觀測器）之輸出 相比較，其間之差值藉-控制器作用於細器之狀態上。藉此狀 態修正值（預估值與量測值間之差伽復作用於觀“狀“/或 參數上’於此f請偷也稱為調節值或觸參數），哭之能 即可逼近實際親，㈣器將二紐之輸出錢降至最二，此^

統）即愈接 即可直接自 或是以另一方式為狀態修正，預估值與量測值間之差值以調 節值或調節參數方式，_至_器狀態或參數，則驗^測器， 亦即系統模型。此調整值（或調整參數）藉一演算法算出，此演 算法比較快速加熱設備内物體之量測值及此物體之預估量測值， 並使一值間之差值降至最小。差值愈小，此模型確定之狀態變數 愈接近實際由半導體晶圓(物體）及快速加熱設備所構成之系統 狀態，如此，物體之狀態（半導體晶圓）可得所有狀態變數了尤 其是物體或半導體晶圓之溫度。“ 1294515

由：般而言，系統之狀態特性可以—狀態方程式加以描述，其 、狀態向量X是由一或多個狀態變數組成。狀態向量咐因時而 變，其對時間之變化-般可由微分方程式系統加以描述。藉適當 (轉換，微分方程式可表示為-般之狀態方程式X 表示對時間之-次微分，示系統之本微向量，’一般而. 吕，此本微向量在回授系統中與時間有關，而/—般而言為向量函-數二此類之狀態變數描述系統模型之狀態，例如RTP系統及物體 (半導體晶圓、基板）組成之系統模型。系統或系統模型另透過 參數確定特徵，一般而言，系統參數並不時變， 夂 特定之明確之時變關係。不過此些參數測定系統及系統模型之轉春 換特性，即輸入值與輸出值間之關係。這些參數包括例如在 系統-半導體晶圓之系統模型内之半導體晶圓之透射率及反射率， 其中晶圓及輻射源溫度（燈溫度）為狀態變數。 由物體及快速加熱設備組成之系統狀態或物體狀態，如上所 述，一般而言是由一包含狀態變數之狀態向量加以描述。 自RTP系統模型’藉至少一在化^^系統量取及與決定狀態變 數相關之量測訊號、量測值決定狀態變數之方法，依本發明，包 括一藉模型之預估量測值，即預估值，其量測值與預估值各包括 肇 直流及交流部份，且各值之交流部份可以濾波器過濾得出，以建 立量測值之交流部份及由模型預估量測值之交流部份間之第一差 值，模型參數至少藉回授第一差值進入模型進行參數調整，目的 為使模型行為與可變系統參數相配合，由量測值及預估值或由除 去支流部份之量測值及預估值建立第二差值，至少藉回授第二差 值進入模型系統狀態之狀態修正，目的為使模型系統狀態與實際 系統一致，並至少自模型取出一狀態變數。 狀態變數最佳為半導體晶圓之溫度，或另一可明確推出半導 11 1294515 體晶圓溫度之值。 曰上逑本發明方社最大優點為，只需—感卿，如用以測 汉備、、且成《系綠怨，例如確定物體之狀態，包括 立

