JP2554735B2 - Substrate surface temperature measurement method and semiconductor thin film crystal growth method and growth apparatus using the same - Google Patents

Substrate surface temperature measurement method and semiconductor thin film crystal growth method and growth apparatus using the same

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JP2554735B2
JP2554735B2 JP1032830A JP3283089A JP2554735B2 JP 2554735 B2 JP2554735 B2 JP 2554735B2 JP 1032830 A JP1032830 A JP 1032830A JP 3283089 A JP3283089 A JP 3283089A JP 2554735 B2 JP2554735 B2 JP 2554735B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は半導体結晶成長中の基板温度を正確に測定す
ることのできる方法および装置に関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method and an apparatus capable of accurately measuring a substrate temperature during semiconductor crystal growth.

[従来の技術] 半導体エピタキシャル成長技術において基板温度を決
定し、それにふさわしい他の結晶成長条件を与えること
は良質の半導体エピタキシャル層を再現性良く得る上で
不可欠の条件である。ところが最近超薄膜半導体の成長
技術として重要性を増しつつある分子線エピタキシャル
成長法(MBE法)、有機金属気相成長法(MOCVD法)にお
いては基板温度の正確な測定手段を欠いており、それが
再現性,歩留まりの低さの原因となっていた。これまで
基板温度測定法として一般に用いられてきた方法とし
て、(i)熱電対法および(ii)赤外線法の2種類があ
る。それぞれについて以下に説明する。
[Prior Art] It is indispensable to determine a substrate temperature in a semiconductor epitaxial growth technique and give other suitable crystal growth conditions to obtain a good-quality semiconductor epitaxial layer with good reproducibility. However, the molecular beam epitaxial growth method (MBE method) and metal-organic vapor phase epitaxy method (MOCVD method), which have recently become more important as a growth technique for ultra-thin film semiconductors, lack an accurate means for measuring the substrate temperature. It was a cause of low reproducibility and low yield. There have been two types of methods that have been generally used as substrate temperature measuring methods: (i) thermocouple method and (ii) infrared method. Each will be described below.

(i)熱電対法 第5図にMBE法における従来の基板温度測定法の概略
図を示す。温度を測定すべき基板18は基板を支持する通
常モリブデン製の基板ホルダー19に支持され、さらにイ
ンジウム薄膜20によって基板ホルダー19に接着されてい
る。基板18はヒータ21によって加熱される。基板の温度
は熱電対22を基板ホルダに接触させ、リード線23に接触
された図示しない温度計によって測定される。
(I) Thermocouple method Fig. 5 shows a schematic diagram of a conventional substrate temperature measuring method in the MBE method. The substrate 18 whose temperature is to be measured is supported by a substrate holder 19 which is usually made of molybdenum and which is bonded to the substrate holder 19 by an indium thin film 20. The substrate 18 is heated by the heater 21. The temperature of the substrate is measured by a thermometer (not shown) in contact with the lead wire 23 with the thermocouple 22 in contact with the substrate holder.

第6図はMBE法における基板温度の測定法の他の従来
例を示す概略図である。第5図と同一箇所には同一符号
を付して説明は省略する。第6図においては基板ホルダ
ー19は中空になっており、基板18と基板ホルダー19を接
触するインジウム薄膜20は本例においては使用されては
いない。第7図はMOCVD法における基板の温度測定法の
従来例を示す概略図である。同図において、基板ホルダ
ー25上に基板結晶24が支持され、基板ホルダー25には熱
電対用小孔26が開けられて、その熱電対用小孔26に熱電
対27が埋め込まれている。
FIG. 6 is a schematic diagram showing another conventional example of the substrate temperature measuring method in the MBE method. The same parts as those in FIG. 5 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. In FIG. 6, the substrate holder 19 is hollow, and the indium thin film 20 that contacts the substrate 18 and the substrate holder 19 is not used in this example. FIG. 7 is a schematic diagram showing a conventional example of a substrate temperature measuring method in the MOCVD method. In the figure, a substrate crystal 24 is supported on a substrate holder 25, a thermocouple small hole 26 is opened in the substrate holder 25, and a thermocouple 27 is embedded in the thermocouple small hole 26.

熱電対法における問題は、熱電対を測定しようとする
基板結晶そのものに接触させると基板結晶に損傷を与え
てしまうため正確な温度測定が不可能になる点にある。
一般には、第5図の構成では±100℃の誤差、第6図の
構成では±200℃の誤差、第7図の構成では±50℃の誤
差があると言われている。
The problem with the thermocouple method is that if the thermocouple is brought into contact with the substrate crystal itself to be measured, the substrate crystal will be damaged, making accurate temperature measurement impossible.
It is generally said that there is an error of ± 100 ° C. in the configuration of FIG. 5, an error of ± 200 ° C. in the configuration of FIG. 6, and an error of ± 50 ° C. in the configuration of FIG.

MBE法およびMOCVD法におけるIII−V族化合物半導体
の成長では、基板温度が10度変化すると結晶成長表面に
おける材料原子の吸着過程に変化が生じ、最適の結晶成
長の条件からずれてしまう。
In the growth of III-V group compound semiconductors in the MBE method and the MOCVD method, when the substrate temperature changes by 10 degrees, the adsorption process of material atoms on the crystal growth surface changes, which deviates from the optimum crystal growth condition.

(ii)赤外線法 この方法もきわめて一般的に使われる方法で、第8図
はその模式図を示す。基板結晶18は中空の基板ホルダー
19によって支持され、基板18はヒータ21によって加熱さ
れる。基板18から放射される赤外線28は観測窓29を通過
する。フィルタによって通過光の波長を選択し、その強
度を赤外線検出器30で検出し、その強度に対応した温度
に換算する。この場合、基板からの赤外線放射を黒体放
射と仮定するが、問題となるのはその放出能を適当な値
に仮定しなげればならない点と、光量は絶対測定である
ため、観測窓の汚れによって測定値が左右される点であ
る。これらの問題点のために、理想的な条件のもとでも
基板温度の測定精度は±50℃と言われており、この方法
をもってしても十分な再現性は得られていない。
(Ii) Infrared method This method is also a very commonly used method, and Fig. 8 shows a schematic diagram thereof. Substrate crystal 18 is a hollow substrate holder
Supported by 19, the substrate 18 is heated by a heater 21. The infrared rays 28 emitted from the substrate 18 pass through the observation window 29. The wavelength of the passing light is selected by the filter, the intensity is detected by the infrared detector 30, and the intensity is converted into the temperature corresponding to the intensity. In this case, the infrared radiation from the substrate is assumed to be black body radiation, but the problem is that its emission power must be assumed to be an appropriate value, and the light quantity is an absolute measurement, so the observation window This is the point where the measured value is affected by dirt. Due to these problems, the measurement accuracy of the substrate temperature is said to be ± 50 ° C even under ideal conditions, and even with this method, sufficient reproducibility has not been obtained.

これらの問題を解決する方法として基板ホルダーに2
種の金属を蒸着し、その共晶点を観測することによって
一点のみ温度を正確に決定しようとする試みが行われた
が、薄膜金属の共晶点は測定しにくく、よい方法になっ
ていない。他の方法として赤外線法において2色温度計
が考案された。この方法では2つの波長における光量の
相対値で温度を測定するため、観測窓の汚れには影響さ
れにくくなるが、2つの波長の一方は波長の長い赤外光
となるため、一般に半導体基板に対して透明な光となっ
てしまう。このため、この方法によっても±50℃の精度
を改善することは不可能であった。
As a method to solve these problems, 2
Attempts have been made to accurately determine the temperature of only one point by vapor-depositing the seed metal and observing the eutectic point, but the eutectic point of thin-film metals is difficult to measure and is not a good method. . As another method, a two-color thermometer was devised in the infrared method. In this method, the temperature is measured by the relative value of the light quantity at the two wavelengths, so it is less affected by the contamination of the observation window. However, one of the two wavelengths is infrared light with a long wavelength, so that it is generally applied to a semiconductor substrate. On the other hand, it becomes transparent light. Therefore, it was impossible to improve the accuracy of ± 50 ° C even by this method.

[発明が解決しようとする課題] そこで、本発明の目的は、上述した問題点を解消し、
基板温度を精度よく測定することができ、これにより良
質のエピタキシャル層を成長させることのできる方法お
よび装置を提供することにある。
[Problems to be Solved by the Invention] Therefore, an object of the present invention is to solve the above-described problems,
It is an object of the present invention to provide a method and an apparatus capable of accurately measuring a substrate temperature and thereby growing a good-quality epitaxial layer.

[課題を解決するための手段] このような目的を達成するために、本発明の第1の形
態は、基板表面に光を照射し、基板表面からの反射光強
度を測定して反射スペクトル・データを求め、反射スペ
クトル・データと基板材料のバンドギャップの温度依存
性の既知のデータとを照合して、基板表面の温度を測定
することを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve such an object, the first embodiment of the present invention irradiates the surface of a substrate with light and measures the intensity of reflected light from the surface of the substrate to obtain a reflection spectrum. It is characterized in that the temperature of the substrate surface is measured by obtaining data and comparing the reflection spectrum data with the known data of the temperature dependence of the band gap of the substrate material.

本発明の第2の形態は、基板表面に光を照射すると同
時に変調光を基板表面に照射し、変調に同期した基板表
面からの反射光から反射率スペクトルを求め、反射スペ
クトルと基板材料のバンドギャップの温度依存性の既知
のデータとを照合して基板表面の温度を測定することを
特徴とする。
A second aspect of the present invention is to irradiate a substrate surface with light and at the same time irradiate a substrate surface with modulated light, obtain a reflectance spectrum from reflected light from the substrate surface synchronized with the modulation, and calculate the reflection spectrum and the band of the substrate material. The temperature of the substrate surface is measured by collating with known data of the temperature dependence of the gap.

本発明の第3の形態は、基板表面に光を照射する照射
手段と、基板表面から反射した反射光を受光する受光手
段と、受光手段によって受光された反射光のスペクトル
データと基板のバンドギャップの温度依存性のデータと
を照合して、基板表面の温度を計算する照合計算手段と
を具備したことを特徴とする。
A third aspect of the present invention is an irradiation means for irradiating the surface of the substrate with light, a light receiving means for receiving the reflected light reflected from the surface of the substrate, spectral data of the reflected light received by the light receiving means, and a band gap of the substrate. It is provided with a collation calculation means for collating the temperature dependency data of 1. and the temperature of the substrate surface.

[作 用] 本発明によれば、外部から白色光、または波長可変な
単色光を基板結晶に照射し、その反射光を測定して反射
スペクトルを求め、この反射スペクトルに基づいてバン
ドギャップを推定し、既知の基板材料のバンドギャップ
の温度依存性から基板温度を求めることができる。この
方法ではバンドギャップが温度に対して敏感に変化する
ため精度の高い測定を行うことができる。例えばGaAsに
ついてはバンドギャップは次式で与えられる。
[Operation] According to the present invention, the substrate crystal is irradiated with white light or monochromatic light having a variable wavelength, the reflected light is measured to obtain a reflection spectrum, and the band gap is estimated based on the reflection spectrum. However, the substrate temperature can be obtained from the temperature dependence of the band gap of the known substrate material. With this method, the bandgap changes sensitively with respect to temperature, so that highly accurate measurement can be performed. For GaAs, for example, the bandgap is given by

ここでEgはバンドギャップ、Tは基板の絶対温度であ
る。n−GaAsの吸収端付近の反射スペクトルの一例を第
1図(A)に示す。第1図(A)において横軸は波長λ
を表し、縦軸は反射率Rを表す。第1図(A)は温度を
一定にした時に波長を変化させた反射率の変化を表した
ものであり、反射スペクトルのピーク位置がバンドギャ
ップの目安とされる。測定されたスペクトルと予め蓄積
されたバンドギャップの温度依存性のデータを比較して
測定温度を求める。実際に熱電対を基板に押し当てて測
定した基板の温度とピーク位置に対応した温度とを比較
すると±5%の誤差範囲内で一致した。
Here, Eg is the band gap, and T is the absolute temperature of the substrate. An example of the reflection spectrum near the absorption edge of n-GaAs is shown in FIG. In FIG. 1 (A), the horizontal axis represents wavelength λ.
And the vertical axis represents the reflectance R. FIG. 1 (A) shows the change in reflectance when the wavelength is changed when the temperature is kept constant, and the peak position of the reflection spectrum is used as a guide for the band gap. The measured temperature is obtained by comparing the measured spectrum with the data of the temperature dependence of the band gap that is stored in advance. When the temperature of the substrate measured by actually pressing the thermocouple against the substrate and the temperature corresponding to the peak position were compared, they were coincident within an error range of ± 5%.

第1図(B)はn−GaAsの吸収端付近のフォトレフレ
クタンススペクトルの一例を示す。横軸は波長λであ
り、縦軸は反射率変化ΔR/Rを示す。ここでRは変調さ
れない光を照射した時の反射率、ΔRは変調光を照射し
た時の反射率とRとの差である。この場合は第1図
(B)はスペクトルの谷の位置がバンドギャップの目安
とされ、第1図(A)と同様にバンドギャップの温度依
存性とのデータと比較して測定温度を求める。実際に熱
電対を基板に押し当てて測定した基板の温度と谷の位置
に対応した温度とを比較すると5%の誤差範囲内で一致
した。
FIG. 1B shows an example of the photoreflectance spectrum near the absorption edge of n-GaAs. The horizontal axis represents the wavelength λ, and the vertical axis represents the reflectance change ΔR / R. Here, R is the reflectance when irradiating unmodulated light, and ΔR is the difference between R and the reflectance when irradiating modulated light. In this case, in FIG. 1 (B), the position of the valley of the spectrum is used as a guide for the band gap, and similarly to FIG. 1 (A), the measured temperature is obtained by comparing with the data of the temperature dependence of the band gap. When the temperature of the substrate measured by actually pressing the thermocouple against the substrate and the temperature corresponding to the position of the valley are compared, they match within an error range of 5%.

第1図(A)および(B)の反射スペクトルおよびフ
ォトレフレクタンススペクトルは同じGaAsでも伝導形に
よって多少の相違があり、n−GaAs,p−GaAs,半絶縁性G
aAsのそれぞれについて、第1図に対応するスペクトル
と熱電対との対応をとって、一種の検量線をつくり、こ
れに基いて基板の温度決定を行うことにより、測定精度
をさらに上げることができる。
The reflection spectrum and photoreflectance spectrum of FIGS. 1 (A) and 1 (B) have some differences depending on the conduction type even with the same GaAs, and n-GaAs, p-GaAs, semi-insulating G
For each of the aAs, the measurement accuracy can be further improved by making a kind of calibration curve based on the correspondence between the spectrum corresponding to Fig. 1 and the thermocouple and determining the temperature of the substrate based on this. .

[実施例] 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明す
る。
[Example] Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

実施例1 第2図は本発明の一実施例を示す模式図である。外部
白色光ランプ1から出射した白色光は集光レンズ2によ
り集光され、ハーフミラー3で反射され集光レンズ4に
より集光される。集光された光は観測窓5を通過して、
基板ホルダー6によって支持された基板7を照射する。
基板7からの反射光は集光レンズ4,ハーフミラー3およ
び集光レンズ8からなる光学系を通して分光器9に導か
れる。分光器9で分光された光は、例えばCCDアレイの
ような光検出器10によって各波長に対する反射率、すな
わち反射スペクトルが瞬時に測定され、得られた反射ス
ペクトルは第1図(A)に示したようになる。これから
得られたバンドギャップをバンドギャップの温度依存性
データを格納したコンピュータ11のデータと比較して、
基板温度を求める。このようにして得られた基板の温度
をディスプレイ12に表示する。
Embodiment 1 FIG. 2 is a schematic view showing an embodiment of the present invention. White light emitted from the external white light lamp 1 is condensed by the condenser lens 2, reflected by the half mirror 3 and condensed by the condenser lens 4. The condensed light passes through the observation window 5,
The substrate 7 supported by the substrate holder 6 is irradiated.
The reflected light from the substrate 7 is guided to a spectroscope 9 through an optical system including a condenser lens 4, a half mirror 3 and a condenser lens 8. The reflectance of each wavelength, that is, the reflection spectrum, of the light dispersed by the spectroscope 9 is instantaneously measured by a photodetector 10 such as a CCD array, and the obtained reflection spectrum is shown in FIG. 1 (A). It becomes like Comparing the band gap obtained from this with the data of the computer 11 which stores the temperature dependence data of the band gap,
Obtain the substrate temperature. The temperature of the substrate thus obtained is displayed on the display 12.

実施例2 第3図は本発明の他の実施例を示す模式図である。外
部白色光ランプ1を出射した光は分光器9により分光さ
れて単色光のみが取り出される。ここで分光器は波長の
異なる単色光を連続して出力するように構成されてい
る。時間と共に波長の変化する単色光は集光レンズ2に
より集光され、チョッパ13によってパルス化された後、
ハーフミラー3で反射され、集光レンズ4により集光さ
れる。集光された光は観測窓5を通過して、基板ホルダ
ー6に支持された基板7を照射する。基板7からの反射
光は集光レンズ4,ハーフミラー3および集光レンズ8か
ら構成される光学系を通して光検出器10に導かれて、反
射光が検出される。検出信号はチョッパ13によって駆動
されるロックイン増幅器14によって増幅され、反射スペ
クトルの信号がコンピュータ11に導かれる、得られたバ
ンドギャップはコンピュータ11に格納されたバンドギャ
ップの温度依存性のデータと比較され、得られた結果、
すなわち基板温度がディスプレイ12に表示される。
Embodiment 2 FIG. 3 is a schematic view showing another embodiment of the present invention. The light emitted from the external white light lamp 1 is dispersed by the spectroscope 9 and only monochromatic light is extracted. Here, the spectroscope is configured to continuously output monochromatic light having different wavelengths. Monochromatic light whose wavelength changes with time is condensed by the condenser lens 2 and pulsed by the chopper 13,
It is reflected by the half mirror 3 and is condensed by the condenser lens 4. The condensed light passes through the observation window 5 and illuminates the substrate 7 supported by the substrate holder 6. The reflected light from the substrate 7 is guided to the photodetector 10 through the optical system including the condenser lens 4, the half mirror 3 and the condenser lens 8, and the reflected light is detected. The detected signal is amplified by a lock-in amplifier 14 driven by a chopper 13 and the reflected spectrum signal is guided to a computer 11. The obtained band gap is compared with the temperature dependence data of the band gap stored in the computer 11. And the results obtained,
That is, the substrate temperature is displayed on the display 12.

実施例1および実施例2は簡便で実用に耐える方法で
あるが、反射率そのものの測定を行うため、高い基板温
度(>500℃)での精度はやや劣化する。
Example 1 and Example 2 are simple and practical methods, but since the reflectance itself is measured, the accuracy at a high substrate temperature (> 500 ° C.) is slightly deteriorated.

実施例3 第4図は本発明のさらに他の実施例を示す模式図であ
る。
Embodiment 3 FIG. 4 is a schematic view showing still another embodiment of the present invention.

外部白色光ランプ1を出射した光は、分光器9により
分光されて時間と共に波長が変化する単色光が連続して
取り出される。単色光は集光レンズ2により集光され、
ハーフミラー3で反射され、集光レンズ4により集光さ
れる。集光された光は観測窓5を通過して、基板ホルダ
ー6に支持された基板7を照射する。単色光を基板7に
照射すると同時にHe−Neレーザ光源15を出射したチョッ
パ13によってパルス化されたレーザビーム17は集光レン
ズ16により集光されて、基板7を照射する。単色光はレ
ーザビームにより変調されて、変調光は集光レンズ4、
ハーフミラー3および集光レンズ8の光学系を通して光
検出器10に導かれ、単色光の基板からの反射光のうち変
調信号に同期した成分取り出す。その結果、得られる反
射率スペクトルが求められ、そのスペクトルは第1図
(B)に示したようになる。反射率スペクトルはロック
イン増幅器14により増幅され、反射率スペクトルの信号
として、コンピュータ11に導かれる。反射率スペクトル
をコンピュータ11に格納されたバンドギャップの温度依
存性のデータと照合して、得られた結果、すなわち基板
温度をディスプレイ12に表示する。反射率スペクトルは
レーザビームによって変調されているためフォトレフレ
クタンスである。このため、反射スペクトルの特異点の
発見,弁別がきわめて容易となり、高い精度で禁止帯幅
を決定することができ、従って基板温度を正確に決定す
ることができる。求められた反射スペクトルにより決定
された温度と基板結晶に熱電対を押し当てて測定した温
度を500℃で一致させて検量線をつくり、室温から800℃
までの任意の温度で両者を比較したところ両者の相違は
最大で3℃であった。
The light emitted from the external white light lamp 1 is dispersed by the spectroscope 9 and monochromatic light whose wavelength changes with time is continuously extracted. The monochromatic light is condensed by the condenser lens 2,
It is reflected by the half mirror 3 and is condensed by the condenser lens 4. The condensed light passes through the observation window 5 and illuminates the substrate 7 supported by the substrate holder 6. At the same time as irradiating the substrate 7 with monochromatic light, the laser beam 17 pulsed by the chopper 13 that emitted the He—Ne laser light source 15 is condensed by the condenser lens 16 and irradiates the substrate 7. The monochromatic light is modulated by the laser beam, and the modulated light is condensed by the condenser lens 4,
It is guided to the photodetector 10 through the optical system of the half mirror 3 and the condenser lens 8 and extracts the component of the monochromatic light reflected from the substrate in synchronization with the modulation signal. As a result, the obtained reflectance spectrum is obtained, and the spectrum is as shown in FIG. 1 (B). The reflectance spectrum is amplified by the lock-in amplifier 14 and guided to the computer 11 as a reflectance spectrum signal. The reflectance spectrum is collated with the temperature dependence data of the band gap stored in the computer 11, and the obtained result, that is, the substrate temperature is displayed on the display 12. The reflectance spectrum is a photoreflectance because it is modulated by the laser beam. For this reason, it becomes extremely easy to find and discriminate the singular point of the reflection spectrum, and the band gap can be determined with high accuracy, and thus the substrate temperature can be accurately determined. Create a calibration curve by matching the temperature determined by the obtained reflection spectrum and the temperature measured by pressing a thermocouple against the substrate crystal at 500 ° C, and from room temperature to 800 ° C.
When the two were compared at any temperature up to, the maximum difference between the two was 3 ° C.

本実施例においてはレーザビームを用いたが、変調を
起こさせ、測定に際して反射スペクトルに影響を与えな
いようにするには、基板結晶の禁止帯幅よりも大きなエ
ネルギを持ち、かつ禁止帯幅以下のエネルギ領域には白
色光または単色光の光強度の1/10以下の強度した有しな
い光を基板結晶に照射する必要がある。
Although the laser beam is used in the present embodiment, in order to cause modulation and not affect the reflection spectrum during measurement, the laser beam has energy larger than the band gap of the substrate crystal and is equal to or less than the band gap. It is necessary to irradiate the substrate crystal with light which is 1/10 or less of the light intensity of white light or monochromatic light in the energy region of 1.

