[发明专利]一种薄膜生长的实时测温方法

说明书

本发明公开了一种薄膜生长的实时测温方法，属于半导体制造技术领域。该方法包括获得双波长测温结构的薄膜生长反应腔的校准系数；测量实际热辐射功率，将校准系数和实际热辐射功率代入公式，计算得到薄膜生长反应腔内薄膜的温度。该方法由于双波长测温结构所依附的薄膜生长反应腔经过校准，计算得到的薄膜的温度值更接近真值。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别是涉及一种薄膜生长的实时测温方法。

背景技术

外延片生长温度是薄膜生长反应腔生产性能控制的关键参数。由于薄膜生长反应腔的反应条件严格，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，本发明提出了一种对双波长测温结构的薄膜生长反应腔校准后对薄膜生长反应腔进行测温的薄膜生长的实时测温方法。

本发明提供的薄膜生长的实时测温方法包括以下步骤：

获得双波长测温结构的薄膜生长反应腔的校准系数m₁和m₂；

当薄膜生长反应腔处于低温温度区间时，测量第一种波长λ₁对应的实际热辐射功率L(λ₁,T)，根据计算所述薄膜生长反应腔的温度；

当薄膜生长反应腔处于高温温度区间时，测量第一种波长λ₂对应的实际热辐射功率L(λ₂,T)，根据计算所述薄膜生长反应腔的温度；

所述测温范围为（T_min,T_max）为（400℃，1500℃），所述第一种波长λ₁对应高温度区间（T_up,T_max），所述第二种波长λ₂对应低温度区间（T_min,T_down）；

其中，

L(λ₁,T)，第一种波长λ₁对应的实际热辐射功率，

L(λ₂,T)，第二种波长λ₂对应的实际热辐射功率，

m₁，第一种波长λ₁对应的校准系数，

m₂，第二种波长λ₂对应的校准系数，

f₁(λ)，光学探测器在第一种波长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，

f₂(λ)，光学探测器在第二种波长λ₂下的响应函数，

g₂(λ)，第二种波长λ₂对应的辐射光在光学器件的透过率，

ε(λ)，外延片表面的发射率，