KR20110115576A - 반도체 성막시의 온도 측정 방법 및 온도 측정 장치 - Google Patents

반도체 성막시의 온도 측정 방법 및 온도 측정 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20110115576A
KR20110115576A KR1020117016766A KR20117016766A KR20110115576A KR 20110115576 A KR20110115576 A KR 20110115576A KR 1020117016766 A KR1020117016766 A KR 1020117016766A KR 20117016766 A KR20117016766 A KR 20117016766A KR 20110115576 A KR20110115576 A KR 20110115576A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
temperature
semiconductor layer
light
substrate
wavelength
Prior art date
Application number
KR1020117016766A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101532468B1 (ko
Inventor
라크로와 이브
Original Assignee
유우겐가이샤 와이시스템즈
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 유우겐가이샤 와이시스템즈 filed Critical 유우겐가이샤 와이시스템즈
Publication of KR20110115576A publication Critical patent/KR20110115576A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101532468B1 publication Critical patent/KR101532468B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/0262—Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K11/00—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00
    • G01K11/12—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using changes in colour, translucency or reflectance
    • G01K11/125—Measuring temperature based upon physical or chemical changes not covered by groups G01K3/00, G01K5/00, G01K7/00 or G01K9/00 using changes in colour, translucency or reflectance using changes in reflectance
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/54—Controlling or regulating the coating process
    • C23C14/541—Heating or cooling of the substrates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/52—Controlling or regulating the coating process
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B23/00—Single-crystal growth by condensing evaporated or sublimed materials
    • C30B23/002—Controlling or regulating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
    • C30B25/02—Epitaxial-layer growth
    • C30B25/16—Controlling or regulating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67248—Temperature monitoring
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02521—Materials

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Radiation Pyrometers (AREA)
  • Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)

Abstract

본 발명은, 반도체층을 증착하여 성막할 때에, 반도체층의 온도를 직접 고정밀도로 알 수 있는 온도 측정 방법 및 온도 측정 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
성막 중 또는 성막 후의 반도체층이 온도(Ts)에 도달했을 때에 광의 투과율이 급격히 변화하는 파장(λs)의 레이저광을 사용하여, 이 레이저광의 반도체층에 대한 투과량을 광 검출 장치에 의해 모니터한다. 반도체층에 부여하는 열을 변화시키면, 시각 A 또는 B 혹은 C에 있어서 반도체층의 온도가 Ts에 도달했을 때에 상기 광 검출 장치에 의해 모니터되는 레이저광의 수광량이 급격히 변화한다. 그 때문에, 시각 A 또는 B 혹은 C에 있어서 반도체층의 온도가 Ts에 도달한 것을 정확히 알 수 있고, 예컨대 온도 변화 측정 장치에 의해 관측된 온도 정보의 오차의 교정 등이 가능해진다.

Description

반도체 성막시의 온도 측정 방법 및 온도 측정 장치{METHOD AND DEVICE FOR MEASURING TEMPERATURE DURING DEPOSITION OF SEMICONDUCTOR}
본 발명은, 발광 다이오드나 그 밖의 반도체 소자의 반도체층을 증착법에 의해 성막할 때에, 성막 중 또는 성막 후의 반도체층의 온도를 고정밀도로 알 수 있는 반도체 성막시의 온도 측정 방법 및 온도 측정 장치에 관한 것이다.
AlN, GaAs, GaN, InP, Si, SiC 등의 반도체는, 증착법에 의해 형성된다. 증착법으로서는, 화학 기상 성장법(CVD법)이나 분자선 에피택시법(MBE법) 등이 사용되고 있다. 이들 증착법에서는, 진공 상태 등으로 설정된 챔버 내에 기판이 설치되고, 이 기판 상에 원료 가스 등의 상태로 원료 분자가 공급되어 기판의 표면에 결정층이 퇴적되어 성막된다.
이 종류의 증착법에 있어서, 불순물이 없는 반도체의 결정층을 일정한 퇴적 속도로 치밀하게 또한 재현성을 가지며 성막하기 위해서는, 챔버 내의 기판의 온도를 정확히 제어할 필요가 있다. 그 때문에, 기판을 가열하는 히터가 설치되고, 챔버 내의 기판의 온도를 측정하는 모니터가 설치되며, 이 모니터에 의해 측정된 온도에 기초하여 상기 히터의 가열 온도를 제어할 수 있도록 하고 있다.
이하의 특허문헌 1 및 특허문헌 2에 기재되어 있는 바와 같이, 종래에는, 상기 모니터로서, 기판 표면의 열에 의해 발생하는 적외선을 감시하는 파이로미터(pyrometer)가 사용되고 있다. 파이로미터는, 챔버에 설치된 창의 외측에 설치되고, 기판의 표면이나 성막 중의 반도체층의 표면에서 발생되는 적외선이 유리창을 투과하여 파이로미터에 의해 검출된다. 그러나, 파이로미터에 의한 온도 측정에는 다음과 같은 과제가 있다.
가열되어 있는 기판 표면에서 발생되는 적외선이 성막 도중의 반도체층의 내부를 통과할 때에, 반도체층을 통과하는 광과 반도체층의 내부에서 반사되는 광이 간섭하여, 파이로미터의 검출 출력이 미세하게 변동하고, 게다가, 이 간섭의 정도는 성막되는 반도체층의 막 두께의 변동에 따라 변화된다. 이 문제점에 관해서는, 종래에는, 챔버 외부에 발광 장치를 배치하고, 챔버의 유리창을 통과하여 성막 중의 반도체층에 레이저광을 쬐어 반도체층을 투과한 레이저광을 모니터함으로써 해결하고 있다. 반도체층을 통과하는 레이저광과 반도체층의 내부에서 반사되는 레이저광도 적외선과 마찬가지로 간섭하기 때문에, 레이저광을 모니터했을 때의 간섭에 의한 출력 변동을 이용하여 파이로미터에 의해 검출되는 적외선의 간섭을 상쇄하거나 또는 저감하는 교정이 가능하다.
그러나, 파이로미터에 의해 검출되는 적외선의 간섭이 교정되었다고 해도, 파이로미터에 의한 온도 측정은, 기판의 표면으로부터 떨어진 장소에서 행해지고, 일반적으로는 챔버의 유리창의 외측에서 행해진다. 실제로 발열하고 있는 기판의 표면과 측정 개소 사이에 긴 공간이 개재되고, 나아가서는 유리창이 개재되어 있기 때문에, 파이로미터에 의해 측정되는 온도와, 기판 표면의 실제 온도 사이에 오차가 생기는 것을 피할 수 없다.
또한, 기판의 표면에 있어서 성장 중의 반도체층이 투명한 경우에는, 파이로미터가 투명한 반도체층을 투과하여 기판 표면의 온도를 측정하게 되어 버린다. 이와 같이 파이로미터를 사용한 측정 방법에 의해, 성막 중의 반도체층 그 자체의 온도를 직접 정확하게 알기는 어렵다.
또한, 이하의 특허문헌 1에는, 기판 이면측의 온도를 측정하는 열전대 모니터를 사용하는 것이 기재되어 있다. 그러나, 열전대 모니터는 기판의 이면측에 놓여지기 때문에, 실제의 기판 표면의 온도를 정확히 측정할 수는 없다. 또한, 열전대 모니터는 열용량이 크기 때문에, 챔버 내의 온도 변화에의 추종성이 나빠 기판 온도를 정확히 알 수는 없다.
특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2001-289714호 공보 특허문헌 2 : 일본 특허 공개 제2002-367907호 공보
본 발명은 상기 종래의 과제를 해결하는 것으로서, 기판 표면에서 성막되고 있는 도중의 반도체층의 온도, 또는 성막 후의 반도체층의 온도를 고정밀도로 검출할 수 있어, 고품질의 반도체층을 성막할 수 있는 반도체 성막시의 온도 측정 방법 및 온도 측정 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명은, 챔버 내에서 기판을 가열하면서 상기 챔버 내로 원료 분자를 공급하여 상기 기판 상에 반도체층을 성막하고, 성막 중 또는 성막 후에 상기 반도체층의 온도를 측정하는 측정 방법에 있어서,
상기 반도체층에 광을 부여하면서 상기 반도체층의 온도를 상승시키는 과정에서, 상기 반도체층을 투과하는 광의 투과율이 저하할 때의, 상기 반도체층의 온도(Ts)와 투과율이 저하하는 광의 파장(λs)의 관계를 미리 구해 두고,
성막 중 또는 성막 후의 상기 반도체층에 상기 파장(λs)의 광을 조사하고, 상기 기판의 온도를 하강시켜 상기 반도체층에 대한 상기 파장(λs)의 광의 투과율이 상승했을 때에, 상기 반도체층이 상기 온도(Ts)에 도달하였다고 판단하고, 또는 상기 기판의 온도를 상승시켜 상기 반도체층에 대한 상기 파장(λs)의 광의 투과율이 저하되었을 때에, 상기 반도체층이 상기 온도(Ts)에 도달하였다고 판단하는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명은, 상기 기판의 온도를 계속적으로 측정하는 온도 변화 측정 장치를 사용하고, 상기 반도체층이 상기 온도(Ts)에 도달하였다고 판단한 시각에 상기 온도 변화 측정 장치에 의해 측정된 온도(Td)를, 상기 온도(Ts)와 비교하여, 그 차에 기초하여 상기 온도 변화 측정 장치의 측정 오차를 교정할 수 있다.
예컨대, 상기 기판의 온도를 상기 온도(Ts)보다도 높은 온도로 설정하여 상기 반도체층의 성막을 시작하고, 그 후에 상기 기판의 온도를 하강시켜 성막 중의 상기 반도체층에 대한 상기 파장(λs)의 광의 투과율이 상승한 시각에, 상기 반도체층이 상기 온도(Ts)에 도달하였다고 판단하고, 상기 시각에 상기 온도 변화 측정 장치에 의해 측정된 온도(Td)와 상기 온도(Ts)로부터, 상기 온도 변화 측정 장치의 측정 오차를 교정할 수 있다.
