JPH0637022A - 気相成長装置の温度測定方法 - Google Patents

気相成長装置の温度測定方法

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JPH0637022A
JPH0637022A JP19118792A JP19118792A JPH0637022A JP H0637022 A JPH0637022 A JP H0637022A JP 19118792 A JP19118792 A JP 19118792A JP 19118792 A JP19118792 A JP 19118792A JP H0637022 A JPH0637022 A JP H0637022A
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JP
Japan
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susceptor
temperature
film formation
vapor phase
phase growth
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JP19118792A
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English (en)
Inventor
Kazuaki Matsuzaki
一昭 松崎
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】反応ガスが水平に流れる反応容器内で、基板が
水平に取り付けられて抵抗加熱ヒータとともに鉛直軸ま
わりに回転するサセプタの基板加熱面の温度分布を成膜
時と同一条件で短時間に測定可能な温度測定方法を提供
する。 【構成】サセプタ11の基板加熱面から所定の間隔を保
つように配された放射温度計14により、サセプタ11
を回転させながら加熱面の温度を測定する方法とし、サ
セプタ11の加熱回数1回で基板加熱面全面の温度分布
測定を可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、主に化合物半導体を
被成膜基板に成長させる有機金属気相成長装置を対象と
したものであり、反応ガスが内部を水平に流れる反応容
器と、被成膜基板が水平に取り付けられる構造のサセプ
タと、サセプタに取り付けられた被成膜基板を被成膜面
と反対の側からサセプタを介して加熱する抵抗加熱ヒー
タとを備え、反応ガスを水平に流しかつサセプタを抵抗
加熱ヒータとともに反応ガスの流れに垂直なサセプタ軸
を中心に回転させつつ加熱することにより被成膜基板に
薄膜を形成する気相成長装置において、サセプタの被成
膜基板加熱面の温度分布を測定する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図5に本発明が対象とする前記構成の気
相成長装置の一例を示す。ここに例示した気相成長装置
は、それぞれ石英ガラスからなる外容器3Aと内容器3
Bとで構成された反応容器3と、中間板9をヒータ容器
の上端面に備えた抵抗加熱ヒータ8と、中間板9に密着
状態に載置され周縁が中間板9の周縁に固定されて中間
板9から抵抗加熱ヒータ8の熱が伝達されるサセプタ2
と、反応容器3の内容器3B内を水平に流れる反応ガス
を外部へ導出するための排気フランジ5とを装置本体の
主要構成要素として形成されている。成膜時には反応容
器3の反応ガス導入口6から反応ガスを導入して内容器
3B内を水平に流すとともに、サセプタ2を、反応ガス
の流れに垂直な,ヒータ容器に固定された回転軸を介し
て回転させながら抵抗加熱ヒータ8で加熱する。サセプ
タ2上の被成膜基板1の上面 (被成膜基板) に薄膜を形
成した残りの反応ガスは、排気フランジ5に形成された
排気口7から外部へ導出される。
【0003】気相成長装置では、成膜技術上、被成膜基
板の被成膜面に成長する薄膜の膜厚分布の均一化が1つ
の重要な課題である。膜厚分布は被成膜基板を加熱する
サセプタの温度分布、従ってまた、上述の例では中間板
9の温度分布への依存性が極めて高い。従来、サセプタ
の温度分布を測定するにあたり、サセプタの被成膜基板
加熱面に熱電対取付け用の穴 (径約1mm) を数個所設け
てこの穴に熱電対を取り付け、サセプタ, ヒータともに
停止させた状態でサセプタの表面温度を直接測定してい
た。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この測定方法
では、以下のような点から測定結果の信頼性に欠け、か
つ測定作業上にも問題があった。 (1) サセプタと一体のヒータを回転できない。 (2) サセプタの被成膜基板加熱面の熱電対取付け用穴へ
の熱電対の取付けは、熱電対の測温部を穴に押し込んで
行っているが、穴から測温部への熱伝導接触抵抗のばら
つきが避けられず、測定値の信頼性に欠ける。
【0005】(3) 測定点を多くしてサセプタの加熱回数
を1回ですませようとすると、熱電対の数が増し、熱電
対自身の放熱作用でサセプタに温度変化を生じ、このた
め測定点を多くとれず、現状1点づつ熱電対を付け替え
