[发明专利]半导体薄膜生长反应腔辅助温度校准装置及校准方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种半导体薄膜反应腔辅助温度校准装置及校准方法。

背景技术

温度是半导体薄膜生长性能控制的关键参数。通过对晶圆温度的实时监控，可以优化工艺控制，提高生长良率。通常，半导体薄膜生长在反应腔中进行，需要严格的反应条件，如高真空、高温、化学性质活泼的环境、高速旋转等。需要采用非接触的手段测量温度。

为了提高生产中温度测量的精度和重复性，更精确地控制晶圆对晶圆、批次对批次和反应腔对反应腔的温度偏差，要求定期用简易的方法进行温度校准。因此，发展更高精度且操作简便的校准方法非常重要。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种操作简单并且成本低的半导体薄膜生长反应腔辅助温度校准装置及基于该校准装置的校准方法。

本发明提供的半导体薄膜反应腔辅助温度校准装置包括光强探测装置，光强调节装置和光源，

所述光强探测装置用于探测黑体炉在靶心温度T₀下所述黑体炉靶心的热辐射P₀，以及所述光源的光强，

所述光强调节装置用于对所述光源发出的光强进行调节，使得所述光源处于所述黑体炉靶心时，光强探测装置探测到的光强为P₀，

所述光源的光强调节完成后，所述辅助温度校准装置需要移至半导体薄膜反应腔的狭缝窗口底部并进行平移，由半导体薄膜反应腔的温度测量装置测量所述光源的最大光强P₀＇。

本发明提供的半导体薄膜反应腔辅助温度校准方法基于本发明提供的校准装置而实现，包括以下步骤：

光强探测装置探测靶心处温度为T₀的黑体炉的辐射光强P₀；

光源设置于所述黑体炉靶心处，调节所述光源，使得所述光强探测装置探测到的光强为P₀；

保持所述光源发光光强不变，将所述光源置于半导体薄膜反应腔的狭缝窗口底部，通过温度探测装置探测透过所述狭缝窗口后光线的光强；

平移所述光源，直至透过所述狭缝窗口后光线的光强达到最大值P₀＇，将所述光强P₀＇等效为半导体薄膜反应腔内温度T₀时，所述温度探测装置探测到的热辐射强度；

在已知T₀和P₀＇的条件下，对所述半导体薄膜反应腔的温度探测装置进行校准；

所述光源的发光体是宽光谱卤钨灯。

本发明提供的半导体薄膜反应腔辅助温度校准装置和校准方法能够将光源的光强调节到P₀，由于P₀对应的黑体炉靶心的温度为T₀，因此可以将光源等效为一个温度为T₀的热辐射源，此时，由温度探测装置探测到的光源透过狭缝窗 口后光线的光强的最大值P₀＇等效为半导体薄膜反应腔内温度T₀时的热辐射强度。应用该半导体薄膜反应腔辅助温度校准装置时，相当于在已知T₀和P₀＇的条件下，对半导体薄膜反应腔的测温装置进行校准。由于对半导体薄膜反应腔的测温装置进行校准时，半导体薄膜反应腔内温度T₀和热辐射强度P₀＇均已知，因此，该光源能够模拟温度为T₀时的黑体辐射P₀＇，为半导体薄膜反应腔温度校准提供支持。此外，本发明提供的半导体薄膜反应腔辅助温度校准装置和校准方法选用的是宽光谱光源，本发明选用的是卤钨灯。它是可见光到红外波长的宽带光源，具有300nm到2600nm或者450nm和5500nm之间的恒定强度的黑体辐射光谱。它采用了内部反馈系统，可以实现高稳定功率输出。相对于窄带LED光源，所述宽光谱光源中心波长稳定，受温度等环境因素影响很小，色温漂移小：每摄氏度漂移0.1％，光功率漂移每小时0.01％。而高功率的窄带LED光源，中心波长随环境温度漂移很大，为每摄氏度漂移0.3nm。如果环境温度变化10度左右，中心波长就会漂移3nm，对于带宽为30nm的LED光源来说，中心波长漂移达到了10％。对温度校准会带来较大的温度误差。而所述宽光谱光源在这方面稳定性得到了大的提高。

附图说明

图1为本发明提供的半导体薄膜生长反应腔辅助温度校准装置在应用时的示意图；

图2为光强探测装置探测光源的光强时的示意图；