專(zhuān)利名稱(chēng)：利用光學(xué)吸收邊波長(zhǎng)測(cè)量薄膜的溫度的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及薄膜在基底上生長(zhǎng)和處理過(guò)程中，基底和薄膜溫度的非接觸式精確測(cè)量方法。
背景技術(shù)：
涉及在基底上沉積薄膜的先進(jìn)制造工藝通常取決于以高精度和可重復(fù)性監(jiān)測(cè)和控制基底特性的能力，例如溫度特性。對(duì)于很多應(yīng)用，薄膜在半導(dǎo)體晶片或基底上生長(zhǎng)過(guò)程中的精確溫度測(cè)量對(duì)于完成沉積后的晶片的最終質(zhì)量是至關(guān)重要的，進(jìn)而對(duì)在晶片上形成的光電器件的性能也是至關(guān)重要的?；诇囟鹊淖兓ň瑑?nèi)部溫度的變化，最終影響所沉積的材料層的質(zhì)量和組成。在沉積過(guò)程中，從后面和圍著中心軸旋轉(zhuǎn)來(lái)給基底晶片加熱。通常情況下，位于晶片附近的電阻加熱器提供熱源，用于使晶片的溫度升高到預(yù)定值。表明精確溫度控制必要性的一個(gè)示例性應(yīng)用是半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)的形成。對(duì)于例如 “量子點(diǎn)”探測(cè)器的應(yīng)用，半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)正變得越來(lái)越重要，該應(yīng)用需要非常均勻尺寸的納米微晶陣列的自組織生長(zhǎng)。其只能在一個(gè)很窄的溫度窗口完成，溫度的不確定性可能導(dǎo)致量子點(diǎn)大小分布傳播擴(kuò)大，對(duì)探測(cè)器的效率是不利的。量子點(diǎn)的均勻生長(zhǎng)是一種擴(kuò)散率為溫度指數(shù)的熱激活過(guò)程的例子。因此，當(dāng)生長(zhǎng)或處理進(jìn)行時(shí)，能夠測(cè)量并精確控制基底溫度是非常重要的。關(guān)于溫度監(jiān)測(cè)的方法已經(jīng)公開(kāi)了很多。在薄膜生長(zhǎng)操作過(guò)程中，一個(gè)簡(jiǎn)單但基本上無(wú)效的方法是利用與基底接近或直接接觸的傳統(tǒng)熱電偶。這種方法在許多方面都有缺陷，最明顯的是，標(biāo)準(zhǔn)熱電偶的響應(yīng)速度慢，熱電偶(以及沉積室內(nèi)的其他物體)容易被沉積上與半導(dǎo)體晶片所沉積的相同材料從而影響熱電偶的準(zhǔn)確性，以及由于熱電偶和基底之間的直接接觸導(dǎo)致半導(dǎo)體晶片表面的現(xiàn)場(chǎng)熱變形。無(wú)論如何，在大多數(shù)處理過(guò)程中利用與基底接近或接觸的熱電偶的方法基本上都是不可接受的，因?yàn)榫忍土恕，F(xiàn)在已經(jīng)有光學(xué)高溫測(cè)量法來(lái)克服以上所述的缺點(diǎn)。光學(xué)高溫測(cè)量法利用發(fā)出的熱幅射，常常被稱(chēng)為“黑體輻射”，來(lái)測(cè)量樣本溫度。此方法的主要難度在于樣品通常直到約 450°C以上才會(huì)發(fā)出足量的熱輻射，而且半導(dǎo)體晶片并不是真正的黑體輻射體。此外，在沉積過(guò)程中半導(dǎo)體晶片的輻射系數(shù)會(huì)隨時(shí)間和波長(zhǎng)顯著變化。因此，此高溫測(cè)量?jī)x只適用于高溫下，并且這種方法公知易于產(chǎn)生測(cè)量誤差?！耙环N用于分子束外延的半導(dǎo)體基底的光學(xué)測(cè)溫新技術(shù)”文中，Weilmeier等描述了一種測(cè)量背面有紋理的基底的漫反射率并從反射光的帶隙特性推斷半導(dǎo)體溫度的技術(shù)。 該技術(shù)基于同態(tài)物理學(xué)的一個(gè)簡(jiǎn)單原理，即帶間光學(xué)吸收邊與溫度的實(shí)際線(xiàn)性關(guān)系。
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簡(jiǎn)言之，當(dāng)光子能hv超越帶隙能量Eg，就會(huì)突然發(fā)生強(qiáng)吸收。其可以由一個(gè)吸收系數(shù)來(lái)描述，α (hv) = α g exp [ (hv_Eg) /E0]，其中α g為帶隙能量的光吸收系數(shù)，吸收邊由&和另一個(gè)參數(shù)E。決定，E。是由費(fèi)米-狄拉克(Fermi-Dirac)統(tǒng)計(jì)分布函數(shù)引起的邊緣增寬(增寬 kBT在適中的溫度)。 關(guān)鍵值&由愛(ài)因斯坦聲子模型給出，其中，聲子近似具有一個(gè)單一的特征能量KB。根據(jù)下式，聲子激發(fā)(熱振動(dòng))的影響可以縮小帶隙Eg(T) =Eg(O)-SgkB0E[exp(0E/T)-l],其中\(zhòng)為溫度獨(dú)立耦合系數(shù)，9,為愛(ài)因斯坦溫度。當(dāng)ΘΕ>>Τ時(shí)，即完全符合高模量材料如硅、砷化鎵時(shí)，可以按照下式估算溫度隨帶隙的變化關(guān)系ig(T) =Eg(0)-SgkBT, 表明I將以斜率SgkB隨溫度T呈線(xiàn)性減小。這完全符合實(shí)際情況，并且是帶緣溫度測(cè)量的 ■石出。約翰遜等人在專(zhuān)利號(hào)為5，388，909和5，568，978的美國(guó)專(zhuān)利中教導(dǎo)了此方法的變型。這些參考文獻(xiàn)教導(dǎo)了寬頻鹵素?zé)舻倪^(guò)濾輸出的使用，該輸出先通過(guò)機(jī)械斬波器，然后通過(guò)透鏡，最后通過(guò)在其中放置基底并進(jìn)行薄膜沉積的高真空室的窗口。