TWI381452B - 用於擴大溫度高溫測定之方法與設備 - Google Patents

Description

用於擴大溫度高溫測定之方法與設備

本發明有關於一種可應用於半導體晶圓處理之擴大溫度高溫測定。詳言之，本發明有關於矽晶圓的快速熱處理(rapid thermal processing,RTP)，和使用於RTP中的擴大溫度(包括低溫)高溫測定技術。

快速熱處理(RTP)一詞可用於形容數種熱處理型態，包括退火、摻質活化、氧化、氮化等等。上述處理一般在高於約1000℃之相對高的溫度下進行。其可在前驅物或蝕刻氣體存在下，進一步地應用於化學氣相沉積和蝕刻。後者一般在相對來說較低溫度(約介於500℃和800℃間)的RTP腔室中進行處理。RTP一般以裝在燈頭(lamphead)中並朝向待處理基板的高強度白熾燈陣列進行。該些燈是利用電力啟動，且開關迅速，並可將其大部分輻射實質導向基板。如此可使晶圓被非常快速地加熱而不會實質加熱腔室，且一旦移除燈的電源時，基板可以近乎相同的速率快速降溫。因此可更精確地控制在預定溫度下的處理時間，並減少整體的熱預算(thermal budget)。其次，可減少整體製程時間而提昇產量。

第1圖繪示了由Ranish等人在美國專利第6,376,804號中所述之RTP反應器10的剖面簡圖，其通常代表可 購自美商應用材料(美國加州聖大克勞拉市)的輻射式RTP反應器(Radiance RTP reactor)。反應器10包含一處理腔室12、位於腔室12內部的一晶圓支架14，和一位於腔室12頂端的燈頭16或是熱源組件，一般皆圍繞一中心軸18對稱排列。

處理腔室包含一主腔體20，和設置於主腔體20上的一窗22。窗22是由紅外線可穿透的材料製成，例如，透明、融熔的二氧化矽石英。

主腔體20以不鏽鋼製成，且可用石英作為襯裡(未繪示)。一環狀通道24形成於接近主腔體20的底部處。晶圓支架14包含設置於通道24內之一可旋轉的磁性轉子26(rotor)。一石英管狀升降器28靠於(或耦接)磁性轉子26和支撐件30(以一邊緣環表示)上，此支撐件30靠在升降器28上，且是由鍍矽的碳化矽、不透明的碳化矽或石墨製成。處理期間，晶圓32或其它基板放置於邊緣環30上。一可旋轉磁性定子(stator)34設置於主腔體20的外部，且與磁性轉子26軸向對齊，並經由主腔體20磁性耦接於磁性轉子26。一未繪示的馬達使磁性定子34圍繞中心軸18旋轉，並藉此旋轉磁性耦接的轉子26，最終帶動邊緣環30和所支撐的晶圓32旋轉。三或四個舉升銷36可滑移地與反射板38密封而形成主腔體20之底壁(bottom wall)。一未繪示的機制可昇高和降低所有的舉升銷36，選擇性地接合晶圓32使其降低至或升高離開邊緣環30，並降低至或升高離開未繪示的葉片，該 葉片可用以轉移晶圓32進入或離開腔室12。

石英窗22安裝於主腔體20的上方邊緣，且在窗22和主腔體20之間設置有一O型環40，使二者可成氣密性密合。燈頭16位於窗22上方。在窗22和燈頭16之間設置另一第二O型環42，使二者可成氣密式密合。夾持器44(clamp)與O型環40、42連接而將燈頭16密封至主腔體20上。

燈頭16包含複數個燈46，透過電插座48支撐並供電。這些燈也被稱作為輻射熱源。這些燈46較佳為可發射出強烈紅外光的高強度白熾燈，例如鎢鹵燈泡，其在石英燈泡中裝置一鎢絲，並以含鹵素氣體(例如溴)之氣體填充並以鈍氣稀釋，以清潔石英燈泡。每一燈泡被裝入相對多孔的封裝化合物50(potting compound)中。燈46設置於反射體54中垂直設置之圓柱形燈孔52內部。反射體54內的燈孔52之開口端鄰近於窗22，但燈46與窗22隔離。

一液冷式通道56形成於反射體54內，以圍繞每個燈孔52。從一入口60將冷媒(例如水)導入冷卻通道56內並由出口62流出以冷卻反射體54，並流過燈孔52鄰近處以冷卻燈46。

熱偵測器(例如，七或更多組高溫計70)分別藉由光導管72(例如，藍寶石柱)而光學性耦合至個別的孔洞74，這些孔洞74形成於反射板38的半徑範圍之中並彼此間隔一段距離。一般而言，剛性的藍寶石光導管72和高溫 計支撐於主腔體20之內，但其中可設置具彈性的光纖或光導引件。高溫計70可偵測晶圓32的下表面和邊緣環30之不同輻射部位的溫度或其它熱性質，如Peuse等人於美國專利第5,755,511號中所述。Adams等人在美國專利第6,406,179號中敘述了這種高溫計。高溫計70常見為輻射式高溫計，具有一光學式窄帶濾波器，其帶通(bandpass)在波長小於950 nm(亦即，光子能量略高於矽的能帶間隙(band gap)約1.1 eV(1.1 μm))時約為20nm，也可表示成其光子的波長低於矽晶圓能帶隙的波長。這種濾波器容易形成作為多層干涉性濾波器(multi-layer interference filter)。矽晶圓32可藉此吸收由該些燈46所發出之短波長可見輻射，使得高溫計70偵測到的是發射自晶圓32的黑體輻射，而非來自該些燈46的輻射。

高溫計70將溫度訊號傳送至燈電力源控制器76，其可依據所測量的溫度，控制輸送至紅外線燈46的電力。紅外線燈46可控制在輻射式排列的區域內，在一實例中為15個區域，以提供更為精緻的輻射熱形態，並補償熱邊際效應(thermal edge effect)。高溫計70一起將指示晶圓32表面的溫度形態的訊號傳送至電力源控制器76，其可依據所測量的溫度來控制傳送至每一區域紅外線燈46的電力，藉此提供一封閉式迴圈熱控制。

處理腔室12的主腔體20包含一處理氣體的入口埠80和一氣體出口埠82。在使用時，在將製程氣體經由入口埠80導入之前，可將處理腔室12的壓力減少至低於大 氣壓力(sub-atmospheric pressure)。真空幫浦84經由埠76和閥門88抽空處理腔室86。壓力通常減低至1至160托(torr)之間。然而，某些製程也可在大氣壓力下進行，雖然通常會使用特殊氣體，但這種製程不需要將處理腔室抽真空。

一第二真空幫浦90被用來減低燈頭16中的壓力，特別是當處理腔室已被抽至低壓時，如此可減小石英窗22兩側的壓差。第二真空幫浦90經由埠92(包含閥門94)將氣體抽出以減少燈頭16的壓力。埠92與反射體54(包含燈洞52)的內部空間彼此為流體可連通關係。

使用一加壓的導熱氣體源98將導熱氣體(例如，氦氣)填充至燈頭16，如此有助於燈46和液冷式通道56之間的熱傳導。氦氣源98經由閥門100和埠102連接至燈頭16。導熱氣體被導引至形成在燈頭罩106和各燈46的基部之間的氣體歧管104(manifold)。打開閥門100可使氣體流入歧管104。因燈之封裝化合物50為相對多孔性，導熱氣體可流過封裝化合物50以及燈46外壁和燈孔52之間的縫隙，以冷卻該些燈46。

然而，將上述之RTP腔室應用於較低溫度時會出現某些缺點。用於矽RTP中的典型輻射式高溫計包含矽光二極體偵測器(silicon photodiode sensor)，用以偵測由一熱體(hot body)所發出之普朗克輻射光譜中的窄帶寬(bandwidth)的強度，並由所偵測的強度判定此物體的溫度。然而，高溫計一般是用於較高溫度的量測，例如高 於500℃或800℃。在RTP反應器的組態中，腔室組件相對較溫暖且輻射式燈泡會發生光滲漏，導致一般的高溫計相對較難測量低於約450℃的晶圓溫度。曝露在350℃的物體之習用高溫計的光電流在0.8 pA附近，此數值層級很容易被一般RTP環境下的熱和電雜訊蓋過。另外，晶圓在此溫度下是部份透明的，且腔室無法隔絕所有的光。已觀察到在晶圓處於低溫的情況下時，在開啟白熾燈後，因受直接和間接燈輻射的影響，高溫計立即顯示成350℃。

對於RTP而言，至少有兩種狀況下需進行晶圓溫度的低溫控制。在高溫RTP中，使用輻射式高溫計的封閉式迴圈控制系統可非常精確地控制較高的晶圓溫度，但如前所述只有在高於約450℃時有效。然而，為了達到這個溫度，晶圓必須先以開放式迴圈控制系統加熱，在此期間，需預先輸入定量電流至輻射燈中。當高溫計偵測到溫度已達輻射式高溫計的偵測下限時，將熱控制轉換成封閉式迴圈系統。一般對開放迴圈期間之預熱的監控，並不會超出典型關閉狀態。結果，可能會發生溫度梯度或加熱速率過高。晶圓可能會在預熱時變成圓弧形或洋芋片形，導致在更高溫時無法進行有效的RTP製程。因此有必要使預熱時的條件最佳化，特別是為達到均勻預熱的區域化加熱分佈。這種預熱最佳化一般需要一位有經驗的工程師，經由大量晶圓的實驗來建立一組預熱配方(recipe)，避免翹曲(warpage)或其它的不良結 果。然而，最佳化配方受限於晶圓上已存在的特徵。除了在非常長時間生產運轉的情況之外，不可能對每一種晶片設計的每個階段都進行最佳化調整。相反地，只會對於具有特定類型材料(例如，金屬或氧化物)頂層之未圖形化之儲存晶圓的少數階段進行最佳化。對於製造而言，相似的頂層使用相同的預熱配方。一般而言，這種方法已被證明無法滿足需求，並會造成不穩定的預熱速率，且其它的均勻度需進行進一步調整。

目前對於可於溫度低於500℃甚至低於250℃至接近室溫下實施的RTP之需求持續在增加，特別是在可用於未來一代積體電路的鎳、鈷、或矽化鈦等接點(contact)之RTP。如果可將一般的輻射式高溫計應用於這些需要相對低熱處理溫度的先進製程將會非常便利。也可以設計具有低溫腔壁和低溫輻射式高溫計的自動化低溫型RTP腔室，但理想的方式是採用商業化的高溫型RTP腔室進行低溫製程。更理想的方式是提供可同時用於低溫和高溫處理的RTP腔室，使不同的處理步驟可在同一腔室中進行。

Hunter等人在美國專利第6,151,446號提出了一種穿透式高溫計(transmission pyrometer)，在晶圓被降低到邊緣環之前，其可用來測定支撐於舉升銷上的晶圓誘發光偵測器產生足夠的光電流，以大致表示晶圓已達腔室溫度。此穿透式高溫計包含某種可有效過濾接近矽能帶隙之譜帶的方式。在加熱矽晶圓時會減少其能帶間隙的 能量(波長增加)。穿透式高溫計被用於偵測來自輻射式加熱燈(通常被保持在低強度下)，並經矽晶圓過濾後的輻射。當矽能帶間隙落入或超出偵測器帶寬時，偵測器的訊號會發生明顯的變化，因此可代表矽晶圓的溫度。在美國專利第6,151,446號中，穿透式高溫計被整合在腔室的舉升銷中，以決定何時方可安全地將晶圓降低到微溫的邊緣環上。其中所描述的操作溫度需高達約400℃。雖然美國專利第6,151,446號中的系統對於燈的電力提供了某種回饋式控制，但晶圓溫度仍需要更密切且更細微的控制。

在本發明所屬之技術領域中，對可用於快速熱處理，且不受與摻雜之基板有關的基質效應(matrix effect)干擾之低溫型量測系統存在著需求。

本發明一或多個具體實施例有關於快速熱處理設備，用以處理一具有一前側和一背側的基板。此設備包含一腔室，其包含一輻射熱源；一支撐件，用以在熱處理期間將基板固持在一位置，使基板的前側或背側其中之一朝向輻射熱源；此腔室也具有一高溫測定系統，包含一穿透式輻射偵測器系統，用以測量來自一輻射源並穿透該基板之在第一和第二不連續波長之輻射，並比較在第一不連續波長之穿透輻射的強度和在第二不連續波長之 穿透輻射的強度。

在一些具體實施例中，輻射源是輻射熱源，且穿透式輻射偵測器系統包含用以偵測第一不連續波長的第一偵測器模組，和用以偵測第二不連續波長的第二偵測器模組。本發明的其它態樣也具有至少一濾波器。另一態樣中，輻射源對齊高溫測定系統。

在其它的具體實施例中，輻射源包含兩個不連續光源，且偵測器系統包含第一偵測器模組，用以測量在第一和第二不連續波長的輻射。在一些態樣中，輻射源包含兩個不連續光源，且偵測器系統包含用以測量在第一不連續波長之輻射的第一偵測器模組，和用以測量在第二不連續波長之輻射的第二偵測器模組。