各実施例においては基板結晶表面に垂直な法線方向に
観測窓を有しているが、この法線と同一面内に位置し、
法線からの角度が等しく、互いに法線に対して反射側に
位置する2つの方向にそれぞれ少なくとも1個の観察窓
を設けてもよい。
In each example, although it has an observation window in the normal direction perpendicular to the substrate crystal surface, it is located in the same plane as this normal line,
At least one observation window may be provided in each of the two directions that have the same angle from the normal and are located on the reflection side with respect to the normal.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、基板結晶の温
度を他にいかなる影響も与えず、正確かつ迅速に測定す
ることが可能となる。これによって基板結晶の温度を正
確に制御することが可能となるので、良質の半導体エピ
タキシャル層の再現性がよくなり、歩留まりが改善され
る。
[Effect of the Invention] As described above, according to the present invention, the temperature of the substrate crystal can be measured accurately and quickly without any other influence. This allows the temperature of the substrate crystal to be accurately controlled, which improves the reproducibility of a good-quality semiconductor epitaxial layer and improves the yield.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は反射光と波長との関係を示し、同図(A)は反
射スペクトルの一例を示す特性図、同図(B)はフォト
レフレクタンス・スペクトルの一例を示す特性図、 第2図〜第4図はそれぞれ本発明の基板温度測定法の実
施例を示す模式図、 第5図〜第8図はそれぞれ従来の基板温度測定法の例を
示す模式図である。 1……外部白色光ランプ、 2……集光レンズ、 3……ハーフミラー、 4……集光レンズ、 5……観測窓、 6……基板ホルダー、 7……基板、 8……集光レンズ、 9……分光器、 10……光検出器、 11……コンピュータ、 12……ディスプレイ、 13……チョッパ、 14……ロークイン増幅器、 15……He−Neレーザ光源、 16……集光レンズ、 17……レーザビーム、 18……基板、 19……基板ホルダー、 20……インジウム薄膜、 21……ヒータ、 22……熱電対、 23……リード線、 24……基板結晶、 25……基板ホルダー、 26……熱電対用小孔、 27……熱電対、 28……赤外線、 29……観測窓、 30……赤外線検出器。
FIG. 1 shows the relationship between reflected light and wavelength, FIG. 1A is a characteristic diagram showing an example of a reflection spectrum, FIG. 1B is a characteristic diagram showing an example of a photoreflectance spectrum, and FIG. ~ Fig. 4 is a schematic diagram showing an example of the substrate temperature measuring method of the present invention, and Fig. 5 to Fig. 8 are schematic diagrams showing an example of the conventional substrate temperature measuring method. 1 ... External white light lamp, 2 ... Condensing lens, 3 ... Half mirror, 4 ... Condensing lens, 5 ... Observation window, 6 ... Substrate holder, 7 ... Substrate, 8 ... Condensing Lens, 9 ... Spectrometer, 10 ... Photodetector, 11 ... Computer, 12 ... Display, 13 ... Chopper, 14 ... Loquin amplifier, 15 ... He-Ne laser light source, 16 ... Focusing Lens, 17 ... Laser beam, 18 ... Substrate, 19 ... Substrate holder, 20 ... Indium thin film, 21 ... Heater, 22 ... Thermocouple, 23 ... Lead wire, 24 ... Substrate crystal, 25 ... … Substrate holder, 26… Small hole for thermocouple, 27… Thermocouple, 28… Infrared, 29… Observation window, 30… Infrared detector.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/66 H01L 21/66 T ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Office reference number FI technical display location H01L 21/66 H01L 21/66 T

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】基板表面に光を照射し、前記基板表面から
の反射光強度を測定して反射スペクトル・データを求
め、該反射スペクトル・データと、基板材料のバンドギ
ャップの温度依存性の既知のデータとを照合して、前記
基板表面の温度を測定することを特徴とする基板表面温
度の測定方法。
1. A substrate surface is irradiated with light, the intensity of light reflected from the substrate surface is measured to obtain reflection spectrum data, and the temperature dependence of the reflection spectrum data and the band gap of the substrate material is known. The temperature of the substrate surface is measured by collating with the data of 1.
【請求項2】基板表面に光を照射すると同時に変調光を
基板表面に照射し、該変調に同期した前記基板表面から
の反射光から片射率スペクトルを求め、該反射率スペク
トルと、基板材料のバンドギャップの温度依存性の既知
のデータとを照合して基板表面の温度を測定することを
特徴とする基板表面温度の測定方法。
2. A substrate surface is irradiated with light at the same time as the substrate surface is irradiated with modulated light, and a one-sided emissivity spectrum is obtained from reflected light from the substrate surface synchronized with the modulation. A method for measuring a substrate surface temperature, which comprises measuring the temperature of the substrate surface by collating it with known data of the temperature dependence of the bandgap.
【請求項3】請求項1または2に記載の基板表面温度の
測定方法を用いて基板表面の温度を測定しながら半導体
薄膜の結晶を成長させることを特徴とする半導体薄膜の
結晶成長方法。
3. A crystal growth method for a semiconductor thin film, which comprises growing a crystal of a semiconductor thin film while measuring the temperature of the substrate surface using the method for measuring a substrate surface temperature according to claim 1.
【請求項4】基板表面に光を照射する照射手段と、 前記基板表面から反射した反射光を受光する受光手段
と、 該受光手段によって受光された反射光のスペクトルデー
タと基板材料の既知のバンドギャップの温度依存性のデ
ータとを照合して、前記基板表面の温度を計算する照合
計算手段と を具備したことを特徴とする結晶成長装置。
4. An irradiation means for irradiating the surface of the substrate with light, a light receiving means for receiving the reflected light reflected from the surface of the substrate, spectral data of the reflected light received by the light receiving means, and a known band of the substrate material. And a collation calculation means for collating the temperature dependency data of the gap to calculate the temperature of the substrate surface.
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