CN113252195B - 一种分子束外延设备中衬底温度的确定方法 - Google Patents
一种分子束外延设备中衬底温度的确定方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113252195B CN113252195B CN202110518840.7A CN202110518840A CN113252195B CN 113252195 B CN113252195 B CN 113252195B CN 202110518840 A CN202110518840 A CN 202110518840A CN 113252195 B CN113252195 B CN 113252195B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- thermocouple
- substrate
- temperature
- actual
- preset
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 215
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 38
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 title claims abstract description 36
- 238000003795 desorption Methods 0.000 claims abstract description 36
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 34
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N Indium phosphide Chemical compound [In]#P GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 abstract description 9
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 102220013477 rs117560775 Human genes 0.000 description 1
- 102220162701 rs201262353 Human genes 0.000 description 1
- 102220037846 rs34312177 Human genes 0.000 description 1
- 102220013907 rs397516808 Human genes 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
- G01K7/02—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using thermoelectric elements, e.g. thermocouples
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
本发明提供一种分子束外延设备中衬底温度的确定方法，涉及半导体制造技术领域。该方法包括：建立用于表示热电偶的实测温度与衬底的实际温度之间关系的线性温度模型；计算确定常数a；获取衬底氧化层脱附时的热电偶温度T；计算确定常数b；计算确定在热电偶的任一实测温度下对应的衬底的实际温度。通过在分子束外延设备中设置两个热电偶，同时利用两个热电偶的实测温度及衬底的实际脱附温度对模型进行求解，然后基于模型和热电偶的实测温度来计算衬底的实际温度。本方法仅需要提供衬底的氧化层脱附温度即可建立热电偶实测温度与衬底实际温度之间的关系模型，避免在模型中引入与测试条件相关的其他因素，能够实现衬底的实际温度的高精度测量。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种分子束外延设备中衬底温度的确定方法。
背景技术
在分子束外延(MBE)生长过程中，需要采用加热装置将衬底加热至预期温度，以实现外延层的良好生长沉积。对处于外延生长过程中的衬底温度的精确测量和控制与外延片的质量息息相关。为了对衬底温度进行精确控制，首先需要实现对衬底实际温度的精确测量。
在常规分子束外延设备中，采用位于衬底与衬底加热装置之间的一个热电偶来测量衬底温度，由于热电偶与衬底没有直接接触，因此，热电偶的实测温度并不等于衬底的实际温度，通常情况下，热电偶的实测温度大于衬底的实际温度，因此，需要对热电偶的实测温度进行校正，以获得衬底的实际温度。
