一种在线实时检测外延片温度的装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及半导体检测技术领域，特别涉及一种在线实时检测外延片温度的装 置。
【背景技术】
[0002] 温度是化学气相淀积（CVD)、分子束外延（MBE)等外延片工艺过程中的一个关键 检测因素。对于严格的反应条件，如高真空、高温、化学性质活泼的环境、高速旋转的衬底 等，对外延片的温度进行直接检测技术几乎是不可能的。因此，为了提高产品性能、减少生 产成本、优化工艺控制，现有技术通常是采用一种光学在线检测系统，采用基于热福射的光 学测温技术，实时检测外延片生长过程中的外延片温度。
[0003] 但是，应用该种光学在线检测系统时，在外延片长膜的同时，反应腔窗口会锻上一 层或多层附加膜，而基于热福射的光学测温技术受窗口锻膜的影响较大，致使外延片温度 实际值与检测值之间的偏差可达到l〇°C。对窗口进行清理或更换可W减小外延片温度实际 值与检测值之间的偏差，但是，对窗口进行清理或更换会给工艺线带来巨大的时间成本及 物资成本。
【发明内容】
[0004]为了解决上述问题，本发明提出了一种为基于热福射的在线实时测温技术中引入 反射率衰减因子和热福射衰减因子，从而消除反应腔窗口锻膜对在线实时温度检测值造成 的影响、提高在线实时温度检测值准确度的在线实时检测外延片温度的装置。
[0005] 本发明提供的在线实时检测外延片温度的装置包括黑体福射值运算模块和温度 运算模块；
[0006] 所述黑体福射值运算模块根据
【主权项】
1. 一种在线实时检测外延片温度的装置，其特征在于：黑体辐射值运算模块和温度运 算模块； 所述黑体辐射值运算模块根S
〖到Pb (A，T)， 其中， PbU，T)，黑体辐射值， L(A，T)，外延片的热辐射强度， R，外延片的反射率， ATt，反应腔窗口镀膜引起的热辐射衰减因子， ATK，反应腔窗口镀膜引起的反射率衰减因子，e(R/ATK)，外延片的热发射率， R，外延片的反射率， ATK，反应腔窗口镀膜引起的反射率衰减因子； 所述温度运算模块根S
I到所述外延片的温度T， 其中， Pb (入，T)，理想黑体辐射值，h，普朗克常数， k，玻尔兹曼常数， c，光速， 入，波长， T，温度。
2. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括热发射率函数选择模块，当所述反 应腔窗口镀膜为理想不透明、光滑、平整的表面时，所述热发射率函数选择模块根据e(R/ 八1'1；)=1-1?/八1'1；得到所述 ￡〇?/八1'1；)， 其中， R，外延片的反射率， ATK，反应腔窗口镀膜引起的反射率衰减因子，e(R/ATK)，外延片的热发射率。
3. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括热发射率函数选择模块，当所述反 应腔窗口镀膜为透明、单面衬底抛光时，所述热发射率函数选择模块根据 e(R/ATe) =ecarr(l-R/ATE)(l-Rdiff){l+R/ATE*Rdiff+(l-ecarr)[(Rdiff+R/ATK(l_Rdiff)2)]}得至IJ所述e(R/ATk)， 其中， e(R/ATK)，外延片的热发射率， R，外延片的反射率， ATK，反应腔窗口镀膜引起的反射率衰减因子， Rdiff，不平滑衬底的散射率， e，石墨基座的热发射率， ATK，反应腔窗口镀膜引起的反射率衰减因子。
4. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括反射率运算模块，所述反射率运算 模块根据i? =x&得到所述外延片的反射率R， /, 其中， R，外延片的反射率， m，参考光与入射光的光强比率， I&，外延片的反射光强度， 1#，外延片的参考光强度。
5. 根据权利要求4所述的装置，其特征在于，还包括光强比率运算模块，所述光强比率 运算模块根据Aa= "7x ^得到参考光与入射光的光强比率m， 其中， Rgp具有标准反射率的外延片的反射率，m，参考光与入射光的光强比率， I&，外延片的反射光强度， 1#，外延片的参考光强度。
6. 根据权利要求4所述的装置，其特征在于，还包括反射率衰减因子运算模块，所述反 射率衰减因子运算模块根据4心得到反应腔窗口镀膜引起的反射率衰减因子ATk， 其中， ATK，反应腔窗口镀膜引起的反射率衰减因子， R，外延片的反射率， R。，外延片的理想反射率。
7. 根据权利要求6所述的装置，其特征在于，还包括热辐射衰减因子运算模块，所述热 辐射衰减因子运算模块根据A7； = 得到反应腔窗口镀膜引起的热辐射衰减因子ATt， 其中， ATt，反应腔窗口镀膜引起的热辐射衰减因子， ATK，反应腔窗口镀膜引起的反射率衰减因子。
8. 根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括数据采集模块，所述数据采集模块 用于采集外延片的热辐射强度L(入，T)。
9. 根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于，还包括数据采集模块，所述数据采集 模块用于采集外延片的反射光强度1&和外延片的参考光强度1 #。
【专利摘要】本发明公开了一种在线实时检测外延片温度的装置，属于半导体检测技术领域。该装置包括黑体辐射值运算模块和温度运算模块，该装置通过引入镀膜窗口的反射率衰减因子和热辐射衰减因子，可以准确测量得到外延片的温度T。该装置能够消除反应腔窗口镀膜对在线实时温度检测值造成的影响、提高在线实时温度检测值准确度。
【IPC分类】H01L21-66, G01K11-00
【公开号】CN104701200
【申请号】CN201310651770
【发明人】李成敏, 严冬, 王林梓, 刘健鹏, 叶龙茂
【申请人】北京智朗芯光科技有限公司
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2013年12月5日