JP3355475B2 - Substrate temperature distribution measurement method - Google Patents

Substrate temperature distribution measurement method

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JP3355475B2
JP3355475B2 JP26954697A JP26954697A JP3355475B2 JP 3355475 B2 JP3355475 B2 JP 3355475B2 JP 26954697 A JP26954697 A JP 26954697A JP 26954697 A JP26954697 A JP 26954697A JP 3355475 B2 JP3355475 B2 JP 3355475B2
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temperature distribution
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜を気相成長さ
せるための反応炉内に設けられる回転式サセプタに載置
される基板の温度分布測定方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for measuring a temperature distribution of a substrate mounted on a rotary susceptor provided in a reactor for vapor-phase growth of a thin film.

【0002】[0002]

【従来の技術】基板上に薄膜を形成させるエピタキシャ
ル成長法の一種である気相成長において、膜厚分布,比
抵抗値分布等が均一な高品質の結晶を成長させるため
に、基板上の成長温度は重要なパラメータの一つであ
る。
2. Description of the Related Art In vapor phase growth, which is a type of epitaxial growth method for forming a thin film on a substrate, the growth temperature on the substrate is increased in order to grow a high-quality crystal having a uniform thickness distribution, specific resistance distribution, and the like. Is one of the important parameters.

【0003】気相成長法には、原料ガスの濃度や流れが
複数の基板表面で均一となるように、反応炉内に回転機
構を有する回転式サセプタを設け、このサセプタ上に複
数の基板を載置して、回転させながら均質な薄膜結晶を
成長させる方法がある。
In the vapor phase growth method, a rotary susceptor having a rotating mechanism is provided in a reaction furnace so that the concentration and flow of a source gas are uniform on a plurality of substrate surfaces, and a plurality of substrates are mounted on the susceptor. There is a method in which a thin film crystal is grown while being mounted and rotated.

【0004】かかる気相成長法においても、成長温度を
如何に制御するかが、成長結晶の品質に重大な影響を与
えるため、サセプタ上の基板の温度分布状態をできるだ
け正確に知りたいという要望がある。
In such a vapor phase growth method as well, how to control the growth temperature has a significant effect on the quality of the grown crystal. Therefore, there is a demand to know the temperature distribution of the substrate on the susceptor as accurately as possible. is there.

【0005】また、回転式サセプタには、円周に沿って
内歯ギアを有し、電動モータ等の駆動源に接続して回転
可能に成された円盤状の公転サセプタと、この公転サセ
プタの内歯ギアと係合する外歯ギアを円周に沿って有
し、基板を載置し得る円盤状に形成され、前記公転サセ
プタの内歯ギアに沿って自転するように成された所定数
の自転サセプタとから構成されている所謂自公転式サセ
プタが開発されている。
[0005] The rotary susceptor has an internal gear along the circumference, and is connected to a drive source such as an electric motor so as to be rotatable. A predetermined number of external gears that engage with the internal gears along the circumference, are formed in a disk shape on which a substrate can be placed, and are configured to rotate along the internal gears of the revolving susceptor. A so-called revolving type susceptor comprising the above-mentioned rotation susceptor has been developed.

【0006】この自公転式サセプタによれば、自転サセ
プタ上に載置された基板は、公転サセプタの回転に伴っ
て所定速度で公転せられると共に、自転サセプタ自体の
回転に伴って所定速度の自転も導入されるため、各基板
はヒータによって加熱される反応炉内を偏りなく巡回さ
せることができ、基板を均一に加熱し易いなどの利点が
ある。
According to the self-revolving susceptor, the substrate mounted on the self-rotating susceptor is revolved at a predetermined speed with the rotation of the self-rotating susceptor, and is rotated at a predetermined speed with the rotation of the self-rotating susceptor itself. Since each substrate is introduced, each substrate can be circulated in the reaction furnace heated by the heater without bias, and there is an advantage that the substrate can be easily heated uniformly.

【0007】従来、上記のような自公転式サセプタを用
いた気相成長装置において基板表面の温度を測定する方
法としては、熱放射温度計による測定方法があった。
Conventionally, as a method for measuring the temperature of the substrate surface in a vapor phase growth apparatus using the above-described revolving susceptor, there has been a measuring method using a thermal radiation thermometer.

【0008】この熱放射温度計による温度測定方法とし
ては、熱放射温度計の位置を固定し、サセプタの回転に
より刻々と位置が変わる基板表面温度を固定位置で連続
的に計測する所謂連続モードにより測定するのが一般的
であった。
[0008] As a temperature measuring method using this thermal radiation thermometer, a so-called continuous mode is used in which the position of the thermal radiation thermometer is fixed and the substrate surface temperature, which changes every moment due to the rotation of the susceptor, is continuously measured at the fixed position. It was common to measure.

【0009】そして例えば、各自転サセプタの中心部が
熱放射温度計を通過するようにした場合には、自転サセ
プタ上と公転サセプタ上とでは温度差が大きいため、温
度測定結果は図1のようになる。
For example, when the center of each rotation susceptor passes through a thermal radiation thermometer, the temperature difference between the rotation susceptor and the revolution susceptor is large. become.

【0010】即ち、横軸に時間、縦軸に温度をとったグ
ラフにおいて、温度は公転サセプタ部に比して自転サセ
プタ部が高温となるパターンを示すが、少なくとも自転
サセプタに載置される基板の中心部の温度を測定するこ
とは可能であった。
That is, in the graph in which the horizontal axis represents time and the vertical axis represents temperature, the temperature shows a pattern in which the temperature of the rotation susceptor is higher than that of the revolution susceptor, but at least the substrate mounted on the rotation susceptor. It was possible to measure the temperature at the center of the.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
連続モードによる温度測定法では、自転サセプタに載置
される基板の中心部における温度測定を行うことはでき
ても、基板全体の温度分布を測定することはできなかっ
た。
However, according to the temperature measurement method in the continuous mode, the temperature distribution at the center of the substrate mounted on the rotation susceptor can be measured, but the temperature distribution of the entire substrate is measured. I couldn't.

【0012】即ち、自公転式サセプタにおいて自転サセ
プタが自転した場合に、自転サセプタ上の基板の各部位
は時間の経過に伴い、自転回転数に応じた所定の軌跡
(トロコイド曲線)上を変移するため、反応炉の所定位
置に設けられる熱放射温度計によって各部位の温度を把
握して、基板表面全域の温度分布を測定することは困難
であった。
That is, when the rotation susceptor rotates in the rotation-revolution type susceptor, each part of the substrate on the rotation susceptor shifts on a predetermined trajectory (trochoid curve) corresponding to the rotation speed with time. Therefore, it has been difficult to grasp the temperature of each part with a thermal radiation thermometer provided at a predetermined position in the reaction furnace and measure the temperature distribution over the entire substrate surface.

【0013】本発明は、上述のような従来技術の問題点
を解決すべく案出されたものであり、基板上に薄膜を気
相成長させるための反応炉内において、回転する基板の
温度分布を正確に測定することのできる温度分布測定方
法を提供することを目的としている。
The present invention has been devised to solve the above-mentioned problems of the prior art, and has a temperature distribution of a rotating substrate in a reaction furnace for vapor-phase growth of a thin film on the substrate. It is an object of the present invention to provide a temperature distribution measuring method capable of accurately measuring the temperature distribution.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、薄膜を気相成長させるための反応炉内に
設けられる回転式サセプタ上に載置される基板の温度分
布測定方法であって、所定位置に設けられた温度測定手
段によって、回転するサセプタ上に載置される基板の表
面温度を連続的に測定し、サセプタの回転数に関する情
報に基づいて、サセプタの回転に伴って変移する基板の
測定点の軌跡を解析し、その解析結果に基づいて、前記
温度測定手段によって測定された温度データを各測定点
に対応付けすることにより基板表面の温度分布を算定す
るようにした。
In order to achieve the above object, the present invention provides a method for measuring the temperature distribution of a substrate mounted on a rotary susceptor provided in a reactor for vapor-phase growth of a thin film. The temperature of the substrate placed on the rotating susceptor is continuously measured by a temperature measuring unit provided at a predetermined position, and the temperature of the substrate is measured with the rotation of the susceptor based on information on the number of rotations of the susceptor. Analyzing the trajectory of the measurement points of the substrate that shifts, and calculating the temperature distribution on the substrate surface by associating the temperature data measured by the temperature measurement means with each measurement point based on the analysis result. did.

【0015】また、上記基板の温度分布測定方法におい
て、前記回転式サセプタは、円周に沿って内歯ギアを有
し、駆動源に接続して回転可能に成された円盤状の公転
サセプタと、当該公転サセプタの内歯ギアと係合する外
歯ギアを円周に沿って有し、基板を載置し得る円盤状に
形成され、前記公転サセプタの内歯ギアに沿って自転す
るように成された所定数の自転サセプタとから構成さ
れ、前記温度測定手段は、前記各自転サセプタ上の基板
が通過する所定位置に対向して設けるようにしてもよ
い。
In the above-mentioned method for measuring the temperature distribution of a substrate, the rotary susceptor has an internal gear along the circumference, and is connected to a driving source so as to be rotatable. An external gear that engages with the internal gear of the revolution susceptor is formed along the circumference, is formed in a disk shape on which a substrate can be placed, and rotates along the internal gear of the revolution susceptor. The temperature measuring means may be provided so as to face a predetermined position on each of the rotation susceptors through which the substrate passes.

【0016】さらに、前記測定点の軌跡の解析を、公転
サセプタの中心から自転サセプタの中心までの距離を
R、自転サセプタの半径をr、公転サセプタの角速度を
W、自転サセプタの角速度:wとし、自転サセプタの中
心を原点に取ったr-θ座標上で測定点を表すこととし
た場合に、自転サセプタ上の基板の中心と前記温度測定
手段の位置とが一致した時点を始点(0秒時)として、
t秒後に(r(t),θ(t))の位置を測定するとした場
合に、その位置を、 r(t)=2Rsin(wt/2) θ(t)=(w−W/2)t の二式によって算出して行われるようにすることもでき
る。
Further, the trajectory of the measurement point is analyzed by assuming that the distance from the center of the revolution susceptor to the center of the rotation susceptor is R, the radius of the rotation susceptor is r, the angular velocity of the revolution susceptor is W, and the angular velocity of the rotation susceptor is w. When the measurement point is represented on the r-θ coordinate with the center of the rotation susceptor taken as the origin, the starting point (0 seconds) is when the center of the substrate on the rotation susceptor coincides with the position of the temperature measuring means. Time)
If the position of (r (t), θ (t)) is measured after t seconds, the position is expressed as: r (t) = 2R sin (wt / 2) θ (t) = (w−W / 2) The calculation may be performed by using two expressions of t.

【0017】また、上記温度分布測定方法において、前
記温度測定手段を、前記自転サセプタ上の基板の中心が
通過する位置に対向して設けるようにしてもよい。
Further, in the above temperature distribution measuring method, the temperature measuring means may be provided so as to face a position on the rotation susceptor where the center of the substrate passes.

【0018】本発明によれば、基板上に薄膜を気相成長
させるための反応炉内において、基板の温度分布を測定
することができるようになるため、結晶の成長温度を適
切に制御して、膜厚分布,比抵抗値分布等が均一なより
高品質の薄膜を気相成長させることに貢献できる。
According to the present invention, the temperature distribution of the substrate can be measured in a reactor for vapor-phase growth of a thin film on the substrate, so that the crystal growth temperature can be appropriately controlled. This can contribute to vapor-phase growth of a higher quality thin film having a uniform thickness distribution, specific resistance distribution, and the like.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】ここで、本発明の実施形態の一例
を図面を参照して説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Here, an example of an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0020】図2,図3は、本発明に係る基板の温度分
布測定方法を有機金属気相成長方法(Metal Organic Ch
emical Vapor Deposition:MOCVD法)によるエピ
タキシャル成長に適用した場合の概略説明図である。
FIGS. 2 and 3 show a method for measuring the temperature distribution of a substrate according to the present invention.
FIG. 3 is a schematic explanatory diagram when applied to epitaxial growth by emical vapor deposition (MOCVD method).

【0021】サセプタ1上に置かれたGaAsなどの化
合物半導体基板a,b,c,dを図示しない加熱手段で
所定温度に加熱し、基板表面に原料の有機金属や水素化
物のガスを供給し、化学反応させて所望のInGaAs
などの化合物半導体単結晶薄膜を成長させる。
A compound semiconductor substrate a, b, c, d such as GaAs placed on the susceptor 1 is heated to a predetermined temperature by a heating means (not shown), and a raw material organic metal or hydride gas is supplied to the substrate surface. And chemically reacting the desired InGaAs
And growing a compound semiconductor single crystal thin film.

【0022】サセプタ1は、図3に示すように、公転サ
セプタ1Aと4つの自転サセプタ1Bとから構成されて
いる。
As shown in FIG. 3, the susceptor 1 comprises a revolution susceptor 1A and four rotation susceptors 1B.

【0023】公転サセプタ1Aの周囲には、その公転サ
セプタ1Aの円周に沿って内歯ギアとしての自転導入用
固定ギア2が固設されている。
A fixed rotation gear 2 as an internal gear is fixedly provided around the revolution susceptor 1A along the circumference of the revolution susceptor 1A.

【0024】また、各自転サセプタ1Bには、上記自転
導入用固定ギア5に係合する外歯ギアが設けられてい
る。
Further, each rotation susceptor 1B is provided with an external gear that engages with the rotation introducing fixed gear 5.

【0025】なお、図上は現れないが、各自転サセプタ
1Bの上面には、前記基板a,b,c,dを載置する皿
状のカーボントレーを載せられるようになっている。
Although not shown in the drawing, a dish-shaped carbon tray on which the substrates a, b, c and d are placed can be placed on the upper surface of each rotation susceptor 1B.

【0026】また、本実施形態においては、サセプタ1
の回転軸にサセプタ1と平行に取り付けた円盤3に位置
検出用の穴4が設けられ、発光素子5と受光素子6とか
らなる位置検出手段が設けられている。
In the present embodiment, the susceptor 1
A hole 3 for position detection is provided on a disk 3 mounted in parallel with the susceptor 1 on a rotation shaft of the light emitting device, and a position detecting means including a light emitting element 5 and a light receiving element 6 is provided.

