[发明专利]测量反应腔室内薄膜温度的方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体制造技术领域，具体涉及一种测量反应腔室内薄膜温度的方法。

背景技术

随着半导体器件不断向小型化方向发展，半导体器件中越来越多地用到各种半导体薄膜，并且对这些半导体薄膜的各项参数要求越来越严格，这些参数主要包括半导体薄膜的厚度、温度、反射率等等。

在各类半导体薄膜的生长过程中，通常需要测量薄膜表面的温度。现有技术中，通常采用如下公式测量并计算薄膜的温度：

E=(1-R)×L_b(λ,T)…………………………………………………………（1）

其中，式（1）中E为薄膜的热辐射值，R为薄膜对对波长为λ的光的反射率；L_b(λ,T)为在温度T时波长为λ的光在反应腔室内的黑体辐射值。

但是，在薄膜的生长过程中，随着薄膜厚度的不断变化，薄膜的干涉效应不断起伏变化，使得薄膜对光的反射率R不断变化，而公式（1）并没有考虑反射率R不断变化这一情况，造成测得的薄膜温度的测量值与薄膜温度的实际值存在较大差异，使得测量结果不准确。由于公式（1）过于简化，在温度较低或者测量精度要求不高时尚可以接受，但是在部分领域中高温和高精度的要求下，采用这样的计算方法就无法满足实际工艺的需要了。比如在金属有机物化学气相沉积（MOCVD）领域中反应腔室内的温度高达1000℃以上甚至可以达到1200℃，而且同时要求在整个直径大于半米的空间上温度相差不能大于1%也就是10℃左右。此时反应区域其它微小的影响因素如背景辐射、光学传输中的损耗等等影响辐射值监测的因素会造成上述温度的检测失真，无法满足工业应用。所以需要在高温（≥300℃）情况下高精度的测量温度的方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种测量结果准确的测量反应腔室内薄膜温度的方法，以满足在高温情况下高精度测量温度的需求。

为实现上述目的，本发明的一个实施例提供一种测量反应腔室内薄膜温度的方法，所述方法包括：

获取薄膜的探测区域内的采样点集合对波长为λ的光的反射率采样数据R以及所述采样点集合的热辐射值采样数据E，其中所述采样点集合包括至少两个采样点；所述反射率采样数据R为R_（i）（i为正整数）组成的集合、所述热辐射值采样数据E为E_（i）组成的集合，其中R_（i）为第i个采样点对所述光的反射率、E_（i）为所述第i个采样点的热辐射值，R_（i）和E_（i）构成第i个采样数据组；

依据至少两个所述采样数据组的值计算获得第一修正因子α和第二修正因子γ，其中，0<α≤1,0≤γ≤1；

根据所述第一修正因子α和第二修正因子γ的值以及至少两个所述采样数据组的值获取所述薄膜的探测区域对所述波长为λ的光的黑体辐射值L_b；

根据所述黑体辐射值L_b以及所述波长λ的值查表获得所述探测区域的温度值T。

优选地，所述依据至少两个所述采样数据组的值计算获得第一修正因子α和第二修正因子γ，包括以下步骤：

根据至少两个所述采样数据组的值计算获得第一修正因子α和第二修正因子γ的比值γ/α；

根据所述比值γ/α和至少两个所述采样数据组的值以及辐射方程E=[α(1-R)+γ]×L_b(λ,T)计算所述第一修正因子α和第二修正因子γ。

优选地，所述根据至少两个所述采样数据组的值计算获得第一修正因子α和第二修正因子γ的比值γ/α，具体为：

根据至少两个所述采样数据组的值和辐射方程计算所述L_b的方差；

计算比值γ/α的值使所述L_b的方差达到最小值。

优选地，获取所述反射率采样数据R时，采样相邻两个所述采样点之间的时间间隔小于2微秒；获取所述热辐射值采样数据E时，采样相邻两个所述采样点之间的时间间隔小于2微秒。

优选地，所述薄膜的温度小于600℃。

优选地，所述反应腔室为MOCVD反应腔室。

本发明实施例还提供一种测量反应腔室内薄膜温度的方法，所述方法包括：