他光學特性，終光料性為未知之系齡數，例如發射^透 射率及/或反射率。換句話說，本發明方法之特別優點為只需一感 測器，如用以量測量測值之高溫計，以較事先未知之系統參數二 例如半導體晶圓之發射率、透射率及/或反射率，其中，系統模型 精參數調適與控制迴路（實際⑽）-致，並可做狀態修正，使 觀測器及控制迴路之狀態趨於—致。藉模型内光學特性之調整， 系統模型與㈣迴路之狀態相符合，即使半導體晶圓之光學特性 改、笑（可㈣可變系統參數，例如半導體晶圓之反射率、透射率 及發射率，®此等參純與溫度相關，以及當半導體晶圓溫度隨 時間k化’其等參數也隨時間變化），其巾由狀態變數得出之溫度 也與控制迴路内之實際溫度相近。可省略一另外之用以測定燈或 輻射源強度之感測器，例如於DE_A_198 52 32〇中描述，以及本發 明方法針對量測準確度及量測設備大幅簡化，並明顯改進強韌 性、可罪性及漂移穩定性。另外，本發明即使在極高之系統動態， 即如極南之晶圓加熱率及/或冷卻率時，尤其是低晶圓溫度時，也 有近乎播干擾之溫度測定，此為快速加熱設備及半導體晶圓溫度 有可靠控制之前提，因一些由系統動態造成之頻域成分（傅立葉 成分）也包含於本發明方法模型預估值内。其表示在極高之系統 動態下’預估值與量測值仍相符，因而由系統動態造成之额外頻 域成分不必以干擾視之。因此，該等成分可從實際輻射源之調整 頻率分離，例如燈，因而改進此快速加熱設備之抗干擾性及有效 性’尤其是於高加熱頻率。現今實驗室及部分之晶圓大量製造可 12 1294515 有效實現高至50(TC之加熱率。本發明方法只需一高溫計（或是輕 射感測器）量測晶圓輕射，因資訊，如輕射源強度（例如燈輕射） 將由模型得出。為能如從模型得出足解確精度之細源強度， :熱紗器需有非㈣確之建模。若無法準確建立純射器模型， 輪射源強度可藉另—鱗感測器敎，例如-高溫計，1直接量 測麟_度，並有足狀精確度；或例如使料當之細件， 如同一申請人提出之專利申請案DE聰則中所描述。此輕射 源強度也可藉量難赫源強度有直翻狀值，再以適合之轉 籲換數據得到輕射源強度。輕射源強度之轉換數據也可以觀測器或 -相應之觀測器得之，其包括—麟源模型。此時，量測之值用 微輕射源狀態之狀態修正值及/或進行輕射源模性參數之參數適 應’圖八顯示輸出值_及量碰洲間之關係，以確定輕射源強 度:一輸入信號W㈨進入控制器200，其輻射源22〇依輸入信號進 仃调整，例如燈。控制器及輕射源間有一驅動器21〇，依輸入值 咐提供驅純射源所需之功率。輕射源’例如較燈，放出寬頻 ，度ΙΒΒ械’其部份輕射到達晶圓23〇，晶圓因而加熱並藉晶圓 高溫計量出有頻信號ΙΝΒ，並用來計算晶圓強度。若輕射源不是以 足夠精度 < 熱輻射器模型確定，而僅以輸入信號_確定，則可如 上所述：以另-量測值⑽，例如燈電壓¥及/或燈電流工及/或燈 輻射強度（寬頻ΙΒΒ及/或有頻Ινβ)確定輕射源強度。此量測值洲 如上所述，可用於調整輕射源模型，從其再得出輕射源強度。 在確定狀態魏之核巾，最好藉第-評估函數及第一控制 _第—差值’及/或藉第二評估函數及第二控制演算“ 授t差值。各賴函料算量測訊號與職減之—致性，控 制演算法再確定各差值如何於考敍估缝之情況下影響模^ 亦即改交模型之狀悲及/或參數，以進行狀態修正及/或參數調適， 13 1294515 使預估值與量測值盡可能一致。為有效補償低頻偏差，最好在以 回授矩正作為比例修正外，於回授線路中最好加入積分器。此申 請書中，確定偏差及其回授至系統模型做狀態修正或作參數調適 稱為調f請確定，以其影_魏態或模型參數。此觸值概念 ，擴充在控制X程中常用之“調節值，，概念，其—般常用之概念為 猎控制裔產生控制系統之輸出值。 '' 、在另-較受騎之藉至少—自RTP4_得之量測訊號，以 測疋RTP_祕模型之狀態變狀核實麵財，Rn统包含 有快，加熱設備’於其中物體，最好是半導體晶圓藉由輕射源（‘ 鹎射态’例如自素燈）加熱，及/或模型，至少包括RTp_系統内受 <、'、、之物’例如至少一半導體晶圓，並構成系統模型。此類之RTp_ 系統通常被稱為冷壁反應器⑹d_Wall_ReaetGr)，因晶圓（物體） 《加熱主要是以熱補器之_能，以及RTp緖之冷 面溫度較晶圓之溫度低。 - ”RTP_系統也可以是熱壁反應器（H〇t場 (^〇Γ曰，n ^ RTP_系統之壁面或處理室之溫度較其内受熱物體 (例如晶圓）《溫度高。 鄉包括不同之齡田射器，其藉一控制值驅動，此 此二制：以二射源）於調變輻射強度時，奸藉 調^數加以控制，使系統模型中多個模型參 敷τ以月確万式進仃通應，例如晶圓之穿透 :苡=型參數考慮晶圓之光學特性，如系型内之晶 快速加熱設備内晶圓之實際光學特性心^ 方式組成’各群組得各以-控制值控制。… 期性之調變也可藉連續，但不必然為週 版激發4，其激發可由亂碼隨機序列或有色雜訊產生，而 Ϊ294515 =雜=的性的作為熱編(或-般而言之輕射源） 激發產生，激發也可由寄生於系蘇内之（例如干擾） 以本發明獲得有效之參數調適。 、此“下，也可 -曰偏好之發明實施型式中，量測值至少包括-自半導 二二可由—輻射感測器，最好是_量出。此熱 /、里dd滅輻射所造成之溫度 二m 準確量測赛射強度及以非接觸方式工作，而面。南溫計可 圓騎f面量測卿發射出之部份_射，及由晶 輕射。；射射及與晶圓材料及溫度相關之穿透晶圓之透射 知射域源發出之触最好加 ： 熱輕射區別，如此，二2發射出之 數得以鑑定’此與同—申請 ，丄，392及1^ 6,396,363中有進一击>纷昍 法，如上所述則可省去 而此申请書之方 (裁輕射哭）強度之量測。使用調變之輕射源 分包括與晶81光學特性極有關係之支流部 二由輪射叙調變產生’因而藉—演算法修正光學特性 及^射率及/或透射率及/或反射率）量出 二‘ 及由系統模型預估量測值之云却八、 門乏人岛 光學特性之調適而趨於一致。一刀，精系統模型内晶圓（物體） 例如.，制_編卜包括—自物_射， 例如且/或量測值包括以直接接觸， 中物體與目標物，印半；直接關叙量測值。其 之π片錄仆、止士札導回接觸使目標物（半導體晶圓） 又又le體<溫度變化或量測值變化，使例如藉—模型 15 1294515 及/或-由物體狀態（例如溫度或與溫度有直接_之量測值）之 知識構成1數推出目標物（晶κ)之溫度及/或狀態。此物體可 以是與晶0有^1二晶圓或—1板”，裝置於晶圓之上及/或 ^ M51?512US 6310,328 〇 此物體另外可以是如處理室之—部分，在目標物或晶關邊附近 之至少反射料晶_射之無，—置於目標物附近之石英板之 ，範圍（例如石英處理室之部份），或一额外置於處理室内之對 溫度變化敏狀，及/或對晶® (目標物）溫度之量職有反應之 物體。此實施型式中，RTP系統最好包括至少—加轉置，立可 對發出之熱能加以調變，並在同時量出目標物之量測值，此目標 物因其熱特性…如熱質量）及/或與調變加熱裝置（例如輕射源） 之搞合，其溫度與加缝置之調變間僅有些微關係，亦即如一目 標物上溫度清用之相對參數（例如調變振幅除以總訊號之振幅） 小於約25/。’最佳小於1〇%或甚至小於加熱裝置調變用之同一相 對參數之1%。該物體最好為一半導體晶圓或包括一半導體晶圓， -至少部分包圍半導體晶圓之包覆件（例如—石墨箱，如申請人 之專利 US 5,837,555、US 5,872,889 及專利申請案 DE 1〇1 56441 中描述，或PCT/IB99/01946中描述之箱），一 RTPj、統反應室之 壁面（或反應室壁面之邵分），或一般而言在半導體晶圓附近之物 體。量測值取好以鬲溫計及/或熱電编量出，得出之狀態變數是目 標物之溫度及/或半導體晶圓之溫度，其中量測值最好為於半導體 晶圓上及/或半導體晶圓附近之一物體量出。同樣，目標物之光學 特性，例如反射率、透射率及/或發射率，最好於模型中定義為模 型參數。 在一偏好之發明實施例中，量測值之預估值之確定，包括確 定晶圓輻射之預估值，其預估高溫計訊號内由晶圓輻射造成之部 16 1294515 分’亦即晶圓上量測範圍内晶圓輕射於輕射量測裝置之量測㈣ 所佔之成分。因為量得之域包含晶圓輪之成分及輻射源，也 就是絲射器之輕射成分，為準確進行狀態修正，最好將晶圓及 .熱Μ器料分離。狀態之纽，或齡之正確之_，賴此· •二触邵分之麵難。此時晶圓訊麵分之雜較佳為包括得 出《狀㈣數及晶圓發射率，確定在高溫計量敎長範_之晶-圓熱補強度值。隨録好藉-模型，考叙前得出之高溫計於 量翁長韻量得之晶圓減強度值，及得出之晶圓發射率，確 φ =圓無射^預估值。如此可預估在高溫計訊號内由晶圓造成之 、刀此時模型考慮反應室對晶圓有效發射塑為 φ 弋之幾何形狀及反應室壁面之發射率可能造成假㈣= 率。 ㈣Γ偏好之發日讀施例，預估之制值之除了測定晶圓之預 估值外’糾财括敬燈之雜值（婦 輕 =測裝置量得之Μ源之預估值，主要是燈，如任何S3 ^閃祕及/或任何形式之電孤燈或是雷射燈源之輕射預估 言’韓射源亦為熱表面，例如加熱之板。燈之預估值 預估值可預估高溫計訊號或_器訊__射源 ’如此可預估高溫計訊號内特別因晶圓反射及/或透射 =,=射戶斤佔之部分，為此將晶圓反射率/透射率作為適 二六互=燈^射源）之預估值時，由於晶圓及輕射源（燈） ;曰ί之::裏取：包括得出之狀態變數(例如晶圓溫度)而考 =二般而言可考綱交互作用或其他= 二=:間(例如燈、晶圓、處理室或反應室内或部分 英兀件）之熱對流及/或熱傳導。確定燈之預估值最好 17 1294515 也包括由燈模型或是輻射源模型之輻射源之控制值確定輻射源之 強度值，因為熱輻射器之狀態不僅受設定值之影響，一般而言也 由寬頻輻射交互作用而相互耦合，因而最好考慮不同熱輻射器間 • 之交互作用，以改進熱輻射器狀態預估值之準確度。此時，燈或 · - 輻射源模型最好考慮各輻射源間及/或與晶圓間之交互作用，在模 型中，晶圓熱輻射之寬頻強度值輸入燈或是輻射源模型内。另外，‘ 燈模型最好考慮各輻射源間之交互作用，例如由多燈組成之排燈 内之各燈’不僅在半導體晶圓間，也在各不同輻射源間均對各輻 % 射源之強度值有交互作用。各交互作用對輻射源強度值之作用均 有時間延遲，輕射交互作用除影響經由設定值定義之功率值外，參 也造成額外之功率值，其如同設定值確定輻射器之狀態變化。藉 燈或輪射源模型内考慮此交互作用，可非常準確預測各輻射源之 強度值。 因為以此方式確定之半導體晶圓溫度值用於調整溫度，所有 冲算均以即時、固走之時間間隔進行。為滿足即時條件，最好將 所需<計算負荷最小化。為簡化燈或輻射源模型，並降低所需之 ^ 计算負荷，取好將無射源分為群組，針對各群組進行強度值計算， 各群組強度值之計算以至少一，最佳為至少二群組代表以提高精籲 確度，至少在一群組内，最好輻射源以相同之控制值控制。 於確定燈（熱輻射器）預估值時，最好使用一模型，其預估 自晶圓反射及有時穿過晶圓透射而落入高溫計範圍之燈輻射部 分，且得出輻射源強度及晶圓發射率。此時，模型最好以得出之 發射率计算晶圓之反射率及必要之透射率，以確定燈輻射内反射 及透射部分。另外，此模型最好考慮反應室之幾何尺寸，以考慮 多次反射。 預估之夏測值最好由晶圓預估值及燈（輕射源）預估值相加 18

1294515 :得’其結果用於珊高溫計之量測訊號。其中，晶 含主要預估量測值之直流部分，而燈預估值則包 =則值之直流部分及交流部份。預估量測值之交流部份主= ^射权Μ糧及自晶狀射與自簡原來之細部 、交可使此二訊號趨分開。 凋 計算晶®反射特，最好也考慮酬值之預估值，量測值之 預估最好先進行敎以得出交流部份，此部份大體錢射源調錄 及^圓反射之卿相當。為算出晶圓之發射率，最好使用^ ，算法，其平衡預估量測值之交流部份（例如>1Ηζ)及由高溫^ 量出與自半導體晶圓之交流部份輻射（其來自至少一半導體晶圓 上之1:測點）。因此適應演算法只比較交流部份，此適應與實際系 統及系統模型值之狀態無關，因而適應演算及狀態調整間不會相 互影響。 a 為使快速加熱設備内之晶圓有均勻之溫度，晶圓最好相對於 燈或輻射源轉動，此轉動（旋轉）使用自有交流成分之半導體晶 圓輻射’例如由於晶圓（物體或基板）表面之不均勻性，或與晶 圓一同轉動之晶圓支承裝置（晶圓載具）之不均勻性（光學功能， 亦即透射及/或反射非均勻性），此支承裝置固定晶圓，且有需要會 轉動，以得出較佳之發射率值，亦即進行模型參數調適時，及/或 於模型計算晶圓及/或快速加熱設備之狀態變數（例如在確定狀態 變數及例如轉動速度及/或轉動角位）考慮此交流部份。最好如上 所述，將得出之發射率輸入其他程序之前先加以縮放，使所使用 之值有相容性。 在一偏好之發明實施型式中，為求出狀態變數，將模型内之 爭導體晶圓視為所謂之黑色體，因而不需求出發射率之狀態變 數，模型只需要輻射源之控制值及確定之狀態修正值，以求出狀

