特許 6954928 ブリュースター角における二重波長シフトによる非接触温度測定

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6954928

(24)【登録日】2021年10月4日

(45)【発行日】2021年10月27日

(54)【発明の名称】ブリュースター角における二重波長シフトによる非接触温度測定

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/26 20060101AFI20211018BHJP

   H01L 21/265 20060101ALI20211018BHJP

   G01K 11/125 20210101ALI20211018BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/26 T

   H01L21/26 Q

   H01L21/26 J

   H01L21/265 602B

   G01K11/125

【請求項の数】15

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2018-560944(P2018-560944)

(86)(22)【出願日】2017年5月24日

(65)【公表番号】特表2019-521511(P2019-521511A)

(43)【公表日】2019年7月25日

(86)【国際出願番号】US2017034306

(87)【国際公開番号】WO2017205528

(87)【国際公開日】20171130

【審査請求日】2020年4月21日

(31)【優先権主張番号】62/341,069

(32)【優先日】2016年5月24日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】390040660

【氏名又は名称】アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＰＰＬＩＥＤ ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ

(74)【代理人】

【識別番号】110002077

【氏名又は名称】園田・小林特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】モフィット， セオドア

(72)【発明者】

【氏名】アプルヴァ， ナマン

【審査官】 桑原 清

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−１８２１０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０４０９８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０８８３３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−０３１２９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１５７１１５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／２６

Ｈ０１Ｌ ２１／２６５

Ｇ０１Ｋ １１／１２５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内部空間を画定するハウジング及び窓と、
前記窓の下の、前記内部空間に配置された２つ以上の光源であって、前記２つ以上の光源の第１の光源が第１の波長を有し、前記２つ以上の光源の第２の光源が第２の波長を有する、２つ以上の光源と、
前記２つ以上の光源の反対側に配置され、かつ前記２つ以上の光源からの２つ以上の光線の複数のフレームを捕捉するように構成されたカメラと、
前記２つ以上の光線の光路内に配置された偏光子
を含む、温度モニタリングシステム。

【請求項2】

前記偏光子と前記窓との間に位置付けられ、かつ前記光路内に配置されたコリメータと、
前記コリメータと前記窓との間の前記光路内に配置され、かつ前記光線がブリュースター角に等しい入射角を生成するように、前記コリメータによって方向付けられた光を基板の底面に向けて反射するように構成された第１のミラーと、
前記第１のミラーの反対側に配置され、かつ前記２つ以上の光線を前記カメラに方向付けるように構成された第２のミラーと
を更に含む、請求項１に記載の温度モニタリングシステム。

【請求項3】

前記コリメータと前記第１のミラーとの間の前記光路内に配置され、かつ前記第１のミラーの領域に前記２つ以上の光線を集束するように構成された集束レンズを更に含む、請求項２に記載の温度モニタリングシステム。

【請求項4】

前記第２のミラーと前記カメラとの間に配置され、かつ前記２つ以上の光線を前記カメラに方向付けるように構成された、もう１つのコリメータ
を更に含む、請求項２に記載の温度モニタリングシステム。

【請求項5】

前記２つ以上の光線と前記基板との前記入射角が変更されうるように、前記第１のミラーが移動可能である、請求項２に記載の温度モニタリングシステム。

【請求項6】

前記基板から反射された前記２つ以上の光線を受け取り、前記２つ以上の光線を前記カメラに方向付けることができるように、前記第２のミラーが移動可能である、請求項２に記載の温度モニタリングシステム。

【請求項7】

前記２つ以上の光源の各々が、光を物体に方向付け、前記光が、複数の入射角を含む、請求項１に記載の温度モニタリングシステム。

【請求項8】

前記カメラが、基板の温度を決定するために、前記カメラによって捕捉された前記２つ以上の光線の波長を使用するように構成されるコントローラに結合される、請求項１に記載の温度モニタリングシステム。

【請求項9】

内部空間を画定するチャンバ本体と、
前記内部空間内に配置され、かつ処理中に基板を支持するように構成された基板支持体と、
前記チャンバ本体に結合され、かつ放射熱を前記基板の上面に方向付けるように構成された放射加熱装置と、
前記放射加熱装置の反対側の、前記内部空間内に配置された温度モニタリングシステムと
を含み、前記温度モニタリングシステムが、
内部空間を画定するハウジング及び窓と、
前記窓の下の、前記内部空間内に配置された２つ以上の光源であって、光線が基板とのブリュースター角に等しい入射角を生成するように、前記基板の底面に光を方向付けるよう各々が構成された、２つ以上の光源と、
前記２つ以上の光源の反対側に配置され、かつ前記２つ以上の光源からの２つ以上の光線の複数のフレームを捕捉するように構成されたカメラと、
前記２つ以上の光線の光路内に配置された偏光子と
を含む、熱処理チャンバ。

【請求項10】

前記偏光子と前記窓との間に位置付けられ、かつ前記光路内に配置されたコリメータと、
前記コリメータと前記窓との間の前記光路内に配置され、かつ前記光線がブリュースター角に等しい入射角を生成するように、前記コリメータによって方向付けられた光を前記基板の底面に向けて反射するように構成された第１のミラーと、
前記第１のミラーの反対側に配置され、かつ前記２つ以上の光線を前記カメラに方向付けるように構成された第２のミラーと
を更に含む、請求項９に記載の熱処理チャンバ。

【請求項11】

前記コリメータと前記第１のミラーとの間の前記光路内に配置され、かつ前記第１のミラーの領域に前記２つ以上の光線を集束するように構成された集束レンズを更に含む、請求項１０に記載の熱処理チャンバ。

【請求項12】

前記第２のミラーと前記カメラとの間に配置され、かつ前記２つ以上の光線を前記カメラに方向付けるように構成された、もう１つのコリメータ
を更に含む、請求項１０に記載の熱処理チャンバ。

【請求項13】

前記２つ以上の光線と前記基板との前記入射角が変更されうるように、前記第１のミラーが移動可能である、請求項１０に記載の熱処理チャンバ。

【請求項14】

前記第２のミラーが、前記基板から反射された前記２つ以上の光線を受け取り、前記２つ以上の光線を前記カメラに方向付けることができるように、前記第２のミラーが移動可能である、請求項１０に記載の熱処理チャンバ。

【請求項15】

基板の温度をモニタリングする方法であって、
２つ以上の光源から前記基板の底面に２つ以上の光線を供給することであって、前記２つ以上の光線がブリュースター角で前記基板の底面に接触する、供給することと、
前記基板の前記底面から反射された前記２つ以上の光線を、前記光線の複数のフレームを捕捉するように構成されたカメラに捕捉することと、
コントローラが、前記２つ以上の光線の波長に基づいて、前記基板の温度を決定することができるように、前記光線の前記複数のフレームを前記コントローラと通信することと、
前記決定された温度に基づいて、前記基板のプロセスパラメータを調整することと
を含む方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書に記載の実施形態は、一般に処理チャンバに関し、より詳細には、処理中の基板の温度をモニタリングするための装置に関する。

【背景技術】

【0002】

急速熱処理（Ｒａｐｉｄ Ｔｈｅｒｍａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ：ＲＴＰ）は、とりわけ、アニーリング、ドーパント活性化、酸化、及び窒化を含むいくつかの種類の熱処理に適用される用語である。上述のプロセスは、約１０００℃を上回る比較的高い温度で実行されうる。これは、前駆体ガス又はエッチングガスの存在下で化学気相堆積をエッチングすることに更に適用することができる。ＲＴＰは、典型的には、ランプヘッドに適合し、処理される基板に方向付けられる高輝度白熱ランプのアレイに依存する。

【0003】

５００℃未満、更には２５０℃未満の温度からほぼ室温までで実行されるＲＴＰの需要が生じている。ＲＴＰチャンバは、より低い温度でのその使用にいくつかの欠点を有することがある。従来のＲＴＰチャンバは、処理中に基板の温度を検出するために高温計を使用する。一般に、高温計は、例えば約５００℃又は８００℃を上回る高温を測定するために使用される。チャンバ部分が比較的暖かく、放射球からの光漏れがあるＲＴＰチャンバの構成では、高温計は、約４５０℃未満の基板温度を測定する際には比較的効果がない。これは、基板がより低い温度で部分的に透明でありえ、チャンバが光密でないからである。したがって、高温計は、基板ではなく周囲のチャンバ構成要素の温度を測定しうる。

【0004】

したがって、処理中に基板の温度をモニタリングするための改良された方法及び装置が必要とされる。

【発明の概要】

【0005】

本明細書で開示される実施形態は、基板モニタリングシステムを有する熱処理チャンバに関する。１つの実施形態では、温度モニタリングシステムが本明細書で開示される。温度モニタリングシステムは、内部空間を画定するハウジング及び窓を含む。温度モニタリングシステムは、２つ以上の光源、カメラ、及び偏光子を更に含む。２つ以上の光源は、窓の下の内部空間に配置される。２つ以上の光源の第１の光源は、第１の波長を有する。２つ以上の光源の第２の光源は、第２の波長を有する。カメラは、２つ以上の光源の反対側に配置される。カメラは、２つ以上の光源からの２つ以上の光線の複数のフレームを捕捉する。偏光子は、２つ以上の光線の光路内に配置される。

【0006】

別の実施形態では、熱処理チャンバが本明細書で開示される。熱処理システムは、チャンバ本体と、基板支持体と、放射加熱装置と、温度モニタリングシステムとを含む。チャンバ本体は、内部空間を画定する。基板支持部は、処理中に基板を支持するために内部空間に配置される。放射加熱装置は、チャンバ本体に結合される。放射加熱装置は、放射熱を基板の上面に方向付ける。温度モニタリングシステムは、放射加熱装置の反対側の内部空間に配置される。温度モニタリングシステムは、内部空間を画定するハウジング及び窓を含む。温度モニタリングシステムは、２つ以上の光源、カメラ、及び偏光子を更に含む。２つ以上の光源は、窓の下の内部空間に配置される。２つ以上の光源の各々は、光線が基板とのブリュースター角に等しい入射角を生成するように、基板の底面に光を方向付ける。カメラは、２つ以上の光源の反対側に配置され、２つ以上の光源からの２つ以上の光線の複数のフレームを捕捉する。偏光子は、２つ以上の光線の光路内に配置される。

【0007】

別の実施形態では、基板の温度をモニタリングするための方法が、本明細書で開示される。２つ以上の光源から基板の底面に２つ以上の光線が供給される。２つ以上の光線は、ブリュースター角で基板の底面に接触する。基板の底面から反射された２つ以上の光線は、カメラによって捕捉される。カメラは、光線の複数のフレームを捕捉する。カメラは、光線の複数のフレームをコントローラと通信する。コントローラは、２つ以上の光線の波長に基づいて、基板の温度を決定することができる。基板のプロセスパラメータは、決定された温度に基づいて調整される。

【0008】

本開示の上述の特徴を詳細に理解できるように、上記で簡単に要約されている本開示のより詳細な説明が、実施形態を参照することによって得られ、実施形態の一部は付随する図面に示されている。しかし、本開示は他の等しく有効な実施形態も許容しうることから、付随する図面はこの開示の典型的な実施形態のみを示しており、したがって、本開示の範囲を限定すると見なすべきではないことに、留意されたい。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1A】１つの実施形態による温度モニタリング装置を示す。

【図1B】１つの実施形態による温度モニタリング装置を示す。

【図2】１つの実施形態による、図１Ａの温度モニタリングシステムを備えた熱処理チャンバの断面図である。

【図3A】１つの実施形態による、基板の温度をモニタリングする方法を示す。

【図3B】１つの実施形態による、基板の温度をモニタリングする方法を示す。

【図4】１つの実施形態による、図１Ａの温度モニタリングシステムを備えた熱処理チャンバの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

明確にするために、適用可能である場合には、図に共通する同一の要素を示すのに同一の参照番号を使用した。更に、１つの実施形態の要素は、本明細書に記載された他の実施形態で利用するために有利に適合されうる。「上に（ａｂｏｖｅ）」、「下に（ｂｅｌｏｗ）」、「隣接した（ａｄｊａｃｅｎｔ）」などの方向的文言は、絶対的な方向を指すのではなく、図に示された配向から明らかな、記載されている装置の基礎に対するものである。

【0011】

図１Ａは、１つの実施形態による温度モニタリングシステム１００を示す。温度モニタリングシステム１００は、処理中に基板の温度を測定する。温度モニタリングシステム１００は、内部空間１２６を画定するハウジング１２２及び透明な窓１２４を含む。温度モニタリングシステム１００は、２つ以上の光源１０２及びカメラを更に含む。１つの実施形態では、２つ以上の光源１０２の各々が広帯域光源である。１つの実施形態では、２つ以上の光源の各々が、約４００ｎｍから２０００ｎｍの間の波長を提供する。図１に示す実施形態では、図の混乱を避けるために、単一の光源１０２だけが示される。各光源１０２は、光線１１６を基板の表面に供給する。例えば、図１に示す構成において、各光源１０２は、光線１１６を基板（図示せず）の底面に供給する。１つの実施形態では、基板は、内部空間１２６の外側に位置付けられる。カメラ１１４は、基板から反射する光線１１６の結果である反射した光線１１８を受け取る。１つの実施形態では、カメラ１１４は、毎秒２５０フレーム以上を捕捉可能なカメラといった、高速カメラでありうる。別の実施形態では、カメラ１１４は、ラインカメラであってもよい。

【0012】

温度モニタリングシステム１００は、偏光子１０４を更に含みうる。１つの実施形態では、偏光子１０４は、各光源１０２の上に積み重ねられる。別の実施形態では、偏光子１０４は、各光源１０２の下に積み重ねられる。偏光子１０４は、２つ以上の光源１０２から光線１１６を受け取り、特定の偏光のみが偏光子１０４を通過するように光線をフィルタリングする。１つの実施形態では、偏光子１０４は、Ｐ偏光が、Ｓ偏光を透過し反射することだけを可能にする。

【0013】

偏光された光は、基板の底部に方向付けられる。例えば、偏光された光は、光の円錐が基板の底から反射するように、基板の底部に方向付けられる。光の円錐は、複数の光線を含んでもよく、各光線は基板の底部に異なる角度で接触している。例えば、光の円錐は、複数の角度で基板から反射する複数の光線を含んでもよく、複数の角度は、ブリュースター角を包含する。様々な角度は、基板の温度が変化するとブリュースター角がシフトするので、ブリュースター角を連続的に含むための全体の角度範囲をもたらす。反射された光線１１８は、基板の底面から反射し、カメラ１１４に方向付けられる。

【0014】

図１Ｂは、１つの実施形態による温度モニタリングシステム１５０を示す。温度モニタリングシステム１５０は、温度モニタリングシステム１００と実質的に類似している。温度モニタリングシステム１５０は、第１のコリメーティングレンズ１０６、集束レンズ１０８、第１のミラー１１０、及び第２のコリメーティングレンズ１１２を更に備える。１つの実施形態では、偏光子１０４、第１のコリメーティングレンズ１０６、集束レンズ１０８、及び第１のミラー１１０は、２つ以上の光源１０２の上に積み重ねられる。別の実施形態では、偏光子１０４、第１のコリメーティングレンズ１０６、集束レンズ１０８、及びミラー１１０は、２つ以上の光源１０２の下に積み重ねられる。

【0015】

偏光された光は、第１のコリメーティングレンズ１０６に方向付けられる。第１のコリメーティングレンズ１０６は、偏光された光を狭め、光線を位置合わせする。偏光された光は、その後、集束レンズ１０８に進む。集束レンズ１０８は、コリメーティングレンズ１０６から光線１１６を受け取り、第１のミラー１１０上の対象領域（ａｒｅａ ｏｆ ｉｎｔｅｒｅｓｔ）に光線１１６を集束させる。第１のミラー１１０は、集束レンズ１０８から集束された光線１１６を受け取り、その光を基板上の対象領域に反射する。第１のミラー１１０は、光線１１６が直接的である基板上の位置を変更するように調整（例えば、傾斜、隆起など）されうる。

【0016】

第１のミラー１１０は、入射光線を９０°よりも大きな角度で反射するように配向されてもよく、反射された光は、典型的には第１のミラー１１０が基板と集束レンズ１０８との間に位置するように配置された基板の位置を照明する。ある配向で、第１のミラー１１０から基板に反射された光は、基板にブリュースター角に対応する方向で到達する。

【0017】

反射された光線１１８は、基板から反射し、第２のミラー１１１に向かって進む。第２のミラー１１１は、反射された光線１１８を第２のコリメーティングレンズ１１２に方向付ける。第２のミラー１１１は、第２のミラー１１１が反射光線１１８を受け取り、反射光線１１８をコリメーティングレンズ１１２に方向付けるような位置にあるように、調整（例えば、傾斜、隆起など）されうる。第２のコリメーティングレンズ１１２は、反射光線１１８を受け取り、反射光線１１８をカメラ１１４に方向付ける。第２のコリメーティングレンズ１１２は、偏光された光を狭め、カメラ１１４によって捕捉されたときに反射光線１１８を位置合わせしうる。１つの実施形態では、カメラ１１４は、高速カメラであってもよい。

【0018】

図２は、１つの実施形態による、温度モニタリングシステム１００を備えた熱処理チャンバ２００の断面図である。チャンバ２００は、本明細書に記載の方法を実施するために使用されうる。例示的な熱処理チャンバ２００は、カリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なＲＡＤＩＡＮＣＥ（登録商標）チャンバである。また、温度モニタリングシステム１００を収納するために、他の製造業者からの他のシステム又はプラットフォームが使用されてもよい。

【0019】

チャンバ２００は、チャンバ本体２０２を含む。チャンバ本体２０２は、チャンバ２００の内部空間２０４を画定する。チャンバ２００は、内部空間２０４に配置された基板支持体２０６を含む。基板支持体２０６は、開口部２４８を介して、その周囲に装填された基板２０１を支持する。１つの実施形態では、基板支持体２０６は、基板２０１の角に接触する傾斜棚２０８を有するエッジリングでありうる。基板２０１は、基板２０１の上面２１０が透明な石英窓２１４によって画定されたプロセス領域２１２に面するように配向される。ライフピン２１６は、基板２０１をチャンバ２００内に持ち込む基板ハンドラと基板支持体２０６上との間で基板２０１が渡されるときに、基板２０１の裏側を支持するように上げ下げされうる。

【0020】

１つの実施形態では、基板支持体２０６は、チャンバ２００の外側に位置付けられた回転可能なフランジ２２６に磁気結合される回転可能なシリンダ２２５上に位置付けられる。モーター（図示せず）は、フランジ２２６を回転させ、従って、基板２０１をその中心２２８周囲で回転させるが、その中心２２８は、概して対称的なチャンバの中心線でもある。

【0021】

チャンバ２００は、基板支持体２０６の上の、窓２１４の反対側に位置付けられた放射加熱装置２１８を更に含む。放射加熱装置２１８は、基板２０１を加熱するために基板支持体２０６に向かって放射エネルギーを方向付ける。放射加熱装置２１８は、密集配置で配置された反射チューブ２２２内に位置付けられた複数のランプ２２０を含む。１つの実施形態では、放射加熱装置２１８は、多数（例えば、４０９個）の高輝度タングステンハロゲンランプ２２０を有する。別の実施形態では、他の放射加熱装置が代用されてもよい。一般に、これらは、放射源の温度を迅速に上昇させるための抵抗加熱を含む。

【0022】

チャンバ２００は、基板２０１の下のチャンバ２００内に配置された温度モニタリングシステム１００を更に含む。温度モニタリングシステム１００は、基板が熱処理されるときに基板１０１の温度を測定する。基板１０１の温度は、光源からの光線を基板２０１の底面２０３に照射することによって測定される。光線は、基板２０１の底面から反射し、カメラによって捕捉される。カメラは、基板２０１の底面からの反射光の波長を捕捉する。カメラは、コントローラ２９０と通信している。コントローラ２９０は、受け取った光の測定波長を基板２０１の温度に変換する。

【0023】

５００℃未満、更には２５０℃未満の温度からほぼ室温までで実行されるＲＴＰの需要が生じている。従来のＲＴＰチャンバは、より低い温度でのその使用にいくつかの欠点を有することがある。従来のＲＴＰチャンバは、処理中に基板の温度を検出するために高温計を使用する。一般に、高温計は、例えば約５００℃又は８００℃を上回る高温を測定するために使用される。チャンバ部分が比較的暖かく、放射球からの光漏れがあるＲＴＰチャンバの構成では、高温計は、約４５０℃未満の基板温度を測定する際には比較的効果がない。これは、基板がより低い温度で部分的に透明でありえ、チャンバが光密でないからである。したがって、高温計は、基板ではなく周囲のチャンバ構成要素の温度を測定しうる。温度モニタリングシステム１００は、高温計が測定できない温度での処理中に、基板２０１の温度を測定する方法を提供する。

【0024】

コントローラ２９０は、図３Ａ及び図３Ｂに関連して以下に開示される方法のような、処理チャンバ２００のすべての態様を操作しうる。例えば、コントローラ２９０は、温度モニタリングシステム１００からデータを受信することによって、基板２０１の温度を測定しうる。

【0025】

コントローラ２９０は、基板処理の制御を容易にするように処理システムの様々な構成要素に連結された、電源、クロック、キャッシュ、入力／出力（Ｉ／Ｏ）回路、及びライナ等の、メモリ２９４及び大容量ストレージデバイス、入力制御ユニット、並びにディスプレイユニット（図示せず）と共に動作可能なプログラム可能中央処理装置（ＣＰＵ）２９２を含む。

【0026】

上述のチャンバ２００の制御を容易にするために、ＣＰＵ２９２は、様々なチャンバ及びサブプロセッサを制御するように、プラグラム可能な論理制御装置（ＰＬＣ）のような工業用の設定で使用することができる任意の形態の汎用コンピュータプロセッサの１つであってもよい。メモリ２９４は、ＣＰＵ２９２に結合され、メモリ２９４は、非一時的であり、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、フロッピーディスクドライブ、ハードディスク、又は他の形態のデジタルストレージ、ローカル若しくは遠隔などの２つ以上の容易に利用可能なメモリであってもよい。サポート回路２９６は、従来の方法でプロセッサをサポートするためにＣＰＵ２９２に結合される。荷電種の生成、加熱、及び他のプロセスは、一般的に、通常はソフトウェアルーチンとしてメモリ２９４に記憶される。ソフトウェアルーチンはまた、ＣＰＵ２９２によって制御されるハードウェアから遠隔に位置する第２のＣＰＵ（図示せず）によって記憶され及び／又は実行されてもよい。

【0027】

メモリ２９４は、ＣＰＵ２９２によって実行されるとチャンバ２００の動作を容易にする命令を含むコンピュータ可読記憶媒体の形態である。メモリ２９４内の命令は、本開示の方法を実施するプログラムのようなプログラム製品の形態である。プログラムコードは、多数の異なるプログラミング言語のうちの任意の１つに準拠しうる。１つの例では、本開示は、コンピュータシステムと共に使用するためのコンピュータ可読記憶媒体に記憶されたプログラム製品として実施されうる。プログラム製品のプログラムは、実施形態（本明細書に記載の方法を含む）の機能を定義する。例示的なコンピュータ可読記憶媒体は、以下を含むが、これらに限定されない。（ｉ）情報が永続的に記憶される書込み不能な記憶媒体（例えば、ＣＤ−ＲＯＭドライブ、フラッシュメモリ、ＲＯＭチップ、又は任意の種類の固体不揮発性半導体メモリによって読み出し可能なＣＤ−ＲＯＭディスクなどのコンピュータ内の読出し専用メモリデバイス）、及び（ｉｉ）変更可能な情報が記憶される書き込み可能な記憶媒体（例えば、ディスケットドライブ若しくはハードディスクドライブ内のフロッピーディスク又は任意の種類の固体ランダムアクセス半導体メモリ）。このようなコンピュータ可読記憶媒体は、本明細書に記載の方法の機能を指示するコンピュータ可読命令を担持する場合、本開示の実施形態である。

【0028】

図３Ａは、１つの実施形態による、基板の温度を測定する方法３００を示す。例えば、方法３００は、図１Ａ及び図２に関連して上述した処理チャンバ２００内の温度モニタリングシステム１００を用いて実行されうる。

【0029】

方法３００は、ブロック３０２で開始する。ブロック３０２において、２つ以上の光線が、光源１０２によって基板の底面に供給される。２つ以上の光線の各々は、ＬＥＤのような広帯域光源によって供給されてもよい。別の実施形態では、光線の各々は、４００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲の波長を有する光源によって供給されてもよい。各光線は、偏光子（例えば、偏光子１０４）を介して設定される。１つの例では、偏光子は、Ｐ偏光がＳ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射できるようにする。２つ以上の光線は、基板の底面に接触する。２つ以上の光線の各々は、基板の底部に接触し、基板の底部から反射する光の円錐を形成する。光の円錐は、基板の底部に複数の角度で接触する複数の光線を含む。複数の角度は、ブリュースター角を含む角度の範囲を含む。ブリュースター角（又は偏光角）は、特定の偏光を有する光が、反射のない透明な誘電体表面を完全に透過する入射角である。

【0030】

ブロック３０４において、カメラは、基板の底面から反射された２つ以上の光線の複数のフレームを捕捉する。２つ以上の光線は、基板の底面から反射し、カメラに方向付けられる。

【0031】

ブロック３０６において、カメラは、複数のフレームをコントローラに伝達する。コントローラは、反射された２つ以上の光線の観測された波長に基づいて、基板の温度を決定する。ブロック３０８において、コントローラは、測定された基板の温度に応答して、処理パラメータを調整するためにチャンバと通信しうる。１つの実施形態では、方法３００は、基板処理全体を通して継続しうる。別の実施形態では、方法３００は、特定の時間フレームの間など、基板処理全体を通して選択的に実行されてもよい。

【0032】

図３Ｂは、１つの実施形態による、基板の温度を測定する方法３５０を示す。例えば、方法２５０は、図１Ｂ及び図２に関連して上述した処理チャンバ２００内の温度モニタリングシステム１５０を用いて実行されうる。

【0033】

方法３５０は、ブロック３５２で開始する。ブロック３５２において、２つ以上の光線が、光源によって基板の底面に供給される。２つ以上の光線は、ＬＥＤなどの２つ以上の広帯域光源によって供給されてもよい。光線は、偏光子を通して送られ、特定の偏光のみが偏光子を通過することができる。１つの例では、偏光子は、Ｐ偏光を透過させ、Ｓ偏光を反射する。光は、その後、コリメータに進む。コリメータは、偏光を狭め、光線を位置合わせする。コリメータは、光線を集束レンズに方向付ける。集束レンズは、光線がミラーから反射して基板の底面に接触するように、光線をミラーの所与の領域に集束させる。ミラーは、光線がブリュースター角で基板の底面に接触するように調整されうる。ブリュースター角（又は偏光角）は、特定の偏光を有する光が、反射のない透明な誘電体表面を完全に透過する入射角である。ミラーは、光線がミラーから基板の底面に向かって反射し、各光線のブリュースター角を達成するように調整されうる。

【0034】

ブロック３５４において、カメラは、基板の底面から反射された２つ以上の光線の複数のフレームを捕捉する。２つ以上の光線は、基板の底面から反射し、第２のミラーに方向付けられる。第２のミラーは、２つ以上の反射光線を受け取り、２つ以上の光線をコリメーティングレンズに方向付けるように位置付けられる。コリメーティングレンズは、２つ以上の光線がカメラに方向付けられるように、２つ以上の光線を位置合わせする。カメラは、２つ以上の反射光線の複数のフレームを捕捉する。

【0035】

ブロック３５６において、カメラは、複数のフレームをコントローラに伝達する。コントローラは、反射された２つ以上の光線の観測された波長に基づいて、基板の温度を決定する。ブロック３５８において、コントローラは、基板の測定温度に応じて処理パラメータを調整するためにチャンバと通信しうる。１つの実施形態では、方法３５０は、基板処理全体を通して継続しうる。別の実施形態では、方法３５０は、特定の時間フレームの間など、基板処理全体を通して選択的に実行されてもよい。

【0036】

図４は、１つの実施形態による、温度モニタリングシステム１００を備えた熱処理チャンバ４００の断面図である。熱処理チャンバ４００には、また同様に温度モニタリングシステム１５０が備えられうる。チャンバ４００は、本明細書に記載の方法を実施するために使用されうる。例示的な熱処理チャンバ４００は、カリフォルニア州サンタクララのＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃ．から入手可能なＶＵＬＣＡＮ（登録商標）チャンバである。また、温度モニタリングシステム１００を収納するために、他の製造業者からの他のシステム又はプラットフォームが使用されてもよい。

【0037】

チャンバ４００は、チャンバ本体４０２を含む。チャンバ本体４０２は、チャンバ４００の内部空間４０４を画定する。チャンバ４００は、内部空間４０４に配置された基板支持体４０６を含む。基板支持体４０６は、その周囲で基板４０１を支持する。１つの実施形態では、基板支持体４０６は、基板４０１の角に接触する傾斜棚２０８を有するエッジリングでありうる。基板４０１は、基板４０１の上面４１０が透明な石英窓４１４によって画定されたプロセス領域４１２に面するように配向される。開口部４４８を介して、基板４０１をチャンバ４００内に持ち込む基板ハンドラと基板支持体４０６上との間で基板４０１が渡されるとき、基板４０１の前側を支持するように、ライフピン４１６は上げ下げされうる。

【0038】

１つの実施形態では、基板支持体４０６は、チャンバ４００の外側に位置付けられた回転可能なフランジ４２６に磁気結合される回転可能なシリンダ４２５上に位置付けられる。モーター（図示せず）は、フランジ４２６を回転させ、従って、基板４０１をその中心４２８周囲で回転させるが、その中心４２８は、概して対称的なチャンバの中心線でもある。

【0039】

チャンバ４００は、基板支持体４０６の下の、窓４１４の反対側に位置付けられた放射加熱装置４１８を更に含む。放射加熱装置４１８は、基板４０１を加熱するために基板支持体４０６に向かって放射エネルギーを方向付ける。放射加熱装置４１８は、密集配置で配置された反射チューブ４２２内に位置付けられた複数のランプ４２０を含む。１つの実施形態では、放射加熱装置４１８は、多数（例えば、４０９個）の高輝度タングステンハロゲンランプ４２０を有する。別の実施形態では、他の放射加熱装置が代用されてもよい。一般に、これらは、放射源の温度を迅速に上昇させるための抵抗加熱を含む。

【0040】

チャンバ４００は、基板２０１の上の、チャンバ４００内に配置された温度モニタリングシステム１００を更に含む。温度モニタリングシステム１００は、基板が熱処理されるときに基板４０１の温度を測定する。基板４０１の温度は、光源からの光線を基板４０１の底面４０３に方向付けることによって測定される。光線は、基板４０１の底面から反射し、カメラによって捕捉される。カメラは、基板４０１の底面からの反射光の波長を捕捉する。カメラは、コントローラ４９０と通信している。コントローラ４９０は、受け取った光の測定波長を、温度とブリュースター角との間の所定の関係に基づいて基板４０１の温度に変換する。

【0041】

温度モニタリングシステム１００、１５０は、従来の高温計では不可能であったＲＴＰ処理中の基板の温度モニタリングを可能にする。基板の温度をモニタリングすることにより、温度モニタリングシステムは、基板の均一性及び処理を向上させる。

【0042】

これまでの記述は、特定の実施形態を対象としているが、その基本的な範囲から逸脱しなければ他の実施形態及び更なる実施形態が考案されてもよく、その範囲は、下記の特許請求の範囲によって定められる。

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】