또는, 상기 기판의 온도를 상기 온도(Ts)보다도 높은 온도로 설정하여 상기 반도체층의 성막을 시작하고, 그 후에 상기 기판의 온도를 하강시켜 성막 중의 상기 반도체층에 대한 상기 파장(λs)의 광의 투과율이 상승한 제1 시각에, 상기 반도체층이 상기 온도(Ts)에 도달하였다고 판단하며, 그 후에 상기 기판의 온도를 상승시켜 상기 반도체층에 대한 상기 파장(λs)의 광의 투과율이 저하된 제2 시각에, 상기 반도체층이 상기 온도(Ts)에 도달하였다고 판단하고, 상기 제1 시각과 상기 제2 시각에 상기 온도 변화 측정 장치에 의해 2회 측정된 온도의 측정값과 상기 온도(Ts)로부터 상기 온도 변화 측정 장치의 측정 오차를 교정하는 것도 가능하다.
또한, 본 발명은, 상기 반도체층의 성막이 완료된 후에, 상기 기판의 온도를 하강시켜 성막 후의 상기 반도체층에 대한 상기 파장(λs)의 광의 투과율이 상승한 시각에, 상기 반도체층이 상기 온도(Ts)에 도달하였다고 판단하고, 상기 시각에 상기 온도 변화 측정 장치에 의해 측정된 온도(Td)와 상기 온도(Ts)로부터, 상기 온도 변화 측정 장치의 측정 오차를 교정하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명은, 챔버 내에서 기판을 가열하면서 상기 챔버 내로 원료 분자를 공급하여 상기 기판 상에 반도체층을 성막하는 성막 장치에 설치되어, 성막 중 또는 성막 후의 상기 반도체층의 온도를 측정하는 온도 측정 장치에 있어서,
정해진 파장(λs)의 광을 성막 중 또는 성막 후의 상기 반도체층에 부여하는 발광 장치와, 상기 반도체층을 투과한 상기 파장(λs)의 광의 광량을 검출하는 광 검출 장치와, 상기 광 검출 장치로부터의 측정값이 부여되고, 상기 기판을 가열하는 가열 장치를 제어하는 제어부가 설치되어 있으며,
상기 반도체에 상기 파장(λs)의 광을 부여하면서 상기 반도체층의 온도를 상승시키는 과정에서, 상기 반도체층을 투과하는 상기 광의 투과율이 저하될 때의, 상기 반도체층의 온도(Ts)와 상기 파장(λs)과의 관계의 정보가, 상기 제어부에 유지되어 있고,
상기 제어부는, 성막 중 또는 성막 후의 상기 반도체층에 상기 파장(λs)의 광을 조사하고 또한 상기 가열 장치를 제어하여 상기 기판의 온도를 하강시켜, 상기 광 검출 장치에 의해 검출되는 상기 파장(λs)의 광의 광량이 상승했을 때에, 상기 반도체층이 상기 온도(Ts)에 도달하였다고 판단하고, 또는 상기 기판의 온도를 상승시켜 상기 광 검출 장치에 의해 검출되는 상기 파장(λs)의 광의 광량이 저하되었을 때에, 상기 반도체층이 상기 온도(Ts)에 도달하였다고 판단하는 것을 특징으로 하는 것이다.
또한, 본 발명의 온도 측정 장치는, 상기 기판이 가열되었을 때의 온도를 계속적으로 측정하는 온도 변화 측정 장치가 설치되어 있고,
상기 제어부에서는, 상기 반도체층이 상기 온도(Ts)에 도달하였다고 판단한 시각에 상기 온도 변화 측정 장치에 의해 측정된 온도(Td)를, 상기 온도(Ts)와 비교하여, 그 차에 기초하여 상기 온도 변화 측정 장치의 측정 오차를 교정할 수도 있다.
본 발명의 온도 측정 방법 및 온도 측정 장치는, 성막 중 또는 성막 후의 반도체층에 대한 정해진 파장(λs)의 광의 투과율의 변화를 검지함으로써, 반도체층 그 자체의 온도를 측정할 수 있다. 정해진 파장(λs)의 광이 반도체층을 투과할 때의 투과량을 검출할 뿐이며, 광량 등의 대소로 온도를 측정하는 방법이 아니기 때문에, 오동작이 발생하기 어렵고, 측정하는 온도의 오차도 발생하기 어렵다.
상기 파장(λs)의 광을 사용하여 반도체층의 온도(Ts)를 구한 시각을 기준으로 하고, 그 시각에 온도 변화 측정 장치로부터 얻어진 측정값의 오차를 교정함으로써, 파이로미터 등의 온도 변화 측정 장치의 측정 오차를 고정밀도로 교정할 수 있다.
또한, 온도 변화 측정 장치의 측정 오차의 교정은, 반도체층을 성막하고 있는 도중에 행할 수 있거나 또는 반도체층의 성막 후에도 행할 수 있기 때문에, 항상 정확한 온도 정보에 기초하여 온도의 측정 오차의 교정을 할 수 있게 된다.
도 1은 성막 장치 및 온도 측정 장치의 구조의 개략을 나타낸 설명도.
도 2는 성막 장치의 내부의 기판 및 성막 중 또는 성막 후의 반도체층을 나타낸 확대 설명도.
도 3은 반도체층에 부여하는 광의 파장과 광의 투과율과 반도체층의 온도와의 관계를 나타낸 선도.
도 4는 반도체층의 성막 공정 및 온도 측정 방법의 일례를 나타낸 선도.
도 1은 성막 장치 및 온도 측정 장치를 나타낸 설명도이고, 도 2는 상기 성막 장치의 내부의 기판 및 성막 중의 반도체층을 확대하여 나타낸 확대 설명도이다.
도 1에는, 화학 기상 성장법(CVD법)이나 분자선 에피택시법(MBE법)에 의해 반도체층을 성막하는 성막 장치(1)가 모식도로서 도시되어 있다.
성막 장치(1)는 챔버(2)를 갖고 있고, 성막 중에는 내부 공간이 진공 상태로 설정된다. 챔버(2) 내에 테이블(3)이 설치되어 있고, 이 테이블(3)에 가열 장치인 히터(3a)가 내장되어 있다. 챔버(2)에는 도입로(4)가 접속되어 있어, 반도체층(7)을 성막하기 위한 원소(원료 분자)를 포함하는 원료 가스(5)가 상기 도입로(4)로부터 테이블(3)의 표면에 부여되고, 테이블(3) 위에 설치된 기판(6)의 표면에 반도체층(7)이 성막된다.
챔버(2)에는 제1 창(8)과 제2 창(9)이 설치되어 있다. 제1 창(8)과 제2 창(9)에는 유리판 등의 투명판이 끼워져 있고, 이 투명판을 통해 내부를 관찰할 수 있지만, 챔버(2)의 내부 공간과 외부 공간은 투명판으로 차폐되어 있다.
상기 제1 창(8)의 외측에는, 온도 변화 측정 장치의 일례로서 파이로미터(10)가 설치되어 있다. 파이로미터(10)는, 수광부(11)와, 수광부(11)에서 수광된 수광 출력을 처리하는 처리 회로부(12)를 갖고 있다. 파이로미터(10)의 수광부(11)는, 제1 창(8)의 외부에 설치되고, 제1 창(8)에 장착된 투명판을 개재하여 상기 기판(6)의 바로 위에 대향하고 있다. 즉, 수광부(11)의 중심은, 기판(6)의 표면의 중심으로부터 수직으로 연장되는 수선(垂線)(Lv) 상에 위치하고 있고, 수광부(11)는 수선(Lv)을 따라 상기 기판(6)의 표면을 향하고 있다.
