TWI759489B - 用於連續頻譜的透射高溫量測術的系統及方法 - Google Patents

用於連續頻譜的透射高溫量測術的系統及方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI759489B
TWI759489B TW107118122A TW107118122A TWI759489B TW I759489 B TWI759489 B TW I759489B TW 107118122 A TW107118122 A TW 107118122A TW 107118122 A TW107118122 A TW 107118122A TW I759489 B TWI759489 B TW I759489B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
radiation
source
manifold
transmitted
substrate
Prior art date
Application number
TW107118122A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201901123A (zh
Inventor
山謬Ｃ 赫威爾斯
Original Assignee
美商應用材料股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 美商應用材料股份有限公司 filed Critical 美商應用材料股份有限公司
Publication of TW201901123A publication Critical patent/TW201901123A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI759489B publication Critical patent/TWI759489B/zh

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/10—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using electric radiation detectors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/80—Calibration
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/0003—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry for sensing the radiant heat transfer of samples, e.g. emittance meter
    • G01J5/0007—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry for sensing the radiant heat transfer of samples, e.g. emittance meter of wafers or semiconductor substrates, e.g. using Rapid Thermal Processing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/02—Constructional details
    • G01J5/08—Optical arrangements
    • G01J5/0818—Waveguides
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/02—Constructional details
    • G01J5/08—Optical arrangements
    • G01J5/0818—Waveguides
    • G01J5/0821—Optical fibres
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/02—Constructional details
    • G01J5/08—Optical arrangements
    • G01J5/0896—Optical arrangements using a light source, e.g. for illuminating a surface
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/52—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using comparison with reference sources, e.g. disappearing-filament pyrometer
    • G01J5/53—Reference sources, e.g. standard lamps; Black bodies
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/58—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using absorption; using extinction effect
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/60—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry using determination of colour temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/0033—Heating devices using lamps
    • H05B3/0038—Heating devices using lamps for industrial applications

Abstract

用於處理基板的設備及方法包括：連續輻射源；耦合到連續輻射源的來源歧管，其包括：複數個光導，每個光導具有將光導光學地耦合到連續輻射源的第一端點；及第二端點；偵測器歧管，其用以偵測源自於來源歧管並且透射經過處理區域的輻射；及經配置以分析來源輻射及透射輻射的一或更多個透射高溫計，其用以判定在處理區域附近的推斷溫度。設備及方法亦包括以下步驟：利用連續輻射源產生來源輻射；將來源輻射引導至基板的接收表面；偵測來自於基板的發射表面的透射輻射，發射表面相對於接收表面；分析來源輻射及透射輻射，以判定基板的推斷溫度。

