[发明专利]一种薄膜生长的实时测温方法

摘要

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。

主权项

1.一种薄膜生长的实时测温方法，其特征在于，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，λ2，第二种波长，Δλ2，第二种波长λ2对应的带宽，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，T，温度，r0(T)，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；根据所述温度和对应的理论热辐射功率比值r0(T)，进行最小二乘拟合，得到理论热辐射比值‑温度曲线；测量不同温度下，第一种波长λ1对应的实际热辐射功率，第二种波长λ2对应的实际热辐射功率，并得到实际热辐射比值；根据实际热辐射比值，在理论热辐射比值‑温度曲线上描出与所述实际热辐射比值对应的点；将所述点对应的温度T的值代入分别得到m1和m2；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，T，温度；λ1，第一种波长，Δλ1，第一种波长λ1对应的带宽，λ2，第二种波长，Δλ2，第二种波长λ2对应的带宽，k，玻尔兹曼常数，k＝1.3806×10‑23J/K，h为普照朗克常数，h＝6.626×10‑34J·s，c，光在真空中传播速度，c＝3×108m/s；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，测量第二种波长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；所述薄膜生长反应腔的温度范围为(Tmin,Tmax)为(400℃，1500℃)，所述第一种波长λ1对应高温度区间(Tup,Tmax)，所述第二种波长λ2对应低温度区间(Tmin,Tdown)，其中，Tmin＜Tdown＜Tup＜Tmax；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，T，温度；λ1，第一种波长，Δλ1，第一种波长λ1对应的带宽，λ2，第二种波长，Δλ2，第二种波长λ2对应的带宽，k，玻尔兹曼常数，k＝1.3806×10‑23J/K，h为普照朗克常数，h＝6.626×10‑34J·s,c，光在真空中传播速度，c＝3×108m/s。