[发明专利]金属有机物化学气相沉积设备中实时测量薄膜温度的方法及测量装置

摘要

金属有机物化学气相沉积设备中实时测量薄膜温度的方法及测量装置，在气相沉积工艺过程中，监测外延片的热辐射通过喷淋孔的辐射光，通过对辐射光进行滤波分离来检测两个或两个以上不同波长的薄膜辐射光能量，本发明的测量装置包括分光机构、光学探测器和数据采集系统，本发明简化掉现有在线测量采用单波长光学测温技术中首先测量薄膜表面发射率的步骤，消除了接收探测器立体接收角的变化和探测器与被测物距离变化所带来的误差，极大地提高了MOCVD在线温度测量仪器的使用范围和测量精度，通过本发明方法进行处理获得更准确的薄膜温度。

主权项

1.一种金属有机物化学气相沉积设备中实时测量薄膜温度的方法，其特征在于在金属有机物化学气相沉积生长过程中，外延薄膜上发出的辐射光依次通过喷淋孔、测试窗口、分光机构，由在线监测的光学探测器接收其辐射能量，光学探测器首先测量通过分光机构分出的一个热辐射频谱中辐射波长λ₁下的辐射功率P₁，然后再测量通过分光机构记录另外一个黑体辐射频谱中辐射波长λ₂下的辐射功率P₂，也即是P2=f(Ω,d)∫λ2-Δλ2/2λ2+Δλ2/2ϵ(λ)c1λ-5ec2/(λT)-1dλ---(4)]]>由数据采集系统计算的值来测量对应的温度T，在辐射波长λ₁与λ₂接近的情况下，以近似认为ε(λ₁)≈ε(λ₂)，R(T)与外延薄膜表面发射率ε(λ)无关，其计算公式为：R(T)=P1P2=∫λ1-Δλ1/2λ1+Δλ1/2ϵ(λ)c1λ-5ec2/(λT)-1dλ∫λ2-Δλ2/2λ2+Δλ2/2ϵ(λ)c1λ-5ec2/(λT)-1dλ≈∫λ1-Δλ1/2λ1+Δλ1/2c1λ-5ec2/(λT)-1dλ∫λ2-Δλ2/2λ2+Δλ2/2c1λ-5ec2/(λT)-1dλ---(9)]]>上列公式中：f(Ω，d)为外延片的表面对应到光学探测器的立体角Ω与距离d的函数，与辐射光通过的路径几何结构相关，ε(λ)为外延片表面发射率，R(T)是两个波段上的辐射功率之比，式中λ₁、Δλ₁和λ₂、Δλ₂分别为两个测量波长和带宽，C₁为黑体辐射第一辐射常量3.742×10^-16Wgn²，C₂是黑体辐射第二辐射常量1.4388×10^-2mgK，e是自然对数的底数。