Description

用於連續頻譜的透射高溫量測術的系統及方法
在此描述的實施例涉及處理基板的設備及方法。更具體而言，在此描述的設備及方法涉及透過輻射透射的溫度量測。
透射的高溫量測術(pyrometry)是評估基板(例如，矽基板)的熱狀態的常見模式。熱處理室通常將基板暴露於強烈的非同調(coherent)或同調的輻射以提高基板的溫度，無論是整個基板還是基板的部分或表面區域。用於加熱基板的輻射在腔室內產生強烈的背景輻射環境。
高功率輻射用於評估基板的熱狀態，因為高功率輻射可與腔室中的背景輻射作區別。通常使用雷射，因為雷射提供高功率，並且因為雷射提供了選擇最適合基板的特定波長的機會。雷射產生具有相對高程度同調性的輻射，當該輻射透射經過基板時，可指示基板的熱狀態，該熱狀態可被記錄為溫度。所透射的輻射可由高溫計(pyrometer)偵測到、與來源輻射進行比較，並且結果進行聯結以推斷基板熱狀態。傳統上，來源輻射通常經選擇以處於少數量(例如，一個或兩個)的窄波長帶。類似地，僅在少數量(例如，一個或兩個)的窄波長帶處分析所透射的輻射
對於低溫應用而言(例如，矽基板溫度低於約350℃)，可透過利用兩個主要波長的來源輻射來可靠地進行透射高溫量測。然而，對於更高溫度的應用而言，訊雜比會降低。在更高的溫度下需要可靠的透射高溫量測。
在此描述的實施例涉及處理基板的設備及方法。更具體而言，在此描述的設備及方法涉及透過輻射透射的溫度量測。
在一實施例中，一種系統包括：連續輻射源，其用以提供來源輻射；來源歧管，該來源歧管耦合到該連續輻射源，且該來源歧管包括：複數個光導(beam guide)，每個光導具有第一端點，該第一端點將該光導光學地耦合到該連續輻射源；及第二端點；偵測器歧管，其用以偵測源自於該來源歧管並且透射經過處理區域的輻射；及一或更多個透射高溫計，該透射高溫計經配置以分析該來源輻射及該透射輻射，以判定在該處理區域附近的推斷溫度。
在一實施例中，一種方法包括以下步驟：利用連續輻射源產生來源輻射；將該來源輻射引導至基板的接收表面；偵測來自於該基板的發射表面的透射輻射，該發射表面相對於該接收表面；分析該來源輻射及該透射輻射，以判定該基板的推斷溫度。
在一實施例中，一種方法包括以下步驟：依序地由以下步驟，對設置於處理腔室中的校準基板建構校準曲線：將該校準基板加熱到複數個已知溫度；及在該等已知溫度處，量測透射功率頻譜；在未知溫度處，量測測試基板的測試透射功率頻譜，其中該測試基板具有與該校準基板類似的一透射反應；及利用該校準曲線及該測試透射功率頻譜來推斷該未知溫度。
連續頻譜透射高溫量測術(Continuous spectra transmission pyrometry，「CSTP」)通常在各種波長處(多於一個或兩個主要波長)量測透射通過基板(例如，矽基板)的輻射的頻譜，以推斷基板的溫度。CSTP可在高於約350°C的溫度下可靠地量測基板的溫度。在一些實施例中，可利用來源輻射的較長波長(例如，大於1080 nm)。目前認為較長的波長可允許較高溫度的量測。透過量測各種波長的輻射頻譜，可產生多餘的量測信號。更多的多餘信號可允許更精確的溫度量測。
圖1是適用於CSTP的腔室300的局部透視圖。例如，腔室300可為快速熱處理(rapid thermal processing，RTP)腔室。腔室300通常包括燈具組件310、腔室主體320及基板支撐組件330。為了清楚起見，腔室300已被橫截面化，且圖1僅繪示腔室主體320的上部部分。
燈具組件310包括複數個燈具311，每個燈具位於反射管312內。燈具可為白熾燈，例如鎢鹵素燈，或其他高輸出燈具，例如放電燈具。反射管312佈置在水冷殼體314內的蜂窩陣列313中。非常薄的石英窗口315形成燈具組件310的底部表面，而將燈具組件310與通常存在於腔室300中的真空分開。石英通常用於石英窗口315，因為石英對紅外光是透光的。燈具組件310以真空密封的方式附接到腔室主體320的上表面。
腔室主體320包括腔室300的壁及底板，以及基板開口321及排氣開口322。透過基板開口321以將基板傳遞到腔室300中或從腔室300移除，且真空泵(未顯示)透過排氣開口322以將腔室300抽空。當需要時，可使用狹縫閥或閘門閥(未顯示)來密封基板開口321及排氣開口322。
基板支撐組件330被容納在腔室主體320內，且該基板支撐組件包括邊緣環331、可旋轉石英圓柱體332、反射器板材333及光探頭334的陣列(例如光纖)。邊緣環331安置在可旋轉石英圓柱體332上。在基板處理期間，邊緣環331支撐在石英窗口315下方大約25 mm處的基板(為了清楚起見未顯示)。可旋轉石英圓柱體332可在基板處理期間旋轉，以藉由使得腔室300中的熱非對稱對基板的影響最小化，從而在處理期間使基板溫度均勻性最大化。反射板材333位於基板下方約5 mm處。光探頭334穿透反射板材333並在熱處理期間指向基板的底部。光探頭334將來自基板的輻射能量透射至一或更多個高溫計(例如透射高溫計337)，以判定熱處理期間的基板溫度、基板正面發射率及/或反射率。高溫計在選定的波長範圍內(例如，約200 nm至約5000 nm的波長之間)量測來自基板背面的寬帶發射。
