JP2023505009A - エッジリング温度を測定するための方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
【要約】処理チャンバの内部にあるアセンブリの温度を測定するための装置。この装置は、ランプ放射フィルタリング窓とアセンブリとの間に配置された光パイプであって、アセンブリから放出された赤外線放射を光パイプを通すように方向転換するように構成された斜面を備える第1の端部を有し、かつ第1の端部に対して遠位の第2の端部を有する、光パイプと、光パイプの第2の端部からの赤外線放射をコリメートし、フィルタリングし、かつフォーカスするように構成された光学アセンブリと、光学アセンブリから出力を受信し、かつ赤外線放射を表す少なくとも1つの信号を生成するように構成された光学検出器と、少なくとも1つの信号を温度値に変換する温度回路と、温度値を受信し、温度値に基づいて処理チャンバの他のプロセスパラメータに対して調整を行うように構成されるコントローラとを含みうる。【選択図】図4
Description
本原理の実施形態は、概して、半導体製造プロセスにおける熱取得に関する。
半導体プロセスは、種々の理由により、ウエハをプロセス温度まで上げるために加熱を使用することがある。いくつかのプロセスでは、ウエハは、処理チャンバの部品と接触する前に加熱される。ウエハと処理チャンバ部品との間の温度の不一致が大きくなると、ウエハを部品に接触させるときに、ウエハに熱衝撃を与える可能性がある。熱衝撃は、ウエハに、反り、及び/又は、ウエハが保持表面から飛び出すなどの望ましくない影響を与える可能性がある。本発明者らは、チャンバ部品及びウエハを同様の温度にすることにより、望ましくない影響を防止又は低減しうることを見出した。しかしながら、放射ランプによって供給される加熱によりチャンバで使用される部品を測定することは、ウエハを加熱するだけでなく、チャンバ部品の温度読み取り値に影響を及ぼすランプ放射のために、いくつかの課題を提起する。
したがって、本発明者らは、半導体処理チャンバ内で使用される部品の温度を得るための改善された方法及び装置を提供した。
本明細書において、半導体処理チャンバの内部アセンブリの熱情報を得るための方法及び装置が提供される。
いくつかの実施形態では、処理チャンバ内部のアセンブリの温度を測定するための装置は、ランプ放射源とアセンブリとの間に配置されるように構成されたランプ放射フィルタリング窓と、ランプ放射フィルタリング窓とアセンブリとの間に配置されるように構成された光パイプであって、アセンブリから放出された赤外線放射を光パイプを通すように方向転換するように構成された斜面を備える第1の端部を有し、かつ第1の端部に対して遠位の第2の端部を有する、光パイプと、光パイプの第2の端部からの赤外線放射をコリメートし、フィルタリングし、かつフォーカスするように構成された光学アセンブリと、光学アセンブリから出力を受信し、かつ赤外線放射を表す少なくとも1つの信号を生成するように構成された光学検出器と、少なくとも1つの信号を温度値に変換する温度回路とを備えうる。
いくつかの実施形態では、本装置は、ランプ放射フィルタリング窓が、約2.7ミクロンから約2.8ミクロンの波長を有する放射を吸収するウェットクォーツ材料で作製され、光パイプが、サファイア材料で作製され、光パイプが、処理チャンバ内でアセンブリの上面に平行に設置されるように構成され、斜面が、約45度の角度を有し、本装置は、光パイプの第1の端部において、光パイプへの赤外線放射を可能にするように構成される開口部を設けつつ、光パイプを包囲するように構成されたシースであって、光パイプの汚染を低減するために、光パイプを包囲してパージガスを流すように構成されたパージチャネルを有するシースと、光パイプ及び光学アセンブリの少なくとも一部を包囲して、バックグラウンド熱放射を低減するために冷却剤を流すように構成された、液体冷却チャネルを備えるハウジングを更に備え、光学アセンブリが、第1の非球面コンデンサレンズ、光学バンドパスフィルタ、及び第2の非球面コンデンサレンズを含み、及び/又は光学アセンブリが、第1の非球面コンデンサレンズと第2の非球面コンデンサレンズとの間に介在する反射防止コーティングを備えるゲルマニウムレンズを更に含む。
いくつかの実施形態では、処理チャンバ内部のアセンブリの温度を測定するための装置は、ランプ放射フィルタリング窓とアセンブリとの間に配置されるように構成された光パイプであって、アセンブリから放出された赤外線放射を光パイプを通すように方向転換するように構成された斜面を備える第1の端部を有し、かつ第1の端部に対して遠位の第2の端部を有する、光パイプと、光パイプの第2の端部からの赤外線放射をコリメートし、フィルタリングし、かつフォーカスするように構成された光学アセンブリと、光学アセンブリから出力を受信し、かつ赤外線放射を表す少なくとも1つの信号を生成するように構成された光学検出器と、少なくとも1つの信号を温度値に変換する温度回路とを備えうる。
いくつかの実施形態では、装置は、光パイプが、約2.7ミクロンから約2.8ミクロンの波長を有するアセンブリの表面からの放射を検出するように構成され、光パイプが、サファイア材料で作製され、光パイプが、処理チャンバ内でアセンブリの上面に平行に設置されるように構成され、斜面が、約45度の角度を有し、本装置は、光パイプの第1の端部において、光パイプへの赤外線放射を可能にするように構成される開口部を設けつつ、光パイプを包囲するように構成されたシースであって、光パイプの汚染を低減するために、光パイプを包囲してパージガスを流すように構成されたパージチャネルを有するシースと、光パイプ及び光学アセンブリの少なくとも一部を包囲するハウジングであって、バックグラウンド熱ノイズを低減するために冷却剤を流すための液体冷却チャネルを有するハウジングを更に備え、光学アセンブリが、第1の非球面コンデンサレンズ、光学バンドパスフィルタ、及び第2の非球面コンデンサレンズを含み、及び/又は光学アセンブリが、反射防止コーティングを備えるゲルマニウムフィルタを更に含む。
いくつかの実施形態では、処理チャンバ内部のアセンブリの温度を測定するための装置は、ランプ放射フィルタリング窓とアセンブリとの間に配置されるように構成された光パイプであって、アセンブリから放出された赤外線放射を光パイプを通すように方向転換するように構成された斜面を備える第1の端部を有し、かつ第1の端部に対して遠位の第2の端部を有する、光パイプと、光パイプの第2の端部からの赤外線放射をコリメートし、フィルタリングし、かつフォーカスするように構成された光学アセンブリと、光学アセンブリから出力を受信し、かつ赤外線放射を表す少なくとも1つの信号を生成するように構成された光学検出器と、少なくとも1つの信号を温度値に変換する温度回路と、温度値を受信し、温度値に基づいて処理チャンバの1つ又は複数のプロセスを調整するように構成されるコントローラとを備えうる。
以下に他の実施形態及び更なる実施形態が開示される。
上記で簡潔に要約され、以下でより詳細に論じられる本原理の実施形態は、添付図面に示された原理の例示的な実施形態を参照することによって理解することができる。しかし、本原理は他の等しく有効な実施形態を許容しうることから、添付図面は、本原理の典型的な実施形態のみを例示しており、ゆえに、範囲を限定するものと見なすべきではない。
理解を容易にするために、可能な場合には、複数の図に共通する同一の要素を指し示すために同一の参照番号を使用した。図面は縮尺どおりには描かれておらず、明確化するために簡略化されうる。1つの実施形態の要素及び特徴は、更なる記述がなくても、他の実施形態に有益に組み込まれうる。
本方法及び装置は、例えば、ウエハ予熱中のエッジリングのような内部プロセスチャンバアセンブリの測定を可能にする。本方法及び装置は、有利には、例えば、急速熱処理(RTP)チャンバなどにおける、例えば、ウエハとエッジリングとの間の、温度の不一致を最小限に抑える。RTPチャンバにおけるウエハアウトオブポケット(Wafer Out Of Pocket:WOOP)問題に対する解決策を有益に提供するために、処理中の温度の不一致の低減が利用されうる。また、本方法及び装置は、処理チャンバに高価で時間のかかるチャンバ底部の変更を要求することなく、既存のチャンバを改造するための費用効果のある方法を提供する。
いくつかの実施形態では、処理チャンバの内部アセンブリからの赤外線放射を集めるために、光パイプ高温計アセンブリが使用される。光パイプ高温計アセンブリは、ウエハ及び/又はプロセスキットの漏れに対して完全に耐性があり、安価で簡単な設置のために既存の処理チャンバビューポートを利用することができ、高価で時間のかかる処理チャンバ底部を修正する必要がなくなる。光パイプ高温計アセンブリはまた、フィードバックループの設定点を調整するのを容易にし、処理チャンバ内の温度を一致させるのを補助するために使用されうる。いくつかの実施形態では、光パイプ高温計アセンブリは、カリフォルニア州サンタクララのApplied Materials社製のRadiance(登録商標)チャンバなどのRTPチャンバのエッジリング温度を測定するために使用される。エッジリングの上面は、処理チャンバの上部領域に設置された加熱ランプから強い放射を受け取る。ランプ放射は、温度測定値及び/又は高温計読み取り値の飽和に大きな誤差をもたらす可能性がある。本原理の方法及び装置は、ランプ放射に反応せず、かつウエハの温度を制御し、エッジリングの温度に一致させることができるように、ウエハ予熱のための設定点を調整するためにも使用できる光パイプ高温計アセンブリを提供する。