为了对热电偶的实测温度进行校正，在常规技术中，首先获取多个不同的衬底温度下对应的多个实测温度，然后对这些数据进行拟合，形成校正曲线，以此对热电偶的实测温度进行校正，从而获得衬底的实测温度。通过反射式高能电子衍射仪(RHEED)观察衬底在不同温度下的衍射图案，以此判断衬底的实际温度是否达到预期的实际温度。这种方法的前提是存在与衬底的不同状态相关联的多个固定温度，每个固定温度与测试条件无关。然而，根据文献报道，目前公认仅衬底进行氧化层脱附时的实际温度与测试条件无关，衬底在其他状态下的实际温度与测试条件均存在一定关系，因此，通过上述方法形成的校正曲线本身并不准确，从而导致获得的衬底的实际温度不准确。根据上述技术，如果仅采用衬底进行氧化层脱附时的实际温度这一个数据，则无法获得确定的拟合曲线，因此无法获得衬底的实际温度。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述现有技术的不足，提供一种分子束外延设备中衬底温度的确定方法，以解决在分子束外延设备中衬底的实际温度测量不准确的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明提供了一种分子束外延设备中衬底温度的确定方法，用于确定分子束外延设备中衬底的实际温度，在分子束外延设备的衬底加热装置与衬底之间设置有热电偶，热电偶包括沿与衬底的表面垂直的方向设置的第一热电偶和第二热电偶，第一热电偶和第二热电偶为完全相同的两个热电偶，第一热电偶距衬底的第一距离与第二热电偶距衬底的第二距离不同，
该方法包括：
建立用于表示预设热电偶的实测温度与衬底的实际温度之间关系的线性温度模型，预设热电偶为第一热电偶和第二热电偶中的一者，线性温度模型为y＝a·x+b，其中x表示衬底的实际温度，y表示预设热电偶的实测温度，a和b均为与预设热电偶相关联的常数；
根据第一距离和第二距离，针对预设热电偶计算确定线性温度模型中的常数a；
获取衬底进行氧化层脱附时预设热电偶实测的热电偶温度T；
根据衬底进行氧化层脱附时的实际脱附温度T0、热电偶温度T、线性温度模型以及已确定的常数a，针对预设热电偶计算确定线性温度模型中的常数b，实际脱附温度T0表示衬底进行氧化层脱附时衬底的实际温度，实际脱附温度T0为与衬底的材料相关联的预先获取的固定温度值；
根据线性温度模型、已确定的常数a和已确定的常数b，计算确定在预设热电偶的任一实测温度下对应的衬底的实际温度。
可选地，根据第一距离和第二距离，针对预设热电偶计算确定线性温度模型中的常数a，包括：
通过衬底加热装置对衬底进行加热，记录第一热电偶的两个不同的实测温度T11和T12，
在第一热电偶的实测温度为T11时记录第二热电偶的实测温度T21；
在第一热电偶的实测温度为T12时记录第二热电偶的实测温度T22；
在预设热电偶为第一热电偶时，通过下式(1)计算确定线性温度模型中的常数a：
在预设热电偶为第二热电偶时，通过下式(2)计算确定线性温度模型中的常数a：
在式(1)和式(2)中，L1表示第一距离，L2表示第二距离，d由下式(3)确定：
可选地，在预设热电偶为第一热电偶的情况下，选择满足如下条件的T11和T12：T-100℃<T11<T+100℃，并且T-100℃<T12<T+100℃；
在预设热电偶为第二热电偶的情况下，选择满足如下条件的T21和T22：T-100℃<T21<T+100℃，并且T-100℃<T22<T+100℃。
可选地，在预设热电偶为第一热电偶的情况下，选择满足如下条件的T11和T12：T11和T12中的一者等于T，并且T12-T11>50℃；
在预设热电偶为第二热电偶的情况下，选择满足如下条件的T21和T22：T22和T21中的一者等于T，并且T22-T21>50℃。
可选地，根据衬底进行氧化层脱附时的实际脱附温度T0、热电偶温度T、线性温度模型以及已确定的常数a，针对预设热电偶计算确定线性温度模型中的常数b，包括：通过如下式(4)计算确定常数b：
b＝T-a·T0 (4)。
可选地，第一距离小于衬底加热装置与衬底之间距离的二分之一，第二距离大于衬底加热装置与衬底之间距离的二分之一。
可选地，第一距离等于衬底加热装置与衬底之间距离的三分之一，第二距离等于衬底加热装置与衬底之间距离的三分之二。
可选地，该方法还包括：分别针对预设热电偶为第一热电偶以及预设热电偶为第二热电偶两种情况，采用线性温度模型，计算在同一时刻下衬底的第一实际温度和第二实际温度，第一实际温度表示在预设热电偶为第一热电偶的情况下计算确定的衬底的实际温度，第二实际温度表示在预设热电偶为第二热电偶的情况下计算确定的衬底的实际温度，然后将第一实际温度与第二实际温度的平均值作为衬底的最终实际温度。
