一种红外测温系统、校正方法及碳化硅外延设备技术方案

本申请公开一种红外测温系统、校正方法及碳化硅外延设备。该红外测温系统包括测温部件、光学器件以及导光部件，该测温部件包括聚光筒，其内设置有光探测器件及凸透镜，该聚光筒的一端具有开口部；该导光部件呈中空设置，其一端具有光入射口，与光入射口相对的另一端具有光出射口，该光出射口侧设置有遮光部件，且光出射口对着凸透镜；光学器件配置于凸透镜与光出射口之间；测温时被测发热体发出的光经导光部件的光入射口及光出射口后，穿过所述光学器件进入所述聚光筒内的所述凸透镜并经所述凸透镜聚焦到所述光探测器，所述光探测器基于接收的光信号转化成电信号，以得到测量温度。该红外测温系统抗干扰能力强且测量精度高。高。高。

【技术实现步骤摘要】
一种红外测温系统、校正方法及碳化硅外延设备


[0001]本申请涉及测量
，具体地涉及一种红外测温系统、校正方法及碳化硅外延设备。

技术介绍

[0002]半导体设备中温度测量大致有两种方式，一种采用接触式测温（如通过热电偶、热电阻等方式进行测温），另一种采用非接触式测温（如：利用红外或激光等方式进行测温）。对于外延生长或晶体生长工艺而言，加热温度的精度和均匀性是最重要的参数之一，若采用热电偶的方式只能测量托盘的温度，这样测量的温度与衬底或晶体表面的实际温度会有一定的差异，且差异难以掌握。因此在外延生长或晶体生长场合采用非接触式的红外测温。
[0003]目前红外测温大多采用通用测温仪，其测温机理如图1所示，被测物体4上的理想的采样区域a1（也称理想光斑）的发出的光（入射光）后经聚光筒1内的透镜3聚焦，聚焦光线到达光敏探测器2，或者通过光纤传输到光敏探测器2，在光敏探测器2转变成电信号，以此来得到被测物体4上的测量温度。理想的采样区域a1很小，可以精确测量发热面，但实际测量时如图2所示，实际的采样区域b1往往大于理想的采样区域a1，这样被测物体4发出的光（包含入射光及杂散光）经聚光筒1内的透镜3聚焦，聚焦光线到达光敏探测器2，这样引入杂散光造成测量的温度精度低，不适合用于精度要求高的场合。

技术实现思路

[0004]为克服上述缺点，本申请的目的在于：提供一种红外测温系统、校正方法及碳化硅外延设备。该红外测温系统测量精度高，且抗干扰。
[0005]为了达到以上目的，本申请采用如下技术方案。
[0006]一种红外测温系统，其用于外延设备，其包括：测温部件、光学器件以及导光部件，所述测温部件包括聚光筒，所述聚光筒内设置有光探测器件及凸透镜 ，所述聚光筒的一端具有开口部；所述导光部件呈中空设置，其一端具有光入射口，与所述光入射口相对的另一端具有光出射口，所述光出射口侧设置有遮光部件，且所述光出射口对着所述凸透镜；所述光学器件配置于所述凸透镜与所述光出射口之间；测温时被测发热体发出的光经所述导光部件的光入射口及光出射口后，穿过所述光学器件进入所述聚光筒内的所述凸透镜并经所述凸透镜聚焦到所述光探测器件，所述光探测器件基于接收的光信号转化成电信号，以得到被测发热体的温度。通过这样的设计，利用遮光部件遮挡住部分杂散光，有部分杂散光进入导光部件内从光出射口射出后被光学器件折射和/或反射掉,使其无法聚焦到光探测器件的有效探测范围内，以最大化的降低杂散光的干扰，提高测量精度。
[0007]在一实施方式中，该导光部件为导光筒，所述导光筒上设置有穿孔，所述穿孔经管路连接至气源，通过所述穿孔向所述导光筒内通入保护气体。通过该穿孔向导光筒通入保
护气体（如氩气），使导光筒内形成正压，这样就可以使光入射口保持干净，以维持恒定的通光面积，保证测温的精度。
[0008]在一实施方式中，该测温部件与所述导光部件同轴设置。
[0009]在一实施方式中，该光入射口的直径与所述光出射口的直径相同。光入射口与光出射口相对设置。
[0010]在一实施方式中，该光学器件倾斜设置于所述开口部侧，所述光学器件所处平面与垂直于所述聚光筒的轴线第二方向参考线的夹角介于2
‑8°
。
[0011]在一实施方式中，该导光部件为导光筒，导光筒的内壁至少部分设置吸收层。该吸收层含有吸光材料或吸收层经喷砂成毛面得到。
[0012]在一实施方式中，该导光部件中部的直径为所述光入射口的直径的2
‑
5倍。这样能更好地吸收和反射掉杂散光。
[0013]在一实施方式中，该遮光部件的远离所述聚光筒侧表面上设置有吸收层。
[0014]本申请实施例提出一种红外测温校准方法，其利用上述的红外测温系统，所述方法包括如下步骤：将黑体炉温度调整至预设温度，待黑体炉温度到达所述预设温度并稳定后，将黑体炉对准导光部件的光入射口，黑体炉发出的光经所述导光部件后穿过光学器件并经凸透镜汇聚到光探测器件，所述光探测器件基于接收的光信号经运算得到黑体炉的温度，根据运算得到黑体炉的温度进行校准。通过该方法可提高温度识别的精度。较佳的，光探测器件基于接收的光信号并传输至处理模块经处理模块运算得到黑体炉的温度，并以温度进行校准。
[0015]本申请实施例还提出一种碳化硅外延设备，该碳化硅外延设备具有反应腔，所述反应腔的顶部具有喷淋装置，所述喷淋装置上配置有上述的红外测温系统。通过该红外测温系统测量衬底表面的温度，以提高测量精度。这样在外延生长时提高温控的精度，提高外延片的质量。
有益效果
[0016]本申请提出的红外测温系统，通过设置导光筒及遮光部件，离理想的采样区域较远的杂散光被遮光板挡住，使其不能进入聚光筒，理想的采样区域外围的杂散光即使进入导光筒内并从光出射口射出，但经光学器件折射和反射使其无法聚焦在光探测器件的有效探测范围内，以提高检测的精度。在导光筒内部设置吸光层以最大限度的避免杂散光的干扰，提高检测精度。在导光筒上设置有穿孔，该穿孔经管路连接至气源，通过该穿孔向导光筒内通入保护气体，使导光筒内形成正压，这样可以使光入射口保持干净，以维持光入射口恒定的通光面积，保证测温的精度。
附图说明
[0017]附图用来提供对本公开技术方案的理解，并且构成说明书的一部分，与本公开的实施例一起用于解释本公开的技术方案，并不构成对本公开技术方案的限制。附图中各部件的形状和大小不反映真实比例，目的只是示意说明本申请内容。
[0018]图1为现有红外测温的理想光路示意图。
[0019]图2为图1的实际测量时的光路示意图。
[0020]图3为本申请实施例的红外测温的光路示意图。
[0021]图4为3中部分杂散光进入导光筒内并经光学器件及凸透镜的示意图。
[0022]图5为3中部分杂散光进入导光筒内被反射的光路示意图。
[0023]图6为本申请第一实施例的导光筒的结构示意图。
[0024]图7为本申请第二实施例的导光筒的结构示意图。
[0025]图8为本申请第三实施例的导光筒的结构示意图。
[0026]图9为本申请第四实施例的导光筒的结构示意图。
[0027]图10为本申请实施例的红外测温校正的光路示意图。
具体实施方式
[0028]以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本申请而不限于限制本申请的范围。实施例中采用的实施条件可以如具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
[0029]红外测温基于黑体辐射原理，对于同一个温度、同样大小的取样面积来说，光子的数量是一致的，能量也是一致的，据此可以计算出辐射面的温度。测温精度取决于探测面上进入光探测器件这一过程的稳定性，同时避免周围杂散光的干扰造成测温误差。
[0030]申请人针对目前的红外测温的精度不足的问题进行改进。提出一种抗干扰的红外测温系统。
[0031]该红外本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种红外测温系统，其用于外延设备，其特征在于，包括：测温部件、光学器件以及导光部件，所述测温部件包括聚光筒，所述聚光筒内设置有光探测器件及凸透镜 ，所述聚光筒的一端具有开口部；所述导光部件呈中空设置，其一端具有光入射口，与所述光入射口相对的另一端具有光出射口，所述光出射口侧设置有遮光部件，且所述光出射口对着所述凸透镜；所述光学器件配置于所述凸透镜与所述光出射口之间；测温时被测发热体发出的光经所述导光部件的光入射口及光出射口后，穿过所述光学器件进入所述聚光筒内的所述凸透镜并经所述凸透镜聚焦到所述光探测器件，所述光探测器件基于接收的光信号转化成电信号，以得到测量温度。2.如权利要求1所述的红外测温系统，其特征在于，所述导光部件为导光筒，所述导光筒上设置有穿孔，所述穿孔经管路连接至气源，通过所述穿孔向所述导光筒内通入保护气体。3.如权利要求1所述的红外测温系统，其特征在于，所述测温部件与所述导光部件同轴设置，所述遮光部件的中部具有开口，所述开口大于所述光入射口。4.如权利要求1所述的红外测温系统，其特征在于，所述光入射口的直径与所述光出射口的直径相同。5.如权利要求1所述的红外测温系统，其特征在于，所述光学器件倾斜设置于所述开口部侧，所述光...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒲勇，蒋家旺，郑英杰，赵鹏，卢勇，施建新，
申请(专利权)人：芯三代半导体科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：