TWI363176B - Substrate temperature measurement by infrared transmission - Google Patents

Description

1363176 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明之實施態樣一般涉及一種用於測量半導體基板 溫度之方法與設備，特別的是，本發明之實施態樣涉及以 基板紅外線傳輸來測量半導體基板溫度之方法與設備。 【先前技術】

超大型積體（ULSI)電路可包括超過一百萬個電子元 件（例如：電晶體），該些電子元件係形成在半導體基板上， 例如矽（Si)基板，而在元件中協同執行多種功能。在處 理過程中，偶爾會在基板表面上執行數種熱處理步驟。熱 處理一般需要精確的基板溫度測量以用於製程控制。不精 確的基板溫度控制會造成不良的製程結果，而對元件效能 造成不利影響及/或導致基板薄膜材料受損。

可在熱處理過程中使用不同種類的溫度測量工具以測 量基板溫度。舉例來說，熱電偶係藉由在基板表面上的預 定位置而與基板物理性地接觸以測量基板溫度。然而，針 對大直徑基板，由於其測量位置之間有較大之距離，因此 難以判定跨越基板表面之總溫度變化。再者，熱電偶與基 板表面之熱物理性接觸的可靠度難以控制，並具有污染之 考量。 可選擇地，有時可使用光學高溫計（optical pyrometer) 來測量基板溫度。利用光學高溫計感測器而測量在熱處理 過程中由基板表面所放出的熱，藉以判定基板溫度。然而， 5 1363176

來自基板表面之光學放射的測量係難以將背景雜訊分離 例如：加熱燈之強烈照射、來自腔室壁之光學發射及/或 自視窗之離散光線。當無法精確地測量來自基板表面的 學發射，且背景雜訊可能進一步導致溫度測量錯誤時， 難以精確地測量真實的基板表面溫度，而可能造成基板 度的不正確判定及最終導致不良的處理結果。 因此，需要一種用於在熱處理期間測量基板溫度之 良方法與設備。 【發明内容】 本發明提供一種用於在一熱處理過程中測量一基板 度之方法及設備。在一實施例中，一種用於在熱處理過 中測量基板溫度的設備包括：一可抽真空之腔室；一基 加熱器，係經設置以加熱位於腔室中之基板；以及一感 器，係經設置以在基板加熱之過程中，接收穿透該基板 能量，其中該感測器係配置以偵測一透射 (transmittance )之衡量表示。 在另一實施例中，係提供一種測量一基板溫度之 法，包括：加熱一設置在一腔室中之基板；於加熱過程 偵測基板之一透射度的改變；以及基於該透射度的改變 判定基板之一溫度。 在又另一實施例中，係提供一種測量一基板溫度之 法，包括：在存在有一含齒素成分中處理一基板；將基 轉移至一設置在一可抽真空之腔室中的底座上，該腔室 來 光 則 溫 改 溫 程 板 測 之 度 方 中 而 方 板 具 6 1363176

有一燈组件；以燈組件所提供之一紅外光加熱基 一透射該基板之紅外光；以及基於所偵测的光而 板溫度。 【實施方式】 本發明之實施例提供一種用於測量在熱處理 基板溫度的方法及設備》在一實施例中，藉由監 板之能量透射度（transmittance )的改變而判定 度。 「第1圖」繪示適於實施本發明之處理設備 示圖。簡化之處理設備1〇〇係於真空下操作。設 括一加熱源108，而加熱源、108係適於提供熱能 設備100中的基板102。在一實施例中，加熱源 一加熱模組，例如燈組件。加熱源丨〇 8可選擇性 熱基板承接器、加熱基板臺座、電阻加熱器或是 使基板溫度升高之加熱源。信號產生器1〇4及感 係設置於基板1 〇 2的相對侧。信號產生器1 〇 4設 102上方而適於產生一信號11〇，而此信號11()會 1 02。感測器1 〇6係經定位而接收來自信號產生器 過基板102之信號11〇。控制器Η]係連接至感 以分析接收自信號產生器1〇4的信號丨1〇。信號產 可以為任何能量來源，其提供處於可透射基板之 量’並可包括雷射及寬帶光源。在一實施例中’ 器1 04及加熱源1 〇8為單一裝置，例如加熱燈。 不同的基板材料在不同溫度及不同波長下可 扳；偵測 計算一基 過程中之 控穿過基 基板的溫 的簡要概 備100包 給設置在 1 0 8係為 地為一加 其他適於 測器106 置於基板 穿過基板 1 04且通 測器106 生器104 波長的能 信--號.產生. 具有不同 7 1363176