可选地，衬底为砷化镓衬底，实际脱附温度T0为580℃。
可选地，衬底为磷化铟衬底，实际脱附温度T0为490℃。
本发明的有益效果包括：
本发明提供的分子束外延设备中衬底温度的确定方法，用于确定分子束外延设备中衬底的实际温度，在分子束外延设备的衬底加热装置与衬底之间设置有热电偶，热电偶包括沿与衬底的表面垂直的方向设置的第一热电偶和第二热电偶，第一热电偶和第二热电偶为完全相同的两个热电偶，第一热电偶距衬底的第一距离与第二热电偶距衬底的第二距离不同，该方法包括：建立用于表示预设热电偶的实测温度与衬底的实际温度之间关系的线性温度模型，预设热电偶为第一热电偶和第二热电偶中的一者，线性温度模型为y＝a·x+b，其中x表示衬底的实际温度，y表示预设热电偶的实测温度，a和b均为与预设热电偶相关联的常数；根据第一距离和第二距离，针对预设热电偶计算确定线性温度模型中的常数a；获取衬底进行氧化层脱附时预设热电偶实测的热电偶温度T；根据衬底进行氧化层脱附时的实际脱附温度T0、热电偶温度T、线性温度模型以及已确定的常数a，针对预设热电偶计算确定线性温度模型中的常数b，实际脱附温度T0表示衬底进行氧化层脱附时衬底的实际温度，实际脱附温度T0为与衬底的材料相关联的预先获取的固定温度值；根据线性温度模型、已确定的常数a和已确定的常数b，计算确定在预设热电偶的任一实测温度下对应的衬底的实际温度。通过在分子束外延设备中设置两个热电偶，建立热电偶的实测温度与衬底实际温度的线性温度模型，同时利用两个热电偶的实测温度以及衬底进行氧化层脱附时的实际脱附温度对模型常数进行求解，然后基于模型和热电偶的实测温度来计算衬底的实际温度，本方法通过设置距衬底距离不同的两个热电偶，仅需要提供衬底的氧化层脱附温度即可建立热电偶实测温度与衬底实际温度之间的关系，避免在模型中引入与测试条件相关的衬底的其他温度，能够实现衬底的实际温度的高精度测量，有助于对衬底加热温度的高精度控制，从而有助于提高外延片的产品质量和成品率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本发明实施例提供的分子束外延设备的结构示意图；
图2示出了本发明实施例提供的分子束外延设备中衬底温度的确定方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为了对热电偶的实测温度进行校正，在常规技术中，首先获取多个不同的衬底温度下对应的多个实测温度，然后对这些数据进行拟合，形成校正曲线，以此对热电偶的实测温度进行校正，从而获得衬底的实测温度。通过反射式高能电子衍射仪(RHEED)观察衬底在不同温度下的衍射图案，以此判断衬底的实际温度是否达到预期的实际温度。这种方法的前提是存在与衬底的不同状态相关联的多个固定温度，每个固定温度与测试条件无关。然而，根据文献报道，目前公认仅衬底进行氧化层脱附时的实际温度与测试条件无关，衬底在其他状态下的实际温度与测试条件均存在一定关系，因此，通过上述方法形成的校正曲线本身并不准确，从而导致获得的衬底的实际温度不准确。根据上述技术，如果仅采用衬底进行氧化层脱附时的实际温度这一个数据，则无法获得确定的拟合曲线，因此无法获得衬底的实际温度。因此，需要提供一种能够对处于分子束外延设备中的衬底的实际温度进行精确测量的方法。
图1示出了本发明实施例提供的分子束外延设备的结构示意图，图2示出了本发明实施例提供的分子束外延设备中衬底温度的确定方法的流程示意图。下面将参照图1和图2详细描述本发明实施例提供的方法。
本发明实施例提供了一种分子束外延设备中衬底温度的确定方法，用于确定分子束外延设备中衬底的实际温度。如图1所示，在分子束外延设备的生长腔室101中设置有衬底加热装置102，衬底加热装置102下方是用于承载衬底103的衬底托板104，在分子束外延设备的衬底加热装置102与衬底103之间设置有热电偶105，热电偶105包括沿与衬底103的表面垂直的方向设置的第一热电偶151和第二热电偶152，第一热电偶151和第二热电偶152为完全相同的两个热电偶，第一热电偶151距衬底103的第一距离L1与第二热电偶152距衬底103的第二距离L2不同，也就是说L1≠L2。衬底103与衬底加热装置102之间的距离为L，应当理解，0<L1<L，并且0<L2<L。
