本发明专利技术公开了一种探测温度的系统和方法及设有该系统的MOCVD设备，所述温度探测系统包括一激光发生装置和一光电探测装置，所述光电探测装置连接一计算控制单元，本发明专利技术采用所述激光发生装置发射激光，提高了入射到反应腔内基片和基片载置台表面的入射光强度，根据光的反射原理，反射进入光电探测装置的激光强度提高，使得光电探测装置能够探测到足够强的反射光强度，以实现对基片或基片载置台的反射率计算，避免了反射光强度过低或探测不到反射光强度造成无法计算基片或基片载置台反射率，进而无法计算基片和基片承载盘温度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及制造半导体器件
，尤其涉及一种在诸如基片等衬底上生长外 延层或进行化学气相沉积装置内测量温度的
技术介绍
在半导体制程中，各种制程很大程度上依赖基片的温度。因此，对基片的温度控制 是半导体制程中非常重要的一环，而由于基片具有一定尺寸，能够对基片的温度进行均匀 控制更是至关重要的。 基片温度控制对于金属有机化学气相沉积（M0CVD)反应器尤为重要。M0CVD是金 属有机化合物化学气相沉积（Metal-organic Chemical Vapor Deposition)的英文缩写。 M0CVD是在气相外延生长（VPE)的基础上发展起来的一种新型气相外延生长技术。它以III 族、II族元素的有机化合物和V、VI族元素的氢化物等作为晶体生长源材料，以热分解反应 方式在衬底上进行气相外延，生长各种III -V族、II - VI族化合物半导体以及它们的多元固 溶体的薄层单晶材料。 在M0CVD制程过程中需要对多个参数，例如基片温度、压力、气体流速等进行监控 和控制，以达到理想的晶体外延生长。其中基片温度的控制尤其重要，基片温度的持续稳定 性和准确性直接影响着制程效果。M0CVD的基片载置台上通常设置有多片基片，所述载置台 能够快速旋转，并与位于腔室上方的气体喷淋头相互配合，为批量制程提供一个均一快速 的制程平台，所述基片载置台下方设置加热装置，所述加热装置提供的热量通过所述基片 载置台传递到基片，实现对基片的温度控制。由于基片载置台的温度与基片的温度之间存 在紧密联系，因此需要同时对基片载置台的温度与基片的温度进行探测监控。然而现有技 术在对基片和基片载置台进行温度测量时，基片载置台通常为石墨材料，不同于基片光滑 平面产生的镜面反射，由于石墨载置台表面粗糙，当入射光投射到基片载置台表面时，会发 生漫反射，反射光向各个方向发散，光电探测装置探测的反射激光强度较弱或难以探测，造 成基片载置台的发射率难以计算，最终使得基片载置台表面的温度探测难以实现。 说明书内容 为解决现有技术的问题，本专利技术公开了一种设有温度探测系统的M0CVD设备，包 括一反应腔，所述反应腔内设置一基片载置台，所述基片载置台上承载若干基片，其特征在 于：所述M0CVD设备还包括一温度探测系统，所述温度探测系统包括一激光发生装置和一 光电探测装置，所述光电探测装置连接一计算控制单元，所述激光发生装置用于发射一定 强度的入射激光至所述反应腔内并在所述基片或基片载置台表面发生发射；所述光电探测 装置用于探测反射激光强度及所述基片和所述基片载置台的热辐射功率，所述计算控制单 元用于根据反射激光强度和入射激光强度计算所述基片和所述基片载置台的发射率，并结 合探测到的热辐射功率计算得出基片及基片载置台的温度。 优选的，所述反应腔包括一反应腔顶部，所述反应腔顶部设置一观测口，所述温度 探测系统设置于所述观测口上方。 优选的，所述温度探测系统包括一准直器，所述准直器位于所述激光发生装置与 所述观测口之间。 优选的，所述反应腔顶部为一圆盘形，所述观测口为沿所述圆盘形反应腔顶部的 半径方向延伸的长条状。 优选的，所述M0CVD设备包括至少两个温度探测系统，所述温度探测系统设置于 所述观测口上方并沿所述观测口方向排布。 优选的，所述反应腔顶部设置两个或两个以上所述观测口，每个所述观测口上方 设置一温度探测系统，所述每个观测口到所述反应腔顶部中心位置的距离不同。 优选的，所述激光发生装置为激光发生器或光纤耦合激光发生器。 