一种应用于mocvd反应室的三波长免修正在线红外监测仪的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型设及M0CVD(金属有机化合物化学气相沉积）免修正在线红外监测设 备，尤其设及一种应用于M0CVD反应室，利用S波长法在线测量反应室内外延片表面溫度 W及外延层厚度的红外监测仪。
【背景技术】
[0002] 在利用M0CVD(金属有机物化学气相沉积）系统进行高质量半导体薄膜的外延生 长过程中，反应室内的溫度及均匀性、外延层的生长速率、衬底表面溫度、各层薄膜厚度等 参数都会影响生长材料的质量，W及最终器件的性能。在线监测技术可W在整个外延生长 过程中，对外延片的一些性能参数进行实时的、全过程监测，可W及时了解各监测参数的变 化，研究各参数对外延层生长的影响，优化工艺、避免出现废品、提高产品良率。
[000引 目前应用于M0CVD的在线红外监测市场多被国外公司占领，且价格昂贵（如：德 国AIXTR0N公司的化iTT和其配套的真实溫度校准修正设备，国内售价为85万左右），修 正校准复杂。从目前掌握的信息知：AIXTR0N公司的Argus没有反射率校准，且探测窗口校 准过程麻烦；LeyTec的红外测溫仪均为单波长福射测溫，无法避免探测窗口污染对测溫的 影响；M680仅能用于测量石墨盘溫度，不能准确测量外延片表面溫度。因此，研制应用于 M0CVD的、更为先进的多功能红外监测仪成为目前本领域亟待解决的技术问题。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型的目的在于提供一种应用于M0CVD反应室的、可同时在线监测外延片 表面溫度与外延层厚度的=波长免修正在线红外监测仪。 阳〇化]本实用新型的目的是运样实现的：
[0006]一种应用于M0CVD反应室的S波长免修正在线红外监测仪，包括监测仪探头盒 体，在监测仪探头盒体中设有圆柱状的分光片腔，在分光片腔上方设有上光感探测器，在分 光片腔两侧分别上下交错设有左光感探测器和右光感探测器，各光感探测器与监测仪探头 盒体分光片腔之间均设有进出光孔，对应左光感探测器和右光感探测器的进出光孔的监测 仪探头盒体分光片腔中分别设有135°二向色滤光片和45°二向色滤光片。
[0007] 进一步地，所述进出光孔11为在监测仪探头盒体分光片腔上、下、左、右分别设有 与二向色滤光片相通的上出光孔、下进光孔、左出光孔W及右出光孔，上出光孔和下进光孔 在同一直线上，左出光孔与右出光孔相互平行，且均垂直于监测仪探头盒体。
[0008] 进一步地，在各光感探测器的进出光孔处分别设有窄带滤光片。
[0009] 进一步地，所述右光感探测器是中屯、波长为1300nm，半峰宽为lOnm的光感探测 器。
[0010] 进一步地，所述左光感探测器是中屯、波长为1150nm，半峰宽为lOnm的光感探测 器。
[0011] 进一步地，所述上光感探测器是中屯、波长为940nm，半峰宽为lOnm的光感探测器。
[0012] 本装置利用MOCVD外延生长的都是高质量晶体薄膜，有稳定的光学性质、成熟的 光学模型理论W及大量可靠的光学参数。随着窄带滤光片、二向分光片、光电探测器、运算 放大器、AD采集卡等原件性能的提高。在此基础上，通过同时探测M0CVD反应室内S个波 长的红外福射来监测外延片的表面溫度与外延层的厚度。可有效的将红外福射测溫仪与膜 厚监测仪的功能集成在一起。能够解决现有红外福射测溫仪需要复杂修正与校正的不足， 而且极大地缩小了在线测量系统的体积。
[0013] 本装置安装在M0CVD反应室的石英光学窗口的正上方，使得监测仪探头盒体的下 进光孔对准M0CVD反应室的顶板上的石英光学窗口下的喷淋孔。通过同时探测S个波长的 红外福射，结合薄膜干设模型，建立=个方程。联立=个方程即可得到此时外延片的表面溫 度与外延层的厚度，因受反应物沉积影响而变化的系数可W通过比值法消掉，因此，=波长 法可实现M0CVD反应室内外延片溫度及外延层的厚度的在线监测，不需要对有效探测孔径 进行修正。
【附图说明】
[0014] 图1为本监测仪安装于M0CVD反应室示意图；
[0015] 图2为本监测仪探头结构图；
[0016] 图3为S波长监测仪光路图；
[0017] 图中：1、监测仪；2、光学窗口；3、电炉丝；4、石墨盘；5、外延片；6、喷淋板；7、喷淋 孔；8、混气室；9、接头；10、监测仪探头盒体；11、进出光孔；12、45°二向色滤光片；13、右 滤光片；14、右光感探测器；15、135°二向色滤光片；16、左滤光片；17、左光感探测器；18、 上滤光片；19、上光感探测器。
【具体实施方式】
[0018] 下面结合实施例并对照附图对本实用新型进行进一步的说明。
[0019] 如图1所示，=波长免修正在线红外监测仪应用于M0CVD反应室，反应室包括混气 室8,及置于M0CVD混气室8下方的喷淋板6和石墨盘4,石墨盘4上表面凹坑里放置有外 延片5,石墨盘4下方设有电炉丝3 ;M0CVD喷淋板6开设有若干个喷淋孔7 ;在M0CVD反应 室顶板设有一光学窗口 2,光学窗口 2与喷淋板6开设的喷淋孔7W及其下方的外延片5垂 直对应，其中，光学窗口 2处设有一装有=个光感探测器的监测仪1，监测仪1通过接头9与 光学窗口 2相对接。
[0020] 如图2所示，本实用新型监测仪1为十字形的监测仪探头盒体，设有圆柱状的分 光片腔，监测仪探头盒体10分光片腔上方设上光感探测器19,监测仪探头盒体10分光片 腔左侧设左光感探测器17,监测仪探头盒体10分光片腔右侧设右光感探测器14,左光感 探测器17和右光感探测器14分别上下交错设在分光片腔两侧，各光感探测器与监测仪探 头盒体10分光片腔体之间均设有进出光孔11，对应左光感探测器17和右光感探测器14 的进出光孔11的监测仪探头盒体10分光片腔体中分别设有135°二向色滤光片15 (截 止波长为1000皿，反射波段为1050-1300皿，透射波段为520-960皿，反射率>95 %，透射率 >80% )和45。二向色滤光片12 (截止波长为1200皿，反射波段为1260-1560皿，透射波段 为624-1152nm，反射率>95 %，透射率>80 % )，在上出光孔的上方设有上滤光片18 (中屯、波 长为940nm，半峰宽为lOnm)和上光感探测器19,在左出光孔的左边设有左滤光片16 (中 屯、波长为1150皿，半峰宽为lOnm)和左光感探测器17,在右出光孔的右边设有右滤光片 13(中屯、波长为1300nm，半峰宽为lOnm)和右光感探测器14 个光感探测器将所测信号 由放大电路放大后转至上位机，由上位机进行采样、AD转化、数据处理，同时在线显示外延 片的表面溫度与外延层的厚度。