置于室內(nèi)的第一個(gè)鏡子將該源的輸出引向基底表面。通過(guò)燈絲或者類(lèi)似的加熱器給基底加熱，使基底溫度升高到沉積工藝的有效操作所要求的最適溫度。置于室內(nèi)的第二個(gè)鏡子用來(lái)反射基底背面反射來(lái)的非鏡面(如漫反射)光，反射被引向室內(nèi)的另外一個(gè)窗口，并在那里通過(guò)透鏡到達(dá)一個(gè)包含光譜儀的檢測(cè)系統(tǒng)。非鏡面反射的元素波長(zhǎng)用來(lái)確定特定溫度的帶隙。約翰遜等人教導(dǎo)了溫度由漫反射光譜圖中帶隙附近的“膝蓋”來(lái)確定。雖然上述的現(xiàn)有技術(shù)在某些方面是有效的，但是光纖束、室內(nèi)光學(xué)系統(tǒng)、機(jī)械光學(xué)斬波器以及機(jī)械掃描光譜儀的使用致使該方法在許多方面存在不足。檢測(cè)信號(hào)會(huì)因沉積室內(nèi)的光學(xué)系統(tǒng)而隨著時(shí)間退化。而且機(jī)械部件對(duì)故障過(guò)于敏感，采集信號(hào)的整體方法對(duì)工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中的實(shí)時(shí)測(cè)量和控制應(yīng)用來(lái)說(shuō)過(guò)于緩慢。此外，隨著時(shí)間的推移，上述現(xiàn)有技術(shù)的方法容易產(chǎn)生精度變化，該精度變化取決于鹵素光源的輸出波動(dòng)。具體來(lái)說(shuō)，現(xiàn)有技術(shù)依賴(lài)于一個(gè)或多個(gè)沉積室內(nèi)的光學(xué)元件，用來(lái)引導(dǎo)入射光至晶片并采集漫反射光。光學(xué)系統(tǒng)放在沉積室內(nèi)是有問(wèn)題的，因?yàn)槌练e過(guò)程中的沉積材料往往會(huì)覆蓋在室內(nèi)所有東西的表面，包括鏡子、透鏡等。隨著時(shí)間推移，涂層累積，顯著降低了光學(xué)系統(tǒng)的采集效率，并且會(huì)尋致溫度測(cè)量發(fā)生錯(cuò)誤。更重要的是，現(xiàn)有技術(shù)依賴(lài)于機(jī)械光斬波器和機(jī)械掃描光譜儀來(lái)測(cè)量光信號(hào)。不但機(jī)械部件在長(zhǎng)期使用時(shí)會(huì)經(jīng)常損壞，而且眾所周知，光譜儀中的齒輪磨損會(huì)導(dǎo)致波長(zhǎng)校準(zhǔn)不斷變化。這將導(dǎo)致溫度測(cè)量的錯(cuò)誤不斷增加，除非經(jīng)常重新校準(zhǔn)儀器，但這將是一個(gè)非常耗時(shí)的過(guò)程。另外眾所周知，掃描光譜儀很慢，任何地方完成一次單一的掃描都要1-5 秒。在大多數(shù)沉積系統(tǒng)中，半導(dǎo)體晶片是旋轉(zhuǎn)的，通常轉(zhuǎn)速在10-30rpm。在這種情況下，耗費(fèi)1-5秒來(lái)完成的溫度測(cè)量被默認(rèn)為平均溫度，而不可能進(jìn)行任何空間分辨的測(cè)量。如果如產(chǎn)品沉積系統(tǒng)中的典型情況，處理室有很多繞著公用軸線(xiàn)在轉(zhuǎn)盤(pán)上旋轉(zhuǎn)的晶片，現(xiàn)有技術(shù)的慢響應(yīng)將不可能實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)多個(gè)晶片。此外，現(xiàn)有技術(shù)利用石英鹵素?zé)艄庠矗瑳](méi)有對(duì)輸出穩(wěn)定性或強(qiáng)度控制做任何考慮。 石英鹵素?zé)綦S著時(shí)間迅速退化，使得燈光輸出發(fā)生波動(dòng)，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果發(fā)生變化，并進(jìn)一步導(dǎo)致為更換燈而使系統(tǒng)停工。如上所述，溫度或者與工藝相關(guān)的其它特性的控制，只有在基底溫度或特性被精確且實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)時(shí)才能達(dá)到最佳效果。本發(fā)明的專(zhuān)利權(quán)受讓人，美國(guó)密歇根州的k-Space 公司的BandiT(TM)系統(tǒng)，作為測(cè)量半導(dǎo)體基底溫度的最早最先進(jìn)的方法和裝置而出現(xiàn)。kSA BandiT是非接觸、無(wú)創(chuàng)傷、實(shí)時(shí)的絕對(duì)晶片溫度傳感器。kSA BandiT系統(tǒng)為高溫計(jì)不能測(cè)量的低溫晶片監(jiān)測(cè)提供了一個(gè)可行的解決方案。kSA BandiT系統(tǒng)對(duì)檢視區(qū)傳輸?shù)母淖儭㈦s散光源、基底加熱器的信號(hào)也不敏感。檢測(cè)晶片漫散射光來(lái)測(cè)量光學(xué)吸收邊的波長(zhǎng)。根據(jù)光學(xué)吸收邊的波長(zhǎng)可以精確確定溫度。kSA BandiT有兩種運(yùn)行模式1)傳輸模式，在此模式下基底加熱器用作光源并且需要一個(gè)單一的檢測(cè)口。2)反射模式，在此模式下，BandiT 光源安裝在一個(gè)端口，BandiT探測(cè)器單元安裝在另一個(gè)非鏡面反射端口。kSA BandiT在兩種模式下均有效，覆蓋了 380nm-1700nm的光譜范圍。雙重光譜儀單元也對(duì)要求全部光譜范圍的應(yīng)用都有效。被測(cè)量并監(jiān)控的典型樣品材料，包括GaAs、Si、SiC、InP, ZnSe, SiTe和 GaN。公開(kāi)號(hào)為2005/0106876和2009/0177432的美國(guó)申請(qǐng)?jiān)敿?xì)描述了 kSA BandiT系統(tǒng)， 其通過(guò)引用整體合并入此處。盡管kSA BandiT系統(tǒng)取得了廣泛的成功，但由于基底材料的非半導(dǎo)體性能，出現(xiàn)了難于測(cè)量基底性能例如溫度的新應(yīng)用。這些非半導(dǎo)體材料沒(méi)有可測(cè)量的光學(xué)吸收邊，并且通常對(duì)所有實(shí)際波長(zhǎng)的光都是透明的。例如，藍(lán)白發(fā)光二極管(LED)是通過(guò)在沒(méi)有可測(cè)量光學(xué)吸收邊的藍(lán)寶石(Al2O3)或非晶形碳化硅(SiC)基底上沉積層氮化鎵(GaN)而制成。 因此，現(xiàn)有溫度測(cè)量技術(shù)在某些限制條件下是不可行的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)方面提供一種沉積在基底上的半導(dǎo)體薄膜溫度的確定方法，半導(dǎo)體薄膜有可測(cè)量光學(xué)吸收邊，基底沒(méi)有可測(cè)量光學(xué)吸收邊。所述方法包括以下步驟提供沒(méi)有可測(cè)量光學(xué)吸收邊的基底材料，在基底上沉積有可測(cè)量光學(xué)吸收邊和可測(cè)量厚度的半導(dǎo)體薄膜。所述方法還包括使光與沉積在基底上的薄膜相互作用以產(chǎn)生漫散射光。所述方法進(jìn)一步包括采集薄膜的漫散射光，并且基于薄膜上采集的漫散射光產(chǎn)生顯示薄膜光學(xué)吸收的光譜。所述方法還包括確定薄膜的厚度。所述方法進(jìn)一步包括確定薄膜的光學(xué)吸收邊波長(zhǎng)，并且在一定薄膜厚度下，根據(jù)薄膜厚度和光學(xué)吸收邊波長(zhǎng)確定薄膜溫度。本發(fā)明的另一方面提供一種確定半導(dǎo)體薄膜的光學(xué)吸收邊的裝置，所述半導(dǎo)體薄膜有可測(cè)量光學(xué)吸收邊，并沉積在沒(méi)有可測(cè)量光學(xué)吸收邊的基底上。所述裝置包括從薄膜上采集漫散射光的探測(cè)器和根據(jù)漫散射光產(chǎn)生光譜的光譜儀。所述裝置還包括利用光譜儀產(chǎn)生的光譜根據(jù)薄膜的厚度和光學(xué)吸收邊波長(zhǎng)確定薄膜溫度的軟件程序。本發(fā)明的另一方面提供一種確定半導(dǎo)體薄膜的光學(xué)吸收邊的系統(tǒng)，所述半導(dǎo)體薄膜有可測(cè)量光學(xué)吸收邊，并沉積在沒(méi)有可測(cè)量光學(xué)吸收邊的基底上。所述系統(tǒng)包括沒(méi)有可測(cè)量光學(xué)吸收邊材料的基底，沉積在所述基底上有可測(cè)量光學(xué)吸收邊和可測(cè)量厚度的半導(dǎo)體材料薄膜，將薄膜沉積在基底上的沉積器。所述系統(tǒng)還包括使光與在基底上沉積的薄膜相互作用的光源，采集薄膜上的漫散射光的探測(cè)器，根據(jù)漫反射光產(chǎn)生光譜的光譜儀。所述系統(tǒng)還包括利用光譜儀產(chǎn)生的光譜根據(jù)薄膜的厚度和光學(xué)吸收邊波長(zhǎng)確定薄膜溫度的軟件程序。
本發(fā)明還提供了一種與薄膜厚度具有相關(guān)性的特性的實(shí)時(shí)測(cè)量方法，例如當(dāng)薄膜有可測(cè)量光學(xué)吸收邊而基底沒(méi)有可測(cè)量光學(xué)吸收邊時(shí)，測(cè)量薄膜的溫度。本發(fā)明利用了薄膜由半導(dǎo)體材料制成的優(yōu)勢(shì)，從而提供了一種可測(cè)量的光學(xué)吸收邊波長(zhǎng)。通過(guò)考慮薄膜的光學(xué)吸收邊波長(zhǎng)與薄膜厚度的相關(guān)性，本發(fā)明可以提供一種對(duì)樣品進(jìn)行精確的、實(shí)時(shí)的溫度測(cè)量方法。


接下來(lái)結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，使得本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)更為明顯和更容易理解， 其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的包括光學(xué)吸收邊測(cè)量系統(tǒng)的典型薄膜沉積過(guò)程的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的包括光學(xué)吸收邊測(cè)量系統(tǒng)的第二個(gè)典型薄膜沉積過(guò)程的示意圖；圖3是沉積在基底上的包括三層的薄膜的局部剖視圖；圖3A是圖3的薄膜和基底的截面放大圖；圖4是強(qiáng)度與波長(zhǎng)的曲線(xiàn)圖，且包括單一薄膜在多個(gè)溫度下的多個(gè)譜圖；圖5是在恒定溫度下的光學(xué)吸收邊波長(zhǎng)與薄膜厚度的曲線(xiàn)圖；圖5A-C示出了薄膜和基底在沉積過(guò)程中的進(jìn)程的典型橫截面，并與圖5曲線(xiàn)中的附圖標(biāo)記5A、5B和5C相對(duì)應(yīng)，并且進(jìn)一步示出了漫散射光根據(jù)薄膜厚度的變化；圖6是簡(jiǎn)化的流程圖，描述了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的光學(xué)吸收邊測(cè)量方法的過(guò)程步驟；圖7示出了光譜采集步驟中的光譜產(chǎn)生例子；圖8包括一個(gè)光譜示例并指出了用以確定薄膜厚度的振蕩；圖9是圖8中的振蕩的放大圖；圖10是薄膜的厚度與光學(xué)吸收邊波長(zhǎng)的曲線(xiàn)圖；圖11是采用本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施例示出厚度計(jì)算的軟件程序的對(duì)話(huà)框；圖12是采用本發(fā)明的方法的一個(gè)實(shí)施例的軟件程序的對(duì)話(huà)框；以及圖13是包括薄膜的厚度值的軟件程序的對(duì)話(huà)框。