19 1294515 態變數。 本發明中使用之模型可建立於物理模型上，亦即此模塑以最 大準確度描述真實之基本物理效應，此模型也可以是實驗模型， 也就是例如藉系統轉換函數描述。此類神經網路描述模型也非常 · 合適。另外最好有多個子模型，藉期間之交互作用形成目標物（基 板）及快速加熱設備之整體模型。 【實施方式】 圖一顯示一快速加熱設備1，用於熱處理半導體晶圓2之示意 ，圖。 此快速加熱設備1有一外殼4，由上壁面6、下壁面7及其間 之侧壁面8組成。壁面6、7及8共同構成室10。二石英板12將 室丨〇分隔為上室範圍14、中室範圍15及下室範圍16。上及下室 範圍14、16設有多個輻射源18，為鹵素燈之形式。另外或额外也 可設置其他之輻射源，例如電弧燈、閃光燈或雷射。各輻射源有 極高之動態以盡可能快速加熱晶圓2。輻射源18之輻射大部分可 牙透石英板12 〇 ^ 中室部分15形成處理室15，晶圓2在其内由一適當及未進一 步顯示之固持裝置固定。此固持裝置可包括一用以轉動晶圓2之 參 轉動裝置，於此位置處理室内之半導體晶圓2可轉動，即晶圓可 相對於輻射源轉動。處理室範圍側壁面8有一輸入/輸出開口 20 以輪I入及輸出半導體晶圓2。輸入/輸出開口 20可藉一適當及未進 一步顯示之機構關閉。最好但並非必要在輸入/輸出開口 20之相對 立側壁面8内設置一氣體輸入開口 22，用以導入氣體進入中室部 位15 ,即處理室部位。 處理室15内最佳另設有一補償環24,其作用為補償晶圓於熱 處理時出現之邊緣效應。 20 1294515 取好在下外殼壁面7内設置一開口，用以安裝輻射責測語具 26，尤指高溫計。高溫計26具一指向晶圓2之範園，圖/中以斜 線顯示。此範圍之設置及一開口角度直接自輕射源發出之福射將· ’不會落人1¾溫計26之範㈣，或高溫計只量測少量此終籍射。 :不過，從晶圓2反射回之軸源輻射可能進人高溫計％ I範圜’ 内，如圖二中以射線C所示。 圖二之示意顯示此快速加熱設備丨之部分範圍，及尤其是邊 入高溫計26範圍（α)之各輻射成分。首先，直接自晶圖2之熱 # 輻射進入高溫計之範圍，只要此熱輻射直接來自高溫計26範圜内馨 之一點，如圖二中箭頭Α所示。另外，晶圓2及下室璧面7反射 之晶圓2之熱輻射也會進入高溫計26之範圍，如圖中以箭頦0所 7J\ 〇 除此之外’源自無射源18之輕射也進入高溫計之範圜，圖中 以箭頭c顯示自晶圓2反射之輻射。當然也可能顯示不同之反射 模式，因而自晶圓及輻射源均有各種不同之輻射成分進入高溪#十 之範圍。圖二所示之情形為假設晶圓2對輻射源18之輻射無法分 鲁 透。若此假設不成立，則源自上輻射源18之輻射將穿過晶圓2進 φ 入高溫計26之範圍。 為區別晶圓2之熱輻射及自晶圓2反射之輻射源18之輻射’ 轉射源18之輻射施加調變。如此選擇此調變使晶圓2之熱輻射不 隨此調變變化。為區分自晶圓反射之輻射及穿透晶圓之透射輕 射，可在晶圓上及下設置不同調變類別，例如調變頻率及/或調變 相位之輕射源。 圖三顯示快速加熱設備之溫度控制示意圖，其使用根據本發 明之溫度測定方法。 圖三之快速加熱設備也稱為快速加熱(RTP)設備（Rapid 21 1294515

Thermal iWssing-Amage) ’以方塊3〇表示。自方塊3〇有感測訊 號至方塊32 ’此方塊中使用根據本發明提出之溫度測定方法。感 測訊號最好為向溫計26之訊號，包含交流及直流部分。不透明之 ，晶圓之交流部份主要來自晶圓反射之燈輕射，而直流部分則來自 晶圓之熱鋪及自晶圓反射之燈輕射。不透明之晶圓，♦晶圓之 溫度約60(TC以上’穿過晶圓之透射輕射，例如不具作用之晶圓上· 之輻射源。 方塊32内以摘要詳述之方法確定晶圓之溫度。得出之溫度應 鲁為最接近晶圓之貫際溫度（Tist) ’送至方塊34内之控制單元。方 塊34内之控制單元比較實際溫度(Tist)及讀入之設定溫度（τ_)，· 並依結果控制快速加熱設備30内之燈驅動功率，例如各燈施加一 有政電壓（ueff)。方塊34内之控制單元可以是任意之控制器，例 如PID控制器或以模型為基礎之控制器，其包括預先控制。無論 如何，控制訊號Ueff自方塊34内之控制單元輸出至方塊32以測 足溫度。以下藉圖四至圖七進一步說明方塊32内之溫度測定。 圖四以方塊圖形式顯示目前較受偏好之溫度測定方法之實施 型式。 鲁 溫度測定主要於方塊40内進行。方塊4〇内以一靜態室模型 馨 計算晶圓溫度。室模型至少包含室特性模型，最好也包含室内之 物體模型，例如晶圓模型及選擇之燈或輻射源模型。為簡化各模 型，各模型最好使用至少部分為理想化之參數，例如晶圓模型中， 晶圓視為黑色輻射器或所謂之黑色物體，其發射率為丨。確定晶圓 溫度所使用之輸入值為所有燈上所施加之有效電壓 (Ueff»Lampen-komplett)，此值可例如由圖三之控制單元34輸出 至方塊40。得出之晶圓溫度再以一狀態修正值（調節值）z加以 修正。此狀悲修正值可視為閉迴路控制之一，因為由量測及從模 22 1294515 型（觀測器）預估之值建立差值或修正值，與設定二實際值比較 相似’控制器之設定值即相應為狀態修正值，除了或額外在燈或 輻射源施加有效電壓外，可使用任何之輻射源參數，由其可確知 " 輻射源放射之能量，例如也可選用電流，或甚至直接量測可得出. ’ 之無射源輪射之輪射值。 狀悲修正值（調節值）Z也在方塊42内算出，此值與量測之 · 晶圓高溫計訊號(DC + AC)kQmpWem及預估之晶圓高溫計訊號(DC + AC)k()mpL_V()rh•之差值成比例。方塊42可設計為P控制器，其修正值 _ 與差值成比例。為補償低頻之殘餘誤差，通常至少加上一 μ控制 斋，當然控制器也可設計為PID-控制器。量測之晶圓高溫計訊號馨 即為圖三中方塊30送至方塊32之感測器訊號，此晶圓高溫計訊 號包含直流部分及支流部分，直流部分主要由晶圓反射之輻射構 成，在圖二中以箭頭C表示。直流部分另外包含晶圓輻射，亦即 晶圓之熱輻射及從晶圓及/或反應室壁面及/或外殼反射回之燈輻 射之直流部分。 預估之晶圓高溫計訊號由晶圓輻射預估值D Cwafer_VQrh.及燈預 估值(AC + DC)LampenrefL，rh組成之訊號。其中晶圓輻射之預估值基 鲁本上只包含直流部分，而燈預估值則包含直流及交流成分。 鲁 晶圓輻射預估值由方塊40内得出之晶圓溫度Twafer確定。得 出之晶圓溫度首先遊至方塊44。於方塊44内算出高溫計量測範 圍’例如約2·3μιη内晶圓輻射之預估強度。此計算根據晶圓溫度

Twafer及量測出之晶圓發射率完成。之後將更進一步說明 發射率之方法。 晶圓輻射之預估強度Iwafer_2,3隨後送至方塊46。方塊46内預 估向溫計訊號内之晶圓輻射部分，此部份主要為直流部分，有需 要時也可包含交流部份。此預估使用一模型，在高溫計量測範圍 23 1294515 之晶圓輻射^度W2,3及量測出之發射率為此模型之輸 人k數。此棱型另包含一模型，其考慮反應室對晶圓假象發射率 之以一0亦即因處理室或室壁面反射特性造成之假象發射率增 ，強。高溫計訊_晶_射之預估部分〇(：*_即為晶圓輕射之. ，·預估值’再达至方塊48内之加法器與燈預估值相加，得出預估之 晶圓高溫計訊號(DC+AO—“ ^ 燈預估值與晶圓輕射預估值分別算出。首先，方塊50内在燈 上施加有效電壓或另―適當之輕射源參數，以—燈（輕射源）模 • 型算出燈輻射強度。有效施加於燈上之電壓由例如圖三方塊34内 义控制單兀送至方塊50。為簡化燈模型，將不確定各燈之強度，· 在一快速加熱設備内之燈數可能超過五十個。最好將燈分為不同 群組，例如四組，而各組内之燈均施以相同之燈電壓。在此較受 偏好之實施例中，各組強度之確定以至少二組為代表。 燈模型之構成考慮各燈絲間之交互作用。另外，燈模型也考 慮各燈及晶圓輕射間之交互作用，因此在確定燈輻射強度時，除 輸入施加於燈上之有效電壓外，也將晶圓輻射之預估寬頻強度τ Wafer-vorh.輸入燈模型晶圓無射之預估寬頻強度於方塊52内，以方塊 • 4〇内得出之晶圓溫度Twafer及得出之發射率確定。 φ 燈模型之輸入元素於圖七中再次明顯表示。其中圓54表示燈 模型本身。燈輻射自此燈模型導出，如圓56所示。 理想之燈模型模擬於自由無線空間内之燈輕射強度，結果輸 入燈模型54。方塊60考慮各燈，燈模型54也輸入尤其是相鄰燈 絲間交互作用之結果。燈間之交互作用示意於圖七右下角。 另外，圓62輸出之第二修正參數也輸入至燈模型54，此圖考 慮燈絲與晶圓2間之交互作用。此交互作用也以示意圖表示。 各燈絲間，即燈絲與晶圓間之交互作用預先以一參考感測器 24 1294515 Ϊ出’圖中以圓64表示，除了以參考感測器量出外，也可以相應 之交互作用數學模型。 再回到圖四說明燈預估值之測定方法。方塊50内算出之燈輻 射&度Ilampen送至方塊66，在方塊66内計鼻南溫計訊號内之燈輕 · ' 射預估部分。此計算以一模型，此模型以燈輻射強度Ilampen及算出 之晶圓發射率Ewafer_skal為輸入值。模型中各燈之部份有權重值，因 為不同之燈對高溫計訊號有不同之影響。模型考慮高溫計量測範 圍内晶圓反射之燈輕射部分，其等進入高溫計之範圍内。其中模 φ 型考慮晶圓之反射率及室之幾何形狀，晶圓之反射率則由算出之 务射率Ewafer_skal得出。大致而言，只要晶圓對燈輕射為不透明，晶· 圓之反射率寺於1減去發射率。 高溫計訊號内之燈輻射預估部分（AC + DC) lampenreflekti(m_v(Kh 作為燈預估值，送至方塊48内之加法器與晶圓輻射預估值相加。 燈預估值包括直流部分及交流部份，其中交流部份來自燈強度之 調變’例如有效施加電壓之調變。 如上所述’在方塊48内’晶圓輕射預估值與燈輻射預估值相 加產生晶圓高溫計訊號之預估值，結果送至方塊42，在方塊42 内，算出實際量出之晶圓高溫計訊號與預估之晶圓高溫計訊號間 鲁 之差值，以確定一狀態修正值（調節值）Z，其影響方塊4〇内計 算之晶圓溫度Twafer。此系統之設計，再迴圈持續運作後會使差值 趨近於零。當此差值為零或在一預定之允許值範圍内，即可認定 得出之晶圓溫度Twafer與實際之晶圓溫度相符。 上述之功能方塊中，“得出之發射率，，作為輸入值，以下藉圖 四說明如何確定此得出之發射率。 j上已依圖四說明，方塊48内晶圓輻射預估值與燈預估值相 加，得出晶圓高溫計訊號之預估值(DC + AC)k〇_,rh。此晶圓高 25 1294515 溫計訊號預估值具直流及交流部份送至方塊90内之濾波器，將直 流部分過濾，因此，方塊90輸出之訊號只包含交流部份，其主要 由燈輻射之調變產生。此訊號標示為AC lampen_V()rh.，並送入方塊 92。方塊92之另外輸入值是過濾後之晶圓高溫計訊號量測值。量. 測之晶圓咼溫計訊號(DC + AC)k〇mpi._gem•經一滤波器，將直流部分過 濾後導入方塊94，產生之訊號即為量測之晶圓高溫計訊號之交流 、 部份ACgem，此值同樣送入方塊92。在方塊92内，以此量測之晶 圓鬲溫計訊號交流邵份與預估之晶圓高溫計訊號交流部份算出晶 _ 圓之發射率，此時，一適應演算法受先調整系統模型（包含例如 晶圓之發射率、反射率及透射率）之光學特性，直至量測之晶圓· 咼溫計訊號交流部份（> 1Hz)與預估之晶圓高溫計訊號交流部份 相符。由於此適應演算法只使用及比較量測及預估之晶圓高溫計 訊號交流部份，適應調整與實際系統之狀態無關，也與系統模型 無關，尤其與晶圓（物體）之溫度無關。調整後，即可從系統模 型得出或是取出光學特性，特別是發射率。 只要晶圓於熱處理時轉動，即此晶圓轉動會產生與轉動速度 相應之交流部份，此點也可在方塊92内於計算發射率時加以考 > 慮，例如可過濾此與轉動速度相應之交流部份。馨 現在，由方塊92得出之發射率Ewafer送至方塊94，在其中為 下一程序加以縮放，最後以Ewafer skai送至下一測定程序。 上述之發射率測定過程，大致只得出所使用之輻射偵測器， 例如晶圓高溫計26之量測範圍’例如二^卜以之發射率^在此測定 方法f，假設量測及預估之輻射訊號之交流部份主要是由晶圓之 反射或▲壁面之反射造成。此交流部份主要是由輻射源之調變產 生。因此’上述以適應機制調變光學特性時，晶圓之反射是一極 重要<因素。假若晶圓對熱輻射非不透明，當然也可將晶圓之透 26 1294515 射率併入考慮。 圖五顯示測定快速加熱設備内半導體晶圓、、⑸、 意圖，此系統也可確定狀態或狀態變數，圖二；度又系統簡化示 同一元件，所使用之標示則與先前使用相同。，只要為相似或 圖六顯示一簡化之示意圖，用以測定發、