以下の例は、RTPチャンバ及びエッジリングを利用するが、本原理の方法及び装置は、RTPチャンバのみに限定されず、エッジリング温度の測定のみに限定されない。本原理の方法及び装置は、他の処理チャンバ、及び処理チャンバ内部のアセンブリの他の温度測定に利用されうる。図1は、チャンバ本体106に向かってランプ放射104を生成する加熱ランプ102を備えたRTPチャンバ100を示す。チャンバ本体106は、エッジリング108及びウエハ高温計110を含む。ウエハ高温計110は、ウエハ112の下からウエハ112の温度を決定するために使用される。ウエハ112及びエッジリング108は、上方からランプ放射104に曝露される。図2の断面図200Aは、ウエハ112がリフトピン202によってエッジリング108から浮き上がった予熱状態のウエハ112を示す。図2の断面図200Bでは、ウエハ112とエッジリング108の温度が不一致であるため、ウエハ112がエッジリング108上まで下降すると、ウエハ112がエッジリング108から飛び落ちる(WOOP条件)。本発明者らは、ウエハ112の予熱温度とエッジリング108の温度が類似していれば、ウエハ112の反りとWOOP条件が排除又は低減されうることを見出した。エッジリング108の温度が、ウエハ112の予熱中に分かる場合、エッジリング108の温度は、ウエハ112の予熱温度の設定点として使用することができ、温度の不一致が解消される。
図3は、本原理のいくつかの実施形態を含む処理チャンバ300の断面図である。加熱ランプ102とチャンバ本体106との間に、ランプ放射フィルタリング窓302が配置される。ランプ放射フィルタリング窓302は、波長の特定のバンドにわたってランプ放射を遮断し、フィルタリングされたランプ放射304を生成する。いくつかの実施形態では、ランプ放射フィルタリング窓302は、約2.7ミクロンから約2.8ミクロンの波長バンド内のランプ放射を遮断するように構成されたOH含有量の高いクォーツ(石英)、すなわち「ウェットクォーツ(wet quartz)」で作製されうる。いくつかの実施形態では、クォーツのOH含有量は、約1000百万分率(ppm)以上である。いくつかの実施形態では、クォーツのOH含有量は、約1000ppmから約1200ppmである。本発明者らは、フィルタリングされたバンド内のランプ放射電力損失が使用可能な加熱電力に及ぼす影響は低いことを見出した。影響が低いのは、ランプ放射電力がより短い波長のスペクトル範囲に集中していることによるものであり、その波長スペクトル範囲は、フィルタリングされたバンドがランプ放射のスペクトル放射ピークの約15%を表しているにすぎず、シリコンウエハ吸収は、ウエハが約500℃未満の場合、フィルタリングされたバンドにおいて非常に低い。ランプ放射フィルタリング窓302とエッジリング108との間に、遮断された波長バンドに感応する光パイプ高温計アセンブリ306が配置される。光パイプ高温計アセンブリ306は、ウエハ112を加熱するために使用されるフィルタリングされたランプ放射304に反応せず、フィルタリングされた波長バンドのエッジリング放射308を検出する。本発明者らは、フィルタリングされたスペクトル範囲で機能する高温計を使用することにより、温度測定において高温計がランプ放射の影響を受けないことを見出した。
図4は、いくつかの実施形態による、光パイプ高温計アセンブリ402の断面図400を示す。光パイプ高温計アセンブリ402は、光パイプ404と、光学アセンブリ408と、検出器アセンブリ410とを含む。光パイプ404は、斜面406を備えた第1の端部414と、光学アセンブリ408とインターフェースで接続する第1の端部414の遠位にある第2の端部416とを含む。いくつかの実施態様において、光パイプ404は、切断端又は斜角端を有するサファイアロッドでありうる。斜角端は、内部で赤外線放射を反射するように研磨される。いくつかの実施形態では、斜面406は、約45度の角度で切断される。いくつかの実施形態では、光パイプ404は、約2ミリメートルの直径を有しうる。いくつかの実施形態では、光学アセンブリ408は、1つ又は複数の非球面コンデンサレンズ及び光学バンドパスフィルタ(例えば、図5参照)を含みうる。光学アセンブリ408は、波長選択を提供し、バックグラウンド放射を最小化する。光学アセンブリ408は、検出器アセンブリ410とインターフェースで接続する。
検出器アセンブリ410は、光学情報を、温度処理回路412によって受信することができる少なくとも1つの信号に変換する。本発明者らは、ウエハ処理のためのフィードバックループにおいてエッジリング温度を使用するためには、検出速度を速くしなければならない(例えば、約100Hz以上)ことを見出した。最も典型的なサーモパイル検出器は、フィードバック処理で使用するには遅すぎる。本発明者らは、光起電検出器を使用することにより、高速の温度取得が可能になることを見出した。検出器が、約2.7ミクロンから約2.8ミクロンのフィルタリングされたバンドで機能するように選択される場合、シリコンフォトダイオード又はヒ化ガリウムインジウム(InGaAs)ダイオードのような典型的な光起電力検出器は、フィルタリングされたバンドの範囲には適さない。本発明者らは、冷却されていないヒ化インジウムアンチモン化物(InAsSb)又はヒ化インジウム(InAs)光起電検出器が使用できることを見出した。InAsSb検出器は、通常、約3ミクロンから約5ミクロンの範囲で利用される。非冷却検出器によって、より単純な高温計設計(コンパクトで、電力供給不要など)が可能になるが、冷却された検出器によって、より低い範囲の温度検出が可能になる。InGaAs検出器は、約2.7ミクロンから約2.8ミクロンのフィルタリングされたバンドにおいて、なおも満足な応答範囲を有しうる。InAs検出器は、約1ミクロンから約3.5ミクロンのスペクトル応答を有する。焦電検出器もまた、利用されうる。
