[发明专利]一种MOCVD设备实时测温系统自校准装置及方法

说明书

本发明公开了一种MOCVD设备实时测温系统自校准装置及方法，属于半导体制造技术领域。该装置包括MOCVD反应腔及光学探测器，MOCVD反应腔包括外延片，MOCVD反应腔的顶部设有探测窗口，光学探测器通过探测窗口向外延片发出波长分别为λ₁和λ₂的探测光束，光束外延片反射后形成的反射光束由光学探测部分探测。该方法根据实际热辐射比值，在理论热辐射比值‑温度曲线上描出与实际热辐射比值对应的点；将点对应的温度T的值代入公式，分别得到校准系数m₁和m₂。该方法及装置实现了MOCVD设备实时测温系统自校准，能够保证外延片生长温度测量一致而又精确。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别是涉及一种MOCVD设备实时测温系统自校准装置及方法。

背景技术

外延片生长温度是MOCVD生产性能控制的关键参数。由于MOCVD的反应条件严格，需要高真空、高温、化学性质活泼的生长环境，高速旋转的衬底，以及严格的设备空间布置，采用热电偶等直接测温的技术几乎是不可能的，因此，必须依赖于非接触测温法对外延片生长温度进行测量。现有技术中应用的非接触测温法是采用经过热辐射系数修正的高温测量方法，通过测量一定波段的辐射光和相应外延片片表面的发射率计算外延片片表面的温度。然而，在外延片片生长过程中，测温系统的安装及外界环境会影响其测温的稳定性，影响因素主要包括：a）反应腔窗口上的淀积的影响；b）测温系统安装位置对探测距离变化、光学探测器立体角变化的影响；c）外延片片生长环境如通气气压、石墨盘旋转变换的影响。这些影响会改变测温系统检测到的信号，引起系统性的温度偏离，导致外延片生长温度测量无法保证一致而又精确。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种采用双波长测温结构的MOCVD设备实时测温系统自校准装置及方法。

本发明提供的MOCVD设备实时测温系统自校准装置包括MOCVD反应腔及光学探测器，所述MOCVD反应腔包括外延片，所述MOCVD反应腔的顶部设有探测窗口，所述光学探测器通过所述探测窗口向所述外延片发出波长分别为λ₁和λ₂的探测光束，所述光束所述外延片反射后形成的反射光束由所述光学探测部分探测。

本发明提供的基于所述的MOCVD设备实时测温系统自校准装置的自校准方法包括以下步骤：

测量不同温度下，黑体炉的响应光谱P(λ,T)；

根据

计算第一种波长λ₁和第二种波长λ₂分别对应的理论热辐射功率比值r₀(T)；

其中，

P₀(λ₁,T)，第一种波长λ₁对应的热辐射功率，

λ₁，第一种波长，

Δλ₁，第一种波长λ₁对应的带宽，

f₁(λ)，光学探测器（6）在第一种波长λ₁下的响应函数，

g₁(λ)，第一种波长λ₁对应的辐射光在光学器件的透过率，

P(λ,T)，黑体炉的响应光谱，

τ（T），光谱传输曲线的表达式，

P₀(λ₂,T)，第二种波长λ₂对应的热辐射功率，