本发明专利技术公开了一种反射率光学测量装置，其设置在反应腔室外部，包括：光发射模块和光探测模块；光发射模块用于发射入射探测光，光发射模块包括射出入射探测光的发光面，入射探测光为非平行光，入射探测光中的至少部分通过反应腔室上的观察口投射至反应腔室内待测对象的被测面上，并由被测面反射；光探测模块用于接收由被测面反射且通过观察口射出的出射探测光。本发明专利技术通过采用具有一发光面的光发射模块发射非平行光作为入射探测光，可以提供反射率的有效测量，因此能使光路调整变得较为简单，且测量装置可不受安装位置的过多限制，从而达到简化光路，增加可靠性的目的，可适用于对产生较大翘曲的外延片的测量，拓宽了应用场景。景。景。
【技术实现步骤摘要】
一种反射率光学测量装置
[0001]本专利技术涉及半导体器件制造
，尤其涉及一种反射率光学测量装置。
技术介绍
[0002]在半导体器件制造过程中，外延片的生长温度是薄膜生长控制的关键参数。由于薄膜生长反应腔的反应条件严格，必须依赖于非接触式测温法对外延片生长温度进行测量。
[0003]现有技术中应用的非接触式测温法，是采用经过热辐射系数修正的高温测量方法，通过测量一定波段的辐射光和相应外延片表面的发射率，计算外延片表面的温度。因此需要通过光学测量系统对反射率进行测量而获得发射率的信息。
[0004]通常，在反应腔的顶部设有观察口，光学测量系统通过观察口向外延片发出探测光束。探测光束在外延片表面反射后形成的反射光束由探测器探测，获得反射率。计算控制单元根据探测到的反射光束的强度，以及已知的入射光的强度，可以计算得出外延片表面发生反射处的反射率R，并且根据ε＝1－R公式，计算得出外延片的发射率ε，从而可根据外延片表面的发射率ε计算出外延片表面的温度。
[0005]由于外延反应腔腔体具有的特殊构造，使得观察口的位置和尺寸都受到严格限制。而传统的光学测量系统使用的平行光束(例如通过激光器发射出的较窄的平行光束)，需要经过复杂的光学光路，才能使平行准直的激光汇聚为较窄的入射激光束后，穿过反应腔顶部的观察口(即需要使得入射光束在观察口处的尺寸小于观察口的尺寸)，垂直投射到外延片上，并在外延片表面发生反射。
[0006]并且，传统的光学测量系统还要受制于光源安装位置的限制(例如需使用分光镜)，因而仍然难以达到光源与观察口之间的优良匹配，使得测量系统在调试过程中安装困难，后续维护也较为繁琐。一旦安装发生偏移，就会使得无法探测到反射光信号，从而影响测温的稳定性，导致外延片生长温度测量无法保证一致而又精确。
[0007]同时，由于在薄膜生长过程中，由于应力的作用，会导致外延片发生翘曲，部分反射光束因此产生角度偏折，无法通过观察口出射，使得探测器无法接收。而当翘曲倾斜较明显时，由于激光器发射的是平行光，即使激光器的发射面无限大，仍会发生没有光信号反射进入探测器的问题，即采用平行光探测时，容易因受到待测对象的表面状态等因素的影响，发生难以通过测量准确获取反射率的问题。
[0008]因此，有必要提供一种新的反射率光学测量技术，以解决现有技术中存在的上述问题。
技术实现思路
[0009]本专利技术的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种反射率光学测量装置。
[0010]为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
[0011]本专利技术提供一种反射率光学测量装置，其设置在反应腔室外部，包括：光发射模块和光探测模块；
[0012]所述光发射模块用于发射入射探测光，所述光发射模块包括射出所述入射探测光的发光面，所述入射探测光为非平行光，所述入射探测光中的至少部分通过所述反应腔室上的观察口投射至所述反应腔室内待测对象的被测面上，并由所述被测面反射；
[0013]所述光探测模块用于接收由所述被测面反射且通过所述观察口射出的出射探测光。
[0014]进一步地，所述发光面上每一处发射的所述入射探测光在所述发光面的法向的立体角内的强度均匀分布且各处在所述立体角内的强度分布一致；定义所述立体角在任意方向上张开的角度的一半为β，所述β大于等于所述观察口的中心在所述待测对象所在平面上的投影与所述观察口之间形成的锥体的半顶角α。
[0015]进一步地，所述发光面的尺寸A与所述观察口的尺寸B之间满足：
[0016]A/B≥H/h
[0017]其中，H为所述发光面到所述待测对象所在平面的距离，h为所述观察口到所述待测对象所在平面的距离。
[0018]进一步地，所述发光面的尺寸A与所述观察口的尺寸B之间满足：H/h≤A/B≤2H/h。
[0019]进一步地，所述光发射模块包括面光源，所述面光源构成所述入射探测光的发光面，所述面光源面向所述观察口设置，所述面光源上设有贯穿表面的接收孔，所述光探测模块通过所述接收孔接收由所述被测面反射且通过所述观察口射出的所述出射探测光，其中，所述接收孔、所述光探测模块和所述观察口之间以中心对准方式设置。
[0020]进一步地，所述光发射模块包括：面光源和第一透镜；
