[发明专利]化学气相沉积设备的红外辐射测温校准装置及其校准方法

说明书

技术领域

本发明涉及非接触红外测温领域，尤其是涉及一种用于金属有机物化学气相沉积化学气相沉积设备的红外辐射测温校准装置及其校准方法。

背景技术

化学气相沉积技术（Metal Organic Chemical Vapor Deposition,简称MOCVD）集精密机械、半导体材料、真空电子、流体力学、传热学、光学、化学、计算机多学科为一体，是一种自动化程度高、价格昂贵、技术集成度高的高端半导体材料、光电子专用设备。MOCVD是一种非平衡生长技术，其工作机理是通过源气体传输，使得III族烷基化合物（TMGa、TMIn、TMAl、二茂镁等）与V族氢化物（AsH3、PH3、NH3等）在反应腔内的衬底上进行热裂解反应。外延材料的生长速率比较适中，可较精确地控制膜厚。它的组分和生长速率均由工艺温度、各种不同成分的气流和精确控制的源流量决定的。其中温度相差1摄氏度，会使光电器件的中心波长漂移1纳米左右，所以对于生产型MOCVD设备来说，整个载片台温度均匀性很重要。而只有能精确测量多点载片盘表面的温度，才能通过调节使载片台温度达到均匀。

在现有的金属有机物化学气相沉积设备中的红外辐射测温方法是大部分是采用单波长测量，这种测量方式对测试仪器的安装精度要求较高，而且需要测量或者知道目标测试表明的发射率，这也会带来较大难度，所以测量准确性较差。为准确测量发射率来校准温度测试仪器，美国专利US7275861B2中提到一种采用在校准圆片（calibration wafer）上设置参考区（reference region）和非参考区（non-reference region），在参考区中使用铝（Al）或银（Ag）的共晶体，利用其已知的熔点和发射率以及非参考区测定的温度值来校准温度测试仪。在专利文件CN 102455222A中也披露了在金属有机物化学气相沉积设备中使用的一种双波长的温度测试方法和装置，该方法简化掉普通单波长光学测温计算中需要标定发射率的步骤，消除了接收探测器立体角的变化和探测器与被测物距离变化所带来的误差，极大提高了测量温度的准确性。

虽然上面披露的两种方法可以在一定程度上提高单点测温的准确性，但在实际应用中仍然无法满足金属有机物化学气相沉积设备中多点温度监控对相对温度测量准确性的要求，而且操作起来有时很不方便。因为测量获得的红外辐射能力与测试仪的安装位置与辐射光的光学检测口的结构、光学窗口材料、制造、装配误差有关，这些误差会导致相同的温度，各个测试口读出的数据不一样，即各个测试仪的相对温度读数不准确，这种不准确的反馈结果将影响载片盘的温度均匀性调节的准确性。

发明内容

本发明的目的是针对已有技术中存在的缺陷,提供一种金属有机物化学气相沉积设备的红外辐射测温校准装置及其校准方法，本发明的红外辐射测温校准装置包括红外辐射温度测试仪4、光学检测孔3、黑体炉10、光纤或光线束8，检测孔端夹具7及黑体炉端夹具9，其特征在于光学检测孔3为可以透光的，光学检测孔3设置在喷淋盘1中，红外辐射温度测试仪4与设置在喷淋盘1中的可以透光的光学检测孔3对应设置，光纤或光线束8通过黑体炉端夹具9和检测孔端夹具7固定并连接在黑体炉10和光学检测孔3之间。

所述红外辐射温度测试仪4和光学检测孔3对应设置为2个以上。红外辐射温度测试仪4中至少有一台具有发射率修正温度或消除发射率影响温度的功能。

上述装置的红外辐射温度测试仪，可以设置为单波长红外辐射温度测试仪或者双波长红外辐射温度测试仪或者多波长红外辐射温度测试仪，用于目标区域温度检测并输出或显示；

光学检测孔，设置在喷淋盘中的光学透光通孔，在喷淋盘不同的半径位置处设置多个，用作红外辐射温度测试仪与检测信号的传输通道；

黑体炉，作为标准辐射源，进行温度标定和修正；

光纤或光纤束，用于将黑体炉的设定的标准红外辐射信号传输到光学检测孔，最终进入红外辐射温度测试仪；

检测孔端夹具，用于光纤或光线束的在喷淋盘的定位和固定，以使其对准进行红外辐射温度测试仪校准的光学检测孔。