在分子束外延设备安装或保养维护时，在将第一热电偶151和第二热电偶152安装固定好之后，第一热电偶151和第二热电偶152分别与衬底加热装置102之间的距离即被固定，并且可以测量获得第一热电偶151和第二热电偶152分别与衬底加热装置102之间的距离。同样地，在分子束外延生长过程中，衬底托板104上的衬底103与衬底加热装置102之间的距离也是固定的并且可以预先测量的，从而可以预先测量获知第一热电偶151距衬底103的第一距离L1以及第二热电偶152距衬底103的第二距离L2，并且第一距离L1和第二距离L2通常是固定不变的。在利用衬底加热装置102对衬底103进行加热的过程中，第一热电偶151和第二热电偶152可以分别实时测量温度，并且将测量温度值反馈至分子束外延设备的控制器以及显示器端，操作人员可以通过显示器端获取第一热电偶151和第二热电偶152的实时测量温度值，由于第一热电偶151距衬底103的第一距离L1与第二热电偶152距衬底103的第二距离L2不同，因此，通常情况下，在同一时刻(也就是衬底103的实际温度为某一温度值的情况下)，第一热电偶151的实测温度(也就是热电偶获取的温度数据)与第二热电偶152的实测温度不同。例如，如图1所示，在L2>L1的情况下，第二热电偶152比第一热电偶151更靠近衬底加热装置102，在衬底加热装置102对衬底103进行加热时，第二热电偶152的实测温度会大于第一热电偶151的实测温度。
针对上述设置有两个热电偶的分子束外延设备，本发明实施例提供的分子束外延设备中衬底温度的确定方法包括如下步骤：
步骤201：建立用于表示预设热电偶的实测温度与衬底的实际温度之间关系的线性温度模型。
预设热电偶为第一热电偶151和第二热电偶152中的一者，线性温度模型为y＝a·x+b，其中x表示衬底的实际温度，y表示预设热电偶的实测温度，a和b均为与预设热电偶相关联的常数。也就是说，可以将第一热电偶151和第二热电偶152中的任何一个作为预设热电偶，并且线性温度模型中的常数a和b是与热电偶相关联的，对于第一热电偶151和第二热电偶152，常数a和b的取值通常是不同的。
步骤202、根据第一距离和第二距离，针对预设热电偶计算确定线性温度模型中的常数a。
在建立线性温度模型之后，针对选定的预设热电偶，结合预先获得的第一距离L1和第二距离L2，可以计算确定常数a。
步骤203：获取衬底进行氧化层脱附时预设热电偶实测的热电偶温度T。
在对衬底103进行分子束外延生长时，首先需要将衬底103加热到一定温度，使得衬底103表面的氧化层脱附，而衬底103表面的氧化层脱附时衬底103的实际温度通常仅与衬底103的材料有关，而与分子束外延设备的其他工艺参数无关，因此，衬底103表面的氧化层脱附时衬底103的实际温度可以通过其他手段预先获知，例如，可以通过查询数据库或者通过其他测试方式获取该实际温度。通过分子束外延设备自带的反射式高能电子衍射仪(RHEED)，操作人员可以观察衬底103在不同温度下的衍射图案，操作人员可以通过衍射图案的变化来确定衬底103何时进行氧化层脱附，并且在操作人员观测到与衬底103进行氧化层脱附对应的衍射图案时，此时衬底103的实际温度为如下所述的实际脱附温度T0，并且记录此时预设热电偶实测的热电偶温度T。
步骤204：根据衬底进行氧化层脱附时的实际脱附温度T0、热电偶温度T、线性温度模型以及已确定的常数a，针对预设热电偶计算确定线性温度模型中的常数b。
实际脱附温度T0表示衬底103进行氧化层脱附时衬底103的实际温度，实际脱附温度T0为与衬底103的材料相关联的预先获取的固定温度值。
步骤205：根据线性温度模型、已确定的常数a和已确定的常数b，计算确定在预设热电偶的任一实测温度下对应的衬底的实际温度。:
综上所述，通过在分子束外延设备中设置两个热电偶，建立热电偶的实测温度与衬底实际温度的线性温度模型，同时利用两个热电偶的实测温度以及衬底进行氧化层脱附时的实际脱附温度对模型常数进行求解，然后基于模型和热电偶的实测温度来计算衬底的实际温度，本方法通过设置距衬底距离不同的两个热电偶，仅需要提供衬底的氧化层脱附温度即可建立热电偶实测温度与衬底实际温度之间的关系，避免在模型中引入与测试条件相关的衬底的其他温度，能够实现衬底的实际温度的高精度测量，有助于对衬底加热温度的高精度控制，从而有助于提高外延片的产品质量和成品率。
可选地，根据第一距离和第二距离，针对预设热电偶计算确定线性温度模型中的常数a，具体包括如下：
通过衬底加热装置102对衬底103进行加热，记录第一热电偶151的两个不同的实测温度T11和T12，在第一热电偶151的实测温度为T11时记录第二热电偶152的实测温度T21；在第一热电偶151的实测温度为T12时记录第二热电偶152的实测温度T22。