温度処理回路412は、少なくとも1つの信号を、プロセスコントローラ(例えば、図6を参照)によって利用されうる温度値に変換する。温度処理回路412は、光パイプ高温計アセンブリ402の一部であり、及び/又はコントローラ606(図6を参照)の一部でありうる。エッジリング108の表面420からの赤外線418は、光パイプ404の第1の端部414によって受け取られ、斜面406によって反射され、光パイプ404の長さを下って光学アセンブリ408に方向転換され、検出器アセンブリ410上にフォーカスされる前に、赤外線放射がコリメートされ、フィルタリングされる。
図5は、いくつかの実施形態による光学アセンブリ408の側面図500を示す。赤外線418は、光パイプ404を下って光パイプ404の第2の端部416に方向付けられ、そこで赤外線418は、第1の非球面コンデンサレンズ502上に発散する。使用されるのは、非球面コンデンサレンズであるが、これは、非球面コンデンサレンズが、通常のレンズより多くの光を集め、より広い発散ビームで機能し、より短い焦点距離を有するため、よりコンパクトな設計が可能になるためである。第1の非球面コンデンサレンズ502は、サファイア又は成形材料で作製されうる。本発明者らは、Planckの方程式によって計算することができるゼロでない(ケルビン)周囲温度のために、高温計内部の部品が発生する熱放射が常に少量であることを見出した。計算された値は、作動波長周囲のかなりの量のバックグラウンド放射と等価であり、温度精度を低下させる。検出器のスペクトル範囲よりも広いスペクトル範囲にわたって透明なレンズ材料を使用することによって、温度精度が高められうる。
光パイプ404は、広い受け入れ角度を有し、検出器アセンブリ410に直接結合される場合、光パイプ404の第2の端部416における大きな円錐角512のために、バンドパスフィルタにおいて著しいバンドシフトが生じるであろう。第1の非球面コンデンサレンズ502は、光パイプ404から広く発散する赤外線放射をコリメートするために使用される。コリメートされた赤外線放射は、非変動入射角で、光学バンドパスフィルタ504内に赤外線放射を送り、シフトを低減し、光学バンドパスフィルタ504のフィルタリング精度を高める。第1の非球面コンデンサレンズ502は、より高い開孔数(NA)を有し、赤外線放射収集力(infrared radiation collection power)を高める。光学バンドパスフィルタ504は、ある範囲の波長へのシフトを最小限に抑えて、赤外線418をフィルタリングする。いくつかの実施形態では、光バンドパスフィルタ504を通過する波長の範囲は、約2.7ミクロンと約2.8ミクロンとの間でありうる。
いくつかの実施形態では、InAsタイプの検出器が使用される場合、バックグラウンドランプ放射を更に抑制するために、反射防止コーティング510を備えたオプションのシリコン又はゲルマニウムフィルタ506が使用されうる。本発明者らは、バンドパスフィルタが、バンドパス領域の外側の波長の理想的な遮断を有していないことを見出した。ゲルマニウムは、約1.6ミクロンから約1.7ミクロンの吸収エッジを有し、シリコンは、約1.1ミクロンの吸収エッジを有しており、これは、シリコンが1.1ミクロン未満で不透明となり、ゲルマニウムが1.6~1.7ミクロン未満で不透明となることを意味している。オプションのシリコン又はゲルマニウムフィルタ506は、望ましくないランプ放射波長を更に抑制するために使用することができ、検出器アセンブリ410が更に保護される。シリコン及びゲルマニウムは、高反射性であり、著しい光損失を引き起こす。反射防止コーティング510は、バンドパス波長(例えば、約2.7ミクロンから約2.8ミクロン)での反射を低減する。次いで、赤外線418は、第2の非球面コンデンサレンズ508によって検出器アセンブリ410上にフォーカスされる。第2の非球面コンデンサレンズ508は、サファイア又は成形材料で作製されうる。本発明者らは、より長い波長の検出器について、ハウジングからの熱放射を減少させ、温度精度を高めるために、内部が研磨されたアルミニウム合金を有するハウジングが使用されうることを見出した。
図6は、いくつかの実施形態による、コントローラ606とインターフェースで接続する光パイプ高温計アセンブリ604を備えたRTPチャンバ602の上面図600を示す。RTPチャンバ602は、ウエハ618を挿入及び除去するためのスリットポート608と、ウエハ処理中にガスを除去するためのガス排気口610と、ウエハ618を観察するために使用される第1のビューポート612と、光パイプ高温計アセンブリ604と共に使用するために変換された第2のビューポート614とを有する。光パイプ高温計アセンブリ604は、第2のビューポート614内に容易に後付けすることができる。光パイプ高温計アセンブリ604は、エッジリング616の温度を読み取るための高価なチャンバ底部の修正を必要としない。光パイプ高温計アセンブリ604は、温度処理回路620を介してコントローラ606とインターフェースで接続し、かつ/又はコントローラ606と直接インターフェースで接続しうる(図示せず)。いくつかの実施形態では、光パイプ高温計アセンブリ604はまた、光パイプの周囲から汚染物質を洗い流すためにパージガスを供給するパージガス供給部622とインターフェースで接続しうる。いくつかの実施形態では、光パイプ高温計アセンブリ604はまた、赤外線放射の光パイプ透過を妨害する光パイプ高温計アセンブリ604からの迷熱放射(thermal stray radiation)を低減するのを助けるために、液体冷却剤供給部624とインターフェースで接続しうる。いくつかの実施形態では、液体冷却剤は、水などでありうる。
コントローラ606は、RTPチャンバ602の直接制御を使用して、又は代替的には、RTPチャンバ602に関連するリモートコンピュータ(又はコントローラ)を制御することによって、RTPチャンバ602の動作を制御する。動作中に、コントローラ606により、RTPチャンバ602及び/又は他のシステムからのデータ収集及びフィードバックが可能になり、RTPチャンバ602の性能を最適化する。コントローラ606は、一般に、中央処理装置(CPU)626と、メモリ628と、サポート回路630とを含む。CPU626は、工業的な設定で使用可能な汎用コンピュータプロセッサの任意の形態でありうる。サポート回路630は、従来通りにCPU626に結合され、キャッシュ、クロック回路、入出力サブシステム、電源などを備えうる。上述のような方法のようなソフトウェアルーチンは、メモリ628に記憶され、CPU626によって実行されると、CPU626を特定目的のコンピュータ(コントローラ606)に変換する。ソフトウェアルーチンはまた、RTPチャンバ602から遠隔に位置する第2のコントローラ(図示せず)によって記憶及び/又は実行されうる。
メモリ628は、CPU626によって実行されると、半導体プロセス及び機器の動作を容易にするための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628内の命令は、本原理の方法を実施するプログラムなどの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いずれか1つに従いうる。一例では、本開示は、コンピュータシステムと共に使用される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、実装されうる。プログラム製品のプログラムは、(本明細書に記載の方法を含む)諸態様の機能を規定する。例示的なコンピュータ可読記憶媒体には、情報が永久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、又は任意の種類のソリッドステート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ソリッドステートランダムアクセス半導体メモリ)が含まれるが、これらに限定されない。そのようなコンピュータ可読記憶媒体は、本明細書で説明される方法の機能を指示するコンピュータ可読命令を搬送する際には、本原理の態様である。
温度測定において良好な精度を有するために、本発明者らは、光パイプを清潔に保つ必要があることを見出した。特定の用途では、ガス放出が行われ、その結果、温度測定に影響を与える光パイプ表面上に堆積することがある。本発明者らは、赤外線放射を受け取るためにシースの底部側に小さな開口部を有する閉鎖端シースを用いることにより、使用中に光パイプを清浄に保つために、光パイプをパージガスでパージできることを見出した。図7は、いくつかの実施態様による、光パイプ714を囲むシース712内にパージガスポート730を備えたパージガスチャネル704を有する、光パイプ高温計アセンブリ702の断面図700である。いくつかの実施形態では、シース712は、例えば6061などのアルミニウム合金で形成される。機械加工後に、シース712の表面上に形成される保護自然酸化物層の損傷を回避するために、シース712は注意深く取り扱われる。次に、シース712の外面がマスクされ、その一方で、内面が硬質陽極酸化される。外面は低い放射率を有するので、熱吸収は低い。内面は、より低い反射率を有するので、バックグラウンドの迷光放射は減少し、温度精度が向上する。