具體實(shí)施例方式具體參考附圖，其中各附圖中的相似附圖標(biāo)記用于指示相應(yīng)的部件，圖1示意性地示出了在薄膜20沉積過(guò)程中用于測(cè)定樣品溫度的方法、裝置和系統(tǒng)的典型應(yīng)用，樣品包括沉積在基底22上的半導(dǎo)體薄膜20，該薄膜20具有可測(cè)量的光學(xué)吸收邊和可測(cè)量的厚度，該基底22沒(méi)有可測(cè)量的光學(xué)吸收邊。圖1示出了在沉積室M內(nèi)的樣品。該樣品包括基底22，例如藍(lán)寶石晶片，以及沉積在例如藍(lán)寶石基底22上的半導(dǎo)體材料的薄膜20，例如 GaN(氮化鎵)，其經(jīng)常作為藍(lán)白發(fā)光二極管(LED)的組分。圖1的系統(tǒng)包括光源沈，用于使光與樣品相互作用以產(chǎn)生漫散射光，該樣品包括沉積在基底22上的薄膜20。該光源沈通常是石英商素?zé)?，安裝在沉積室M的外面，使得光線(xiàn)朝向樣品。由光源26提供的光線(xiàn)是任意波長(zhǎng)的電磁波，包括肉眼可見(jiàn)的和不可見(jiàn)的。 包括燈控制單元30的控制單元28通過(guò)光源電力電纜與光源沈連接。電腦32，例如筆記本電腦或標(biāo)準(zhǔn)中央處理單元，通過(guò)軟件程序同時(shí)監(jiān)測(cè)和操作燈控制單元30和系統(tǒng)的其他組件。該電腦32通過(guò)USB連接線(xiàn)34與控制單元觀連接。在圖1的應(yīng)用中，該系統(tǒng)包括熱源36，當(dāng)基底22圍繞中心軸旋轉(zhuǎn)且薄膜20沉積在基底22上時(shí)，該熱源從基底22和薄膜20的背面加熱。雖然并沒(méi)有示出，但是光源沈和熱源36可以是相同的組件。樣品的溫度必須被監(jiān)測(cè)和控制，因?yàn)闇囟鹊淖兓罱K影響沉積在基底22上的薄膜20的質(zhì)量和組分。該系統(tǒng)包括溫度控制器38，例如PID溫度控制器38， 該控制器38與電腦32連接并可以由系統(tǒng)的使用者人工操作。正如下面具體討論那樣，分析從樣品漫散射的光線(xiàn)以確定樣品的光學(xué)吸收邊波長(zhǎng)，該光學(xué)吸收邊波長(zhǎng)用于確定樣品的溫度或其他特性。該光學(xué)吸收邊也可被稱(chēng)為帶緣 (band edge)或帶隙(band gap)。該系統(tǒng)包括用于采集從薄膜20漫散射的光線(xiàn)的探測(cè)器 40。該探測(cè)器40通常是Si基探測(cè)器40。該探測(cè)器40包括殼體42，該殼體也安裝在沉積室M的外面，與光源沈成非鏡像角度地設(shè)置在透明視窗附近。該探測(cè)器40包括可調(diào)節(jié)的傾斜底座44，該傾斜底座44包括千分尺驅(qū)動(dòng)的單軸的傾斜裝置，該傾斜裝置設(shè)置在探測(cè)器 40的前部之中以幫助探測(cè)器40指向沉積室M內(nèi)的樣品。該探測(cè)器還包括聚焦光學(xué)器件 46，以幫助采集漫散射的光線(xiàn)。該系統(tǒng)包括光譜儀48，例如固態(tài)光譜儀48或者陣列光譜儀48，用于根據(jù)或者基于來(lái)自薄膜并被探測(cè)器40采集的漫散射光產(chǎn)生光譜。基于光譜確定該薄膜的光學(xué)吸收邊波長(zhǎng)?；诠庾V確定薄膜20的光學(xué)吸收邊波長(zhǎng)的步驟包括對(duì)半導(dǎo)體材料和薄膜20的厚度進(jìn)行考慮，如下所述。該系統(tǒng)包括光纖單元50，該光纖單元50包括偶聯(lián)至光譜儀48的第一光纖52和與第一光纖52共線(xiàn)連接的第二光纖54，該第二光纖偶聯(lián)至用于幫助校準(zhǔn)探測(cè)器40的可視準(zhǔn)直激光56。根據(jù)被測(cè)樣品特性，使用合適的光學(xué)涂層對(duì)該光學(xué)組件進(jìn)行優(yōu)化以用于紅外或者可視操作。電腦32通過(guò)USB線(xiàn)34連接到準(zhǔn)直激光器56和光譜儀48。用軟件程序控制準(zhǔn)直激光器56和光譜儀48。該系統(tǒng)可以包括一種單個(gè)裝置，用來(lái)確定半導(dǎo)體薄膜20的光學(xué)吸收邊，所述半導(dǎo)體薄膜20具有可測(cè)量的光學(xué)吸收邊，并沉積在沒(méi)有可測(cè)量光學(xué)吸收邊的基底22上。該單個(gè)裝置包括探測(cè)器40，用來(lái)采集沉積在基底22上的薄膜20的漫散射光，光譜儀48，用于根據(jù)漫散射光產(chǎn)生光譜，以及軟件程序，用于基于光譜儀48提供的光譜根據(jù)薄膜厚度確定薄膜20的光學(xué)吸收邊波長(zhǎng)。軟件程序還可以利用光譜儀48產(chǎn)生的光譜，根據(jù)薄膜厚度和光學(xué)吸收邊波長(zhǎng)確定薄膜20的溫度，下面會(huì)深入地討論。該系統(tǒng)通常包括一種沉積器或者一種將薄膜20沉積在基底22上的裝置。將薄膜 20沉積在基底22上的方法可包括化學(xué)氣相沉積工藝?yán)缃饘儆袡C(jī)氣相外延(MOVPE)，分子沉積工藝?yán)绶肿邮庋?MBE)，或者其它薄膜沉積工藝?yán)鐬R射法。圖2舉例說(shuō)明了在薄膜20沉積過(guò)程中用于確定半導(dǎo)體薄膜20的光學(xué)吸收邊波長(zhǎng)的方法、裝置、系統(tǒng)的另外一種典型應(yīng)用，半導(dǎo)體薄膜20具有可測(cè)量的光學(xué)吸收邊，其沉積在基底22上，基底22沒(méi)有可測(cè)量光學(xué)吸收邊。圖2顯示了作為基底的彈性鋼片，以一卷材料方式提供。當(dāng)在基底22上沉積薄膜20時(shí)，展開(kāi)并沿著傳輸機(jī)傳送鋼片。當(dāng)沉積薄膜20的時(shí)候，用幾個(gè)扣環(huán)固定住基底 22。如上所述，許多新的應(yīng)用要求在薄膜沉積在基底22的期間精確地實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)薄膜的性能，例如溫度，基底22由不吸光因此沒(méi)有光學(xué)吸收邊的材料形成?；?2是非半導(dǎo)體材料，通常對(duì)所有實(shí)際波長(zhǎng)的光都是透明的?；?2材料的一個(gè)例子是藍(lán)寶石(Al2O3), 通常用作制造藍(lán)白LED，如圖1討論的例子。沒(méi)有可測(cè)量光學(xué)吸收邊的基底22材料的其它例子包括SiO2、玻璃、非晶形SiC或金屬，例如軋鋼、Cu、Al、Mo和1^。在新應(yīng)用中，沉積在基底22上的薄膜20由半導(dǎo)體材料形成，有可測(cè)量光學(xué)吸收邊和可測(cè)量厚度。采用在此討論的方法測(cè)量光學(xué)吸收邊，厚度測(cè)量可以采用下面討論的多種方法。薄膜20采用的半導(dǎo)體材料的例子包括GaN和InGaN，它們可以沉積在藍(lán)寶石上并用作生產(chǎn)LED。薄膜20采用的半導(dǎo)體材料的另一個(gè)例子是CdTe。由藍(lán)寶石基底22和GaN薄膜20制成LED的制造商通常要求當(dāng)薄膜20沉積在基底22上的時(shí)候，基底22保持在一個(gè)基本上恒定的溫度，允許1°C或者更小的偏差。藍(lán)寶石基底22的溫度由樣品的光學(xué)吸收邊波長(zhǎng)確定，如下所述。采用如公開(kāi)號(hào)為2005/0106876和2009/0177432的美國(guó)申請(qǐng)所述的現(xiàn)有技術(shù)kSA BandiT系統(tǒng)和方法對(duì)樣品的溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)通常會(huì)產(chǎn)生不精確的結(jié)果，樣品包括半導(dǎo)體材料制成的薄膜20，薄膜20沉積在非半導(dǎo)體材料制成的基底22上。光通過(guò)半導(dǎo)體材料傳播的相關(guān)性一般如下面的方程1所示。I (d)/I (0) = 1-exp (- α d)方程 1方程1中，d是薄膜20的厚度，I (d)是從厚度為d的薄膜采集到的漫散射光的強(qiáng)度，I (0)是從沒(méi)有薄膜20的基底22采集到的漫散射光的強(qiáng)度，α是在薄膜20所用材料在該材料的帶隙能量下的吸收系數(shù)。材料的吸收系數(shù)α考慮了光學(xué)吸收基于材料帶隙能量的相關(guān)性，材料帶隙能量與溫度有關(guān)。吸收系數(shù)α同樣參照上面方程給出α (hv)α (hv) = α g exp [ (hv_Eg) /E0]如方程1所示，薄膜20的光學(xué)吸收依賴(lài)于厚度，光學(xué)吸收為指數(shù)形式。在基底22 沒(méi)有可測(cè)量的光學(xué)吸收邊波長(zhǎng)的應(yīng)用中，從薄膜20的表面、薄膜20和厚基底22的分界面， 以及基底22的表面例如半導(dǎo)體材料制成的基底的表面，均發(fā)出漫散射光。然而，對(duì)于由半導(dǎo)體材料制成的基底22，光受到基底22的影響，而基底很厚，所以厚度的增量對(duì)光學(xué)吸收邊的波長(zhǎng)幾乎沒(méi)有影響。但是，當(dāng)基底22是由沒(méi)有可測(cè)量光學(xué)吸收邊波長(zhǎng)的材料例如非半導(dǎo)體制成時(shí)，光不受基底20的影響?；?2通常是透明的(如玻璃或藍(lán)寶石)或者全反射的(如鋼板或其它金屬)。因此，該光只受到半導(dǎo)體薄膜20的影響。由于膜20很薄，薄膜厚度的增量對(duì)被測(cè)的薄膜20的光學(xué)吸收邊波長(zhǎng)有重大的影響。薄膜厚度的增量通常在 Iym左右?，F(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)和方法在確定樣品溫度時(shí)，沒(méi)有充分考慮半導(dǎo)體材料的厚度，本例中半導(dǎo)體材料是指薄膜20而不是厚基底22。經(jīng)確認(rèn)，利用現(xiàn)有技術(shù)的kSA BandiT系統(tǒng)將獲得不精確的溫度測(cè)量，是由于沉積在基底22上的薄膜20的厚度增量，并且在確定薄膜 20的溫度時(shí)沒(méi)有考慮到光學(xué)吸收邊波長(zhǎng)與厚度的關(guān)系。如圖3所示的一個(gè)具體實(shí)施方案中，薄膜20包括沉積在藍(lán)寶石基底22上的三層 60、62、64?；?2厚度大約為600 μ m。沉積在基底22上的基層60為純GaN，厚度大約 1 μ m到2 μ m。沉積在基層60上的中間層62為摻雜的GaN，厚度大約0. 5 μ m到1. 0 μ m。 沉積在中間層62上的頂層64為InGaN，厚度大約0. 2 μ m到0. 5 μ m。當(dāng)頂層64沉積在基底22上時(shí)以及處理期間，頂層64的溫度對(duì)LED產(chǎn)品尤為重要，因?yàn)轫攲?4產(chǎn)生一個(gè)多重
