知的黑體爐13靶心15的熱輻射Ptl相同，因此，需要引入 光強(qiáng)調(diào)節(jié)裝置。
[0033] 參見附圖4,作為光強(qiáng)調(diào)節(jié)裝置的一種具體的實(shí)現(xiàn)方式，光強(qiáng)調(diào)節(jié)裝置包括光源 驅(qū)動(dòng)電路，光源驅(qū)動(dòng)電路包括反饋探測器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、處理器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器和濾波器，反饋 探測器用于探測光源的當(dāng)前光強(qiáng)模擬信號(hào)，并將光源的當(dāng)前光強(qiáng)模擬信號(hào)發(fā)送給模數(shù)轉(zhuǎn)換 器；模數(shù)轉(zhuǎn)換器用于將光源的當(dāng)前光強(qiáng)模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成光源的當(dāng)前光強(qiáng)數(shù)字信號(hào)，然后將 光源的當(dāng)前光強(qiáng)數(shù)字信號(hào)發(fā)送給處理器；處理器根據(jù)光源的當(dāng)前光強(qiáng)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào) 節(jié)，得到調(diào)節(jié)后的光強(qiáng)數(shù)字信號(hào)，并將調(diào)節(jié)后的光強(qiáng)數(shù)字信號(hào)發(fā)送給數(shù)模轉(zhuǎn)換器；數(shù)模轉(zhuǎn)換 器將調(diào)節(jié)后的光強(qiáng)數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成調(diào)節(jié)后的光強(qiáng)控制模擬信號(hào)，光強(qiáng)控制模擬信號(hào)驅(qū)動(dòng)光 源以調(diào)節(jié)后的光強(qiáng)控制信號(hào)發(fā)光；濾波器設(shè)置于光源和反饋探測器之間，本實(shí)施例中，用于 濾除測溫波長范圍之外近紅外或者紅外的雜散光。由于濾波器的選用，能夠使反饋探測器 接收到的測溫波長范圍之外近紅外或者紅外的雜散光被濾除，近紅外或者紅外范圍之內(nèi)的 光熱量大，容易被探測到也容易通過調(diào)節(jié)而得到更加準(zhǔn)確的光強(qiáng)。其中，為了避免電路各 級之間阻抗不匹配及避免相互之間干擾，還可以在該光源驅(qū)動(dòng)電路中設(shè)置一隔離電路。
[0034] 作為處理器根據(jù)光源的當(dāng)前光強(qiáng)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)的具體的實(shí)現(xiàn)方式，處理 器根據(jù)光源的當(dāng)前光強(qiáng)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)時(shí)，采用的算法是PID算法。它具有原理簡 單，易于實(shí)現(xiàn)，適用面廣，控制參數(shù)相互獨(dú)立，參數(shù)的選定比較簡單等優(yōu)點(diǎn)；而且在理論上可 以證明，對于過程控制的典型對象--"一階滯后+純滯后"與"二階滯后+純滯后"的控 制對象，PID控制器是一種最優(yōu)控制，該算法與本發(fā)明提供的半導(dǎo)體薄膜生長反應(yīng)腔輔助溫 度校準(zhǔn)方法的工作原理貼合度較高。
[0035] 參見附圖5和附圖6,本發(fā)明提供的半導(dǎo)體薄膜反應(yīng)腔輔助溫度校準(zhǔn)方法還包括 積分球7,積分球7上至少設(shè)置有三端口，分別為第一端口、第二端口和第三端口，光源設(shè)置 在第一端口，光源發(fā)出的光經(jīng)由第二端口射出，光強(qiáng)探測裝置設(shè)置在第三端口上。在如圖6 所示的第二探測裝置中，光源3發(fā)出的光經(jīng)過第一端口進(jìn)入積分球后，被內(nèi)層涂層材料無 數(shù)次反射后，向各個(gè)角度發(fā)出均勻的光，其中一路經(jīng)過第二端口 4射出，另一路經(jīng)過第三端 口后被反饋探測器5探測；如圖7所示，光源置于半導(dǎo)體薄膜反應(yīng)腔的狹縫窗口 1底部時(shí)， 光源發(fā)出的光經(jīng)過第二端口 4射出后射向半導(dǎo)體薄膜反應(yīng)腔的狹縫窗口 1。應(yīng)用積分球7上 的優(yōu)點(diǎn)是能夠避免光源的入射角度、空間分布及極化對由光發(fā)光中心4發(fā)出的光的強(qiáng)度、 均勻度造成的影響，在該積分球7的條件下，光源3發(fā)出的光經(jīng)過第二端口 4和第三端口的 光強(qiáng)是相同的，也就是說，在此種情況下，反饋探測器5實(shí)際上能夠準(zhǔn)確地探測到經(jīng)過第二 端口 4射出的光強(qiáng)，從而，能夠?yàn)楹罄m(xù)半導(dǎo)體薄膜反應(yīng)腔的校準(zhǔn)準(zhǔn)確模擬溫度為Ttl時(shí)的黑 體輻射Pc/提供支持。此外，積分球7還可以為四端口設(shè)計(jì)，其中，一個(gè)端口作為光源的發(fā) 光中心4,兩個(gè)端口嵌入光源3,剩下的一個(gè)端口則嵌入反饋探測器5,此時(shí)，需要同時(shí)調(diào)節(jié) 兩個(gè)光源3,此時(shí)，該輔助溫度校準(zhǔn)裝置包括第二光源，第二光源設(shè)置在第四端口上，第二光 源發(fā)出的光也經(jīng)由第二端口射出，使其與光源3集成后從光源發(fā)光中心4發(fā)出的光的光強(qiáng) 調(diào)節(jié)至P〇。本實(shí)施例中，光源3發(fā)出光半高寬30nm，濾波器6的帶寬是10nm，該濾波器6采 用各向同性濾波，在波長小于光源3發(fā)光最小波長截止，其他波段通過，從而能夠有效地濾 除雜散光干擾。