透射高溫計337可包括濾光器，該濾光器在約100℃與約350℃之間的基板溫度下可提供對吸收縫隙(absorption gap)的波長敏感的頻譜回應。在其中使用的特定光偵測器可為用於低於約350℃之溫度的矽光偵測器，因為對於從室溫到350℃的溫度而言，矽的吸收縫隙變化為約1000 nm到約1200 nm。矽光偵測器可能對波長大於約1100 nm的輻射不敏感。對於高於約350℃的溫度而言，吸收邊緣可能超出矽光偵測器的偵測極限，因此可能不容易偵測到吸收邊緣波長的任何進一步增加。
CSTP通常利用低發散的連續輻射源，該連續輻射源產生寬頻譜的中紅外輻射(例如，包括從約1000 nm至約1700 nm的波長)。光源可發射高度準直(collimated)的輻射，或包括光學元件以產生高度準直的輻射。準直輻射可透過光導(例如，單模光纖、多模光纖等)以透射到矽基板上。準直輻射的一部分可透射通過基板。透射輻射的幅度可為基板溫度及來源輻射之波長的函數。一種光探頭(例如，光管)可經對準以接收透射輻射。例如，光探頭可與光導對準。
光探頭可將透射輻射導向一或更多個頻譜儀。例如，光探頭可將透射輻射引導至繞射光柵。繞射光柵可以將透射輻射分離至作為波長的函數的不同方向。準直透鏡可將繞射輻射聚焦到一或更多個焦點。一或更多個光偵測器可接著量測作為方向函數的輻射，從而該輻射是波長的函數。例如，可將銦鎵砷線性陣列放置在準直透鏡的背焦平面處，以量測作為波長函數的功率。透射輻射的功率頻譜(以波長為函數)可與來源輻射的功率頻譜進行比較。該兩個功率頻譜可用來計算以波長為函數的基板透射率。接著可用該透射率來推斷基板的溫度。在一些實施例中，可識別基板的區域，且可在每個區域上進行CSTP以產生基板的溫度圖。在一些實施例中，可利用較長波長(例如，大於1080 nm)的來源輻射。目前認為較長的波長可允許較高溫度的量測。在一些實施例中，可產生多於的量測信號。例如，可藉由將透射輻射的功率頻譜與來源輻射的功率頻譜進行比較，來產生多餘的量測信號。更多的多餘信號可允許更精確的溫度量測。
透過將偵測器校準到已知標準，可輔助從測得的透射光的功率頻譜推斷溫度。基板可被加熱到已知溫度，且透射的功率頻譜記錄在該已知溫度下。可透過在複數個已知溫度下記錄功率頻譜來建構校準曲線。可接著使用校準曲線來推斷後續基板的溫度，該等後續基板具有相同或適當類似的透射回應。可透過控制平衡或非平衡狀態的條件並將該等條件與測得的功率頻譜作相關聯來校準平衡及非平衡讀數。
如圖1所示，基板支撐組件330可限定處理區域335，其中在操作期間，基板通常可設置於該處理區域附近。如所繪示地，連續輻射源400位於腔室300的外部。其他實施例中可使得連續輻射源400位於燈具組件310內部、附接到燈具組件310、位於燈具組件310的緊接外部，或者以其他方式經定位以配合操作規格。
連續輻射源400經配置以產生輸入到來源歧管410的輻射。連續輻射源400可為量子發射源，例如連續雷射或以磷光體(phosphor)適當塗覆的發光二極體(「LED」)或高功率鹵素源。來源輻射經過來源歧管410並最終到達基板的接收表面的入射區域(亦即，處理區域335附近)。例如，來源歧管410可包括穿插散佈於反射管312的複數個光導415。準直透鏡420可位於光導415的端點(亦即，最接近處理區域335的端點)。準直透鏡420可將來源輻射引導到基板的接收表面的入射區域上。來自每個光導415的來源輻射的一部分可從基板的接收表面透射到與之相對的基板的發射表面。例如，來源輻射可在入射區域處入射到基板的接收表面上，且透射輻射可在發出區域處離開基板的發射表面。入射區域可因此與發出區域相對。
複數個光探頭334可經佈置以使每個光探頭的端點接近基板的發射表面。例如，光探頭334可與光導415對準以偵測透射輻射。在一些實施例中，來源歧管410的每個光導415可具有對準的光探頭334。在其他實施例中，光導415可比光探頭334更多。在又一實施例中，光探頭334可比光導415更多。光探頭334的集合可構成偵測器歧管430。透射輻射可通過偵測器歧管430並最終到達一或更多個透射高溫計337。在一些實施例中，單個透射高溫計337可接收來自所有光探頭334的透射輻射。在一些實施例中，可使用多個透射高溫計337。在一些實施例中，偵測器歧管430將光探頭334的子集合連接到每個透射高溫計337。在一些實施例中，偵測器歧管430將單個光探頭334連接到每個透射高溫計337。在一些實施例中，偵測器歧管430可利用分光器以將來自一個光探頭334的透射輻射傳遞到多個透射高溫計337。在一些實施例中，偵測器歧管430可利用光學結合器將來自多個光探頭334的透射輻射傳遞至單個透射高溫計337。
在一些實施例中，連續輻射源400可經配置以使得來源輻射相對於背景輻射可優先選擇及/或與背景輻射區別開。例如，連續輻射源400可為明亮源，因此相較下任何背景輻射可被忽略。作為另一個範例，可週期性地關閉連續輻射源400，以對背景輻射進行取樣來用於校準及/或正規化。在一些實施例中，連續輻射源400可為高功率輻射源，例如量子源，諸如雷射及/或LED。在一些實施例中，連續輻射源400發射的波長可經選擇以匹配或以其他方式補償偵測器的頻譜特性。在一些實施例中，連續輻射源400可為定向輻射源，例如準直或部分準直的來源，以引導輻射通過基板以由偵測器接收。可選擇準直以使輻射與偵測器的數值孔徑相匹配。準直可改善系統的訊雜比。