为了获得常数a，通常情况下，热电偶距衬底103的距离越大，a的值会越大，假定常数a与距衬底103的距离Li的关系为a＝c1·Li+c2，c1和c2是仅与距离Li相关联的常数；由于在Li为零时，也就是假定热电偶与衬底103的表面接触时，热电偶的实测温度应当与衬底103的实际温度一致，因此，此时常数a的值应当为1，从而可以获知c2＝1，也就是说常数a与距衬底103的距离Li的关系为a＝c1·Li+1。
假定针对于第一热电偶151，常数a和b的取值分别为a1和b1，针对第二热电偶152，常数a和b的取值分别为a2和b2。
假定在第一热电偶151的实测温度为T11，第二热电偶152的实测温度为T21时，衬底103的实际温度为x1；假定在第一热电偶151的实测温度为T12，第二热电偶152的实测温度为T22时，衬底103的实际温度为x2，根据前述线性温度模型可知，
T11＝a1·x1+b1，T21＝a2·x1+b2，T12＝a1·x2+b1，T22＝a2·x2+b2，
从而可知T22-T21＝a2·(x2-x1)，T12-T11＝a1·(x2-x1)，
根据前述容易获知常数a大于零，因此，由上述两式可以推知
进一步地，通过a＝c1·Li+1可以获知，a2＝c1·L2+1，a1＝c1·L1+1，因此，令则/>从而可以求得：/>
因此，对于第一热电偶151，对于第二热电偶152，
换言之，在预设热电偶为第一热电偶时，通过下式(1)计算确定线性温度模型中的常数a：
在预设热电偶为第二热电偶时，通过下式(2)计算确定线性温度模型中的常数a：
在式(1)和式(2)中，L1表示第一距离，L2表示第二距离，d由下式(3)确定：
可选地，在预设热电偶为第一热电偶151的情况下，选择满足如下条件的T11和T12：T-100℃<T11<T+100℃，并且T-100℃<T12<T+100℃；在预设热电偶为第二热电偶152的情况下，选择满足如下条件的T21和T22：T-100℃<T21<T+100℃，并且T-100℃<T22<T+100℃。可选地，在预设热电偶为第一热电偶151的情况下，选择满足如下条件的T11和T12：T11和T12中的一者等于T，并且T12-T11>50℃；在预设热电偶为第二热电偶152的情况下，选择满足如下条件的T21和T22：T22和T21中的一者等于T，并且T22-T21>50℃。通过限定热电偶实测温度的合适的取值范围，使得在计算常数系数过程中获得的结果更加准确。
可选地，根据衬底进行氧化层脱附时的实际脱附温度T0、热电偶温度T、线性温度模型以及已确定的常数a，针对预设热电偶计算确定线性温度模型中的常数b，包括：通过如下式(4)计算确定常数b：
b＝T-a·T0 (4)。
可选地，第一距离L1小于衬底加热装置102与衬底103之间距离L的二分之一，第二距离L2大于衬底加热装置102与衬底103之间距离L的二分之一。可选地，第一距离L1等于衬底加热装置102与衬底103之间距离L的三分之一，第二距离L2等于衬底加热装置102与衬底103之间距离L的三分之二。
可选地，该方法还包括：分别针对预设热电偶为第一热电偶151以及预设热电偶为第二热电偶152两种情况，采用线性温度模型，计算在同一时刻下衬底103的第一实际温度和第二实际温度，第一实际温度表示在预设热电偶为第一热电偶151的情况下计算确定的衬底103的实际温度，第二实际温度表示在预设热电偶为第二热电偶152的情况下计算确定的衬底103的实际温度，然后将第一实际温度与第二实际温度的平均值作为衬底的最终实际温度。理论上，在预设热电偶为第一热电偶151以及预设热电偶为第二热电偶152两种情况下，计算获得的衬底103的实际温度应当相等，但是由于测量误差等各个因素的影响，针对上述两种情况，所获得的实际温度会存在一定偏差，为了进一步降低测量误差，可以分别针对上述两种情况获得对应的实际温度，然后再取平均值以减小甚至消除误差。
可选地，衬底为砷化镓衬底，实际脱附温度T0为580℃。
可选地，衬底为磷化铟衬底，实际脱附温度T0为490℃。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让本领域普通技术人员能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种分子束外延设备中衬底温度的确定方法，用于确定分子束外延设备中衬底的实际温度，其特征在于，在所述分子束外延设备的衬底加热装置与所述衬底之间设置有热电偶，所述热电偶包括沿与所述衬底的表面垂直的方向设置的第一热电偶和第二热电偶，所述第一热电偶和所述第二热电偶为完全相同的两个热电偶，所述第一热电偶距所述衬底的第一距离与所述第二热电偶距所述衬底的第二距离不同，
所述方法包括：
建立用于表示预设热电偶的实测温度与所述衬底的实际温度之间关系的线性温度模型，所述预设热电偶为所述第一热电偶和所述第二热电偶中的一者，所述线性温度模型为y＝a·x+b，其中x表示所述衬底的实际温度，y表示所述预设热电偶的实测温度，a和b均为与所述预设热电偶相关联的常数；
