JPH0815180B2 - 気相成長膜表面の評価方法 - Google Patents
気相成長膜表面の評価方法Info
- Publication number
- JPH0815180B2 JPH0815180B2 JP62121344A JP12134487A JPH0815180B2 JP H0815180 B2 JPH0815180 B2 JP H0815180B2 JP 62121344 A JP62121344 A JP 62121344A JP 12134487 A JP12134487 A JP 12134487A JP H0815180 B2 JPH0815180 B2 JP H0815180B2
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- growth
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 気相成長、例えば化学気相成長（CVD）において、成
長中（in situ）の膜の表面状態を放射温度計を用いて
リアルタイム（real time）で評価する。
長中（in situ）の膜の表面状態を放射温度計を用いて
リアルタイム（real time）で評価する。
本発明は気相成長膜表面の評価方法に関し、特に気相
成長中の膜の表面状態を放射温度計によって評価する方
法に関する。
成長中の膜の表面状態を放射温度計によって評価する方
法に関する。
例えばCVD法によって基板上に薄膜を成長する場合
に、膜の表面がどのような状態にあるかを評価するに
は、その都度基板を成長炉外に取り出し、膜の表面を肉
眼でまたは光学的顕微鏡を用いて観察し、必要な情報を
収集している。
に、膜の表面がどのような状態にあるかを評価するに
は、その都度基板を成長炉外に取り出し、膜の表面を肉
眼でまたは光学的顕微鏡を用いて観察し、必要な情報を
収集している。
前記した従来法では、基板の炉外への取出しに時間が
かかり、かつ、リアルタイムの情報が入手し難い問題が
ある。
かかり、かつ、リアルタイムの情報が入手し難い問題が
ある。
本発明はこのような点に鑑みて創作されたもので、気
相成長中の膜の表面状態をリアルタイムで評価する方法
を提供することを目的とする。
相成長中の膜の表面状態をリアルタイムで評価する方法
を提供することを目的とする。
第１図は本発明実施例の図で、図中、11は成長炉、12
はWF6導入管、13はH2導入管、14はHe（Ar,N2）導入管、
15は基板、16はサセプタ、17はヒータ、18は排気管、19
はRF電源、20は光透過窓、21は赤外放射温度計である。
はWF6導入管、13はH2導入管、14はHe（Ar,N2）導入管、
15は基板、16はサセプタ、17はヒータ、18は排気管、19
はRF電源、20は光透過窓、21は赤外放射温度計である。
本発明においては、赤外放射温度計21を用いて基板15
の温度変化を観察し、それによって基板15上に成長する
膜の表面状態を評価する。
の温度変化を観察し、それによって基板15上に成長する
膜の表面状態を評価する。
成長中の膜の表面状態を評価するにつれて、成長中の
膜の表面状態が変化するとその変化に対応して膜表面の
放射率が変るからそれを放射温度計で検知する。具体的
には、最初の温度でモニターして温度計を放射率で較正
し（calibrate）、固定する。次に、膜の表面状態が変
ると例えば膜の平坦度が変ると、放射率を一定にしてお
くと温度が見掛け上変動して表面状態を一次的に表す。
それによって基板上の膜の表面状態を評価することが可
能になる。
膜の表面状態が変化するとその変化に対応して膜表面の
放射率が変るからそれを放射温度計で検知する。具体的
には、最初の温度でモニターして温度計を放射率で較正
し（calibrate）、固定する。次に、膜の表面状態が変
ると例えば膜の平坦度が変ると、放射率を一定にしてお
くと温度が見掛け上変動して表面状態を一次的に表す。
それによって基板上の膜の表面状態を評価することが可
能になる。
第２図（Ａ）は本発明者が実験によって確かめた温度
と放射率の関係を示す図で、横軸に時間を、縦軸に温度
（℃）をとり、Trは基板の初期温度、Tiは測定される温
度を示す。図に矢印Ｉで示す放射率εが増加する段階で
は見掛けの温度が増加する部分、矢印IIで示す放射率が
減少する段階は見掛けの温度が減少する部分である。
と放射率の関係を示す図で、横軸に時間を、縦軸に温度
（℃）をとり、Trは基板の初期温度、Tiは測定される温
度を示す。図に矢印Ｉで示す放射率εが増加する段階で
は見掛けの温度が増加する部分、矢印IIで示す放射率が
減少する段階は見掛けの温度が減少する部分である。
第２図（Ｂ）もまた本発明者が実験した結果を示す反
射率、表面状態、温度変化の関係を示す図で、横軸に時
間（分）をとり、縦軸には（Ti−Tr）の温度差（℃）と
反射率をとる。反射率はAl 200Åの反射率を100として
換算した反射率を％で表す。
射率、表面状態、温度変化の関係を示す図で、横軸に時
間（分）をとり、縦軸には（Ti−Tr）の温度差（℃）と
反射率をとる。反射率はAl 200Åの反射率を100として
換算した反射率を％で表す。
第１図にし示した装置では、赤外放射温度計21が基板
15の放射率の変化によって変動し、前記放射率は基板15
の反射率と反応関係にあるから、赤外放射温度計21を読
むことによって基板21の反射率の変動すなわち成長され
る膜の表面状態が評価されるのである。
15の放射率の変化によって変動し、前記放射率は基板15
の反射率と反応関係にあるから、赤外放射温度計21を読
むことによって基板21の反射率の変動すなわち成長され
る膜の表面状態が評価されるのである。
