JPH0517697B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 エピタキシヤル成長装置のサセプタの上面の温
度分布を測定する方法に関し、 サセプタ上面の温度分布の高精度の測定を可能
とすることを目的とし、 エピタキシヤル成長によりサセプタ上のウエハ
上面に薄膜を形成する装置の上記サセプタの上面
の温度分布を測定する方法において、共に上記薄
膜を構成する元素と同じ元素である二つ以上の元
素より構成され溶融温度が既知の合金チツプを、
上記サセプタの上面に分散して配し、上記サセプ
タを徐々に加熱したときの上記合金チツプの溶融
状況より、上記サセプタの上面の温度分布を測定
する構成である。

〔産業上の利用分野〕

本発明はケピタキシヤル成長装置のサセプタの
上面の温度分布を測定する方法に関する。

半導体装置を製造する工程の一つに、気相エピ
タキシキヤル成長装置を使用して、ウエハの上面
に薄膜を形成する工程がある。ウエハより切り出
された各半導体装置の特性の均一化のためには、
上記薄膜の膜厚及び組成がウエハ全面に亘つて等
しいことが必要である。

膜厚は、エピタキシヤル成長時の条件、例えば
ウエハ上面の温度に関係するものであり、膜厚及
び組成を全面に亘つて等しくするためには、ウエ
ハの上面の温度が全面に亘つて等しいことが必要
とされる。

従つて、気相エピタキシヤル成長装置は、サセ
プタをその上面温度が面全体に亘つて等しくでき
るような構成のものである必要がある。

このような気相エピタキシヤル成長装置は、製
造後に加熱試験を行なつてサセプタの表面の温度
分布を測定し、この測定結果に基づいて加熱装置
の配置を変える等の調整を行なつて完成する。

従つて、上記の要求を満たす気相エピタキシヤ
ル成長装置を完成するためには、上記の加熱試験
の際にサセプタ表面の温度分布を精度良く測定で
きることが条件とされる。

〔従来の技術〕 従来は、放射温度計を使用してサセプタ上面の
温度を測定していた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

放射温度計を使用した測定では、±10℃程度の
精度が限度であり、測定精度をこれ以上上げるこ
とはできなかつた。

加熱装置の調整等はこの測定結果に基づくもの
であり、この調整等を如何に行なつたとしても、
サセプタ上面の温度分布を±10℃より小さく抑え
ることは困難である。

本発明はサセプタ上面の温度分布の高精度の測
定を可能とするサセプタ上面温度分布測定方法を
提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、エピタキシヤル成長にりサセプタ上
のウエハ上面に薄膜を形成する装置の上記サセプ
の上面の温度分布を測定する方法において、共に
上記薄膜を構成する元素と同じ元素である二つ以
上の元素より構成され溶融温度が既知の合金チツ
プを、上記サセプタの上面に分散して配し、上記
サセプタを徐々に加熱したときの上記合金チツプ
の溶融状況より、上記サセプタの上面の温度分布
を測定する構成である。

〔作用〕

合金チツプの溶融温度の誤差は±１℃程度と少
なく、温度分布を精度良く測定することができ
る。

合金チツプを反応管内で溶融させたことによ
り、同じ反応管をエピタキシヤル成長に使用する
ときに、上記合金の元素がエピタキシヤル成長さ
れつつある薄膜内に取り込まれることがある。し
かし、合金チツプを構成する元素は薄膜を構成す
る元素と同じであるため、上記の取り込みがあつ
ても、薄膜の組成は変わらず、薄膜の汚染される
不都合は起きない。

〔実施例〕

第１図は本発明のサセプタ温度分布測定方法を
説明する図である。

図中、１はエピタキシヤル成長装置、２は反応
管、３はサセプタ、４は高周波コイル、５は高周
波電源、６は調整装置である。

この気相エピタキシヤル成長装置１は、Cd，
Te，Hgの原料ガスを反応管２内に供給されて、
第２図に示すように、ウエハ７の上面にHgCdTe
を構成元素とする薄膜８をエピタキシヤル成長さ
せて形成するのに使用されるものとする。また、
このエピタキシヤル成長に必要とされるサセプタ
３の上面３ａの温度は447℃であるとする。