之光透射度。當加熱源108提供熱能至基板表面， 溫度改變。一部分的信號110穿過基板102，而另 則被吸收。傳送穿過基板102的信號量係取決於基 的a度。因此，隨著基板102被加熱，傳送穿過基 的信號11 0量會改變。感測器1 06偵測信號11 0之 且基於所偵測之信號11 0的改變，而可據此判定基I 在一實施例中，信號產生器104可以為具有不 之光產生器。舉例來說，信號產生器104可提供具 波長（集中在約1 1 5 0 nrn〜約1 2 5 Onm之間）之雷射 適於產生一傳送穿過基板102而至感測器1〇6的信 另一實施例中，信號產生器1 04提供具有波長介於 〜約1 300 nm之間的光能。在另一實施例令，信號 1 04可以配置為加熱源1 〇8，其係適以提供光能以加 102’並將光能傳送穿過基板1〇2而至感測器 說’信號產生器1 04可以為一熱模組，例如燈組件 波長介於400nm〜140〇nm之間而產生高功率，以提 線來加熱基板102並傳送通過基板1〇2。 「第2圖」繪示利用矽作為基板材料之基板在 基板溫度及不同波長下之光吸收行為。吸收跡線 204、206繪出以波長為函數而在不同溫度下之矽半 料的吸收。此轨跡顯示出吸收係與基板溫度具關聯 基板溫度增加，各個吸收跡線202、204、206之斜与 218、220的改變於較集夕、士 eeB,, m 長之波長開始。因此，針對各僅 基板溫度在一範圍内之明朌冲规 。<吸收改變快速，故為了確保 基板之 一部分 板102 板102 改變， 乏溫度。 同波長 有窄帶 束，而 號。在 1 1 OOnm 產生器 熱基板 舉例來 ，其在 供紅外 不同之 202 ' 導體材 性。當 ^216' 丨波長， 判斷欲 8 1363176

知溫度下的良好分辨度，則選擇一波長，基板 而在包含欲知溫度之溫度範圍内具有快速改變 例來說，在給定之光波長下（例如約1 1 OOnm之 基板溫度之增加會造成矽基板之吸收量在跡線 點2 1 0朝向第二點2 1 2、第三點2 1 4之間快速 因為隨著來自加熱器模組之IR光線的加熱，則 光增加之故。因此，當石夕基板加熱時，較少的 過矽基板，而其可用於測量透射度之改變以獲 「第3圖」繪示傳送穿過基板102之IR光 度為函數之轨跡302。能量軌跡302代表隨著 增加，傳送穿過基板102之光能的改變。基板 備100可具有低溫度T!及高透射度。因此， 108及/或信號產生器104之光能的實質量係傳 102而至感測器106。如軌跡302之點304所 1 0 6指示出在低溫度T!下而在偵測時間t i具有 度。隨著IR光以恆定量供應至基板102，基板 升高。隨著基板溫度增加至較高溫度T2，因為 收較多的IR光，故穿過基板的透射度改變降伯 送之IR能量的降低。如在時間t2之點3 06所 器1 0 6所偵測到的光能較低，此乃因為在高^ 下之高吸收所致。 「第4圖」繪示根據本發明之一實施例而 間用於測量基板溫度之方法400的流程圖。方 置以在「第1圖」之處理設備100中執行，或 在此波長下 之吸收。舉 波長208 )， 202之第一 改變，此乃 基板吸收的 光會傳送穿 b溫度。 能以基板溫 基板溫度之 1 02進入設 來自加熱源 送穿過基板 示，感測器 高能量透射 1 0 2之溫度 較熱基板吸 t，而造成傳 示，由感測 I板溫度T2 在熱處理期 法4 00係配 是在處理系 9 1363176

統之其他適當配置區域中執行（如下參照「第4〜5圖 進一步描述者）。可預期方法400可在任何適當配置之 系統中執行，包括來自其他製造商的處理系統。 方法400起始於步驟402，其係利用腔室中的加 模組來加熱基板。在步驟404，當加熱器模組達到一 輸出狀態時，使用感測器以量測透射穿過基板而至感 的光透射度基線。在步驟4 0 6，感測器連續地偵測及 在加熱處理過程中透射穿過基板之光透射度。在 408，使用所測量之透射穿過基板的光透射度 (fractional)來計算基板的溫度。基板的溫度係相應 透射之改變（相對於感測器於初始時所偵測之基線）。 選步驟 4 1 0，當基板達到一由感測器所分析之預定 時，則可判定基板之製程終點。 「第5圖」繪示示範性之處理系統5 00的概要上系 處理系統5 00包括配置以包含「第1圖」所示之設備 的至少一區域，以執行本發明之熱處理方法 400。在 施例中，處理系統5 00可以為適當配置之CENTURA® 式處理系統，其係購自加州聖克拉拉的應用材料公司 預期其他處理系統（包括來自其他製造商）亦可適用 益於本發明。 系統500包括真空密封之處理平台504、工廠界面 以及系統控制器544。平台5 04包括複數個處理室5 512、520 ' 528、532，以及至少一加載鎖定室 522, 載鎖定室522係耦接至真空基板傳輸室53 6。「第5圖 J而 處理 熱器 穩態 測器 分析 步驟 分率 於光 在可 溫度 I圖， 100 一實 整合 o "oj* 而受 502 10、 而加 j示 10 1363176

出二個加載鎖定室522。工廠界面502係藉由 522而耦接至傳輸室536。 在一實施例中，工庭界面502包括至少一 及至少一工廠界面機械手臂514以協助基板之 5 0 8係配置以承接一或多個前開式晶圓傳送盒 「第5圖」係示出二個FOUP 506A〜B。工廠 臂514具有一設置在機械手臂514之一端的葉 該葉片516係配置以將基板由工廠界面502傳 台504之加載鎖定室522。可選擇地，一或多僅 可連接至工廠界面502的一端526，以利對於 面5 0 2中之基板進行測量動作。 各個加載鎖定室5 22具有耦接至工廠界面 端口以及耦接至傳輸室536之第二端口。加載 係耦接至壓力控制系統（圖中未示），其係對 522進行抽真空及排氣的動作，以利基板於傳 真空環境與工廠界面502之實質周圍（例如： 境之間通過。 傳輸室536具有設置於其中之真空機械手 空機械手臂530具有一葉片534，其能夠將基 載鎖定室522與處理室510、512、520、528、 輸。 在一實施例中，至少一處理室5 1 0、5 1 2 ' 5 3 2為蝕刻室。舉例來說，蝕刻室可以為購自 司之去耦電漿源（DPS )腔室。DPS蝕刻室係 加載鎖定室 瑪站5 0 8以 傳輸。塢站 (FOUP)。 界面機械手 片5 1 6，而 輸至處理平 I計量站5 1 8 位在工廠界 502之第一 ,鎖定室522 加載鎖定室 輸室536之 大氣壓）環 臂5 3 0。真 板524於加 5 32之間傳 520 ' 528 ' 應用材料公 使用感應源 11 1363176