根据所述第一距离和所述第二距离，针对所述预设热电偶计算确定所述线性温度模型中的常数a；
获取所述衬底进行氧化层脱附时所述预设热电偶实测的热电偶温度T；
根据所述衬底进行氧化层脱附时的实际脱附温度T0、所述热电偶温度T、所述线性温度模型以及已确定的常数a，针对所述预设热电偶计算确定所述线性温度模型中的常数b，所述实际脱附温度T0表示所述衬底进行氧化层脱附时所述衬底的实际温度，所述实际脱附温度T0为与所述衬底的材料相关联的预先获取的固定温度值；
根据所述线性温度模型、已确定的常数a和已确定的常数b，计算确定在所述预设热电偶的任一实测温度下对应的所述衬底的实际温度，
所述根据所述第一距离和所述第二距离，针对所述预设热电偶计算确定所述线性温度模型中的常数a，包括：
通过所述衬底加热装置对所述衬底进行加热，记录所述第一热电偶的两个不同的实测温度T11和T12，
在所述第一热电偶的实测温度为T11时记录所述第二热电偶的实测温度T21；
在所述第一热电偶的实测温度为T12时记录所述第二热电偶的实测温度T22；
在所述预设热电偶为所述第一热电偶时，通过下式(1)计算确定所述线性温度模型中的常数a：
在所述预设热电偶为所述第二热电偶时，通过下式(2)计算确定所述线性温度模型中的常数a：
在式(1)和式(2)中，L1表示所述第一距离，L2表示所述第二距离，d由下式(3)确定：
所述根据所述衬底进行氧化层脱附时的实际脱附温度T0、所述热电偶温度T、所述线性温度模型以及已确定的常数a，针对所述预设热电偶计算确定所述线性温度模型中的常数b，包括：通过如下式(4)计算确定常数b：
b＝T-a·T0 (4)。
2.根据权利要求1所述的分子束外延设备中衬底温度的确定方法，其特征在于，在所述预设热电偶为所述第一热电偶的情况下，选择满足如下条件的T11和T12：T-100℃<T11<T+100℃，并且T-100℃<T12<T+100℃；
在所述预设热电偶为所述第二热电偶的情况下，选择满足如下条件的T21和T22：T-100℃<T21<T+100℃，并且T-100℃<T22<T+100℃。
3.根据权利要求2所述的分子束外延设备中衬底温度的确定方法，其特征在于，在所述预设热电偶为所述第一热电偶的情况下，选择满足如下条件的T11和T12：T11和T12中的一者等于T，并且T12-T11>50℃；
在所述预设热电偶为所述第二热电偶的情况下，选择满足如下条件的T21和T22：T22和T21中的一者等于T，并且T22-T21>50℃。
4.根据权利要求1所述的分子束外延设备中衬底温度的确定方法，其特征在于，所述第一距离小于所述衬底加热装置与所述衬底之间距离的二分之一，所述第二距离大于所述衬底加热装置与所述衬底之间距离的二分之一。
5.根据权利要求4所述的分子束外延设备中衬底温度的确定方法，其特征在于，所述第一距离等于所述衬底加热装置与所述衬底之间距离的三分之一，所述第二距离等于所述衬底加热装置与所述衬底之间距离的三分之二。
6.根据权利要求5所述的分子束外延设备中衬底温度的确定方法，其特征在于，所述方法还包括：分别针对所述预设热电偶为所述第一热电偶以及所述预设热电偶为所述第二热电偶两种情况，采用所述线性温度模型，计算在同一时刻下所述衬底的第一实际温度和第二实际温度，所述第一实际温度表示在所述预设热电偶为所述第一热电偶的情况下计算确定的所述衬底的实际温度，所述第二实际温度表示在所述预设热电偶为所述第二热电偶的情况下计算确定的所述衬底的实际温度，然后将所述第一实际温度与所述第二实际温度的平均值作为所述衬底的最终实际温度。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的分子束外延设备中衬底温度的确定方法，其特征在于，所述衬底为砷化镓衬底，所述实际脱附温度T0为580℃。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的分子束外延设备中衬底温度的确定方法，其特征在于，所述衬底为磷化铟衬底，所述实际脱附温度T0为490℃。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110518840.7A CN113252195B (zh) | 2021-05-12 | 2021-05-12 | 一种分子束外延设备中衬底温度的确定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110518840.7A CN113252195B (zh) | 2021-05-12 | 2021-05-12 | 一种分子束外延设备中衬底温度的确定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113252195A CN113252195A (zh) | 2021-08-13 |