１０−₁〜１０₇は合金チツプであり、上記薄膜
８を構成する元素であるCdとTeの合金製であ
る。

第３図はCd−Te系の二元相図である。上記合
金の組成は、上記の温度447℃が融点である組成、
即ち、原子パーセントでみてCdが１％、Teが99
％の組成としてある。

この合金チツプ１０−₁〜１０−₇の融点は、
447±１℃程度の精度である。

１５は石英ガラス製のプレートである。

次に、気相エピタキシヤル成長装置１の組立た
後の調整に際して、サセプタ３の温度分布を測定
する方法について説明する。

まず、合金チツプ１０−₁〜１０−₇をサセプタ
３の上面３ａに、中心と周囲に分散させて配す
る。

次いで合金チツプ１０−₁〜１０−₇の状態を観
察しつつ調整装置６を徐々に操作してサセプタ３
を徐々に加熱する。

調整装置６の操作により高周波電源５よりの高
周波電力が徐々に増加し、サセプタ３は高周波加
熱され、サセプタ３全体の温度が徐々に上昇せし
められる。

上記の操作は、合金チツプ１０−₁〜１０−₇の
いずれかが溶融することを確認するまで継続す
る。

ここで、第４図に示すように、最初に合金チツ
プ１０−₁，１０−₂が溶融し、残りの合金チツプ
１０−₃〜１０−₇は未だ溶融しないとする。１０
−₁，１０−₂ａは溶融した合金チツプである。

これにより、サセプタ３の上面３ａは、合金チ
ツプ１０₁，１０−₂が配されている部分３ａ−₁，
３ａ−₂の温度が高く、合金チツプ１０−₃〜１０
−₆が置かれている部分３ａ−₃〜３ａ−₇の温度
が低い温度分布であることが分かる。

また、部分３ａ−₁，３ａ−₂の温度が447±１
℃であることも分かる。

なお、合金チツプ１０−₁，１０−₂の溶融の開
始は、合金チツプの表面を観察することにより、
容易に確認できる。

次に部分３ａ−₁，３ａ−₂と部分３ａ−₃〜３
ａ−₆との温度差を測定する。

この温度差の測定は、第１には、サセプタ３を
徐々に加熱した場合に、サセプタ３の各部分に温
度差はあるとしても、サセプタ３の温度上昇は各
部分について等しいという推定に基づいている。

第２には、高周波電力の増加量とサセプタ３の
上昇温度とについて予め把握された関係に基づい
ている。

この関係は、コイル４に加えられている高周波
電力と、熱電対１１及び温度表示装置１２を使用
して測定したサセプタ３の一個所Ｐの温度とを、
第５図にプロツトしていくことにより、同図中線
Ｉで示すように求まる。例えば、電力が500Wの
ときに温度が400℃、電力が550Wのときに温度が
500℃であつたとする。これにより、温度範囲400
〜500℃では、電力1Wの増加により、サセプタ３
の温度が２℃ずつ上昇する関係にあることが分か
る。

第４図のときの高周波電力がW₀であつたとす
る。

調整装置６を操作し、電源５の出力を十分時間
をかけて徐々に上昇させる。

出力がΔW₁上昇した状態で、合金チツプ１０
−₃，１０−₄，１０−₅が溶融し、更にΔW₂上昇
した状態で残りの合金チツプ１０−₆，１０−₇が
溶融したとする。

合金チツプ１０−₃〜１０−₅が溶融した状態で
は、部分３ａ−₃，３ａ−₄，３ａ−₅は夫々447±
１℃であり、部分３ａ−₁、３ａ−₂の温度は
（447＋２×ΔW₁）である。

合金チツプ１０−₆，１０−₇が溶融した状態で
は、部分３ａ−₆，３ａ−₇は447±１℃であり、
部分３ａ−₁、３ａ−₂の温度は（447＋２×ΔW₂）
（ΔW₁＋Δ_Dであり、部分３ａ−₃，３ａ−₄，３ａ
−₅の温度は（447＋２×ΔW₂）である。

以上より、サセプタ３をエピタキシヤル成長を
行なわせる条件の温度に加熱したとき、その上面
３ａは、部分３ａ−₆，３ａ−₇が低く、部分３ａ
−₁，３ａ−₂が高い温度分布であり、且つ部分３
ａ−₆，３ａ−₇と部分３a₃，３ａ−₄、３ａ−₅の
温度差が２×ΔW₂、部分３ａ−₆、３ａ−₇と部分
３ａ−₁，３ａ−₂との温度差が２×（ΔW₁＋
ΔW₂）であることが分かる。温度差の精度は±
１℃程度であり、高い。

この測定結果に基づいて、コイル４の配置、形
状、サセプタ自体の形状等を変える温度分布補正
操作を行ない、再度上記の温度分布測定を行な
い、必要に応じてこれを何度か繰り返し、全部の
合金チツプ３ａ−₁〜３ａ−₇が同時に溶融するよ
うにして、サセプタ３の上面３ａの温度差が僅か
数度である。温度分布に優れたエピタキシヤル成
長装置が完成する。

このエピタキシヤル成長装置を使用することに
より、ウエハ上面は全面に亘つて均一に加熱さ
れ、全面に亘つて膜厚及び組成が等しい薄膜を形
成することができる。

なお、溶融した合金チツプ１０−₁〜１０−₇は
気化させることにより除去される。

ここで、上記合金チツプ１０−₁〜１０−₇を構
成する元素Cd，Teは、エピタキシヤル成長装置
１で薄膜８を形成するときに用いられる元素と同
じものである。このため、上記温度分布測定時に
反応管２内を汚染するという問題は生ぜず、エピ
タキシヤル成長される薄膜が合金チツプ１０−₁
〜１０−₇により汚染されるという不都合が無い。

〔発明の効果〕

以上説明した様に、本発明によれば、合金チツ
プ自体の溶融温度の誤差が小さいため、サセプタ
の上面の温度分布を精度良く把握することが出来
る。これに基づいて温度差が無くなるように補正
することにより、サセプタの上面の温度分布を従
来に比べてより厳密に均一化させることが出来、
ウエハ全面に亘つて膜厚及び組成が均一化された
薄膜を形成することが可能なエピタキシヤル成長
装置を実現することが出来る。

また合金チツプを構成する元素は薄膜を構成す
る元素と同じであるため、合金チツプを反応管内
で溶融させても、同じ反応管をエピタキシヤル成
長に使用する場合に、薄膜が上記合金チツプの元
素により汚染されてしまう不都合を確実に防止で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるサセプタ上面
温度分布測定方法を説明する図、第２図は第１図
のエピタキシヤル成長装置によりウエハ上に薄膜
が形成された状態を示す図、第３図はCd−Te系
の二元相図、第４図は第１図中一部の合金チツプ
が溶融したときの状態を示す図、第５図は高周波
出力とサセプタの温度との関係を示す図である。 図において、１はエピタキシヤル成長装置、２
は反応管、３はサセプタ、３ａは上面、３ａ−₁
〜３ａ−₇は部分、４は高周波コイル、５は高周
波電源、６は調整装置、７はウエハ、８は薄膜、
１０−₁〜１０−₇は合金チツプ、１１は熱電対、
１２は温度表示装置、を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エピタキシヤル成長によりサセプタ上のウエ
   ハ上面に薄膜を形成する装置の上記サセプタの上
   面の温度分布を測定する方法において、 共に上記薄膜８を構成する元素（Hg，Cd，
   Te）と同じ元素である二つ以上の元素（Cd，
   Te）より構成され溶融温度が既知の合金チツプ
   10−₁〜10−₇を、上記サセプタ３の上面３ａに分
   散して配し、 上記サセプタを徐々に加熱したときの上記合金
   チツプの溶融状況より、上記サセプタの上面の温
   度分布を測定することを特徴とするサセプタ上面
   温度分布測定方法。