ながら測定している。このためにサセプタの加熱回数が
増し、測定時間が長くなる (1回の測定に2〜3時間を
要する) 。
【0006】(4) 反応ガスの流れが一方向であるため、
測定点で熱電対の下流側に流れの乱れが生じ、正確な温
度測定ができない。 この発明の目的は、冒頭記載の構成による気相成長装置
において、サセプタの被成膜基板加熱面全面の温度分布
を成膜時の条件で信頼性高くかつ短時間に測定可能な温
度測定方法を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明においては、被成膜基板加熱面から所定の間
隔をもつように配された放射温度計により、サセプタを
回転させつつ測定する測定方法をとるものとする。ここ
で、サセプタの被成膜基板加熱面から所定の間隔をもつ
ように配される放射温度計は、該被成膜基板加熱面と平
行に移動するX−Y移動装置に取り付けるようにすれば
好適である。
【0008】この場合、サセプタ軸にサセプタ軸の1回
転ごとを検出する回転検出器の可動部を取り付け、1回
転ごとの検出信号によりX−Y移動装置を放射温度計の
次の測温位置へ移動させるようにするとよい。そして、
サセプタの1回転ごとのX−Y移動装置の移動はサセプ
タの被成膜基板加熱面の半径方向および周方向にそれぞ
れ所定のピッチで行われるようにすれば好適である。
【0009】
【作用】このように、サセプタの全加熱面の温度分布
を、被成膜基板加熱面から所定の間隔をもつように配さ
れた放射温度計により、サセプタを回転させつつ測定す
るようにすることにより、成膜時と同一条件で、かつサ
セプタの加熱回数1回でサセプタの全加熱面の温度分布
を測定することができる。また、放射温度計は物体の放
射輝度を測定するものであり、放射温度計直下の測温点
に位置した加熱面上の位置の温度を時間おくれなく計測
して出力することができ、放射温度計の測温点を通過す
る加熱面上周方向の各点の温度を正確に測定することが
できる。
【0010】従って、放射温度計をサセプタの加熱面と
平行に移動するX−Y移動装置に取り付けることによ
り、任意半径の円周上各点の放射温度計測温点での温度
を時々刻々に測定することができ、また、X−Y移動装
置の移動を1つの半径上のみで行わせるだけでなく、方
向の異なる半径上を移動させるようにすることにより、
サセプタの加熱面のある半径方向の温度が1回転の間に
どのような温度範囲内で変動するかを知ることができ
る。また、X−Y移動装置は測温点の位置を±0.5mm程
度の精度で設定できるので、測定された温度分布の精度
が高くなる。
【0011】そこで、サセプタ軸にサセプタ軸の1回転
ごとを検出する回転検出器の可動部を取り付け、1回転
ごとの検出信号によりX−Y移動装置を放射温度計の次
の測温位置へ移動させるようにすると、サセプタの加熱
面上各半径方向各点の1回転の間の温度範囲、従って全
加熱面の1回転中の温度範囲を自動的に知ることがで
き、サセプタの全加熱面の温度分布を短時間に測定する
ことができる。
【0012】以上のことから、温度分布の測定系を、サ
セプタの1回転ごとのX−Y移動装置の移動がサセプタ
の半径方向および周方向にそれぞれ所定のピッチで行わ
れるように構成することにより、コンピュータを用いて
X−Y移動装置の移動を制御しつつサセプタの全加熱面
の温度分布を容易に測定することができる。
【0013】
【実施例】サセプタの被成膜基板加熱面の温度分布測定
のための測定系全体構成の一実施例を図1に示す。反応
容器12内を紙面に垂直方向に流れる反応ガスの流れと
平行に被成膜基板を支持するサセプタ11の回転軸に、
サセプタの1回転ごとに検出信号を発生する回転検出器
13の可動部として例えば発光ダイオード13aを取り
付け、発光ダイオード13aの射出光の入射を検出した
固定部13bから検出信号が記録計18に送られ、サセ
プタ回転1周期の始点と終点とが記録される。一方、サ
セプタ11の被成膜基板加熱面の温度を測定する温度計
には市販の放射温度計14を使用し、これをサセプタ1
1の加熱面と平行に移動するX−Y移動装置15に取り
付ける。なお、一平面内のみを移動するX−Y移動装置
の代わりにX−Y−Z移動装置を用い、放射温度計とサ
セプタとの間隔を可変として測温点位置設定の精度およ
び放射温度計の感度を上げることができるようにすれば
さらに好適である。なお、図中の符号16はX−Y移動
装置を所望の位置へ移動させる制御器であり、移動位置
の信号はコンピュータ17から送られる。また、符号1
9はサセプタ11を回転駆動するための駆動モータであ
る。
【0014】このように構成された温度測定系によるサ
セプタの被成膜基板加熱面の温度分布の測定は以下のよ
うに行われる。まず、サセプタ11を成膜時と同一温度
に上昇させた後、成膜時と同一速度で回転させる。次に
放射温度計14の測温点を、コンピュータ17からの位
置信号により、X−Y移動装置15を制御器16で制御
して図2の点R11に設定し、設定位置のアナログ信号を
記録計8で記録する。また、サセプタ回転の1周期すな
わち1回転の始点および終点の回転検出器13による信
号と、放射温度計が計測した温度のアナログ信号とを図
3のように同時に記録させる。1周期内の温度を等間隔
でサンプリングし、かつこのサンプリングを、回転検出