10量子井的激活層。頂層64的溫度影響LED產(chǎn)品發(fā)出的光顏色，即使輕微的溫度變化，例如 +/-5. 0°C，都會(huì)引起LED產(chǎn)品發(fā)出的光顏色的明顯的區(qū)別。如上所述和圖3所示，薄膜20 的三層60、62、64的每一層的上表面和下表面都發(fā)出漫散射光。如公開(kāi)號(hào)為2005/0106876 和2009/0177432的美國(guó)申請(qǐng)所述的現(xiàn)有技術(shù)kSA BandiT系統(tǒng)和方法沒(méi)有準(zhǔn)確考慮薄膜20 的厚度，使得圖3中的樣品的溫度產(chǎn)生不精確結(jié)果。圖4解釋了當(dāng)沒(méi)有準(zhǔn)確考慮薄膜20的厚度增量時(shí)，錯(cuò)誤和不精確的結(jié)果是如何產(chǎn)生的。圖4是強(qiáng)度相對(duì)波長(zhǎng)的曲線(xiàn)圖且包括恒溫下當(dāng)半導(dǎo)體材料的單一薄膜20沉積在非半導(dǎo)體材料形成的基底22上時(shí)獲得的若干光譜。盡管樣品保持在恒溫，單一樣品在每個(gè)厚度時(shí)產(chǎn)生的光譜具有不同的光學(xué)吸收邊波長(zhǎng)。圖5是恒溫下當(dāng)沉積薄膜20厚度增加時(shí)圖4 中樣品的光學(xué)吸收邊波長(zhǎng)的曲線(xiàn)圖?，F(xiàn)有技術(shù)方法將產(chǎn)生在薄膜20的每個(gè)厚度增量下具有不同溫度的結(jié)果，這是不精確的。本發(fā)明所述的方法、裝置和系統(tǒng)通過(guò)根據(jù)薄膜厚度確定薄膜20的光學(xué)吸收邊波長(zhǎng)，考慮了薄膜20的厚度增量，然后該光學(xué)吸收邊波長(zhǎng)用來(lái)確定薄膜20的溫度。光學(xué)吸收邊波長(zhǎng)和溫度在制造過(guò)程中同時(shí)測(cè)量，可以調(diào)整薄膜20來(lái)糾正會(huì)引起不良性能的不良溫度。如上所述和圖6的流程圖所示，所述方法包括沉積半導(dǎo)體材料薄膜20在基底22 上，該半導(dǎo)體材料有可測(cè)量光學(xué)吸收邊和可測(cè)量的厚度，加熱基底22和薄膜20，使基底22 上沉積的薄膜20與光信號(hào)相互作用以產(chǎn)生漫散射光。然后所述方法包括基于薄膜20的漫散射光形成顯示薄膜20的光吸收的光譜。該方法還包括確定薄膜20的厚度，確定薄膜20 的光學(xué)吸收邊邊長(zhǎng)，在某一薄膜厚度下根據(jù)薄膜的厚度和光學(xué)吸收邊邊長(zhǎng)確定薄膜溫度。第一步包括執(zhí)行光譜采集來(lái)糾正設(shè)備引起的潛在誤差，如用于350nm到600nm光譜的硅基探測(cè)器40的非均勻響應(yīng)，鎢-鹵素?zé)粼谙嗤牟ㄩL(zhǎng)范圍內(nèi)的非均勻輸出光信號(hào)。 這些誤差會(huì)妨礙原始漫反射光信號(hào)在正確的波長(zhǎng)位置產(chǎn)生光學(xué)吸收邊。在執(zhí)行光譜采集時(shí)，可以這些誤差是穩(wěn)態(tài)的。光譜采集首先包括產(chǎn)生一個(gè)表示系統(tǒng)總體響應(yīng)的參考光譜，例如燈輸出信號(hào)和探測(cè)器40的響應(yīng)的組合，兩者都依賴(lài)于波長(zhǎng)。如圖7所示的參考光譜，通過(guò)使光與沒(méi)有薄膜 20的基板22例如裸露的藍(lán)寶石相互作用并在探測(cè)器40中采集所有的漫散射光而產(chǎn)生。然后，基于從光與基底22的相互作用采集來(lái)的漫散射光，使用光譜儀48來(lái)產(chǎn)生參考光譜。光譜采集終止于參考光譜的標(biāo)準(zhǔn)化。每當(dāng)基于來(lái)自薄膜的散射光而產(chǎn)生原始光譜，該方法包括標(biāo)準(zhǔn)化原始光譜，由標(biāo)準(zhǔn)化的參考光譜除以標(biāo)準(zhǔn)化的原始光譜來(lái)產(chǎn)生一個(gè)合成光譜，如圖7所示。除了增強(qiáng)光學(xué)吸收邊信號(hào)之外，每次收到原始光譜都用參考光譜除以該原始光譜對(duì)于精確算出薄膜厚度是必要的。該合成光譜被標(biāo)準(zhǔn)化并用來(lái)確定光學(xué)吸收邊的波長(zhǎng)。該合成光譜提供了一個(gè)可解析的光學(xué)吸收邊波長(zhǎng)，用來(lái)確定薄膜20的溫度和其它特性。每次系統(tǒng)組件發(fā)生變化時(shí)都要進(jìn)行光譜采集，包括建立一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的參考光譜。例如，探測(cè)器40的視窗隨著時(shí)間被覆蓋，會(huì)影響采集到的光。需要的話(huà)，每次運(yùn)行、每天、每周、或其他間隔時(shí)間都可以執(zhí)行一次光譜采集。通常每次運(yùn)行執(zhí)行一次光譜采集與一周執(zhí)行一次相比能提供更精確的結(jié)果。本方法和本系統(tǒng)的光譜，包括參考光譜、原始光譜和合成光譜，一般通過(guò)將來(lái)自基底22的光信號(hào)分解為特定光強(qiáng)度的離散波長(zhǎng)組分而形成。光譜顯示了基于薄膜20的漫散射光的光學(xué)吸收。光譜一般包括如圖所示的光強(qiáng)度與波長(zhǎng)的曲線(xiàn)關(guān)系。然而，光譜還可以提供另外一種顯示光學(xué)吸收信息的形式，例如表格。合成光譜用于確定光學(xué)吸收邊波長(zhǎng)。如公開(kāi)號(hào)為2005/0106876和2009/0177432 的美國(guó)申請(qǐng)所述，光學(xué)吸收邊波長(zhǎng)是在一個(gè)特定的波長(zhǎng)時(shí)材料的電磁輻射的吸收程度陡然增加。光學(xué)吸收邊波長(zhǎng)取決于具體的材料，材料的溫度，材料的厚度。光學(xué)吸收邊波長(zhǎng)可以從光譜中識(shí)別，即強(qiáng)度從很低(強(qiáng)吸收)向很高(強(qiáng)傳播)急劇轉(zhuǎn)變時(shí)的波長(zhǎng)。例如，圖7 中處理后的光譜的光學(xué)吸收邊波長(zhǎng)大約為425nm。光學(xué)吸收邊波長(zhǎng)用于確定基底22的溫度。該方法包括制作一種在單一厚度情況下的薄膜20的波長(zhǎng)與溫度的對(duì)比校準(zhǔn)表 (溫度校準(zhǔn)表)。也可以將溫度校準(zhǔn)表直接提供給方法使用者，而不需方法使用者去制作。 溫度校準(zhǔn)表顯示了在薄膜的某恒定厚度下，光學(xué)吸收邊波長(zhǎng)與溫度的對(duì)照。溫度校準(zhǔn)表提供了薄膜的后續(xù)溫度測(cè)量，基于光譜中得到的光學(xué)吸收邊波長(zhǎng)。然而，與現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)和方法不同的是，本發(fā)明的系統(tǒng)和方法進(jìn)一步包括了通過(guò)考慮薄膜20的厚度對(duì)光學(xué)吸收邊波長(zhǎng)的影響或光學(xué)吸收邊波長(zhǎng)與薄膜厚度的相關(guān)性確定薄膜20的溫度，這將在下面深入討論。如上所述，本發(fā)明的方法和系統(tǒng)包括了根據(jù)薄膜20的厚度確定薄膜20的光學(xué)吸收邊，因?yàn)楸∧?0的光學(xué)吸收邊波長(zhǎng)取決于薄膜20的厚度。薄膜20的厚度顯著影響了薄膜20的光學(xué)吸收邊，并因此顯著影響薄膜20的溫度確定，例如圖3a和北中樣品的頂層 64，其厚度約為0. 2 μ m到0. 5 μ m。確定薄膜20的厚度的方法有很多。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，薄膜20的厚度從光譜中可以方便地確定，如上所述，該光譜通過(guò)薄膜20的漫散射光生成并且用來(lái)確定光學(xué)吸收邊波長(zhǎng)。如圖8和圖9所示，光譜包括光譜的光學(xué)吸收邊區(qū)域以下(即右側(cè))的振蕩。 振蕩是薄膜干涉導(dǎo)致的結(jié)果，類(lèi)似于油料薄膜上的可見(jiàn)干涉環(huán)。對(duì)振蕩的波長(zhǎng)相關(guān)的波峰和波谷的導(dǎo)數(shù)分析用來(lái)確定薄膜20的厚度。下面的方程2可以用來(lái)確定薄膜20的厚度，

權(quán)利要求
1.一種沉積在基底材料上的半導(dǎo)體薄膜溫度的確定方法，半導(dǎo)體薄膜有可測(cè)量光學(xué)吸收邊，基底材料沒(méi)有可測(cè)量光學(xué)吸收邊，其特征在于，所述方法包含以下步驟a)提供沒(méi)有可測(cè)量光學(xué)吸收邊的材料的基底，b)在基底上沉積有可測(cè)量光學(xué)吸收邊和可測(cè)量厚度的半導(dǎo)體材料的薄膜，c)使光與沉積在基底上的薄膜相互作用以產(chǎn)生漫散射光，d)采集薄膜的漫散射光，e)基于薄膜的漫散射光，產(chǎn)生顯示薄膜光學(xué)吸收的光譜，f)確定薄膜的厚度，g)基于光譜，確定薄膜的光學(xué)吸收邊波長(zhǎng)，以及h)在某一薄膜厚度下，根據(jù)薄膜厚度和光學(xué)吸收邊波長(zhǎng)確定薄膜的溫度。
2.如權(quán)利要求1所述的沉積在基底材料上的半導(dǎo)體薄膜溫度的確定方法，其特征在于，所述步驟h)包括考慮薄膜的光學(xué)吸收與薄膜的厚度的相關(guān)性。
3.如權(quán)利要求1所述的沉積在基底材料上的半導(dǎo)體薄膜溫度的確定方法，其特征在于，所述方法包括在增加的厚度下重新確定薄膜的溫度來(lái)檢測(cè)由于所述步驟b)導(dǎo)致的溫度變化。
4.如權(quán)利要求1所述的沉積在基底材料上的半導(dǎo)體薄膜溫度的確定方法，其特征在于，提供溫度校準(zhǔn)表，溫度校準(zhǔn)表顯示了薄膜在某一固定厚度下的光學(xué)吸收邊波長(zhǎng)與溫度的對(duì)應(yīng)關(guān)系；提供厚度校準(zhǔn)表，厚度校準(zhǔn)表顯示了薄膜在某一固定溫度下的光學(xué)吸收邊波長(zhǎng)與厚度的對(duì)應(yīng)關(guān)系；以及所述步驟h)包括使用厚度校準(zhǔn)表確定通過(guò)所述步驟f)確定的厚度下的光學(xué)吸收邊波長(zhǎng)與溫度校準(zhǔn)表的厚度下的光學(xué)吸收邊波長(zhǎng)之間的差異以獲得波長(zhǎng)差值，從通過(guò)所述步驟g)確定的光學(xué)吸收邊波長(zhǎng)中減去波長(zhǎng)差值以獲得調(diào)整后的光學(xué)吸收波長(zhǎng)值，使用調(diào)整后的光學(xué)吸收波長(zhǎng)值確定通過(guò)所述步驟f)確定的厚度下的薄膜溫度。
5.如權(quán)利要求4所述的沉積在基底材料上的半導(dǎo)體薄膜溫度的確定方法，其特征在于，所述提供溫度校準(zhǔn)表的步驟以及提供厚度校準(zhǔn)表的步驟包括識(shí)別薄膜的半導(dǎo)體材料， 以及為識(shí)別出的半導(dǎo)體材料提供表格。
6.如權(quán)利要求1所述的沉積在基底材料上的半導(dǎo)體薄膜溫度的確定方法，其特征在于所述步驟g)包括考慮薄膜的半導(dǎo)體材料和厚度。
7.如權(quán)利要求1所述的沉積在基底材料上的半導(dǎo)體薄膜溫度的確定方法，其特征在于，所述步驟g)和步驟h)包括使用下面的方程1(d)/1(0) = Ι-exp (- α d)其中，d是薄膜的厚度，I(O)是從沒(méi)有薄膜的基底采集到的漫散射光的強(qiáng)度，α是在半導(dǎo)體的吸收系數(shù)，1(d)是在薄膜厚度為d時(shí)從薄膜采集到的漫散射光的強(qiáng)度。
8.如權(quán)利要求1所述的沉積在基底材料上的半導(dǎo)體薄膜溫度的確定方法，其特征在于，所述方法包括調(diào)整薄膜的厚度，以及在調(diào)整過(guò)的厚度下重新確定薄膜溫度。
9.如權(quán)利要求1所述的沉積在基底材料上的半導(dǎo)體薄膜溫度的確定方法，其特征在于，所述步驟h)包括確定薄膜的光學(xué)吸收邊波長(zhǎng)與薄膜的厚度的相關(guān)性。