以產生高密度電漿，並包括射頻（RF)功率源以偏壓基板。 可選擇地，至少一處理室510、512、520、528、532可以 為亦購自應用材料公司之HARTtm、E-MAX®、DPS®、DPS II、PRODUCER E或ENABLER®蝕刻室，或是其他包括來 自其他製造商之腔室。蝕刻室（例如處理室 510)可使用 含i素氣體以蝕刻設置在其中的基板524。含鹵素氣體的 實例包括溴化氫（HBr )、氯（Cl2 )、四氟化碳（CF4 )及 其類似物。在基板524蝕刻之後，含鹵素殘留物會留在基 板表面上，而可藉由熱處理來移除含齒素殘留物。熱處理 可以在處理系統5 0 0原位（ζ·«- w )進行，例如在處理室 510、512、520、528、532其中之一者，且該些處理室510、 5 12、520、528、5 32配備有能量產生器，例如紅外線（IR) 燈組件。感測器係用於在熱處理過程中監控基板，而此熱 處理係與基板溫度具關聯性。可選擇地，熱處理可以在處 理系統5 0 0之其他區域進行，例如配備有能量產生器及透 射度感測器之傳輸室5 3 6、加載鎖定室5 2 2、計量站5 1 8 或是工廠界面502。在一示範性之實施例中，熱處理可以 在加載鎖定室522中進行，或可選擇地，可以在處理系統 500之適當配置區域中進行。 系統控制器544係耦接至處理系統500 〇系統控制器 544使用對於處理系統500之處理室510、512、520、528、 532的直接控制，或是可選擇地，藉由控制與處理室510、 5 12、520、528、5 32及處理系統500相關聯之電腦（或控 制器）而來控制處理系統5 0 0之操作。在操作過程中，系 12 統控制器544使得來自各腔室及系統控制 集及反餽成為可能，以使處理系統5〇〇之 系統控制器544 —般包括中央處理單 記憶體540以及支援電路542。CPU 538 設定之通用電腦處理器的任一形式。支援 知般輕接至CPU 538，並可包括快取記賴 鐘電路、輸入/輸出次系統、功率供應器及 CPU 538執行軟體常式（r〇utine)(例如「 述用於移除含鹵素殘留物之方法4〇0)時 轉換為專用電腦控制器544。軟體常式亦 理系統500設置之第二控制器（圖中未示 行之。 「第ό圖」繪示用於在基板上執行熱 室522的一實施例。加載鎖定室522 一般 602、一第一基板承接器6 04、一第二基相 溫度控制底座640以及一能量來源（， 670 )。感測器698係設置在溫度控制底座 體602可以由單一材料主體製成，例如裔 包括界定出一腔室體積618的一第一側璧 壁610、一頂部614以及一底部616。通常 窗650係設置在腔室主體602的頂部614 由加熱器模組6 7 0所覆蓋住《在一實施例 係設置在加熱器模組6 7 0中，以產生用 熱。在一實施例中，燈694為紅外燈，其 器544之資料收 效能最佳化。 元（CPU) 5 3 8、 可以為用於工業 電路542係如習 ^體（cache)、時 -其類似物。當由 第4圖」中所描 > 係將 CPU 538 可儲存在遠離處 )中，並由其執 處理之加載鎖定 包括一腔室主體 i承接器606、一 例如加熱器模組 640中。腔室主 ί。腔室主體602 ί 6 0 8、一 第二側 由石英構成之視 丨，並且至少部分 中，複數個燈694 於基板熱處理之 提供波長介於約 13 1363176 1000 nm〜約1300 nm的紅外光，例如介於約1050 nm〜約 1200 nm，又例如介於約11〇〇 nm〜約1· 150 nm。由燈694 所產生之紅外光可提供熱給基板，並使基板溫度增加至高 達500 °C。一般來說，燈694之波長係經選擇而使得穿過 在欲量測之溫度範圍内（例如熱處理終點之溫度）加熱之 材料及/或薄膜的透射度具有大幅改變。

在一實施例中，感測器698為砷化銦鎵（InGaAs )二 極體感測器，其係適以測量介於約1 5 0 t：〜約3 5 0 t：之間的 基板溫度範圍。感測器698與光學準直儀692及濾光器678 為光學對準。光學準直儀692係設置在底座640中而位於 光學導管676(即，光纖）之一末端674與基板696之間。 光學導管676偵測通過基板696及準直儀692而至濾光器 6 7 8所收集之能量β濾光器6 7 8係適以過濾收集自光學準 直儀692之訊號，並僅提供具有期望波長之紅外光給感測 器 698。

