TW523845B - System and process for calibrating pyrometers in thermal processing chambers - Google Patents

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523845 ------—__B7 ___ 五、發明說明（1·) 發明領媸 本發明之重點在於在熱處理腔内溫度感測裝置之校準 * I I (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 系統及方法。更明確地說，本發明將著重於在快速熱處理腔 中鬲溫計之校準方法及系統，以精確處理半導體晶圓。 發明背景 、此處所使用之熱處理腔係指一可快速加熱物體，例如半 導體晶圓之裝置。此類裝置通常包含一基板夾持器，用以夾 持一或一個以上之半導體晶圓，及一光源，其可放射出光能 用於加熱晶圓。在熱處理當中，半導體晶圓將依據目前之溫 度狀怨，於控制之加溫條件下加熱。且於加熱過程中，在熱 處理腔内可完成各項之製程，例如快速熱氧化、氮化、退火 、矽化燒結、及金屬化。 .線· 極多半導體加熱之製程，須將晶圓加熱至高溫，以便晶 圓產生各式之化學及物理狀態之轉變，如是晶圓可製造成為 裝置。在快速熱處理期間，舉例而言，半導體晶圓通常藉 由一光束從約300。(：加熱至約120〇r之溫度，且加熱時間通 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 常只消幾分鐘内。在這些製程期間，其主要目的係將晶圓盡 可能均勻地加熱。 在快速熱處理半導體晶圓時，極需監測及控制晶圓之溫 度。尤其是，對目前及可預測之相關事項之所有高溫晶圓之 處理，具備高精確度、重複性及速度之晶圓實際溫度之測定 係極其重要。此精確測量晶圓溫度之能力，對製造之積體電 路之品質及尺寸具有直接之效益。如對某一半導體裝置所須 之最小特徵尺寸，將限制完成之晶片之運算速度。換言之， 本紙張尺度適用中國國家^^S)A4規格⑽x 297公羞）------ -4 - 523845 五、發明說明（2·) 此特徵尺寸在處理過程中亦有可測量及㈣裝置溫度之能 力。 在晶圓加熱系統中，其最重大之挑戰係在加熱過程中精 確測量基板溫度之能力。在過去，曾發展出各種不同測量熱 處理腔内基板溫度之方法及裝置。此類裝置包含如高溫計、 熱電偶等與基板直接接觸或置放於基板鄰近之處，及使用雷 射干涉儀器。 目w ’上述之溫度感測裝置，應用於熱處理腔中高溫計 為最普通之裝置。其可直接測量一基板，例如一半導體晶圓 之溫度，而無需與基板接觸。使用非觸式高溫計之一優點， 如基板於加熱過程中可緩慢旋轉，不但可促進均勻之溫度分 佈，且可促使任何流經腔内之氣體與基板間有更均勻之接觸 。除了可旋轉晶圓外，使用高溫計之另一優點為，不需將任 何溫度測量儀器貼附於基板上，如此在半導體製造過程中， 可快速處理基板並節省寶貴之製造時間。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 為了在熱處理腔内使用高溫計，其通常需預先校準。因 而各式校準措施於是產生，目的係將高溫計之溫度讀數與一 些絕對及正確之參考溫度將之對正。按目前技藝之水準及最 廣用之校準溫度裝置之方法為，例如高溫計於熱處理腔，其 内之一半導體晶圓具一熱電偶嵌入晶圓内。故從熱電偶測量 之溫度可與溫度測量裝置所測量而得知之溫度讀數相比較 ’即可校準其中之誤差。 此外，在過去曾被使用於校準溫度感測裝置之另—方法 為’如將高溫計置入熱處理腔内，當基板加熱至某—特殊溫 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 29g公釐） 523845

發明說明（ 丨丨丨丨丨丨丨丨丨丨丨丨丨I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 度時’基板呈現化學或物理之轉變。藉由觀察或測量化學及 物理之轉變，此時基板加熱之溫度可被精確地測量，此溫度 而後可被用作腔内其他溫度感測裝置校準之用。例如，在: 具體實例中，矽氧化可於腔内藉由矽基板之加熱而完成。當 基板被加熱時，氧化之數量或程度即代表基板因曝晒於光能 下所到達之溫度。除了矽氧化過程外，其他的校準方法包含 有離子植入活化，如植入As+或植入BF2+，及耐溫金屬， 如鈦及鈷之矽化。 --線· 雖然上述之方法適用於校準溫度測量裝置，如高溫計， 然各項方法均需可觀之時間用以儀器之校準。如此一來，目 前迫切需要一方法，其可迅速校準熱處理腔内之高溫計，且 不會產生過度之停機時間。