优选的，所述激光发生装置输出端连接一高频调制输出装置。 进一步的，本专利技术还公开了一种探测基片及基片载置台温度的系统，包括一激光 发生装置，一准直器及一光电探测装置，所述光电探测装置连接一计算控制单元，所述激光 发生装置发射的激光经所述准直器投射到所述基片或基片载置台表面并发生发射；所述光 电探测装置用于探测反射激光强度及所述基片和所述基片载置台的热辐射功率，所述计算 控制单元用于根据反射激光强度和入射激光强度计算所述基片和所述基片载置台的发射 率，并计算得出基片及基片载置台的温度。 优选的，所述激光发生装置为激光发生器或光纤耦合激光发生器。 优选的，所述激光发生装置输出端连接一高频调制输出装置。 进一步的，本专利技术还公开了一种探测M0CVD设备内基片及基片载置台温度的方 法，所述M0CVD设备包括一反应腔，所述反应腔内设置一基片载置台，所述基片载置台上承 载若干基片，所述方法包括下列步骤：在所述基片载置台上方设置一温度探测系统，所述温 度探测系统包括一激光发生装置，一光电探测装置，一与所述光电探测装置连接的计算控 制单元，所述激光发生装置发射入射激光，所述入射激光经一准直器耦合到所述M0CVD设 备内的基片和基片载置台表面，并在所述基片和所述基片载置台表面发生反射；所述光电 探测装置探测所述反射激光强度及所述基片和所述基片载置台的热辐射功率，所述计算控 制单元根据反射激光强度和入射激光强度计算所述基片和所述基片载置台的发射率，并根 据所述光电探测装置探测到的所述基片和所述基片载置台的热辐射功率计算得出基片及 基片载置台的温度。 优选的，所述激光发生装置连接一高频调制输出装置，所述高频调制输出装置用 于减小激光散斑噪音。 优选的，所述基片载置台下方设置一加热系统，所述计算控制单元控制所述加热 系统的温度。 本专利技术通过采用一激光发生装置向反应腔内发射激光，提高了入射到反应腔内基 片和基片载置台表面的入射光强度，根据光的反射原理，反射进入光电探测装置的激光强 度提高，使得光电探测装置能够探测到足够强的反射光强度，以实现对基片或基片载置台 的反射率计算，避免了反射光强度过低或探测不到反射光强度对计算基片或基片载置台反 射率的影响。【附图说明】 通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、 目的和优点将会变得更明显，如下附图构成了本说明书的一部分，和说明书一起列举了不 同的实施例，以解释和阐明本专利技术的宗旨。以下附图并没有描绘出具体实施例的所有技术 特征，也没有描绘出部件的实际大小和真实比例。 图1示出本专利技术所述的M0CVD设备结构示意图； 图2示出本专利技术温度探测系统探测基片表面温度的光路图； 图3示出本专利技术温度探测系统探测基片载置台表面温度的光路图； 图4示出本专利技术另一实施例的温度探测系统探测基片表面温度的光路图； 图5示出本专利技术另一实施例的温度探测系统探测基片载置台表面温度的光路图； 图6示出本专利技术入射激光倾斜投射到所述基片载置台表面的光路图；...
【技术保护点】
一种设有温度探测系统的MOCVD设备，包括一反应腔，所述反应腔内设置一基片载置台，所述基片载置台上承载若干基片，其特征在于：所述MOCVD设备还包括一温度探测系统，所述温度探测系统包括一激光发生装置和一光电探测装置，所述光电探测装置连接一计算控制单元，所述激光发生装置用于发射一定强度的入射激光至所述反应腔内并在所述基片或基片载置台表面发生发射；所述光电探测装置用于探测反射激光强度及所述基片和所述基片载置台的热辐射功率，所述计算控制单元用于根据反射激光强度和入射激光强度计算所述基片和所述基片载置台的发射率，并结合探测到的热辐射功率计算得出基片及基片载置台的温度。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：泷口治久，陈利平，
申请(专利权)人：中微半导体设备上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31
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