應意識到，來源歧管410及/或光導415可經配置以將來源輻射同時地或依序地引導至處理區域335附近的複數個位置，如對於各種操作狀況被認為是有益的。應意識到，來源偵測器歧管430及/或光探頭334可經配置以同時地或依序地接收來自處理區域335附近的複數個位置的透射輻射，如對於各種操作狀況被認為是有益的。
透射高溫計337可量測作為波長函數的透射輻射。透射輻射的功率頻譜(作為波長的函數)可與來源輻射的功率頻譜進行比較。例如，在一些實施例中，可直接及/或同時取得來源輻射的功率頻譜。在一些實施例中，來源歧管410的一部分可耦合到偵測器歧管430的一部分，以提供來源功率頻譜的直接量測。應該理解到，這種量測可與透射輻射的功率頻譜的量測同時進行，或者大約同時進行。該兩個功率頻譜可用來計算作為波長的函數的基板透射率。可接著使用所計算的透射率來推斷基板的溫度。
圖2繪示了圖表700，該圖表將透射通過基板的輻射的百分比作為輻射波長的函數進行比較。線710顯示在25℃溫度下的結果。線720顯示在125℃溫度下的結果。線730顯示在225℃溫度下的結果。線740顯示在325℃溫度下的結果。線750顯示在425℃溫度下的結果。線760顯示在525°C溫度下的結果。腔室300可經歷校準程序，該校準程序產生與圖表700相似的數據。之後，來源功率頻譜及透射輻射功率頻譜可與校準數據一起使用以推斷基板的溫度。
在一些實施例中，可識別基板的區域，且可在每個區域上進行CSTP以產生基板的溫度圖。例如，來源歧管410、光導415、偵測器歧管430及/或光探頭334可經配置以同時地或依序地量測透射通過處理區域335的輻射頻譜，如對於各種操作狀況被認為是有益的。在一些實施例中，可利用較長波長(例如，大於1080 nm)的來源輻射。目前認為較長的波長可允許較高溫度的量測。在一些實施例中，可產生多餘的量測信號。例如，透過將透射輻射的功率頻譜與來源輻射的功率頻譜進行比較，可產生多餘的量測信號。更多的多餘信號可允許更精確的溫度量測。
圖3繪示透射高溫量測術的方法800。如所繪示地，方法800在方塊810處開始，其中來源輻射以連續來源產生。在一些實施例中，來源輻射包括從可見光到中紅外光的頻譜。在一些實施例中，來源輻射頻譜包括從約1000 nm至約1700 nm的波長。方法800在方塊820處繼續，其中來源輻射被引導到基板，例如矽基板。例如，來源輻射可被引導到基板的接收表面。
方法800在方塊830處繼續，其中從基板偵測到透射輻射。例如，可從矽基板的發射表面偵測到透射輻射。接收表面及透射表面可在矽基板的相對側面上。該方法在方塊840處繼續，其中分析來源輻射及透射輻射。例如，可分析來源輻射及透射輻射以判定基板的推斷溫度。在一些實施例中，該方法在方塊842處繼續，其中分析來源輻射及透射輻射的步驟包括量測作為透射輻射波長的函數的功率。在一些實施例中，如方塊844所示，使用至少一個頻譜儀來量測作為透射輻射波長的函數的功率。在一些實施例中，該方法從方塊840繼續到方塊846，並判定基板的複數個區域的推斷溫度。
300‧‧‧腔室310‧‧‧燈具組件311‧‧‧燈具312‧‧‧反射管313‧‧‧蜂窩陣列314‧‧‧水冷殼體315‧‧‧石英窗口320‧‧‧腔室主體321‧‧‧基板開口322‧‧‧排氣開口330‧‧‧基板支撐組件331‧‧‧邊緣環332‧‧‧可旋轉石英圓柱體333‧‧‧反射器板材334‧‧‧光探頭335‧‧‧處理區域337‧‧‧透射高溫計400‧‧‧連續輻射源410‧‧‧來源歧管415‧‧‧光導420‧‧‧準直透鏡430‧‧‧偵測器歧管700‧‧‧圖表710‧‧‧線720‧‧‧線730‧‧‧線740‧‧‧線750‧‧‧線760‧‧‧線800‧‧‧方法810‧‧‧方塊820‧‧‧方塊830‧‧‧方塊840‧‧‧方塊842‧‧‧方塊844‧‧‧方塊846‧‧‧方塊
為了能夠詳細理解本揭示內容的上述特徵，本揭示內容於上方簡要概述的更具體描述可參考實施例，其中一些實施例繪示於附圖中。然而將注意到，附圖僅繪示示例性實施例且因此不被認為是對範疇的限制，因為本揭示內容可允許其他等效實施例。
圖1根據本文揭示的實施例繪示示例性處理腔室。
圖2繪示作為輻射波長的函數的透射通過基板的輻射的示例圖。
圖3根據本文揭示的實施例繪示透射高溫量測術的示例方法。
為了便於理解，在可能的地方使用相同的參考符號來表示繪圖中共有的相同元件。可預期到一個實施例的元件及特徵可有利地併入其他實施例而無需進一步詳述。
國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無
國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
300:腔室
310:燈具組件
311:燈具
312:反射管
313:蜂窩陣列
314:水冷殼體
315:石英窗口
320:腔室主體
321:基板開口
322:排氣開口
330:基板支撐組件
331:邊緣環
332:可旋轉石英圓柱體
333:反射器板材
334:光探頭
335:處理區域
337:透射高溫計
400:連續輻射源
410:來源歧管
415:光導
420:準直透鏡
430:偵測器歧管