在一實施例中，光學準直儀692具有一孔洞’該孔洞 係經選擇以允許能量以一角度690進入光學導管676，因 此排除繞射能量及其他雜訊。舉例來說’光學準直儀692 之所選角度690僅允許以角度690通過基板之光線688被 收集，並防止以所選角度690之外的角度入射的光線686 進入光學導管676。可防止來自腔室壁684之不期望產生 的反射光以及/或由背景682、680產生的雜訊對進入光學 導管6 76之訊號產生干涉，而該訊號會通過準直儀692並 穿過濾光器678而最終到達感測器698。接著進一步分析 14 1363176 620係解接至延伸穿過腔室主體602底部616的轴桿658。 各個基板承接器604、606係配置以维持一基板。軸桿65 8 係輕接至設置在加載鎖定室522外側的一升舉機構660， 而升舉機構660係控制基板承接器6〇4、6〇6在腔室主體 602内的高度。第一基板承接器6〇4係用於承接來自工廠 界面502之未處理基板，而第二基板承接器6〇6則用來承 接由傳輸室5 3 6返回之已處理基板（例如：已蝕刻基板）。 在第6圖」之實施例中，於處理室510、512、520、528、 532之任一者中進行處理後的已處理基板696係位於第二 基板承接器606上。 再往回參照「第4圖」，方法4〇〇之實施可藉由將基板 提供至具有一加熱器模組之腔室中，例如「第5圖」所示 之加载鎖定室5 22 »在一實施例中，基板可以為適於執行 熱處理之任何基板或材料。在一實施例中，基板可以為一 梦半導體基板’其具有形成於其上並用於形成結構（例如 問極結構）之層（或多個層）。可選擇地基板可使用光罩 層以做為一钱刻光罩’及/或使用設置在基板上之蝕刻終止 層以促進特徵結構（feature )或結構轉移至基板。在另一 實施例中’使用具有多個層（例如薄膜堆疊）之矽半導體 基板以形成不同圖案及/或特徵結構，例如雙鑲嵌結構等。 基板了以為例如結晶梦（例如：>6夕< 1 0 0 >或石夕< 1 1 1 >)、氧 化矽、應變矽、矽鍺、摻雜或未摻雜多晶矽、摻雜或未摻 雜破a曰圓以及圖案化或未圖案化之晶圓、絕緣層上覆矽 (SOI )、碳摻雜氧化矽、氮化矽摻雜矽、鍺砷化鎵、 16 1363176 玻璃、藍寶石、設置於矽上之金屬層及其類似之材料。基 板可為多種尺寸，例如200mm或300mm直徑晶圓，以及 矩形或方形面板。在本發明所述之實施例中，基板可以為 矽半導體基板。

在一實施例中，傳輸至加載鎖定室522之基板可以為 藉由供應具有至少一含齒素氣體之氣體混合物而在處理室 510、512、520、528、532之一腔室中被蝕刻者。含鹵素 氣體之一適當實施例包括但不限於為溴化氫（Η B r )、氯 (Cl2 )、四氟化碳（CF4 )及其類似物。在蝕刻之過程中， 基板上經處理之材料會與蝕刻化學物質之成分、光罩層之 成分（若有的話）、以及蝕刻處理之副產物結合，因而在基 板表面上形成含鹵素殘留物。加載鎖定室522所提供之熱 處理可以加熱含函素殘留物，以形成自基板表面蒸發之揮 發性化合物，因而促使含函素殘留物自基板表面移除。

在一實施例中，傳輸進入加載鎖定室522並進行熱處 理之基板1 02的溫度為約80 °C〜約1 2 0 °C。在另一實施例 中，傳輸進入加載鎖定室522之基板102的溫度低於80 。(：。在又另一實施例中，傳輸進入加載鎖定室522之基板 102的溫度為先前在基板102上進行之製程溫度。 在步驟4 0 2，開啟能量來源（例如燈組件6 7 0 )以加熱 基板表面。另外參照「第6圖」，當基板102由傳輸室536 傳輸進入加載鎖定室5 22時，在完成傳輸動作之後，狹縫 閥6 4 6隨即關閉。一旦狹縫閥6 4 6關閉，且基板1 0 2位於 第二基板承接器6 0 6上時，開啟加熱器模組6 7 0以對基板 17 1363176

102進行熱處理。加熱器模组670之燈694產 加熱基板表面。在一實施例中，燈694產生之 長係介於約 400 nm〜約 14000 nm之間，且 1200 nm下具有非常高的強度。 在一實施例中，於蝕刻基板之加熱過程中 物由氣體源652供應至加載鎖定室522。經處理 係暴露於氣體混合物並與之反應。在示範性之 含鹵素殘留物係存在於經處理之基板表面，氣 除氣且基於鹵素（outgassed halogen-based)之 為非腐蝕性之揮發性化合物，而此化合物在被 鎖定室522外。氣體混合物可包括含氧氣體，例 水蒸氣（H20)、含氫氣體（例如氫氣、氮氫混合氣 gas】、水蒸氣、院類、烯類及其類似物），或是 例如氮氣（N2 )、氬氣（Ar )、氦氣（He )及其 例來說，氣體混合物包括氧氣、氮氣、及含氫 實施例中，含氫氣體為氫氣及水蒸氣至少其中 光罩層設置在基板上之實施例中，光罩層可以 留物一同移除，例如在加載鎖定室中將光罩自； 在步驟404，於燈組件670達到穩態輸出 透射度讀值之後，感測器698可用於偵測來自 6 7 0且穿透基板1 0 2的紅外光。感測器6 9 8係 組670穩定之後才使用。在一實施例中，熱輸 〜約5秒之後歸於穩定。感測器6 9 8的延遲時 處，第一，在感測透射度時，加熱器模組670 生红外光以 紅外光的波 在測量波長 ，氣體混合 之基板1 02 實施例中， 體混合物將 反應物轉變 抽吸至加載 如 0 2 ' 〇 3 ' 體【forming 惰性氣體， 類似物。舉 氣體。在一 之一者。在 與含ii素殘 阻移除。 且建立基線 加熱器模組 在加熱器模 出在約2秒 間提供二益 的輸出係允 18 1363176 許恆定量之能量提供至基板，第二，基板係允許加熱至一 溫度範圍，而在此範圍内之吸收變化快速，藉以提供測量 之良好解析度》

如前所述，基板在不同之基板溫度下的吸收會對通過 基板696且更進一步到達感測器698之光能的量造成大幅 影響。隨著基板溫度升高，通過基板102之光能的量會改 變，因而導致透射至感測器698之光能的量之變化。藉此， 感測器698在步驟406中提供吸收改變之衡量表示，而此 在步驟408 t用於判定基板溫度。

在步驟408，係解析出基板溫度。波長係經選擇以使 得在一關注範圍内之基板溫度與矽基板吸收之間存在一線 性反比關係，藉此，可藉由測量穿過基板之紅外光透射度 的改變而計算基板溫度。感測器698提供紅外光透射度之 二個度量，且表示為一比例值，而此比例與基板溫度相關 聯°「表1」繪示基板溫度與透射度比例之間的關係之示範 性實施例。在示範性實施例中，比例為1係與基板溫度約 〇 C〜1 2 0 C為相關聯。隨著基板溫度增加，基板紅外光透 射度下降，則通過感測器6 9 8之紅外光能量因而降低。隨 著感測器698記錄一逐漸降低之紅外線能量，透射比例則 降低。基於感測器698所偵測到之基板红外光透射度之逐 渐改變’可據此計算基板溫度。因此，藉由利用矽材料之 本質特性（例如：以不同溫度為函數之能量吸收的改變） 而測量基板紅外光透射度，則可精確地測量與計算在熱處 理過程中之基板溫度。可預測透射度比例與溫度之間的關 19 1363176 係可憑經驗而計算或獲得。 表1 :於1 200 nm且帶寬為1 0 nm下所偵測到的比例與基 板溫度之間的關係。 比例 基板溫度 (單位：°c ) 1.0000 70.0000 1.0000 100.0000 1.0000 120.0000 0.9850 123.7164 0.9700 127.4328 0.9320 136.7239 0.8950 146.0149 0.8580 155.3060 0.8200 164.5970 0.7680 177.6045 0.7310 186.8955 0.6710 201.7612 0.6110 216.6269 0.5520 231.4925 0.5070 242.6418 0.4470 257.5075 0.3 8 80 272.3 73 1 0.3420 283.5224 0.2980 294.6716 0.1000 350.0000

在一實施例中，當於基板表面執行熱處理時，熱會導 致基板表面溫度上升，藉此，造成存在於經處理基板-表面 之基於齒素的反應物（若有的話）釋出及/或除氣。利用加 熱器模組670而快速加熱基板係允許將經處理之基板上的 20 1363176 含鹵素殘留物移除，而不需增加製程循環時間（此在欲自 處理室中移除殘留物之情形下會遇到）。 可選擇地，在步驟410中，當基板達到一期望之基板 溫度時，可判定關閉加熱器模組670之终點。利用透射度 比例則可解析出終點溫度。當所計算之比例顯示基板溫度 已達到期望溫度，感測器698則傳送一訊號至控制器544， 藉以關閉加熱器模組670。

在一實施例中，當基板溫度到達約2 5 0 °C〜4 0 0 °C之間 時，可關閉加熱器模組6 7 0。在另一實施例中，加熱器模 組6 7 0可在感測器6 9 8所計算之預定時間而關閉。預定之 時間可介於約5秒〜約1 8 0秒，並將取決於加熱器模組6 7 0 之熱產生能力。在含έ素殘留物存在於基板表面之又另一 實施例中，當經處理之基板上的含產素殘留物自基板表面 移除時，加熱器模組6 7 0則在預定時間關閉。移除含鹵素 殘留物之終點時間可介於約1 0秒〜約1 2 0秒，例如介於約 3 0秒〜約 90秒。可選擇地，可利用殘留物氣體分析器 (RGA )來偵測在經蝕刻之基板表面上之剩餘的含i素殘 留物。 因此，本發明提供用於測量熱處理過程中之基板溫度 的方法及設備。該方法及設備係藉由偵測器來測量穿透基 板之紅外光透射度而有利地監控熱處理過程中之基板的真 實溫度。基板在不同溫度下之不透明度係提供通過基板之 不同量的紅外光透射度，藉此，協助基板判定真實的基板 溫度。 21 1363176 惟本發明雖以較佳實施例說明如上，然其並非用以限 定本發明，任何熟習此技術人員，在不脫離本發明的精神 和範圍内所作的更動與满飾，仍應屬本發明的技術範缚。 【圖式簡單說明】

為讓本發明之上述特徵更明顯易懂，可配合參考實施 例說明，其部分乃繪示如附圖式。須注意的是，雖然所附 圖式揭露本發明特定實施例，但其並非用以限定本發明之 精神與範圍，任何熟習此技藝者，當可作各種之更動與潤 飾而得等效實施例。 第1圖，繪示適於實施本發明之示範性處理設備的簡 要圖式； 第2圖，繪示在不同基板溫度下之矽基板吸收與紅外 光波長之間的關係圖； 第3圖，繪示透射能量相對於時間之圖式；

第4圖，繪示根據本發明之一實施例而用於測量基板 溫度之方法的流程圖； 第5圖，繪示配置以實施本發明之示範性處理設備的 概要圖式；以及 第6圖，繪示第5圖之加載鎖定室的剖面視圖。 為便於了解，圖式中相同的元件符號表示相同的元 件。某一實施例採用的元件當不需特別詳述而可應用到其 他實施例。 22 1363176

【主要元件符號說明】 100 設備 1 02 基板 104 信號產生器 106 感測器 108 加熱源 110 信號 112 控制器 202 ' 204、206 (吸收）跡 208 波長 210,212,214 點 216、2 1 8、220 斜率 302 軌跡 304,306 點 τ, ,Τ 2 溫度 t 1 ,t2 時間 400 方法 402,404,406,408,4 1 0 步驟 500 處理系統 502 工廢界面 504 平台 506Α〜Β FOUP 508 瑪站 510,512,520,528,532 處理室 5 14 機械手臂 5 16 葉片 5 18 計量站 522 加載鎖定室 524 基板 526 端 530 機械手臂 534 葉片 536 傳輸室 538 中央處理單元/CPU 540 記憶體 542 支援電路 544 控制器 602 主體 604 (第一）基板承接器 606 (第二）基板承接器 608 第一（側）壁 610 第二（側）壁 614 頂部 616 底部 6 18 腔室體積 620 環箍 63 0,632 通道 23 1363176

636 幫浦 638 第一裝載埠 639 第二 裝 載埠 640 底座 644 (第一 •)狹缝閥 646 (第二）狹缝閥 650 視窗 652 氣體源 658 軸桿 660 升舉機構 670 加熱 器 模組/燈組件 674 末端 676 光學 導 管 678 濾光器 680,682 背景 684 壁 686 光線 688 光線 690 角度 692 準直儀 694 燈 696 基板 698 感測 器

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Claims (1)

13.63176 本οα^ΐ2·_更)正替換頁 第號專利案…年^月修正 十、申請專利範圍： 1. 一種用於在一熱處理過程中測量一基板溫度之設備，包 括： 一可抽真空之加載鎖定腔室； 一基板加熱器，係經設置以加熱位於該腔室中之一基 板；以及

一信號產生器，係經設置於該腔室中，並可經操作以 發射具有一預定波長的一信號； 一透射度感測器，係經設置以在該基板加熱器加熱該 基板時接收由該信號產生器穿透該基板之該信號的一部 分，其中該透射度感測器係配置以偵測一透射度 (transmittance )之衡量表示 ° 2.如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該基板加熱器 為一燈或複數個燈。

3.如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該基板加熱器 為一經加熱的機械手臂葉片（robot blade)，該葉片係配置 以將該基板傳輸進出該加載鎖定腔室。 4.如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該基板加熱器 為一設置在該加載鎖定腔室中之基板支撐件。 25 1363176 "Τη)正替換頁 5.如申請專利範圍第1項所述之設備，更包括： 一光學準直儀，係設置在該基板與該透射度感測器之 間。 6.如申請專利範圍第5項所述之設備，更包括： 一光學導管，其中該光學準直儀係經設置而收集以一 預定角度入射至該基板上且進入該光學導管之能量。

7.如申請專利範圍第5項所述之設備，更包括： 一遽光器，設置於該光學準直儀與該透射度感測器之 間。 8.如申請專利範圍第2項所述之設備，其中該燈提供具有 波長介於約4 0 0 n m〜約1 4 0 0 0 n m之間的紅外光。

9.如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該加載鎖定腔 室係耦接至一處理腔室。 10.如申請專利範圍第1項所述之設備，更包括： 一控制器，係構成以利用透射度之改變而決定該基板 之一溫度，透射度之改變係由該感測器所偵測之該透射度 的衡量而決定。 26 13.63176 琴·賢1曰％(更)正替換頁 11. 一種在一熱處理過程中測量一基板溫度之方法，包括： 加熱一設置在一加載鎖定腔室中之基板； 將一信號由一信號產生器引導至該基板；. 於加熱過程中偵測由該信號產生器所產生，透射該基 板的該信號之一透射度的改變；以及 基於該透射度的改變而判定該基板之一溫度。

12.如申請專利範圍第11項所述之方法，其中上述之加熱 該基板之步驟更包括： 於一經加熱之機械手臂葉片上加熱該基板。 13.如申請專利範圍第11項所述之方法，其中上述之加熱 該基板之步驟更包括： 於一真空環境下加熱該基板。

14.如申請專利範圍第11項所述之方法，其中上述之加熱 該基板之步驟更包括： 在上述之偵測步驟過程中，提供一恆定量之能量至該 基板。 27 1 5 ·如申請專利範圍第1 1項所述之方法，其中上述之偵測 該透射度的改變之步驟更包括： 使穿透該基板之光線通過一光線準直儀而至一感測 器。 16.如申請專利範圍第11項所述之方法，其中上述之加熱 該基板之步驟更包括： 以一光線加熱該基板，而一部分之該光線係用於測量 該透射度的改變。

1 7 ·如申請專利範圍第1 1項所述之方法，其中上述之偵測 該透射度的改變之步驟更包括： 感測通過該基板之具有波長帶（wavelength band)為 約1 0 n m且集中在約1 2 0 0 n m的紅外光。 18.如申請專利範圍第11項所述之方法，更包括： 在上述之加熱該基板的步驟之前，以一含鹵素成分處 理該基板》

H 一種用於在一熱處理過程中測量一基板溫度之方法，包 括： 在存在有一含鹵素成分中處理一基板； 將該基板轉移至一設置在一可抽真空之加載鎖定腔室 中的底座上，該腔室具有一燈組件； 以該燈組件所提供之一紅外先加熱該基板； 偵測透射該基板之該紅外光之一部分；以及 28 13.63176 f0. 描更)正替換頁 基於所偵測之該透射光而計算一基板溫度。 2 0 ·如申請專利範圍第1 9項所述之方法，其中上述之偵測 紅外光之步驟更包括： 偵測通過一光學導管而至一感測器之該透射光。 21.如申請專利範圍第19項所述之方法，更包括：

於加熱過程中自該基板之表面移除該含鹵素成分。 22 ·如申請專利範圍第1 9項所述之方法，其中上述之偵測 紅外光之步驟更包括： 感測通過該基板之具有波長帶為約1 0 nm且集中在約 1 2 0 0 n m的紅外光。

23.如申請專利範圍第19項所述之方法，其中該可抽真空 之加載鎖定腔室為設置在一處理系統中之一加載鎖定室。 29 13.6,3176 辦·浐blot)正替換買j 第號專莉案⑽年修正 画9姝

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