器13の終点信号によりコンピュータ17が指示した新
たな測温点R12, R13, ─でも順次行い、かつ測温点を
コンピュータ17の指示により、さらに別の半径上に移
して同様のサンプリングを行い、これらのデータをコン
ピュータを使用し、予め作成した解析ソフトにより解析
することにより、サセプタ11の被成膜基板加熱面全面
にわたる,サセプタ1回転時の温度分布が図4のように
求められる。なお、図4に示した温度分布は、反応容器
内を水平に流す反応ガスの代わりにH2 ガスを用いてそ
の流量を10l/min とするとともに反応容器内の圧力を
100Torrとし、またサセプタ11は3mm厚の平坦な円
板を用い回転数3rpm にて求めたものである。
【0015】
【発明の効果】本発明においては、冒頭記載の構成によ
る気相成長装置におけるサセプタの被成膜基板加熱面の
温度分布の測定方法を以上のような方法としたので、以
下に記載する効果が得られる。請求項1の方法では、サ
セプタの加熱回数1回でサセプタの被成膜基板加熱面全
面の温度分布を、成膜時と同一条件で、かつ測温の時間
おくれなく正確に測定することができる請求項2の方法
では、測温点の移動が容易となり、かつ測温点の位置設
定の精度が高いので、サセプタの被成膜基板加熱面全面
にわたる温度分布を容易にしかも温度分布の位置精度高
く求めることができる請求項3の方法では、上記加熱面
全面にわたる温度分布を自動的に求めることができ、温
度分布を短時間に測定することができる。
【0016】請求項4の方法では、コンピュータを用い
て測温点の移動を容易に行うことができ、成膜時と同一
条件下の温度分布を簡易にかつ短時間に測定することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法によるサセプタの被成膜基板加熱
面温度分布測定のための温度測定系全体構成の一実施例
を示す測定系構成図
【図2】本発明の方法によるサセプタの被成膜基板加熱
面温度分布測定のための測温点位置設定の一実施例を示
す測温点図
【図3】本発明の方法によるサセプタの被成膜基板加熱
面温度分布測定のための温度測定系の記録計による,同
一測温点を通過するサセプタ加熱面上同一周上各点の温
度記録をサセプタ1周期の区間とともに示す温度チャー
ト図
【図4】本発明の方法により測定したサセプタの被成膜
基板加熱面の温度分布の一例を示す温度分布図
【図5】本発明が対象とする気相成長装置構成の一例を
示す図であって、同図(a) は平面断面図、同図(b) は側
面断面図
【符号の説明】
1 基板(被成膜基板) 2 サセプタ 3 反応容器 11 サセプタ 12 反応容器 13 回転検出器 13a 可動部 13b 固定部 14 放射温度計 15 X−Y移動装置 16 制御器 17 コンピュータ 18 記録計

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】反応ガスが内部を水平に流れる反応容器
    と、被成膜基板が水平に取り付けられる構造のサセプタ
    と、サセプタに取り付けられた被成膜基板を被成膜面と
    反対の側からサセプタを介して加熱する抵抗加熱ヒータ
    とを備え、反応ガスを水平に流しかつサセプタを抵抗加
    熱ヒータとともに反応ガスの流れに垂直なサセプタ軸を
    中心に回転させつつ加熱することにより被成膜基板に薄
    膜を形成する気相成長装置において、サセプタの被成膜
    基板加熱面の温度分布を、該被成膜基板加熱面から所定
    の間隔をもつように配された放射温度計により、サセプ
    タを回転させつつ測定することを特徴とする気相成長装
    置の温度測定方法。
  2. 【請求項2】請求項第1項に記載の温度測定方法におい
    て、サセプタの被成膜基板加熱面から所定の間隔をもつ
    ように配される放射温度計は、該被成膜基板加熱面と平
    行に移動するX−Y移動装置に取り付けられることを特
    徴とする気相成長装置の温度測定方法。
  3. 【請求項3】請求項第2項に記載の温度測定方法におい
    て、サセプタ軸にサセプタ軸の1回転ごとを検出する回
    転検出器の可動部を取り付け、1回転ごとの検出信号に
    よりX−Y移動装置を放射温度計の次の測温位置へ移動
    させることを特徴とする気相成長装置の温度測定方法。
  4. 【請求項4】請求項第3項に記載の温度測定方法におい
    て、サセプタの1回転ごとのX−Y移動装置の移動はサ
    セプタの被成膜基板加熱面の半径方向および周方向にそ
    れぞれ所定のピッチで行われることを特徴とする気相成
    長装置の温度測定方法。
JP19118792A 1992-07-20 1992-07-20 気相成長装置の温度測定方法 Pending JPH0637022A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6152393A (en) * 1996-11-06 2000-11-28 Kabushiki Kaisha Tokai-Rika-Denki-Seisakusho Webbing winding device
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