【0027】自転サセプタ1B上の自転中心軌跡上の一
点あるいはその近傍(例えば、自転中心軌跡上の一点か
ら基板の半径以内)に相当する位置には、放射温度計7
が固設されている。
The radiation thermometer 7 is located at a point on the rotation center trajectory on the rotation susceptor 1B or in the vicinity thereof (for example, within a radius of the substrate from one point on the rotation center trajectory).
Is fixed.

【0028】放射温度計7による測定結果は、例えば図
示しない制御装置等に送信されて温度データとして記憶
装置に格納されたり、ディスプレイに表示出力された
り、或いはプリンタにより印字出力されたりするように
構成することもできる。
The measurement result by the radiation thermometer 7 is transmitted to, for example, a control device (not shown) and stored in a storage device as temperature data, displayed on a display, or printed out by a printer. You can also.

【0029】以上が本発明に係る基板の温度分布測定方
法を適用した反応炉の概略構成であり、次にこの反応炉
における温度測定の手順を簡単に説明する。
The above is the schematic configuration of the reactor to which the method for measuring the temperature distribution of a substrate according to the present invention is applied. Next, the procedure for measuring the temperature in this reactor will be briefly described.

【0030】まず、各自転サセプタ1B上にカーボント
レーを介して基板a〜dを載置する。
First, the substrates a to d are placed on each of the rotation susceptors 1B via a carbon tray.

【0031】次いで、公転サセプタ1Aを所定の回転速
度(例えば、3rpm)で回転させる(なお、同時に自
転サセプタ1Bも自転導入用固定ギア2に案内されて所
定速度で自転を開始する)と共に、加熱手段による加熱
や原料ガスの供給を開始する。
Next, the revolution susceptor 1A is rotated at a predetermined rotation speed (for example, 3 rpm) (at the same time, the rotation susceptor 1B is also guided by the rotation introduction fixed gear 2 and starts to rotate at a predetermined speed). The heating by means and the supply of the source gas are started.

【0032】また同時に、放射温度計7による基板表面
温度の連続的な測定を開始する。
At the same time, continuous measurement of the substrate surface temperature by the radiation thermometer 7 is started.

【0033】放射温度計7により測定された温度データ
は、制御装置に送信され、自転サセプタ1Bの回転数に
応じて所定のデータ処理を施すことにより各基板a〜d
上の温度分布を得ることができる。
The temperature data measured by the radiation thermometer 7 is transmitted to the control device, and is subjected to predetermined data processing in accordance with the rotation speed of the rotation susceptor 1B, whereby each of the substrates a to d is processed.
The above temperature distribution can be obtained.

【0034】ここで、温度データから基板の温度分布を
得る手法を簡単に説明する。
Here, a method of obtaining the temperature distribution of the substrate from the temperature data will be briefly described.

【0035】まず、公転サセプタ1Aと自転サセプタ1
Bの位置関係を図示すると図4のようになる。
First, the revolution susceptor 1A and the rotation susceptor 1
FIG. 4 shows the positional relationship of B.

【0036】図4上、Rは公転サセプタの中心O1から
自転サセプタの中心O2までの距離,rは自転サセプタ
の半径,Wは公転サセプタの角速度,wは自転サセプタ
の角速度を表している。
In FIG. 4, R represents the distance from the center O1 of the revolution susceptor to the center O2 of the revolution susceptor, r represents the radius of the revolution susceptor, W represents the angular velocity of the revolution susceptor, and w represents the angular velocity of the revolution susceptor.

【0037】ここで、放射温度計7による自転サセプタ
1B上の測定点の軌跡を解析するために、測定点を自転
サセプタ1Bの中心を原点(0,0)に取ったr-θ座
標に表すこととして、自転サセプタ1Bの中心と放射温
度計7の位置が一致した時点を温度測定の始点(0秒
時)とする。
Here, in order to analyze the trajectory of the measurement point on the rotation susceptor 1B by the radiation thermometer 7, the measurement point is represented by r-θ coordinates with the center of the rotation susceptor 1B taken as the origin (0, 0). In other words, the time point when the center of the rotation susceptor 1B coincides with the position of the radiation thermometer 7 is defined as the start point of the temperature measurement (0 second).

【0038】そして、t秒後の(r(t),θ(t))の位
置を特定する場合に、その位置は次の式1,式2によっ
て求めることができる。
When the position of (r (t), θ (t)) after t seconds is specified, the position can be obtained by the following equations (1) and (2).

【0039】 r(t)=2Rsin(wt/2) ・・・式1 θ(t)=(w−W/2)t ・・・式2 その算出値を上記のr-θ座標に逐次プロットすること
によって、自転サセプタの回転速度と所定の相関関係を
有する自転サセプタ上の測定点の軌跡を経過時間毎に正
確に知ることができる。
R (t) = 2R sin (wt / 2) Equation 1 θ (t) = (w−W / 2) t Equation 2 The calculated value is sequentially plotted on the above r-θ coordinates. By doing so, the trajectory of the measurement point on the rotation susceptor having a predetermined correlation with the rotation speed of the rotation susceptor can be accurately known for each elapsed time.

【0040】従って、測定点の軌跡について、放射温度
計7によって連続的に測定された温度データを経過時間
毎に対応させることにより、少なくとも測定点の軌跡上
の温度変化を知得することができる。よって、この測定
点の軌跡上の温度変化に基づいて、基板の表面全体の温
度分布を類推して測定することが可能となる。
Therefore, by associating the temperature data continuously measured by the radiation thermometer 7 with respect to the locus of the measurement point for each elapsed time, it is possible to know at least the temperature change on the locus of the measurement point. Therefore, based on the temperature change on the locus of the measurement point, it is possible to measure the temperature distribution over the entire surface of the substrate by analogy.

【0041】特に、図6,図7に示すように、自転サセ
プタ1Bを回転させる回数を増やすことにより、測定点
の軌跡は基板表面の各部を通過するようになるため、温
度分布を正確に測定することができるようになる。
In particular, as shown in FIGS. 6 and 7, by increasing the number of rotations of the rotation susceptor 1B, the locus of the measurement point passes through each part of the substrate surface, so that the temperature distribution can be accurately measured. Will be able to

【0042】ここで、図5〜図7を参照して測定点の軌
跡について説明する。
Here, the locus of the measurement point will be described with reference to FIGS.

【0043】図5は、測定点の軌跡が自転回転数依存性
を有すること、即ち自転サセプタの回転数によって測定
点の軌跡が変化する様子を示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory view showing that the trajectory of the measurement point has a rotation speed dependency, that is, the trajectory of the measurement point changes depending on the rotation speed of the rotation susceptor.

【0044】図5の場合において、温度測定条件は、R
=13cm,r=6cm,公転サセプタの回転数:Kは
3rpmで、自転サセプタの回転数:kは10rpm,
30rpm,100rpm,300rpmと4段階に変
化させた。
In the case of FIG. 5, the temperature measurement condition is R
= 13 cm, r = 6 cm, revolution number of revolution susceptor: K is 3 rpm, revolution number of rotation susceptor: k is 10 rpm,
It was changed in four stages of 30 rpm, 100 rpm, and 300 rpm.

【0045】この場合に、公転サセプタの角速度:W
は、 W=360*3/60/2*π (rad/sec) の計算
式により与えられ、自転サセプタの角速度:wは、 w=360*k/60/2*π (rad/sec)(k=1
0,30,100,300) の計算式により与えられ
る。
In this case, the angular velocity of the revolution susceptor: W
Is given by a calculation formula of W = 360 * 3/60/2 * π (rad / sec), and the angular velocity w of the rotation susceptor: w = 360 * k / 60/2 * π (rad / sec) ( k = 1
0, 30, 100, 300).

【0046】そして、上記各パラメータを前出の式1,
2に代入することにより、t秒後の測定点の位置(r
(t),θ(t))を求めることができる。
Then, each of the above parameters is calculated by the above equation (1).
2, the position of the measurement point after t seconds (r
(t), θ (t)) can be obtained.

【0047】よって、所定時間(t秒後)の測定点の位
置(r(t),θ(t))を逐次プロットすることにより、
自転サセプタの回転数10rpmの場合には軌跡L1,
30rpmの場合には軌跡L2,100rpmの場合に
は軌跡L3,300rpmの場合には軌跡L4として、
自転サセプタの各自転回転数に応じた基板の測定点の軌
跡を正確に解析することができる。
Therefore, by sequentially plotting the positions (r (t), θ (t)) of the measurement points for a predetermined time (after t seconds),
When the rotation speed of the rotation susceptor is 10 rpm, the trajectory L1,
In the case of 30 rpm, the locus L2, in the case of 100 rpm, the locus L3, in the case of 300 rpm, the locus L4,
The trajectory of the measurement point on the substrate corresponding to each rotation speed of the rotation susceptor can be accurately analyzed.

【0048】図6は、上記の測定条件において、自転サ
セプタの回転数を10rpmとしたの場合の1回目〜4
回目の回転について、上述の手法によって得られる各軌
跡L11〜L14を示したものである。
FIG. 6 shows the first to fourth rotations when the rotation speed of the rotation susceptor is 10 rpm under the above measurement conditions.
Regarding the first rotation, the trajectories L11 to L14 obtained by the above-described method are shown.

【0049】従って、測定点の各軌跡L11〜L14に
ついて、放射温度計7によって連続的に測定された温度
データを経過時間毎に対応させることにより、基板の表
面全体の温度分布を類推して測定することが可能とな
る。
Accordingly, by associating the temperature data continuously measured by the radiation thermometer 7 with respect to each of the trajectories L11 to L14 of the measurement points for each elapsed time, the temperature distribution over the entire surface of the substrate is estimated by analogy. It is possible to do.

【0050】また、図7は、上記の測定条件において、
自転サセプタの回転数を30rpmとした場合の1回目
〜4回目の回転について、上述の手法によって得られる
各軌跡L21〜L24を示したものである。
FIG. 7 shows that under the above measurement conditions,
FIG. 13 shows the trajectories L21 to L24 obtained by the above-described method for the first to fourth rotations when the rotation speed of the rotation susceptor is 30 rpm.

【0051】この場合においても、測定点の各軌跡L2
1〜L24について、放射温度計7によって連続的に測
定された温度データを経過時間毎に対応させることによ
り、基板の表面全体の温度分布を類推して測定すること
が可能となる。
Also in this case, each locus L2 of the measurement point
For 1 to L24, the temperature data continuously measured by the radiation thermometer 7 is made to correspond to each elapsed time, so that the temperature distribution over the entire surface of the substrate can be inferred and measured.

【0052】なお、図示は省略したが、自転サセプタの
回転数を100rpm,300rpmにした場合につい
ても、同様に各回転回数の軌跡を解析して自転サセプタ
の表面全体の温度分布を測定することが可能である。
Although illustration is omitted, when the rotation speed of the rotation susceptor is set to 100 rpm or 300 rpm, the locus of each rotation can be similarly analyzed to measure the temperature distribution on the entire surface of the rotation susceptor. It is possible.

【0053】また、自転サセプタのより多くの回転回数
について上述のような測定点の軌跡の解析を行い、基板
の表面上の各部を略万遍なく通過する測定点の多数の軌
跡について温度データを経過時間毎に対応させることに
より、基板の温度分布の測定精度を一層高めることがで
きる。
The trajectory of the measurement point as described above is analyzed for a larger number of rotations of the rotation susceptor, and the temperature data is obtained for a large number of trajectories of the measurement point passing substantially uniformly on each part on the surface of the substrate. By coping with each elapsed time, measurement accuracy of the temperature distribution of the substrate can be further improved.

【0054】また、上記のようにして得た測定点の軌跡
に関するデータや、基板の温度分布の測定結果は、制御
装置等の制御により、ハードディスク等の記憶装置に格
納したり、CRT等のディスプレイに表示出力したり、
或いはプリンタにより印字出力するようにしてもよい。
The data on the locus of the measurement points obtained as described above and the measurement results of the temperature distribution of the substrate are stored in a storage device such as a hard disk or a display such as a CRT under the control of a control device or the like. Output to
Alternatively, printout may be performed by a printer.

【0055】そして、このようにして測定された基板の
温度分布に基づいて、反応炉内の温度分布等を把握する
ことも可能となり、それらの温度に関する分析結果を反
応炉の結晶成長温度の制御等にフィードバックすること
により、膜厚分布,比抵抗値分布等が均一なより高品質
の結晶を気相成長により得ることが期待できる。
Then, based on the temperature distribution of the substrate measured in this way, it is also possible to grasp the temperature distribution in the reaction furnace and the like, and to analyze the temperature-related analysis results for controlling the crystal growth temperature of the reaction furnace. By feeding back such information, it can be expected that a higher quality crystal having a uniform film thickness distribution, specific resistance value distribution and the like can be obtained by vapor phase growth.

【0056】なお、上記実施形態は本発明に係る方法を
適用した装置の具体的な例示の一つに過ぎず、本発明は
それにより何等の制限を受けるものではないことは勿論
である。
The above embodiment is merely one specific example of an apparatus to which the method according to the present invention is applied, and the present invention is of course not limited by the present invention.

【0057】即ち、公転サセプタおよび自転サセプタの
直径等や、回転速度等は、本実施形態に掲げたものに限
らず、任意に設定可能である。
That is, the diameters, rotation speeds, and the like of the revolution susceptor and the rotation susceptor are not limited to those described in this embodiment, and can be set arbitrarily.

【0058】また、サセプタに載置される基板の枚数や
配置パターンも上記実施形態のように4枚を90度毎に
配置するものに限られるものではなく、任意の枚数を所
定のパターンで配置する場合であってもよい。
Further, the number and the arrangement pattern of the substrates mounted on the susceptor are not limited to the arrangement of four substrates at every 90 degrees as in the above embodiment, but an arbitrary number of substrates are arranged in a predetermined pattern. May be performed.

【0059】また、本実施形態では、化合物半導体基板
上に化合物半導体単結晶薄膜を成長させる例について説
明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、
Si基板,ガラス基板,セラミック基板などに化合物半
導体以外の半導体や、半導体以外の酸化物や金属などの
薄膜を成長させる場合にも適用可能である。
In this embodiment, an example in which a compound semiconductor single crystal thin film is grown on a compound semiconductor substrate has been described. However, the present invention is not limited to these.
The present invention is also applicable to a case where a semiconductor other than a compound semiconductor, or a thin film of an oxide or a metal other than a semiconductor is grown on a Si substrate, a glass substrate, a ceramic substrate, or the like.

【0060】また、気相成長方法としてMOCVD法を
例にとったが、これに限定されるものではなく、クロラ
イドCVD,ハライドCVD,蒸着,分子線エピタキシ
ー(MBE)などの気相成長方法にも適用可能である。
Although the MOCVD method has been taken as an example of the vapor phase growth method, the present invention is not limited to this, and the vapor phase growth method such as chloride CVD, halide CVD, vapor deposition, and molecular beam epitaxy (MBE) can be used. Applicable.

【0061】また、位置検出手段は、上記のような光透
過型に限定されず他の方式も適用可能であるが、非接触
方式のものが望ましい。
The position detecting means is not limited to the light transmitting type as described above, and other types can be applied, but a non-contact type is preferable.

【0062】[0062]

【発明の効果】本発明によれば、薄膜を気相成長させる
ための反応炉内に設けられる回転式サセプタ上に載置さ
れる基板の温度分布測定方法であって、所定位置に設け
られた温度測定手段によって、回転するサセプタ上に載
置される基板の表面温度を連続的に測定し、サセプタの
回転数に関する情報に基づいて、サセプタの回転に伴っ
て変移する基板の測定点の軌跡を解析し、その解析結果
に基づいて、前記温度測定手段によって測定された温度
データを各測定点に対応付けすることにより基板表面の
温度分布を算定するようにしたので、反応炉内におい
て、基板の温度分布を測定することができるようにな
り、結晶の成長温度を適切に制御して、膜厚分布,比抵
抗値分布等が均一なより高品質の結晶を気相成長させる
ことに貢献することができるという効果がある。
According to the present invention, there is provided a method for measuring a temperature distribution of a substrate mounted on a rotary susceptor provided in a reactor for vapor-phase growth of a thin film, wherein the method is provided at a predetermined position. The temperature measuring means continuously measures the surface temperature of the substrate mounted on the rotating susceptor, and, based on information on the number of rotations of the susceptor, determines the locus of the measurement point of the substrate changing with the rotation of the susceptor. Analyze, and based on the analysis result, the temperature distribution measured on the substrate surface is calculated by associating the temperature data measured by the temperature measuring means with each measurement point. Being able to measure temperature distribution and properly controlling the crystal growth temperature to contribute to the vapor phase growth of higher quality crystals with uniform thickness distribution, resistivity distribution, etc. But There is an effect that kill.

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

【図1】従来における温度測定方式による測定結果を示
すグラフである。
FIG. 1 is a graph showing a measurement result by a conventional temperature measurement method.

【図2】本発明に係る基板の温度分布測定方法をMOC
VD法によるエピタキシャル成長に適用した場合の概略
説明図である。
FIG. 2 shows a method of measuring the temperature distribution of a substrate according to the present invention using MOC.
FIG. 3 is a schematic explanatory diagram when applied to epitaxial growth by a VD method.

【図3】回転式サセプタの概略構成を示す上面図であ
る。
FIG. 3 is a top view showing a schematic configuration of a rotary susceptor.

【図4】公転サセプタと自転サセプタの位置関係を示す
説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a positional relationship between a revolution susceptor and a rotation susceptor.

【図5】自転サセプタにおける測定点の軌跡と自転回転
数との関係を示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a relationship between a trajectory of a measurement point on a rotation susceptor and a rotation speed.

【図6】自転サセプタ(10rpm)における測定点の
軌跡を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a locus of a measurement point on the rotation susceptor (10 rpm).

【図7】自転サセプタ(30rpm)における測定点の
軌跡を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a locus of a measurement point on the rotation susceptor (30 rpm).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

L1〜L4,L11〜L14,L21〜L24 基板上
の測定点の軌跡 a,b,c,d 基板 1 回転式サセプタ 1A 公転サセプタ 1B 自転サセプタ 2 自転導入用固定ギア 3 位置検出用円盤 4 位置検出用穴 5 発光素子 6 受光素子 7 熱放射温度計
L1 to L4, L11 to L14, L21 to L24 Trajectories of measurement points on the substrate a, b, c, d Substrate 1 Rotary susceptor 1A Revolving susceptor 1B Rotating susceptor 2 Fixed gear for rotation introduction 3 Disk for position detection 4 Position detection Hole 5 Light emitting element 6 Light receiving element 7 Thermal radiation thermometer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−37022(JP,A) 特開 平5−259082(JP,A) 特開 平9−162128(JP,A) 特開 平6−314656(JP,A) 実開 平3−50056(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C30B 25/16 G01J 5/10 H01L 21/205 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-6-37022 (JP, A) JP-A-5-259082 (JP, A) JP-A-9-162128 (JP, A) JP-A-6-162128 314656 (JP, A) Japanese Utility Model 3-50056 (JP, U) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) C30B 25/16 G01J 5/10 H01L 21/205

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】円周に沿って内歯ギアを有し、駆動源に接
続して回転可能に成された円盤状の公転サセプタと、当
該公転サセプタの内歯ギアと係合する外歯ギアを円周に
沿って有し、基板を載置し得る円盤状に形成され、前記
公転サセプタの内歯ギアに沿って自転するように成され
た所定数の自転サセプタとを備え薄膜を気相成長させる
ための反応炉内に設けられた回転式サセプタ上に載置さ
れる基板の温度分布測定方法であって、前記各自転サセプタ上の基板が通過する所定位置に対向
して 設けられた温度測定手段によって、回転するサセプ
タ上に載置される基板の表面温度を連続的に測定し、 サセプタの回転数に関する情報に基づいて、サセプタの
回転に伴って変移する基板の測定点の軌跡を解析し、 その解析結果に基づいて、前記温度測定手段によって測
定された温度データを各測定点に対応付けすることによ
り基板表面の温度分布を算定することを特徴とする基板
の温度分布測定方法。
An internal gear is provided along the circumference to contact a drive source.
A disk-shaped revolving susceptor that is rotatable
The external gear that engages with the internal gear of the revolution susceptor is
Along, is formed in a disk shape on which a substrate can be placed,
It is made to rotate along the internal gear of the revolution susceptor.
A method for measuring the temperature distribution of a substrate mounted on a rotary susceptor provided in a reactor for vapor-phase growing a thin film comprising a predetermined number of rotation susceptors , wherein the substrate on each rotation susceptor is provided. Facing a predetermined position where
The temperature measuring means provided in the surface temperature of the substrate to be placed on a susceptor for rotationally measured continuously, based on information about the rotational speed of the susceptor, the substrate to be displaced with the rotation of the susceptor Analyzing the trajectory of the measuring point, and calculating the temperature distribution on the substrate surface by associating the temperature data measured by the temperature measuring means with each measuring point based on the analysis result; Temperature distribution measurement method.
【請求項2】前記基板の測定点の軌跡の解析は、 公転サセプタの中心から自転サセプタの中心までの距離
をR、 自転サセプタの半径をr、 公転サセプタの角速度をW、 自転サセプタの角速度をw とし、自転サセプタの中心を原点に取ったr-θ座標上
で測定点を表すこととした場合に、自転サセプタ上の基
板の中心と前記温度測定手段の位置とが一致した時点を
始点(0秒時)として、t秒後に(r(t),θ(t))の
位置を測定するとした場合に、その位置を、式1,式2 r(t)=2Rsin(wt/2) ・・・式1 θ(t)=(w−W/2)t ・・・式2 によって算出して行われることを特徴とする請求項
載の基板の温度分布測定方法。
2. The analysis of the locus of the measurement points on the substrate includes: a distance from the center of the revolution susceptor to the center of the rotation susceptor; R, a radius of the rotation susceptor, r, an angular velocity of the revolution susceptor, and an angular velocity of the rotation susceptor. w, and when the measurement point is represented on the r-θ coordinate with the center of the rotation susceptor taken as the origin, the starting point is defined as the time when the center of the substrate on the rotation susceptor coincides with the position of the temperature measuring means ( Assuming that the position of (r (t), θ (t)) is measured after t seconds as (0 second), the position is calculated by the following equation (1). 2. The method of measuring a temperature distribution of a substrate according to claim 1, wherein the method is performed by calculating the following equation: θ 1 (t) = (w−W / 2) t (2)
【請求項3】前記温度測定手段は、前記自転サセプタ上
の基板の中心が通過する位置に対向して設けられること
を特徴とする請求項または請求項に記載の基板の温
度分布測定方法。
Wherein the temperature measuring means, the temperature distribution measuring method of a substrate according to claim 1 or claim 2, characterized in that provided opposite the position where the center of the substrate on the rotation susceptor passes .
【請求項4】請求項1〜3のいずれかに記載の基板の温
度分布測定方法に基づいて算定した温度分布を用いて、
前記自転サセプタ上の基板の温度が均一になるように前
記反応炉内の温度を制御して前記基板上に薄膜を成長さ
せることを特徴とする薄膜成長方法。
4. A temperature distribution calculated based on the temperature distribution measuring method for a substrate according to claim 1,
A method for growing a thin film, comprising: growing a thin film on the substrate by controlling the temperature in the reaction furnace so that the temperature of the substrate on the rotation susceptor becomes uniform.
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