尤其是，對於校準熱處理腔内之 高溫計之方法，其中之需求為不須開熱處理腔，俾能維持腔 内之元整性及純度。同時對熱處理腔内南溫計之校準方法， 另項需求係為此法須簡易，且校準之方法可執行例行測試， 視同定期檢測以証實光學式高溫計系統可否正常運作。 發明大綱 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本發明察覺並提出習知之技術之缺點，及其他居先之架 構及方法。 因此，本發明之目的係提供一改良之系統及方法，用以 測量熱處理腔内半導體晶圓之溫度。 本發明之另一目的係提供一方法，用以校準熱處理腔内 之溫度感測裝置。 本發明之另一目地係提供一系統及方法，用以校準輻射 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 29g公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 523845 A7 B7 五、發明說明（4·) 感測裝置，如包含在熱處理腔内之高溫計。 +發明之另一目的係提供一方法及系統，用以校準熱處 理腔内之高溫計，而不干擾熱處理腔之操作。 本發明之這些及其他的目的可藉由提供一熱處理腔内 校準溫度感測裝置之方法來達成。此方法包含一步驟，即提 供熱處理腔内設置至少一輻射感測裝置，用以監測腔内半導 體晶圓之溫度。此輻射感測裝置可例如為一或一組高溫計， 其配置係用作感測特定波長之熱輕射。 熱處理腔與一熱源，例如與一組光源相連接，其用以將 腔内之半導體晶圓加熱。根據本發明，腔内還包含一校正光 源。此校正光源可在輻射感測裝置操作時之波長上放射光能 0 在熱處理腔内設置一反射裝置。其設置於輻射感測裝置 之對面，且在校正光源之範圍内。 根據本發明之方法，校正光源放射光能至反射裝置上。 此反射裝置反射回某一預設值之光能量。該預設值可為定性 、相對值，或一定量值。此輻射感測裝置可感測從反射裝置 反射回之光能。此輻射感測裝置再藉由比較感測所得光能之 數量與預設值之差值加以校準。 各種不同類型之反射裝置可被應用於本發明之方法中 。一般而言，反射裝置應能夠將校正光源放射之光能以預定 方式予以反射，致使包含在熱處理腔内每一高溫計曝晒於相 同強度之光能下。同時，雖非必要，此反射裝置仍儘可能在 輻射感測裝置運轉時之波長具有高度反射性，如反射係數至 — II — — — !— ! --I I I I I I « — — 1— — — — —^w* (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 兮釐） ' 523845

五、發明說明（5·) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 少為0.9。 反射裝置包含，如一具有高度反射表面之基板。此基板 可例如由石英、碳化矽或不銹鋼製成。換言之，高度反射表 面可係一介電材料之塗覆，其設計係具有高度之反射係數， 或高度反射金屬。為了將校正光源所放射之光能，射散分佈 於反射裝置之表面，因此反射裝置之表面可為粗糙表面或加 工產生其他型式以分佈光能。 在一具體實例中，將校正光源設計成可直接把光能放射 至反射裝置。此反射裝置可被設計成在光能離開反射裝置表 面前，將光能完全散佈於反射裝置之内部。如在此具體實例 中反射裝置係一具有粗糖或棱形表面之石英板。此石英板 包含一接收面，其含有一孔洞或一平滑圓點，由校正光源放 射之光能可藉此孔洞導入反射裝置内。 在本發明之一具體實例中，可將反射裝置依校準之需要 ，設計成可裝入或從熱處理腔内卸出。例如反射裝置可製成 如半導體晶圓之形狀，其可被夾持於腔内之基板夾持器上， 其设计成亦可爽持半導體晶圓。 本發明之這些及其他的目的可藉由提供一用以校準熱 處理腔内之溫度感測裝置之系統而達成。此系統包含一腔室 ，其適於接收及處理半導體晶圓。一熱源係連接於腔室用以 加熱晶圓。此腔室包含至少一輻射感測裝置，用以監測腔内 半導體晶圓之溫度。 根據本發明，反射裝置係設置於腔内輻射感測裝置之對 面。其内包含校正光源，可向反射裝置放射光能。且如上所 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 兮釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) - 訂- -線- 523845 A7 B7 五、發明說明（6·) 述，反射裝置係設計成可反射光能。反射光能具有一預設值 ，其值可由輻射感測裝置測量得知。此系統尚包含一與輻射 感測裝置連接之控制器。在感測反射裝置反射之光能時，該 控制器係設計成可接收輻射感測裝置之訊息。