數。如圖四中之描述，本發明之方法中，確定=，或測定一模型參 如晶圓溫度）及確定或修正至少一模型參數^ J〜狀態變數（例 時進行，其中藉觀測器確定狀態，圖五中由功I如發射率）為同 84及86表示。模型參數之調整或適應為藉〜、、成塊76、72、82、 中由功能塊104、102、112、110及1〇8表示適應觀測器，在圖六 為再一次說明圖四内所示之發明，以下 _ 意顯示之觀測器分別說明狀態確定及參數調、、轉圖五及圖六内示 明方法，如此所述，狀態確定及參數適應為適二法。依圖四之發 順序方式做狀態確定及參數適應，例如可:、平2進行。也可能以 預估值，亦即與圖四内之實施型式相比，j算出各1測值及其 之交流及直流部分，以確定狀態及參數]如依序算出量測訊號 圖五中之示Μ示具加歸18之快速加触#丨。在此快速

加熱設備1内’設置有將進行熱處理之半導體晶圓2。高溫計％ 指向晶圓2之一侧。 加熱燈18由控制單元70控制。 晶圓2受熱處理時，自晶圓之細，包括晶圓韓射及從晶圓 反射之輕射，由高溫計26量出’量測訊號送至方塊72。於方塊 74中也示意顯示出此量測訊號。 除實施之快速加熱設備卜虛線方塊76顯示此快速加熱設備 模变Γ。練速加熱設備模型之特徵以上標，表示。快速加教設備 模型Γ包括例如燈模型18,，晶圓_ 2，，室模型4，及高溫賴型 27 1294515 26’。加熱燈18之控制訊號進入快速加熱設備1之模型，以線78 表不。方塊80為完整模型之部份，送出設備Γ模型内晶圓2,之溫 度T ’此溫度對晶圓模型之狀態或其他模型之狀態及/或晶圓模盤 ^ 2’或是其他模型均有影響。根據控制功率及輸入之晶圓2,之溫度 : T’快速加熱設備模型1，算出預估之高溫計訊號（DC + AC)k()mpl，rh，並將傳至方塊82。由方塊72之量測高溫計訊號即 預估之高溫計訊號82送至方塊84，以計算二者間之差值。從差值 得出一狀態修正值（調節值）送至方塊80，經考慮狀態修正值後， • 修正此方塊確定之晶圓2,溫度值T (為模型狀態之一狀態變數）。 溫度T也自模型送至圓86，例如可使用於模型外之溫度控制或是 k度驅動。圖五内所顯示之系統以連績或以一預定之時間，（例如 藉一取樣頻率），比較量測之高溫計訊號及以模型預估之高溫計訊 號’並嘗試藉選取適當之模型狀態，將此差值調整至零。當此差 值為零或在一允許誤差範圍之内，圓86内模型化之晶圓溫度T即 與實際之晶圓溫度相同，因而可只以一晶圓高溫計26得出晶圓溫 度。 在74所示之實際輻射強度與88所示之模型化輻射強度相對 ® 應’依模型可分為晶圓輻射及燈輻射二部分，各部分可由模型預 估鑑定。 圖六顯示本發明確定發射率系統之另一表達方式，其中之構 造與圖五中所示祖似。因而只要為相同或類似之元件，於圖六中 使用與圖五相同之標示，圖六也示意顯示一具一外殼4之快速加 熱設備1、一輻射源18及一於設備内之半導體晶圓2。另外也顯 示一高溫計26。加熱燈18也由一控制單元70控制。 標號100顯示高溫計26實際量得之輻射強度，圖六中只顯示 交流部份。此交流部份ACgem.由高溫計26送至方塊102。 28 1294515 方塊104也顯示此快速加熱設備之模型，其中模型元件以上 標味示。此快速加熱設備模型Γ包括晶圓模型2,、室模型4,、加 熱燈模型18’及高溫計模型26’。 控制單元70之控制功率輸入此模型内，如線78所示。方塊 104内另有一方塊106 ’其確定晶圓在2.3 μηι量測範圍之發射率， 此發射率輸入晶圓模型2’，並輸出至橢圓（介面）1〇8。在模型内， 依施加於快速加熱設備1之控制功率，預估高溫計訊號之交流部 份ACV()rh•。此訊號送至方塊110，再從其得知方塊1丨2。方塊 送出之訊號ACgem.，同樣送至方塊112。於方塊112内算出實際量 測出與預估之高溫計訊號交流部份間之差值，並依差值得一調節 參數’將之送入方塊106。藉此調節參數，在方塊1〇6内修正晶圓 之發射率，其為一狀態變數（更精確應為系統模型之參數），送入 晶圓模型2f並送出至橢圓（介面）108。需注意的是修正發射率當 然也修正模型内其他之光學特性，例如反射率及/或透射率，但在 此並不深入此相關之細節。 此系統也是如此構成’目的為降低AC差值至零或是至一予尋 先定義之誤差範圍内，使模型化之發射率與實際之晶圓發射率一 上述使用之各模型可以不同方式組成，於燈模型中，可以一 校正方法得出燈模型之校正值，尤其是各燈對模型之作用及各燈 針對預估南溫計訊號之權重值。在一此類之校正方法中，也可獨 自控制各燈並量出其燈輕射，此量測不論快速加熱設備内是否置 有晶圓均可進行。當晶圓於快速加熱設備内可得出燈對預估高溫 虎之權重因子，無晶圓時，則得出燈於一定控制功率下之純 粹輻射強度。 针對本發明之各可能性，結論為可發展一模型，以極高之準 1294515 •室内之程序參數，其中室内晶圓之光學參數可 二土#2性。藉使用調變控制熱輕射器產生具交流部份之教 ^之光學參數調適逼近實際系統。由於此調適僅ί ft 邵份，基本上此調適與晶圓之狀態（例如溫度） 二’排除模型之晶圓光學特性之不確定性，模型即與 :二二:、受，有近乎相同之轉換特性（熱輕射器控制值與量測 訊，或預估之高溫計訊號之間）。實際系統之起始狀態' 尤其疋日田曰圓/風度，不必與系統模型之初始狀態相同，其間之差異