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明す
る。
る。
再び第１図に戻ると、図示の成長炉11は、光透過窓20
が設けられている点が従来の成長炉と異なる。光透過窓
20は例えばBaF2で作り、12μｍの波長までの光を透過さ
れるようにする。基板15（例えばシリコンウエハ）は炉
中で加熱されて赤外光を放射するから、それを光透過窓
20を通して取り出し、赤外放射温度計21で検知する。赤
外放射温度計21は、波長0.4〜2.4μｍ、反応速度30mse
c、温度200〜600℃（±１℃）のものとする。
が設けられている点が従来の成長炉と異なる。光透過窓
20は例えばBaF2で作り、12μｍの波長までの光を透過さ
れるようにする。基板15（例えばシリコンウエハ）は炉
中で加熱されて赤外光を放射するから、それを光透過窓
20を通して取り出し、赤外放射温度計21で検知する。赤
外放射温度計21は、波長0.4〜2.4μｍ、反応速度30mse
c、温度200〜600℃（±１℃）のものとする。
シリコンウエハ上にWF6を用いてタングステンを成長
する場合を例に説明する。
する場合を例に説明する。
本発明者は実験における成長開始直後２つの温度変化
があること、すなわち第３図の線図に示される結果に着
目した。なお同図において、横軸に成長時間（分）、縦
軸に温度変化（Ti−Tr）〔℃〕をとる。
があること、すなわち第３図の線図に示される結果に着
目した。なお同図において、横軸に成長時間（分）、縦
軸に温度変化（Ti−Tr）〔℃〕をとる。
成長時間をLog表示し、短時間の現象をみた結果は第
４図の線図に示され、横軸には成長時間（秒）、縦軸に
温度変化（Ti−Tr）〔℃〕をとった。
４図の線図に示され、横軸には成長時間（秒）、縦軸に
温度変化（Ti−Tr）〔℃〕をとった。
他方、不活性ガス中での成長時間と温度変化との実験
において、第５図の線図に示される結果を得た。なお同
図において、横軸には成長時間（秒）をLog表示し、縦
軸に温度差（Ti−Tr）〔℃〕をとった。図中、Ｌで示す
曲線は300℃、Ｈで示す曲線は400℃の場合をそれぞれ示
す。
において、第５図の線図に示される結果を得た。なお同
図において、横軸には成長時間（秒）をLog表示し、縦
軸に温度差（Ti−Tr）〔℃〕をとった。図中、Ｌで示す
曲線は300℃、Ｈで示す曲線は400℃の場合をそれぞれ示
す。
このことから、第４図で砂地を付した領域では WF6＋3/2 Si→Ｗ＋3/2 SiF4 （１） の還元反応が、また白地の部分では WF6＋3H2→Ｗ＋6HF （２） の還元反応が発生することが確認された。
前記した如く、本発明によるときわめて短い時間内の
膜の表面状態を評価しうるのであるが、本発明の方法
は、原子層単位で単層薄膜を形成する場合の膜の表面状
態の評価に有効である。単層薄膜では原子層単位で異な
った材質の多層膜を成長するのであるが、その際の表面
状態の評価は反応速度が速くないとなしえない。しか
し、本発明の方法ではかかる単層薄膜の表面状態の評価
も可能になった。
膜の表面状態を評価しうるのであるが、本発明の方法
は、原子層単位で単層薄膜を形成する場合の膜の表面状
態の評価に有効である。単層薄膜では原子層単位で異な
った材質の多層膜を成長するのであるが、その際の表面
状態の評価は反応速度が速くないとなしえない。しか
し、本発明の方法ではかかる単層薄膜の表面状態の評価
も可能になった。
Ｗ膜の成長をさらにつづけて、本発明者は第６図
（Ａ）の線図に示す結果を得た。同図（Ａ）において、
横軸には成長時間を、縦軸には成長温度をとった。０か
らａの間の時間（数秒）では上記（１）の反応が、また
ａ以降ｂ点までは（２）の反応が発生した。ａとｂの間
で膜の表面が鏡面であることは同図（Ｂ）の線図に示す
如くに確認された。
（Ａ）の線図に示す結果を得た。同図（Ａ）において、
横軸には成長時間を、縦軸には成長温度をとった。０か
らａの間の時間（数秒）では上記（１）の反応が、また
ａ以降ｂ点までは（２）の反応が発生した。ａとｂの間
で膜の表面が鏡面であることは同図（Ｂ）の線図に示す
如くに確認された。
なお同図（Ｂ）において横軸は同図（Ａ）に対応する
成長時間、縦軸は反射率を200Å Alの反射率を100とし
たときの換算反射率を％で示す。これらの実験から、反
射率は表面状態に一致し、それは温度変化に対応するこ
とが確かめられた。上記した反射率→表面状態→温度変
化の相関関係から、膜の表面に凹凸があるとそれは温度
差の変化となって検知される。例えば基板上に粒子（例
えばゴミ）が付着していると、そこにＷを気相成長する
とＷ膜の表面が凹凸になり、それは温度差の変化として
直ちに検知可能となるのである。第６図（Ａ）に戻る
と、温度差が下降し始めると、成長されるＷ膜は緻密で
なくなって、その膜のパターニングが不可能になること
が検知されうるのである。
成長時間、縦軸は反射率を200Å Alの反射率を100とし
たときの換算反射率を％で示す。これらの実験から、反
射率は表面状態に一致し、それは温度変化に対応するこ
とが確かめられた。上記した反射率→表面状態→温度変
化の相関関係から、膜の表面に凹凸があるとそれは温度
差の変化となって検知される。例えば基板上に粒子（例
えばゴミ）が付着していると、そこにＷを気相成長する
とＷ膜の表面が凹凸になり、それは温度差の変化として
直ちに検知可能となるのである。第６図（Ａ）に戻る
と、温度差が下降し始めると、成長されるＷ膜は緻密で
なくなって、その膜のパターニングが不可能になること
が検知されうるのである。
以上述べてきたように本発明によれば、気相成長中の
膜の表面状態がリアルタイムで評価可能となり、薄膜成
長における信頼性向上に有効である。