控制器係設計 成用以校準輻射感測裝置，其主要根據由輻射感測裝置所測 得反射光能之數值，與光能之預設值相互比較來達成校準之 目的。此控制器可例如為一程式裝置，例如微處理器。 本發明之其他目的、特徵及形式將於下文中更詳細地討 論。 圖式簡要說明 本發明之完整揭示，包含最佳模式，其方法係技藝中常 用技巧之一，將於下文中參照所附之圖示做更詳細之說明： 圖一係為一根據本發明用於校準溫度感測裝置之系統之 具體實例之侧視圖； 圖二係為一具有校正光源及反射裝置之具體實例之侧視 圖，該圖顯示在本發明方法中使用之情形； 圖三係為一具有校正光源及反射裝置之可替代之具體實 例之侧視圖，其或許可用於本發明之方法中；及 圖四係為一緣於圖三之反射裝置之平面圖。 此說明書中及圖式一再重複使用之參考標號，其目的係 為表達相同或類似之特徵，或發明之元件。 車文佳具體實例之詳細說眼 對於一個普遍熟悉此技術之人必須了解這個討論只是 一個具體實例的說明而已，而不是為了限制本發明更寬廣的 本紙張尺度週用甲國國豕標準（CNS)A4規格（210 X 2& (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 公釐 523845 五、發明說明（7·) 形貌，而更寬廣的形貌在實施例的構造之中被具體實現。 本發明將致力發展一精確測定及控制物體溫度之方法 及系統，該物體尤其是指在熱處理過程中，熱處理腔内之半 導體晶圓。更特定地說，本發明致力於包含在熱處理腔内之 溫度測量裝置之校準方法及系統，俾使熱處理腔可更精確地 運作。例如當半導體晶圓被加熱時，在熱處理腔内之溫度感 測裝置，準確地測量半導體晶圓之溫度為其重要。因此，溫 度感測裝置需被校準以確保其能準確地監測晶圓之溫度。溫 度感測裝置不僅需執行常規之監測，且需對腔内所進行之各 類製程進行校準。此類之製程包含如退火、氧化，或其他改 變或貼附膜於晶圓表面之製程。 一般而言，本發明用以校準溫度感測裝置，尤其是輻射 感測裝置，如高溫計之方法，均包含置入熱處理腔内之步驟 ，且反射裝置設置於輻射感測裝置之對面。一校正光源亦與 腔室相鄰設置。校正光源係設計成可放射光能至反射裝置上 。另一方面，反射裝置係設計成可反射光能，以使每個輻射 感測裝置曝晒於相同強度之光能。由反射裝置反射之光線之 數量在定性或定量上係為已知。輕射感測裝置可藉由比較該 裝置之讀數與反射光能之已知值，而予以校準。 在一具體實例中，一控制器，例如一微處理器可被用於 自動化系統及自動校準輻射感測裝置。控制器視實際情況需 要，可内建一校正係數以便補償任何因反射表面之物理上安 置之差異，其物理特性或輻射感測裝置之物理上安置之差異 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 2^0公釐） ----I------,丨 I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ;線_ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 523845 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（8· 本發明之方法及系統提供各種優點及效益。例如本發明 提供一快速校準輻射感測裝置之極簡易方法。當需要時，藉 由將反射裝置置入熱處理腔内，可在晶圓間或晶圓组間自動 執行校準。例如反射裝置可被製成與半導體晶圓相同之外形 ，且可置於腔内半導體晶圓被處理之相同位置。更進_步來 說，在此具體實例中，反射裝置可使用移動及輸入晶圓之相 同機構，將反射裝置載入或從熱處理腔内移出。 本發明容許輻射感測裝置在依據一極簡易之方法下，不 需干擾熱處理腔内之運轉，即可在熱處理腔内進行校準。本 發明且可用於單點或多點高溫計系統之校準。更進一步地說 ，本發明之方法及系統無需如過去一般，使用一併入熱電偶 儀器之晶圓進行校準。 參照圖一，圖示概要說明一系統10，係根據本發明既 足之功能，用以校準熱處理腔内之輻射感測裝置，以利準確 監測半導體晶圓之溫度。系統10包含一處理腔12，其適接 收如半導體晶圓之基板，以進行各項之製程。腔室12於係 &计成可將晶圓在極快之速度及慎密之控制條件下進行加 熱。腔皇12可由各類材料製成，其中包含某些特定金屬、 玻璃及陶t；等。例如腔室u可由不銹鋼或石英製成。 、當腔室12由魏材料製成時，該腔室最好包含一冷卻 系統。、如圖一所示之腔室12即包含一冷卻導管16，其環繞 於腔至四周。導管16適於鄕—冷卻流體，例如水，其係 關於維持腔室12之牆壁於一固定之溫度。 腔室12亦可包含一氣體入口 1S及一出口 20,用以導 广請先間讀背面Μ涑意事頊并填寫本貢) fr: '線.

523845 A7 五、發明說明（9·) 引氣體進入腔室及/或維持腔室在一預設壓力範圍之内。例 如，經由氣體入口 18可將一氣體導入腔室12内，而與晶圓 產生反應 但處理冗成，氣體可利用出口 20由腔室中排 出。 其另一设計之目的’ 一惰性氣體可經由氣體入口 18導 入腔：!： 12内，以防止在腔室内發生任何不當之副反應。在 一進一步之具體實例中，氣體入口 18及氣體出口20可當作 加壓腔罜12之用。如欲將腔室12以真空泵抽氣，亦可利用 氣體出口 20或其他位置低於晶圓平面之更大口徑之出口。 在處理期間，在一具體實例中之腔室12可包含一基板 夾持器15，其設計係利用一晶圓旋轉機構以以轉動晶圓。 晶圓轉動可促進晶圓表面溫度更加均勻，且可強化任何導入 月工内之氣把與晶圓間之接觸。然而必須瞭解的是，除了晶圓 以外，腔室12亦適於處理光學零件薄膜、纖維、色帶，及 其他具有特殊形狀之基板。 熱源22 -般均包含於腔室12之内部並與之相聯，用以 在處理期間加熱晶圓之用。在此具體實例中，熱源22包含 組加或燈24，如鎢_素燈。熱源22可包含一或一組反射 器，用以精密導引由熱源放射之熱能恰可投射於晶圓上，並 屋生極均勾之溫度。如圖—所示，加《 24健於腔室上 L然而’必須瞭解的是，加熱燈24或許可置於任何特定的 位置此外，右有需要，系統10可包含有额外之加熱燈。 ☆使用加熱燈24作為熱源22之設計，在一般上係較優先 知用的。例如，與其他的加熱裝置相較，如電器元件或傳統 ^-------------裝-----II 訂----Γ-----線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

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523845 A7 B7 五、發明說明（11·) 所放射之熱輻射予以反射。尤其是反射板26應設計成可在 光偵測器38操作之波長下反射熱輻射。反射板26造成由晶 圓所放射之輕射在晶圓表面與反射板26之表面間進行多次 之反射。其結果使得光纖28所感測之熱輻射較高於實際由 晶圓放射之熱輻射。 由晶圓放射之輻射經反射多次後，反射板造成兩表面間 之輻射互相堆加’致使其值趨近於晶圓溫度時之理想黑體之 輻射。此種具有增強晶圓之放射率趨近為一之效應，給與更 精確之溫度量測，為傳統上無法理解，且難於近似預知。此 項使用反射板之裝置將特別被描述於美國專利中，案號為 5,874,711，且被歸納於參考文獻内。 參照圖一及圖二，根據本發明，系統1〇更包含一反射 裝置14及一校正光源42，俾以校準輻射感測裝置27。如圖 所示，在此具體實例中，反射裝置14係設置於基板夾持器 15上，且在需要校準輻射感測裝置時，其可移出或插入腔 室12之内。另一方面，校正光源42係固定於熱處理腔12 内。然而，必須瞭解的是，校正光源42也可置於腔室之外 ，只要光源被設置於可放射光能至腔室之位置。 當欲校準輻射感測裝置27時，校正光源42朝向反射裝 置14放射一預定數量之光能。反射裝置14係設計成可散射 及反射光能，以使每一輻射感測裝置曝晒於相同強度之光能 下。被反射離開反射裝置14之光能數量，根據本發明先前 之計算，具有一預設值。 輻射感測裝置27係用於感測反射光能之數量。輻射感 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 2f4公釐） --#--- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 523845 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（I2·) 測裝置所記錄之光能數量再與預設值做比較。若測量值與預 設值間有任何差值存在，則輻射感測裝置可按此差值而予以 校準。 用於本發明製程之反射裝置14具有各種形狀，且可由 各種材料製成。一般而言，反射裝置14具有一反射表面， 其在輻射感測裝置操作狀況下之波長’具有一恆定之反射係 數。反射裝置14之反射係數可為一任意值，只要此值可輕 易測取。然而，反射裝置在輻射感測裝置操作之波長下，為 具較高之反射性。例如在一具體實例中，反射裝置於輻射感 測裝置操作之波長下，其反射係數至少為0.9。 為了建構一具有所希望之反射係數特徵之反射裝置，反 射裝置14可由各種材料製成。例如在一具體實例中，反射 裝置14可包含一具有高度反射塗層之基板。此高度反射塗 層可由如介電薄膜所製成。此介電寒膜可為多層之光學薄膜 ’且在所希望之波長下特別將其設計具有適當之反射係數。 此類薄膜在現在的技術下已為習知，且可加州聖塔羅莎之積 聚公司而得知。 除了介電薄膜外，此反射裝置亦可由一高度拋光之金屬 ，其上塗覆一層明亮之保護塗層而製成，例如一明亮之介電 塗層。此類金屬包括金、銀及鎳。然而，對一所欲之特殊波 長，金屬表面典型上並非如上述之介電薄膜所具之反射性。 另一方面，基板可由如石英、碳化矽，或不銹鋼等各種 材料製成。此外，在一替代之具體實例中，反射裝置14可 完全由上述之介電薄膜來製成。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) # -丨！ I — —tT· ! 1 ! I -

523845 A7 五、發明說明（13·) 由上述及如圖二特別圖示，本發明之系統應設計成可反 射及/或散射由校正光源42所放射之光能，以使每一輻射感 測裝置28曝晒於相同強度之光能下。此目的可依照各式方 法來完成。例如在一具體實例中，反射裝置14可被設計成 可散射由校正光源42所放射之光能，並越過與輻射感測裝 置相對之反射表面。在此具體實例中，為了將光能散射，反 射裝置14可具有特殊之形狀，或具有特殊之表面構造。例 如反射t置14製成粗糙表面，以使校正光源42所放射之光 線在此表面大幅擴散。 在一替代之具體實例中，將反射裝置14之設計取代或 增加為一具有大幅擴散之特性。除此之外，此系統可包含如 圖二透視所示之擴散器52。擴散器52被置於與校正光源42 相連接之位置，且設計成可散射由光源所放射之光線，並在 反射裝置14之表面形成一均勻散佈之照射區，特別是在輻 線 射感測裝置28之對面區域。擴散器52理想地形成一均勻等 向之照明。 △、理論上理想之擴散器產生一均勻之擴散光源，且以高 效率及全透明隨機地向各方向縱射。然而在本發明實際之具 體實例中，擴散器52僅需趨近這些理想狀況。因此擴散器 可在橫向範圍以有限代替無限，並雜度擴散取代完全擴散 如圖二所示，餘器52可假設成各式硕之建構。但 擴散器52最錢斜域，麟校正賴、42所放射之光緣 王現極度之透明’並可將光線隨機地向各方向散射。在一且 本紙張尺度適用中國兩票準(cns)A4 — -16 A7 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 五、發明說明（14·) 體實例中，擴散器52可&_ 為如石央、玻塥或青玉等之透明 对j薄板，且至少薄板之—面已被粗糙化。在-替代 <具體貫例中，擴散哭S7飞山 p 曰代 紐人而占、#i⑽可由一層微小透明且離散之顆粒 唉Γ ^ Ί其在補_裝置操作之波長下將光 'Ί 微小離散之顆粒可由如石英、破璃、青玉或非結 日曰型怨之氧化鋁製成。 在進-步《替代具體實例巾，擴散器η可為一包含眾 夕t職泡之透明材料板，其可作用散射光線。再者，在此 /、㈣例中’擴散純由石英、玻璃或青玉所製成。 i在本發明《另-具體實例中，擴散器Μ可為一或多個 ^片’或無可將杈正絲42放射之光線予以分配之相似 裝置，且可在每-輕射感測裝置28對面之位置將分配之光 線聚焦。 裔輻射感測裝置28，根據本發明進行校準時，校正光 源42放射出一具有預定量之光能。如圖一所示，校正光源 42與一光管44相連接，其可將光能導引至反射裝置14之 -特殊位置。然而，校正光源Μ可設置在接近於反射裝置 14之處，而無需使用光管44。 用毛本發明系統之光源42，在一般上可為任何能放射 某一足1光能之裝置。例如光源42可為一赤熱燈泡，一固 悲裝置如雷射二極體、發光二極體、氣體雷射，非同源性氣 體源如電派燈及其他各種裝置。 為校準本發明之輻射感測裝置28，校正光源42所放射 之光能被反射裝置14所反射。反射裝置14反射之光能數量 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公髮） 一 17- -1ΪΙ — 漏 — I— ^ i I I —^· 1 I Ί -------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 523845 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（is·) ，在輻射感應裝置操作之波長下具有一預設值。然後輻射感 測裝置28可用於測量由反射裝置14所反射之光能數量。由 測量值及預設值之比較，輻射感測裝置則可視需要與否照此 二者之差值逕予調整或校正。 由反射裝置14反射之光能預設值之大小，可直接以數 量意含來決定，或按相關標準以定性意含來決定。此預設值 可直接由已知之校正光源42放射之光能數量及反射離開反 射裝置14之光能百分比來決定，如得知反射裝置之反射係 數。综合瞭解這些變數，則原本應由輻射感測裝置28所記 錄之光能數量，可易於計算並與測量值相比較。 在一替代之具體實例中，雖然反射離開反射裝置14之 實際光能數量仍為未知，但可被用作制定一相關標準，輻射 感測裝置可據此予以校準。例如在此具體實例中，輻射感測 裝置28最初被用來測量反射離開反射裝置η之光能數量。 此測量值而後成為一參考點，用於腔内進行各項製程。在每 一週期間，當反射裝置14可被置入腔内，且輻射感測裝置 28可用作量測被反射裝置由從校正光源42放射之光能所反 射離開之光能數量。此測量值再與先前測得之參考值做比較 。輻射感測裝置可視實際需要進行調整，以使感測裝置再次