いくつかの実施形態では、光パイプ高温計アセンブリ702は、RTPチャンバ706のビューポート内に後付けされ、チャンバ本体アセンブリ710上のエッジリング708上を延びるように構成される。シース712は、エッジリング708からの赤外線放射720が光パイプ714の第1の端部718に到達できるようにする開口部716を含む。シース712は、光パイプ714の第1の端部718を覆い、光パイプ714内への前方への光漏れを防ぎ、温度測定の精度を高める。光パイプ714の第1の端部718上の斜面722は、光パイプ714の第1の端部718から遠位の、光パイプ714の第2の端部726において、赤外線720を光学アセンブリ724に方向転換する。次いで、赤外線720は、光学アセンブリ724から検出器アセンブリ728まで通過する。次いで、検出器アセンブリ728は、赤外線720を表す少なくとも1つの信号を温度プロセス回路(図示せず、例えば、図4、温度処理回路412、及び図6、温度処理回路620を参照)に送る。いくつかの実施形態では、パージガスチャネル704は、パージガスポート730から光パイプ714の第1の端部718の開口部716まで延びる。いくつかの実施形態では、パージガスチャネル704は、第1の端部718から第2の端部726まで光パイプ714の全長を完全に取り囲むように延びる。パージガスチャネル704により、パージガス、例えば、限定されないが、乾燥窒素などの不活性ガスが、光パイプ714上を流れることができるようになり、光パイプ高温計アセンブリ702の精度を低下させることになる光パイプ714の周囲からの汚染物質を除去する際の助けとなる。
図8は、いくつかの実施形態による、パージガス流802を示す、光パイプ高温計アセンブリ702の断面図800である。パージガスがパージガスポート730に入ると、パージガスは、パージガスチャネル740を通って光パイプ714の周囲を流れ、次いで開口部716を通ってRTPチャンバ(図示せず)に流入する。パージガス流802は、シース712の開口部716を出る際に、エッジリング708の表面804の部分806上にわずかな温度降下をもたらしうる。いくつかの実施形態では、エッジリング708は回転しているので、エッジリング708に対する冷却効果は最小であり、局所化されない。パージガス流802は、エッジリング708に対する望ましくない冷却効果を低減するために、例えば、約10から約1000のような低いsccm(標準立方センチメートル/分)速度に保たれる。
図9は、いくつかの実施形態による、RTPチャンバアセンブリ906のビューポート904のための、光パイプ高温計アセンブリ902の等角図900である。光パイプ高温計アセンブリ902は、光パイプ、パージガスチャネル、及びパージガスを排出し、またエッジリングから赤外線放射を受け取るための開口部を収納するシース延長部908を有する。シース本体910は、光パイプ及びパージチャネルを更に包含し、フランジ912内のパージガスポート914からパージガスを分配する。また、シース本体910は、フランジ912内の冷却剤ポート916で供給される液体冷却で光パイプ高温計アセンブリ902を冷却するための内部冷却チャネルを提供することができる。光パイプ高温計アセンブリ902は、接続点918を含み、光パイプ高温計アセンブリ902が、エッジリングから受信した温度情報を中継するために、他の部品とインターフェースで接続できるようにする。図10は、いくつかの実施態様による、冷却剤チャネル1008を備えた光パイプ高温計アセンブリ902の等角図1000である。いくつかの実施形態では、冷却剤チャネル1008は、第1のパージガスチャネル部分1006とともにシース本体910の下部1010に形成されうる。シース本体910の上部1002は、冷却剤チャネル1008を密閉するために下部1010にカバーを提供する。
図11は、いくつかの実施形態による、第1の冷却剤チャネル1102、第2の冷却剤チャネル1104、及び第3の冷却剤チャネル1106を有する、光パイプ高温計アセンブリ902の等角図1100である。いくつかの実施態様において、第1の冷却剤チャネル1102及び第2の冷却剤チャネル1104は、シース本体910を通り、フランジ912を通って、長手方向に穿孔することによって形成され、フランジ912内の冷却剤ポート916に接続する長手方向の冷却剤チャネルを形成しうる。第3の冷却剤チャネル1106は、第1の冷却剤チャネル1102及び第2の冷却剤チャネル1104に直角にシース本体910を穿孔することにより形成され、第3の冷却剤チャネル1106が第1の冷却剤チャネル1102及び第2の冷却剤チャネル1104と交差して、冷却剤ポート916A、916Bの間に単一の冷却剤経路を形成する。第1のプラグ1108は、冷却剤ポート916Aから遠位の第1の冷却剤チャネル1102の端部1120に挿入される。第2のプラグ1110は、冷却剤ポート916Bから遠位の第2の冷却剤チャネル1104の端部1122に挿入される。第3のプラグ1112は、第3の冷却剤チャネル1106の第1の端部1116に挿入され、第4のプラグ1114は、第3の冷却剤チャネル1106の第2の端部1118に挿入される。パージガスチャネルの第1の部分1126は、フランジ912の一部を通って垂直に穿孔することによって形成される。パージガスチャネルの第2の部分1124は、第2の部分1124がパージガスポート914の遠位の第1の部分1126の端部1128と交差するまで、シース本体910を通って水平に穿孔することによって形成される。
図12は、いくつかの実施形態による、処理チャンバ内のアセンブリの温度を検出する方法1200である。ブロック1202において、ランプ放射は、約2.7ミクロンから約2.8ミクロンの波長を遮断するようにフィルタリングされる。いくつかの実施形態では、約1000ppmから約1200ppm以上のOH含有量を有するウェットクォーツが、ランプ放射をフィルタリングするために使用されうる。ブロック1204では、赤外線放射が、光パイプを介して、クォーツ吸収バンドにおいて処理チャンバ内部のアセンブリの表面から検出される。いくつかの実施態様では、光パイプは、サファイアで作製される。いくつかの実施形態では、赤外線放射は、赤外線放射が光パイプによって検出できるようにする開口端を有するシースで覆われた光パイプによって検出される。いくつかの実施形態では、光パイプは、赤外線放射を光パイプの長さを下って方向転換する斜面を一端に有しうる。ブロック1206では、アセンブリからの赤外線放射の吸収中に、光パイプ上及び光パイプ周囲にパージガスを流すことによって、光パイプ周囲の汚染物質が除去される。ブロック1208では、光パイプハウジングが液体冷却剤で冷却され、光パイプハウジングからの熱放射によって生じる迷熱放射を低減するのを容易にする。ブロック1210では、光パイプからの赤外線放射は、第1の非球面コンデンサレンズを使用してコリメートされる。いくつかの実施形態では、第1の非球面コンデンサレンズは、サファイアから又は成形材料から作製されうる。ブロック1212では、次いで、赤外線放射は、光学バンドパスフィルタでフィルタリングされる。いくつかの実施形態では、光バンドパスフィルタは、約2.7ミクロンから約2.8ミクロンまでの波長を通過させる。ブロック1214では、オプションで、不要な波長を更にフィルタリングするために、反射防止コーティングを有するゲルマニウムフィルタを使用することによって、赤外線放射がフィルタリングされる。ブロック1216では、赤外線放射は、第2の非球面コンデンサレンズで光学検出器上にフォーカスされる。いくつかの実施態様では、第2の非球面コンデンサレンズは、サファイアから又は成形材料から作製されうる。ブロック1218では、赤外線放射から温度値が生成される。いくつかの実施形態では、光学検出器は、赤外線放射を赤外線放射を表す少なくとも1つの信号に変換しうる。次いで、少なくとも1つの信号は、温度処理回路によって処理されて、少なくとも1つの信号を温度値に変換しうる。次いで、温度値は、処理チャンバ内のプロセス等を制御する際に使用するためのコントローラに渡されうる。
本原理による実施形態は、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア、又はこれらの任意の組み合わせで実装されうる。実施形態はまた、1つ又は複数のコンピュータ可読媒体を使用して記憶された命令として実施され、これは、1つ又は複数のプロセッサによって読み取られ、実行されうる。コンピュータ可読媒体は、マシン(例えば、1つ又は複数のコンピューティングプラットフォーム上で実行されるコンピューティングプラットフォーム又は「仮想マシン」)によって、可読形式で情報を記憶又は送信するための任意のメカニズムを含みうる。例えば、コンピュータ可読媒体は、任意の適切な形態の揮発性又は不揮発性メモリを含みうる。いくつかの実施形態では、コンピュータ可読媒体は、非一過性のコンピュータ可読媒体を含みうる。
上記は、本原理の実施形態を対象としているが、本原理の基本的な範囲から逸脱することなく、本原理の他の実施形態及び更なる実施形態が考案されうる。
Claims (20)
- 処理チャンバ内部のアセンブリの温度を測定するための装置であって、
ランプ放射源と前記アセンブリとの間に配置されるように構成されたランプ放射フィルタリング窓と、
前記ランプ放射フィルタリング窓と前記アセンブリとの間に配置されるように構成された光パイプであって、前記アセンブリから放出された赤外線放射を前記光パイプを通すように方向転換するように構成された斜面を備える第1の端部を有し、かつ前記第1の端部に対して遠位の第2の端部を有する、光パイプと、
前記光パイプの前記第2の端部からの前記赤外線放射をコリメートし、フィルタリングし、かつフォーカスするように構成された光学アセンブリと、
前記光学アセンブリから出力を受信し、かつ前記赤外線放射を表す少なくとも1つの信号を生成するように構成された光学検出器と、
前記少なくとも1つの信号を温度値に変換する温度回路と
を備える、装置。 - 前記ランプ放射フィルタリング窓は、約2.7ミクロンから約2.8ミクロンの波長を有する放射を吸収するウェットクォーツ材料で作製される、請求項1に記載の装置。
- 前記光パイプは、サファイア材料で作製される、請求項1に記載の装置。
- 前記光パイプは、前記処理チャンバ内で前記アセンブリの上面に平行に設置されるように構成される、請求項1に記載の装置。
- 前記斜面は、約45度の角度を有する、請求項1に記載の装置。
- 前記光パイプの前記第1の端部において、前記光パイプへの赤外線放射を可能にするように構成される開口部を設けつつ、前記光パイプを包囲するように構成されたシースであって、前記光パイプの汚染を低減するために、前記光パイプを包囲してパージガスを流すように構成されたパージチャネルを有するシース
を更に備える、請求項1に記載の装置。 - 前記光パイプ及び前記光学アセンブリの少なくとも一部を包囲して、バックグラウンド熱放射を低減するために冷却剤を流すように構成された、液体冷却チャネルを備えるハウジング
を更に備える、請求項1に記載の装置。 - 前記光学アセンブリは、第1の非球面コンデンサレンズ、光学バンドパスフィルタ、及び第2の非球面コンデンサレンズを含む、請求項1に記載の装置。
- 前記光学アセンブリが、前記第1の非球面コンデンサレンズと前記第2の非球面コンデンサレンズとの間に介在する反射防止コーティングを備えるゲルマニウムレンズを更に含む、請求項8に記載の装置。
- 処理チャンバ内部のアセンブリの温度を測定するための装置であって、
ランプ放射フィルタリング窓と前記アセンブリとの間に配置されるように構成された光パイプであって、前記アセンブリから放出された赤外線放射を前記光パイプを通すように方向転換するように構成された斜面を備える第1の端部を有し、かつ前記第1の端部に対して遠位の第2の端部を有する、光パイプと、
前記光パイプの前記第2の端部からの前記赤外線放射をコリメートし、フィルタリングし、かつフォーカスするように構成された光学アセンブリと、
前記光学アセンブリから出力を受信し、かつ前記赤外線放射を表す少なくとも1つの信号を生成するように構成された光学検出器と、
前記少なくとも1つの信号を温度値に変換する温度回路と
を備える、装置。 - 光パイプは、約2.7ミクロンから約2.8ミクロンの波長を有する前記アセンブリの表面からの放射を検出するように構成される、請求項10に記載の装置。
- 前記光パイプは、サファイア材料で作製される、請求項10に記載の装置。
- 前記光パイプは、前記処理チャンバ内で前記アセンブリの上面に平行に設置されるように構成される、請求項10に記載の装置。
- 前記斜面は、約45度の角度を有する、請求項10に記載の装置。
- 前記光パイプの前記第1の端部において、前記光パイプへの赤外線放射を可能にするように構成される開口部を設けつつ、前記光パイプを包囲するように構成されたシース
を更に備える、請求項10に記載の装置。 - 前記シースは、前記光パイプの汚染を低減するために、前記光パイプを包囲してパージガスを流すように構成されたパージチャネルを有する、請求項15に記載の装置。
- 前記光パイプ及び光学アセンブリの少なくとも一部を包囲するハウジングであって、バックグラウンド熱ノイズを低減するために冷却剤を流すための液体冷却チャネルを有するハウジング
を更に備える、請求項16に記載の装置。 - 前記光学アセンブリは、第1の非球面コンデンサレンズ、光学バンドパスフィルタ、及び第2の非球面コンデンサレンズを含む、請求項10に記載の装置。
- 前記光学アセンブリは、反射防止コーティングを備えるゲルマニウムフィルタを更に含む、請求項18に記載の装置。
- 処理チャンバ内部のアセンブリの温度を測定するための装置であって、
ランプ放射フィルタリング窓と前記アセンブリとの間に配置されるように構成された光パイプであって、前記アセンブリから放出された赤外線放射を前記光パイプを通すように方向転換するように構成された斜面を備える第1の端部を有し、かつ前記第1の端部に対して遠位の第2の端部を有する、光パイプと、
前記光パイプの前記第2の端部からの前記赤外線放射をコリメートし、フィルタリングし、かつフォーカスするように構成された光学アセンブリと、
前記光学アセンブリから出力を受信し、かつ前記赤外線放射を表す少なくとも1つの信号を生成するように構成された光学検出器と、
前記少なくとも1つの信号を温度値に変換する温度回路と、
前記温度値を受信し、前記温度値に基づいて処理チャンバの1つ又は複数のプロセスを調整するように構成されるコントローラと
を備える、装置。
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