10.如權(quán)利要求9所述的沉積在基底材料上的半導(dǎo)體薄膜溫度的確定方法，其特征在于，所述確定薄膜的光學(xué)吸收邊波長(zhǎng)與薄膜的厚度的相關(guān)性的步驟中，包括制備在某一固定溫度下光學(xué)吸收邊與厚度的校準(zhǔn)表。
11.如權(quán)利要求10所述的沉積在基底材料上的半導(dǎo)體薄膜溫度的確定方法，其特征在于，所述制備厚度校準(zhǔn)表的步驟中，包括在某一固定溫度下在基底上沉積薄膜，以及在某一固定溫度和若干厚度下測(cè)量薄膜的光學(xué)吸收邊波長(zhǎng)。
12.如權(quán)利要求1所述的沉積在基底材料上的半導(dǎo)體薄膜溫度的確定方法，其特征在于，所述方法包括使光譜標(biāo)準(zhǔn)化。
13.如權(quán)利要求12所述的沉積在基底材料上的半導(dǎo)體薄膜溫度的確定方法，其特征在于，所述標(biāo)準(zhǔn)化光譜的步驟包括a)使光與基底相互作用以產(chǎn)生漫散射光，b)采集基底的漫散射光，c)基于薄膜的漫散射光，產(chǎn)生參考光譜，d)標(biāo)準(zhǔn)化參考光譜，e)標(biāo)準(zhǔn)化步驟c)的光譜，f)用步驟d)的標(biāo)準(zhǔn)化的參考光譜除以步驟e)的標(biāo)準(zhǔn)化的光譜以產(chǎn)生合成光譜，g)標(biāo)準(zhǔn)化步驟f)的合成光譜。
14.如權(quán)利要求1所述的沉積在基底材料上的半導(dǎo)體薄膜溫度的確定方法，其特征在于，所述步驟f)包括采用在所述步驟e)中光譜的光學(xué)吸收邊區(qū)域以下的光譜的振蕩。
15.如權(quán)利要求14所述的沉積在基底材料上的半導(dǎo)體薄膜溫度的確定方法，其特征在于，所述方法包括采用振蕩的導(dǎo)數(shù)分析的步驟。
16.如權(quán)利要求13所述的沉積在基底材料上的半導(dǎo)體薄膜溫度的確定方法，其特征在于，所述步驟f)包括采用如下方程
17.如權(quán)利要求1所述的沉積在基底材料上的半導(dǎo)體薄膜溫度的確定方法，其特征在于，所述步驟g)包括根據(jù)薄膜厚度和半導(dǎo)體材料的帶隙能量確定光學(xué)吸收邊波長(zhǎng)。
18.如權(quán)利要求1所述的沉積在基底材料上的半導(dǎo)體薄膜溫度的確定方法，其特征在于，所述步驟b)包括利用了化學(xué)氣相沉積工藝?yán)缃饘儆袡C(jī)氣相外延(MOVPE)，分子沉積工藝?yán)绶肿邮庋?MBE)，或者其它薄膜沉積工藝?yán)鐬R射法。
19.如權(quán)利要求1所述的沉積在基底材料上的半導(dǎo)體薄膜溫度的確定方法，其特征在于，所述步驟b)包括當(dāng)膜被沉積時(shí)沿著傳輸機(jī)傳輸基底。
20.一種確定半導(dǎo)體薄膜的光學(xué)吸收邊的裝置，所述半導(dǎo)體薄膜有可測(cè)量光學(xué)吸收邊， 并沉積在沒(méi)有可測(cè)量光學(xué)吸收邊的基底上，所述裝置包括從半導(dǎo)體材料薄膜上采集漫散射光的探測(cè)器，所述半導(dǎo)體薄膜有可測(cè)量光學(xué)吸收邊和可測(cè)量厚度，并沉積在沒(méi)有可測(cè)量光學(xué)吸收邊的基底上，根據(jù)漫散射光產(chǎn)生光譜的光譜儀，以及利用光譜儀產(chǎn)生的光譜根據(jù)薄膜的厚度和光學(xué)吸收邊波長(zhǎng)確定薄膜溫度的軟件程序。
21.一種確定半導(dǎo)體薄膜的光學(xué)吸收邊的系統(tǒng)，所述半導(dǎo)體薄膜有可測(cè)量光學(xué)吸收邊， 并沉積在沒(méi)有可測(cè)量光學(xué)吸收邊的基底上，所述系統(tǒng)包括沒(méi)有可測(cè)量光學(xué)吸收邊材料的基底，沉積在所述基底上有可測(cè)量光學(xué)吸收邊和可測(cè)量厚度的半導(dǎo)體材料薄膜，將薄膜沉積在基底上的裝置，使光與在基底上沉積的薄膜相互作用的光源，采集薄膜上的漫散射光的探測(cè)器，根據(jù)漫反射光產(chǎn)生光譜的光譜儀，利用光譜儀產(chǎn)生的光譜根據(jù)薄膜的厚度和光學(xué)吸收邊波長(zhǎng)確定薄膜溫度的軟件程序。
22.如權(quán)利要求21所述的確定半導(dǎo)體薄膜的光學(xué)吸收邊的系統(tǒng)，其特征在于，所述基底包括氧化鋁(Al2O3)，所述薄膜包括氮化鎵GaN)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種確定樣品溫度的方法，樣品包括沉積在透明基底(22)上的半導(dǎo)體薄膜(20)，所述半導(dǎo)體薄膜具有可測(cè)量光學(xué)吸收邊，所述透明基底材料沒(méi)有可測(cè)量光學(xué)吸收邊，例如沉積在Al2O3基底(22)上用作藍(lán)白發(fā)光二極管的GaN薄膜(20)。隨著薄膜(20)的生長(zhǎng)和增厚，可以實(shí)時(shí)測(cè)量溫度?；诿總€(gè)厚度增量的薄膜(20)發(fā)出的漫散射光產(chǎn)生光譜。對(duì)每個(gè)光譜使用參考光譜相除以校準(zhǔn)設(shè)備產(chǎn)品。根據(jù)光譜確定薄膜(20)的厚度和光學(xué)吸收邊的波長(zhǎng)值。利用光譜、厚度校準(zhǔn)表、溫度校準(zhǔn)表，根據(jù)光學(xué)吸收邊波長(zhǎng)和薄膜(20)的厚度來(lái)確定薄膜(20)的溫度。
文檔編號(hào)H01L21/66GK102484085SQ201080036979
公開(kāi)日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2010年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月19日
發(fā)明者巴里·D·維斯曼, 查爾斯·A·泰勒二世, 達(dá)里爾·巴利特 申請(qǐng)人:K-空間協(xié)會(huì)公司