히터(3a)에 의해 테이블(3)이 가열되어 기판(6)이 가열되면, 테이블(3)의 표면의 열에 의해 발생하는 적외선이, 투명한 기판(6) 및 성막 중의 반도체층(7)을 투과하여, 제1 창(8)을 투과하여 수광부(11)에 수광된다. 수광부(11)에서 수광된 수광 출력은 처리 회로부(12)에 부여되고, 수광된 적외선의 파장 등으로부터 기판(6)의 표면 온도, 정확하게는 테이블(3)의 표면 온도가 측정된다.
챔버(2)의 외부에는, 본 발명의 온도 측정 장치(20)를 구성하는 발광 장치(21)가 설치되어 있다. 발광 장치(21)는 거의 단일 파장의 레이저광을 발하는 것으로서, 챔버(2)에 설치된 제2 창(9)의 외측으로부터 상기 기판(6)의 표면에 대향하고 있다. 발광 장치(21)로부터 발해지는 레이저광은 경로(Ld)를 따르는 지향성을 가지고 기판(6)의 표면에 부여된다. 상기 경로(Ld)는 상기 수선(Lv)에 대하여 정해진 각도(θ)로 경사져 있다. 상기 각도(θ)는 0°와 90°를 제외한 각도라면 어떠한 각도여도 좋다. 경로(Ld)를 상기 각도(θ)로 경사지게 함으로써, 반도체층(7)의 광의 투과율이 저하하고, 상기 레이저광이 반도체층(7)의 표면에서 반사되었을 때에, 그 반사 레이저광이 수선(Lv) 이외의 방향으로 반사되고, 반도체층(7)의 표면에서 반사된 레이저광이 수광부(11)에 직접 입사되는 것을 방지할 수 있도록 하고 있다.
상기 기판(6)은 사파이어 웨이퍼 등의 투명한 재료로 형성되어 있다. 여기서의 투명하다고 하는 것은 전체 광선 투과율이 80% 이상인 광학 특성을 의미하고 있고, 바람직하게는 전체 광선 투과율이 95% 이상이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 기판(6)의 바닥면(6a)은 미세한 요철이 형성된 난반사면으로 되어 있다. 반도체층(7)이 광의 투과율이 높은 상태일 때에는, 경로(Ld)를 따라 조사되는 레이저광이 반도체층(7)을 투과하고, 기판(6)을 더 투과하여 상기 바닥면(6a)에서 난반사된다. 난반사된 레이저광의 각 방향의 성분은, 기판(6) 및 반도체층(7)을 투과하지만, 상기 성분 중의 상기 수선(Lv)을 따르는 성분이 상기 수광부(11)에서 수광된다.
상기 수광부(11)는, 파이로미터(10)에 있어서 적외선을 수광하기 위해서 사용되고, 바닥면(6a)에서 난반사된 레이저광을 수광하는 광 검출 장치로서도 사용되고 있다. 수광부(11)에 있어서, 기판(6)의 가열에 의해 발생되는 적외선의 수광 검출과, 발광 장치(20)로부터 발해진 레이저광의 수광 검출이, 상이한 시각에 교대로 행해지도록 하여, 적외선의 검출과 반사 레이저광의 검출이 간섭되지 않도록 구성되어 있다. 또는, 적외선을 수광하는 파이로미터(10)의 수광부(11)와는 별도로, 레이저광을 수광하는 광 검출 장치를 설치하여, 수광부(11)와 광 검출 장치를, 제1 창(8)의 외부에 나란히 배치하여도 좋다.
도 1에 도시된 바와 같이, 성막 장치(1) 및 파이로미터(10) 및 발광 장치(21)는 중앙 제어부(30)에 의해 제어된다. 중앙 제어부(30)는 마이크로 컴퓨터와 메모리 등으로 구성되어 있다. 가열 제어 장치(31)는 상기 중앙 제어부(30)로부터의 지령을 받아 히터(3a)에의 통전을 제어하여, 테이블(3)의 가열 온도를 컨트롤한다. 레이저 발광 제어 장치(32)는, 상기 중앙 제어부(30)로부터의 지령을 받아 발광 장치(21)를 컨트롤한다.
파이로미터(10)의 검출 출력은 온도 검출 장치(33)에 부여된다. 테이블(3)로부터 발해지는 적외선의 검지 출력은 온도 검출 장치(33)에 의해 검출되어, 적외선의 파장 등으로부터 테이블(3)의 표면 온도가 측정되고, 그 온도 정보가 중앙 제어부(30)에 부여된다. 또한, 기판(6)의 바닥면(6a)에서 난반사되는 레이저광이 수광부(11)에서 수광되지만, 그 수광 광량에 관한 검출 출력이 온도 검출 장치(33)에 부여되고, 그 정보가 중앙 제어부(30)에 통지된다.
다음에, 상기 온도 측정 장치(20)를 이용한 온도 측정 방법을 설명한다.
발광 장치(21)로부터는 정해진 파장(λs)의 레이저광이 발해진다. 레이저광의 파장과 성막 중의 또는 성막 후의 반도체층(7)의 광투과율 및 온도와의 관계는 도 3의 (A), (B)에 나타나 있다.
기판(6)의 표면에 성막되는 반도체층(7)은, 발광 다이오드나 그 밖의 반도체 소자의 분자층을 형성하기 위한 것으로서, 예컨대, AlN, GaAs, GaN, InP, Si, SiC 이다. 이들 반도체층은, 광의 투과율에 관해서 주파수 특성을 갖고 있다.
도 3의 (A)에 도시된 바와 같이, 반도체층은 조사되는 광의 파장(λx)이 밴드 에지의 파장을 초과하여 길어지면 광의 투과율이 높아지고, 광의 파장(λx)이 밴드 에지의 파장보다도 짧아지면 광의 투과율이 저하된다. 상기 밴드 에지에서 광의 투과율이 급격히 변화한다. 이 밴드 에지의 파장은, 동일한 반도체층이어도 그 온도에 따라 변화한다. 도 3의 (A)에서는, 반도체층의 온도를 T1 내지 T6으로 나타내고 있고, T1<T2<T3<T4<T5<T6이다. 동일한 반도체층이어도 그 온도가 높아질수록 광의 투과율이 급격히 변화되는 밴드 에지의 파장이 장파장대를 향해 이동하게 된다.
도 3의 (B)는, 상기 밴드 에지의 파장과 반도체층의 온도의 관계를 나타내고 있다. 도 3의 (A), (B)에 도시된 예에서는, 반도체층의 온도가 T1일 때에, 밴드 에지의 파장(λx)이 450 ㎚이다. 따라서, 온도가 T1인 반도체층에 부여되는 광의 파장이 450 ㎚보다도 짧으면 광의 투과율이 저하되고, 광의 파장이 450 ㎚보다도 길어진 시점에서, 광의 투과율이 급격히 높아진다. 또한, 반도체층의 온도가 T2일 때에는, 밴드 에지의 파장이 480 ㎚이다. 따라서 온도가 T2인 반도체층에 부여되는 광의 파장이 480 ㎚보다도 짧으면 광의 투과율이 저하되고, 광의 파장이 480 ㎚보다도 길어진 시점에서, 광의 투과율이 급격히 높아진다.
