用于低温透射测温的探测器制造技术

一种处理基板的装置和方法包括：探测器歧管，所述探测器歧管用以探测来自腔室主体中的处理区附近的辐射；辐射探测器，所述辐射探测器光耦合至所述探测器歧管；和光谱多陷波滤波器。处理基板的装置和方法包括：探测来自腔室主体中的基板的发射表面的透射辐射；将所探测的辐射的至少一个光谱带传递至光探测器；以及分析在至少一个光谱带中的所探测的辐射以确定基板的推断温度。

【技术实现步骤摘要】
用于低温透射测温的探测器
本文描述的实施方式涉及处理基板的装置和方法。更具体地，本文描述的装置和方法涉及通过辐射透射进行的温度测量。
技术介绍
退火的新趋势的特征在于在基于灯的退火腔室中进行处理。这种处理要求在低温下进行准确的温度评估。由于低的信噪比，仅利用辐射发射测量的温度评估可能在低于约400℃的温度下不准确。透射测温可提供必要的准确度和精确度。透射测温为评估基板(例如，硅基板)的热状态的常见方式。热处理腔室通常将基板暴露于强烈的、非相干或相干的辐射以提高基板(整个基板或基板的部分或表面区域)的温度。用于加热基板的辐射在腔室中产生强背景辐射环境。高功率辐射用于评估基板的热状态，因为它能与腔室中的背景辐射区分开。通常使用激光，因为激光提供高功率，以及因为它们提供选择最适于基板的特定波长的机会。激光产生相干辐射，当所述辐射透射穿过基板时，能指示基板的热状态，热状态可被记录为温度。透射辐射可通过高温计探测，与源辐射相比较，并且结果与推断基板热状态相关。迄今为止，通常将源辐射选择为少数量(例如，一个或两个)的窄波长带。同样地，仅在少数量(例如，一个或两个)的窄波长带处分析透射辐射。需要可靠的透射高温测量。探测器必须在高辐射噪音的环境中可操作。
技术实现思路
本文描述的实施方式涉及处理基板的装置和方法。更具体来说，本文描述的装置和方法涉及通过辐射透射进行的温度测量。在一实施方式中，一种透射测温探测器包括：探测器歧管，所述探测器歧管用于探测来自腔室主体中的处理区附近的辐射；辐射探测器，所述辐射探测器光耦合至所述探测器歧管；和光谱多陷波滤波器。在一实施方式中，一种方法包括：探测来自腔室主体中的基板的发射表面的透射辐射；将所探测的辐射的至少一个光谱带传递至光探测器；以及分析所述至少一个光谱带中的所探测的辐射以确定所述基板的推断温度。附图说明为了能够详细地理解本公开内容的上述记载的特征，可以通过参考实施方式获得以上简要概述的本公开内容的更特定的描述，所述实施方式中的一些示出于附图中。然而，应当注意，附图仅例示了示例性实施方式，并且因此不被视为对本公开内容的范围的限制，因为本公开内容可允许其他同等有效的实施方式。图1示出快速热处理腔室的部分透视图。图2示出作为源辐射的波长和基板的温度的函数的透射通过硅基板的辐射的示例性图。图3A示出根据本文公开的实施方式的示例性处理腔室和探测器。图3B示出根据本文公开的实施方式的探测组件。图4示出根据本文公开的实施方式的示例性探测器。图5示出通过图4的探测器生成的示例性功率光谱。为了便于理解，在尽可能的情况下，使用相同的附图标记来标示各图中共有的相同元素。应设想到，一个实施方式的元素和特征可有利地并入其他实施方式中，而不另外赘述。具体实施方式透射测温探测器(transmissionpyrometrydetector；“TPD”)一般测量在波长(多于仅一个或两个主要波长)范围内的基板(例如，硅基板)的辐射光谱，以推断基板的温度。TPD可以在至少两个光谱带中可靠地探测透射辐射。光谱带一般可彼此分离(例如，在带之间分离至少10nm，或在中心波长之间分离至少25nm)以提供解析每个光谱带中的辐射强度的精确性。TPD可对在选定光谱带中的辐射敏感，同时过滤其他波长的辐射。例如，TPD可探测以约1030nm为中心的宽度约10nm-15nm的光谱带，并且TPD也可探测以约1080nm为中心的宽度约10nm-15nm的光谱带。TPD可过滤其他波长，例如，至约3.0的光密度(“OD3”)。在一些实施方式中，光谱带可在更长波长(例如，大于1080nm)处。图1为现有技术快速热处理(rapidthermalprocessing；RTP)腔室300的部分透视图。腔室300一般包括灯组件310、腔室主体320和基板支撑组件330。为清楚起见，腔室300被截开，并且仅有腔室主体320的上部在图1中图示。灯组件310包括多个灯311，每个灯被放置在反射光管312内部。灯可为白炽灯，比如钨卤素灯，或其他高输出灯，比如放电灯。同时，反射光管312在水冷壳体314内部形成蜂窝状阵列313。非常薄的石英窗315形成灯组件310的底表面，从而将灯组件310与通常存在于腔室300中的真空分隔。石英通常用于石英窗315，因为它对红外光是透明的。灯组件310以真空密封方式附接至腔室主体320的上表面。腔室主体320包括腔室300的壁和地板以及基板口321和排气口322。基板穿过基板口321而被输送进腔室300中及从腔室300移除，真空泵(未示出)通过排气口322排空腔室300。当必要时，狭缝或闸阀(未示出)可用于密封基板口321和排气口322。基板支撑组件330包含于腔室主体320内部并包括边缘环331、旋转石英柱332、反射器板333和光探头334(例如，光纤)阵列。边缘环331位于旋转石英柱332上。在基板处理期间，边缘环331在石英窗315下方大约25mm处支撑基板(为清楚起见未示出)。旋转石英柱332在基板处理期间在约50rpm与约300rpm之间旋转，以通过最小化腔室300中的热不对称对基板的影响来最大化在处理期间的基板温度均匀性。反射器板333位于基板下面约5mm处。光探头334在热处理期间穿透反射器板333并指向基板的底部。光探头334将辐射能从基板传输至一个或多个光探测器337，以用于确定在热处理期间的基板温度、基板正面发射率、和/或反射率。当灯311为白炽灯时，高温计通常适于测量来自基板背面的在选定波长范围(例如，在约200nm至约5000nm的波长之间)中的宽带发射。光探测器337可包括可提供光谱响应的过滤器，所述光谱响应对在约100℃与约350℃之间的基板温度下的吸收间隙的波长敏感。光探测器337可为针对低于约350℃的温度的硅光探测器，因为硅的吸收间隙随着温度从室温至350℃而从约1000nm变化至约1200nm。硅光探测器可对具有大于约1100nm的波长的辐射不敏感。对于高于约350℃的温度，吸收边缘可能超过硅光探测器的探测范围，所以吸收边缘波长的任何进一步增大可不被轻易地探测到。透射测温一般利用产生中红外辐射(例如，在从约1000nm至约1500nm的波长范围中变化)的辐射源。所述源可以产生高度准直的辐射。准直的辐射可以穿过光束导向器(例如，单模光纤)传输到硅基板上。准直辐射的部分可以透射穿过基板。透射辐射的幅度可为基板的温度和源辐射的波长的函数。可对准高温计探头(例如，光管)以接收透射辐射。例如，高温计探头可与光束导向器对准。高温计探头可将透射辐射引导至一个或多个传输高温计。传输高温计可包括诸如过滤器、衍射光栅、柱面透镜、光探测器和/或光谱仪之类的部件。例如，高温计探头可将透射辐射引导至光谱带过滤器。光谱带过滤器可仅允许在选定的光谱带处的辐射传输。未被过滤的辐射可被引导至衍射光栅。衍射光栅可在作为波长的函数的不同方向上分离透射辐射。准直透镜可将衍射辐射聚焦至一个或多个焦点。一个或多个光探测器可随后测量作为方向的函数的辐射，所述辐射因此为波长的函数。例如，砷化铟镓线性阵列可被放置在准直透镜的后焦面处以测量作为波长的函数的功率。在选定的光谱带中的透射辐射的功率光谱(作为波长的函数)可与源辐射的功本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种透射测温探测器，包括：探测器歧管，所述探测器歧管用以探测来自腔室主体中的处理区附近的辐射；辐射探测器，所述辐射探测器光耦合至所述探测器歧管；以及光谱多陷波滤波器。

【技术特征摘要】
2017.05.26 US 62/511,602;2017.06.02 US 62/514,6401.一种透射测温探测器，包括：探测器歧管，所述探测器歧管用以探测来自腔室主体中的处理区附近的辐射；辐射探测器，所述辐射探测器光耦合至所述探测器歧管；以及光谱多陷波滤波器。2.根据权利要求1所述的透射测温探测器，其中所述探测器歧管在所述腔室主体中包括多个高温计探头。3.根据权利要求2所述的透射测温探测器，其中所述探测器歧管包括多个光学开关，其中所述多个高温计探头的子集光耦合至每个光学开关。4.根据权利要求1所述的透射测温探测器，其中所述辐射探测器附接至所述腔室主体。5.根据权利要求1所述的透射测温探测器，其中所述光谱多陷波滤波器在两个光谱带中传输辐射，每个光谱带具有在10nm与15nm之间的带宽。6.根据权利要求1所述的透射测温探测器，其中所述辐射探测器包括：衍射光栅，柱面透镜，以及探测器阵列。7.根据权利要求6所述的透射测温探测器，其中所述探测器阵列包括砷化铟镓线性探测器阵列。8.根据权利要求1所述的透射测温探测器，其中所述辐射探测器包括扫描光探测器。9.根据权利要求1所述的透射测温探测器，其中所述辐射探测器包括光纤光谱仪。10.根据权利要求1所述的透射测温探测器，其中所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：塞缪尔·C·豪厄尔斯，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国,US