Claims (16)

  1. 一種用於高溫量測術的系統，包括：一連續輻射源，其用以提供來源輻射，該連續輻射源具有一發射頻譜，該發射頻譜包括約1000nm至約1700nm的波長；一來源歧管，該來源歧管光學耦合到該連續輻射源，且該來源歧管包括複數個光導，每個光導具有：一第一端點，該第一端點將該光導光學地耦合到該連續輻射源；一第二端點；及在該第二端點處的一準直透鏡；一偵測器歧管，其用以偵測源自於該來源歧管並且透射經過一處理區域的輻射，其中該來源歧管與該偵測器歧管位於該處理區域的相對側邊上，及該偵測器歧管包括：複數個高溫計探頭，每個高溫計探頭具有一第三端點及一第四端點，該第三端點用以接收該透射輻射；及一繞射光柵，該繞射光柵位於每個高溫計探頭的該第四端點處；及一或更多個透射高溫計，該透射高溫計經配 置以分析該來源輻射及來自該繞射光柵的該透射輻射，以判定在該處理區域附近的一矽基板的一推斷溫度。
  2. 如請求項1所述之系統，其中：該複數個高溫計探頭的該等第三端點分佈於整個該處理區域。
  3. 如請求項1所述之系統，其中：該複數個光導的該等第二端點分佈於整個該處理區域；及該複數個光導的該等第二端點的至少一者與該複數個高溫計探頭的該等第三端點的至少一者對準。
  4. 如請求項1所述之系統，其中該等透射高溫計的至少一者經配置以量測以該透射輻射的波長為函數的功率。
  5. 如請求項4所述之系統，其中該等透射高溫計的至少一者包括一頻譜儀(spectrometer)。
  6. 如請求項1所述之系統，其中該偵測器歧管包括複數個高溫計探頭，該透射高溫計包括用於該高溫計探頭的每一者的一頻譜儀。
  7. 如請求項5所述之系統，其中該等透射高溫計的至少一者包括：一繞射光柵； 一柱狀透鏡；及一銦鎵砷(indium gallium arsenide)線性偵測器陣列。
  8. 如請求項1所述之系統，其中該連續輻射源是一量子發射源。
  9. 如請求項1所述之系統，其中：該等光導的至少一者的該第二端點直接耦合到該等高溫計探頭的至少一者的該第三端點，而不通過該處理區域。
  10. 如請求項1所述之系統，其中該偵測器歧管包括一光學分光器及一光學結合器的其中至少一者。
  11. 如請求項1所述之系統，其中該至少一個光導包括一單模光纖。
  12. 一種用於高溫量測術的方法，包括以下步驟：利用一連續輻射源產生來源輻射，該連續輻射源具有一發射頻譜，該發射頻譜包括約1000nm至約1700nm的波長；經由一來源歧管引導該來源輻射至一矽基板的一接收表面，其中：該來源輻射在該接收表面處進行準直，及 該來源歧管光學地耦合至該連續輻射源並且包括複數個光導；藉由以複數個光探頭接收透射輻射，偵測來自於該矽基板的一發射表面的透射輻射，該發射表面相對於該接收表面，其中：一偵測器歧管包括該複數個光探頭，且該複數個光探頭的至少一者是與該光導的至少一者對準；及分析該來源輻射及該透射輻射，以判定該矽基板的一推斷溫度。
  13. 如請求項12所述之方法，其中分析該來源輻射及該透射輻射的步驟包括以下步驟：量測以該透射輻射的波長為函數的功率。
  14. 如請求項13所述之方法，其中至少一個頻譜儀用來量測以該透射輻射的波長為函數的功率。
  15. 如請求項12所述之方法，其中該矽基板的該發射表面是由複數個區域所辨識，該方法進一步包括以下步驟：判定該矽基板的該複數個區域之每一者的一推斷溫度。
  16. 如請求項13所述之方法，其中該推斷溫度大於350℃。
TW107118122A 2017-05-26 2018-05-28 用於連續頻譜的透射高溫量測術的系統及方法 TWI759489B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762511620P 2017-05-26 2017-05-26
US62/511,620 2017-05-26

