JP2594773B2 - 金属有機物の化学蒸着による膜のモニタリング装置 - Google Patents
金属有機物の化学蒸着による膜のモニタリング装置Info
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Description
anic chemical vapor deposition)によって結晶薄膜を
成長させるとき、ある要因によって発生することができ
る膜の厚さと組成の変化を膜成長工程から実時間的に感
知し、これをその工程遂行途中に調整することができる
ようにする膜のモニタリング装置に関するものである。
間的に(その成長工程の遂行中に)モニタリングする方
法としては、楕円偏光法(ellipsometry)、レーザー反
射法(laser reflectometry)が使用されている。
imomdetは、既存の複雑な楕円偏光法より大変単純な構
造および解釈によって、シミュレーションを通じなくて
も実時間的に膜の厚さおよび組成を測定することができ
る技術を開示している(In-situ monitoring by ellips
ometry of metalorganic epitaxy of GaAlAs-GaAs supe
rlattice, 51(3),1599.)。
G.HummelとP.D.Dapkusは、レーザービームをサンプルに
投射して反射されたビームの干渉パターン周期の変化を
利用するレーザー反射法による膜のモニタリング技術を
開示している(In-situ laser reflectometry applied
to the growth of AlxGal-xAs Braff reflectors bymet
alorganic chemical vapor deposition, Electronic Le
tter, 27. 155.)。
ateschi等の従来技術によると、薄膜が正常的に成長さ
れる場合には薄膜の厚さを測定することができるが、そ
の組成が変化される場合にはその組成の変化をモニタリ
ングすることができないので、膜の成長中に発生する反
射されたレーザービームの干渉パターン周期の変化が膜
の成長速度によるものであるか、またはその組成変化に
よるものであるかが確認されないという問題点がある。
たものであり、MOCVDによる結晶薄膜の成長時にそ
の膜の厚さおよび組成変化を正確にモニタリングして成
長途中に一番適合な成長条件を探すことができるように
するものである。
の本発明の装置は、サンプルの表面に金属有機物の結晶
薄膜を化学蒸着により成長させる膜成長工程中におい
て、成長条件の変化により生じる前記結晶薄膜の膜厚の
変化と組成の変化とをモニタリングする装置であって、
所定の第1波長をもつ第1レーザービームを発生する第
1レーザービーム発生手段と、前記所定の第1波長と相
異な所定の第2波長をもつ第2レーザービームを発生す
る第2レーザービーム発生手段と、前記第1レーザービ
ームを所定の比率に分割するビーム分割手段と、前記第
1レーザービーム発生手段からの前記第1レーザービー
ムを通過させ、そして前記第2レーザービーム発生手段
からの前記第2レーザービームを反射させ、前記第1お
よび第2レーザービームがチャンバ内に配設された前記
サンプルの表面にそれぞれ入射されるようにする第1フ
ィルター手段と、前記サンプルの前記表面から反射され
る前記第1レーザービームの反射光を通過させ、前記サ
ンプルの前記表面から反射される前記第2レーザービー
ムの反射光を反射させる第2フィルター手段と、前記第
2フィルター手段からの前記第1レーザービームの前記
反射光を検出してそれに対応される電気信号を出力する
第1光検出手段と、前記第2フィルター手段からの前記
第2レーザービームの前記反射光を検出してそれに対応
される電気信号を出力する第2光検出手段と、前記第1
および第2各光検出手段からの前記電気信号を受け入れ
て、前記第1レーザービームの前記反射光及び前記第2
レーザービームの前記反射光のそれぞれに対する干渉パ
ターンの周期の変化率を求め、両変化率の間に線形的な
関係が成立するか否かを比較分析する演算手段とを備え
る。
ついて詳細に説明する。
ルの薄膜に二つの異なる波長のレーザービームを薄膜表
面の垂直方向に対して所定の角度でそれぞれ入射させる
とき、反射されて出るビームの干渉パターンの周期を分
析すると薄膜の成長速度を知ることができる。
する程、反射されたビームの強度(即ち、ビームの反射
率)は干渉によって変化される、このように反射率が変
化される各ビームの干渉パターンの周期は一定の厚さを
意味するものである。
の構成を図示しているものである。
入っているMOCVD装置のチャンバを示しており、3
は演算手段たるコンピューターを示している。参照番号
10および20は所定の第1波長及び所定の第2波長の
レーザービームをそれぞれ発生する第1レーザービーム
発生器および第2レーザービーム発生器をそれぞれ示し
ており、30は第1レーザービーム発生器10からのレ
ーザービームを所定の比率に分割するビーム分割器、4
0および50は第1フィルターおよび第2フィルターを
それぞれ示している。参照番号60、70、80及び9
0は、第1、第2、第3及び第4光検出器をそれぞれ示
している。
生器10は、0.6328μmの波長をもつHe−Ne
レーザービーム発生器から構成される。
304μmの波長をもつ半導体レーザーダイオードから
構成される。
れぞれは、波長1.5304μmの光を反射し残りの波
長の光を通過させるフィルターから構成される。
ぞれは、第1レーザービーム発生器10からの短波長の
光を感知することが可能なシリコン検出器(Si detecto
r)から構成される。
ぞれは、第2レーザービーム発生器20からの長波長の
光を感知することが可能なGe(germanium)検出器(G
e detctor)から構成される。
板上にGaAs薄膜を形成し、その上にAlAs薄膜を
成長させる。
ビーム発生器10,20からの二つのレーザービームの
それぞれは、サンプル2の表面の垂直方向に対して71
゜の角度に入射される。サンプル2の表面からそれぞれ
反射されて出る、お相互に相異な波長をもつ二つのビー
ム(第1レーザービーム発生器10からのビームと第2
レーザービーム発生器20からのビーム)のそれぞれ
は、第2フィルター50によって正確に第2光検出器7
0(第1光検出手段に該当)および第4光検出器90
(第2光検出手段に該当)にそれぞれ提供される。
ザービーム発生器10からの光を感知することができ、
又、第4光検出器90は第2レーザービーム発生器20
からの光を感知することができる。
信号は、コンピューター3に入力されて比較分析され
る。
長させながらその厚さが大きくなることによって発生す
る干渉効果を第2光検出器70と第4光検出器90を通
じて同時に感知して成長時間による反射率を記録した図
表である。
の、相対的に干渉パターンの周期が小さい信号は第2光
検出器70によって感知された第1レーザービーム発生
器10からの0.6328μmレーザービームの反射信
号であり、その上側に図示の、相対的に干渉パターンの
周期が大きい信号は第4光検出器90によって感知され
た第2レーザービーム発生器20からの1.5304μ
mのレーザービームの反射信号である。
さくなると膜の成長速度が増加したものであり、反対に
大きくなると成長速度は減少したものである。
周期T1とT2及び成長速度Gは、次の数1のような関係
をもっている。
の組成により敏感に変化し、二つのレーザービームの波
長λ1,λ2による媒質の有効屈折率である。
折率の値を正確に計算することができると、薄膜の組成
を感知することができる。
0.6328μmと1.5304μmである。
ていることを示している。
変わると、成長速度や組成が変化されて干渉パターンの
周期T1,T2がそれぞれT1+δT1,T2+δT2の変化
を発生させる。
合には、n1とn2の変化はないので、数1によって、変
化率δT1とδT2の間には線形的な関係が成立される。
1とn2が変化するようになるので、変化率δT1とδT2
の間には線形的な関係が成立されない。
ーン周期の変化率を観察することによって、上記二つの
式、即ち数1及び数2を通じて厚さと組成の変化を感知
することができる。
と、波長λ2から媒質の有数屈折率を容易に知ることが
できる。
する媒質の屈折率を求めることができる。
リング(in-situ monitoring)の方法よりも比較的に単
純な構造と解釈方法をもっており、薄膜の成長途中に実
時間(real-time)的に薄膜の厚さと組成を確認するこ
とができる。
階からバッファ成長を通じて多層薄膜構造の成長速度と
組成を調節して必要な正確な成長条件を探すことがで
き、成長過程から発生する組成と厚さの変化を感知する
ことができる。
いると波長λ2から媒質の有効屈折率を容易に知ること
ができ、これを基本として常温からの波長λ2に対する
媒質の屈折率を求めることができる。
す図である。
渉パターンを示す説明図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 サンプルの表面に金属有機物の結晶薄膜
を化学蒸着により成長させる膜成長工程中において、成
長条件の変化により生じる前記結晶薄膜の膜厚の変化と
組成の変化とをモニタリングする装置であって、 所定の第1波長をもつ第1レーザービームを発生する第
1レーザービーム発生手段と、 前記所定の第1波長と相異な所定の第2波長をもつ第2
レーザービームを発生する第2レーザービーム発生手段
と、 前記第1レーザービームを所定の比率に分割するビーム
分割手段と、 前記第1レーザービーム発生手段からの前記第1レーザ
ービームを通過させ、そして前記第2レーザービーム発
生手段からの前記第2レーザービームを反射させ、前記
第1および第2レーザービームがチャンバ内に配設され
た前記サンプルの表面にそれぞれ入射されるようにする
第1フィルター手段と、 前記サンプルの前記表面から反射される前記第1レーザ
ービームの反射光を通過させ、前記サンプルの前記表面
から反射される前記第2レーザービームの反射光を反射
させる第2フィルター手段と、 前記第2フィルター手段からの前記第1レーザービーム
の前記反射光を検出してそれに対応される電気信号を出
力する第1光検出手段と、 前記第2フィルター手段からの前記第2レーザービーム
の前記反射光を検出してそれに対応される電気信号を出
力する第2光検出手段と、 前記第1および第2各光検出手段からの前記電気信号を
受け入れて、前記第1レーザービームの前記反射光及び
前記第2レーザービームの前記反射光のそれぞれに対す
る干渉パターンの周期の変化率を求め、両変化率の間に
線形的な関係が成立するか否かを比較分析する演算手段
とを備える、 金属有機物の化学蒸着による膜のモニタリング装置。 - 【請求項2】 前記第1および第2レーザービームはチ
ャンバ内に位置した前記サンプルの前記表面の垂直方向
に対して71゜の角度に入射されることを特徴とする請
求項1記載の金属有機物の化学蒸着による膜のモニタリ
ング装置。 - 【請求項3】 前記第2レーザー発生手段は1.632
8μmの波長をもつHe−Neレーザー発生器であり、 第2レーザー発生手段は1.5304μmの波長をもつ
半導体レーザダイオードであることを特徴とする請求項
2記載の金属有機物の化学蒸着による膜のモニタリング
装置。 - 【請求項4】 前記第1光検出手段はシリコン検出器で
あり、 前記第2光検出手段はゲルマニウム検出器であることを
特徴とする請求項1記載の金属有機物の化学蒸着による
膜のモニタリング装置。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP6317198A JP2594773B2 (ja) | 1994-12-20 | 1994-12-20 | 金属有機物の化学蒸着による膜のモニタリング装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6317198A JP2594773B2 (ja) | 1994-12-20 | 1994-12-20 | 金属有機物の化学蒸着による膜のモニタリング装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08193813A JPH08193813A (ja) | 1996-07-30 |
JP2594773B2 true JP2594773B2 (ja) | 1997-03-26 |
Family
ID=18085560
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6317198A Expired - Fee Related JP2594773B2 (ja) | 1994-12-20 | 1994-12-20 | 金属有機物の化学蒸着による膜のモニタリング装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP2014090014A (ja) * | 2012-10-29 | 2014-05-15 | Fujifilm Corp | 化合物薄膜成膜方法及び化合物薄膜成膜装置 |
JP6800800B2 (ja) | 2017-04-06 | 2020-12-16 | 株式会社ニューフレアテクノロジー | 成長速度測定装置および成長速度検出方法 |
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-
1994
- 1994-12-20 JP JP6317198A patent/JP2594773B2/ja not_active Expired - Fee Related
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