一種探測(cè)溫度的系統(tǒng)和方法及設(shè)有該系統(tǒng)的mocvd設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及制造半導(dǎo)體器件技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種在諸如基片等襯底上生長(zhǎng)外 延層或進(jìn)行化學(xué)氣相沉積裝置內(nèi)測(cè)量溫度的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 在半導(dǎo)體制程中，各種制程很大程度上依賴基片的溫度。因此，對(duì)基片的溫度控制 是半導(dǎo)體制程中非常重要的一環(huán)，而由于基片具有一定尺寸，能夠?qū)臏囟冗M(jìn)行均勻 控制更是至關(guān)重要的。
[0003] 基片溫度控制對(duì)于金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積（M0CVD)反應(yīng)器尤為重要。M0CVD是金 屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉積（Metal-organic Chemical Vapor Deposition)的英文縮寫(xiě)。 M0CVD是在氣相外延生長(zhǎng)（VPE)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新型氣相外延生長(zhǎng)技術(shù)。它以III 族、II族元素的有機(jī)化合物和V、VI族元素的氫化物等作為晶體生長(zhǎng)源材料，以熱分解反應(yīng) 方式在襯底上進(jìn)行氣相外延，生長(zhǎng)各種III -V族、II - VI族化合物半導(dǎo)體以及它們的多元固 溶體的薄層單晶材料。
[0004] 在M0CVD制程過(guò)程中需要對(duì)多個(gè)參數(shù)，例如基片溫度、壓力、氣體流速等進(jìn)行監(jiān)控 和控制，以達(dá)到理想的晶體外延生長(zhǎng)。其中基片溫度的控制尤其重要，基片溫度的持續(xù)穩(wěn)定 性和準(zhǔn)確性直接影響著制程效果。M0CVD的基片載置臺(tái)上通常設(shè)置有多片基片，所述載置臺(tái) 能夠快速旋轉(zhuǎn)，并與位于腔室上方的氣體噴淋頭相互配合，為批量制程提供一個(gè)均一快速 的制程平臺(tái)，所述基片載置臺(tái)下方設(shè)置加熱裝置，所述加熱裝置提供的熱量通過(guò)所述基片 載置臺(tái)傳遞到基片，實(shí)現(xiàn)對(duì)基片的溫度控制。由于基片載置臺(tái)的溫度與基片的溫度之間存 在緊密聯(lián)系，因此需要同時(shí)對(duì)基片載置臺(tái)的溫度與基片的溫度進(jìn)行探測(cè)監(jiān)控。然而現(xiàn)有技 術(shù)在對(duì)基片和基片載置臺(tái)進(jìn)行溫度測(cè)量時(shí)，基片載置臺(tái)通常為石墨材料，不同于基片光滑 平面產(chǎn)生的鏡面反射，由于石墨載置臺(tái)表面粗糙，當(dāng)入射光投射到基片載置臺(tái)表面時(shí)，會(huì)發(fā) 生漫反射，反射光向各個(gè)方向發(fā)散，光電探測(cè)裝置探測(cè)的反射激光強(qiáng)度較弱或難以探測(cè)，造 成基片載置臺(tái)的發(fā)射率難以計(jì)算，最終使得基片載置臺(tái)表面的溫度探測(cè)難以實(shí)現(xiàn)。
[0005] 說(shuō)明書(shū)內(nèi)容
[0006] 為解決現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)了一種設(shè)有溫度探測(cè)系統(tǒng)的M0CVD設(shè)備，包 括一反應(yīng)腔，所述反應(yīng)腔內(nèi)設(shè)置一基片載置臺(tái)，所述基片載置臺(tái)上承載若干基片，其特征在 于：所述M0CVD設(shè)備還包括一溫度探測(cè)系統(tǒng)，所述溫度探測(cè)系統(tǒng)包括一激光發(fā)生裝置和一 光電探測(cè)裝置，所述光電探測(cè)裝置連接一計(jì)算控制單元，所述激光發(fā)生裝置用于發(fā)射一定 強(qiáng)度的入射激光至所述反應(yīng)腔內(nèi)并在所述基片或基片載置臺(tái)表面發(fā)生發(fā)射；所述光電探測(cè) 裝置用于探測(cè)反射激光強(qiáng)度及所述基片和所述基片載置臺(tái)的熱輻射功率，所述計(jì)算控制單 元用于根據(jù)反射激光強(qiáng)度和入射激光強(qiáng)度計(jì)算所述基片和所述基片載置臺(tái)的發(fā)射率，并結(jié) 合探測(cè)到的熱輻射功率計(jì)算得出基片及基片載置臺(tái)的溫度。
[0007] 優(yōu)選的，所述反應(yīng)腔包括一反應(yīng)腔頂部，所述反應(yīng)腔頂部設(shè)置一觀測(cè)口，所述溫度 探測(cè)系統(tǒng)設(shè)置于所述觀測(cè)口上方。
[0008] 優(yōu)選的，所述溫度探測(cè)系統(tǒng)包括一準(zhǔn)直器，所述準(zhǔn)直器位于所述激光發(fā)生裝置與 所述觀測(cè)口之間。
[0009] 優(yōu)選的，所述反應(yīng)腔頂部為一圓盤(pán)形，所述觀測(cè)口為沿所述圓盤(pán)形反應(yīng)腔頂部的 半徑方向延伸的長(zhǎng)條狀。
[0010] 優(yōu)選的，所述M0CVD設(shè)備包括至少兩個(gè)溫度探測(cè)系統(tǒng)，所述溫度探測(cè)系統(tǒng)設(shè)置于 所述觀測(cè)口上方并沿所述觀測(cè)口方向排布。
[0011] 優(yōu)選的，所述反應(yīng)腔頂部設(shè)置兩個(gè)或兩個(gè)以上所述觀測(cè)口，每個(gè)所述觀測(cè)口上方 設(shè)置一溫度探測(cè)系統(tǒng)，所述每個(gè)觀測(cè)口到所述反應(yīng)腔頂部中心位置的距離不同。
[0012] 優(yōu)選的，所述激光發(fā)生裝置為激光發(fā)生器或光纖耦合激光發(fā)生器。
[0013] 優(yōu)選的，所述激光發(fā)生裝置輸出端連接一高頻調(diào)制輸出裝置。
[0014] 進(jìn)一步的，本發(fā)明還公開(kāi)了一種探測(cè)基片及基片載置臺(tái)溫度的系統(tǒng)，包括一激光 發(fā)生裝置，一準(zhǔn)直器及一光電探測(cè)裝置，所述光電探測(cè)裝置連接一計(jì)算控制單元，所述激光 發(fā)生裝置發(fā)射的激光經(jīng)所述準(zhǔn)直器投射到所述基片或基片載置臺(tái)表面并發(fā)生發(fā)射；所述光 電探測(cè)裝置用于探測(cè)反射激光強(qiáng)度及所述基片和所述基片載置臺(tái)的熱輻射功率，所述計(jì)算 控制單元用于根據(jù)反射激光強(qiáng)度和入射激光強(qiáng)度計(jì)算所述基片和所述基片載置臺(tái)的發(fā)射 率，并計(jì)算得出基片及基片載置臺(tái)的溫度。
[0015] 優(yōu)選的，所述激光發(fā)生裝置為激光發(fā)生器或光纖耦合激光發(fā)生器。
[0016] 優(yōu)選的，所述激光發(fā)生裝置輸出端連接一高頻調(diào)制輸出裝置。
[0017] 進(jìn)一步的，本發(fā)明還公開(kāi)了一種探測(cè)M0CVD設(shè)備內(nèi)基片及基片載置臺(tái)溫度的方 法，所述M0CVD設(shè)備包括一反應(yīng)腔，所述反應(yīng)腔內(nèi)設(shè)置一基片載置臺(tái)，所述基片載置臺(tái)上承 載若干基片，所述方法包括下列步驟：在所述基片載置臺(tái)上方設(shè)置一溫度探測(cè)系統(tǒng)，所述溫 度探測(cè)系統(tǒng)包括一激光發(fā)生裝置，一光電探測(cè)裝置，一與所述光電探測(cè)裝置連接的計(jì)算控 制單元，所述激光發(fā)生裝置發(fā)射入射激光，所述入射激光經(jīng)一準(zhǔn)直器耦合到所述M0CVD設(shè) 備內(nèi)的基片和基片載置臺(tái)表面，并在所述基片和所述基片載置臺(tái)表面發(fā)生反射；所述光電 探測(cè)裝置探測(cè)所述反射激光強(qiáng)度及所述基片和所述基片載置臺(tái)的熱輻射功率，所述計(jì)算控 制單元根據(jù)反射激光強(qiáng)度和入射激光強(qiáng)度計(jì)算所述基片和所述基片載置臺(tái)的發(fā)射率，并根 據(jù)所述光電探測(cè)裝置探測(cè)到的所述基片和所述基片載置臺(tái)的熱輻射功率計(jì)算得出基片及 基片載置臺(tái)的溫度。
[0018] 優(yōu)選的，所述激光發(fā)生裝置連接一高頻調(diào)制輸出裝置，所述高頻調(diào)制輸出裝置用 于減小激光散斑噪音。
[0019] 優(yōu)選的，所述基片載置臺(tái)下方設(shè)置一加熱系統(tǒng)，所述計(jì)算控制單元控制所述加熱 系統(tǒng)的溫度。
[0020] 本發(fā)明通過(guò)采用一激光發(fā)生裝置向反應(yīng)腔內(nèi)發(fā)射激光，提高了入射到反應(yīng)腔內(nèi)基 片和基片載置臺(tái)表面的入射光強(qiáng)度，根據(jù)光的反射原理，反射進(jìn)入光電探測(cè)裝置的激光強(qiáng) 度提高，使得光電探測(cè)裝置能夠探測(cè)到足夠強(qiáng)的反射光強(qiáng)度，以實(shí)現(xiàn)對(duì)基片或基片載置臺(tái) 的反射率計(jì)算，避免了反射光強(qiáng)度過(guò)低或探測(cè)不到反射光強(qiáng)度對(duì)計(jì)算基片或基片載置臺(tái)反 射率的影響。
【附圖說(shuō)明】
[0021] 通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、 目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯，如下附圖構(gòu)成了本說(shuō)明書(shū)的一部分，和說(shuō)明書(shū)一起列舉了不 同的實(shí)施例，以解釋和闡明本發(fā)明的宗旨。以下附圖并沒(méi)有描繪出具體實(shí)施例的所有技術(shù) 特征，也沒(méi)有描繪出部件的實(shí)際大小和真實(shí)比例。
[0022] 圖1示出本發(fā)明所述的M0CVD設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023] 圖2示出本發(fā)明溫度探測(cè)系統(tǒng)探測(cè)基片表面溫度的光路圖；
[0024] 圖3示出本發(fā)明溫度探測(cè)系統(tǒng)探測(cè)基片載置臺(tái)表面溫度的光路圖；
[0025] 圖4示出本發(fā)明另一實(shí)施例的溫度探測(cè)系統(tǒng)探測(cè)基片表面溫度的光路圖；
[0026] 圖5示出本發(fā)明另一實(shí)施例的溫度探測(cè)系統(tǒng)探測(cè)基片載置臺(tái)表面溫度的光路圖；
[0027] 圖6示出本發(fā)明入射激光傾斜投射到所述基片載置臺(tái)表面的光路圖；