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201901123A TW201901123A (zh) 2019-01-01
TWI759489B true TWI759489B (zh) 2022-04-01

Family

ID=64397103

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW107118122A TWI759489B (zh) 2017-05-26 2018-05-28 用於連續頻譜的透射高溫量測術的系統及方法
TW111108307A TW202229825A (zh) 2017-05-26 2018-05-28 用於連續頻譜的透射高溫量測術的系統及方法

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW111108307A TW202229825A (zh) 2017-05-26 2018-05-28 用於連續頻譜的透射高溫量測術的系統及方法

Country Status (3)

Country Link
US (2) US10845249B2 (zh)
TW (2) TWI759489B (zh)
WO (1) WO2018218201A1 (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030107902A1 (en) * 2001-12-11 2003-06-12 Guy James K. Rotating fiber flasher system
US7398693B2 (en) * 2006-03-30 2008-07-15 Applied Materials, Inc. Adaptive control method for rapid thermal processing of a substrate
TW201023270A (en) * 2008-08-29 2010-06-16 Applied Materials Inc Method and apparatus for extended temperature pyrometry
TWI434031B (zh) * 2008-04-09 2014-04-11 Applied Materials Inc 用於處理基板之系統及量測該基板溫度之方法
US20150092813A1 (en) * 2002-06-24 2015-04-02 Mattson Technology, Inc. System and Process for Calibrating Pyrometers in Thermal Processing Chambers

