[发明专利]一种薄膜生长的自校准实时测温装置

摘要

本发明公开了一种薄膜生长反应腔室设备实时测温系统自校准装置，属于半导体制造技术领域。该装置包括实际热辐射比值获取单元和校准系数计算单元，实际热辐射比值获取单元用于获取实际热辐射比值；校准系数计算单元根据实际热辐射比值，在理论热辐射比值-温度曲线上与实际热辐射比值对应的点，并将该点对应的温度T的值代入公式，分别得到校准系数m1和m2。该装置能够得到双波长测温结构中第一种波长λ1和第二种波长λ2分别对应的校准系数m1和m2，从而实现了薄膜生长反应腔室设备实时测温系统自校准，能够保证外延片生长温度测量一致而又精确。

主权项

一种薄膜生长的自校准实时测温装置，其特征在于，包括实际热辐射比值获取单元和校准系数计算单元，黑体炉响应光谱测量模块，理论热辐射比值‑温度曲线生成单元，所述理论热辐射比值‑温度曲线生成单元包括理论热辐射功率比值计算模块、温度的理论值计算模块和理论热辐射比值‑温度曲线拟合模块；所述实际热辐射比值获取单元用于获取实际热辐射比值；所述黑体炉响应光谱测量模块用于测量不同温度下黑体炉的相应光谱P(λ,T)；所述理论热辐射功率比值计算模块根据P0(λ1,T)=∫λ1-Δλ1λ1+Δλ1f1(λ)g1(λ)P(λ,T)/τ(T)dλ]]>P0(λ2,T)=∫λ2-Δλ2λ2+Δλ2f2(λ)g2(λ)P(λ,T)/τ(T)dλ]]>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)；r0(T)=P0(λ1,T)P0(λ2,T)=∫λ1-Δλ1λ1+Δλ1f1(λ)g1(λ)P(λ,T)/τ(T)dλ∫λ2-Δλ2λ2+Δλ2f2(λ)g2(λ)P(λ,T)/τ(T)dλ]]>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；所述温度的理论值计算模块由所述第一种波长λ1和第二种波长λ2分别对应的理论热辐射功率比值r0(T)得到温度的理论值；所述理论热辐射比值‑温度曲线拟合模块对所述温度的理论值进行最小二乘拟合，得到理论热辐射比值‑温度曲线；所述校准系数计算单元根据所述实际热辐射比值，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，并将所述点对应的温度T的值代入L(λ1,T)=m1×∫λ1-Δλ1λ1+Δλ1f1(λ)g1(λ)ϵ(λ)×2πhc2/λ5exp(hckTλ)-1dλ]]>L(λ2,T)=m2×∫λ2-Δλ2λ2+Δλ2f2(λ)g2(λ)ϵ(λ)×2πhc2/λ5exp(hckTλ)-1dλ]]>分别得到校准系数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，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。