膜の表面状態がリアルタイムで評価可能となり、薄膜成
長における信頼性向上に有効である。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明実施例の図、 第２図（Ａ）は温度と放射率（ε）の関係を示す線図、
同図（Ｂ）は反射率、表面状態、温度変化の関係を示す
線図、 第３図は成長時間と温度差の関係を示す線図、 第４図はＷの成長状態を示す線図、 第５図はＷの成長時間と温度変化の関係を示す線図、 第６図（Ａ）はＷの成長時間と成長温度の関係を示す線
図、第６図（Ｂ）はＷの成長時間と反射率の関係を示す
線図である。 第１図において、 11は成長炉、 12はWF6導入管、 13はH2導入管、 14はHe（Ar,N2）導入管、 15は基板、 16はサセプタ、 17はヒータ、 18は排気管、 19はRF電源、 20は光透過窓、 21は赤外放射温度計である。
同図（Ｂ）は反射率、表面状態、温度変化の関係を示す
線図、 第３図は成長時間と温度差の関係を示す線図、 第４図はＷの成長状態を示す線図、 第５図はＷの成長時間と温度変化の関係を示す線図、 第６図（Ａ）はＷの成長時間と成長温度の関係を示す線
図、第６図（Ｂ）はＷの成長時間と反射率の関係を示す
線図である。 第１図において、 11は成長炉、 12はWF6導入管、 13はH2導入管、 14はHe（Ar,N2）導入管、 15は基板、 16はサセプタ、 17はヒータ、 18は排気管、 19はRF電源、 20は光透過窓、 21は赤外放射温度計である。
Claims (1)
- 【請求項１】気相成長中の膜の表面を評価するにおい
て、 膜を成長させる基板（15）を内包する成長炉（11）に光
透過窓（20）を設け、この窓（20）を通して基板（15）
からの赤外光を赤外放射温度計（21）に導き、 該温度計（21）において基板初期温度（Tr）と基板の測
定される温度（Ti）の差を検知しその差によって膜の表
面状態を評価することを特徴とする気相成長膜表面の評
価方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62121344A JPH0815180B2 (ja) | 1987-05-20 | 1987-05-20 | 気相成長膜表面の評価方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62121344A JPH0815180B2 (ja) | 1987-05-20 | 1987-05-20 | 気相成長膜表面の評価方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63288041A JPS63288041A (ja) | 1988-11-25 |
| JPH0815180B2 true JPH0815180B2 (ja) | 1996-02-14 |
Family
ID=14808945
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62121344A Expired - Fee Related JPH0815180B2 (ja) | 1987-05-20 | 1987-05-20 | 気相成長膜表面の評価方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0815180B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009014111A1 (ja) * | 2007-07-23 | 2009-01-29 | Rohm Co., Ltd. | 基板温度計測装置及び基板温度計測方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012118016A1 (ja) * | 2011-02-28 | 2012-09-07 | 株式会社Ihi | 熱処理品の温度測定装置と方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5311189B2 (ja) * | 1972-10-30 | 1978-04-19 | ||
| JPS6215816A (ja) * | 1985-07-12 | 1987-01-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 赤外線加熱装置 |
-
1987
- 1987-05-20 JP JP62121344A patent/JPH0815180B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009014111A1 (ja) * | 2007-07-23 | 2009-01-29 | Rohm Co., Ltd. | 基板温度計測装置及び基板温度計測方法 |
| JP2009027100A (ja) * | 2007-07-23 | 2009-02-05 | Rohm Co Ltd | 基板温度計測装置及び基板温度計測方法 |
| US20100183045A1 (en) * | 2007-07-23 | 2010-07-22 | Rohm Co., Ltd. | Substrate temperature measuring apparatus and substrate temperature measuring method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63288041A (ja) | 1988-11-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |