TWI487889B - Temperature measurement probe, temperature measurement system and the use of its temperature measurement method - Google Patents
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Description
本發明係關於一種利用低同調光的干涉之溫度測量用探針、溫度測量系統及使用其之溫度測量方法。
對以半導體晶圓(以下單純稱為「晶圓」)為首之各種基板施予電漿處理等各種處理時，從謀求處理的確實之觀點來看，會進行晶圓或電漿處理裝置之各種構成組件的溫度測量，近年來，已被提出有一種關於低同調光干涉溫度計之技術，其係藉由對溫度測量對象物照射低同調光而測量來自表面及內面的反射光與參考光之干涉，來測量溫度測量對象物的溫度(參酌例如日本特開2003-307458號公報)。
然而，使用習知的低同調光干涉溫度計之溫度測量技術由於必須滿足溫度測量對象物要能夠穿透測量光的一部分、量測部位的表面與內面的平行度要高、及表面及內面要經鏡面研磨等要件，而使得要成為溫度測量對象物的限制很多，因此低同調光干涉溫度計的使用範圍並非很廣泛。又，由於必須正確地設定從照射低同調光之準直儀至溫度測量對象物的距離(亦即光線路徑長度)，即使光線路徑長度僅僅自適當光線路徑長度有些許偏移，仍會無法進行正確的溫度測量，因此會有光線路徑長度的設定操作煩雜之問題。
本發明之目的在於提供一種不需要設定光線路徑長度之煩雜操作，且溫度測量對象物的限制較少，使用範圍較廣之溫度測量用探針、溫度測量系統及使用其之溫度測量方法。
為達成上述目的，申請專利範圍第1項之溫度測量用探針係利用低同調光的干涉之溫度測量用探針，其特徵在於具有：溫度取得組件，係抵接於溫度測量對象物表面而與該溫度測量對象物熱同化；光照射/感光部，係對該溫度取得組件照射該低同調光所構成的測量光，而分別感受來自該溫度取得組件表面的反射光及來自內面的反射光；及筒狀組件，係將該溫度取得組件及該光照射/感光部的間隔界定為特定長度，並將該測量光及該反射光的光線路徑自該測量對象物所置放之氛圍隔離。
申請專利範圍第2項之溫度測量用探針係依據申請專利範圍第1項之溫度測量用探針，其中該筒狀組件係界定該溫度取得組件與該光照射/感光部的位置關係，以使從該光照射/感光部所照射之該測量光垂直入射至該溫度取得組件表面。
申請專利範圍第3項之溫度測量用探針係依據申請專利範圍第1或2項之溫度測量用探針，其中該溫度取得組件係能夠讓該低同調光穿透之熱傳導性材料所構成的板狀體，其表內兩面為相互平行，且表內兩面係分別經鏡面研磨。
申請專利範圍第4項之溫度測量用探針係依據申請專利範圍第1至3項中任一項之溫度測量用探針，其中該溫度取得組件具有氣體供應機構，該氣體供應機構係具有對向於該溫度測量對象物表面呈開口並貫穿該溫度取得組件的厚度方向之貫穿孔，而經由該貫穿孔朝向該溫度測量對象物表面供應空氣或非活性氣體。
申請專利範圍第5項之溫度測量用探針係依據申請專利範圍第1至4項中任一項之溫度測量用探針，其係設置有能夠微調該溫度取得組件與該光照射/感光部的間隔之調整螺絲。
為達成上述目的，申請專利範圍第6項之溫度測量系統為一種低同調光干涉溫度測量系統，其特徵在於具有：申請專利範圍第1至5項中任一項之溫度測量用探針；及低同調光之光學系統所構成的感光裝置，其係光學性地連接有該溫度測量用探針的該光照射/感光部。
為達成上述目的，申請專利範圍第7項之溫度測量方法係使用申請專利範圍第1項之溫度測量用探針，其特徵在於具有以下步驟：抵接步驟，係使該溫度取得組件抵接於該溫度測量對象物；光照射/感光步驟，係從該光照射/感光部對該溫度取得組件照射測量光，而以該光照射/感光部來分別感受該溫度取得組件表面所反射之反射光及內面所反射之反射光；及溫度計算步驟，係將該光照射/感光步驟中所感受之該2種反射光傳送至連接於該光照射/感光部之低同調光干涉溫度測量系統，而根據該2種反射光的光線路徑長度差、預先求得之該2種反射光的光線路徑長度差與該溫度取得組件的溫度之關係來計算出該溫度測量對象物的溫度。
申請專利範圍第8項之溫度測量方法係依據申請專利範圍第7項之溫度測量方法，其係具有於該抵接步驟後等待直到該溫度取得組件的溫度與該溫度測量對象物的溫度同化之等待步驟。
申請專利範圍第9項之溫度測量方法係依據申請專利範圍第7或8項之溫度測量方法，其係於該抵接步驟中，使熱傳導片介設在該溫度取得組件與該溫度測量對象物之間。
申請專利範圍第10項之溫度測量方法係依據申請專利範圍第9項之溫度測量方法，其中係以密封組件密封該熱傳導片的外周部，而於被密封之區域內，經由該溫度取得組件所設置之貫穿孔來充填空氣或非活性氣體。
申請專利範圍第11項之溫度測量方法係依據申請專利範圍第7至10項中任一項之溫度測量方法，其係於該光照射/感光步驟中，將該測量光照射在該溫度取得組件時，微調該光照射/感光部與該溫度取得組件的間隔。
依據本發明，由於係藉由筒狀組件來預先界定光線路徑長度，因此不需要設定光線路徑長度之煩雜操作，並且由於係使溫度測量對象物的溫度傳導至溫度取得組件後再間接地測量，因此溫度測量對象物的限制較少且適用範圍較廣。
以下，首先針對使用本發明溫度測量用探針之低同調光干涉溫度測量系統加以說明。
圖1係顯示低同調光干涉溫度測量系統的概略結構之方塊圖。
圖1中，低同調光干涉溫度測量系統46係具有將低同調光照射在溫度測量對象物60且能夠感受該低同調光的反射光之低同調光光學系統47，與根據該低同調光光學系統47所感受之反射光來計算溫度測量對象物60的溫度之溫度計算裝置48。低同調光係指當從1個光源照射後被分割為二道時，該2道光線的波列(wave train)會不容易重疊(2道光線不容易干涉)之光線，而為一種可干涉距離(同調長度)較短之光線。
低同調光光學系統47係具有作為低同調光源之SLD(Super Luminescent Diode)49、連接於該SLD49而具有2×2分割器的功能之光纖熔著耦合器50(以下稱為「耦合器」)、連接於該光耦合器50之準直儀51、52、連接於耦合器50而作為感光元件之光檢測器(PD：Photo Detector)53、及分別連接各構成要素間之光纖54a、54b、54c、54d。
SLD49係以1.5mW的輸出功率來照射例如中心波長為1.55μm或1.31μm，同調長度為約50μm的低同調光。耦合器50係將來自SLD49的低同調光分割為二道，並將該被分割之二道低同調光分別透過光纖54b、54c而傳送至準直儀51、52。準直儀51、52係將被耦合器50分割之低同調光(後述測量光64及參考光65)分別照射在溫度測量對象物及參考鏡55。PD53係由例如InGaAs光二極體所構成。
又，低同調光光學系統47係具有配置於準直儀52前方之參考鏡55、藉由伺服馬達56a來使參考鏡55沿著來自準直儀52之低同調光的照射方向水平移動之參考鏡驅動台56、用以驅動該參考鏡驅動台56的伺服馬達56a之馬達驅動器57、及連接於PD53而使來自該PD53的輸出訊號增幅之增幅器58。參考鏡55係由具有反射面之角隅稜鏡(corner cube prism)或平面鏡所構成。
準直儀51係與溫度測量對象物60表面呈對向配置，而朝向溫度測量對象物60表面照射被耦合器50分割為二道之低同調光的其中一道來作為測量光(後述測量光64)，並分別感受來自溫度測量對象物60表面及內面的反射光(後述反射光66a及反射光66b)而傳送至PD53。
準直儀52係朝參考鏡55照射被光纖耦合器50分割為二道之另一道低同調光(後述參考光65)，並感受來自參考鏡55之低同調光的反射光(後述反射光68)而傳送至PD53。
參考鏡驅動台56係使參考鏡55於圖1所示之箭頭A方向(亦即參考鏡55的反射面會隨時與來自準直儀52之照射光呈垂直)水平移動。參考鏡55係可沿著箭頭A的方向(來自準直儀52之低同調光的照射方向)往復移動。
溫度計算裝置48係具有控制溫度計算裝置48整體之PC48a；透過馬達驅動器57來控制會使參考鏡55移動的伺服馬達56a之馬達控制器61；以及，使透過低同調光光學系統47的增幅器58所輸入之PD53的輸出訊號，同步於從馬達控制器61被輸出至馬達驅動器57之控制訊號(例如驅動脈衝)，或從為了正確地測量參考鏡55的位置而設置之雷射編碼器或線性標度尺所輸出之控制訊號，而進行類比-數位的轉換之A/D轉換器。
圖2係用以說明圖1中之低同調光光學系統的溫度測量動作之圖式。
低同調光光學系統47係利用低同調干涉儀之光學系統，該低同調干涉儀係具有以邁克森干涉儀(Michelson. Interferometer)的構造作為基本構造，如圖2所示，從SLD49所照射之低同調光會被具有分割器功能之耦合器50分割為測量光64與參考光65，測量光64係朝向溫度測量對象物60照射，參考光65係朝向參考鏡55照射。
照射在溫度測量對象物60之測量光64會分別在溫度測量對象物60的表面及內面反射，而來自溫度測量對象物60表面的反射光66a及來自溫度測量對象物60內面的反射光66b則會以相同的光線路徑67入射至耦合器50。又，照射在參考鏡55之參考光65會在反射面反射，而使得來自該反射面之反射光68亦入射至耦合器50。此處，如上所述，由於參考鏡55會沿著參考光65的照射方向水平移動，因此低同調光光學系統47便可改變參考光65及反射光68的光線路徑長度。
當水平移動參考鏡55來改變參考光65及反射光68的光線路徑長度，以使測量光64及反射光66a的光線路徑長度與參考光65及反射光68的光線路徑長度一致時，反射光66a與反射光68會發生干涉。又，當使得測量光64及反射光66b的光線路徑長度與參考光65及反射光68的光線路徑長度一致時，反射光66b與反射光68會發生干涉。該等干涉係利用PD53來檢測。當PD53檢測出干涉時會輸出輸出訊號。
圖3係顯示來自利用圖2之PD所檢測的溫度測量對象物60之反射光與來自參考鏡之反射光的干涉波形之圖表，圖3(A)係顯示在溫度測量對象物60的溫度變化前所獲得之干涉波形，圖3(B)係顯示在溫度測量對象物60的溫度變化後所獲得之干涉波形。此外，圖3(A)、(B)中，縱軸係顯示干涉強度，橫軸係顯示參考鏡55從特定的基點水平移動後之距離(以下單純稱為「參考鏡移動距離」)。
如圖3(A)之圖表所示，當來自參考鏡55之反射光68與來自溫度測量對象物60表面的反射光66a發生干涉時，會檢測出例如以干涉位置A(干涉強度的尖峰位置：約425μm)為中心之寬度約為80μm的干涉波形69。又，當來自參考鏡55之反射光68與來自溫度測量對象物60內面之反射光66b發生干涉時，則會檢測出例如以干涉位置B(干涉強度的尖峰位置：約3285μm)為中心之寬度約為80μm的干涉波形70。干涉位置A係對應於測量光64及反射光66a的光線路徑長度，干涉位置B係對應於測量光64及反射光66b的光線路徑長度，因此干涉位置A及干涉位置B的差D便會對應於反射光66a的光線路徑長度與反射光66b的光線路徑長度的差(以下單純稱為「光線路徑長度差」)。由於反射光66a的光線路徑長度與反射光66b的光線路徑長度的差係對應於溫度測量對象物60的光學厚度，因此干涉位置A及干涉位置B的差D便會對應於溫度測量對象物60的光學厚度。亦即，藉由檢測反射光68與反射光66a，及反射光68與反射光66b的干涉便可測量溫度測量對象物60的光學厚度。
此處，當溫度測量對象物60發生溫度變化時，由於溫度測量對象物60的厚度會因熱膨脹(壓縮)而改變且屈折率亦會改變，因此測量光64與反射光66a的光線路徑長度，及測量光64與反射光66b的光線路徑長度亦會改變。於是，反射光68與反射光66a的干涉位置A，及反射光68與反射光66b的干涉位置B便會自圖3(A)所示之各干涉位置改變。具體來說係如圖3(B)之圖表所示，干涉位置A及干涉位置B會自圖3(A)所示之各干涉位置移動。由於干涉位置A及干涉位置B會對應於溫度測量對象物60的溫度而移動，因此計算干涉位置A及干涉位置B的差D，進而計算光線路徑長度差，便可根據該光線路徑長度差來測量溫度測量對象物60的溫度。此外，光線路徑長度的變化原因除了該溫度測量對象物60的光學厚度變化以外，舉例有低同調光光學系統47的各構成要素之位置變化(延伸等)。
低同調光干涉溫度測量系統46在測量溫度測量對象物60的溫度前，係預先準備好對光線路徑長度差與溫度測量對象物60的溫度賦予關係之溫度換算用資料庫(例如以溫度測量對象物60的溫度及光線路徑長度差為各軸之表格形式的資料庫)，或晶圓W溫度及光線路徑長度差的回歸式，並收納在溫度計算裝置48之PC48a所具備的記憶體(圖中未顯示)等。然後，測量溫度測量對象物60的溫度時，首先，低同調光光學系統47會將PD53的輸出訊號(亦即，圖3所示表示干涉位置A及干涉位置B之訊號)輸入至溫度計算裝置48。接下來，溫度計算裝置48會從輸入之訊號來計算出光線路徑長度差，再根據溫度換算用資料庫來將光線路徑長度差換算成溫度。藉以求得溫度測量對象物60的溫度。
本發明實施型態之溫度測量用探針係佔了上述低同調光干涉溫度測量系統之低同調光光學系統47的一部分，係具有準直儀51與抵接於溫度測量對象物W而熱同化之溫度取得組件(以下稱為「抵接組件」)。
以下，針對本發明第1實施型態之溫度測量用探針參酌圖式來加以說明。
圖4係顯示本發明第1實施型態之溫度測量用探針的概略結構之說明圖。
圖4中，該溫度測量用探針80主要係由作為溫度取得組件之抵接組件71、將測量光74照射在該抵接組件71並感受反射光75之作為光照射/感光部的雙光纖頭準直儀(Pigtailed Collimator)72(以下單純稱為「準直儀」)、及分別以兩端部來固定抵接組件71及準直儀72之筒狀組件73所構成。準直儀72係藉由固定組件76而固定在筒狀組件73的一端，固定組件76係設置有能夠微調準直儀72的位置，進而微調準直儀72前端部與抵接組件71的間隔之調整螺絲77。準直儀72係透過光纖而光學性地連接於圖1之低同調光干涉溫度測量系統46的耦合器50。
抵接組件71係能夠讓低同調光穿透之熱傳導性材料(例如矽(Si))所構成的圓板狀組件，其表面與內面係相互平行地形成。又，表面與內面係分別施有鏡面研磨處理。抵接組件71藉由抵接於溫度測量對象物而自該
溫度測量對象物接受熱傳達，便會與溫度測量對象物的溫度同化進而成為相同溫度。
準直儀72係將從低同調光干涉溫度測量系統46的SLD49所照射並被耦合器50分割為二道之低同調光當中的其中一道，經由在筒狀組件73處與置放有溫度測量對象物的氛圍隔離之光線路徑而照射在抵接組件71。抵接組件71與準直儀72係被定位成能夠讓從準直儀72所照射之測量光垂直入射至抵接組件71表面(即所謂的垂直角度)。又，從準直儀72前端部至抵接組件71表面的間隔(光線路徑長度(特定長度))係依抵接組件71的材質及所使用之低同調光的波長而決定之特有值，其係預先界定為能夠正確地求得抵接組件71(係接受來自溫度測量對象物之傳熱)的溫度之長度。此外，抵接組件71係使用例如矽(Si)板。
從準直儀72所照射之測量光74會垂直入射至抵接組件71表面，抵接組件71表面所反射之反射光75a及內面所反射之反射光75b會經過與測量光74相同之光線路徑而被準直儀72感受。準直儀72所感受之反射光75會透過耦合器50而被傳送至低同調光干涉溫度測量系統46的PD53，根據反射光75a及75b的光線路徑長度差，溫度計算裝置48便可計算出抵接組件71的溫度，進而計算出測量對象物W的溫度。