表現於量測及預估之高溫計訊號間之差值間，二者正負號相同i ，互成比例。目而可以此紐進行狀態修正，最後，模型參數與 ^際系統之參數可平衡，除此之外，模型之狀態與實際系統之狀 態於極小之誤差範_，因而可直接自模型得出狀態變數，例如 晶圓溫度。 除此之外’以上描述之系統整合一方法，於高溫計指向之半 導體晶圓一侧之異常性，例如斑點在晶圓置入快速加設設備丨内 之‘即可偵測。此可藉掃瞄上述表面得出，並繪出（Kart〇grafieren) 之井常性。例如，可以多點量測一組内之多層，將此等量測值送 入溫度計算模型，將異常性成為已知，並相應加以補償。 書 如此，晶圓在任何溫度下之發射率可計算出，並輸出至相應 之控制單元或模型加以利用。 背面之量測及績圖（Kartografierung)可即時於室溫下以光譜 橢圓偏光計進行’此時晶圓等待接受熱處理。另一個可能性為進 行表面反射量測及表面或頂面之输圖，此也於室溫下進行。 此提供溫度計算模型資訊之方法，也可應用於傳統確定晶圓 溫度之系統内。 雖然以上藉一較受偏好之實施例說明本發明，但本發明並不 30 1294515 侷限於此具體之實施形式，尤其是各藉由組合及/六 ^ 式特徵所構成之實施形式。 各焉施形 【圖式簡單說明】 以下藉一偏好之實施例，參考圖式進一步說明本發明。 各圖所示之内容如下： 圖—快速加熱設備之示意圖，其中使用本發明之方法；

圖二根據圖一之快速加熱設備之部分示意圖，顯示輻射感測器 之投射角度或開口角度，及快速加熱設備内不同元件對輕 射感測器量測信號之影響； 圖三RTP-設備之溫度控制示意圖； 圖四方塊圖，顯示快速加熱設備内測定晶圓溫度之流程圖’ 圖五快速加熱設備内測定晶圓溫度之部分程序示意圖； 圖六快速加熱設備内測定晶圓溫度之另一部份程序示意圖； 圖七燈模型功能塊之示意圖，用於快速加熱設備内以求出晶圓 之溫度；及 圖八輸入值"㈨與量測值少⑺間之關係示意圖。

31 1294515

元件符號說明 1 快速加熱設備 1丨 快速加熱設備 2 晶圓 2， 晶圓 4 外殼 4， 外殼 6 上壁面 7 下壁面 8 侧壁面 10 室 12 石英板 14 上室範圍 15 中室範圍 16 下室範圍 18 輻射源 18, 輻射源 20 輸入/輸出開口 22 氣體輸入開口 24 補償環 26 向溫計 26, 南溫計 30 方塊 32 方塊 34 方塊 40 方塊

32 1294515 42 方塊 44 方塊 46 方塊 48 方塊 50 方塊 52 方塊 54 燈模型 56 圓 60 方塊 62 圓 64 圓 66 方塊 70 控制單元 72 方塊 74 方塊 76 方塊 80 方塊 82 方塊 84 方塊 86 方塊 88 方塊 90 方塊 92 方塊 94 方塊 100輻射強度 102方塊 1294515 104方塊 106方塊 108方塊 110方塊 112方塊

Claims (1)

1294515 第092133810號專利案申請專利範圍修正本 拾、申請專利範圍：

一種從快速加熱系統模型中測定至少一狀態變數之方法，其藉 由至少一自快速加熱系統量取之量測訊號與要測定之狀態變 數相關之制值來進行，及—由模龍估之量測值，即預估 值，其量測值與麵值各包括直流及交流部份，且各值之交流 雜可以濾、波器過祕出，以建立制值之交流部份及由模型 預估里測值之又料份間之第—差值，模型參數至少藉回授第 差值進人模型進行參數調整，目的為使彳麵行為與可變系統 參數相配合，㈣聰及預錄或由除去规部份之量測值及 預估值建立第二差值，至少藉崎第二差值進人模型系統狀態 德怨修正，目的為使模型系統狀態與實際系統—致，並至少 自模型中量取一狀態變數。

2.=據料專·圍第丨猶述之方法，其巾藉第—評估函數 二- ^制演算法回授第—差值，及/或藉第二評估函數及第二 制演算法回授第二差值。 ΐΐΓ,ί利範園第1項所述之方法’其中快速加熱系統為 r ϊ ^ ί讀，於該設備中—物體例如半導體晶圓藉由鋪 加熱，及/或模型至少包含—於快速加熱系統 ’例如至少一半導體晶圓’並構成系統模型。 =申4·®第3項所述之方法，其中以―控制值調變」 多熱娜(輻射源）以不同之調變參數控制，> 率及㈣確方錢行_ ’f牡轉㈣圓之忠 根據申請專利範圍第4項所述之方法，其中調變是由連續但; 3·

4. 5. 35 1294515 必然是週期性之激發產生或造成 4 色雜訊或寄™干擾有 6·根據申請專利範圍第1項所逑之太 」^ 值义激發。 半導體晶圓之溫度。 〈万去’其中狀態變數至少包含 7·根據申請專利範圍第1項所述之女、、土 、 數考慮晶圓之光學特性’且系統模型内:晶圓= 加熱設備内晶圓之實際光學特性相互平衡 /、氏迓

8‘根據^專鄕圍第5項所述之方法，射量測值具有大致血 晶圓光子特性關聯之交流部份，此部分藉由鱗源之調變產 ^且光學特性之相互平衡係藉—演算法得出，其調適系統模 型=之晶圓光學特性，以平衡量測值之交流部份及預估量測值 之交流邵份。 9·根據中請專婦圍第5項所述之核，其中晶圓之光學特性包 括發射率及/或反射率及/或透射率。 10·根據巾請專利範圍第3項所述之方法，其中量測值至少包括自 半導體晶圓之輻射，其藉高溫計量出。