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5991479A (en) * 1984-05-14 1999-11-23 Kleinerman; Marcos Y. Distributed fiber optic sensors and systems
US6768084B2 (en) 2002-09-30 2004-07-27 Axcelis Technologies, Inc. Advanced rapid thermal processing (RTP) using a linearly-moving heating assembly with an axisymmetric and radially-tunable thermal radiation profile
US20050106876A1 (en) 2003-10-09 2005-05-19 Taylor Charles A.Ii Apparatus and method for real time measurement of substrate temperatures for use in semiconductor growth and wafer processing
US7112763B2 (en) 2004-10-26 2006-09-26 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for low temperature pyrometry useful for thermally processing silicon wafers
US7946759B2 (en) * 2007-02-16 2011-05-24 Applied Materials, Inc. Substrate temperature measurement by infrared transmission
US7744274B1 (en) * 2007-06-20 2010-06-29 Ultratech, Inc. Methods and apparatus for temperature measurement and control on a remote substrate surface
US8254767B2 (en) * 2008-08-29 2012-08-28 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for extended temperature pyrometry
CN103649702B (zh) 2011-08-02 2016-08-17 瓦伊系统有限公司 半导体层的温度测定方法以及温度测定装置
WO2013148066A1 (en) * 2012-03-30 2013-10-03 Applied Materials, Inc. Laser noise elimination in transmission thermometry
DE102012109088B4 (de) * 2012-09-26 2019-05-09 Schott Ag Faseroptisches Konversionsmodul
KR101389004B1 (ko) * 2013-03-19 2014-04-24 에이피시스템 주식회사 온도 검출 장치 및 온도 검출 방법 및 기판 처리 장치
US9503197B2 (en) * 2014-09-09 2016-11-22 Tyco Electronics Subsea Communications Llc Spatial division multiplexing in limited power optical communication systems

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030107902A1 (en) * 2001-12-11 2003-06-12 Guy James K. Rotating fiber flasher system
US20150092813A1 (en) * 2002-06-24 2015-04-02 Mattson Technology, Inc. System and Process for Calibrating Pyrometers in Thermal Processing Chambers
US7398693B2 (en) * 2006-03-30 2008-07-15 Applied Materials, Inc. Adaptive control method for rapid thermal processing of a substrate
TWI434031B (zh) * 2008-04-09 2014-04-11 Applied Materials Inc 用於處理基板之系統及量測該基板溫度之方法
TW201023270A (en) * 2008-08-29 2010-06-16 Applied Materials Inc Method and apparatus for extended temperature pyrometry

Also Published As

Publication number Publication date
TW201901123A (zh) 2019-01-01
US20210055165A1 (en) 2021-02-25
US11703391B2 (en) 2023-07-18
TW202229825A (zh) 2022-08-01
US10845249B2 (en) 2020-11-24
US20180340834A1 (en) 2018-11-29
WO2018218201A1 (en) 2018-11-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100630025B1 (ko) 기판 온도 측정 센서
JP4545812B2 (ja) 複数の光源を用いたパイロメータの校正
TW201300746A (zh) 在基板溫度量測中的雜散光干涉的補償
JP2015528106A (ja) Ｃｖｄ反応器での放射温度測定の偏り誤差の低減
TWI756247B (zh) 用於低溫透射測溫的偵測器
TWI749226B (zh) 熱處理腔室
TWI662623B (zh) 用於傳輸溫度測定中之雷射干擾抑制的裝置及方法
TWI759489B (zh) 用於連續頻譜的透射高溫量測術的系統及方法
JPH08184496A (ja) 放熱物体の温度測定に使用する角濾波による放射輝度の測定
US10930530B2 (en) Methods and apparatus for wafer temperature measurement
US20230069444A1 (en) Systems, methods, and apparatus for correcting thermal processing of substrates