..W 感測到此參考值，其可消除當腔内進行其他進一步之製程之 非一致性。 根據本發明，當於腔内校準輻射感測裝置時，校正宜在 最接近實際製程狀況下進行。以此方式，輻射感測裝置28 可得到精確及可靠之測量值，其可讓腔内之各製程狀況獲得 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 29/#釐） • I I I I I--I! — — — •(請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 523845 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ----- B7___ 五、發明說明（U·) 準確之操控。 參照圖一’系統1〇更包含一系統控制器5〇，其可為如 一微處理器。控制器5〇接收由光偵測器3〇發出之電壓訊號 ’此訊號代表在各位置所取樣之輻射量。根據此接收之訊號 ，控制器50係設計成可計算腔内之晶圓溫度。 如圖一所示’系統控制器50亦可與加熱燈能量控制器 25相連接。在此裝置中，控制器5〇可計算晶圓之溫度，其 並可依據所計算之訊息，控制由加熱燈24所放射之熱能。 依此方式’瞬間調整裝置可視反應器12内部之操作狀況而 製成，以仔細處理晶圓在控制之極限範圍内。 在-具體實例中’控制器5G亦可用作系統内其他元件 <自動監控。例如控制器5〇可用作控制經由氣體入口 18 進入腔1 12之氣體流量。如圖所示，控制器5〇更可用作控 制腔内晶圓14之旋轉率。 根據本發明，系統控制器5〇亦可自動校準輻射感測裝 置27。尤其是預設值可儲存於控制器5〇之内。控制器而後 可没计成可將預設值與測量值比較，視需要再作調整。 再者，在一具體實例中，控制器5〇亦可與校正光源42 相連接。以此方式，控制器50可用作控制校正光源42所放 射光能（數量。例如在一具體實例中，一輻射感測裝置可包 含在一系統中，用作監測由校正光源42所放射之光能數量 。此訊息可供應至系統控制器5〇。系統控制器5〇再據以調 整增長校正光源42之功率，以便確保從校正光源所放射之 光能之數量維持固定。 ¥紙張尺度適財國國家標準（CNS)A4規《__&1() x 297公羞 1 -------- -19- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) • 訂： 線· 523845 A7 B7 五、發明說明（I7·) 現在參照圖三及圖四，圖示為根據本發明之另一校正光 源42及反射裝置14之具體實例。如上所述，反射裝置14 可反射校正光源42所放射之光能，以使每一輻射感測裝置 在操作波長下，曝晒於相同之光能能量下。在示於圖三及圖 四之具體實例中，校正光源42所放射之光線被導引至反射 裝置14之内部。反射裝置14係設計成在光能離開此裝置前 ，逕先散佈此光線。更明確地說，反射裝置14係設計成可 分佈及散射光線，以使離開反射裝置14之光能前，可將輻 射感測裝置之表面曝晒至相同強度之光能。 在此具體實例中，反射裝置14可由一半透明薄板所構 成，如石英或青玉製成之薄板。板片之表面被製成粗糙面或 棱形，以便將進入板片之光線均勻分佈。為了將光能導入板 片，此板包含一被拋光之小區域，其位置正好與光源相對， 係此區可讓光能滲入板片。換言之，反射裝置14可包含一 與校正光源42對準之小孔洞。 在此具體實例中，校正光源42可放置於任何便於導引 從光源所放射之光能進入反射裝置之位置。例如除了圖三所 示之結構外，校正光源42亦可沿反射裝置14之一侧放置， 或置於反射裝置14之頂端。 本發明之謎及無轉改與變化，可齡這個技術中 有普遍技術的人實地應用，而不偏離本發明之精神及範圍， 其將在附屬的申請專利範圍中有更詳細的敘述。另外，須瞭 解的是’各個不同的具體實例的形貌可整個或部份地相互交 換。再者’那些在14個技術中有普遍技術之人會感謝前面的 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂： 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製