[0036] 本實(shí)施例中，反饋探測器5采用對光敏感的硅光電探測器或銦鎵砷光電探測器， 不僅能將采集到的光強(qiáng)轉(zhuǎn)化為電流直接進(jìn)入控制電流，由于其對光敏感，對近紅外或者紅 外范圍之外的雜散光的濾除作用也較好。
[0037] 應(yīng)用本發(fā)明提供的半導(dǎo)體薄膜生長反應(yīng)腔輔助溫度校準(zhǔn)裝置并對半導(dǎo)體薄膜生 長反應(yīng)腔進(jìn)行校準(zhǔn)后，薄膜生長的實(shí)時(shí)測溫方法包括以下步驟：
[0038] 不同溫度下，系統(tǒng)接收特定波段黑體輻射強(qiáng)度可用Ρ( λ，T)表示；
[0041] 其中，
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 半導(dǎo)體薄膜反應(yīng)腔輔助溫度校準(zhǔn)裝置，其特征在于，包括光強(qiáng)探測裝置，光強(qiáng)調(diào)節(jié)裝 置和光源， 所述光強(qiáng)探測裝置用于探測黑體爐在靶心溫度Ttl下所述黑體爐靶心的熱輻射P^，以及 所述光源的光強(qiáng)， 所述光強(qiáng)調(diào)節(jié)裝置用于對所述光源發(fā)出的光強(qiáng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得所述光源處于所述黑體 爐靶心時(shí)，光強(qiáng)探測裝置探測到的光強(qiáng)為Ptl, 所述光源的光強(qiáng)調(diào)節(jié)完成后，所述輔助溫度校準(zhǔn)裝置需要移至半導(dǎo)體薄膜反應(yīng)腔的 狹縫窗口底部并進(jìn)行平移，由半導(dǎo)體薄膜反應(yīng)腔的溫度測量裝置測量所述光源的最大光強(qiáng) 所述光源的發(fā)光體是寬光譜齒鎢燈。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輔助溫度校準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述黑體爐靶心的溫度T。 通過熱電偶獲得，所述熱電偶嵌入所述黑體爐靶心，用于測量所述黑體爐靶心的溫度T。。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的輔助溫度校準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述光強(qiáng)探測裝置包括 輻射接收探頭、光纖、帶通濾波片和探測器， 所述輻射接收探頭內(nèi)置的透鏡焦點(diǎn)處于待測點(diǎn)； 所述輻射接收探頭用于接收所述待測點(diǎn)的熱輻射； 所述光纖用于將所述待測點(diǎn)的熱輻射傳輸至所述探測器； 所述帶通濾波片置于所述光強(qiáng)探測器和所述光纖之間，所述帶通濾波片中心波長為 入，用于使波長處于（人一A人，人+AA)的光通過； 所述探測器用于探測所述待測點(diǎn)的熱輻射。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輔助溫度校準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述光強(qiáng)調(diào)節(jié)裝置包括光 源驅(qū)動(dòng)電路，所述光源驅(qū)動(dòng)電路包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器、處理器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器和濾波器， 所述光強(qiáng)探測裝置將所述光源的當(dāng)前光強(qiáng)模擬信號(hào)發(fā)送給所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器； 所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器用于將所述光源的當(dāng)前光強(qiáng)模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成光源的當(dāng)前光強(qiáng)數(shù)字信 號(hào)，然后將所述光源的當(dāng)前光強(qiáng)數(shù)字信號(hào)發(fā)送給所述處理器； 所述處理器根據(jù)所述光源的當(dāng)前光強(qiáng)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)，得到調(diào)節(jié)后的光強(qiáng)數(shù)字 信號(hào)，并將所述調(diào)節(jié)后的光強(qiáng)數(shù)字信號(hào)發(fā)送給所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器； 所述數(shù)模轉(zhuǎn)換器將所述調(diào)節(jié)后的光強(qiáng)數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成調(diào)節(jié)后的光強(qiáng)控制模擬信號(hào)，所 述光強(qiáng)控制模擬信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述光源以所述調(diào)節(jié)后的光強(qiáng)控制信號(hào)發(fā)光； 所述濾波器設(shè)置于所述光源和所述反饋探測器之間。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的輔助溫度校準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述處理器根據(jù)所述光源 的當(dāng)前光強(qiáng)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)時(shí)，采用的算法是PID算法。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輔助溫度校準(zhǔn)裝置，其特征在于，還包括積分球，所述積分球 上設(shè)置有三端口，分別為第一端口、第二端口和第三端口，所述光源設(shè)置在第一端口，所述 光源發(fā)出的光經(jīng)由所述第二端口射出，所述光強(qiáng)探測裝置設(shè)置在所述第三端口上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的輔助溫度校準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述積分球還包括第四端 口，所述輔助溫度校準(zhǔn)裝置包括第二光源，所述第二光源設(shè)置在所述第四端口上，所述第二 光源發(fā)出的光也經(jīng)由所述第二端口射出。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的輔助溫度校準(zhǔn)裝置，其特征在于，所述濾波器的中心波長處 于近紅外范圍。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的輔助溫度校準(zhǔn)裝置，其特征在于，還包括溫度傳感器和冷卻 系統(tǒng)，所述冷卻系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置有啟動(dòng)閾值， 所述溫度傳感器用于檢測所述裝置的溫度，并將檢測到的溫度信號(hào)發(fā)送給所述冷卻系 統(tǒng)； 所述溫度高于所述啟動(dòng)閾值的上限時(shí)，所述冷卻系統(tǒng)開始工作，對所述裝置進(jìn)行冷卻， 當(dāng)所述溫度低于所述啟動(dòng)閾值的下限時(shí)，所述冷卻系統(tǒng)制動(dòng)。
10. 基于權(quán)利要求1~9中任一所述的輔助溫度校準(zhǔn)裝置的半導(dǎo)體薄膜反應(yīng)腔輔助溫 度校準(zhǔn)方法，其特征在于，包括以下步驟： 光強(qiáng)探測裝置探測靶心處溫度為Ttl的黑體爐的輻射光強(qiáng)P^ 光源設(shè)置于所述黑體爐靶心處，調(diào)節(jié)所述光源，使得所述光強(qiáng)探測裝置探測到的光強(qiáng) 為P0; 保持所述光源發(fā)光光強(qiáng)不變，將所述光源置于半導(dǎo)體薄膜反應(yīng)腔的狹縫窗口底部，通 過溫度探測裝置探測透過所述狹縫窗口后光線的光強(qiáng)； 平移所述光源，直至透過所述狹縫窗口后光線的光強(qiáng)達(dá)到最大值Pc/，將所述光強(qiáng)Pc/等效為半導(dǎo)體薄膜反應(yīng)腔內(nèi)溫度T^時(shí)，所述溫度探測裝置探測到的熱輻射強(qiáng)度； 在已知TjPPc/的條件下，對所述半導(dǎo)體薄膜反應(yīng)腔的溫度探測裝置進(jìn)行校準(zhǔn)。
【專利摘要】公開了半導(dǎo)體薄膜生長反應(yīng)腔輔助溫度校準(zhǔn)裝置及校準(zhǔn)方法，屬于半導(dǎo)體制造領(lǐng)域。該裝置及方法能夠?qū)⒐庠吹墓鈴?qiáng)調(diào)節(jié)到P0，由于P0對應(yīng)的黑體爐靶心的溫度為T0，因此，可以將光源等效為一個(gè)溫度為T0的熱輻射源，此時(shí)，由溫度探測裝置探測到的光源透過狹縫窗口后光線的光強(qiáng)的最大值P0＇等效為反應(yīng)腔內(nèi)溫度T0時(shí)的熱輻射強(qiáng)度。應(yīng)用該反應(yīng)腔輔助溫度校準(zhǔn)裝置時(shí)，相當(dāng)于在已知T0和P0＇的條件下，對反應(yīng)腔的測溫裝置進(jìn)行校準(zhǔn)，其中，光源的發(fā)光體是寬光譜鹵鎢燈。該光源能夠模擬溫度為T0時(shí)的黑體輻射P0＇，為反應(yīng)腔溫度校準(zhǔn)提供支持。此外，寬光譜鹵鎢燈光源能夠?qū)崿F(xiàn)高穩(wěn)定功率輸出，并能夠提高校準(zhǔn)穩(wěn)定性。
【IPC分類】C23C16-52, C23C14-54
【公開號(hào)】CN104726841
【申請?zhí)枴緾N201510102391
【發(fā)明人】桑云剛, 黃文勇, 馬鐵中
【申請人】北京智朗芯光科技有限公司
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2015年3月9日