| CN113252195B true CN113252195B (zh) | 2024-01-26 |
Family
ID=77223223
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110518840.7A Active CN113252195B (zh) | 2021-05-12 | 2021-05-12 | 一种分子束外延设备中衬底温度的确定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113252195B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113846376B (zh) * | 2021-09-23 | 2022-12-27 | 浙江晶盛机电股份有限公司 | 外延生长装置的调温方法以及外延生长装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS622521A (ja) * | 1985-06-28 | 1987-01-08 | Hitachi Ltd | 分子線エピタキシ装置 |
| DE19801775A1 (de) * | 1998-01-19 | 1999-07-29 | Siemens Ag | Vorrichtung und Verfahren zum Messen von Temperaturen |
| CN109992021A (zh) * | 2019-04-23 | 2019-07-09 | 航天材料及工艺研究所 | 一种烧蚀碳层表面温度测量控制方法及装置 |
| WO2020078860A1 (de) * | 2018-10-15 | 2020-04-23 | Aixtron Se | Vorrichtung und verfahren zur regelung der temperatur in einem cvd-reaktor |
-
2021
- 2021-05-12 CN CN202110518840.7A patent/CN113252195B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS622521A (ja) * | 1985-06-28 | 1987-01-08 | Hitachi Ltd | 分子線エピタキシ装置 |
| DE19801775A1 (de) * | 1998-01-19 | 1999-07-29 | Siemens Ag | Vorrichtung und Verfahren zum Messen von Temperaturen |
| WO2020078860A1 (de) * | 2018-10-15 | 2020-04-23 | Aixtron Se | Vorrichtung und verfahren zur regelung der temperatur in einem cvd-reaktor |
| CN109992021A (zh) * | 2019-04-23 | 2019-07-09 | 航天材料及工艺研究所 | 一种烧蚀碳层表面温度测量控制方法及装置 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| HFCVD系统温度场和流场的仿真研究;李磊;《中国学术期刊电子杂志社》;全文 * |
| 反射式高能电子衍射实时监控的分子束外延生长 GaAs 晶体衬底温度校准及表面相变的研究;周勋等;《物理学报》;全文 * |
| 基于离子注入片的单片外延炉温度研究;肖健;任凯;袁夫通;徐卫东;;电子与封装(05);全文 * |
| 大面积金刚石膜衬底温度数据融合研究;汪洪波;;中国机械工程(07);全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113252195A (zh) | 2021-08-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6922522B2 (en) | Heat treatment apparatus, calibration method for temperature measuring system of the apparatus, and heat treatment system | |
