(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022113724
(43)【公開日】2022-08-04
(54)【発明の名称】測定ウェハ装置
(51)【国際特許分類】
H01L 21/66 20060101AFI20220728BHJP
G01J 1/02 20060101ALI20220728BHJP
G01J 1/58 20060101ALI20220728BHJP
G01K 11/12 20210101ALI20220728BHJP
【ＦＩ】
H01L21/66 D
G01J1/02 G
G01J1/58
G01K11/12 Z
【審査請求】有
【請求項の数】21
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022088274
(22)【出願日】2022-05-31
(62)【分割の表示】P 2020122967の分割
【原出願日】2015-10-13
(31)【優先権主張番号】62/063,657
(32)【優先日】2014-10-14
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】14/880,899
(32)【優先日】2015-10-12
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】500049141
【氏名又は名称】ケーエルエー コーポレイション
(74)【代理人】
【識別番号】110001210
【氏名又は名称】特許業務法人ＹＫＩ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】サン メイ
(72)【発明者】
【氏名】ジェンセン アール
(72)【発明者】
【氏名】オブライエン ケヴィン
(57)【要約】
【課題】所定の半導体デバイス処理ラインの状態を監視するのに使用される試験ウェハにわたって放射線および温度の測定感度を高めるためのシステムおよび方法を提供する。
【解決手段】放射線強度および温度を測定するための測定ウェハデバイス１００が、１つ以上の空洞１０４を具備するウェハ組立体１０２を含む。測定ウェハデバイス１００は、検出器組立体１０３をさらに含む。検出器組立体１０３は、ウェハ組立体１０２の１つ以上の空洞１０４内に配置される。検出器組立体１０３は、１つ以上の光センサ１０６を含む。検出器組立体１０３は、ウェハ組立体１０２の表面上に入射する紫外光１０１の強度の直接または間接的な測定を行うようにさらに構成される。
【選択図】図１Ａ
【解決手段】放射線強度および温度を測定するための測定ウェハデバイス１００が、１つ以上の空洞１０４を具備するウェハ組立体１０２を含む。測定ウェハデバイス１００は、検出器組立体１０３をさらに含む。検出器組立体１０３は、ウェハ組立体１０２の１つ以上の空洞１０４内に配置される。検出器組立体１０３は、１つ以上の光センサ１０６を含む。検出器組立体１０３は、ウェハ組立体１０２の表面上に入射する紫外光１０１の強度の直接または間接的な測定を行うようにさらに構成される。
【選択図】図１Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
測定ウェハ装置であって、
ウェハ組立体と、
検出器組立体であって、１つまたは複数の光センサを含み、前記１つまたは複数の光センサが、前記ウェハ組立体の少なくとも１つの表面上に入射する、半導体処理環境からの紫外光の強度の間接測定を行うことで前記ウェハ組立体の温度を検出するように構成された、検出器組立体と、
を備え、
前記検出器組立体が、前記紫外光の強度の間接測定を、前記紫外光が変換された可視光の強度を測定することで行うように構成され、
前記１つまたは複数の光センサは、前記ウェハ組立体の基板から断熱されたセンサモジュール内に収容され、
前記検出器組立体は、前記ウェハ組立体の１つ以上の空洞に配置された１つ以上の導光要素を含み、前記導光要素は、前記紫外光が変換された可視光を前記センサモジュール内の前記１つまたは複数の光センサに伝送するように配置される装置。
ウェハ組立体と、
検出器組立体であって、１つまたは複数の光センサを含み、前記１つまたは複数の光センサが、前記ウェハ組立体の少なくとも１つの表面上に入射する、半導体処理環境からの紫外光の強度の間接測定を行うことで前記ウェハ組立体の温度を検出するように構成された、検出器組立体と、
を備え、
前記検出器組立体が、前記紫外光の強度の間接測定を、前記紫外光が変換された可視光の強度を測定することで行うように構成され、
前記１つまたは複数の光センサは、前記ウェハ組立体の基板から断熱されたセンサモジュール内に収容され、
前記検出器組立体は、前記ウェハ組立体の１つ以上の空洞に配置された１つ以上の導光要素を含み、前記導光要素は、前記紫外光が変換された可視光を前記センサモジュール内の前記１つまたは複数の光センサに伝送するように配置される装置。
【請求項2】
請求項１に記載の装置であって、前記ウェハ組立体が、
基板と、
前記基板の一部分に動作可能に結合されるカバーと、
を備えることを特徴とする装置。
基板と、
前記基板の一部分に動作可能に結合されるカバーと、
を備えることを特徴とする装置。
【請求項3】
請求項１に記載の装置であって、前記検出器組立体が、
紫外光を可視光に変換するように構成された１つまたは複数の光ルミネセンス要素、
を含み、
前記１つまたは複数の光センサが、前記１つまたは複数の光ルミネセンス要素上に入射する紫外光の強度の間接測定を、前記１つまたは複数の光ルミネセンス要素によって放射される可視光の強度を測定することにより行うように構成されることを特徴とする装置。
紫外光を可視光に変換するように構成された１つまたは複数の光ルミネセンス要素、
を含み、
前記１つまたは複数の光センサが、前記１つまたは複数の光ルミネセンス要素上に入射する紫外光の強度の間接測定を、前記１つまたは複数の光ルミネセンス要素によって放射される可視光の強度を測定することにより行うように構成されることを特徴とする装置。
【請求項4】
請求項１に記載の装置であって、さらに、前記１つまたは複数の光センサが、前記１つまたは複数の光センサ上に入射する紫外光の前記強度の直接測定を行うように構成されることを特徴とする装置。
【請求項5】
請求項１に記載の装置であって、さらに、前記１つまたは複数の光センサが、
前記１つまたは複数の光センサの電気的特性または強度特性の少なくとも一方により、
前記紫外光の強度の測定を行うことを特徴とする装置。
前記１つまたは複数の光センサの電気的特性または強度特性の少なくとも一方により、
前記紫外光の強度の測定を行うことを特徴とする装置。
【請求項6】
請求項５に記載の装置であって、前記電気的特性が、
既知電流で測定された前記１つまたは複数の光センサにわたる順電圧、
を含むことを特徴とする装置。
既知電流で測定された前記１つまたは複数の光センサにわたる順電圧、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項7】
請求項５に記載の装置であって、前記強度特性が、
前記紫外光による１つまたは複数の光ルミネセンス要素の励起に応答して前記１つまたは複数の光センサ上に入射する可視光の強度特性、
を含むことを特徴とする装置。
前記紫外光による１つまたは複数の光ルミネセンス要素の励起に応答して前記１つまたは複数の光センサ上に入射する可視光の強度特性、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項8】
請求項１に記載の装置であって、前記検出器組立体が、
１つまたは複数の光ルミネセンス要素の上に入射する紫外光の前記強度を示す前記１つまたは複数の光センサからの１つまたは複数の信号を受信するように構成された、制御装置、
を備えることを特徴とする装置。
１つまたは複数の光ルミネセンス要素の上に入射する紫外光の前記強度を示す前記１つまたは複数の光センサからの１つまたは複数の信号を受信するように構成された、制御装置、
を備えることを特徴とする装置。
【請求項9】
請求項１に記載の装置であって、前記１つまたは複数の光センサが、
１つまたは複数のダイオード検出器、
を含むことを特徴とする装置。
１つまたは複数のダイオード検出器、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項10】
請求項９に記載の装置であって、前記１つまたは複数のダイオード検出器が、
炭化ケイ素検出器、窒化ガリウムダイオード検出器、窒化アルミニウムガリウム検出器、またはケイ素検出器のうちの少なくとも１つ、
を含むことを特徴とする装置。
炭化ケイ素検出器、窒化ガリウムダイオード検出器、窒化アルミニウムガリウム検出器、またはケイ素検出器のうちの少なくとも１つ、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項11】
測定ウェハ装置であって、
ウェハ組立体と、
検出器組立体であって、その少なくとも一部分が前記ウェハ組立体の表面に配置され、１つまたは複数の光センサを含み、該１つまたは複数の光センサが、前記ウェハ組立体の少なくとも１つの表面上に入射する、半導体処理環境からの紫外光の前記強度の間接測定を行うことで前記ウェハ組立体の温度を検出するように構成された、検出器組立体と、
を備え、
前記検出器組立体が、前記紫外光の強度の間接測定を、前記紫外光が変換された可視光の強度を測定することで行うように構成され、
前記１つまたは複数の光センサは、前記ウェハ組立体の基板から断熱されたセンサモジュール内に収容され、
前記検出器組立体は、前記ウェハ組立体の１つ以上の空洞に配置された１つ以上の導光要素を含み、前記導光要素は、前記紫外光が変換された可視光を前記センサモジュール内の前記１つまたは複数の光センサに伝送するように配置される装置。
ウェハ組立体と、
検出器組立体であって、その少なくとも一部分が前記ウェハ組立体の表面に配置され、１つまたは複数の光センサを含み、該１つまたは複数の光センサが、前記ウェハ組立体の少なくとも１つの表面上に入射する、半導体処理環境からの紫外光の前記強度の間接測定を行うことで前記ウェハ組立体の温度を検出するように構成された、検出器組立体と、
を備え、
前記検出器組立体が、前記紫外光の強度の間接測定を、前記紫外光が変換された可視光の強度を測定することで行うように構成され、
前記１つまたは複数の光センサは、前記ウェハ組立体の基板から断熱されたセンサモジュール内に収容され、
前記検出器組立体は、前記ウェハ組立体の１つ以上の空洞に配置された１つ以上の導光要素を含み、前記導光要素は、前記紫外光が変換された可視光を前記センサモジュール内の前記１つまたは複数の光センサに伝送するように配置される装置。
【請求項12】
請求項１１に記載の装置であって、前記ウェハ組立体が、
基板と、
前記基板の一部分に動作可能に結合されるカバーと、
を備えることを特徴とする装置。
基板と、
前記基板の一部分に動作可能に結合されるカバーと、
を備えることを特徴とする装置。
【請求項13】
請求項１１に記載の装置であって、前記検出器組立体が、
紫外光を可視光に変換するように構成された１つまたは複数の光ルミネセンス要素、
を含み、
前記１つまたは複数の光センサが、前記１つまたは複数の光ルミネセンス要素上に入射する紫外光の強度の間接測定を、前記１つまたは複数の光ルミネセンス要素によって放射される可視光の強度を測定することにより行うように構成されることを特徴とする装置。
紫外光を可視光に変換するように構成された１つまたは複数の光ルミネセンス要素、
を含み、
前記１つまたは複数の光センサが、前記１つまたは複数の光ルミネセンス要素上に入射する紫外光の強度の間接測定を、前記１つまたは複数の光ルミネセンス要素によって放射される可視光の強度を測定することにより行うように構成されることを特徴とする装置。
【請求項14】
請求項１１に記載の装置であって、さらに、前記１つまたは複数の光センサが、前記１つまたは複数の光センサ上に入射する紫外光の前記強度の直接測定を行うように構成されることを特徴とする装置。
【請求項15】
請求項１１に記載の装置であって、さらに、前記１つまたは複数の光センサが、
前記１つまたは複数の光センサの電気的特性または強度特性の少なくとも一方により、
前記紫外光の強度の測定を行うことを特徴とする装置。
前記１つまたは複数の光センサの電気的特性または強度特性の少なくとも一方により、
前記紫外光の強度の測定を行うことを特徴とする装置。
【請求項16】
請求項１５に記載の装置であって、前記電気的特性が、
既知電流で測定された前記１つまたは複数の光センサにわたる順電圧、
を含むことを特徴とする装置。
既知電流で測定された前記１つまたは複数の光センサにわたる順電圧、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項17】
請求項１５に記載の装置であって、前記強度特性が、
前記紫外光による１つまたは複数の光ルミネセンス要素の励起に応答して前記１つまたは複数の光センサ上に入射する可視光の強度特性、
を含むことを特徴とする装置。
前記紫外光による１つまたは複数の光ルミネセンス要素の励起に応答して前記１つまたは複数の光センサ上に入射する可視光の強度特性、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項18】
請求項１１に記載の装置であって、前記検出器組立体が、
１つまたは複数の光ルミネセンス要素の上に入射する紫外光の強度を示す前記１つまたは複数の光センサからの１つまたは複数の信号を受信するように構成された、制御装置、
を備えることを特徴とする装置。
１つまたは複数の光ルミネセンス要素の上に入射する紫外光の強度を示す前記１つまたは複数の光センサからの１つまたは複数の信号を受信するように構成された、制御装置、
を備えることを特徴とする装置。
【請求項19】
請求項１１に記載の装置であって、前記１つまたは複数の光センサが、
１つまたは複数のダイオード検出器、
を含むことを特徴とする装置。
１つまたは複数のダイオード検出器、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項20】
請求項１９に記載の装置であって、前記１つまたは複数のダイオード検出器が、
炭化ケイ素検出器、窒化ガリウムダイオード検出器、窒化アルミニウムガリウム検出器、またはケイ素検出器のうちの少なくとも１つ、
を含むことを特徴とする装置。
炭化ケイ素検出器、窒化ガリウムダイオード検出器、窒化アルミニウムガリウム検出器、またはケイ素検出器のうちの少なくとも１つ、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項21】
測定ウェハ装置であって、
ウェハ組立体と、
検出器組立体であって、１つまたは複数の光センサと、紫外光を可視光に変換するように構成された１つまたは複数の光ルミネセンス要素と、を含む検出器組立体と、
を備え、
前記検出器組立体が、前記１つまたは複数の光ルミネセンス要素上に入射する半導体処理環境からの紫外光の前記強度の間接測定による前記ウェハ組立体の温度検出を、前記１つまたは複数の光ルミネセンス要素によって放射される可視光の強度を測定することにより行うように構成され、
前記１つまたは複数の光センサは、前記ウェハ組立体の基板から断熱されたセンサモジュール内に収容され、
前記検出器組立体は、前記ウェハ組立体の１つ以上の空洞に配置された１つ以上の導光要素を含み、前記導光要素は、前記光ルミネセンス要素によって放射される可視光を前記センサモジュール内の前記１つまたは複数の光センサに伝送するように配置されることを特徴とする装置。
ウェハ組立体と、
検出器組立体であって、１つまたは複数の光センサと、紫外光を可視光に変換するように構成された１つまたは複数の光ルミネセンス要素と、を含む検出器組立体と、
を備え、
前記検出器組立体が、前記１つまたは複数の光ルミネセンス要素上に入射する半導体処理環境からの紫外光の前記強度の間接測定による前記ウェハ組立体の温度検出を、前記１つまたは複数の光ルミネセンス要素によって放射される可視光の強度を測定することにより行うように構成され、
前記１つまたは複数の光センサは、前記ウェハ組立体の基板から断熱されたセンサモジュール内に収容され、
前記検出器組立体は、前記ウェハ組立体の１つ以上の空洞に配置された１つ以上の導光要素を含み、前記導光要素は、前記光ルミネセンス要素によって放射される可視光を前記センサモジュール内の前記１つまたは複数の光センサに伝送するように配置されることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は一般に、半導体プロセスラインに沿ったウェハの放射線および温度監視に関し、詳細には、紫外（ＵＶ）光暴露を伴うプロセス設定におけるウェハのＵＶ光および温度暴露を監視することに関する。
【背景技術】
【0002】
本出願は、以下に挙げる出願（「関連出願」）の最早有効出願日に関し、かつその利益を主張するものである（例えば、仮特許出願以外の最早優先日を主張するか、または、関連出願のあらゆる親出願、祖父出願、曽祖父出願、等の仮特許出願の利益を米国特許法第１１９条（ｅ）の下に主張するものである）。
【0003】
関連出願
ＵＳＰＴＯ法定外要件のため、本出願は、発明者としてメイ サン（Ｍｅｉ Ｓｕｎ）、アール ジェンセン（Ｅａｒｌ Ｊｅｎｓｅｎ）、およびケヴィン オブライエン（Ｋｅｖｉｎ Ｏ’Ｂｒｉｅｎ）が指名される、２０１４年１０月１４日に出願の出願第６２／０６３，６５７号、ＷＩＲＥＬＥＳＳ ＵＶ ＡＮＤ ＴＥＭＰＥＲＡＴＵＲＥ ＳＥＮＳＩＮＧ ＤＥＶＩＣＥ ＦＯＲ ＨＩＧＨ ＴＥＭＰＥＲＡＴＵＲＥ ＰＲＯＣＥＳＳと題される米国仮特許出願の正規（非仮）特許出願を構成する。
ＵＳＰＴＯ法定外要件のため、本出願は、発明者としてメイ サン（Ｍｅｉ Ｓｕｎ）、アール ジェンセン（Ｅａｒｌ Ｊｅｎｓｅｎ）、およびケヴィン オブライエン（Ｋｅｖｉｎ Ｏ’Ｂｒｉｅｎ）が指名される、２０１４年１０月１４日に出願の出願第６２／０６３，６５７号、ＷＩＲＥＬＥＳＳ ＵＶ ＡＮＤ ＴＥＭＰＥＲＡＴＵＲＥ ＳＥＮＳＩＮＧ ＤＥＶＩＣＥ ＦＯＲ ＨＩＧＨ ＴＥＭＰＥＲＡＴＵＲＥ ＰＲＯＣＥＳＳと題される米国仮特許出願の正規（非仮）特許出願を構成する。
【0004】
半導体デバイス処理環境内のプロセス条件に対する許容範囲が狭まり続けているので、システムを監視する改善されたプロセスに対する要求が高まり続けている。処理システム（例えば、低誘電率薄膜硬化システム（ｌｏｗ Ｋ ｔｈｉｎ ｆｉｌｍ ｃｕｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ））内での紫外線（ＵＶ）放射線の一様性が、そのような条件の１つである。現在の方法は、現在の処理技法に必要とされる極端な条件（例えば、高い温度、および短い波長）の下では、ＵＶ放射線強度および温度の両方を同時に監視することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】米国特許出願公開第２０１３／０１５５３９０号
【特許文献2】米国特許出願公開第２０１０／０１８７４４１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
したがって、所定の半導体デバイス処理ラインの状態を監視するのに使用される試験ウェハにわたって放射線および温度の測定感度を高めるためのシステムおよび方法を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本開示の例示的な実施形態による、放射線強度および／または温度を測定するための測定ウェハ装置が開示される。１つの実施形態では、測定ウェハ装置は、１つ以上の空洞を具備するウェハ組立体を含む。別の実施形態では、測定ウェハ装置は、検出器組立体を含む。１つの実施形態では、検出器組立体の少なくとも一部分が、ウェハ組立体の１つ以上の空洞内に配置される。別の実施形態では、検出器組立体は、１つ以上の光センサを含む。別の実施形態では、検出器組立体は、ウェハ組立体の少なくとも１つの表面上に入射する紫外光の強度の直接測定、またはウェハ組立体の少なくとも１つの表面上に入射する紫外光の強度の間接測定の少なくとも一方を行うように構成される。別の実施形態では、検出器組立体は、ウェハ組立体の少なくとも１つの表面上に入射する紫外光の強度の測定の際の１つ以上の光センサの１つ以上の特性に基づいてウェハ組立体の１つ以上の部分の温度を判定するように、さらに構成される。
【0008】
本開示の例示的な実施形態による、放射線強度および／または温度を測定するための測定ウェハ装置が開示される。１つの実施形態では、ウェハ装置は、１つ以上の空洞を具備するウェハ組立体を含む。別の実施形態では、ウェハ装置は、検出器組立体を含む。別の実施形態では、検出器組立体の少なくとも一部分が、ウェハ組立体の１つ以上の空洞内に配置される。別の実施形態では、検出器組立体は、１つ以上の光センサを含む。別の実施形態では、検出器組立体は、ウェハ組立体の少なくとも１つの表面上に入射する紫外光の強度の直接測定、またはウェハ組立体の少なくとも１つの表面上に入射する紫外光の強度の間接測定の少なくとも一方を行うように構成される。別の実施形態では、検出器組立体は、１つ以上の光センサの１つ以上の特性、または１つ以上の光センサに近接して配置された１つ以上の温度センサからの１つ以上の温度測定値の少なくとも一方に基づいてウェハ組立体の１つ以上の部分の温度を判定するように、さらに構成される。
【0009】
本開示の別の例示的な実施形態による、放射線強度および／または温度を測定するための測定ウェハ装置が開示される。１つの実施形態では、測定ウェハ装置は、基板、および基板の一部分に動作可能に結合されたカバーを含む。別の実施形態では、測定ウェハ装置は、基板とカバーとの間に形成された空洞を含む。別の実施形態では、測定ウェハ装置は、１つ以上の空洞内に配置された１つ以上の光センサを含む。別の実施形態では、カバーは、カバーの頂面から１つ以上の光センサまで光を通過させるための１つ以上の窓を含む。別の実施形態では、１つ以上の光センサは、１つ以上の窓を通過した光の強度を測定するように構成される。別の実施形態では、測定ウェハ装置は、１つ以上の光センサに通信可能に結合された１つ以上の局所制御装置を含む。別の実施形態では、１つ以上の局所制御装置は、１つ以上の光センサによって測定された光の強度を示す１つ以上の信号を受信するように構成される。別の実施形態では、測定ウェハ装置は、１つ以上の局所制御装置に通信可能に結合され、かつ１つ以上の光センサによって測定された光の強度の減衰特徴に基づいて１つ以上の光センサの温度を判定するように構成された、１つ以上の中央制御装置を含む。
【0010】
本開示の例示的な実施形態による、放射線強度および／または温度を測定するための測定ウェハ装置が開示される。１つの実施形態では、測定ウェハ装置は、基板、および基板の一部分に動作可能に結合されたカバーを含む。別の実施形態では、測定ウェハ装置は、基板とカバーとの間に形成された１つ以上の空洞内に配置された１つ以上の光センサを含む。別の実施形態では、測定ウェハ装置は、１つ以上の空洞内に配置された１つ以上の光ルミネセンス要素を含む。別の実施形態では、カバーは、カバーの頂面から１つ以上の光ルミネセンス要素まで光を通過させるための１つ以上の窓を含む。別の実施形態では、１つ以上の光ルミネセンス要素は、１つ以上の窓を通過した第１の波長範囲の光の少なくとも一部分を吸収して、第１の波長範囲とは異なる少なくとも１つの第２の波長範囲の光を放射するように構成される。別の実施形態では、１つ以上の光センサは、１つ以上の光ルミネセンス要素によって放射された少なくとも１つの第２の波長範囲の光の強度を測定するように構成される。別の実施形態では、測定ウェハ装置は、１つ以上の空洞内に配置された１つ以上の導光要素を含み、１つ以上の導光要素は、少なくとも１つの第２の波長の光を１つ以上の光ルミネセンス要素から１つ以上の光センサに伝送するように構成される。
【0011】
別の実施形態では、測定ウェハ装置は、１つ以上の光センサに通信可能に結合された１つ以上の局所制御装置を含み、１つ以上の局所制御装置は、１つ以上の光センサによって測定された少なくとも１つの第２の波長範囲の光の強度を示す１つ以上の信号を受信するように構成される。別の実施形態では、測定ウェハ装置は、１つ以上の局所制御装置に通信可能に結合された１つ以上の中央制御装置を含み、１つ以上の中央制御装置は、１つ以上の光センサによって測定された少なくとも１つの第２の波長範囲の光の強度の強度特徴（ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｆｅａｔｕｒｅ）に基づいて１つ以上の光ルミネセンス要素の温度を判定するように構成される。
【0012】
上記の一般説明と以下の詳細説明は両方とも、単に例示的および説明的なものであって特許請求の範囲に記載の本発明を必ずしも限定するものではないことが、理解されるべきである。本明細書に援用されてその一部を構成する添付の図面は、本発明の実施形態を示し、かつ一般説明と共に本発明の原理を説明する働きをするものである。
【0013】
添付の図面を参照することにより、当業者には本開示の多くの利点がより良く理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1A】本開示の１つの実施形態による、光強度および温度を測定するための測定ウェハを示す概念図である。
【図1B】本開示の１つの実施形態による、光強度の直接測定のための測定ウェハを示す簡易断面図である。
【図1C】本開示の１つの実施形態による、光強度の直接測定のための測定ウェハを示す組立図である。
【図1D】本開示の１つの実施形態による、センサおよび局所制御装置を含む測定ウェハ（明瞭にするために、カバーは示されていない）の基板を示す、簡易上面図である。
【図1E】本開示の１つの実施形態による、光ルミネセンス要素を含む光強度の間接測定のための測定ウェハを示す、簡易断面図である。
【図1F】本開示の１つの実施形態による、光ルミネセンス要素およびセンサスタックを示す、簡易断面図である。
【図1G】本開示の１つの実施形態による、光ルミネセンス要素および導光要素を含む光強度の間接測定のための測定ウェハ、ならびに基板からのセンサモジュールの断熱を示す、簡易断面図である。
【図1H】本開示の１つの実施形態による、光ルミネセンス要素および導光要素を含む光強度の間接測定のための測定ウェハ、ならびに基板からのセンサモジュールの断熱を示す、簡易断面図である。
【図1I】本開示の１つの実施形態による、光ルミネセンス要素、導光体、およびセンサモジュールを含む光強度の間接測定のための測定ウェハ（明瞭にするために、カバーは示されていない）の基板を示す、簡易上面図である。
【図2】本開示の１つの実施形態による、測定ウェハにわたる放射線強度および温度を測定するための測定ウェハ装置の操作を示す、流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
次に、添付の図面に示されている開示される主題に対して、詳細な参照を行う。
【0016】
図１Ａから２を全体的に参照すると、放射線強度および／または温度を測定するためのシステムおよび方法が、本開示に従って記載されている。
【0017】
図１Ａは、本開示の１つ以上の実施形態による、ウェハにわたる１つ以上の位置で放射線および／または温度を測定するための測定ウェハデバイス１００の断面の概念図を示す。
【0018】
１つの実施形態では、ウェハ測定デバイス１００は、ウェハ組立体１０２を含む。別の実施形態では、ウェハ組立体１０２は、１つ以上の空洞１０４を含む。１つ以上の空洞１０４は、半導体製作の技術で知られている任意のプロセス（例えば、研削、化学エッチング、レーザエッチング、等）によって形成され得る。別の実施形態では、ウェハ測定デバイス１００は、ウェハ組立体１０２の空洞１０４内に配置された検出器組立体１０３を含む。本開示は１つ以上の空洞１０４を含むウェハ組立体１０２に限定されるものではないことが、本明細書において留意される。例えば、検出器組立体１０３（または、その部分）は、空洞１０４内に配置される必要は無く、ウェハ組立体１０２の任意の表面（例えば、頂面、底面、または縁部）上に配置されてもよい。
【0019】
１つの実施形態では、検出器組立体１０３は、１つ以上の光センサ１０６を含む。１つ以上の光センサ１０６は、当技術で知られている任意の光センサを含むことができる。例えば、１つ以上の光センサ１０６は、これに限定されるものではないが、ＵＶおよび／または可視光を検知することが可能な光センサを含むことができる。
【0020】
１つの実施形態では、検出器組立体１０３は、ウェハ組立体の少なくとも１つの表面上に入射する紫外光の強度の直接測定を行うように構成される。測定デバイス１００の上方のプロセス環境からＵＶ光を直接検出する場合には、１つ以上の光センサ１０６は、これに限定されるものではないが、少なくともＵＶ光に敏感に反応する１つ以上の光センサ（例えば、炭化ケイ素を基礎とするセンサ）を含むことができる。例えば、光センサは、これに限定されるものではないが、１５０～４００ｎｍの波長範囲内のＵＶ光に敏感に反応する光センサを含むことができる。
【0021】
別の実施形態では、検出器組立体１０３は、ウェハ組立体の少なくとも１つの表面上に入射する紫外光の強度の間接測定を行うように構成される。測定デバイス１００の上方のプロセス環境からＵＶ光を間接的に検出する（例えば、光ルミネセンス要素からの中間光ルミネセンス放射を介して検出する）場合には、１つ以上の光センサ１０６は、これに限定されるものではないが、少なくとも可視光に敏感に反応する１つ以上の光センサ（例えば、ケイ素を基礎とするセンサ）を含むことができる。例えば、光センサは、これに限定されるものではないが、４５０～７５０ｎｍの波長範囲内の可視光に敏感に反応する光センサを含むことができる。
【0022】
本開示の目的において、「間接測定」とは、ＵＶ光の可視光への光ルミネセンス変換（ｐｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ）のような、しかしそれに限定されない、第１の波長／波長範囲から第２の波長／波長範囲への光信号の中間変換を伴う、光強度の測定として解釈される。さらに、「直接測定」という用語は、光信号の中間変換を伴わない光強度の測定として解釈される。直接的な強度測定に関連する実施形態（図１Ｂ～１Ｄ）、および間接的な強度測定に関連する実施形態（図１Ｅ～１Ｉ）が、本明細書においてさらに詳細に説明されることが、留意される。
【0023】
１つの実施形態では、１つ以上の光センサ１０６は、１つ以上のダイオード検出器を含む。例えば、１つ以上の光センサ１０６は、これらに限定されるものではないが、１つ以上の炭化ケイ素（ＳｉＣ）ダイオード検出器、１つ以上の窒化ガリウム（ＧａＮ）ダイオード検出器、１つ以上の窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）検出器、または１つ以上のケイ素ダイオード検出器を含むことができる。
【0024】
別の実施形態では、ウェハ組立体１０２は、１つ以上の開口部１０８を含む。１つの実施形態では、１つ以上の開口部１０８は、ウェハ組立体１０２の頂面上に入射する紫外光１０１が１つ以上の光センサ１０６に到達するのを可能にするために、ウェハ組立体１０２の頂面に形成される。この点について、１つ以上の開口部１０８は、ウェハ組立体１０２の表面にわたる強度および／または温度の選択された測定を可能にするために、ウェハ組立体の頂面にわたって分散されてもよい。
【0025】
別の実施形態では、ウェハ測定デバイス１００の検出器組立体１０３は、局所制御装置１１０を含む。１つの実施形態では、局所制御装置１１０は、１つ以上の光センサ１０６に通信可能に結合される。例えば、局所制御装置１１０は、１つ以上の光センサ１０６によって測定された光の強度または１つ以上の光センサ１０６の１つ以上の追加の特性を示す、１つ以上のセンサ１０６からの１つ以上の信号を受信することができる。例えば、局所制御装置１１０は、１つ以上の光センサ１０６によって測定された光（例えば、ＵＶまたは可視光）の強度を示す、１つ以上の光センサ１０６からの１つ以上の信号を受信することができる。さらに、局所制御装置１１０は、１つ以上の光センサ１０６の１つ以上の電気的特性（例えば、電圧出力）を示す、１つ以上の光センサ１０６からの１つ以上の信号を受信することができる。別の実施形態では、デバイス１００は、１つ以上のセンサ１０６の１つ以上の電気的特性（例えば、順電圧）を測定することにより、１つ以上の光センサ１０６におけるウェハ組立体１０２の温度を監視することができるが、必須ではない。別の実施形態では、検出器組立体１０３は、１つ以上の温度センサ（例えば、熱プローブ）を含む。熱プローブは、熱プローブの出力が１つ以上の局所制御装置１１０に結合されて、１つ以上の光センサ１０６の近くに配置されてもよい。この意味で、ウェハ組立体１０２にわたる温度は、光センサ１０６によって測定されたＰＬ発光強度の減衰を介して（間接測定の場合）、光センサ１０６の１つ以上の電気的特性を介して（直接測定の場合）、または専用の温度プローブを介して（直接測定または間接測定の場合）測定され得る。
【0026】
別の実施形態では、ウェハ測定デバイス１００の検出器組立体１０３は、中央制御装置１１１を含む。１つの実施形態では、中央制御装置１１１は、１つ以上の光センサ１０６の１つ以上の特性（例えば、入射するＰＬ発光の強度の特性、または１つ以上のセンサ１０６の電気的特性）に基づいてウェハ組立体１０２の１つ以上の部分の温度を判定するように構成される。
【0027】
例えば、中央制御装置１１１は、１つ以上の光センサ１０６において測定された電気的特性（例えば、既知電流での所定のセンサ１０６にわたる順電圧）に基づいてウェハ組立体１０２の１つ以上の部分の温度を判定することができる。別の例として、中央制御装置１１１は、１つ以上のセンサ１０６からの測定された強度特性（例えば、様々な励起波長における光強度値、または強度減衰期間－中間ＰＬ要素の場合）に基づいて、ウェハ組立体１０２の１つ以上の部分の温度を判定することができる。それゆえ、１つ以上の光センサ１０６からの測定された電気特性もしくは強度特性、または専用の温度センサからの温度測定に基づいて、１つ以上の温度値が判定され得る。この点について、ＵＶ強度および／または計算された温度は、光センサ１０６の位置（または、間接的な変換の場合には、ＰＬ要素の位置）に基づいて、ウェハデバイス位置にマッピングされ得る。ウェハ組立体１０２にわたって分散された光センサ１０６のそれぞれに対してこの手順を適用すると、２Ｄの強度および／または温度マップが、検出器組立体１０３によって生成（例えば、中央制御装置１１１によって生成）され得る。
【0028】
デバイス１００は、強度および温度の両方を含む測定状況に限定されないことが、本明細書において留意される。例えば、デバイス１００は、光の強度だけ、温度暴露だけ、または強度および温度を測定するように構成されてもよい。
【0029】
１つの実施形態では、局所制御装置１１０および／または中央制御装置１１１は、１つ以上の処理装置（図示せず）を含む。別の実施形態では、１つ以上の処理装置は、１つ以上の処理装置に本開示を通して説明される種々のステップのうちの１つ以上を実行させるように構成された一連のプログラム命令を遂行するように構成される。別の実施形態では、制御装置１１０は、プログラム命令および１つ以上のセンサ１０６から受信した強度測定結果を記憶するための一時的でない媒体（例えば、記憶媒体）を含むことができる。本開示において、「処理装置」という用語は、記憶媒体からの命令を遂行する１つ以上の処理装置（例えば、ＣＰＵ）または論理要素（例えば、ＡＳＩＣ）を有する任意のデバイスを含むように、広く定義され得る。この意味で、局所制御装置１１０および／または中央制御装置１１１の１つ以上の処理装置は、アルゴリズムおよび／または命令を遂行するように構成された任意のマイクロプロセッサ型デバイスまたは論理デバイスを含むことができる。本開示を通して説明されるステップは、単一の処理装置によって、あるいは複数の処理装置によって実行されてもよいことが、認識されるべきである。記憶媒体は、読出し専用記憶装置、ランダムアクセス記憶装置、磁気的または光学的なディスク、半導体ドライブ、フラッシュ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、磁気テープ、等を含み得る。
【0030】
図１Ｂ～１Ｄは、本開示の１つ以上の実施形態による、直接的な光強度測定を介して放射線強度および温度を測定するための測定ウェハデバイス１００の、簡易化した断面図、組立図、および上面図を示す。図１Ａに示された構成要素および実施形態の説明は、別段の記載がある場合を除き図１Ｂ～１Ｄにまで及ぶと解釈されるべきであることが、本明細書において留意される。
【0031】
１つの実施形態では、測定ウェハデバイス１００のウェハ組立体１０２は、１つ以上の構造物を含む。１つの実施形態では、１つ以上の光センサ１０６は、測定ウェハデバイス１００の１つ以上の構造物内に配置される。例えば、測定ウェハデバイス１００の構造物は、１つ以上の空洞１０４を形成するように配置されかつ／または形成され得る。別の実施形態では、ウェハ組立体１０２は、薄い形状要素のパッケージ内に嵌入し得る。センサウェハ１０２は、所定のプロセス環境における条件を受けるウェハのＵＶ光および温度暴露の強度に関する洞察を提供するために、半導体産業でのプロセス環境（例えば、プラズマ処理デバイス）において通常使用されるウェハに似るように設計されることが、本明細書において留意される。
【0032】
１つの実施形態では、ウェハ組立体１０２は、基板１０７（例えば、基板ウェハ）を含む。基板は、半導体デバイスの処理ステップに適合する、当技術で知られている任意の材料から形成され得る。例えば、基板１０７は、これらに限定されるものではないが、半導体基板、ガラス基板、等を含むことができる。別の実施形態では、測定ウェハデバイス１００は、カバー１０５（例えば、カバーウェハ）を含む。例えば、図１Ｂおよび１Ｃに示されるように、カバー１０５は、基板１０７の頂面に取付け可能とされ得る。
【0033】
別の実施形態では、ウェハ組立体１０２の１つ以上の空洞１０４は、基板１０７とカバー１０５との間に形成される。例えば、基板１０７は、図１Ｂおよび１Ｃに示されるように、窪んだ部分を含み得る。この点について、基板１０７の頂面にカバー１０５が取り付けられると、基板１０７の窪んだ部分、およびカバー１０５は、ウェハ組立体１０２内に１つ以上の空洞１０４を形成し得る。
【0034】
ウェハ組立体１０２の１つ以上の空洞１０４は、当技術で知られている任意の処理手順によって形成され得る。例えば、空洞１０４を形成するために使用される処理は、これらに限定されるものではないが、基板１０７に１つ以上の窪んだ部分を形成するために基板に対して行われる機械的な研削処理、エッチング処理、またはレーザ加工処理を含むことができる。
【0035】
１つの実施形態では、空洞１０４は、図１Ｂおよび１Ｃに示されるように、実質的に切頭円錐の形状を有し得る。図１Ｂおよび１Ｃに示された形状は、限定するものではなく、単に例示する目的のために提供されたものであることが、本明細書において留意される。図１Ｂおよび１Ｃに示された空洞１０４は、本開示を限定するものではなく、単に例示の目的のために提供されたものであることが、本明細書において留意される。空洞１０４は、当技術で知られている任意の形状を取ることができる。例えば、空洞１０４は、これらに限定されるものではないが、切頭円錐断面の形状、立方形の形状、円筒（例えば、浅い円筒）の形状、角柱（例えば、３角柱、６角柱、等）の形状、および類似の形状を有することができる。さらに、ウェハ組立体１０２は、ウェハ組立体１０２内に種々の構成要素（例えば、光センサ１０６、制御装置１１０、等）を収容するのに適した任意の空洞の配置または任意の数の空洞を含むことができる。
【0036】
別の実施形態では、１つ以上の開口部１０８が、カバー１０５に形成される。この点について、１つ以上の開口部１０８は、カバー１０５の頂面から頂部カバー１０５の下方に位置する１つ以上のセンサ１０６まで光（例えば、ＵＶ光）を伝送するように配置される。１つの実施形態では、１つ以上の開口部１０８は、ウェハ組立体１０２の表面にわたる強度、温度の選択された測定を可能にするために、ウェハ組立体の頂面にわたって分散され得る。同様に、直接的な強度測定の場合には、光センサ１０６は、光センサ１０６が開口部１０８のそれぞれに近接して位置決めされて、ウェハ組立体１０２にわたって分散された光センサ１０６のネットワークを作り出し、それによりウェハ組立体１０２にわたる強度、温度の一様性の分析を可能にするように、配置され得る。
【0037】
別の実施形態では、ウェハ組立体１０２は、１つ以上の窓１１６を含む。１つ以上の窓１１６は、１つ以上の開口部１０８の上方、下方、またはその中に位置決めされ得る。別の実施形態では、ウェハ組立体１０２は、１つ以上の入口フィルタ１１７を含む。１つの実施形態では、１つ以上の入口フィルタ１１７は、１つ以上の窓１１６に近接して配置され、かつ、ウェハ組立体１０２の表面上に入射する光１０１の一部分を遮るように構成される。例えば、関心のある光がＵＶ光を含む場合には、１つ以上の入口フィルタ１１７は、１つ以上の光センサ１０６での誤検知（ｆａｌｓｅ ｐｏｓｉｔｉｖｅ）を回避するために、可視光またはＩＲ光を遮るように選択され得る。
【0038】
開口部１０８において１つ以上の窓１１６を使用することは、ウェハ組立体１０２内の１つ以上のセンサ１０６（および、他の電子装置）をウェハ組立体１０２の上方のプロセス環境に関連する厳しい状況から保護する働きをすることが、留意される。さらに、１つ以上の窓１１６は、薄膜フィルタ（例えば、誘電体フィルタ）を支持するための支持構造物として機能し得る。
【0039】
本明細書において既に留意されたように、１つ以上の光センサ１０６は、１つ以上のダイオード検出器を含むことができる。ＵＶ光強度の直接測定の場合には、ＵＶに敏感に反応するダイオード検出器が特に有用であることが、さらに留意される。この実施形態のダイオード検出器は、いかなる特定のタイプのダイオード検出器にも限定されるものではないが、ＳｉＣ及びＧａＮのような、但しこれには限定されないダイオード検出器は、ＵＶ光の直接測定での使用に適したＵＶ光表示、感度特徴を示す。
【0040】
１つの実施形態では、局所制御装置１１０は、１つ以上の光センサ１０６によって測定されたＵＶ光の強度を示す、１つ以上の光センサ１０６からの１つ以上の信号を受信する。さらに、局所制御装置１１０は、１つ以上の光センサ１０６の１つ以上の電気的特性を示す、１つ以上の光センサ１０６からの１つ以上の信号を受信する。次に、中央制御装置１１１は、１つ以上の光センサ１０６によって測定された紫外光１０１の強度および／または１つ以上の光センサ１０６の１つ以上の電気的特性に基づいて、１つ以上のセンサ１０６の温度を判定し得る。順電圧（例えば、既知電流で測定された順電圧）のような、しかしそれに限定されない、ダイオード検出器の様々な電気的特性は、温度に応じて変化し得ることが、留意される。この点について、中央制御装置１１１は、測定された電気的特性を、ダイオードを基礎とする１つ以上の光センサ１０６の温度に関連付けることができる。
【0041】
別の実施形態では、検出器組立体１０３は、１つ以上の専用の温度センサを含む。１つ以上の温度センサは、明瞭にするために図１Ｂ～１Ｃには示されていないが、１つ以上の光センサ１０６上またはその近くに位置決めされ得る。例えば、図１Ｂでは、１つ以上の温度センサは、１つ以上の光センサ１０６の頂面に隣接して、１つ以上の光センサ１０６の頂面の下に、または１つ以上の光センサ１０６の頂面上に、位置決めされ得る。さらに、１つ以上の温度センサの出力は、１つ以上の局所制御装置１１０に結合され得る。１つ以上の専用の温度センサは、本開示の直接的な測定手法または間接的な測定手法のどちらの状況でも使用され得ることが、本明細書において留意される。１つ以上の温度センサは、当技術で知られている任意の温度センサを含むことができる。例えば、１つ以上の温度センサは、これらに限定されるものではないが、ＲＴＤ、熱電対デバイス、等を含むことができる。
【0042】
１つの実施形態では、図１Ｂおよび１Ｃに示されるように、所定の局所制御装置１１０が、その所定の局所制御装置１１０に結合された１つ以上の光センサ１０６に近接して位置決めされる。そのような構成は、低温度の用途（例えば、１５０℃未満の用途）での使用に適し得る。別の実施形態では、図１Ｄに示されるように、所定の局所制御装置１１０が、その所定の局所制御装置１１０に結合された１つ以上の光センサ１０６から離れて位置決めされる。この実施形態では、所定の局所制御装置１１０は、基板から断熱され得る。そのような構成は、高温度の（例えば、１５０℃よりも高い）用途での使用に適し、かつ、局所制御装置１１０内の敏感な電子装置を高温から保護する働きをすることができる。１つ以上の局所制御装置１１０は、データ処理および通信の技術で知られている任意の必要な電子構成要素を含み得ることが、さらに留意される。さらに、１つ以上の電池（図示せず）が、それらを高温から保護するために、１つ以上の局所制御装置１１０内に収容されてもよい。
【0043】
別の実施形態では、図１Ｃおよび１Ｄに示されるように、複数の光センサ１０６が、単一の局所制御装置１１０に結合される。別の実施形態では、図１Ｄに示されるように、測定ウェハデバイス１００は、複数の検出器組立体１０３を含む。この点について、測定ウェハデバイス１００は、各局所制御装置１１０を複数の光センサ１０６に結合させた状態で、複数の局所制御装置１１０を含むことができる。この構成は、ウェハ組立体１０２にわたる光強度および温度の空間的かつ時間的な依存度を監視することが可能な、光センサ１０６の分散ネットワークを形成する。
【0044】
別の実施形態では、１つ以上の局所制御装置１１０は、中央制御装置１１１に無線通信可能に結合される。１つ以上の局所制御装置１１０は、任意の適切な方法で中央制御装置１１１に無線通信可能に結合され得る。例えば、図１Ｄに示されるように、測定ウェハデバイス１００は、通信コイル１２０を含む。この点について、１つ以上の局所制御装置１１０は、通信コイルに通信可能に（例えば、電気的相互接続１１８を介して）結合される。次に、通信コイル１２０は、１つ以上の局所制御装置１１０と中央制御装置１１１との間に無線通信リンクを確立する。例えば、通信コイル１２０は、中央制御装置１１１の通信回路１２２との無線通信リンクを確立することができる。この点について、通信コイル１２０は、１つ以上の光センサ１０６からの強度測定値および／もしくは電気的特性の測定値（ならびに／または専用の温度センサからの温度測定値）を示す１つ以上の信号（例えば、ＲＦ信号）を伝送するために使用され得る。次に、上記のように、中央制御装置１１１は、１つ以上の光センサ１０６の１つ以上の電気的特性の１つ以上の特性もしくは特徴（および／または専用の温度センサからの温度測定値）に基づいて、１つ以上の光センサ１０６の温度（ウェハ組立体１０２の表面上の対応する位置に関連付けられ得る）を判定することができる。
【0045】
図１Ｅ～１Ｉは、本開示の１つ以上の実施形態による、間接的な光強度測定を介してＵＶ光強度および温度を測定するための測定ウェハデバイス１００の、様々な図を示す。図１Ａ～１Ｄに示された構成要素および実施形態の説明は、別段の記載がある場合を除き図１Ｅ～１Ｉにまで及ぶと解釈されるべきであることが、本明細書において留意される。
【0046】
１つの実施形態では、検出器組立体１０３は、１つ以上の光ルミネセンス（ＰＬ）要素１１２を含む。１つ以上のＰＬ要素１１２は、少なくともＵＶ光を吸収し、ＵＶ吸収に応答して、少なくとも可視光を放射するのに適していることが、留意される。そのような構成は、ＵＶ光に対する感度が所望の感度に満たない光センサを使用することを可能にする。この点について、検出器組立体１０３の１つ以上のＰＬ要素１１２は、ＰＬ要素１１２上に入射するＵＶ光のうちの少なくとも一部を、場合によっては特定のセンサの型（例えば、ケイ素ダイオード検出器）によってより容易に検出される可視光に変換するために使用され得る。例えば、ケイ素ダイオード検出器は一般に、３５０ｎｍより短い波長を有する光に対する感度が弱い。
【0047】
別の実施形態では、検出器組立体１０３は、１つ以上の光センサ１０６によって測定されたＰＬ光の強度の強度特徴に基づいて、１つ以上のＰＬ要素１１２の温度を判定する。例えば、強度特徴は、これに限定されるものではないが、１つ以上の光センサ１０６によって測定されるＰＬ光の強度の減衰特徴（例えば、減衰期間）を含み得る。例えば、１つ以上の局所制御装置１１０からＰＬ発光強度のデータを受信すると、中央制御装置１１１は、所定のＰＬ要素１１２からの測定されたＰＬ光の強度の減衰期間に基づいて、その所定のＰＬ要素１１２に対応する温度を計算することができる。そのような減衰に基づいた測定は、発光減衰の適切な特性評価を可能にするために、断続的な励起光（例えば、ＵＶ光）を必要とし得ることが、留意される。蛍光体からの発光強度の指数関数的減衰は、しばしば強い温度依存性を示すことが、本明細書において留意される。この効果は、「蛍光体温度測定（ｐｈｏｓｐｈｏｒ ｔｈｅｒｍｏｍｅｔｒｙ）」として知られている。この点について、ＰＬ要素１１２の所定のＰＬ発光事象の減衰挙動の１つ以上の特徴／特性が、その所定のＰＬ要素１１２の温度を計算するために使用され得る。例えば、ＰＬ要素１１２の所定のＰＬ発光事象の発光強度の減衰期間は、その所定のＰＬ要素１１２の温度を計算するために使用され得る。
【0048】
別の例として、強度特徴は、これに限定されるものではないが、１つ以上のセンサによって測定されたときのＰＬ光の強度の、既知の温度で測定されたＰＬの強度に対する比率を含み得る。例えば、ＰＬ要素１１２の温度に対する計算は、
という形をとることができ、式中、Ｔｍは、測定強度Ｉｍの取得を介して測定される温度を表し、Ｉ０は、既知の温度において取得された測定されたＰＬ強度を表し、Ｔ０は、既知の温度を表す。
【数1】
【0049】
例えば、１つ以上の局所制御装置１１０からＰＬ発光強度のデータを受信すると、中央制御装置１１１は、所定のＰＬ要素１１２からの測定されたＰＬ光の強度の減衰期間に基づいて、または、測定されたＰＬ光強度の、所定のＰＬ要素１１２に対して既知の温度で測定されたＰＬ光強度に対する計算された比率に基づいて、その所定のＰＬ要素１１２に対応する温度を計算することができる。
【0050】
蛍光体温度測定の概要が、「Ｔｈｅｒｍｏｇｒａｐｈｉｃ Ｐｈｏｓｐｈｏｒｓ ｆｏｒ Ｈｉｇｈ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ： Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ， Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｓｔａｔｅ ｏｆ ｔｈｅ Ａｒｔ ａｎｄ Ｒｅｃｅｎｔ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」Ｓｅｎｓｏｒｓ ｖｏｌ．８、ｐｐ．５６７３－５７４４（２００８）で提供されており、その全体を本願に引用して援用する。さらに、温度を判定するための強度減衰の分析は、２０１５年１１月２８日に発行されたジェンセン（Ｊｅｎｓｅｎ）への米国特許第５，４７０，１５５号、および２０１５年５月９日に発行されたサン（Ｓｕｎ）への米国特許第５，４１４，２６６号で説明されており、それらの全体を本願に引用して援用する。
【0051】
１つ以上のＰＬ要素は、当技術で知られている任意のＰＬ要素を含む。例えば、１つ以上のＰＬ要素は、これらに限定されるものではないが、蛍光体材料、または蛍光体材料の混合物から形成され得る。別の実施形態では、１つ以上のＰＬ要素は、蛍光体および／または蛍光体混合物の層を基板の表面上に形成することによって形成される。別の実施形態では、１つ以上のＰＬ要素は、蛍光体および／または蛍光体混合物の層をウェハ組立体１０２の基板１０７の一部分の表面上に形成することによって形成される。
【0052】
本明細書において説明される間接的な光強度／温度測定は、低温および高温の両方の体制において実施され得ることが、本明細書において留意される。図１Ｅを参照すると、１つの実施形態では、低温（例えば、１５０℃未満）の用途の場合には、１つ以上の光センサ１０６、および他の追加の電子構成要素（例えば、局所制御装置）は、ウェハ組立体１０２の空洞１０４内に配置される。この点について、１つ以上の光センサ１０６、および追加の電子構成要素は、基板１０７上（または、少なくとも基板１０７の近く）に配置されてもよい。
【0053】
１つの実施形態では、１つ以上のＰＬ要素１１２は、１つ以上の光センサ１０６に近接して固定または位置決めされる。１つ以上のＰＬ要素は、１つ以上の光センサ１０６の頂面に配置されてもよい。ここで図１Ｆを参照すると、センサスタック１１９が示されている。例えば、センサスタック１１９は、光センサ１０６の頂面上に配置されたＰＬ要素１１２を含む。さらに、センサスタック１１９は、電気的相互接続１１８を介して１つ以上の局所制御装置（図１Ｆには図示せず）に結合される。この構成では、１つ以上のセンサスタック１１９は、図１Ａ～１Ｄに関して説明されたセンサの配置に類似した態様で配置され得るが、この実施形態では、１つ以上のセンサは、ＰＬ要素１１２から放射された光を検出することになる。次いで、１つ以上の局所制御装置１１０（または、中央制御装置１１１）は、ＰＬ要素１１２からのＰＬ光の強度を、ＰＬ要素１１２に衝突するＵＶ光の強度に関連付けることができる。次いで、中央制御装置１１１は、１つ以上の光センサ１０６によって測定されたＰＬ光の強度特徴に基づいて、１つ以上のＰＬ要素１１２の温度を計算することができる。
【0054】
１つの実施形態では、１つ以上のＰＬ要素１１２の発光は、自由空間結合（図示せず）を介して、１つ以上の光センサ１０６に結合され得る。この点について、１つ以上のＰＬ要素によって放射された光は、１つ以上のセンサ１０６まで、自由空間（または、選択された雰囲気）内を移動する。
【0055】
次に図１Ｇを参照すると、１つの実施形態では、高温の（例えば、１５０℃よりも高い）用途では、１つ以上の光センサ１０６、局所制御装置１１０、および／または他の追加の電子構成要素（例えば、電池）は、センサモジュール１１４内に収容される。１つの実施形態では、センサモジュール１１４は、ウェハ組立体１０２の基板１０７から断熱される。
【0056】
１つの実施形態では、検出器組立体１０３は、１つ以上の空洞１０４内に配置された１つ以上の導光要素１１３を含む。１つ以上の導光要素１１３は、１つ以上のＰＬ要素１１２によって放射された光を１つ以上の光センサ１０６に伝送するように配置される。この点について、１つ以上のＰＬ要素１１２の発光は、１つ以上の導光要素１１３を介して、１つ以上のセンサ１０６に結合される。例えば、高温の用途の場合には、１つ以上のＰＬ要素１１２によって放射された可視光が、１つ以上の導光要素１１３に沿って、センサモジュール１１４内に収容された１つ以上のセンサ１０６に伝送され得る。１つ以上のＰＬ要素１１２によって放射された可視光が測定されると、１つ以上の局所制御装置１１０（または、中央制御装置１１１）は、可視ＰＬ光の強度を、ＰＬ要素１１２に（開口部１０８を通り抜けて）衝突するＵＶ光の強度に関連付けることができる。次いで、中央制御装置１１１は、１つ以上の光センサ１０６によって測定された可視ＰＬ光の強度の強度特徴に基づいて、１つ以上のＰＬ要素１１２の温度を計算することができる。
【0057】
１つ以上の導光要素１１３は、当技術で知られている任意の導光要素を含み得る。１つの実施形態では、１つ以上の導光要素１１３は、光学的な導光体を含む。例えば、１つ以上の導光要素１１３は、これらに限定されるものではないが、ガラス、水晶、サファイア、アクリル、等から形成された、光学的な導光体を含み得る。別の例として、１つ以上の導光要素１１３は、これらに限定されるものではないが、光ファイバまたは光ファイバ束を含み得る。
【0058】
別の実施形態では、ウェハ組立体１０２は、１つ以上の空洞１０４が、１つ以上の導光要素１１３に適合する１つ以上のチャネルから成るように、構成される。別の実施形態では、図１Ｇに示されるように、１つ以上の導光要素１１３は、ウェハ組立体１０２の頂面の上方にセンサモジュール１１４を固定するのに役立つように、センサモジュール１１４に機械的な支持を提供し得る。剛体の導光体（例えば、ガラス、アクリル、水晶、サファイアの棒）の場合には、導光要素１１３は、導光体の硬さ、および低い熱伝導性により、センサモジュール１１４に機械的な支持を与えるのに特に有用であることが、留意される。
【0059】
別の実施形態では、検出器組立体１０３は、１つ以上のセンサフィルタ（図示せず）を含む。例えば、１つ以上の光センサ１０６の入口に、センサフィルタが位置決めされ得る。例えば、所定の導光要素１１３の出力と対応する光センサ１０６の入口との間に、センサフィルタが位置決めされ得る。１つ以上のセンサフィルタは、１つ以上の光センサ１０６による検出から望ましくない光を除去するように選択され得る。例えば、１つ以上のセンサフィルタは、これに限定されるものではないが、励起光（例えば、ＵＶ光）が開口部１０８を介してウェハ組立体の空洞１０４に入るのを阻止することが可能なフィルタを含むことができる。この点について、１つ以上のセンサフィルタは、１つ以上のＰＬ要素１１２からのＰＬ発光（または、ＰＬ発光の一部）を１つ以上の光センサ１０６まで選択的に通過させる１つ以上のフィルタを含むことができる。
【0060】
次に図１Ｈおよび１Ｉを参照すると、検出器組立体１０３は、複数の導光要素１１３を含む。例えば、複数の導光要素１１３は、複数のＰＬ要素１１２からのＰＬ発光を単一のセンサモジュール１１４内に収容された複数の光センサ１０６に結合する働きをすることができる。
【0061】
図１Ｈは、１つ以上のＰＬ要素１１２を複数のセンサ１０６に結合する複数の導光要素１１３を含む、測定ウェハデバイス１００の断面図を示す。この実施形態では、各ＰＬ要素１１２は、単一の光センサ１０６に結合される。別の実施形態では、複数のＰＬ要素１１２が、単一の光センサ１０６に結合される。
【0062】
さらに、複数の導光要素１１３は、センサモジュール１１４をウェハ組立体１０２から持ち上げる働きをする。
【0063】
図１Ｉは、本開示の１つの実施形態による、１つ以上のＰＬ要素１１２の出力を複数のセンサ１０６に結合する複数の導光要素１１３を含む、測定ウェハデバイス１００のウェハ組立体１０２の基板１０７の上面図を示す。明瞭にするためにカバー１０５は図１Ｉには示されていないことが留意される。１つの実施形態では、複数のＰＬ要素１１２（例えば、蛍光体ドット）が、ウェハ組立体１０２の基板１０７にわたって分散される。さらに、デバイス１００は、複数のセンサモジュール１１４を含む。複数のセンサモジュール１１４のそれぞれは、１つ以上の光センサ１０６（図１Ｉには図示せず）、および１つ以上の局所制御装置１１０（および／または他の電子構成要素（例えば、処理装置、記憶装置、電池、等））を含む。この点について、一連の導光要素１１３が、光（例えば、可視光）をＰＬ要素１１２の群のそれぞれから関連するセンサモジュール１１４まで伝送する働きをする。
【0064】
明瞭にするためにカバー１０５は図１Ｉには示されていないが、基板１０７にわたって分散されたＰＬ要素１１２は、基板の上方に位置するカバー１０５上／内に配置された窓１１６によって覆われ得ることが、さらに留意される。この点について、カバー１０５は、基板１０７にわたって分散されたＰＬ要素１１２のパターンに対応する窓パターンを有することができる。
【0065】
上記のように、測定ウェハデバイスはまた、センサモジュール１１４と中央制御装置１１１（例えば、中央制御装置１１１の通信回路１２２）との間に通信リンクを確立するのに適した１つ以上の通信コイル１２０を含む。
【0066】
本開示は中央制御装置１１１によって実行される温度判定に着目してきたが、このことは本開示への制限ではないことが、本明細書において留意される。本開示の温度計算は、１つ以上の局所制御装置１１０（または、任意の追加の制御装置もしくは処理要素）上で実行され得ることが、本明細書において認識される。一般に、本開示の種々のデータ処理ステップ（または、種々のデータ処理ステップの一部）は、１つ以上の局所制御装置１１０、または中央制御装置１１１のどちらでも実行され得ることが、留意される。
【0067】
図２は、本開示の１つの実施形態による、測定ウェハ１００にわたる放射線強度および温度を測定する方法２００を示す流れ図である。流れ図２００の諸ステップは、限定するものとして解釈されるべきではなく、単に例示する目的のために提供されたものであることが、本明細書において留意される。
【0068】
１つの実施形態では、プロセスは、ステップ２０２から始まる。ステップ２０４では、プロセスは、１つ以上のセンサ１０６のうちのｉ番目のセンサにおいてＵＶ光の強度を測定することを含む。例えば、ＵＶ光強度は、直接的に測定され得る（例えば、開口部１０８を通過したＵＶ光が、センサ１０６によって測定される）か、または、間接的に測定され得る（例えば、ＵＶ光吸収に応答して放射された可視ＰＬ光が、センサ１０６によって測定される）。次いで、ステップ２０６では、ｉ番目のセンサに対して光強度が測定された後で、その結果が記憶装置（例えば、局所制御装置１１０の記憶装置）に記憶される。ステップ２０８では、ｉ番目のセンサが１つ以上のセンサ１０６のうちの最後のセンサではなかった場合、いいえの分岐が選ばれて、ステップ２０４、２０６が繰り返される。ｉ番目のセンサが１つ以上の光センサ１０６のうちの最後のセンサである場合には、はいの分岐が選ばれて、プロセスはステップ２１０に進む。
【0069】
ステップ２１０では、Ｎ個のセンサから取得されかつ記憶された（例えば、１つ以上の局所制御装置１１０に記憶された）測定データは、中央制御装置１１１に伝送される。
【0070】
ステップ２１２では、１つ以上のセンサ１０６のうちのｉ番目のセンサに対して温度計算される。例えば、ｉ番目のセンサに関連する温度は、測定された強度の強度特徴（例えば、間接測定の場合には可視強度の減衰期間）に基づいて計算され得る。別の例として、ｉ番目のセンサに関連する温度は、１つ以上のセンサ１０６の１つ以上の測定された電気的特性（例えば、１つ以上のセンサの順電圧）に基づいて計算されてもよい。別の例として、ｉ番目に関連する温度は、専用のｉ番目の温度センサを使用して測定されてもよい。
【0071】
ステップ２１４では、ｉ番目のセンサが１つ以上のセンサ１０６のうちの最後のセンサではなかった場合、いいえの分岐が選ばれて、ステップ２１２が繰り返される。ｉ番目のセンサが１つ以上の光センサ１０６のうちの最後のセンサである場合には、はいの分岐が選ばれて、プロセスはステップ２１６に進む。
【0072】
ステップ２１６では、Ｎ個のセンサのそれぞれに対する強度および／または温度の結果が、ウェハ組立体１０２の表面にマッピングされる。例えば、中央制御装置１１１（または、別の制御装置）は、１つ以上のセンサ１０６の各センサに対して測定された強度および／または温度を関連付けることができる。次いで、光センサ１０６のそれぞれの既知の位置（または、間接的な測定手法の場合にはＰＬ要素１１２の位置）に基づき、中央制御装置１１１は、ウェハ組立体１０２の頂面の平面における位置（例えば、Ｘ－Ｙ位置）に応じたウェハ組立体１０２の頂面における強度および／もしくは温度のデータベースならびに／またはマップを形成することができる。別の実施形態では、強度および／もしくは温度のデータベースならびに／またはマップは、ユーザインタフェースの表示装置（図示せず）上に提示される。
【0073】
本明細書において説明される主題は、他の構成要素内に含まれるかまたはそれらに接続される、異なる構成要素を示す場合がある。そのように示される構成は、単に例示的なものであって、実際には、同様の機能性を実現する他の多くの構成が実装され得ることが、理解されるべきである。概念的な意味では、同様の機能性を実現するための構成要素の任意の配置は、所望の機能性が実現されるように、効果的に「関連付け」られる。したがって、特定の機能性を実現するために組み合わされる本明細書における任意の２つの構成要素は、構成または中間構成要素に関係なく、所望の機能性が実現され得るように互いに「関連付けられた」ものと見なされ得る。同様に、そのように関連付けられた任意の２つの構成要素は、所望の機能性を実現するために互いに「接続」または「結合」されているものと見なされてもよく、また、そのように関連付けられることが可能な任意の２つの構成要素は、所望の機能性を実現するために互いに「結合可能」であると見なされてもよい。結合可能なものの特定の例は、これらに限定されるものではないが、物理的に相互作用可能でありおよび／もしくは物理的に相互作用する構成要素、ならびに／または無線で相互作用可能でありおよび／もしくは無線で相互作用する構成要素、ならびに／または論理的に相互作用可能でありおよび／もしくは論理的に相互作用する構成要素を含む。
【0074】
本開示およびそれに付随する利点の多くは、上記の説明によって理解されるであろうと考えられ、また、開示された主題から逸脱することなく、または、その材料の利点の全てを犠牲にすることなく、構成要素の形態、構成、および配置において様々な変更がなされ得ることが、明らかになるであろう。記載された形態は、単に説明的なものであり、以下の特許請求の範囲の意図は、そのような変更を包含しかつ含むことである。さらに、本発明は添付の特許請求の範囲によって定義されることが理解されるべきである。
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図1D】
【図1E】
【図1F】
【図1G】
【図1H】
【図1I】
【図2】