圖將不可見的部分顯示為虛線，以促成解釋。彈簧240鄰接設置于外殼234內的彈簧支撐件242，并對最上方的透鏡223a施加壓力。此力量接著通過間隔器238與剩余透鏡223b-223e傳輸，以將透鏡223a-223e固定至外殼234的所述底部部分。如此，可避免使用在處理區域106的高溫氛圍中可能退化的膠水或其他粘結復合物。一個實施方式中，透鏡223a-223e在其表面上具有相同的曲率。然而，應考慮到透鏡223a-223e的所述曲率可為不同的，以產生來自廣角透鏡陣列223的所需視野。
[0026]梯度折射率(gradient index ,GRIN)棒透鏡(rod lens)244設置為穿過開口，所述開口中央地形成于彈簧支撐件242中。GRIN棒透鏡244通過所述透鏡材料內的折射率的連續變化而達到聚焦。GRIN棒透鏡244可耦合至光學組件，舉例而言，所述攝影機(顯示于圖1A)的透鏡，以促成所述圖像的聚焦以用于攝影機124的拍攝。一個實施方式中，GRIN棒透鏡244的頂表面可用環氧樹脂密封，以提供探頭122內的真空緊密密封。
[0027]以攝影機拍攝燈陣列的圖像的現有技術嘗試是不成功的，因為現有光學組件無法承受由所述燈陣列在所述處理區域附近所產生的高溫。由于探頭122的承受高溫與大溫度波動的能力，探頭122的利用促成了相鄰于高溫環境的使用，從而在沒有因過量的熱而損傷攝影機124或探頭122的情況下允許攝影機的使用。在處理時，探頭122可達到大約攝氏800度或更少的溫度，諸如大約攝氏400度或更少。然而，如圖1A中所繪示，探頭122穿過冷卻主體121，所述冷卻主體通過從探頭122移除熱而輔助所述探頭的溫度管理。
[0028]圖2繪示探頭122的一個實施方式;然而，也應考慮到額外的實施方式。另一個實施方式中，應考慮到廣角透鏡陣列223根據必須取得所需視角而包含比五個透鏡223a-223e更多或更少個透鏡。
[0029]圖3A繪示探頭122耦合至攝影機124(顯示于圖1A)的光學組件390。探頭122可耦合至光學組件390的聚焦區段391，并通過固定螺絲392固定。光學組件390可通過螺紋393固定至攝影機124。聚焦區段391可在基板平面提供焦深(depth of focus)，以通過忽略或不收集所不期望的IR輻射或反射(舉例而言，來自相鄰于所述基板的腔室組件)而增加確定基板溫度的準確性。
[0030]圖3B繪示依據本發明另一個實施方式的廣角透鏡組件323。所述廣角透鏡組件包含六個透鏡323A-323G以促成處理腔室內的所需視角。所述廣角透鏡組件可設置于探頭122內。如圖3B所繪示，透鏡323A-323G可依所需而具有不同的形狀與曲率，以產生所需的視角。此外，透鏡323A-323G可互相接觸，或可在彼此之間包含間隔器。另一個實施方式中，應考慮到透鏡323e與323f可被結合為單一透鏡。
[0031]圖4繪示依據本發明一個實施方式的監控基板溫度均勻性的方法的流程圖470。流程圖開始于操作472。在操作472中，處理腔室內的基板的圖像被實時拍攝，所述拍攝利用廣角透鏡，諸如探頭122(顯示于圖1B)內的廣角透鏡123與紅外線攝影機。在操作474中，所述拍攝的圖像接著傳輸至控制單元，諸如顯示于圖1A中的控制單元130。所述控制單元促成基板溫度均勻性的確定，舉例而言，通過將所拍攝的所述圖像與在操作476中儲存在所述控制單元中的參考圖像的比較，或利用軟件算法以分析所拍攝的所述圖像。
[0032]操作478中，所述燈的輸出被調整以促成橫越所述基板的溫度均勻性。舉例而言，選擇的燈區域可經受增加的供電以在相鄰于所述選擇的燈區域中促成增加的基板局部加熱。因此，能夠基于通過IR攝影機量測從基板輻射的熱而控制燈區域(或獨立燈)。操作480中，晶片的處理數據與歷史參考數據比較。舉例而言，用于處理目前基板而提供至每個燈區域的功率的量與歷史數據比較。操作482中，若當前基板的處理條件偏離所述歷史數據大于預定的容許量，則旗標(flag)被呈現至操作者。因此，操作者被通知所述處理腔室可能需要維護。此外，比較歷史分布促成了一致的基板間處理結果。另一個實施方式中，應考慮到所述晶圓可于操作472-482時旋轉。
[0033]圖5繪示如通過廣角透鏡(例如于圖2中繪示的廣角透鏡223a_223e)觀察的基板108的拍攝圖像350。所述廣角透鏡允許觀察實質上全部的基板108，盡管基板108定位相對地接近所述廣角透鏡。舉例而言，燈116與所述廣角透鏡之間的距離可小于大約5英寸或小于大約3英寸。廣角透鏡223的利用允許保持相對小的所述腔室體積保持相對地小。橫越拍攝圖像350的灰度級(grayscale)變化指示了溫度變化。為了清楚的目的而不顯示背景圖像，例如腔室環境。
[0034]—個范例中，所述控制單元可包含算法以將圖5中顯示的拍攝廣角圖像轉換成更常規的平面圖像。應考慮到，從廣角格式轉換所述圖像可促進將所述圖像與所述基準圖像比較的過程。
[0035]本發明的益處包含基板溫度均勻性的光學確定。紅外線攝影機與廣角透鏡的利用允許確定所述基板整個表面的溫度，而非僅為如先前使用高溫計確定的離散點。探頭的使用促進了所述廣角透鏡與所述紅外線攝影機的利用，所述探頭適于承受用于熱處理腔室中的升高的處理溫度。此外，所述益處包含基于以IR攝影機量測的基板輻射熱而控制燈區域。
[0036]盡管以上針對本發明的實施方式，但可在并未背離本發明的基本范疇的情況下設計本發明的其它及進一步的實施方式。且本發明的范圍由以下專利申請范圍確定。
【主權項】
1.一種處理腔室，所述處理腔室包括: 腔室主體； 設置于所述腔室主體中的燈陣列； 設置于所述腔室主體上方的蓋； 探頭，所述探頭設置為穿過所述腔室蓋內的開口，所述探頭在所述探頭的第一端上具有廣角透鏡陣列;及 紅外線攝影機，所述紅外線攝影機耦合至所述探頭的第二端。2.如權利要求1所述的處理腔室，其中所述廣角透鏡陣列包括多個透鏡，所述多個透鏡以間隔器分離。3.如權利要求1所述的處理腔室，其中所述探頭包括外殼與定位于所述外殼中的彈簧。4.如權利要求1所述的處理腔室，其中所述蓋包含在所述蓋中的冷卻通道。5.如權利要求1所述的處理腔室，其中所述廣角透鏡陣列具有大約160度至大約170度的視角。6.如權利要求1所述的處理腔室，其中所述蓋包含在所述蓋中的冷卻通道，所述冷卻通道與所述探頭熱連通(thermal communicat1n)。7.一種在處理腔室中監控燈性能的方法，所述方法包括以下步驟: 利用紅外線攝影機與廣角透鏡陣列拍攝所述處理腔室內的基板的圖像； 將拍攝的所述圖像傳輸至控制單元;及 從拍攝的所述圖像確定均勻性。8.如權利要求7所述的方法，所述方法進一步包括以下步驟:在將拍攝的所述圖像與參考圖像比較后，調整提供至所述燈陣列內的一或更多個燈的功率。9.如權利要求7所述的方法，所述方法進一步包括以下步驟:在所述拍攝圖像之前，提升所述處理腔室內的預熱環。10.如權利要求7所述的方法，其中在拍攝所述圖像時，透明基板定位于所述處理腔室內。11.如權利要求7所述的方法，其中從拍攝的所述圖像確定均勻性的步驟包括以下步驟:將拍攝的所述圖像與參考圖像比較。12.一種處理腔室，所述處理腔室包括: 腔室主體； 設置于所述腔室主體中的燈陣列； 設置于所述腔室主體上方的蓋； 探頭，所述探頭設置為穿過所述腔室蓋內的開口，所述探頭在所述探頭的第一端上具有廣角透鏡陣列，其中所述探頭包括外殼與定位于所述外殼中的彈簧，且其中所述廣角透鏡陣列包括多個透鏡;及 攝影機，所述攝影機耦合至所述探頭的第二端。13.如權利要求12所述的處理腔室，其中: 所述探頭的所述外殼包括不銹鋼； 所述廣角透鏡陣列具有大約160度至大約170度的視角； 所述蓋包含在所述蓋中的冷卻通道，所述冷卻通道與所述探頭熱連通;及 攝影機為紅外線攝影機。14.如權利要求12所述的處理腔室，其中: 所述蓋包含與所述蓋耦合的反射板，且其中所述探頭設置為穿過所述反射板； 所述探頭的所述外殼包括不銹鋼;及 所述外殼包括孔，所述孔具有大約3毫米至大約7毫米的直徑。15.如權利要求12所述的處理腔室，其中所述蓋包含在所述蓋中的冷卻通道，所述冷卻通道與所述探頭熱連通。
【專利摘要】本發明的實施方式一般關于用在處理腔室(諸如RTP腔室)中監控基板溫度均勻性的方法及裝置。基板溫度的監控利用耦合至具有廣角透鏡的探頭的紅外線攝影機。所述廣角透鏡被定位于所述探頭中并利用彈簧固定，且所述廣角透鏡能夠承受高溫處理。所述廣角透鏡促成了在單一圖像中觀察所述基板的實質上整個表面。所述基板的所述圖像可與參考圖像比較，以促成燈調整，若必要的話，以產生所述基板的均勻加熱。
【IPC分類】H01L21/324, H01L21/02
【公開號】CN105706219
【申請號】CN201480060466
【發明人】金·韋洛爾, 迪內士·卡納瓦德, 列昂尼德·M·特蒂特斯特, 諾曼·L·塔姆, 阿倫·繆爾·亨特
【申請人】應用材料公司
【公開日】2016年6月22日
【申請日】2014年10月17日
【公告號】US20150131698, WO2015069437A1