| TW525227B (en) | Batch-type heat treatment apparatus and control method for the batch-type heat treatment apparatus | |
| US7953512B2 (en) | Substrate processing system, control method for substrate processing apparatus and program stored on medium | |
| CN100508110C (zh) | 热处理设备校准方法 | |
| CN113252195B (zh) | 一种分子束外延设备中衬底温度的确定方法 | |
| KR20230082660A (ko) | 방사율-보정 고온측정을 위한 방법 | |
| JP3269463B2 (ja) | 薄膜成長温度の補正方法 | |
| WO2003090271A1 (fr) | Procede de formation de film | |
| JP5960997B2 (ja) | 基板ホルダー材料の加工方法とその方法で加工された基板ホルダー | |
| JP3901958B2 (ja) | 熱処理装置設定温度の作成方法、および熱処理方法 | |
| CN105239058B (zh) | 校准mocvd设备设定温度的方法 | |
| CN110656322A (zh) | 连续生长外延片的方法、装置、设备及存储介质 | |
| CN118854445A (zh) | 一种碳化硅外延生长温度的控制方法 | |
| CN117711935A (zh) | 一种降低外延片翘曲程度的方法及装置 | |
| KR20240120382A (ko) | 에피택셜 성장장치의 온도 보정 방법 | |
| KR100545166B1 (ko) | 반도체 소자 제조 장치의 온도 보정 방법 | |
| US20220146564A1 (en) | Semiconductor wafer evaluation apparatus and semiconductor wafer manufacturing method | |
| CN118854447A (zh) | 一种外延控制方法 | |
| JP3407014B2 (ja) | 結晶層厚・組成決定方法及び装置、結晶層厚・組成算出装置、結晶層製造方法及び装置並びに記憶媒体 | |
| CN116745471A (zh) | 蚀刻量的测量方法及其测量系统 | |
| CN116497442A (zh) | 一种用于半导体设备的温度校准方法 | |
| TW202340687A (zh) | 發射率校正高溫測量法 | |
| CN110957246A (zh) | 一种测量外延设备反应腔温度的方法 | |
| CN116165503A (zh) | 一种用于半导体设备的测温装置的温度校准方法 | |
| CN116825254A (zh) | 一种测量金属膜膜厚的优化方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB02 | Change of applicant information | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: No.28 factory building, supporting industrial park, export processing zone, NO.666, Jianlin Road, high tech Zone, Suzhou City, Jiangsu Province Applicant after: Xinlei semiconductor technology (Suzhou) Co.,Ltd. Address before: No.28 factory building, supporting industrial park, export processing zone, NO.666, Jianlin Road, high tech Zone, Suzhou City, Jiangsu Province Applicant before: EPI SOLUTION TECHNOLOGY CO.,LTD. |
|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |