JP5676682B2 - 真空処理装置内の基板の温度を測定するための方法及びデバイス - Google Patents
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-
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Description
E(λi)=T(d)×M(λi,T)
T(d)=1−R
によって求められ、ここでRは屈折率であり、
R=rr*
によって求められ、
ここで、rは振幅反射率であり、r*はrの共役であり、
振幅反射率は
p成分に対して、η1=n1/cosθ、η2=n2/cosθ
s成分に対して、η1=n1cosθ、η2=n2cosθ。
θは、放射が得られる方向と法線との間の角度であり、δ1は以下のように求められる:
T(d)=1−R
によって求められ、
ここで、Rは屈折率であって、
R=rr*
によって求められ、rは振幅反射率であり、r*はrの共役であり、
振幅反射率は
p成分に対して、η1=n1/cosθ、η2=n2/cosθ
s成分に対して、η1=n1cosθ、η2=n2cosθ
θは、放射が得られる方向と法線との間の角度であり、δ1は以下のように求められる:
T(d)=1−R
によって求められ、
ここで、Rは屈折率であって、
R=rr*
によって求められ、rは振幅反射率であり、r*はrの共役であり、
振幅反射率は
p成分に対して、η1=n1/cosθ、η2=n2/cosθ
s成分に対して、η1=n1cosθ、η2=n2cosθ
θは、放射が得られる方向と法線との間の角度であり、δ1は以下のように求められる:
Tn(d)=1−R
R=rr*
p成分に対して、η1=n1/cosθ、η2=n2/cosθ;
s成分に対して、η1=n1cosθ、η2=n2cosθ
ここで、θは、放射が得られる方向と法線との間の角度であり、δ1は以下のように求められる:
E(λ1)=T(d)×M(λ1,T)、
E(λ2)=T(d)×M(λ2,T)
202 レンズ
204 一組の手段
2046 計算及び分析モジュール
2047 光学モジュール
2048 アナログモジュール
2049 デジタル同期モジュール
205 反応チャンバ
206 サセプタ
207 加熱手段
208 回転シャフト
W 基板
Claims (25)
- 真空処理装置内の基板の温度を決定するための方法であって、
測定される前記基板が、製造プロセスのために前記真空処理装置内のサセプタの上に配置されて、
前記サセプタから基板を通って放出された放射からi個の波長を選択するステップであって、iが1よりも大きな自然数である、ステップと、
選択された前記i個の波長に対応する放射輝度の少なくともi個の部分を得るステップと、
前記放射輝度のi個の部分及び前記i個の波長に基づき、数学的方程式E(λi)=T(d)×M(λi,T)を用いて、前記基板の温度を計算するステップとを備え、
λiが第i番目の波長であり、Tが基板の温度であり、E(λi)が、第i番目の波長λiに対応する第i番目の放射量であり、T(d)が基板の透過率であって、基板上に成長させたフィルムの厚さdの関数であり、M(λi,T)が黒体放射の式であって、第i番目の波長λi及び基板の温度Tの関数であり、
前記基板が、ベースと、前記ベース上のn層のフィルムとによって形成され、
T(d)が、
前記ベース、第一層のフィルム及び空気の屈折率に基づいて、T 1 (d)を計算すること、
前記ベース及び前記第一層のフィルムを等価ベースとして、前記等価ベース、第二層のフィルム及び空気の屈折率に基づいて、T 2 (d)を計算すること、及び、
T n (d)がT(d)となるT n (d)が計算されるまで、同様の計算を行うことによって計算される、方法。 - 前記真空処理装置が、有機金属化学気相成長反応器を備え、
少なくとも一つのフィルムが、前記基板がベース材料と該少なくとも一つのフィルムとを含む構造を有するように、製造プロセスにおいて前記基板上にエピタキシによって成長される、請求項1に記載の方法。 - 前記黒体放射の式が、
- 前記基板の透過率が
T(d)=1−R
によって求められ、
Rが、屈折率であり、
R=rr*
によって求められ、
rが振幅反射率であり、r*がrの共役であり、
振幅反射率が
n0が、基板を通った放射が伝わる媒体の屈折率であり、Yが等価屈折率であって、
Y=B/Cであり、
B及びCが行列
η1及びη2が、
p成分に対して、η1=n1/cosθ、η2=n2/cosθ
s成分に対して、η1=n1cosθ、η2=n2cosθ
によって求められ、
θが、放射が得られる方向と法線との間の角度であり、
δ1が
d1が基板上の一番上のフィルムの厚さを表し、λiが放射から選択された第i番目の波長を表し、n1が基板上の一番上のフィルムの屈折率を表し、n2が基板のベース物質及び残りのフィルムの等価屈折率を表す、請求項3に記載の方法。 - 前記i個の波長から任意の二つの波長を選択するステップであって、iが3以上である、ステップと、
選択された前記二つの波長を数学的方程式E(λi)=T(d)×M(λi,T)の波長に代入することによって、iC2個の基板温度の値Tと、iC2個のフィルム厚さの値dとを得るステップとを更に備えた請求項4に記載の方法。 - 前記iC2個の基板温度の値Tの平均値と、前記iC2個のフィルム厚さの値dの平均値とを計算して、最終的な基板温度の値と、最終的なフィルム厚さの値とを得るステップを更に備えた請求項5に記載の方法。
- 測定された基板温度を予め記憶された参照基板温度と比較するステップと、
前記基板の現在の温度を調整するように前記真空処理装置内のヒータを制御するステップとを更に備えた請求項6に記載の方法。 - 真空処理装置内の基板の温度を決定するためのデバイスであって、
測定される前記基板が、製造プロセスのために前記真空処理装置内のサセプタの上に配置されて、
前記サセプタから基板を通って放出された放射からi個の波長を選択するように構成された波長選択手段であって、iが1よりも大きな自然数である、波長選択手段と、
選択された前記i個の波長に対応する放射輝度の少なくともi個の部分を得るように構成された放射量取得手段と、
前記放射輝度のi個の部分及び前記i個の波長に基づき、数学的方程式E(λi)=T(d)×M(λi,T)を用いて、前記基板の温度を計算するように構成された計算及び分析手段とを備え、
λiが第i番目の波長であり、Tが基板の温度であり、E(λi)が、第i番目の波長に対応する第i番目の放射量であり、T(d)が基板の透過率であって、基板上に成長させたフィルムの厚さdの関数であり、M(λi,T)が黒体放射の式であって、第i番目の波長λi及び基板の温度Tの関数であり、
前記基板が、ベースと、前記ベース上のn層のフィルムとによって形成され、
前記計算及び分析手段が、前記ベース、第一層のフィルム及び空気の屈折率に基づいて、T 1 (d)を計算し、前記ベース及び前記第一層のフィルムを等価ベースとして、前記等価ベース、第二層のフィルム及び空気の屈折率に基づいて、T 2 (d)を計算し、T n (d)がT(d)となるT n (d)が計算されるまで、同様の計算を行うように更に構成されている、デバイス。 - 前記真空処理装置が、有機金属化学気相成長反応器を備え、
少なくとも一つのフィルムが、前記基板がベース材料と該少なくとも一つのフィルムとを含む構造を有するように、製造プロセスにおいて前記基板上にエピタキシによって成長される、請求項8に記載のデバイス。 - 前記黒体放射の式が、
- 前記基板の透過率が
T(d)=1−R
によって求められ、
Rが、屈折率であり、
R=rr*
によって求められ、
rが振幅反射率であり、r*がrの共役であり、
振幅反射率が
n0が、基板を通った放射が伝わる媒体の屈折率であり、Yが等価屈折率であって、
Y=B/Cであり、
B及びCが行列
η1及びη2が、
p成分に対して、η1=n1/cosθ、η2=n2/cosθ
s成分に対して、η1=n1cosθ、η2=n2cosθ
によって求められ、
θが、放射が得られる方向と法線との間の角度であり、
δ1が
d1が基板上の一番上のフィルムの厚さを表し、λiが放射から選択された第i番目の波長を表し、n1が基板上の一番上のフィルムの屈折率を表し、n2が基板のベース物質及び残りのフィルムの等価屈折率を表す、請求項10に記載のデバイス。 - 前記計算及び分析手段が、有機金属化学気相成長反応器に接続されていて、且つ、
前記i個の波長から任意の二つの波長を選択し、
選択された前記二つの波長を数学的方程式E(λi)=T(d)×M(λi,T)の波長に代入することによって、iC2個の基板温度の値Tと、iC2個のフィルム厚さの値dとを得るように更に構成されていて、iが3以上である、請求項11に記載のデバイス。 - 前記計算及び分析手段が、前記iC2個の基板温度の値Tの平均値と、前記iC2個のフィルム厚さの値dの平均値とをそれぞれ計算して、最終的な基板温度の値と、最終的なフィルム厚さの値とを得るように更に構成されている、請求項12に記載のデバイス。
- 参照基板温度が前記計算及び分析手段に予め記憶されていて、
前記計算及び分析手段が、
測定された基板温度を予め記憶された前記参照基板温度と比較して、
前記基板の現在の温度を調整するように前記真空処理装置内のヒータを制御するように更に構成されている、請求項13に記載のデバイス。 - 真空処理装置内の基板の温度を決定するためのデバイスであって、
測定される前記基板が、製造プロセスのために前記真空処理装置内のサセプタの上に配置され、前記真空処理装置が、チャンバと、前記チャンバの頂部に設けられた観測用開口とを備え、
前記サセプタから基板を通って放出された放射からi個の波長を選択して、選択された前記i個の波長に対応する放射輝度の少なくともi個の部分を得て、前記i個の波長及び前記放射輝度のi個の部分を含む光信号を電気信号に変換するように構成された光学モジュールであって、iが1よりも大きな自然数である、光学モジュールと、
前記電気信号の増幅及びノイズ除去を行うように構成されたアナログモジュールと、
増幅及びノイズ除去された前記電気信号に対してデジタル・アナログ変換及び同期を行うように構成されたデジタル同期モジュールと、
数学的方程式E(λi)=T(d)×M(λi,T)が予め記憶された計算及び分析手段であって、前記放射輝度のi個の部分及び前記i個の波長に基づき、前記数学的方程式E(λi)=T(d)×M(λi,T)を用いて、前記基板の温度を計算するように構成された計算及び分析手段とを備え、
λiが第i番目の波長であり、Tが基板の温度であり、E(λi)が、第i番目の波長λiに対応する第i番目の放射量であり、T(d)が基板の透過率であって、基板上に成長させたフィルムの厚さdの関数であり、M(λi,T)が黒体放射の式であって、第i番目の波長λi及び基板の温度Tの関数であり、
前記基板が、ベースと、前記ベース上のn層のフィルムとによって形成され、
前記計算及び分析手段が、前記ベース、第一層のフィルム及び空気の屈折率に基づいて、T 1 (d)を計算し、前記ベース及び前記第一層のフィルムを等価ベースとして、前記等価ベース、第二層のフィルム及び空気の屈折率に基づいて、T 2 (d)を計算し、T n (d)がT(d)となるT n (d)が計算されるまで、同様の計算を行うように更に構成されている、デバイス。 - 前記光学モジュールが、
前記観測用開口の上方に設けられた第一レンズであって、前記サセプタから基板を通って放出された光を収束させて、分光器に向けて送るように構成された第一レンズと、
前記第一レンズから送られた放射含む光信号を波長幅の異なる光信号に分割するように構成されたi−1個の分光器と、
前記分光器によって分割された異なる波長を含む光信号からi個の波長を選択して、選択された前記i個の波長に対応する放射輝度の少なくともi個の部分を光信号から得るように構成されたi個のフィルタと、
前記i個の波長と、前記i個の波長に対応する放射輝度の少なくともi個の部分とを含む光信号を収束させて、複数のセンサに向けるように構成されたi個の第二レンズと、
前記i個の第二レンズから送られた光信号をそれぞれ電気信号に変換するように構成されたi個のセンサとを備え、
前記i個のフィルタと、前記i個の第二レンズと、前記i個のセンサとがi個の組に分割されていて、各組において、一つのフィルタと、一つの第二レンズと、一つのセンサが、この順序で直列に接続されていて、前記i個の組が、前記i個の波長と、前記i個の波長に対応する放射輝度の少なくともi個の部分とを含むi個の電気信号を並列に出力する、請求項15に記載のデバイス。 - 前記光学モジュールが、
前記観測用開口の上方に設けられたレンズであって、前記サセプタから基板を通って放出された放射を収束させて、ファイバに向けて送るように構成されたレンズと、
前記レンズに接続された光ファイバであって、前記レンズから送られた放射をi個のフィルタに送るように構成された光ファイバと、
前記放射を含む光信号からi個の波長を選択して、選択された前記i個の波長に対応する放射輝度の少なくともi個の部分を光信号から得るように構成されたi個のフィルタと、
前記i個のフィルタから送られた光信号をそれぞれ電気信号に変換するように構成されたi個のセンサとを備え、
前記i個のフィルタと前記i個のセンサとがi個の組に分割されていて、各組において、一つのフィルタと一つのセンサとがこの順序で直列に接続されていて、前記i個の組が、前記i個の波長と、前記i個の波長に対応する放射輝度の少なくともi個の部分とを含むi個の電気信号を並列に出力する、請求項15に記載のデバイス。 - 前記アナログモジュールが、
前記光学モジュールから送られた電気信号を増幅するように構成されたi個の増幅器と、
増幅された前記電気信号のノイズ除去を行うように構成されたi個のフィルタとを備え、
前記i個の増幅器と前記i個のフィルタとがi個の組に分割されていて、各組において、一つの増幅器と一つのフィルタとがこの順序で直列に接続されていて、前記i個の組が、前記i個の波長と、前記i個の波長に対応する放射輝度の少なくともi個の部分とを含むi個のアナログ電気信号を並列に出力する、請求項15から17のいずれか一項に記載のデバイス。 - 前記デジタル同期モジュールが
前記アナログモジュールに接続されていて、且つ、前記アナログモジュールから送られたアナログ電気信号をそれぞれデジタル信号に変換するように構成されたi個のアナログ・デジタル変換器と、
前記i個のアナログ・デジタル変換器に接続されていて、且つ、前記デジタル信号を同期するように構成されたフィールドプログラマブルゲートアレイとを備えた、請求項18に記載のデバイス。 - 前記真空処理装置が、有機金属化学気相成長反応器を備え、
少なくとも一つのフィルムが、前記基板がベース材料と該少なくとも一つのフィルムとを含む構造を有するように、製造プロセスにおいて前記基板上にエピタキシによって成長される、請求項19に記載のデバイス。 - 前記黒体放射の式が、
- 前記基板の透過率が
T(d)=1−R
によって求められ、
Rが、屈折率であり、
R=rr*
によって求められ、
rが振幅反射率であり、r*がrの共役であり、
振幅反射率が
n0が、基板を通った放射が伝わる媒体の屈折率であり、Yが等価屈折率であって、
Y=B/Cであり、
B及びCが行列
η1及びη2が、
p成分に対して、η1=n1/cosθ、η2=n2/cosθ
s成分に対して、η1=n1cosθ、η2=n2cosθ
によって求められ、
θが、放射が得られる方向と法線との間の角度であり、
δ1が
d1が基板上の一番上のフィルムの厚さを表し、λiが放射から選択された第i番目の波長を表し、n1が基板上の一番上のフィルムの屈折率を表し、n2が基板のベース物質及び残りのフィルムの等価屈折率を表す、請求項21に記載のデバイス。 - 前記計算及び分析手段が、前記有機金属化学気相成長反応器に接続されていて、且つ、
前記i個の波長から任意の二つの波長を選択し、
選択された前記二つの波長を数学的方程式E(λi)=T(d)×M(λi,T)の波長に代入することによって、iC2個の基板温度の値Tと、iC2個のフィルム厚さの値dとを得るように更に構成されていて、iが3以上である、請求項22に記載のデバイス。 - 前記計算及び分析手段が、前記iC2個の基板温度の値Tの平均値と、前記iC2個のフィルム厚さの値dの平均値とをそれぞれ計算して、最終的な基板温度の値と、最終的なフィルム厚さの値とを得るように更に構成されている、請求項23に記載のデバイス。
- 参照基板温度が前記計算及び分析手段に予め記憶されていて、
前記計算及び分析手段が、
測定された基板温度を前記参照基板温度と比較して、
前記基板の現在の温度を調整するように前記真空処理装置を制御するように更に構成されている、請求項24に記載のデバイス。
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