[发明专利]金属有机物化学气相沉积设备中实时测量薄膜温度的方法及测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学检测设备，特别涉及一种金属有机物化学气相沉积设备中实时测量薄膜温度的方法及测量装置。

背景技术

随着LED技术的迅速发展，金属氧化物化学汽相淀积设备(MOCVD)生产设备越来越重要。该设备的发展不仅决定了LED的质量和性能，而且在很大程度上决定了LED制造的产量和成本。MOCVD生长工艺的相关参数的实时精确测量是任何改进MOCVD工艺及LED芯片努力的前提。因此，发展更高精度在位监测技术是MOCVD系统制造商的一个关键目标。

外延薄膜的温度是影响MOCVD外延薄膜质量最重要的因素。在MOCVD外延生长过程中，需要对外延薄膜的温度进行高精度的实时监控。传统的温度的测量主要依靠铂、铑等贵重金属制造的热电偶，对于MOCVD系统，热电偶由于设备空间布置受限的关系，无法直接测量外延片上的薄膜生长温度，所以必须依赖非接触式高温测量方法。目前的光学测温方法是通过直接测量一定波段的辐射光来计算外延片表面的温度，但是要得到准确的温度值，需要测试外延片表面的发射率。另外测试的辐射能量与测试设备安装位置与辐射光窗口的结构有关，要求每次测试的环境是能重复再现的，实现上由于各种安装误差，操作误差，完全再现是不可能的，实际结果是用这种方法测试的温度重复性不好。为了消除外延薄膜表面发射率对温度测量的影响，人们在MOCVD设备中添加红外发光管，通过标定物体表面发射率，来实现较高精度的实时 在线测量薄膜温度。随着外延技术的发展，人们对温度测量准确性、实时性及效率的要求越来越高。现在商用的MOCVD温度测试仪均采用单波长实现外延薄膜的温度测量，这种测量方法对测量仪器的安装精度要求非常高，光学测温仪与被测物体距离变化会明显影响测量精度，从而限制了同一温度测温仪在不同MOCVD设备和不同MOCVD外延生长工艺情况下的使用。而且目前的温度测试仪都无法消除光学探测器立体接收角的变化、反应气体气流、石墨盘旋转等对温度测量精度的影响。因此发展更高精度的非接触式温度监测技术非常重要。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的问题，通过监测两种不同波长的物体黑体辐射光，简化掉普通单波长光学测温技术中需要标定薄膜表面发射率的步骤，并克服了目前光学测温技术无法消除接收探测器立体接收角的变化和探测器与被测物距离变化所带来的误差等缺点。用本发明所提出的非接触测温方法可以实现高准确性的在线温度测量。本发明的金属有机物化学气相沉积设备中实时测量薄膜温度的方法的技术方案为：在金属有机物化学气相沉积生长过程中，外延薄膜上的发出的光谱依次通过喷淋孔、测试窗口、分光机构，由在线监测的光学探测器接收物体辐射能量，光学探测器首先测量通过分光机构记录的一个黑体辐射频谱中辐射波长λ₁下的辐射功率P₁，然后再测量通过分光机构记录另外一个黑体辐射频谱中辐射波长λ₂下的辐射功率P₂，也即是