523845 __ B7 _ 五、發明說明（18·) 說明只是以實施例的方式敘述，而不是在附屬的申請專利範 圍中做更進一步的敘述而限制了本發明。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂！ •線- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 準 標 家 國 國 中 用 適 度 尺 張 紙 本 (21 格 規

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Claims (1)

1. 523845 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 丄一種用於校準熱處理腔内之溫度感測裝置之方法，其包 含之步驟如下： 提供一熱處理腔，該熱處理腔包含至少一輻射感測裝置 ，用於測量置於腔内之半導體晶圓之溫度，上述之熱處 理腔可與一組用於加熱腔内之半導體晶圓之光能源相連 接5該腔室更包含一校正光源； 將一反射裝置置入上述之熱處理腔内，且將反射裝置設 置於至少一輻射感測裝置之對面； 從校正光源放射光能至反射裝置上，該反射裝置反射一 具有預設值之光能之數量； 藉由至少一輻射感測裝置感測到由反射裝置所反射之光 能；及 藉由至少一輻射感測裝置所感測之光能之數量及其相關 之預設值來校準至少一輻射感測裝置。 2·根據申請專利範圍第1項所述之方法，其中，至少一輻 射感測裝置包含一高溫計。 3·根據申請專利範圍第1項所述之方法，其中，輻射感測 裝置於預設之波長下感測光能。 4·根據申請專利範圍弟3項所述之方法’其中’反射裝置 包含一具有反射表面之基板，且該反射表面在預設波長 下，具有至少為0.9之反射係數。 5·根據申請專利範圍第1項所述之方法，其中，反射裝置 包含一具有反射表面之基板’且该反射表面係由'含有 介電成份之材料所製成。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 523845 A8B8C8D8 六、申請專利範圍 6.根據申請專利範圍第1項所述之方法，其中，反射裝置 包含一具有反射表面之基板，且該反射表面係具有相當 程度之散射。 7·根據申請專利範圍第1項所述之方法，其中，反射裝置 包含一具有反射表面之基板’且該反射表面係由 < —含有 金屬之材料所製成。 8·根據申請專利範圍第1項所述之方法，其中，校正光源 放射之光能被導入反射裝置，反射裝置於離開此裝置前 ’將光能散#於整個裝置内，且至少被一輕射感測裝置 所感測。 9·根據申請專利範圍第8項所述之方法，其中，反射裝置 包含一具有粗糙表面之石英板，該粗糖表面被設置於至 少一卷射感測裝置之對面。 10· —種用於校準熱處理腔内之溫度感測裝置之方法，其包 含之步驟如下： 提供一熱處理腔，該熱處理腔包含一組用於監測置於腔 内之半導體晶圓之溫度，該腔室更包含一校正光源； 將一反射裝置置入熱處理腔，且該反射裝置被設置於一 組兩溫計之對面； 從校正光源放射光能至反射裝置上，該反射裝置係設計 成可散射光能，以使每一高溫計曝晒於極盡相同之光能 強度下，且該光能強度具有一預設值； 在—預設之波長下，由反射裝置反射之光能係藉由一組 高溫計感測；及 本紙張尺度適標準（CNS)A4規格⑽x 297公爱)一 - ·~~ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ;# --線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 523845 A8B8C8D8 六、申請專利範圍 根據由鬲溫計感測之光能數量以及其相關之預設值來 校準高溫計。 u•根據申請專利範園第10項所述之方法，其中，預設波長 之範圍從約0.9微米至約5微米之間。 12·根據申請專利範圍第10項所述之方法，其中，校正光源 放射出紅外線。 13·根據申請專利範圍第10項所述之方法，其中，反射裝置 包吝一具有反射表面之基板，該反射表面係粗糖，以便 散射由校正光源所放射之光能。 14·根據申請專利範圍第1〇項所述之方法，其中，反射裝置 包含一具有反射表面之基板，該反射表面在一預設之波 長下，具有至少為〇·9之反射係數。 15·根據申請專利範圍第10項所述之方法，其中，反射裝置 包含一具有反射表面之基板，該反射裝置係由一含有介 電成份之材料所製成。 16·根據申請專利範圍弟15項所述之方法，其中，反射裝置 具有與晶圓相似之形狀。 U·根據申請專利範圍第15項所述之方法，其中，基板係由 一選自含石英及碳化矽群組之材料所製成，且該反射表 面包含一塗層，覆蓋於由介電成份所製之基板上。 18·根據申請專利範圍第10項所述之方法，其中，校正光源 放射之光能被導入反射裝置，該反射裝置於光能離開此 裝置前，將光能散佈於整個裝置内，且至少被一輻射感 測裝置所感測。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂· ，-線_ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本、’氏張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 29^^釐 523845 A8 B8 C8 D8 ^、、申清專利範圍 19·根據申請專利範圍第18項所述之方法，其中，反射裝置 包含一具有粗糙表面之石英板，該粗糙表面被設置於至 少一輻射感測裝置之對面。 20· —種用於校準熱處理腔内之溫度感測裝置之系統，其包 含： 一適於容納半導體晶圓之腔室； 一熱源，其與腔室相連接，用以加熱包含在腔室内之半 導體晶圓； 至少一輻射感測裝置，用於監測包含在腔室内之半導體 晶圓之溫度； 一反射裝置，其係設置於至少一輻射感測裝置之對面； 一校正光源，用於向反射裝置放射光能，其中，反射裝 置係设计成可反射光能’該反射之光能具一預設值；及 一控制器，其與至少一輻射感測裝置相連接，該控制器 係設計為當感測到從反射裝置反射光能時，即從輻射感 測裝置接收訊息’該控制器係設計成可根據由至少一輻 射感測裝置所感測之反射光能數量，及相關之預設值來 校準至少一輻射感測裝置。 21·根據申請專利範圍第20項所述之系統，其中，至少一輻 射感測裝置包含一高溫計。 22·根據申請專利範圍第20項所述之系統，其中，至少一輻 射感測裝置包含一組尚溫計，該高溫計係設計成可感測 預設波長下之熱輕射。 23·根據申請專利範圍第22項所述之系統，其中，反射裝置 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規袼（210 ： (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) Γ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 523845 六 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 、申請專利範圍 包含一具有反射表面之基板，該反射表面在預設之波長 下具有至少為〇·9之反射係數。 24·根據申請專利範圍第22項所述之系統，其中，反射裝置 包含一具有反射表面之基板，該反射表面係由一含有介 電成份之材料所製成。 25·根據申請專利範圍第22項所述之系統，其中，反射裝置 包含一具有反射表面之基板，該反射表面係設計成可散 射由校正光源放射之光能，以使每一高溫計曝晒於極盡 相同之光能強度下。 26·根據申請專利範圍第20項所述之系統，其中，熱源包含 一組光能源。 27·根據申請專利範圍第26項所述之系統，其中，控制器包 含一微處理器。 28·根據申請專利範圍第22項所述之系統，其中，校正光源 之設置係使放射光能進入反射裝置，該反射裝置被配置 於光能離開此裝置前，將光能散佈於整個裝置内，且由 南溫计所感測。 29·根據申請專利範圍第28項所述之系統，其中，反射裝置 係設計成可散佈光能，以使每一高溫計曝晒於極盡相同 之光能強度下。 30·根據申請專利範圍第29項所述之系統，其中，反射裝置 包含一具有粗糙表面之石英板。 31·根據申請專利範圍第20項所述之系統，其中，腔室更包 含一基板夾持态’用於夾持半導體晶圓，反射裝置具有 私紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公釐） -26 - !1----------f (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 訂： 523845 A8 B8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 與晶圓相似之形狀，且其被設計成當校準至少一輻射感 測裝置時，被置於基板夾持器上。 <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ;# 線· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -27-