U·裉據申請專利範圍第10項所述之方法，其中量得之輻射至少 包括半導體晶圓之熱輻射及自半導體晶圓反射回之輻射源輻 射。 田 12.根據申請專利範圍第5項所述之方法，其中確定量測值之預估 值包括確定晶圓輻射之預估值，此預估值預估高溫計訊號内半 導體晶圓產成之部分。 13·根據申請專利範圍第12項所述之方法，其中確定晶圓輻射之 預估值包括以一已得知狀態變數，及得出之半導體晶圓發射率 X確足向溫計量測波長範圍内半導體晶圓之熱輕射強度。 14·根據申請專利範圍第13項所述之方法，其中確定晶圓輻射之 36 1294515 預估值係藉一考慮咼溫計置測波長範圍内之晶圓輻射強度及 得出之半導體晶圓發射率之模型。 15·根據申請專利範圍第14項所述之方法，其中模型需考慮室對 半導體晶圓發射率之影響。 16·根據申請專利範圍第3項所述之方法，其中確定量測值之預估 、 值包括確定燈之預估值，此預估值預估高溫計訊號内由輻射源. 造成之部分。 17·根據申請專利範圍第16項所述之方法，其中確定燈之預估值 .包括藉提出之狀態變數及得出之半導體晶圓放射率，以確定半 導體晶圓熱輻射之寬頻強度值。 _ 18·根據申請專利範圍第15項所述之方法，其中確定燈預估值包 括藉燈模型及輻射源之控制值確定輻射之強度值。 19·根據申請專利範圍第18項所述之方法，其中燈模型需考虞半 導體晶圓與各輻射源間之交互作用。 20·根據申請專利範園第19項所述之方法，其中燈模型使用半導 體晶圓熱輻射之預估寬頻強度值作為輸入值。 I 21.根據申請專利範圍第18項所述之方法，其中燈模型需考慮各 ，輪射源間之交互作用。 鲁 22·根據申請專利範圍第18項所述之方法，其中輻射源分為群組 且以各群組之輻射源確定強度值。 23.根射請柄職第a韻述之方法，其巾確定各群組輕射 源之強度值係以至少二群組内為代表。 24·根據申請專利範圍第22項所述之方法，其中至少一群組内之 库田射源以同一控制值加以控制。 5.根據中μ專利範圍第16項所述之方法，其中確定燈預估值時 使用一模型，其預估值落入高溫計範圍内之自半導體晶圓反射 37 1294515 回之部分燈輕射，且以確定之輕射源強度及得出之半導體晶圓 發射率為預估值。 26.根據申請專利範圍第乃項所述之方法，其中模型算出半導體 晶圓之反射率。 "27·根據申請專利範圍第26項所述之方法，其中以得出之發射率 — 鼻出反射率。 28.根據申請專利範圍第25項所述之方法，其中模型需考慮快速 加熱設備之室之幾何尺寸。 魯 29·根據申請專利範圍第16項所述之方法，其中量測值之預估值 由晶圓輻射之預估值及燈預估值相加而成。 · 根據申請專利範圍第29項所述之方法，其中晶圓輕射之預估 值主要包含量測值之直流部分，且燈預估值主要包含預估量測 值之直流部分及交流部份。 31·根據申請專利範圍第13項所述之方法，其中半導體晶圓之發 射率至少部分由量測值之預估值算出。 32·根據申請專利範圍第31項所述之方法，其中量測值之預估值 以滤波得出其交流部份，此交流部份主要來自輻射源之調變部 分’且與自丰導體晶圓反射之輻射相當，此交流部份自半導體 _ 晶圓上之量測點落入高溫計之範圍内。 33·根據申請專利範圍第32項所述之方法，其中半導體晶圓之發 射率藉使用適應演算法得出，此演算法比較量測值之預估值之 交流部份及由高溫計量得之交流部份，其來自至少一半導體晶 圓上一量測點之輻射。 34·根據申請專利範圍第3項所述之方法，其中快速加熱設備内之 晶圓被轉動，且轉動速度及/或相位考慮用以得出模型中之基 板及/或半導體晶圓之晶圓載具之發射率及/或光學變動。 38 1294515 35.根據申請專利範園中第13項所述之方法，其中得出之發射率 於送入其他程序前先加以縮放。 36·根據申請專利範圍第3項所述之方法，其中半導體晶圓於求出 狀態變數之模型中視為黑色物體。 37. 根據申請專利範圍第1項所述之方法，其中快速加熱系統至少 包括一加熱裝置，其針對送出之熱能進行調變，且於物體得出 量測谆，由於物體熱特性及/或與調變之加熱裝置耦合，a物體 之溫度與加熱裝置之調變間僅有些微互動關係。 ^ 38. 根據憎專·圍第37項所述之描，其中此物體是半 晶圓，至少包圍-部份半導體晶圓之外殼、快速加熱系統處理 1：之室壁或半導體晶圓附近之物體。 39. 根據申請專利範圍第丨項所述之方法，其中量測值以高溫 /或熱電耦量出。 4〇.根射料_請第，輯狀核，射狀態之狀態變數 為物體之溫度。 41.專利顧第37項所述之方法，其中狀態之狀態變數 1半導μ圓之溫度’其量測值是料導體晶圓及/或半導體 晶圓附近之物體量得。 42，=S範圍第37項所述之方法，其中模型參數包括物 κ先子特性，例如反射率、透射率及/或發射率。 3.二種於快速加熱設備_定半導體晶圓溫度之方法，其中基板 猎由輕射源（熱騎器）加熱，此方法具以下之步驟： 〜量取輻射源之控制值； 里耳又賊加:4¾内至少-物體之量測值，此量測值與測定 之半導體晶圓溫度間有足夠之關係； 藉&速備包括半導體晶圓之系統模型確定至少一物 39 1294515 體^估侧值，此模型輸人鋪源控概； 由里d之里測值及此預估量測值之差值確定一狀態修正值 或調節值，·及 =1、狀怨修正之系統模型確定半導體晶圓狀態之至少一狀 怨變數’其巾至少部分藉較之狀_數完成確定量測值之 預估值。 44. =據申請專利範圍第43項所述之方法，其中狀態變數至少包 含半導體晶獨之溫度。 45. ίΐΙ請專利範圍第43項所述之方法，其中系統模型藉模型 1 慮卯m之光學特性，且祕模型$之晶圓光學特性與快 逮加熱設備内晶圓之實際光學特性相互平衡。 46. =申請專利範圍第43項所述之方法，其中量測值具有大致 厂圓光學特性關聯之交流部份，此部分藉由缺源之調變產 剂〜光子特丨生之相互平衡係藉—演算法得出，其調適系統模 内《晶圓光學特性，以平衡量測值之交流部份及預估量測值 《X流部份。 據申請專利範圍第μ項所述之方法，其中確定量測值之予 ^括叙晶圓鋪之預估值，此難值預 訊 丰導體晶圓產成之部分。 糊_第μ销述之方法，其巾較量測值之予 括較燈之灘值，此預估值高溫計訊號内 源造成尤邵分。

1294515 柒、指定代表圖： (一) 本案指定代表圖為：第（一）圖。 (二) 本代表圖之元件代表符號簡單說明： 1 快速加熱設備 2 晶圓 4 外殼 6 上壁面 7 下壁面 8 侧壁面 12 石英板 14 上室範圍 15 中室範圍 16 下室範圍 18 輻射源 20 輸入/輸出開口 22 氣體輸入開口 24補償環 26 咼溫計 捌、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學 式··

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