KR20230082660A - 방사율-보정 고온측정을 위한 방법 - Google Patents

방사율-보정 고온측정을 위한 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20230082660A
KR20230082660A KR1020237015280A KR20237015280A KR20230082660A KR 20230082660 A KR20230082660 A KR 20230082660A KR 1020237015280 A KR1020237015280 A KR 1020237015280A KR 20237015280 A KR20237015280 A KR 20237015280A KR 20230082660 A KR20230082660 A KR 20230082660A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
value
multilayer structure
correction value
layer
Prior art date
Application number
KR1020237015280A
Other languages
English (en)
Inventor
카르스텐 로젝
디르크 헤이다우젠
Original Assignee
아익스트론 에스이
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 아익스트론 에스이 filed Critical 아익스트론 에스이
Publication of KR20230082660A publication Critical patent/KR20230082660A/ko

Links

Images

Classifications

    • 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
    • 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
    • C23C16/22—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 deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/301—AIII BV compounds, where A is Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
    • C23C16/303—Nitrides
    • 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
    • C23C16/22—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 deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/34—Nitrides
    • 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
    • C23C16/458—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 characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
    • C23C16/4583—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
    • C23C16/4584—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally the substrate being rotated
    • 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
    • C23C16/46—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 characterised by the method used for heating the substrate
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/0003—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry for sensing the radiant heat transfer of samples, e.g. emittance meter
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/0003—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry for sensing the radiant heat transfer of samples, e.g. emittance meter
    • G01J5/0007—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry for sensing the radiant heat transfer of samples, e.g. emittance meter of wafers or semiconductor substrates, e.g. using Rapid Thermal Processing
    • 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
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67103—Apparatus for thermal treatment mainly by conduction
    • 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
    • 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
    • H01L21/683—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 for supporting or gripping
    • H01L21/687—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 for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—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 for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68764—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 for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by a movable susceptor, stage or support, others than those only rotating on their own vertical axis, e.g. susceptors on a rotating caroussel
    • 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
    • H01L21/683—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 for supporting or gripping
    • H01L21/687—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 for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—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 for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68771—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 for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by supporting more than one semiconductor substrate
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J2005/0074—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry having separate detection of emissivity

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Radiation Pyrometers (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

본 발명은 제1 부분의 층들 및 제1 부분의 층들 상에 증착되는 제2 부분(19)을 갖는 다층 구조(21)로 기판(22)을 코팅하기 위한 디바이스 및 방법에 관한 것이다. 제2 부분의 적어도 하나의 층의 증착 동안, 적어도 하나의 광 측정 장치(10, 11)는 층을 포함하는 기판(22)의 넓은 면 상에서 방사율 값(E) 및 반사율 값(R)을 측정한다. 이전에 결정된 보정 값(γ)을 사용해, 기판(22)의 넓은 면의 온도의 실제 값(TC)이 계산되고, 실제 값(TC)을 사용해, 기판(22)의 넓은 면의 온도의 목표 값(TS)에 대해 기판(22)의 온도를 제어하기 위해 가열 장치(5)가 제어된다. 보정 값(γ)은 제2 부분(19)의 증착 직전에 수행되는 제1 부분(18)의 증착 동안 결정되는 것이 필수적이다.

Description

방사율-보정 고온측정을 위한 방법
[0001] 본 발명은 다층 구조(multilayer structure)를 갖는 기판들의 코팅을 위한 방법에 관한 것으로, 다층 구조는 제1 부분과 제1 부분 위에 증착된 제2 부분을 가지며, 여기서, 적어도 제2 부분의 증착 동안, 층이 위치한 기판의 넓은 면에 대한 방사율 값(emissivity value) 및 반사율 값(reflectance value)은 적어도 하나의 광 측정 디바이스(optical measuring device)에 의해 측정되고, 여기서 기판의 넓은 면의 온도의 실제 값은 사전에 결정된 보정 값(correction value)을 사용해 계산되며, 가열 디바이스(heating device)는 기판의 온도를 제어하기 위해 실제 값을 사용해 기판의 넓은 면의 온도의 목표 값에 대해 조절된다.
[0002] 본 발명은 추가로, 방법을 수행하기 위한 장치에 관한 것이며, 컴퓨팅 디바이스는, 제1 층 배열체 상에 다층 구조의 제2 부분의 증착 직전에 보정 값이 기판 상의 다층 구조의 제1 부분의 증착동안 결정되는 것과 같은 방식으로 프로그램된다.
[0003] US 6,398,406 B1은 본 발명의 기술적 배경을 구성한다. 방사율-보정 고온측정(emissivity-corrected pyrometry), 또한 반사도-보정 또는 반사율-보정 또는 방사율-보상 고온측정(emissivity-compensated pyrometry)으로서 지칭되는 방법과, 측정 객체의 알려지지 않고 연속적으로 변하는 광학 특성들을 갖는 박막 증착 동안 비접촉 광학 온도 측정을 위한 방법의 사용을 그곳에 기술하고 있다. 비접촉 온도 측정을 위한 고온측정 방법에 의해, 뜨거운 측정 객체에서 방출되는 열 복사(thermal radiation)와 객체의 온도 사이의 관계가 사용되며, 이는 공지된 플랭크 복사 방정식(Planck radiation equation)으로 설명되고 실제로 해당 사전 교정에 의해 객체의 방출 정도를 제외하고 명확하게 포획된다. 측정 객체는 온도를 모니터링하거나 조절하며 광학적으로 접근할 수 있는 프로세스 챔버 내 임의의 표면일 수 있다. 본 발명에 있어서, 측정 객체는 특히 증착 프로세스 동안 프로세스 챔버 내 기판 또는 기판들의 표면이며, 그 증착 프로세스 동안 반도체 층 구조가 3 족(Group III) (Al, Ga, In) 및 질소로부터 상이하고, 거의 화학양론적 화합물(stoichiometric compound)들에 의해 생성된다.
[0004] 종래 기술은 또한 다음의 간행물로 표시된다:
W.G. Breiland,Technical Report SAND2003-1868, June 2003, 공개적으로 접근가능, 예를 들어 :
https://www.osti.gov/biblio/ 820889 또는
https://prod-ng.sandia.gov/techlib-noauth/access-control.cgi/2003/ 031868.pdf-control.cgi/2003/031868.pdf
이후 명세서에서 Breiland 2003 불리움.
[0005] 종래 기술은 또한 DE 102018106481 A1을 포함하여, 이는 특정-관련 장치를 기술한다.
[0006] 방사율 보정을 위한 공지된 방법은 측정 객체의 표면의 반사율을 측정함으로써 누락되고, 알려지지 않은 방출도를 결정하는 것에 기반한다. 광-불투명 기판들의 경우에 있어서, 방사율은 방정식 ε = 1 ― ρ을 사용해 키르히호프의 법칙의 보조에 의해 결정된다. 고온계(pyrometer)의 검출 파장은 선택된 기판(본 경우에 있어서 실리콘)이 전형적인 동작 온도(T = 600 내지 1200 ℃)들에서의 파장, 즉 800 nm 내지 1000 nm 범위 내 값에 대해 광-불투명이도록 선택된다. 반사율은 열 방출과 정확히 동일한 파장에서 측정되어, 방법은 충분히 정확하게 기능한다. 이를 위해 필요한 광은 레이저에 의해 공급될 수 있다. 실제로, 고온계들은 선명한 측정 파장을 갖지 않는 대신에, 파장 인터벌(wave interval)(대략 ± 10 nm 이지만, 또한 보다 좁거나 넓음)을 갖는다. 방출-측정 및 반사율 측정의 이러한 인터벌 폭 및 중심 파장(centroid wavelength)은 가능한 한 가깝게 서로 일치해야 한다. 반사율은 센서의 위치에서 사전정의된 파장의 광이 전송되고, 웨이퍼 표면에 수직 입사시 반사되며, 그리고 고온계 측정들과 동일한 위치에서 가능한 범위까지 반사되는 것으로서 측정된다. 반사율은 선행 교정의 도움으로 반사된 광의 측정된 신호 세기로부터 결정된다. 실제로, 열 방출과 객체의 반사율을 동시에 측정하는 것이 종종 불가능하지만, 교번적인 임시의 분리된 방식으로는 가능한데, 반사율 측정이 열 방출의 측정을 방해하지 않도록 한다.
[0007] 온도의 정밀한 측정을 위해, 2 개의 상이한 교정 단계들이 필요하며; 교정 단계들의 수행은 교정 파라미터들의 결정을 가능하게 하고, 교정 파라미터들은 측정 신호들로부터 온도의 계산에 포함된다. 이것은 흑체 복사원(blackbody radiation source)(흑체로(blackbody furnace), 특별한 기준 소스들)을 사용한 방출 측정의 교정이며, 그 교정은 강도 신호 및 측정된 온도의 링크를 생성한다. 측정 동안, 이러한 방법으로 획득된 교정 파라미터들의 사용은 알 수 없는 방사율의 효과에 의해 아직 교정되지 않은 "원시 온도(raw temperature)"의 결정을 가능하게 한다. 이와는 관계없이 교정 단계가 교정 파라미터를 결정하기 위해 사용되며, 따라서 인터벌 0...1 로부터의 반사율 값이 각각의 측정된 반사율 신호에 할당된다. 이러한 교정 단계는 공지된 온도에서 탈착(desorption)(자연 산화물 제거)의 프로세스 단계 직후 및 층 증착의 시작 전의 오염되지 않은 표면을 갖는 실리콘과 같은 잘 공지된 반사율(또는 불투명한 기판들의 경우에 있어서 방사도)의 기판들에 대해 수행된다.
[0008] 측정 프로세스에서 온도는 초기에 Breiland 2003에 기술된 바와 같은 아래의 식에 의해 계산된다:
Figure pct00001
Figure pct00002
[0009] 상기 도시된 식에서 도시된 용어들은 다음 변수들을 나타낸다:
T C : 방사율-보정 온도
E : 열 방출의 교정된 신호 (측정 신호와 입사 복사(incident radiation) 간의 선형 관계)
R : 반사율 측정의 교정된 신호 (측정 신호와 입사 복사 간의 선형 관계)
T cal, S cal : 원시 온도를 결정하기 위한 교정 파라미터들
R cal : 반사율 측정의 교정 파라미터
λ : 고온계 및 반사율 측정의 파장
c 2 : 제2 복사 상수
[0010] 상기 식들은 다음과 같이 보다 간단하게 재구성될 수 있다:
Figure pct00003
A, B : 원시 온도를 결정하기 위한 교정 파라미터들
[0011] 상기 기술된 공지된 방사율 보정 방법의 사용없이, 일정한 성장률의 박층의 증착 동안, 정현파 발진 온도 측정이 관측되며, 이는 반투명 박층에서 간섭 효과(Fabry-Perot 발진)들과 연관된다. 950 ℃에서 1100℃의 범위의 온도들에서 실리콘 상에 GaN 또는 AlGaN의 MOCVD 증착의 특정한 경우에 있어서, 발진들은 ±30℃까지 값들을 갖는다(도 4를 또한 참조). 본 방법의 목적은 온도 발진들을 ±2℃ 미만, 보다 바람직하게는 ±1℃까지 감소시키는데 있다.
[0012] Breiland 2003에 기술된 종래 기술의 온도 측정 방법이 기술된 바와 같이 수행된다면, 다수의 에러들이 발생하며, 이는 다음의 텍스트에서 기술될 것이다. 이들 에러 소스들의 전부는 방사율 보정이 불완전하게 수행되거나 인위적으로 상승되도록 하는 결과를 가져온다. 잘못된 방사율 보정은 지속적인 온도 발진들로서 나타나며, 이의 진폭은 원하는 에러의 정도보다 크다.
[0013] 특히 실리콘 상의 재료 시스템 GaN(Al-GaN)은, 층 재료 및 웨이퍼 재료에 대한 굴절률들의 값들뿐만 아니라, 반투명 층과 불투명 기판의 만남은 측정된 반사율 값(R)들이 0에 가까운 값 내지 0.5에서 발진하도록 하기 때문에, 기술된 에러 소스들에 특히 취약하다.
[0014] 관측된 에러 소스들은 다음과 같은 에러들이며, 이러한 에러들은 또한 실제로:
― 반사율 교정 동안 교정 객체의 반사율의 알려지지 않은 정확한 값을 발생하여, 교정을 위해 사용된 반사율의 값이 물리적 반사율의 값과 일치하지 않고, 방사율 보정을 위해 사용된 반사율 값들이 정확하지 않게 한다.
― 측정 광학장치 조정 및 설정 시 에러들을 발생한다.
― 반사율 측정 시 반도체 층 구조의 층 경계들에서 산란하도록 하여, 실제로 반사된 광의 일부가 포획되지 않게 한다.
― 프로세스 챔버의 뜨거운 표면들로부터 복사를 산란시켜, 프로세스 챔버 벽들과 웨이퍼 표면 상의 다중반사로 인해 측정 헤드로 산란된 복사가 들어가게 한다.
[0015] 전력 변환 또는 고주파 증폭을 위한 회로들을 위한 트랜지스터들과 같은, 전자 부품들의 생산에 있어서, 본 발명이 기반하고 있는 공지된 방법의 실시예에 의한 증착 프로세스의 제어 및 재현성과 웨이퍼당 이용 가능한 부품들의 수율은 상당히 제한적인데, 이는 측정된 웨이퍼 온도가 폐쇄 제어 루프에서 온도를 조절하기 위해 사용되기 때문이다. 온도 조절은 측정된 온도가 소정의 목표 값에 지속적으로 대응하도록 하는 방식으로 가열 디바이스를 제어하며; 이어서 물리적 온도는 측정 아티팩트(measurement artefact)를 나타내는 완전히 보정되지 않은 온도 발진들의 지속적인 진폭에 대해 상응하여 발진한다. 부품은 기판 상에 증착되고, 제1 부분 및 제2 부분을 갖는 다층 구조이다. 제1 부분에서, 전이 층(transition layer)들, 특히, AlGaN, 그리고 버퍼 층(buffer layer)들, 특히 GaN이 증착된다. AlGaN 배리어 층(barrier layer)은 2-차원 전자 가스가 GaN 층과 AlGaN 배리 층 사이의 층 경계의 영역에 형성되는 것과 같은 방식으로 GaN 버퍼 층 상에 증착된다. 재현성에 대한 부정적 영향은 특히 부품 구조가 전형적으로 Si 기판 상의 얇은 AlN 시드 층, 전이 층 시퀀스, 두꺼운 GaN 버퍼 층 시퀀스, 및 상대적으로 얇지만 온도에 민감한 AlGaN 또는 AlInN의 배리어 층으로 구성된 기능 블록들이 연속적으로 조립된다는 사실에 기인한다. 버퍼 층의 끝에서, 목표 값으로부터 물리적 온도의 편차는 지속적인 측정 온도 발진의 무작위 위상 상황에 따라 실행마다 또는 웨이퍼마다 상이한 값들을 가질 것이며, 이는 예를 들어 부품 기능에 중요한 배리어 층 구성의 상이한 값들로 변환된다.
[0016] 위에서 설명한 에러 소스들에 대한 보상으로, 이러한 측정 방법에 대해 다음과 같은 이론적 보정이 종래 기술(Breiland 2003)에 도입되었다:
접근 방식에 대한 출발점은 일련의 에러 소스들의 영향은 하나의 추가적인 보정 값(Y)에 의해 효과적으로 보상될 수 있어서, 연속적인 발진들이 이론적으로 0에 가까운 값까지 감소될 수 있다는 수학적으로 추론가능한 사실이다.
[0017] 보정은 다음과 같이 이루어진다:
Figure pct00004
Figure pct00005
[0018] 발생하는 위에서 앞서 언급된 에러 소스들을 보정하기 위해 파라미터(γ)에 의해 도입된 보정의 수학적 등가는 일반적인 형태로 도시될 수 있다. 본 문맥에서, γ는 R에 선형적으로 종속될 수 있다. γ의 오프-셋(off-set)은 측정 광학장치 내부의 광원의 반사들에만 의존한다. 오프-셋은 추가적인 교정 단계에 의해 보상될 수 있다. 모든 추가 부분(fraction)들은 R에 선형적으로 종속된다. γ = γ(R)인 간단한 표현에서, 위의 식들은 다음과 같이 재구성될 수 있다:
Figure pct00006
[0019] 추가적인 교정 파라미터(γ)를 계산하기 위해, US 6,398,406 B1 및 Breiland 2003에서 가장 큰 가능한 발진이 발생하는 특정 반도체 구조, 보다 구체적으로 DER 구조(DER = 분산 브래그 반사기(Distributed Bragg Reflector))에 대해 완전한 코팅 실행을 수행하고, 실행이 종료된 후 발진들이 가능한 한 감소되는 것과 같은 방식으로 파라미터(γ)를 조정하는 것이 제안된다. 파라미터(γ)의 값은 수동으로 결정되거나 최적화 작업(최소 분산 방법) 또는 선형 회귀(linear regression)에 의해 결정될 수 있다.
[0020] 공지된 방법은 실제 생산 환경에서, 예를 들어, 다음과 같은 많은 결점들을 가지고 있다:
― 상응하는 생산 중단시간을 별도의 교정 실행의 수행.
― 파라미터(γ)를 계산하는 동안, 자동 온도 제어를 정지시킬 필요가 있다.
― 특별한 구조로 교정 실행을 수행하는 동안, 리액터-특정 파라미터(γ)만이 계산되고, 개별 층들 또는 상이한 타입들의 부품 구조들에 대한 보정 파라미터(γ)가 결정되지 않는다. 발진 최소화 파라미터(γ)가 부품 구조 내 상이한 개별 층들에 대해 상이할 수 있다는 것이 관측되었다.
― 파라미터들의 필요하고 빈번한 재-결정의 결과로서 상당한 인력 투입.
― 수동 결정의 경우에 파라미터들 간의 적절한 일치에 대한 주관적인 평가.
[0021] 본 발명에 의해 다루어지는 문제점은 실제 값의 계산 동안 발진 온도 값을 초래하는, 실제 발생하는 에러들 및 특정 아티팩트들에 대해 보상하여, 최소한 하나 이상의 활성 영역들을 갖는 다층 구조의 제2 부분의 증착 동안, 최소로 발진하는 계산된 변수가 조절을 위해 활용 가능하게 하며, 여기서 특히 보정 값을 결정하기 위한 별도의 증착 프로세스가 생략될 수 있다.
[0022] 문제점은 청구항들에 기술된 본 발명에 의해 해결되며, 여기서 종속항들은 독립항들의 유익한 추가 개발들을 나타낼 뿐만 아니라 그 자체로서 문제에 대한 해결책들이다.
[0023] 첫째로, 그리고 본질적으로, 방사율 값 및 반사율 값은 공지된 방식으로 기판의 표면에서 측정된다. 방사율 값 및 반사율 값은 동시에 측정될 수 있다. 그러나, 방사율 값 및 반사율 값은 2번의 즉각적이고 연속적인 측정들로 결정하는 것이 또한 가능하다. 방사율-보정 실제 온도 값은 전술한 공식들, 특히 공식 (5) 및 본 출원의 개시의 내용에 포함되는 Breland 2003의 상세한 설명에 의해 결정될 수 있다. 이를 위해, 제1 부분과 제1 부분 위에 증착된 제2 부분을 포함하는 다층구조로 기판을 코팅할 때, 제1 부분의 증착 동안 보정 값이 결정된다. 이러한 보정 값은 제2 부분의 증착 동안 기판 온도의 실제 값의 계산을 위해 사용된다. 본 방법은 컴퓨팅 디바이스를 포함하는 장치에서 수행되며, 도입부에 기술된 방법에 따라서 보정 값이 먼저 계산된다. 이것은 AlGaN의 전이 층들 및/또는 GaN의 버퍼 층들을 포함할 수 있는 다층 구조의 제1 부분의 증착시 본 발명에 따라서 이루어진다. 다층 구조의 제2 부분의 증착 직전에 계산된 보정 값은 기판 온도의 조절을 위해 제2 부분의 증착 동안 기판 온도의 실제 값을 결정하기 위해 사용된다. 다층 구조의 제2 부분은 바람직하게 다층 구조의 활성 층들 또는 층 영역들을 포함한다. 예를 들어, 제2 부분은 GaN의 버퍼 층의 상부 영역을 포함할 수 있고, 적어도 버퍼 층 위에 증착되는 AlGaN 배리어 또는 AlInN 배리어의 하부 영역을 포함할 수 있다. 특히 다층 구조의 제2 부분은 바로 인접한 층들의 영역들을 포함하고, 바로 인접한 층들은 이들의 경계 영역에 2-차원 전자 가스를 형성할 수 있어서, 다층 구조는 전계 효과 트랜지스터들을 제조하기 위해 사용될 수 있다.
[0024] 공지된 방법의 발명에 따른 추가 개발 때문에, 더 이상 다층 구조의 실제 증착 프로세스를 수행하기 전에 보정 값을 계산하기 위한 별도의 증착 프로세스를 수행할 필요가 없다. 보정 값은 다층 구조의 증착 동안, 실제 다층 구조의 활성 영역의 증착 전에 시간적으로 원위치에서 어느 정도 결정된다. 또한, 다수의 기판들을 증착할 때 각각의 기판을 위한 개별 보정 값을 결정할 수 있다.
[0025] 방법의 바람직한 변형은 특히 다층 구조의 제1 부분이 다수의 버퍼 또는 전이 층들을 갖는 것으로 이루어진다. 다층 구조의 제2 부분은 바람직하게 적어도 하나의 배리어 층을 포함한다. 방사율 값 및/또는 반사율 값의 측정은 바람직하게 800 nm 내지 1000 nm 범위의 파장에서 수행된다. 기판은 이러한 파장에서 광에 대해 불투명일 수 있다. 적어도 하나의 영역에서, 바람직하게 제1 및 제2 부분의 층은 이러한 파장에서 광에 대해 투명이다.
[0026] 보정 값은 바람직하게 시간적으로 일정하게 유지되는 기판의 온도에서 계산된다. 이러한 목적으로, 기판은 기판 온도의 조절없이 일정한 열 출력으로 가열될 수 있다. 기판은 제어된 방식으로 보정 값 결정 단계 전에 목표 온도로 제공될 수 있다. 전술한 이유들 때문에, 측정된 기판 온도는 이러한 프로세스 동안 발진할 수 있다. 기판이 일정한 열 출력만으로 가열되는 결과로 조절이 중단된다. 기판의 온도가 정상 상태에 도달하는 소정의 시간 후, 보정 값은 기판의 온도가 일정하게 유지되는 보정 값 결정 단계에서 Breiland 2003 및 US 6,398,406 B1의 도입부에 기술된 방법에 따라서 결정된다. 보정 값의 결정은 싱글 단계로 이루어질 수 있다. 그러나, 다층 구조의 제1 부분의 증착 동안 기판의 온도를 각각 중간 보정 값을 결정하기 위한 여러 단계들을 일정하게 유지하는 것이 또한 가능하다. 이러한 방법으로, 위에 제시된 공식(1 내지 5)들, 특히 공식(5)을 사용해, 반사율에 종속될 수 있는 보정 값은 공식(5)에 따라서 계산된 전술한 실제 온도(TC)가 최소 발진을 나타내는 것과 같은 방식으로 수치 최적화, 예를 들어, 선형 회귀에 의해 결정된다. 보정 값 결정 단계를 위한 시간적 길이 또는 중간 보정 값을 결정하기 위한 단계는 발진 주기의 적어도 1/4 및/또는 적어도 40초, 전형적으로 약 100초이다.
[0027] 보정 값의 계산은 다층 구조의 제1 부분의 증착 동안에만 수행되지 않을 수 있다. 또한 보정 값의 추가 계산은, 특히 제1 부분이 증착될 때 획득된 보정 값을 최적화하기 위해 제2 부분의 증착 동안 이루어질 수 있다.
[0028] 이어서, 제2 부분의 증착 동안, 온도 측정은 다층 구조의 제1 부분의 증착 동안 하나 이상의 단계들에서 획득된 보정 값에 의해 보정될 수 있다. 그 다음, 보정 값과 후속적인 온도의 실제 값 모두의 계산은 측정 디바이스의 프로그램 또는 컴퓨팅 디바이스의 프로그램에 의해 수행될 수 있다. 이는 자동화된 방식으로 수행될 수 있다. 보정 값의 계산은 다층 구조의 제1 부분의 증착 동안 연속적으로 최적화될 수 있다. 보정 값의 계산은 기판의 표면 온도가 가능한 한 일정한 값으로 유지되는 자동 온도 조절이 층 구조에 악영향이 없이 스위치 오프될 수 있는 부품 구조의 증착 단계에서 이루어는 것이 바람직하다. 또한 실제 온도의 계산을 위한 파라미터 결정은 조절이 스위치 오프되는 동안 이루어지는 것이 바람직하다. 전이 층 시퀀스가 시드 층과 버퍼 층 사이에 증착되는 코팅 프로세스의 시간적 영역들은 이러한 면에서 특히 적합한 것으로 입증되었다. 버퍼 층의 증착의 시작은 또한 보정 값의 파라미터 결정에 적합하다. 층 구조의 증착 동안 보정 값의 연속적인 계산이 유리한데, 이는 이러한 방법으로 실제 물리적 온도가 충분히 일정하게 유지될 수 있기 때문이다. 발진 시각표들의 품질에 따라서, 전체 발진 주기의 일부는 이미 보정 값을 계산하기에 충분하다. 이러한 계산은 제어 루프의 일부일 것이며, 계산 에러의 결정은 자동화된 계산이 다음 부분을 위해 사용되거나 사용되지 않는데 관계없이 장점으로서 사용될 수 있다.
[0029] 또한, 본래 설명된 증착 프로세스를 따르는 다른 증착 프로세스에서 기판 온도의 실제 값을 결정하기 위해 증착 프로세스에서 계산된 보정 값 및/또는 상기 프로세스 동안 계산된 파라미터들을 사용하는 것이 제공될 수 있다.
[0030] 방법을 수행하기 위한 장치는 리액터 하우징과 리액터 하우징 내에 배열된 가스 유입 요소를 포함하며, 이를 통해 메인 5 족(main group V) 원소의 수소화물 및 메인 3 족의 원소의 유기금속 화합물을 함유할 수 있는 가스들을 처리한다. 메인 5 족의 원소들은 질소, 비소, 인 또는 텔루르일 수 있다. 메인 3 족의 원소들은 알루미늄, 갈륨 또는 인일 수 있다. 프로세스 가스들은 불활성 가스, 예를 들어, 수소와 함께 프로세스 챔버 내로 공급된다. 프로세스 챔버의 바닥은 서셉터로 형성될 수 있다. 기판들은 서셉터 상에 지지될 수 있다. 그러나 서셉터가 특히 적어도 하나의 기판이 안착되는 서셉터의 중심 주위의 원호(circular arc) 상에 배열된 하나 이상의 기판 캐리어들을 포함하는 것이 또한 제공된다. 가스 유입 요소는 프로세스 챔버의 중심에 배열될 수 있다. 프로세스 챔버는 프로세스 챔버 천장에 의해 위쪽으로 구분된다. 이것은, 예를 들어, 광 측정 디바이스, 고온계, 레이저 또는 다수의 고온계들의 빔 경로를 통과하는 개구를 가질 수 있다. 빔 경로는 측정 지점에서 기판을 만나므로, 기판, 또는 기판 상에 증착된 층의 표면의 반사율 및 방사율이 고온계 또는 고온계들에 의해 결정될 수 있다. 도입부에 기술된 방법에 따라서, 온도는 반사율 값 및 방사율 값으로부터 측정될 수 있다. 일정한 층 성장의 결과로서 층 두께가 변하기 때문에 발생하는 실제 온도의 계산을 위해 사용된 측정 값들의 발진들로 인해, 전술한 방법에 의한 보정이 필요하다. 이는 장치의 컴퓨팅 디바이스를 사용해 이루어진다. 컴퓨팅 디바이스는 다층 구조의 제1 부분의 증착 동안 보정 값이 계산되고, 다층 구조의 제2 부분의 증착들 동안 사용되는 것과 같은 방식으로 프로그램된다.
[0031] 다음의 텍스트에서, 본 발명의 예시적인 실시예가 첨부 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도면들은 도시한다:
도 1은 방법의 수행을 위한 장치의 단면을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에서 라인 II-II에 따른 단면을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 실리콘 기판(22) 상에 증착된 다층 구조(21)의 예시적인 실시예를 나타내는 도면이다.
도 4는 보정 값 결정 단계 동안 반사율 값(R) 및 방사율 값(E) 그리고 보정 없이 이들로 부터 계산된 온도의 시간 곡선을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4에 따른 표시 방식으로 반사율 값(R), 방사율 값(E), 그리고 보정과 함께 다층 구조의 활성 영역의 증착 동안 계산된 보정된 온도를 나타내는 도면이다. 온도는 여기서 약하게 발진하는 것으로서 표시된다. 이상적으로, 온도의 시간 곡선은 변동들이 없거나 단지 약간의 변동들만이 있어서, 도표에서 직선일 것이다.
[0032] 도 1 및 도 2에 표시된 CVD 리액터는 리액터 하우징(1), 리액터 하우징(1) 내에 배열된 가열 디바이스(5), 가열 디바이스(5) 위에 배열된 서셉터(4), 및 예를 들어 TMGa, TMAl, NH3, AsH3, PH3 및 H2 를 공급하기 위한 가스 유입 요소(2)를 갖는다. 서셉터(4)는 회전 구동 디바이스(14)의 도움으로 수직 회전 축(A)을 중심으로 회전된다. 이를 위해, 구동 샤프트(9)는 회전 구동 디바이스(14)와 서셉터의 하부(5) 모두에 연결된다.
[0033] 기판들(7)은 가열 디바이스(5)로부터 떨어져 대향하는 서셉터(4)의 수평면 상에 위치된다. 기판 홀더들(6)이 제공되며, 기판 홀더들(6) 상에 기판들(7)이 놓인다. 기판들(7)은 회전 축(A)의 외측에 방사상으로 놓이고, 기판 시트들에 의해 포지션에 고정된다.
[0034] 2 개의 측정 장치들이 제공된다. 방사율 측정 디바이스(10)는 고온계의 형태를 가질 수 있다. 반사율 측정 디바이스(11) 또한 고온계의 형태를 가질 수 있다. 빔 스플리터(12)가 제공될 수 있으며, 입력 빔은 2 개의 측정 장치들(10, 11) 위로 분할될 수 있다. 빔 경로는 측정 포인트(13)에서 기판(7)과 만난다. 도 2는 측정 포인트(13)가 서셉터(4)의 회전 동안 모든 기판들(7)에 대해 통과하는 것을 나타낸다.
[0035] 도 3은 코팅 프로세스에 있어서 여러 연속적인 코팅 단계들에서 차례로 증착되는 다층 구조(21)를 도시한다. 우선, AlN 또는 InN의 결정핵 형성 층(23)이 실리콘 기판(22) 상에 증착된다. 이어서, 제1 AlGaN 층(24)이 결정핵 형성 층(23) 상에 증착된 다음에, 제2 AlGaN 층(25)이 증착되고, 이 위에 제3 AlGaN 층(26)이 증착된다. 3 개의 AlGaN 층들(24 내지 26)은 전이 층들을 구성한다. 전이 층들의 알루미늄 함량은 점진적으로 감소될 수 있다.
[0036] 이어서, GaN의 제1 버퍼 층(27)이 전이 층들(24 내지 26) 상에 증착된다. 층은 C-도핑될 수 있다. 그 다음, 또한 GaN의 제2 버퍼 층(28) ― 도핑되지 않을 수 있음 ― 이 제1 버퍼 층(27) 상에 증착된다.
[0037] 다층 구조(21)의 제1 부분은 결정핵 형성 층(23)으로 시작하여 제2 버퍼 층(28)의 상부 영역까지 연장되어 다층 구조(21)의 영역으로 지정된다. 제1 부분에 속하지 않는 버퍼 층(26)의 상부 영역은 약 100 nm의 최소 두께를 갖는다.
[0038] AlGaN 또는 AlInN의 배리어 층(30)이 제2 버퍼 층(28) 상에 증착된다. 적어도 배리어 층(30)의 하부 영역 ― 하부 영역의 두께는 제2 버퍼 층(28)의 두께의 약 1/10일 수 있음 ― 은 다층 구조(21)의 제2 부분으로 지정되고, 제2 버퍼 층(28)의 상부 영역에 대해서도 유사하다.
[0039] 도 3에서, 참조 번호들(17, 17')로 지정된 2 개의 영역들이 표시되며, 이 동안 보정 값들이 계산된다. 도 3에 따른 예시에서, 이들 보정 값 결정 단계들(17, 17')은 서로 그리고 제2 부분(19)으로부터 공간적으로 분리된다. 다층 구조의 증착 동안, 보정 값 결정 단계들(17, 17')은 서로 그리고 제2 부분(19)의 증착의 시작으로부터 시간적으로 분리된다. 보정 값의 선택적 최적화는 제2 부분(19)의 증착 시간 동안, 즉 보정 값이 사용되는 동안 여전히 수행될 수 있다.
[0040] 이어서, P-도핑 GaN의 커버 층이 배리어 층(30) 상에 증착된다. 그러나, 커버 층(31) 및 제2 버퍼 층(28)이 또한 다층 구조(21)의 제2 부분의 일부로서 카운트될 수 있다.
[0041] 기판 온도의 실제 값(TC)은 제1 부분의 증착 동안 계산된다. 이러한 계산은 다음의 공식에 따라 이루어진다.
Figure pct00007
[0042] 그러나, 실제 값은 또한 다음 공식에 따라서 계산될 수 있다.
Figure pct00008
상기 공식들에 표시된 용어들은 다음의 변수들을 나타낸다.
T C : 방사율-보정 온도
E : 열 방출의 교정된 신호 (측정 신호와 입사 복사 간의 선형 관계)
R : 반사율 측정의 교정된 신호 (측정 신호와 입사 복사 간의 선형 관계)
T cal, S cal : 원시 온도를 결정하기 위한 교정 파라미터들
R cal : 반사율 측정의 교정 파라미터
λ : 고온계 및 반사율 측정의 파장
c 2 : 제2 복사 상수
[0043] 보정 값(γ) 뿐만 아니라 파라미터들(A 및 B)이 조정되거나 계산된다.
[0044] 층의 반사율은 방사율 측정 디바이스(10)에 의해 측정된다. 지속적으로 성장하는 층과 변하는 반사들 및 층 두께들 때문에, 방사율 값(E)은 도 4에 개략적으로 도시된 발진 경로를 갖는다. 반사율 측정 디바이스(11)에 의해 측정된 반사율 값(R)은 또한 동일한 이유들로 발진 경로를 갖는다. 이로부터 계산된 기판 온도의 실제 값(TC)이 또한 발진 경로를 갖는다. 실제 값(TC)은 목표 값(TS)에 대해 기판 온도를 조절하기 위해 사용된다. 이는 도 4에 표시된 기판의 물리적 온도가 또한 발진 경로를 갖는 이유이다. 발진 곡선의 주기 길이는 파장은 950 nm의 파장 및 약 3의 굴절률(n)을 갖는 약 100 내지 200 이다.
[0045] 보정 값(γ) 또는 다수의 중간 보정 값(γ)들은 제1 부분의 증착 동안 하나 이상의 보정 값 결정 단계들(17, 17')에서 계산된다. 보정 값 결정 단계들(17, 17')의 길이는 적어도 주기 길이의 1/4의 시간과 동일하다. 기판 표면의 온도(T)는 보정 값 결정 단계들(17, 17') 전에 목표 값에 대해 조절된다. 도 4에 표시된 바와 같이, 방사율(E) 및 반사율(E)의 발진 때문에, 온도가 발진한다. 물리적 기판 온도(T)는 조절을 중단함으로써 보정 값 결정 단계들(17, 17') 직전에 일정하게 유지된다. 온도(T)는 정상 상태에 도달한다. 보정 값 결정 단계들(17, 17')에서, 가열 디바이스(5)는 조절되지 않고, 일정한 전력으로 통전된다. 방사율(E) 및 반사율(R)의 측정된 값이 발진한다. 그러나 온도(T)는 일정하게 유지된다. 컴퓨팅 디바이스(15)의 도움으로, 특히, 공식(5)의 응용에 있어서, 보정 값(γ)은 계산된 온도(TC)가 가능한 한 작게 변하도록 하는 것과 같은 방식으로 변한다. 이러한 맥락에서, 교정 파라미터들(A 및 B)이 동시에 결정된다.
[0046] 보정 값(γ)의 계산은 또한 보정 값 결정 단계들(17, 17') 이후에 수행될 수 있다. 핵심 포인트는 측정 값들이 계산이 수행될 수 있는 보정 값 결정 단계에서 기록된다는 것이다.
[0047] 다수의 보정 값 결정 단계들(17, 17')이 필요하다면, 보정 값(γ)이 점진적으로 최적화될 수 있다.
[0048] 상부 버퍼 층(28)과 그 위에 위치된 배리어 층(30) 사이의 경계 층(29)의 증착을 위해, 다층 구조(19)의 제2 부분에서, 또한 보정 단계에서, 기판 온도의 실제 값은 공식(5)에 따라서 계산된다. 이어서, 기판 표면의 물리적 온도(T)가 도 5에 대략적으로 도시된 바와 같이 진행한다. 발진은 도 4에 예시된 온도 곡선의 발진보다 작은 진폭을 갖는다. 이상적으로, 온도 곡선은 더 이상 발진을 보여주지 않는다. 따라서, 특히 기판 표면의 온도의 실제 값을 결정하기 위해 버퍼 층(28)과 배리어 층(30)의 증착 동안 방사율-보정 고온측정이 수행되는 것이 제공되며, 여기서 보정 값(γ)은 동일한 증착 프로세스 동안 직전에 획득된다.
[0049] 도 2는 전체 6 개의 기판들을 도시한다. 각각의 기판에 대해, 개별적으로 할당된 보정 값(γ)이 계산될 수 있으며, 이어서 다층 구조의 제2 부분(19)의 증착 동안 사용한다.
[0050] 앞서의 설명들은 전반적으로 출원에 포함된 모든 발명들의 설명으로서 역할을 하도록 하기 위한 것이며, 이들의 각각은 또한 적어도 다음 특징 조합들을 통해 최신 기술을 발전시키고, 여기서 구체적으로 이들 특징 조합들 중 2 개, 그 이상, 또는 전부가 또한 조합될 수 있다 :
[0051] 본 방법은 제2 부분(19)의 증착 직전에 일어나는 제1 부분의 증착 동안 보정 값(γ)이 결정되는 것을 특징으로 한다.
[0052] 본 방법은 다층 구조(21)의 제1 부분(18)이 다수의 버퍼 또는 전이 층들(23 내지 28) 및/또는 다층 구조(21)의 제2 부분(19)이 적어도 하나의 배리어 층(30)을 갖는 것을 특징으로 한다.
[0053] 본 방법은 방사율 값(E) 및/또는 반사율 값(R)의 측정이 800 nm 내지 1000 nm의 범위의 파장(λ)에서 수행되고 그리고/또는, 기판(22)이 방사율 값(E) 및/또는 반사율 값(R)이 측정되는 파장(λ)을 갖는 광, 그리고 제1 부분과 제2 부분(19)의 층들에 대해 불투명하지만, 제1 부분과 제2 부분(19)의 영역에서 적어도 몇몇 층들은 투명하거나 반-투명인 것을 특징으로 한다.
[0054] 본 방법은 보정 값(γ)이 결정되는 보정 값(γ)의 결정 직전에 기판(22)을 시간적으로 일정하게 유지되고, 측정된 온도(TM)로 가열되어, 보정 값(γ)이 결정되고 그리고/또는, 기판(22)이 보정 값 결정 단계들(17, 17') 동안 일정한 열 출력으로 온도 조절을 하지 않고 가열되는 것을 특징으로 한다.
[0055] 본 방법은 방사율 값(E) 및/또는 반사율 값(R)이 다층 구조(21)의 증착 동안 주기적으로 변하는 것을 특징으로 하며, 여기서 시간적 길이 보정 값 결정 단계들(17, 17')은 적어도 주기의 1/4과 동일하고 그리고/또는 최대로 전체 주기의 1/2, 및/또는 최대 100 초와 동일하다.
[0056] 본 방법은 보정 값(γ)의 결정이 다수의 보정 값 결정 단계들(17, 17')에서 수행되고, 각각 휴지(pause) 후 시간적으로 연속적으로 완료되는 것을 특징으로 하며, 여기서 각각의 경우에 중간 보정 값이 결정되고, 보정 값(γ)이 중간 보정 값들을 사용해 계산되고 그리고/또는, 제2 부분(19)의 증착 동안 보정 값(γ)을 최적화하기 위해 중간 보정 값이 결정된다.
[0057] 본 방법은 기판(22)이 실리콘 기판이고 그리고/또는 다층 구조(21)가 메인 3 족 및 5 족의 원소들의 층들을 포함하고 그리고/또는, 보정 값(γ)이 결정되는 증착 동안, 하나 이상의 버퍼 또는 전이 층들(23 내지 28)이 갈륨, 질소 및/또는 알루미늄을 포함하고 그리고/또는, 배리어 층(30)이고 그리고/또는, 제1 부분(18)이 조성의 관점에서 제2 부분(29)의 적어도 하나의 층(30)과 유사한 적어도 하나의 층(23 내지 26)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
[0058] 본 방법은 가열 디바이스(5)에 의해 가열되는 서셉터(4) 상에 CVD 리액터 다수의 기판들(22)의 리액터 하우징(1)이 다층 구조(21)로 동시에 코팅되며, 여기서 개별적인 보정 값(γ)이 기판들(22)의 각각에 대해 계산되며, 기판(22)의 온도의 개별적인 실제 값(TC)이 개별적인 보정 값(γ)에 의해 계산되는 것을 특징으로 한다.
[0059] 장치는, 제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 기술된 바와 같은 방법에 따라서, 제1 층 배열체 상에 다층 구조(21)의 제2 부분의 증착 직전에, 기판(22) 상에 다층 구조(21)의 제1 부분(18)의 증착 동안 보정 값(γ)이 결정되는 것과 같은 방식으로 컴퓨팅 디바이스(15)가 프로그램되는 것을 특징으로 한다.
[0060] 모든 개시된 특징(개별적으로, 또한 서로의 조합으로)들은 발명에 핵심적이다. 연관된/첨부된 우선권 문서들(이전 출원의 사본)의 개시의 내용은 또한 본 출원의 청구항들에 이들 문서들의 특징들을 포함하기 위해, 전체가 출원의 개시에 포함된다. 심지어 참조된 청구의 특징들 없이도, 그들의 특징들을 갖는 종속항들은, 특히 이들 청구항들에 기초하여 분할 출원들을 출원하기 위한 관점에서, 최신 기술의 독립적인 발명적 추가 개발들을 특징으로 한다. 각각의 청구항에 기술된 발명은 앞선 설명에서 제시된, 특히 참조 번호들로 지정되고 그리고/또는 참조 부호들의 목록으로 제시된 특징들 중 하나 이상을 추가적으로 포함할 수 있다. 발명은 또한 앞선 설명에서 특정된 특징들 중 몇몇이 실현되지 않는, 특히 이들이 각각의 의도된 용도에 명백히 핵심적이지 않거나 기술적으로 등가 기능을 갖는 기타 수단들에 의해 대체될 수 있는 정도까지 디자인 형태들에 관한 것이다.
1 : 리액터 하우징 2 : 가스 유입 요소
3 : 가스 공급 라인 4 : 서셉터
5 : 가열 디바이스 6 : 기판 홀더
7 : 기판 8 : 프로세스 챔버
9 : 회전축 10 : 방사율 값 측정 디바이스
11 : 반사율 값 측정 디바이스 12 : 빔 스플리터
13 : 측정 포인트 14 : 회전 구동 디바이스
15 : 컴퓨팅 디바이스 17 : 보정 값 결정 단계
17' : 보정 값 결정 단계 18 : 다층 구조의 제1 부분
19 : 보정 단계, 다층 구조의 제2 부분
20 : 결정 단계 21 : 다층 구조
22 : 기판 23 : 결정핵 생성 층
24 : 전이 층 25 : 전이 층
26 : 전이 층 27 : 버퍼 층
28 : 버퍼 층 29 : 경계 층, 2-차원 전자 가스
30 : 배리어 층 31 : 커버 층
γ : 보정 값 λ : 파장
A : 회전 축 A : 교정 파라미터
B : 교정 파라미터 E : 방사율 값
R : 반사율 값 TC : 보정 온도, 온도 실제 값
TM : 측정 온도 TS : 온도 목표 값

Claims (15)

  1. 다층 구조(21)로 기판(22)을 코팅하는 방법으로서,
    상기 다층 구조는 제1 부분(18)의 층들 및 상기 제1 부분(18)의 층들 위에 증착된 제2 부분(19)의 층들을 포함하며,
    상기 제2 부분의 적어도 하나의 층의 상기 증착 동안, 상기 층을 갖는 상기 기판(22)의 넓은 면 위의 방사율 값(emissivity value)(E) 및 반사율 값(reflectance value)(R)이 적어도 하나의 광 측정 디바이스(10, 11)에 의해 측정되며,
    상기 기판(22)의 상기 넓은 면의 온도의 실제 값(TC)은 이전에 결정된 보정 값(γ)을 사용해 계산되고, 가열 디바이스(5)는 상기 실제 값(TC)을 사용해 상기 기판(22)의 상기 넓은 면의 상기 온도의 목표 값(TS)에 대해 상기 기판(22)의 상기 온도를 조절하기 위해 조절되고,
    상기 보정 값(γ)은 상기 제2 부분(19)의 상기 증착 직전에 수행된 상기 제1 부분(18)의 상기 증착 동안 결정되는,
    다층 구조로 기판을 코팅하는 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 다층 구조(21)의 상기 제1 부분(18)은 다수의 버퍼 또는 전이 층들(23 내지 28)을 포함하고 그리고/또는 상기 다층 구조(21)의 상기 제2 부분(19)은 적어도 하나의 배리어 층(30)을 포함하는,
    다층 구조로 기판을 코팅하는 방법.
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 방사율 값(E) 및/또는 상기 반사율 값(R)의 상기 측정은 800 nm 내지 1000 nm 범위의 파장(λ)에서 수행되는,
    다층 구조로 기판을 코팅하는 방법.
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판(22)은 상기 방사율 값(E) 및/또는 상기 반사율 값(R)이 측정되는 상기 파장(λ)의 광에 대해 불투명하고, 상기 제1 부분(18) 및 상기 제2 부분(19)의 층들, 그러나 적어도 상기 제2 부분(19)의 영역 내 상기 층들은 투명 또는 반투명인,
    다층 구조로 기판을 코팅하는 방법.
  5. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보정 값(γ)의 상기 결정 직전에, 상기 기판(22)은 시간적으로 일정하게 유지된 측정 온도(TM) ― 상기 보정 값(γ)이 결정됨 ― 로 가열되는,
    다층 구조로 기판을 코팅하는 방법.
  6. 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    보정 값 결정 단계(17, 17') 동안, 상기 기판(22)은 온도 조절없이 일정한 열 출력으로 가열되는,
    다층 구조로 기판을 코팅하는 방법.
  7. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다층 구조(21)를 증착하는 동안 상기 방사율 값(E) 및 상기 반사율 값(R)이 주기적으로 변하며,
    시간적 길이 보정 값 결정 단계(17, 17')는 적어도 상기 주기의 1/4 및/또는 최대로 1/2 또는 전체 주기, 및/또는 최대 100 초인,
    다층 구조로 기판을 코팅하는 방법.
  8. 제1 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보정 값(γ)의 상기 결정은 다수의 보정 값 결정 단계들(17, 17')에서 수행되고, 각각 휴지(pause) 후 시간적으로 연속적으로 완료되며,
    중간 보정 값이 각각의 경우에 결정되고,
    상기 보정 값(γ)은 상기 중간 보정 값들을 사용해 계산되고 그리고/또는 중간 보정 값은 상기 보정 값(γ)을 최적화하기 위해 상기 제2 부분(19)의 상기 증착 동안 결정되는,
    다층 구조로 기판을 코팅하는 방법.
  9. 제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판(22)은 실리콘 기판이고 그리고/또는 상기 다층 구조(21)는 메인 3 족 및 5 족의 원소들의 층들을 포함하는,
    다층 구조로 기판을 코팅하는 방법.
  10. 제1 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보정 값(γ)이 결정되는 증착 동안, 상기 하나 이상의 버퍼 또는 전이 층들(23 내지 28)은 갈륨, 질소 및/또는 알루미늄을 포함하는,
    다층 구조로 기판을 코팅하는 방법.
  11. 제1 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배리어 층(10)은 AlGaN 층 또는 AlInN 층인,
    다층 구조로 기판을 코팅하는 방법.
  12. 제1 항 내지 제11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 부분(18)은, 조성의 관점에서 상기 제2 부분(19) 중 적어도 하나의 층(30)과 유사한 적어도 하나의 층(23 내지 26)을 포함하는,
    다층 구조로 기판을 코팅하는 방법.
  13. 제1 항 내지 제12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    가열 디바이스(5)에 의해 가열되는 서셉터(4) 상의 CVD 리액터 다수의 기판들(22)의 리액터 하우징(1)은 다층 구조(21)로 동시에 코팅되고,
    개별적인 보정 값(γ)은 상기 기판들(22)의 각각에 대해 계산되고, 상기 기판(22)의 온도의 개별적인 실제 값(TC)은 상기 개별적인 보정 값(γ)에 의해 계산되는,
    다층 구조로 기판을 코팅하는 방법.
  14. 제1 항 내지 제13 항 중 어느 한 항 항에 따른 방법을 수행하기 위한 장치로서,
    리액터 하우징(1) 내에 배열되고 이를 통해 프로세스 가스들이 프로세스 챔버(8) 내로 공급되는 가스 유입 요소(gas inlet element)(2),
    상기 프로세스 챔버(8)를 향해 대향하는 표면을 갖는 서셉터(4) ― 상기 서셉터는 가열 디바이스(5)에 의해 가열될 수 있고, 기판들(22)은 상기 프로세스 챔버(8)를 대향하는 상기 서셉터의 상기 표면 상에 배열될 수 있음 ―,
    상기 프로세스 챔버(8)를 대향하는 상기 기판(22)의 넓은 면의 방사율 값(E) 및 반사율 값(R)을 측정하기 위한 하나 이상의 광 측정 디바이스들(10, 11), 및
    상기 적어도 하나의 광 측정 디바이스(10, 11)에 의해 측정된 상기 방사율 값(E) 및 상기 반사율 값(R)을 사용해 상기 기판(22)의 상기 온도를 조절하기 위한 조절 디바이스 ― 컴퓨팅 디바이스(15)는 보정 값(γ)을 결정하고, 상기 보정 값(γ)을 사용해 상기 온도의 실제 값(TC)을 계산할 수 있음 ― 를 가지며,
    상기 컴퓨팅 디바이스(15)는 상기 보정 값(γ)이, 제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 기술된 바와 같은 방법에 따라서, 상기 제1 층 배열체 상에 상기 다층 구조(21)의 상기 제2 부분(19)의 상기 증착 직전에, 상기 기판(22) 상에 상기 다층 구조(21)의 제1 부분(18)의 상기 증착 동안 결정되는 것과 같은 방식으로 프로그램되는,
    방법을 수행하기 위한 장치.
  15. 전술한 항들 중 어느 한 항의 특정한 특징 중 하나 이상을 특징으로 하는,
    방법 또는 장치.
KR1020237015280A 2020-10-09 2021-10-05 방사율-보정 고온측정을 위한 방법 KR20230082660A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020126597.2 2020-10-09
DE102020126597.2A DE102020126597A1 (de) 2020-10-09 2020-10-09 Verfahren zur emissivitätskorrigierten Pyrometrie
PCT/EP2021/077333 WO2022073951A1 (de) 2020-10-09 2021-10-05 Verfahren zur emissivitätskorrigierten pyrometrie

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230082660A true KR20230082660A (ko) 2023-06-08

Family

ID=78085671

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020237015280A KR20230082660A (ko) 2020-10-09 2021-10-05 방사율-보정 고온측정을 위한 방법

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20230374664A1 (ko)
EP (1) EP4225969A1 (ko)
JP (1) JP2023546348A (ko)
KR (1) KR20230082660A (ko)
CN (1) CN116648606A (ko)
DE (1) DE102020126597A1 (ko)
TW (1) TW202221292A (ko)
WO (1) WO2022073951A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022101809A1 (de) 2022-01-26 2023-07-27 Aixtron Se Verfahren zur emissivitätskorrigierten Pyrometrie
DE102022101806A1 (de) 2022-01-26 2023-07-27 Aixtron Se Verfahren zur emissivitätskorrigierten Pyrometrie

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6349270B1 (en) 1999-05-27 2002-02-19 Emcore Corporation Method and apparatus for measuring the temperature of objects on a fast moving holder
US6398406B1 (en) 2000-06-01 2002-06-04 Sandia Corporation Temperature determination using pyrometry
JP7037372B2 (ja) * 2017-03-28 2022-03-16 株式会社ニューフレアテクノロジー 成膜装置および成膜方法
DE102018106481A1 (de) 2018-03-20 2019-09-26 Aixtron Se Vorrichtung und Verfahren zum Messen einer Oberflächentemperatur von auf einem drehenden Suszeptor angeordneten Substraten

Also Published As

Publication number Publication date
CN116648606A (zh) 2023-08-25
US20230374664A1 (en) 2023-11-23
TW202221292A (zh) 2022-06-01
DE102020126597A1 (de) 2022-04-14
JP2023546348A (ja) 2023-11-02
EP4225969A1 (de) 2023-08-16
WO2022073951A1 (de) 2022-04-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7833348B2 (en) Temperature control method of epitaxial growth apparatus
US10943771B2 (en) Methods for thermally calibrating reaction chambers
US8047706B2 (en) Calibration of temperature control system for semiconductor processing chamber
TWI661085B (zh) 利用兩溫度感測裝置來控制ｃｖｄ反應器之處理室內之溫度的裝置與方法
KR20230082660A (ko) 방사율-보정 고온측정을 위한 방법
JP5854731B2 (ja) 成膜装置及びこれを用いた成膜方法
JP6279396B2 (ja) 気相成長方法及び気相成長装置
TW201237376A (en) Methods and systems for in-situ pyrometer calibration
JP5232250B2 (ja) 半導体成膜時の温度測定方法
TW201940850A (zh) 用於測量佈置在旋轉基板座上之基板的表面溫度之裝置及方法
US20180223434A1 (en) Vapor growth apparatus, and vapor growth method
TW201843344A (zh) 用於熱處理基板之方法及裝置
CN103649702B (zh) 半导体层的温度测定方法以及温度测定装置
JP6272743B2 (ja) 基板処理装置
KR20150056269A (ko) 기판 처리 장치 및 처리 방법과 이를 이용한 레이저 열처리 장치 및 레이저 열처리 방법
JP7037372B2 (ja) 成膜装置および成膜方法
JP4980100B2 (ja) ウエハ加熱成膜装置、及びウエハ温度制御方法
TW202340687A (zh) 發射率校正高溫測量法
TW202346816A (zh) 發射率校正高溫測量法
CN108511333B (zh) 外延晶片的制造方法