以下，針對使用上述結構的溫度測量用探針之第1實施型態的溫度測量方法加以說明。
圖5為使用第1實施型態溫度測量用探針之溫度測量方法的流程圖。
圖5中，使用溫度測量用探針之溫度測方法中之溫度測量處理係依下述方式進行。
亦即，首先，針對與Si等構成的抵接組件71相同之材質，製作賦予反射光的光線路徑長度差與溫度的關係之溫度換算用資料庫，並預先記憶在低同調光干涉溫度測量系統46之溫度計算裝置48的記憶體(步驟S1)。
接下來，使溫度測量用探針80的抵接組件71前端部，透過例如圓環狀熱傳導片78而抵接於測量對象物W表面(步驟S2)。圖6係顯示溫度測量用探針80與測量對象物W的位置關係之圖式。圖6中，溫度測量用探針80的抵接組件71係透過圓環狀熱傳導片78而抵接於測量對象物W表面。
接下來，於圖6所示之狀態下，測量對象物W的溫度會透過熱傳導片78而傳達至抵接組件71，等待直到抵接組件71的溫度與測量對象物W的溫度同化(步驟S3)。此外，等待時間係由重複複數次例如相同的溫度測量之經驗值來求得。
接下來，經過特定的等待時間後，從準直儀72朝向抵接組件71照射測量光74(步驟S4)。接下來，測量光74於抵接組件71表面所反射之反射光75a及內面所反射之反射光75b會藉由準直儀72來分別感受(步驟S5)。
接下來，將所感受之反射光75a及反射光75b透過光纖而傳送至低同調光干涉溫度測量系統46的耦合器50及PD53，並根據PD53的輸出訊號而藉由溫度計算裝置48來求得光線路徑長度差，根據該光線路徑長度差來計算出測量對象物W的溫度(步驟S6)，之後依需要，使用經驗求得的補正值來補正而結束本處理。
依據圖5之處理，將測量對象物W的溫度傳達至表內兩面為相互平行且分別經鏡面研磨之抵接組件71後，便可測量抵接組件71的溫度來間接地求得測量對象物W的溫度。
依據本實施型態，由於抵接組件為一種例如矽(Si)所構成的圓板狀組件，故適用表面與內面為相互平行且表面與內面分別施有鏡面研磨處理者，因此習知測量對象物所要求的限制便幾乎變得不需要，使得低同調光干涉溫度測量系統的使用範圍明顯變大。
依據本實施型態，由於以抵接組件71與準直儀72之間的距離所定義之光線路徑長度係預先界定為正確的測量結果所要求之特定長度，因此不需在每次的溫度測量時進行設定光線路徑長度之初期化設定(initalize)。又，由於照射光與抵接組件的垂直度已被正確地設定來使從準直儀72所照射之測量光垂直入射至抵接組件71，因此不需要調整測量光的角度，且不需要調整溫度測量對象物與測量光的垂直度之初期化設定。此外，藉由預先作成溫度換算用資料庫，則測量溫度變化前的晶圓溫度之初期化設定亦變得不需要。
依據本實施型態，由於係藉由筒狀組件73來區劃從準直儀72所照射之測量光及從抵接組件71所反射之反射光的光線路徑，而自測量對象物W所置放之氛圍隔離，因此便可抑制因外在因素所造成之測量光及反射光的晃動，從而可提高測量精確度。
又，依據本實施型態，由於係設置有能夠微調準直儀72前端部與抵接組件71的間隔之調整螺絲77，因此當光線路徑長度偏移時，便可隨時重新設定最適當的光線路徑長度。
又，本實施型態之溫度測量用探針80由於不會受到高頻影響，因此即使是被置放在施加有高頻電功率的氛圍之測量對象物W，仍可正確地測量其溫度。
本實施型態中，當抵接組件71的溫度與測量對象物W的溫度一致為止的等待時間需要很長時間時，亦可於求得較溫度一致為止的時間要短之特定時間的光線路徑長度差，並根據該光線路徑長度差來計算出測量對象物W的溫度後，再利用經驗上所求得之補正值來補正計算結果。
本實施型態中，抵接組件71係可讓低同調光穿透且具有溫度相依性者(亦即厚度或屈折率會隨著溫度變化而改變)，較佳雖係使用矽，但除了矽以外，亦可使用例如藍寶石、石英、ZnSe等。
本實施型態中，筒狀組件73的內部可為真空，抑或充填有空氣或非活性氣體。又，構成溫度測量用探針80之筒狀組件73的外形儘可能地愈小為佳，例如設定為2~6mmψ。
本實施例中，介設於抵接組件71與測量對象物W的抵接部之熱傳導片雖係使用圓環狀熱傳導片78，但亦可取代圓環狀熱傳導片而使用圓板狀熱傳導片。此情況亦可獲得與上述實施型態相同的效果。
接下來，針對本發明第2實施型態之溫度測量用探針及溫度測量方法加以說明。
上述第1實施型態之溫度測量方法為一種當測量對象物W被置放在大氣中情況的溫度測量方法。當測量對象物W被置放在大氣壓以下的減壓狀態(以下稱為「真空中」)時，係使用以下的溫度測量用探針並依下述方式來進行溫度測量。
圖7係顯示本發明第2實施型態之溫度測量用探針的概略結構之圖式，圖7(A)為縱剖面圖，圖7(B)為圖7(A)之抵接組件的俯視圖。
圖7(A)中，該溫度測量用探針80與第1實施型態之溫度測量用探針(參酌圖4)的相異點在於抵接組件71a係具有貫穿其厚度方向之複數貫穿孔71b，且於固定組件76設置有用以將空氣或非活性氣體導入筒狀組件73之作為氣體導入機構的氣體供應管79。
氣體供應管79係從圖中未顯示之氣體供應源來將例如空氣或非活性氣體導入至筒狀組件73內。此外，雖係以具有4個貫穿孔71b之圖7(B)來加以說明本實施型態，但貫穿孔71b的個數並未特別限制，可為1個或2個以上。
使用上述結構的溫度測量用探針，而依下述方式來測量被置放在真空氛圍(例如基板處理裝置的處理室內)之測量對象物W的溫度。
亦即，預先針對與抵接組件71a相同之材質(Si等)製作對光線路徑長度差與溫度賦予關係之溫度換算用資料庫，並記憶在低同調光干涉溫度測量系統46之溫度計算裝置48的記憶體。
接下來，如圖7(A)所示，使較抵接組件71a的外形要小且圍繞貫穿孔71b全部之大小尺寸的圓環狀熱傳導片78a，及圍繞該熱傳導片78a外周部之作為密封組件之O型環81介設在溫度測量用探針80的抵接組件71a與測量對象物W之間，來使抵接組件71a與測量對象物W相抵接。接下來，從氣體供應管79將例如空氣導入至筒狀組件73內，並透過抵接組件71a的貫穿孔71b來將空氣導入至該抵接組件71a、測量對象物W及O型環81所圍繞之空間而形成空氣層82。
接下來，透過空氣層82來使測量對象物W的溫度傳達至抵接組件71a，並等待直到抵接組件71a的溫度與測量對象物W的溫度同化後，與第1實施型態同樣地從準直儀72照射測量光74，之後便可以相同於第1實施型態之溫度測量方法來求得測量對象物W的溫度。
依據本實施型態，由於係介設有較抵接組件71a的外形要小且圍繞貫穿孔71b全部之大小尺寸的圓環狀熱傳導片78a，及圍繞該熱傳導片78a外周部之作為密封組件的O型環81，而使抵接組件71a與測量對象物W相抵接，並於將空氣導入至抵接組件71a、測量對象物W及O型環81所圍繞的空間來形成空氣層82後，再進行測量對象物W的溫度測量，因此空氣層82便具有傳熱層的功能，藉此可消除真空絕熱層所造成的熱阻抗，從而即使是被置放在真空氛圍內之測量對象物W，仍可正確地測量其溫度。
本實施型態中，熱傳導片雖係使用圍繞抵接組件71a的複數貫穿孔71b之圓環狀熱傳導片，但熱傳導片亦可使用可收納於複數貫穿孔71b所圍繞的區域之大小尺寸的圓板狀熱傳導片，並於該圓板狀熱傳導片與O型環81之間設置有圓環狀空間，而於該圓環狀空間充填空氣來形成空氣層。藉此亦可獲得與第2實施型態之溫度測量方法相同的效果。
接下來，針對使用第1實施型態溫度測量用探針(參酌圖4)之溫度測量方法的變形例加以說明。
圖8係顯示使用第1實施型態的溫度測量用探針之溫度測量方法的變形例之說明圖。
圖8中，測量對象物W的表面係形成有相當於例如凹槽之凹部83。如此地，當溫度測量對象物的表面不平坦時，係以例如圓環狀熱傳導片78來圍繞該凹部83周圍，並透過該圓環狀熱傳導片78來使抵接組件71抵接於測量對象物W，之後便可以相同於第1實施型態之溫度測量方法來求得測量對象物W的溫度。
依據本實施型態之變形例，即使測量對象物W表面具有凹部83，仍可在以圓環狀熱傳導片78來圍繞該凹部83之狀態下使抵接組件71與測量對象物W相抵接，從而便可將凹部的影響抑制在最小限度來測量晶圓的溫度。
接下來，針對使用第2實施型態溫度測量用探針之溫度測量方法的變形例加以說明。
圖9係顯示使用第2實施型態的溫度測量用探針之溫度測量方法的變形例之說明圖，圖9(A)為縱剖面圖，圖9(B)為圖9(A)之抵接組件的俯視圖。又，圖10係顯示測量對象物W處之溫度測量用探針的抵接位置之俯視圖。
圖9中，此溫度測量方法與圖8所示之溫度測量方法的相異點在於測量對象物W係置放在真空氛圍，取代熱傳導片78而使用外形較小的熱傳導片78a，以O型環81來圍繞該熱傳導片78a外周部，將從氣體供應管79所導入之空氣充填至抵接組件71a、測量對象物W的凹部83與O型環81所圍繞之空間來形成空氣層82a。
圖10中，凹部83周圍係設置有O型環溝槽81a。如此地，預先於測量對象物W表面設置有可供密封組件(O型環81)嵌合之溝槽81a，便亦可於使O型環81嵌合於該O型環槽81a之狀態下，來使抵接組件71a與測量對象物W相抵接。藉此可提高密封性。此外，凹部83的形狀不限於圓形，又，其個數亦可為1個或2個以上。
使溫度測量用探針80的抵接組件71a抵接於測量對象物W，並經過特定的等待時間後，進行與上述實施型態同樣的操作來求得測量對象物W的溫度。
依據本實施型態之變形例，即使是具有凹部83之測量對象物W被置放在真空氛圍的情況，由於係形成有於凹部83充填有空氣之空氣層82a，並透過該空氣層82a與熱傳導片78a來使測量對象物W的溫度有效率地傳導至抵接組件71a，因此可間接且正確地測量測量對象物W的溫度。
本實施型態之變形例雖係針對測量對象物W具有1個凹部情況的溫度測量方法加以說明，但測量對象物W的凹部亦可非為1個，而為2個以上。此時，係以O型環81來圍繞複數凹部，並透過熱傳導片來使凹部以外的面抵接於抵接組件71a，且將空氣或非活性氣體充填至抵接組件71a、測量對象物W及O型環81所圍繞的空間內來形成傳熱層，之後便可與上述實施型態同樣地進行測量對象物W之溫度測量。
依據此實施型態之變形例，即使是測量對象物W具有2個以上的凹部，仍可利用凹部來形成傳熱層，藉此便可確實地將測量對象物W的溫度傳導至抵接組件71a，從而良好地進行測量。
以上，針對本發明雖已利用實施型態來加以說明，但本發明並未限定於該實施型態。
W．．．測量對象物
46．．．低同調光干涉溫度測量系統
47．．．低同調光光學系統
48．．．溫度計算裝置
48a．．．PC
49．．．SLD
50．．．耦合器
51、52．．．準直儀
53．．．光檢測器(PD)
54a、54b、54c、54d．．．光纖
55．．．參考鏡
56．．．參考鏡驅動台
56a．．．伺服馬達
57．．．馬達驅動器
58．．．增幅器
60．．．溫度測量對象物
61．．．馬達控制器
64、74．．．測量光
65．．．參考光
66a、66b、68、75、75a、75b‧‧‧反射光
67‧‧‧光線路徑
69、70‧‧‧干涉波形
71‧‧‧抵接組件
71a‧‧‧抵接組件
71b‧‧‧複數貫穿孔
72‧‧‧準直儀
73‧‧‧筒狀組件
76‧‧‧固定組件
77‧‧‧調整螺絲
78、78a‧‧‧熱傳導片
79‧‧‧氣體供應管
80‧‧‧溫度測量用探針
81‧‧‧O型環
81a‧‧‧溝槽
82、82a‧‧‧空氣層
83‧‧‧凹部
圖1係顯示低同調光干涉溫度測量系統的概略結構之方塊圖。
圖2係用以說明圖1中之低同調光光學系統的溫度測量動作之圖式。
圖3(A)、(B)係顯示來自利用圖2之PD所檢測的溫度測量對象物(晶圓)之反射光與來自參考鏡之反射光的干涉波形之圖表。
圖4係顯示本發明第1實施型態之溫度測量用探針的概略結構之說明圖。
圖5為使用第1實施型態溫度測量用探針之溫度測量方法的流程圖。
圖6係顯示溫度測量用探針與測量對象物的位置關係之圖式。
圖7(A)、(B)係顯示本發明第2實施型態之溫度測量用探針的概略結構之圖式。
圖8係顯示使用第1實施型態的溫度測量用探針之溫度測量方法的變形例之說明圖。
圖9(A)、(B)係顯示使用第2實施型態的溫度測量用探針之溫度測量方法的變形例之說明圖。
圖10係顯示測量對象物處之溫度測量用探針的抵接位置之俯視圖。
50．．．耦合器
71．．．抵接組件
72．．．準直儀
73．．．筒狀組件
74．．．測量光
75、75a、75b．．．反射光
76．．．固定組件
77．．．調整螺絲
80．．．溫度測量用探針
Claims (10)
- 一種溫度測量用探針，係利用低同調光的干涉之溫度測量用探針，其特徵在於具備有：溫度取得組件，係抵接於溫度測量對象物表面而與該溫度測量對象物熱同化；光照射/感光部，係對該溫度取得組件照射該低同調光所構成的測量光，而分別感受來自該溫度取得組件表面的反射光及來自內面的反射光；及筒狀組件，係將該溫度取得組件及該光照射/感光部的間隔界定為特定長度，並將該測量光及該反射光的光線路徑自該測量對象物所置放之氛圍隔離。
- 如申請專利範圍第1項之溫度測量用探針，其中該筒狀組件係界定該溫度取得組件與該光照射/感光部的位置關係，以使從該光照射/感光部所照射之該測量光垂直入射至該溫度取得組件表面。
- 如申請專利範圍第1或2項之溫度測量用探針，其中該溫度取得組件係能夠讓該低同調光穿透之熱傳導性材料所構成的板狀體，其表內兩面為相互平行，且表內兩面係分別經鏡面研磨。
- 如申請專利範圍第1或2項之溫度測量用探針，其中該溫度取得組件具備有氣體供應機構，該氣體供應機構係具有對向於該溫度測量對象物表面呈開口並貫穿該溫度取得組件的厚度方向之貫穿孔，而 經由該貫穿孔朝向該溫度測量對象物表面供應空氣或非活性氣體。
- 如申請專利範圍第1或2項之溫度測量用探針，其係設置有能夠微調該溫度取得組件與該光照射/感光部的間隔之調整螺絲。
- 一種低同調光干涉溫度測量系統，其特徵在於具有：申請專利範圍第1至5項中任一項之溫度測量用探針；及低同調光之光學系統所構成的感光裝置，其係光學性地連接有該溫度測量用探針的該光照射/感光部。
- 一種溫度測量方法，係使用申請專利範圍第1項之溫度測量用探針，其特徵在於具有以下步驟：抵接步驟，係使該溫度取得組件抵接於該溫度測量對象物；光照射/感光步驟，係從該光照射/感光部對該溫度取得組件照射該測量光，而以該光照射/感光部來分別感受該溫度取得組件表面所反射之反射光及內面所反射之反射光；及溫度計算步驟，係將該光照射/感光步驟中所感受之該2種反射光傳送至連接於該光照射/感光部之低同調光干涉溫度測量系統，而根據該2種反射光的光徑長度差、預先求得之該2種反射光的光徑長度差與該溫度取得組件的溫度之關係來計算出該溫度測量對象物的溫度。
- 如申請專利範圍第7項之溫度測量方法，其係具有於該抵接步驟後等待直到該溫度取得組件的溫度與該溫度測量對象物的溫度同化之等待步驟。
- 如申請專利範圍第7或8項之溫度測量方法，其係於該抵接步驟中，使熱傳導片介設在該溫度取得組件與該溫度測量對象物之間。
- 如申請專利範圍第9項之溫度測量方法，其中係以密封組件密封該熱傳導片的外周部，而於被密封之區域內，經由該溫度取得組件所設置之貫穿孔來充填空氣或非活性氣體。
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