[發明專利]用于校準溫度測量器件的方法和用于確定晶片溫度的方法

有效

• 申請號: 201110061292.6
• 申請日: 2007-06-29
• 公開（公告）號: CN102156008B
• 公開（公告）日: 2017-03-01
• 發明（設計）人: 保羅·J·蒂曼斯
• 申請（專利權）人: 馬特森技術公司
• 主分類號: G01K15/00
• 分類號: G01K15/00;G01K11/12
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所11105
• 代理人: 吳艷

本申請是申請號為200780032373.5、申請日為2007年6月29日、申請人為馬特森技術公司、發明名稱為“用于確定晶片溫度的方法”的發明專利申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及用于校準溫度測量器件的方法和用于確定晶片溫度的方法。

背景技術

這里所用的熱處理室(thermal?processing?chamber)指的是迅速加熱物體，例如半導體晶片的設備。這種設備通常包括用于保持一個或更多半導體晶片或其它物體的基板保持器，以及用于加熱晶片的能源，例如加熱燈和/或電阻加熱器。在熱處理期間，半導體晶片根據預設的溫度體制在受控條件下被加熱。

許多半導體加熱過程要求晶片被加熱到高溫，使得在晶片被制造成器件時可出現各種化學和物理轉換。在快速熱處理期間，例如，半導體晶片被通常由燈陣列用通常少于幾分鐘的時間從大約300℃加熱到大約1200℃的溫度。在這些過程期間，一個主要目標是盡可能均勻地加熱晶片。

在半導體晶片的快速熱處理期間，需要監視和控制晶片溫度。具體地，對于所有當前和可預見到的高溫晶片處理，具有高精度、重復性和速度地確定晶片真實溫度很重要。準確測量晶片溫度的能力在所制造集成電路的質量和尺寸上具有直接的收益。

在晶片加熱系統中一個最嚴重的挑戰是能在加熱過程中準確測量基板的溫度。過去，研發了各種用于在熱處理室中測量基板溫度的手段和設備。這些設備包括例如高溫計，與基板直接接觸或與基板鄰近放置的熱電偶，以及采用激光干涉。

為了在熱處理室中使用高溫計，高溫計通常需要校準。因此，目前存在各種校準程序以將高溫計的溫度讀取與絕對和準確的溫度參考對準。在熱處理室中校準高溫計的一個廣泛采用的方法是在室內放置具有嵌入在晶片內的熱電偶的半導體晶片。由熱電偶獲取的溫度量度與從溫度測量設備收到的溫度讀取比較，并校正掉任何差異。

盡管這種方法很適合于校準溫度測量設備，例如高溫計，它卻要求相當多的時間校準儀器。因此，目前需要一種在熱處理室中非常快速地校準高溫計的方法，不會產生相當長的停機時間。具體地，需要一種不必打開熱處理室的情況下在熱處理室中校準高溫計的方法，從而保持熱處理室的完整和純凈。還需要在熱處理室中校準高溫計的簡單方法，可作為驗證光學高溫計系統正確運行的常規檢查而日常使用。

另外，需要一種可跨躍溫度范圍使用的在熱處理室中測量溫度和校準高溫計的方法，包括準確的高溫測量和/或校準。

發明內容

一種校準溫度測量器件的方法可包括：將入射光線導向校準晶片的第一側；檢測包括穿過晶片內光路并在反射平面反射的至少一束光線的光能量，所述反射平面區別于所述校準晶片的第一側；根據所檢測的能量確定晶片的吸收；根據所述吸收確定晶片的溫度；以及根據所確定的溫度校準溫度測量器件。例如，所述反射平面可包括晶片的兩個層之間的界面、晶片的兩個層之間的層、晶片的兩個層之間的縫隙、晶片的第二側或后側、以及可包括圖案或衍射光柵。

檢測光能量可包括檢測以預定角度射出校準晶片的第一側的至少一束光線。可在被選擇為使晶片表面反射率最小的入射角和偏振平面上引導所述入射光線。

所述晶片可包括吸收層和基板，所述吸收層和基板可從在入射光線的波長下具有不同折射率的材料中選擇，使得所述反射平面位于所述吸收層與所述基板的界面上。或者，所述晶片可在所述吸收層和所述基板之間包括至少一個附加層，反射平面定義在所述附加層。所述吸收層和所述基板可都包括硅，所述附加層可包括二氧化硅，不過其它材料適用于任何層。

所述晶片在所述吸收層與所述基板之間的界面上可包括光柵，所述光柵定義反射平面。然后所檢測的光能量可包括被所述光柵衍射的光。

所述晶片的第一側可包括抗反射涂層，所述晶片也可包括反射增強層或涂層，所述反射增強層定義所述反射平面。

所述晶片可包括在所述吸收層與基板之間的縫隙，所述縫隙定義所述反射平面。

所述晶片可包括有紋理的前側。

所述晶片可構造成使得所述反射平面和所述晶片的第一側相對彼此傾斜。例如，吸收層可構造成使得所述吸收層的第一表面不平行于后表面，或吸收層可位于具有漸縮形狀的另一層上。

被引導的光可用窄帶光源或寬帶光源發出，或可替代地包括其它電磁能量。

可構造并布置一個或多個光學元件以將從晶片反射的所選部分的光能量引導到至少一個檢測器中和/或將反射光的所選部分引導出所述檢測器。