도 3의 (A), (B)는, 반도체층의 온도와 밴드 에지의 파장의 관계를 전형적인 일례로서 나타낸 것으로서, 실제의, AlN, GaAs, GaN, InP, Si, SiC 또는 그 밖의 반도체층은, 각각이 고유의 온도와 밴드 에지의 파장의 관계를 갖고 있다. 개개의 반도체층에 관한 온도와 밴드 에지의 파장의 관계는, 이미 알려져 있지만, 도 3의 (A), (B)에 도시된 데이터를 얻기 위한 실험을 행하여, 성막하고자 하는 반도체층의 온도와 밴드 에지의 파장의 관계를 실제로 측정하여 구하는 것이 바람직하다.
도 4에서는, 성막 중 또는 성막 직후의 반도체층(7)의 온도의 변화를 그래프 (a)로 나타내고 있다. 불순물이 없는 반도체층을 재현성이 있도록 일정한 성막 속도로 성막할 수 있도록 하기 위해서는, 성막 중의 반도체층(7)의 온도 관리가 매우 중요하다. 도 4에 도시된 그래프 (a)에서는, 반도체층(7)을 성막할 때의 적정한 온도를 900℃로 설정하고 있다.
도 3의 (A), (B)에 도시된 바와 같이, 성막하는 반도체층(7)은, 각각이 고유의 온도와 밴드 에지의 파장과의 관계를 갖고 있다. 도 3의 (A), (B)에 도시된 반도체의 예에서는, 반도체층의 온도(Ts)가 800℃일 때의 밴드 에지의 파장(λs)이 480 ㎚이다. 도 4는, 도 3에 도시된 고유의 특성을 갖는 반도체층을 성막하는 공정을 설명하는 것으로서, 이 성막 공정에서는, 발광 장치(21)로부터 발해지는 레이저광의 파장을 λs(480 ㎚)로 설정하고 있다. 파장(λs)(480 ㎚)이 밴드 에지가 될 때의 반도체층의 온도(Ts)는 800℃이지만, 이 온도(Ts)는, 도 4의 그래프 (a)로 표시되는 성막시의 적정한 온도인 900℃보다도 낮은 값으로 설정할 필요가 있다. 즉, 성막시의 최대 온도보다도 낮은 온도(Ts)일 때에 밴드 에지가 되는 파장(λs)의 레이저광을 발광 장치(21)로부터 발광시킬 필요가 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 경로(Ld)를 따라 입사하는 파장(λs)의 레이저광은, 반도체층(7) 및 기판(6)을 투과하여, 기판(6)의 바닥면(6a)의 난반사면에서 반사된다. 난반사된 레이저광이 기판(6)과 반도체층(7)을 투과하고, 그 일부의 광성분이, 수선(Lv)을 따라 수광부(11)에서 수광된다. 도 4에서는, 수광부(11)에서 수광되는 파장(λs)의 레이저광의 광량을 그래프 (b)로 나타내고 있다. 이 그래프 (b)는 종축 방향의 변화량의 광량 변화이다. 또한, 도 4에서는, 기판(6)의 표면에 성막되어 가는 반도체층(7)의 막 두께의 변화를 그래프 (c)로 나타내고 있다. 이 그래프 (c)의 종축 방향의 변화량은 막 두께의 치수 변화이다.
도 4에 도시된 성막 공정에서는, (i)의 기간이 초기 상태로서, 테이블(3)이 가열되어 있지 않고, 원료 가스(5)도 도입되어 있지 않다. 중앙 제어부(30)에서 가열 제어 장치(31)를 제어하여 히터(3a)로 테이블(3)을 가열하면, (ii)의 기간에서 테이블(3) 및 기판(6)이 가열되고, (iii)의 기간에서 기판(6)의 온도가 거의 900℃로 상승한다. 이 때, 가열되고 있는 기판(6)의 표면으로부터 나오는 적외선이 파이로미터(10)의 수광부(11)에서 검지되어 온도 검출 장치(33)로부터 중앙 제어부(30)에 온도 정보가 부여된다. 이 시점에서, 중앙 제어부(30)는 파이로미터(10)로 측정된 온도 정보에 기초하여 가열 제어 장치(31)를 제어하여, 기판(6)을 900℃에 가까운 온도로 유지한다.
그래프 (b)로부터 밝혀진 바와 같이, 기간 (i)과 기간 (ii)에서는, 기판(6)의 표면에 반도체층(7)이 성막되어 있지 않기 때문에, 발광 장치(21)로부터 발해져, 기판(6)의 저면(6a)에서 난반사된 파장(λs)의 레이저광이 수광부(11)에서 수광되어, 수광부(11)에서 수광되는 레이저광의 광량이 많아지고 있다.
그래프 (c)에 나타낸 바와 같이, 기판(6)의 표면 온도가 900℃가 되었다고 예측할 수 있는 기간 (iii)이 된 후에, 챔버(2) 내에 원료 가스(5)를 공급한다. 그 결과, 그래프 (c)에 있어서 (x)로 나타낸 바와 같이, 기판(6)의 표면에 반도체층(7)이 성막되기 시작한다. 반도체층(7)이 얇게 성막된 시점에서는, 반도체층(7)의 온도가 900℃ 부근으로서, 적어도 도 3의 (B)에 도시된 온도(Ts)보다도 높기 때문에, 반도체층(7)은, 파장(λs)의 광에 대하여 광투과율이 낮은 상태이다. 그 때문, 그래프 (b)에 있어서 (xi)로 나타낸 바와 같이, 수광부(11)에서 수광되는 파장(λs)의 레이저광의 광량이 저하된다.
기간 (iii)에 이어지는 기간 (iv)에서, 가열 제어 장치(31)를 제어하여 히터(3a)로의 통전을 정지하고, 테이블(3)의 온도를 저하시킨다. 도 4의 그래프 (a)로 나타낸 바와 같이, 기간 (iv)에서는, 테이블(3)의 온도 저하에 따라 기판(6) 및 반도체층(7)의 온도도 내려간다. 기간 (iv)에 있어서 반도체층(7)의 온도가 온도(Ts)를 통과하는 시각 A에, 반도체층(7)의 밴드 에지의 파장이, 발광 장치(21)로부터 부여되어 있는 레이저광의 파장(λs)과 일치한다. 따라서, 시각 A에, 성막 중의 반도체층(7)의 파장(λs)의 광에 대한 투과율이 급격히 상승하고, 그래프 (b)의 (xii)에 나타낸 바와 같이, 수광부(11)에서의 파장(λs)의 광의 수광량이 급격히 상승한다.
수광부(11)의 수광 출력의 변화는 온도 검출 장치(33)로부터 중앙 제어부(30)에 부여된다. 중앙 제어부(30)는, 파장(λs)의 레이저광의 수광량이 급격히 증대한 것을 안 시각 A에 있어서, 반도체층(7)의 온도가 Ts(800℃)가 되었다고 판단한다.
다음 기간 (v)에서는, 가열 제어 장치(31)를 제어하여 히터(3a)에 통전하여 테이블(3)의 가열을 재개한다. 이것에 따라 기판(6) 및 반도체층(7)의 온도가 상승한다. 그리고, 시각 B에 이르면, 반도체층(7)의 온도가 상기 온도(Ts)를 초과하고, 이 때에 성막 중의 반도체층(7)에 대한 파장(λs)의 광의 투과율이 급격히 저하된다. 그래프 (b)의 (xiii)에 나타낸 바와 같이, 시각 B에 수광부(11)에서의 파장(λs)의 광의 수광량이 급격히 저하된다. 중앙 제어부(30)는, 파장(λs)의 레이저광의 수광량이 급격히 저하된 것을 안 시각 B에 있어서, 반도체층(7)의 온도가 Ts(800℃)가 되었다고 판단한다.
시각 A와 시각 B에 있어서, 성막 중의 반도체층(7)의 온도가 Ts(800℃)가 된 것을, 반도체층(7)의 온도 그 자체로부터 알 수 있기 때문에, 중앙 제어부(30)에서는 이 정보를 이용하여 그 후의 반도체층(7)의 온도 관리를 정확히 행할 수 있다.
본 실시형태에서는, 도 1에 도시된 바와 같이, 기판(6) 및 반도체층(7)의 표면으로부터 발해지는 적외선을 검출하는 파이로미터(10)가 설치되어, 파이로미터(10)가 기판(6) 및 반도체층(7)의 가열 온도를 계속적으로 관찰하는 온도 변화 측정 장치로서 사용되고 있다. 또한, 여기서 말하는 계속적이라고 하는 것은, 수광부(11)에 있어서 적외선을 수광하는 시간과, 수광부(11)에서 파장(λs)의 레이저광의 광량을 검출하는 시간이 교대로 반복되는 상태를 포함하는 개념이며, 즉, 파이로미터(10)에 의해 간헐적으로 적외선을 수광하여 온도 정보를 얻는 경우를 포함하고 있다.
그 때문에, 중앙 제어부(30)에 있어서, 시각 A에 있어서 파이로미터(10)에 의해 검출된 온도(Td)의 정보와 온도(Ts)(800℃)를 비교함으로써, 파이로미터(10)에 의해 적외선을 수광함으로써 검출된 온도 정보의 오차를 알 수 있고, 중앙 제어부(30)에서는, 온도 검출 장치(33)로부터 보내져오는 파이로미터(10)의 검출 온도 정보를 실제의 반도체층(7)의 온도에 가까운 정보로 교정하는 것이 가능하다. 이 교정은, 시각 A의 정보와 시각 B의 정보 중 어느 한쪽을 사용하여도 좋지만, 시각 A와 시각 B의 쌍방의 정보를 사용함으로써, 파이로미터(10)로부터 얻어지는 온도 정보의 교정을 더욱 높은 정밀도로 실현할 수 있다.
도 4에 도시된 그래프 (a)에 나타낸 바와 같이 기간 (v)에 이어지는 기간 (vi)에서는, 반도체층(7)의 온도를 성막에 알맞은 일정한 온도(900℃)로 유지할 필요가 있다. 이 기간 (vi)에서는, 파이로미터(10)에 의해 검출되는 온도 정보가, 시각 A와 시각 B에서 얻어진 온도(Ts)의 정보에 의해 교정되어 사용된다. 그 때문에, 기간 (vi)에 있어서, 파이로미터(10)로부터의 온도 정보를 바탕으로 가열 제어 장치(31)를 제어함으로써, 성막 중의 반도체층(7)의 온도가 항상 900℃ 또는 900℃와 매우 가까운 온도가 되도록 고정밀도로 온도 제어하는 것이 가능하다.
따라서, 도 4의 그래프 (c)의 (xiv)에 나타낸 바와 같이, 기간 (vi)에서는, 반도체층(7)을 일정한 성막 속도로 성막할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 반도체층(7)의 성막을 시작한 후의 기간 (iv)와 기간 (v)에 있어서, 히터(3a)에 의한 가열 온도를 한번 낮추고 나서 다시 올리는 제어를 행함으로써 성막 중의 반도체층(7)의 온도가 Ts(800℃)에 도달한 시각을 고정밀도로 알 수 있고, 그 정보로 파이로미터(10)에 의해 측정되는 온도(Td)의 정보를 교정할 수 있다. 따라서, 기간 (iv)와 기간 (v)의 가열 변화를 한번 행하여 파이로미터(10)의 정보의 교정을 행해 버리면, 그 후는, 기간 (iv)와 기간 (v)와 같은 가열 변화를 부여하지 않아도, 파이로미터(10)로부터의 온도 정보에 따라 히터(3a)의 가열 상태를 제어함으로써, 항상 재현성이 있는 성막 속도로 반도체층(7)을 성막할 수 있다.
즉, 기간 (iv)와 기간 (v)의 가열 변화를 필요한 때에만 행함으로써, 파이로미터(10)의 온도 정보의 교정이 가능해진다.
또한, 기간 (iv)와 기간 (v)에 있어서 가열 온도의 변화를 부여하지 않아도, 반도체층(7)의 성막 후에, 반도체층(7)의 온도가 Ts(800℃)에 도달한 정보를 얻을 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 기간 (vi)에 반도체층(7)의 막 두께가 정해진 값이 되었다고 예측할 수 있던 시점에서 성막 동작을 종료하고, 그 후의 기간 (vii)에서는, 히터(3a)에 의한 가열을 종료한다. 이 때 기판(6)과 성막 후의 반도체층(7)의 온도가 저하되어 가지만, 그 온도가 Ts(800℃)를 하회한 시각 C에 있어서, 반도체층(7)의 광의 투과율이 급격히 상승하고, 그래프 (b)의 (xv)로 나타낸 바와 같이, 수광부(11)에서의 파장(λs)의 광의 수광량이 급격히 많아진다. 이것에 의해, 시각 C에 있어서 반도체층(7)의 온도가 Ts(800℃)가 된 것을 알 수 있다.
예컨대, 시각 C에 있어서, 파이로미터(10)로부터 얻어진 온도(Td)의 정보와 Ts(800℃)와의 차를 앎으로써 파이로미터(10)에 의해 얻어지는 온도 정보를 적정한 정보로 교정할 수 있다.
즉, 성막 중에 기간 (iv), (v)와 같은 가열 온도의 변화를 발생시키지 않아도, 한번, 반도체층(7)을 성막하면, 그 직후의 시각 C에 온도 Ts(800℃)의 정확한 정보를 얻을 수 있다. 이 정보에 기초하여 파이로미터(10)의 온도 정보를 교정하면, 그 후는, 파이로미터(10)로부터의 온도 정보를 이용하여 기판(6)이나 반도체층(7)의 온도 관리를 정확히 행할 수 있게 된다.
또한, 도 4의 그래프 (b)의 (xi)와 같이, 반도체층(7)의 파장(λs)의 광의 투과율이 크게 저하되면, 레이저광이 반도체층(7)의 표면에서 반사되기 쉽게 된다. 그러나, 도 2에 도시된 바와 같이, 발광 장치(21)로부터 발해지는 파장(λs)의 레이저광이 수선(Lv)에 대하여 각도(θ)만큼 기운 경로(Ld)에서 반도체층(7)에 부여되기 때문에, 반도체층(7)의 표면에서 반사된 광이, 수광부(11)를 향하는 일이 없다. 따라서, 수광부(11)에서 검출되는 레이저광의 수광량의 변화에, 반도체층(7)의 표면에서 반사한 레이저광에 의한 노이즈가 중첩되기 어렵다.
또한, 상기 실시형태에서는, 파장(λs)의 레이저광을 반도체층(7)의 경사진 위쪽에서 조사하고 있지만, 이 대신에, 파장(λs)의 레이저광을, 기판(6)의 아래에서부터 부여하여, 기판(6) 및 반도체층(7)을 투과한 레이저광을 수광부(11)에서 수광할 수 있도록 하여도 좋다.
1 : 성막 장치 2 : 챔버
3 : 테이블 6 : 기판
7 : 반도체층 8 : 제1 창
9 : 제2 창 10 : 파이로미터
11 : 수광부 20 : 온도 측정 장치
21 : 발광 장치

Claims (7)

  1. 챔버 내에서 기판을 가열하면서 상기 챔버 내로 원료 분자를 공급하여 상기 기판 상에 반도체층을 성막(成膜)하고, 성막 중 또는 성막 후에 상기 반도체층의 온도를 측정하는 측정 방법에 있어서,
    상기 반도체층에 광을 부여하면서 상기 반도체층의 온도를 상승시키는 과정에서, 상기 반도체층을 투과하는 광의 투과율이 저하할 때의, 상기 반도체층의 온도(Ts)와, 투과율이 저하하는 광의 파장(λs)의 관계를 미리 구해 두고,
    성막 중 또는 성막 후의 상기 반도체층에 상기 파장(λs)의 광을 조사하고, 상기 기판의 온도를 하강시켜 상기 반도체층에 대한 상기 파장(λs)의 광의 투과율이 상승했을 때에, 상기 반도체층이 상기 온도(Ts)에 도달하였다고 판단하고, 또는 상기 기판의 온도를 상승시켜 상기 반도체층에 대한 상기 파장(λs)의 광의 투과율이 저하되었을 때에, 상기 반도체층이 상기 온도(Ts)에 도달하였다고 판단하는 것을 특징으로 하는 온도 측정 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기판의 온도를 계속적으로 측정하는 온도 변화 측정 장치를 사용하고, 상기 반도체층이 상기 온도(Ts)에 도달하였다고 판단한 시각에 상기 온도 변화 측정 장치에 의해 측정된 온도(Td)를, 상기 온도(Ts)와 비교하여, 그 차에 기초하여 상기 온도 변화 측정 장치의 측정 오차를 교정하는 온도 측정 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 기판의 온도를 상기 온도(Ts)보다도 높은 온도로 설정하여 상기 반도체층의 성막을 시작하고, 그 후에 상기 기판의 온도를 하강시켜 성막 중의 상기 반도체층에 대한 상기 파장(λs)의 광의 투과율이 상승한 시각에, 상기 반도체층이 상기 온도(Ts)에 도달하였다고 판단하고, 상기 시각에 상기 온도 변화 측정 장치에 의해 측정된 온도(Td)와 상기 온도(Ts)로부터, 상기 온도 변화 측정 장치의 측정 오차를 교정하는 온도 측정 방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 기판의 온도를 상기 온도(Ts)보다도 높은 온도로 설정하여 상기 반도체층의 성막을 시작하고, 그 후에 상기 기판의 온도를 하강시켜 성막 중의 상기 반도체층에 대한 상기 파장(λs)의 광의 투과율이 상승한 제1 시각에, 상기 반도체층이 상기 온도(Ts)에 도달하였다고 판단하고, 그 후에 상기 기판의 온도를 상승시켜 상기 반도체층에 대한 상기 파장(λs)의 광의 투과율이 저하된 제2 시각에, 상기 반도체층이 상기 온도(Ts)에 도달하였다고 판단하고, 상기 제1 시각과 상기 제2 시각에 상기 온도 변화 측정 장치에 의해 2회 측정된 온도의 측정값과 상기 온도(Ts)로부터 상기 온도 변화 측정 장치의 측정 오차를 교정하는 온도 측정 방법.
  5. 제2항에 있어서, 상기 반도체층의 성막이 완료된 후에, 상기 기판의 온도를 하강시켜 성막 후의 상기 반도체층에 대한 상기 파장(λs)의 광의 투과율이 상승한 시각에, 상기 반도체층이 상기 온도(Ts)에 도달하였다고 판단하고, 상기 시각에 상기 온도 변화 측정 장치에 의해 측정된 온도(Td)와 상기 온도(Ts)로부터, 상기 온도 변화 측정 장치의 측정 오차를 교정하는 온도 측정 방법.
  6. 챔버 내에서 기판을 가열하면서 상기 챔버 내로 원료 분자를 공급하여 상기 기판 상에 반도체층을 성막하는 성막 장치에 설치되어, 성막 중 또는 성막 후의 상기 반도체층의 온도를 측정하는 온도 측정 장치에 있어서,
    정해진 파장(λs)의 광을 성막 중 또는 성막 후의 상기 반도체층에 부여하는 발광 장치와, 상기 반도체층을 투과한 상기 파장(λs)의 광의 광량을 검출하는 광 검출 장치와, 상기 광 검출 장치로부터의 측정값이 부여되고 상기 기판을 가열하는 가열 장치를 제어하는 제어부가 설치되어 있으며,
    상기 반도체층에 상기 파장(λs)의 광을 부여하면서 상기 반도체층의 온도를 상승시키는 과정에서, 상기 반도체층을 투과하는 상기 광의 투과율이 저하될 때의, 상기 반도체층의 온도(Ts)와 상기 파장(λs)의 관계의 정보가, 상기 제어부에 유지되어 있고,
    상기 제어부는, 성막 중 또는 성막 후의 상기 반도체층에 상기 파장(λs)의 광을 조사하고 또한 상기 가열 장치를 제어하여 상기 기판의 온도를 하강시켜 상기 광 검출 장치에 의해 검출되는 상기 파장(λs)의 광의 광량이 상승했을 때에, 상기 반도체층이 상기 온도(Ts)에 도달하였다고 판단하고, 또는 상기 기판의 온도를 상승시켜 상기 광 검출 장치에 의해 검출되는 상기 파장(λs)의 광의 광량이 저하되었을 때에, 상기 반도체층이 상기 온도(Ts)에 도달하였다고 판단하는 것을 특징으로 하는 온도 측정 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 기판이 가열되었을 때의 온도를 계속적으로 측정하는 온도 변화 측정 장치가 설치되어 있고,
    상기 제어부에서는, 상기 반도체층이 상기 온도(Ts)에 도달하였다고 판단한 시각에 상기 온도 변화 측정 장치에 의해 측정된 온도(Td)를, 상기 온도(Ts)와 비교하여, 그 차에 기초하여 상기 온도 변화 측정 장치의 측정 오차를 교정하는 온도 측정 장치.
KR1020117016766A 2008-12-26 2008-12-26 반도체 성막시의 온도 측정 방법 및 온도 측정 장치 KR101532468B1 (ko)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2008/073702 WO2010073358A1 (ja) 2008-12-26 2008-12-26 半導体成膜時の温度測定方法および温度測定装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110115576A true KR20110115576A (ko) 2011-10-21
KR101532468B1 KR101532468B1 (ko) 2015-06-29

Family

ID=42287026

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020117016766A KR101532468B1 (ko) 2008-12-26 2008-12-26 반도체 성막시의 온도 측정 방법 및 온도 측정 장치

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8673656B2 (ko)
EP (1) EP2372752B1 (ko)
JP (1) JP5232250B2 (ko)
KR (1) KR101532468B1 (ko)
CN (1) CN102318038B (ko)
CA (1) CA2748240C (ko)
WO (1) WO2010073358A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160024665A (ko) 2014-08-26 2016-03-07 (주)코포스 싱크대 배수통용 소독장치

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012063150A (ja) * 2010-09-14 2012-03-29 Tokyo Electron Ltd 物理状態測定装置及び物理状態測定方法
US9823132B2 (en) * 2011-08-02 2017-11-21 Ysystems, Ltd. Method and apparatus for measuring temperature of semiconductor layer
DE102011053498A1 (de) * 2011-09-12 2013-03-14 Aixtron Se Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung der Verformung eines Substrates
KR101338048B1 (ko) * 2012-11-19 2013-12-09 한국과학기술연구원 자극에 따른 온도 변화 측정이 가능한 탐침 센서
JP6286215B2 (ja) * 2014-01-28 2018-02-28 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理装置
CN105441909B (zh) * 2014-07-08 2018-06-26 中微半导体设备(上海)有限公司 一种探测温度的系统和方法及设有该系统的mocvd设备
KR20160117815A (ko) 2015-03-31 2016-10-11 삼성전자주식회사 광학 검사 장치
CN105506733A (zh) * 2015-12-23 2016-04-20 圆融光电科技股份有限公司 外延生长设备

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR900005778B1 (ko) * 1984-10-17 1990-08-11 미쓰비시전기 주식회사 온도측정장치
US4841150A (en) * 1987-12-28 1989-06-20 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Reflection technique for thermal mapping of semiconductors
US5170041A (en) * 1988-02-17 1992-12-08 Itt Corporation Transmission method to determine and control the temperature of wafers or thin layers with special application to semiconductors
US4890933A (en) * 1988-02-17 1990-01-02 Itt Corporation Transmission method to determine and control the temperature of wafers or thin layers with special application to semiconductors
US5118200A (en) * 1990-06-13 1992-06-02 Varian Associates, Inc. Method and apparatus for temperature measurements
JP2687742B2 (ja) * 1991-02-04 1997-12-08 日亜化学工業株式会社 半導体結晶膜の表面状態測定方法
US6116779A (en) * 1997-03-10 2000-09-12 Johnson; Shane R. Method for determining the temperature of semiconductor substrates from bandgap spectra
JP2001289714A (ja) 2000-04-07 2001-10-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd 基板の温度計測方法及び計測装置、並びに基板の処理装置
JP2002122480A (ja) * 2000-10-12 2002-04-26 Toshiba Corp 温度測定方法および装置、並びにプラズマ処理装置
JP2002367907A (ja) 2001-06-04 2002-12-20 Inst Of Physical & Chemical Res 結晶成長装置および結晶成長方法
US7734439B2 (en) * 2002-06-24 2010-06-08 Mattson Technology, Inc. System and process for calibrating pyrometers in thermal processing chambers
JP5076278B2 (ja) * 2005-03-14 2012-11-21 日亜化学工業株式会社 電界効果トランジスタ

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160024665A (ko) 2014-08-26 2016-03-07 (주)코포스 싱크대 배수통용 소독장치

Also Published As

Publication number Publication date
EP2372752B1 (en) 2017-01-18
JP5232250B2 (ja) 2013-07-10
US20110312107A1 (en) 2011-12-22
CN102318038A (zh) 2012-01-11
EP2372752A4 (en) 2015-07-22
CA2748240C (en) 2015-01-27
CA2748240A1 (en) 2010-07-01
JPWO2010073358A1 (ja) 2012-05-31
CN102318038B (zh) 2013-05-15
EP2372752A1 (en) 2011-10-05
WO2010073358A1 (ja) 2010-07-01
US8673656B2 (en) 2014-03-18
KR101532468B1 (ko) 2015-06-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101532468B1 (ko) 반도체 성막시의 온도 측정 방법 및 온도 측정 장치
US8786841B2 (en) Thin film temperature measurement using optical absorption edge wavelength
US6191392B1 (en) Method of measuring electromagnetic radiation
TWI557399B (zh) Temperature measurement method and temperature measuring device for semiconductor layer
US8282272B2 (en) Calibration substrate and method of calibration therefor
KR102357276B1 (ko) 2개의 온도 센서 장치를 사용하여 cvd-반응기의 공정 챔버 내의 온도를 조절하기 위한 장치 및 방법
US20180223434A1 (en) Vapor growth apparatus, and vapor growth method
KR20230082660A (ko) 방사율-보정 고온측정을 위한 방법
US8575521B2 (en) Monitoring witness structures for temperature control in RTP systems
KR20040078116A (ko) 반도체 프로세싱 시스템을 보정하고 사용하는 방법
US20030231694A1 (en) Temperature-measuring device
US5856206A (en) Method for fabricating bragg reflector using in situ laser reflectometry
US20210233787A1 (en) Warp measurement device, vapor deposition apparatus, and warp measurement method
KR20000033135A (ko) 실시간 레이저 반사율 측정장치를 이용한 표면방출형 레이저용에피택시 성장 시스템 및 그를 이용한 표면방출형 레이저 제조방법
CN104180765B (zh) 化学气相沉积设备中实时测量衬底翘曲的方法及装置
TW202340687A (zh) 發射率校正高溫測量法
JP2001358083A (ja) 化学気相成長装置および化学気相成長方法
JP2970020B2 (ja) コーティング薄膜の形成方法
JPH11248539A (ja) 非接触温度測定装置
JP2008218929A (ja) 半導体基板温度測定装置およびこれを含む半導体デバイス製造装置、並びに、半導体基板の温度測定方法および半導体デバイスの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180529

Year of fee payment: 5