[0021]所述面光源发射所述入射探测光；
[0022]所述第一透镜位于所述面光源和所述观察口之间，用于对来自所述面光源的所述入射探测光进行透射和聚光，并在所述第一透镜及所述观察口之间的位置形成所述面光源的像，所述面光源的像构成所述入射探测光的发光面；
[0023]所述面光源上设有贯穿表面的接收孔，所述光探测模块通过所述接收孔接收由所述被测面反射且通过所述观察口射出的所述出射探测光，其中，所述接收孔、所述光探测模块和所述观察口之间以中心对准方式设置。
[0024]进一步地，所述面光源的像位于所述观察口所在位置。
[0025]进一步地，所述面光源的尺寸C与所述观察口的尺寸B之间满足：
[0026]C/B≥f/(v
‑
f)
[0027]其中，f为所述第一透镜的焦距，v为所述面光源的像到所述第一透镜的距离。
[0028]进一步地，所述光发射模块包括：面光源、第二透镜和分光模块；
[0029]所述面光源发射所述入射探测光；
[0030]所述分光模块用于将来自所述面光源的所述入射探测光朝向所述观察口进行透射/反射，并将由所述待测对象反射且通过所述观察口射出的所述出射探测光朝向所述光探测模块进行相应的反射/透射；
[0031]所述第二透镜用于对来自所述面光源的所述入射探测光进行透射和聚光，所述面光源通过所述第二透镜和所述分光模块的作用在所述观察口及以上的位置形成所述面光
源的像，所述面光源的像构成所述入射探测光的发光面；
[0032]其中，所述光探测模块和所述观察口之间以中心对准方式设置，或者所述光探测模块关于所述分光模块所成的像和所述观察口之间以中心对准方式设置。
[0033]进一步地，所述面光源包括LED面光源，或者，所述面光源由点光源或激光照射毛玻璃形成，或者所述面光源包括具有朗伯辐射体性质的光源。
[0034]进一步地，所述反射率光学测量装置还包括控制模块，所述光探测模块包括光强探测器，所述光强探测器探测所述出射探测光的光强信号并将所述光强信号传递给所述控制模块，所述控制模块根据所述入射探测光的强度和所述出射探测光的强度计算所述待测对象的反射率。
[0035]进一步地，所述反应腔室为MOCVD反应腔室。
[0036]相比于现有技术中经过复杂的光学光路使平行准直的光束(例如激光)汇聚为入射光束后从观察口中心垂直投射到待测对象上并在待测对象表面发生反射而言，本专利技术提供的反射率光学测量装置，通过采用具有一定发光面的光发射模块发射非平行光作为入射探测光，使得无论是光学测量装置与反应腔室上观察口之间安装偏移，还是待测对象发生翘曲本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种反射率光学测量装置，其特征在于，其设置在反应腔室外部，包括：光发射模块和光探测模块；所述光发射模块用于发射入射探测光，所述光发射模块包括射出所述入射探测光的发光面，所述入射探测光为非平行光，所述入射探测光中的至少部分通过所述反应腔室上的观察口投射至所述反应腔室内待测对象的被测面上，并由所述被测面反射；所述光探测模块用于接收由所述被测面反射且通过所述观察口射出的出射探测光。2.根据权利要求1所述的反射率光学测量装置，其特征在于，所述发光面上每一处发射的所述入射探测光在所述发光面的法向的立体角内的强度均匀分布且各处在所述立体角内的强度分布一致；定义所述立体角在任意方向上张开的角度的一半为β，所述β大于等于所述观察口的中心在所述待测对象所在平面上的投影与所述观察口之间形成的锥体的半顶角α。3.根据权利要求2所述的反射率光学测量装置，其特征在于，所述发光面的尺寸A与所述观察口的尺寸B之间满足：A/B≥H/h其中，H为所述发光面到所述待测对象所在平面的距离，h为所述观察口到所述待测对象所在平面的距离。4.根据权利要求3所述的反射率光学测量装置，其特征在于，所述发光面的尺寸A与所述观察口的尺寸B之间满足：H/h≤A/B≤2H/h。5.根据权利要求1所述的反射率光学测量装置，其特征在于，所述光发射模块包括面光源，所述面光源构成所述入射探测光的发光面，所述面光源面向所述观察口设置，所述面光源上设有贯穿表面的接收孔，所述光探测模块通过所述接收孔接收由所述被测面反射且通过所述观察口射出的所述出射探测光，其中，所述接收孔、所述光探测模块和所述观察口之间以中心对准方式设置。6.根据权利要求1所述的反射率光学测量装置，其特征在于，所述光发射模块包括：面光源和第一透镜，所述面光源发射所述入射探测光，所述第一透镜位于所述面光源和所述观察口之间，用于对来自所述面光源的所述入射探测光进行透射和聚光，并在所述第一透镜及所述观察口之间的位置形成所述面光源的像，所述面光源的像构成所述入射探测光的发光面，所述面光源上设有贯穿表...
【专利技术属性】
技术研发人员：马法君，吴怡，刘明军，刘雷，郑冬，
申请(专利权)人：楚赟精工科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：
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