依據某些具體實施例，濾波器可實質移除自低於該第一及第二不連續波長之下限數奈米至高於該第一及第二不連續波長之上限數奈米的範圍以外之所有波長。其它具有至少一濾波器的態樣包含一第一濾波器和一第二濾波器，該第一濾波器具有足以容許該第一不連續波長通過的帶通寬度，且該第二濾波器具有足以容許該第二不連續波長通過的帶通寬度。其它的具體實施例可實質允許所有在第一不連續波長附近的光通過，並透過該濾波器逐漸衰減光之穿透，使99.9%在第二不連續波長附近之波長的光被阻擋。在其它的態樣中，穿透式輻射偵測系統更包含至少一濾波器，可實質移除所有波長低於一預設波長的輻射。在詳細的具體實施例中，預設波長為 980 nm。

其它的具體實施例更包含一發射式輻射偵測器系統，包含用以測量發射自基板之輻射的高溫計。一些態樣中也具有一分光器，用以將自基板所發射的部份輻射與穿透基板的輻射分開。

本發明的各種具體實施例之兩個不連續光源可為依序或同時運作。在某些詳細的態樣中，第一不連續波長約為1030 nm，第二不連續波長約為1080 nm。在其它詳細的具體實施例中，發射式輻射偵測器經配置以測量波長約為930 nm的輻射。在某些態様中，用以產生不連續波長的光源可為雷射、發光二極體、低功率白熾燈泡或其它合適的光源。

其它的具體實施例包含耦接至高溫測定系統的電力源控制系統，用以控制傳送至輻射熱源的功率量。在其它的具體實施例中可具有複數個穿透式輻射偵測器系統。

另外，本發明的具體實施例有關於處理基板的方法，包含利用至少一高溫測定系統測量室溫下，在兩個不連續波長之至少一光源的參考光線強度。計算兩個不連續波長的室溫強度之比率。將基板置入腔室中介於至少一光源與至少一高溫測定系統之間的位置處。利用該高溫測定系統測量來自該至少一光源並穿透該基板的兩個不連續波長的光強度。計算穿透基板的兩個不連續波長的強度比例，並將該強度比例常規化至室溫下的強度比例。利用一輻射式熱源加熱該基板，並使用該高溫測定 系統周期性測量穿透該基板的在不連續波長之光線強度比例，以監控該基板的溫度。

在敘述本發明數個例示之具體實施例前，應瞭解的是本發明並不限於下文中所述之詳細的構形或處理步驟。在下文中所述之具體實施例可單獨應用，或與其它的具體實施例共同使用。本發明可具有其它多種方式實施或施行的具體實施態樣。

在說明書和附屬之申請專利範圍中，單數形式「一(a,an)」和「該(the)」包含複數的含意，除非內文中清楚地表示其含意。因此，舉例來說，參考「一基板(a substrate)」即可包含了二或多個基板的結合，等等。

本發明之一或多個具體實施例利用矽的能帶間隙能量與溫度的相關性進行溫度測量。在一具體實施例中，測量了穿透矽基板的能量，供測量用之來源同時也是腔室中的加熱元件。在另一具體實施例中，得到了兩個不連續波長之兩個測量結果，並比較測量值的比例。這些具體實施例可使與能帶間隙吸收無關的透射變異(即，摻質、非光譜變異形薄膜(non-spectrally varying films))最小化，並補償光源的變異。在另一具體實施例中，依序發射兩種不連續波長源(發光二極體(LED)或雷射)並比較測量值(例如，藉由時域(time domain)的波長調控)。這 些具體實施例均可用於已知的輻射式高溫測定系統中，可測量從室溫至高達1410℃的溫度。這些具體實施例可應用於處於高背景輻射源中的矽基板或薄膜測量。

本發明的一個態樣包含使用一穿透式高溫計，在快速熱處理腔室中測量低於500℃或甚至低於250℃的矽晶圓溫度。穿透式高溫計可偵測由一光源所發出，並經過矽晶圓濾過之不連續的波長之輻射。在某些波帶中，矽的吸收會強烈地受到晶圓溫度和純度的影響。溫度量測可用於不超過此溫度的熱處理中，或可用於控制預熱至輻射式高溫計可量測之晶圓溫度，例如400至500℃，超過此溫度之後，可使用輻射式高溫計之封閉式迴圈控制加熱。

可以一種少量或不會過濾掉1至1.2 μm間波長之矽光二極體(silicon photodiode)來實作成適用於約350℃以下的低溫穿透式高溫計。可偵測擴及500℃波長範圍的穿透式高溫計包含一InGaAs二極體感光器(InGaAs diode photodetector)，和可阻擋大於約1.2 μm之輻射的一濾波器。輻射式和穿透式高溫計可被整合成在一結構，其包含一分光器(optical splitter)，用以接收從一光導管(light pipe)或其他光導引件(light guide)而來的輻射，並將此輻射分成各自朝向穿透式高溫計和輻射式高溫計之濾波器的不同光束。

第2圖中繪示了本發明之一具體實施例的快速熱處理(RTP)腔室110剖面簡圖，其包含至少一穿透式高溫計。 雖然本發明的某些態樣以穿透式高溫計進行偵測，在本發明的一具體實施例中，腔室110額外包含一或多個輻射式高溫計70、112。兩個高溫計70、112可包含於一個單獨的系統中，用以接收從光導管72來的光學輻射，並使用兩高溫計70、112之間的一分光器114將所接收到的輻射加以分開。如前所述，輻射式高溫計70包含次微米波長的窄帶濾波器(narrow band filter)，即，使能量大於矽的能帶間隙(band gap)之光子通過。因矽晶圓32阻擋了來自輻射熱源(以燈46表示)的較短波長的光，使得輻射式高溫計70可有效地測量晶圓32背側的黑體輻射溫度。相反的，穿透式高溫計112對較長波長的光線敏感，特別是在有興趣的晶圓溫度之矽能帶間隙附近的光線或波長稍長的光。

通過均勻晶圓之特定波長的光學輻射透射率(transmissivity)或透射係數(transmission coefficient)τ可以下式表示：τ(α,χ)=e^-αχ (1)其中α為吸收係數，χ為晶圓的厚度。接近矽能帶隙的矽之吸收係數已知與溫度有關，如第3圖所示，針對室溫(20℃)以線120繪示，針對200℃以線122繪示。線120、122之急遽傾斜部份確定為光學能帶隙的吸收邊緣，與熱活化自由載體(thermally activated free carriers)的熱量變化及聲子(phonon)的貢獻度有關。當波長增加時，吸收邊緣會移向長波長(較小光子能量)。

穿透式高溫計所需要的光譜濾波方式(spectral filtering)不同於輻射式高溫計所需要的光譜濾波方式。穿透式高溫計濾波器和感光器一起提供的光譜回應(spectral response)需要對所感興趣的晶圓溫度之吸收間隙的波長靈敏。這個需求會依據穿透式高溫計是否僅需要量測低溫(例如，低於約350℃，或特別是低於約250℃)，或是需要量測高達450℃或更高的溫度而變化。然而，為了維持一合理訊雜比(signal-to-noise ratio)，僅對黑體輻射光譜中的一限定帶寬進行偵測。

不濾光的一矽製感光器可在低於約250或350℃下執行此功能。矽製感光器對大於約1.1 μm的波長的輻射不靈敏。當晶圓從室溫加熱至350℃時，晶圓吸收邊緣會從1 μm提高至1.2 μm。因此，淨效應會使帶通變得相對狹小。然而，當晶圓溫度高過約350℃時，吸收邊緣會超過矽製感光器的偵測極限，所以無法迅速偵測吸收邊緣波長的任何進一步增加。因此，在面對較高的晶圓溫度時，使用對於長波長靈敏的感光器較為理想。這種偵測器的一個例子是InGaAs二極體感光器，可用於偵測介於約0.9和1.7 μm之間的偵測波帶。為了避免達1.7 μm之貢獻度過大，InGaAs應與使低於1.2或1.3 μm的波長通過之一低濾波器(low-pass filter)同時使用，即，使大部份通過的輻射波長低於由穿透式高溫計所能測到最高溫度的矽晶圓能帶隙波長，並截除大部份高於此能帶隙波長的普朗克光譜(Plankian spectrum)。另外，濾波器可 為能截除低於約1 μm輻射的帶通濾波器。

下文中將參照第4圖來解釋操作方法(regime)。線126表示來自穿透式高溫計所有的光電流，對於燈電流之一設定而言，其為一晶圓溫度的函數。在較低的溫度下，總光電流主要是來自微溫的燈所產生並穿過晶圓的光通量(photon flux)所引起之光電流128。然而，如線130所示，因存在有一固定量的背景輻射，例如來自雜散輻射(stray radiation)和微溫的腔室部件。因此，在較高的溫度下，晶圓本身的黑體輻射貢獻度持續增加(以線132表示)。在溫度約400℃時，燈和晶圓黑體二者所產生的貢獻度彼此交會(cross over)，位置接近於此區域的底部，此位置使輻射式高溫計變為較有效率。

本發明的一種態樣是根據已知穿透式高溫計光電流與燈電流和晶圓溫度間的依存性，這種依存性可視為此高溫計的特徵函數(characteristic)。晶圓產品的晶圓厚度是經過精密控制的，例如，對於300 mm的晶圓而言是0.75±0.02 mm，並假設其為一已知量。

在第5圖的製程流程圖中繪示了一個基本的可控制晶圓加熱的基礎演算法。在步驟136中，將已知溫度的一晶圓放入RTP腔室中，且在步驟138中，使光源朝向晶圓。在步驟140中，測量來自穿透式高溫計的光電流。在已知燈電流和晶圓溫度下完成此量測，並可對已知的特徵函數進行常規化(normalized)處理。

在步驟142中，將已測得但未常規化的光電流對燈和 晶圓的溫度之特徵函數進行常規化。這可由很多方式來完成，但最簡單的方式是對感光器所輸出的光電流使用一比例因子(scaling factor)，使所量測的光電流與晶圓及燈的起始溫度之未正規化的光電流特徵函數一致。此後，所有量測後的光電流值都是成比例的。

之後，在步驟144中至少提升燈的電流大小至一起始預熱值。之後，在步驟146中，針對相同晶圓以及升高的燈電流測量來自穿透式高溫計量測的光電流。在步驟148中，由量測的光電流和常規化的特徵函數決定晶圓的溫度。重複步驟146、148直到在步驟150中決定晶圓的溫度已達到某最終的預熱晶圓溫度。

可用各種方式建立所需之燈與晶圓的特徵函數。可測量許多組結合燈電流和晶圓溫度的高溫計光電流和可能的晶圓厚度，之後利用這些實驗數據找出光電流與晶圓溫度的關連。常規化(normalization)仍被視為說明晶圓在腔室環境中(包含不同的燈等等)之變異和變化較理想的方式。

基於對光電流和燈的電性量測間關係、溫度與矽晶圓透射性之間的關係，以及感光器反應等相當完整的瞭解，這裡提出一種方法。穿透式高溫計的光電流I_PD主要與晶圓溫度T_W和燈溫度T_L有關，並可表示為： λ ₁和λ ₂是積分的上下限，分別代表感光器反應的光譜 極限，可為0.8至1.7 μm。R(λ)是感光器的反應函數，包含所有使用的濾波器。L(λ,T_L)是燈在溫度為T_L時之輻射強度光譜，且Ω是一個正規化因子，用以除去背景輻射、晶圓頂表面反射率、透射通道觀測因子(view factor)等之差異，以及燈輻射強度之差異。對於頂部晶圓表面的反射率進行合適的正規化可使不同形態的晶圓(具有不同的水平和垂直結構)在進行處理時，不必針對每一種形態的結構進行其RTP預熱環境的調整。相反的，在大部件的單一常規化量測可解釋這種主要對頂表面反射率造成影響的差異。

燈的輻射強度L是一在燈絲上耗散功率的函數，並因此為燈的溫度T_L、燈絲所選用材料的發射率ε_L(λ,T_L)，以及因燈絲捲成線圈而產生的發射率修正量δ(λ,T_L)的函數。燈的溫度T_L可由在鎢絲實驗中所得的經驗式決定，可表示成下式： 其中α是一常數，其可藉由針對一等級的燈所發射之輻射的光譜量測來決定，且R_L是燈絲的阻抗，其可藉由燈的瞬間施加電壓以及來自SCR驅動器的回饋電流來決定。知道燈絲的溫度之後，燈的輻射強度即可以下式計算：L(λ,T _L )=L _BB (λ,T _L )ε(λ,T _L )δ(λ,T _L ) (4)其中L_BB為表面溫度T_L時的普朗克黑體輻射光譜： 其中c₁和c₂是熟知的輻射常數，其值分別為3.742×10^-16 Wm²和0.1439 mK。鎢的發射率ε已知為溫度和波長的函數。線圈和修正係數δ需要計算，或是對於每一等級的燈進行另外的測量。

在溫度T_W時，厚度為χ的矽晶圓其透射率τ可以下式表示： 其中α為矽在波長λ和溫度T_W時的吸收係數。吸收係數可被測量，或是以Timans所提供的模型進行計算(Journal of Applied Physics,vol.74,no.10,15 Nov.1993,pp.6353-6364)。Timan模型以聲子(phonon)和自由載體(free carrier)解釋吸收率，並與少量摻雜的矽之吸收率的測量結果具有良好的一致性。Timans的文獻也對於高溫計概論具有貢獻。

尋找一種可反轉方程式(2)之積分以找出依據所測量的光電流而得到晶圓溫度的表示方法是一種計算上的挑戰，在即時調整(real-time adjustment)方面更是難以進行。因此，較佳方式是編輯出一張對照表。例如，建立一張二維的表，其中一軸是燈絲溫度T_L，另一軸是晶圓溫度T_W。表內的格子中為已計算但未經常規化的光電流值。

在已知晶圓溫度T_W和電性量測的燈絲溫度T_L的情況 下，起始的光電流量測使表中未經常規化計算的光電流值和量測之光電流產生關連，因此可決定全部表中的常規化常數Ω。雖然可對表內所有的值(entry)進行常規化，但較佳的方式是使用已知的常規化常數對所有感光器輸出的量測光電流進行比例縮放。

在進行校正步驟之後並進行晶圓處理期間，於已知的燈電力源的電流和電壓之電性量測值下，可測量來自穿透式高溫計的光電流，再代入方程式(3)可得燈溫度。之後參考對照表，找出在已知燈溫度和晶圓溫度情況，所量測的光電流值和經比例縮放的光電流值之間的關係。可在表格化的光電流之間使用內插法，且如果需要也可在燈的溫度之間使用內插法。也可使用其它方法來存取光電流對燈和晶圓溫度的特徵函數。當燈溫度給定時，可用多項式、冪級數(power series)、或其它與光電流對晶圓溫度相關的數學函數的係數來表示表中的每一列(column)。這種數學函數很容易進行即時(real-time)計算。另外，所有的表可轉換成一個二變數的冪級數(power series)。如果需要的話，可將光電流當作多項式或冪級數的參數，多項式的值為晶圓溫度。

上面的敘述經過矽光二極體驗證，此矽光二極體隔著晶圓背側朝向一燈，視野(field of view)狹窄且沒有另外過濾超過矽光二極體偵測下限約1 μm之波長，也沒有過濾感興趣之溫度的吸收邊緣的波長(低於約1.2 μm)。並有一另外的傳統輻射式高溫計朝向相同的晶圓區域，但 其具有濾波器和一較寬的視野。另外，在裸晶圓(bare wafer)上植入一熱耦，用以量測在驗證測試中真正的溫度。結果如第6圖中所示，在燈開啟之後，以不同方法所測定之溫度作為時間的函數。線154為熱耦所量測之溫度。線156為以穿透式高溫計與上述之對照表合併使用所得之晶圓溫度。線158為一般的輻射式高溫計所測得之溫度。對於所有的溫度而言，穿透式高溫計所測之溫度相對接近於熱耦的溫度。在溫度低於約300℃時，一般的輻射式高溫計無法正確地測量晶圓的溫度，但在較高的溫度下其表現是合格的。如第4圖所示，所設計之穿透式高溫計在高於約350或400℃時，其回應訊號是扁平的。因此，較佳的方式為在透射溫度低於約350℃時依據穿透式高溫計，在較高的溫度時依據輻射式高溫計。然而，穿透式高溫計可能因兩個高溫計的設計而產生變異，而目前的設計可表示的透射溫度係介於300和400℃之間。

第6圖中的曲線表示利用穿透式高溫計對於未摻雜的矽晶圓溫度量測的精確性，其波長介於約1和1.2 μm之間。第7圖表示光穿過不同濃度摻雜的n型矽晶圓的透射率。所記錄為波長為1 μm的透射光。從此圖中可見摻雜濃度高達約10¹⁸ cm^-3時的透射形態曲率相當類似。然而，高過此摻雜程度就會在曲率形態上發生改變。利用本發明之雙波長量測法可抵消這種曲率。第8圖的曲線為將測量第7圖的樣品之兩種波長光的透射比率後，再 正規化為室溫時的結果。第9圖的曲線為選自第7圖中的樣品在1080 nm和1030 nm光透射比例的量測，再正規化為室溫時的結果。可發現這些樣品的曲率在穿透式高溫計可作用的範圍中幾乎保持完全一致，表示摻雜的影響可自考慮中有效地移除。

第10圖為透射過各種型態矽的1030 nm雷射透射訊號和1080 nm雷射透射訊號之實驗資料，其收集的溫度從約25℃至約250℃。各種矽樣品的阻值(resistivity)範圍可從非常高(>50 ohm-cm)至非常低(至mili-ohm-cm等級)。當1030 nm雷射訊號對1080 nm雷射訊號的比例被畫成矽溫度的函數後，可使對應至不同種類矽的所有曲線重合成單一的曲線。此資料表示經由評估高溫計訊號的比例後，摻雜效應可被移除。至少有兩種處理方式可應用於本發明的具體實施例中，即非常接近室溫(almost room-temperature)的高溫測定法和開放迴路(open-loop)調控，二者也被稱作預熱。依據本發明的具體實施例，非常接近室溫的溫度測量法較佳的方式為在一熱控制系統的反饋迴路中使用多組輻射狀排列的穿透式高溫計，與在較高的溫度下所使用之輻射式高溫計的架構相似。當使用數個先進的積體電路結構時，在溫度低於250℃的情況下可進行精確地的熱控制。因所述之矽光二極體在晶圓溫度高於約300℃所呈現之效能不良，故這種低溫型操作是理想的，因其可使感光器和濾波器(例如InGaAs感光器和干涉式濾波器)更加適合長波長。如前 所述，理想的RTP腔室為可在所有的晶圓溫度操作下進行回饋式熱控制，並有能力進行低溫和高溫製程。

對低溫度的高溫測定而言，理想的情況是提供與加熱燈分離之透射性輻射的光源。此光源可為雷射、LED、分離的低強度的白熾燈泡或任何其它合適的光源。

本發明的態樣也可與標準高溫RTP一起應用，以更精密控制預熱階段(也稱為開放迴路調控(open loop tuning))，而不涉及輻射式高溫計。在第11圖中繪示了一個簡單的預熱處理流程圖。在步驟170中，當一已知溫度的晶圓被置入RTP反應器之後，可藉由建立對照表或其它儲存系統之特徵函數之方法的常規化因子，以進行穿透式高溫計的校正。穿透式高溫計的校正可包含測量參考強度，並校正背景或基質(matrix)所產生的效應。在步驟172中，RTP的燈被設定在一預定的低功率層級，例如為完全高溫層級的15%，產生相對低的加熱速率(低於10℃/s)。在步驟172中，在燈被設定在其低功率層級之後，校正過的穿透式高溫計會至少量測晶圓溫度兩次，並且在步驟174中，於晶圓處在兩次測量之間的加熱區段時，測量處於溫度時的起始上升速率。在步驟176中，電力源控制器計算調整過的燈功率層級，可改變溫度上昇速率，從起始的量測值變成一理想的溫度上昇速率，其設定值為10至20℃/s的範圍內。之後，預熱持續至步驟178，測定晶圓的溫度已到達透射溫度，在步驟180中，控制方式變成封閉迴圈控制(closed loop control)，此時主要是使用輻射式高溫計，一如在傳統的高溫RTP控制系統中所使用的方式。

在調整起始上昇速率後，可以數種方式進行預熱。例如因已重新調整燈的功率，故可單純依賴經過時間(elapsed time)的方式。當達到透射溫度後(兩種高溫計都靈敏的溫度)，可使用穿透式高溫計或輻射式高溫計進行偵測。為了更精確地控制，在預熱階段可將穿透式高溫計使用於封閉迴圈控制系統，動態地調整燈的電流，以在預熱時維持理想的溫度上昇速率。另外，可對不同的預熱階段部份調整其理想的上昇速率。

雖然上面所述是聚焦在單一穿透式高溫計，並僅提到一組燈的功率設定，但若在不同的半徑上設置多個穿透式高溫計並使用差異化的區域式加熱，將可改善其精確度。例如，可使用一個穿透式高溫計指向接近晶圓的中心，第二個指向接近晶圓邊緣環的透射，第三個僅指向邊緣環。之後，燈為了預熱可被分成為至少三個相似的區域。在第11圖中的起始上昇速率調整，三個穿透式高溫計量測三種起始溫度上昇速率。之後，在不同的加熱區域的燈分別重新調整以獲得一典型的共同理想上昇速率，並可在某些狹窄的中間區域使用內插法。

依據本發明具體實施例的穿透式高溫計，對於起始預熱也有用，其中晶圓被加溫至邊緣環的溫度(在一實例中約為200℃)，其間晶圓以舉升銷支撐。當晶圓一旦到達此溫度時，舉升銷將晶圓降低至邊緣環上，之後開始 旋轉。輻射式高溫計在這個方法中幾乎無法作用，特別是因為有相當程度的由燈所發出之光線會繞過懸浮的晶圓，而滲漏至下方的高溫計。

所提供之輻射式和穿透式高溫計，可獨立耦接至反射板上不同的孔洞。然而，藉由改良美國專利號6,406,179中的輻射式高溫計以整合兩個高溫計將更為簡便，其在輻射式高溫計濾波器之前具有一定角度的部份反射器。經反射的輻射被導至未裝置濾波器的矽感光器，因此可作為穿透式高溫計。

在第12圖中繪示了一個雙高溫計190之實例的剖面圖。一藍寶石光導管192和金屬套管194將高溫計190支撐於RTP反射板的底部。高溫計形成於外殼196的內部，此外殼196可容納一個準直管198，此準直管198具有一反射性內壁202，從與光導管192輸出端相鄰之準直管198中的軸向孔洞210處輻射狀向外展開，使光導管輻射準直到窄帶濾波器200中(一般包含一多層干涉性濾波器)。窄帶濾波器200支撐於外殼196內，並與輻射式高溫計產生關連。然而，從準直管管壁202凸出之可調整式鍍金銷(pin)204，為分光器206提供了一傾斜的反射面，將部份來自光導管192的輻射導引至感光器208，此感光器208經由準直管198中的孔洞210朝向分光器206。感光器208可為矽光二極體，在此例子中，其本身即可做為較低晶圓溫度的穿透式高溫計。然而在晶圓溫度稍高的情況下，感光器208需對於較長的波長 產生反應。在一實例中所使用是InGaAs光二極體。在此例子中於感光器208和分光器206之間插入了一分離式的穿透式高溫計濾波器(未繪示)。其餘的輻射通過分光器206並在進入聚光器212的寬窄端(wide narrow end)前經過輻射式高溫計濾波器200過濾，聚光器212的寬窄端具有一錐形向內的反射壁214，將濾過的輻射滙集射向一第二感光器215，此第二感光器215透過集光器212底端的狹窄軸向孔洞216而暴露。感光器215是輻射式高溫計最後一部份，一般是以矽光二極體作為此感光器。從兩個感光器208、215中所發出之不同的電流會傳送至感光器電力源和燈電力源控制器，用以供應高溫計的光電流。

上述之結構有效地利用已知的RTP反射板，和其孔洞及光導管設計。也可使用其它的結構和其它種類的分光器。使用波長選擇分光器可提昇靈敏度。

因此，本發明的具體實施例為RTP製程提供較佳的低溫控制方式，不論其是在低溫下進行有效的熱製程，或是為了達到較高溫度的預熱製程(一般使用輻射式高溫計)。可簡單並經濟地將穿透式高溫計整合在已知的高溫RTP腔室的設計中，以擴大其操作之溫度範圍並更準確地控制預熱階段，因此可提供一擴大溫度的高溫測定系統。

包含低溫型高溫測定系統之擴大溫度系統的另一具體實施例繪示於第13圖。所示之系統包含一發射式輻 射偵測器300，其包含一分光器306，可測量發射自基板302之具有第一波長(λ ₁)315的輻射。發射式輻射偵測器300在低溫操作的系統中不是必要元件，並在某些系統中為選擇性的零組件。對於可在低溫和高溫下操作的系統而言，應同時包含發射式偵測器300和低溫系統308。第13圖中所示之低溫型高溫測定系統的輻射源310包含兩個不連續光源312、314，其於第二波長(λ ₂)316和第三波長(λ ₃)318下運作，且低溫偵測器系統308包含第一偵測器320，其可量測第一不連續波長316和第二不連續波長318下的輻射。兩個不連續光源312、314可為依序(sequentially)運作或是同時(simultaneously)運作。在某些詳細的態樣中，第二不連續波長316約為1030 nm，第三不連續波長318約為1080 nm。在其它詳細的態樣中，一濾波器322被併入第一偵測器320中以移除外來光。用以產生不連續波長316、318的光源312、314可為雷射、發光二極體、低功率白熾燈泡或其它合適的光源。

第14圖為依序操作不連續波長源312、314時之時間多工訊號(time-multiplex signal)之作圖。每次循環的方式為：首先開啟第一波長源312並記錄高溫計的訊號。之後關閉第一波長源312並開啟第二波長源314，再量測高溫計訊號。在測量第二波長高溫計之後關閉第二波長源314，讓兩個光源都關閉一段時間。每次循環時間約為60毫秒(msec)或更短。之後重覆循環。針對第一 波長和第二波長所量測的高溫測定訊號扣除背景訊號(當兩個光源皆關閉時所測量)，並以此確定其比例。

如前所述，可包括一第二輻射偵測器，即用以測量在第一波長(λ ₁)304之輻射的發射式偵測器300，此波長發射自矽基板。第二輻射偵測器測量由矽所發出之輻射波長(約為930 nm)。與低溫型高溫測定系統耦接的電力源控制系統(未繪示)，可用以控制傳送至輻射熱源324的功率量。

第15圖為第13圖中系統的變化型，不連續光316、318穿過基板302，並由鏡子204導向穿透式高溫測定系統。所示之穿透式高溫測定系統具有用以測量在第一不連續波長316之輻射的第一偵測器模組330，和用以測量在第二不連續波長318之輻射的第二分離式偵測器模組340，所以這並非使用可偵測兩種波長的單一模組。第一偵測器模組330和第二偵測器模組340具有偵測器332、342及可供選擇的波長濾波器334、344。分光器350將半數的不連續光316、318導入各偵測器模組330、340。

第16圖為第15圖中系統的變化型，以分色鏡360(dichroic mirror)取代分光器。分色鏡360可使第一不連續波長316穿過進入第一偵測器模組330，並將第二不連續波長318反射至第二偵測器模組340。

使用某些具體實施例中的濾波器可實質移除自低於第一不連續波長及第二不連續波長之下限數奈米 (nm)，至高於第一不連續波長及第二不連續波長之上限數奈米的範圍以外的所有波長。其它具有至少一濾波器(包含一第一濾波器和第二濾波器)的態樣中，其第一濾波器所具有的帶寬足使第一不連續波長通過，且第二濾波器所具有的帶寬足使第二不連續波長通過。其它具體實施例具有一濾波器，可實質允許所有在第一不連續波長附近的光通過，並且透過濾波器逐漸衰減光之穿透，使99.9%在第二不連續波長附近之波長的光被阻擋。在其它態樣中，穿透式輻射偵測器系統更包含至少一濾波器，可有效地實質移除所有波長低於預定波長的輻射。在詳細的具體實施例中，預定的波長為980 nm。

另外，本發明的具體實施例有關於一種處理基板的方法，包含使用至少一低溫型高溫測定系統測量室溫下，在兩個不連續波長之至少一光源的參考光線強度。在一實例中，可在未放置晶圓或基板的腔室內測量參考光線強度。如在此技藝中具有通常知識者所瞭解的，所測量之參考強度可用以校正例如基質(matrix)效應、動態的系統特性(dynamic system properties)和背景光線。計算兩個不連續波長的室溫強度之比例。在腔室中，基板的放置位置介於至少一光源和至少一低溫型高溫測定系統之間。利用低溫型高溫測定系統測量來自至少一光源並穿透基板的在兩個不連續波長的光線強度。計算穿透基板的兩個不連續波長之強度比例，並使其常規化成室溫下的強度比例。之後，利用一輻射熱源加熱基板，並 利用低溫型高溫測定系統，藉由周期性量測穿透基板的在不連續波長之光強度比例，以監控基板的溫度。

本說明書所使用的參考事項，例如「一個具體實施例(one embodiment)」、「某些具體實施例(certain embodiment)」、「一或多個具體實施例(one or more embodiment)」、「一具體實施例(an embodiment)」是指與此具體實施例有關的獨特的特徵、結構、材料、或特性包含於本發明之至少一具體實施例中。因此，在本說明書不同的地方所出現的片語，例如「在一或多個具體實施例中」、「在這些具體實施例中」、「在一個具體實施例中」、「在一具體實施例中」不一定是指本發明中相同的具體實施例。另外，獨特的特徵、結構、材料、或特性可以任何合適的方式與一或多個具體實施例結合。

雖然這裡所述之本發明是參考特定的具體實施例，需要瞭解的是，這些具體實施例僅為本發明原則和應用的例子。對於在本技藝中具有通常技藝之人可輕易瞭解，在不偏離本發明的精神和範圍的情況下，本發明的方法和設備可進行各種改良和變化。因此，本發明應包含附屬之申請專利範圍的改良和變化及其均等物。

10‧‧‧RTP反應器

12‧‧‧處理腔室

14‧‧‧晶圓支架

16‧‧‧燈頭

18‧‧‧中心軸

20‧‧‧主體

22‧‧‧窗

24‧‧‧環狀通道

26‧‧‧磁性轉子

28‧‧‧升降器

30‧‧‧支撐件/邊緣環

32‧‧‧晶圓

34‧‧‧定子

36‧‧‧舉升銷

92‧‧‧埠

94‧‧‧閥門

98‧‧‧氣體源

100‧‧‧閥門

102‧‧‧埠

104‧‧‧氣體歧管

106‧‧‧燈頭罩

110‧‧‧(RTP)腔室

112‧‧‧穿透式高溫計

114‧‧‧分光器

120‧‧‧線

122‧‧‧線

126‧‧‧線

128‧‧‧光電流

196‧‧‧外殼

198‧‧‧準直器

200‧‧‧窄帶濾波器

202‧‧‧內壁

204‧‧‧銷

206‧‧‧分光器

208‧‧‧感光器

210‧‧‧孔

212‧‧‧聚光器

214‧‧‧反射壁

215‧‧‧感光器

216‧‧‧軸向孔

300‧‧‧輻射偵測器

302‧‧‧基板

38‧‧‧反射板

40‧‧‧O型環

42‧‧‧第二O型環

44‧‧‧夾治具

46‧‧‧燈

48‧‧‧電插座

50‧‧‧嵌裝物

52‧‧‧燈孔

54‧‧‧反射體

56‧‧‧冷卻通道

60‧‧‧入口

62‧‧‧出口

70‧‧‧高溫計

72‧‧‧光導管

74‧‧‧孔洞

76‧‧‧電力源控制器

80‧‧‧氣體入口埠

82‧‧‧出口埠

84‧‧‧真空幫浦

86‧‧‧處理腔室

130‧‧‧線

132‧‧‧線

136‧‧‧步驟

138‧‧‧步驟

140‧‧‧步驟

142‧‧‧步驟

144‧‧‧步驟

146‧‧‧步驟

148‧‧‧步驟

150‧‧‧步驟

154‧‧‧線

156‧‧‧線

158‧‧‧線

170‧‧‧步驟

172‧‧‧步驟

174‧‧‧步驟

176‧‧‧步驟

178‧‧‧步驟

180‧‧‧步驟

190‧‧‧雙高溫計

304‧‧‧鏡子

306‧‧‧分光器

308‧‧‧低溫系統

310‧‧‧輻射源

312‧‧‧光源

314‧‧‧光源

315‧‧‧第一波長(λ₁)

316‧‧‧第二波長(λ₂)

318‧‧‧第三波長(λ₃)

320‧‧‧第一偵測器

322‧‧‧濾波器

324‧‧‧熱源

330‧‧‧第一偵測器模組

332‧‧‧第一偵測器

334‧‧‧濾波器

340‧‧‧第二分離式偵測器模組

342‧‧‧第二偵測器

344‧‧‧濾波器

350‧‧‧分光器

360‧‧‧分光鏡

88‧‧‧閥門

90‧‧‧第二真空幫浦

192‧‧‧光導管

194‧‧‧套管

第1圖為一般快速熱處理(RTP)腔室的剖面簡圖，包含至少一輻射式高溫計； 第2圖為一具體實施例的RTP腔室剖面簡圖，包含穿透式高溫計和輻射式高溫計；第3圖為溫度與矽吸收邊緣位移的關係圖；第4圖所繪示為在穿透式高溫計中對於光電流之不同的貢獻，可作為晶圓溫度的特徵函數；第5圖為在RTP腔室中使用穿透式高溫計量測晶圓溫度之基本方法流程圖；第6圖為穿透式和輻射式高溫計在矽晶圓加熱時之執行效率比較圖；第7圖為將1 μm的光透射過以不同濃度摻雜的n型矽晶圓時之溫度函數比較圖；第8圖為透射過不同濃度摻雜的n型矽晶圓之光線在波長為1.5 μm和0.97 μm的比例與溫度的函數比較圖；第9圖為透射過不同濃度摻雜的n型矽晶圓之光線在波長為1.03 μm和1.08 μm的比例與溫度的函數比較圖；第10圖為波長為1.03 μm和1.08 μm光線比例對不同阻值基板溫度的函數圖；第11圖為在RTP腔室中以穿透式高溫計控制加熱速率的另一方法流程圖，包含依據所量測之起始溫度上昇速率調整燈功率；第12圖為可應用於快速熱處理之合併式輻射和透射高溫計的剖面圖；第13圖為依據本發明一些具體實施例之使用合併式輻射和透射高溫測定系統的RTP腔室剖面圖； 第14圖為依據一或多個本發明態様所繪示之雙雷射系統的多通路時間訊號圖；第15圖所示為使用一50：50分光器分離入射光的穿透式高溫測定系統剖面圖；及第16圖所示為使用一分色鏡分離入射光的穿透式高溫測定系統剖面圖。

12‧‧‧處理腔室

14‧‧‧晶圓支架

16‧‧‧燈頭

18‧‧‧中心軸

20‧‧‧主體

22‧‧‧窗

24‧‧‧環狀通道

26‧‧‧磁性轉子

28‧‧‧升降器

30‧‧‧支撐件/邊緣環

32‧‧‧晶圓

34‧‧‧定子

36‧‧‧舉升銷

38‧‧‧反射板

40‧‧‧O型環

42‧‧‧第二O型環

44‧‧‧夾治具

46‧‧‧燈

48‧‧‧電插座

50‧‧‧嵌裝物

52‧‧‧燈孔

54‧‧‧反射體

56‧‧‧冷卻通道

60‧‧‧入口

70‧‧‧高溫計

72‧‧‧光導管

74‧‧‧孔洞

76‧‧‧光電力源控制器

80‧‧‧氣體入口埠

82‧‧‧出口埠

84‧‧‧真空幫浦

86‧‧‧處理腔室

88‧‧‧閥門

90‧‧‧第二真空幫浦

92‧‧‧埠口

94‧‧‧閥門

98‧‧‧氣體源

100‧‧‧閥門

102‧‧‧埠口

104‧‧‧氣體歧管

106‧‧‧燈頭罩

110‧‧‧(RTP)腔室

112‧‧‧穿透式高溫計

114‧‧‧分光器

Claims (20)

1. 一種用以處理一基板的快速熱處理設備，該基板具有一前側和一背側，該設備包含：一腔室，包含一輻射式熱源；一支撐件，用以在熱處理期間將基板固持在一位置，使該基板的前側或背側其中之一朝向該輻射熱源；一高溫測定系統，包含一穿透式輻射偵測器系統，用以測量自一輻射源傳遞穿透該基板之輻射，該輻射源包含兩個不連續之光源傳遞第一和第二不連續波長之輻射，以及一第一偵測器模組測量經傳遞之該第一不連續波長和該第二不連續波長之輻射，並比較經傳遞之該第一不連續波長之輻射的強度和經傳遞之該第二不連續波長之輻射的強度。
2. 如申請專利範圍第1項所述之設備，更包含至少一濾波器。
3. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該輻射源與該高溫測定系統彼此對齊。
4. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該偵測器系統包含一第一偵測器模組及一第二偵測器模組，該第一偵測器模組用以測量該第一不連續波長的輻射，且該 第二偵測器模組用以測量該第二不連續波長的輻射。
5. 如申請專利範圍第2項所述之設備，其中該至少一濾波器實質移除下述範圍以外的所有波長：自低於該第一不連續波長及該第二不連續波長之下限數奈米至高於該第一不連續波長及該第二不連續波長之上限數奈米的範圍。
6. 如申請專利範圍第2項所述之設備，其中該至少一濾波器更包含一第一濾波器和一第二濾波器，該第一濾波器具有足以容許該第一不連續波長通過的一帶通寬度，且該第二濾波器具有一足以容許該第二不連續波長通過的一帶通寬度。
7. 如申請專利範圍第2項所述之設備，其中該至少一濾波器實質允許所有在該第一不連續波長附近的光通過，並逐漸減弱光傳遞透過該濾波器，使99.9%在該第二不連續波長附近之波長的光被阻擋。
8. 如申請專利範圍第1項所述之設備，更包含一發射式輻射偵測器系統，該發射式輻射偵測器系統包含一高溫計，用以量測自該基板發射之輻射。
9. 如申請專利範圍第8項所述之設備，更包含一分光器，用以將由該基板所發射之部份輻射與穿透該基板的 輻射分開。
10. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該兩個不連續光源係依序運作。
11. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該兩個不連續光源係同時運作。
12. 如申請專利範圍第1項所述之設備，更包含一電力源控制系統，耦接至該高溫測定系統，用以控制傳送至該輻射式熱源的功率量。
13. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該穿透式輻射偵測器系統更包含至少一濾波器，用以實質移除具有低於一預設波長之波長的所有輻射。
14. 如申請專利範圍第13項所述之設備，其中該預設波長為980 nm。
15. 如申請專利範圍第1項所述之設備，更包含複數個穿透式輻射偵測器系統。
16. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該第一不連續波長約為1030 nm，且該第二不連續波長約為1080 nm。
17. 如申請專利範圍第8項所述之設備，其中該發射式輻射偵測器經配置以測量波長約930 nm的輻射。
18. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該不連續光源包含雷射。
19. 如申請專利範圍第1項所述之設備，其中該不連續光源包含發光二極體(LED)。
20. 一種處理一基板的方法，包含：利用至少一高溫測定系統，於室溫下測量來自至少兩個不連續光源的兩不連續波長的一參考光線強度；計算該兩個不連續波長的室溫下強度之比例；將該基板置入該腔室中介於該至少兩個不連續光源與該至少一高溫測定系統之間的一位置處；利用該高溫測定系統測量由該至少兩個不連續光源傳遞並穿透該基板的該兩個不連續波長的光強度；計算經傳遞穿透該基板的該兩個不連續波長的強度比例，並將該強度比例常規化至室溫下的強度比例；以及利用一輻射式熱源加熱該基板，同時利用該高溫測定系統，藉由周期性測量經傳遞穿透該基板的該等不連續波長之光強度比例，以監控該基板的溫度。