JP2001358083A - Chemical vapor growth device and method - Google Patents
Chemical vapor growth device and methodInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は加熱しながら半導体ウェ
ハ上に成長膜を成長させるための化学気相成長装置およ
び化学気相成長方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a chemical vapor deposition apparatus and a method for growing a grown film on a semiconductor wafer while heating.
【０００２】[0002]
【従来の技術】＜第１の従来例＞図７は半導体レーザ素
子等の製造に用いられる第１の従来例の化学気相成長装
置（ＭＯＣＶＤ装置）を示す概略構成図である。図７に
おいて、１は半導体ウェハ、２は載置台、３はヒータ、
４は載置台２を回転するモータ、４ａはモータ４の回転
シャフト、５は熱電対、６はリアクタチャンバー、７は
原料となるトリメチルガリウム（ＴＭＧ）等の有機金属
とアルシン等のハイドライドガスの混合ガスを供給する
配管である。2. Description of the Related Art <First Prior Art> FIG. 7 is a schematic diagram showing a first conventional chemical vapor deposition apparatus (MOCVD apparatus) used for manufacturing a semiconductor laser device or the like. In FIG. 7, 1 is a semiconductor wafer, 2 is a mounting table, 3 is a heater,
4 is a motor for rotating the mounting table 2, 4a is a rotating shaft of the motor 4, 5 is a thermocouple, 6 is a reactor chamber, 7 is a mixture of an organic metal such as trimethylgallium (TMG) as a raw material and a hydride gas such as arsine. This is a pipe for supplying gas.
【０００３】次に動作について説明する。配管７より供
給された混合ガスは、ヒータ３により載置台２を通して
加熱された半導体ウェハ１上で熱分解し、半導体ウェハ
１上に結晶成長が生じる。例えば半導体ウェハ１として
ＧａＡｓを用い、ＴＭＧとアルシンからなる混合ガスを
用い、半導体ウェハ温度を約７００℃とすることにより
ＧａＡｓが結晶成長する。またＴＭＧとジエチルジンク
（ＤＥＺ）およびアルシンを用いるとｐ型の導電型を示
すＧａＡｓが、またＴＭＧとトリメチルインジウム（Ｔ
ＭＩ）とホスフィンからなる混合ガスを用いるとＧａＩ
ｎＰが、夫々結晶成長する。このとき半導体ウェハ１の
温度が変化すると、ｐ型ＧａＡｓのキャリア濃度が変化
し、またＧａＩｎＰのバンドギャップが変化する。これ
を防止するため、半導体ウェハ１の温度は熱電対５から
出る信号（電圧）をモニターし、ヒータ３の出力にフィ
ードバックすることにより一定に制御される。また回転
シャフト４は成長層の均一性を向上させるために設けら
れたもので、これにより成長中に半導体ウェハ１を回転
させることにより、成長層の均一性を高めることができ
る。Next, the operation will be described. The mixed gas supplied from the pipe 7 is thermally decomposed on the semiconductor wafer 1 heated by the heater 3 through the mounting table 2, and crystal growth occurs on the semiconductor wafer 1. For example, GaAs is grown as the semiconductor wafer 1 by using a mixed gas of TMG and arsine and setting the temperature of the semiconductor wafer to about 700 ° C. When TMG, diethyl zinc (DEZ) and arsine are used, GaAs exhibiting a p-type conductivity is obtained, and TMG and trimethylindium (T
When a mixed gas comprising MI) and phosphine is used, GaI
nP grows crystal respectively. At this time, when the temperature of the semiconductor wafer 1 changes, the carrier concentration of p-type GaAs changes, and the band gap of GaInP changes. To prevent this, the temperature of the semiconductor wafer 1 is controlled to be constant by monitoring a signal (voltage) output from the thermocouple 5 and feeding it back to the output of the heater 3. The rotating shaft 4 is provided to improve the uniformity of the growth layer. By rotating the semiconductor wafer 1 during growth, the uniformity of the growth layer can be improved.
【０００４】＜第２の従来例＞図８は第２の従来例のＭ
ＯＣＶＤ装置を示す概略構成図である。図８において、
半導体ウェハ１、載置台２、ヒータ３、回転シャフト
４、リアクタチャンバー６および配管７は、図７と同一
のものが用いられる。また９は温度の測定装置のひとつ
である赤外線検出器（パイロメータ）である。一般に物
質から放出される赤外線の強度は、その物質の温度によ
り異なる。したがって、赤外線検出器９によって半導体
ウェハ１の表面より放出される赤外線の強度を測定する
ことにより、半導体ウェハ１の表面温度を測定すること
ができる。図８に示す第２従来例のＭＯＣＶＤ装置は、
この赤外線検出器９の測定値をヒータ３の出力にフィー
ドバックすることにより、半導体ウェハ１の温度を制御
しｐ型ＧａＡｓのキャリア濃度やＧａＩｎＰのバンドギ
ャップの制御性を向上させることを試みたものである。<Second Conventional Example> FIG. 8 shows a second conventional example of M
It is a schematic structure figure showing an OCVD device. In FIG.
The same semiconductor wafer 1, mounting table 2, heater 3, rotating shaft 4, reactor chamber 6 and piping 7 as those in FIG. 7 are used. Reference numeral 9 denotes an infrared detector (pyrometer) which is one of the temperature measuring devices. In general, the intensity of infrared light emitted from a substance depends on the temperature of the substance. Therefore, the surface temperature of the semiconductor wafer 1 can be measured by measuring the intensity of infrared rays emitted from the surface of the semiconductor wafer 1 by the infrared detector 9. The MOCVD apparatus of the second conventional example shown in FIG.
The measurement value of the infrared detector 9 is fed back to the output of the heater 3 to control the temperature of the semiconductor wafer 1 to improve the controllability of the carrier concentration of p-type GaAs and the band gap of GaInP. is there.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】＜第１の従来例におけ
る問題点＞第１の従来例では、結晶成長を重ねるにつ
れ、図９に示すように半導体ウェハ１周辺の載置台２、
ヒータ３の表面およびリアクタチャンバー６の側壁等に
供給ガスの分解生成物８が付着する。その付着量が多く
なると、半導体ウェハ１の周辺部の熱の放射特性が変化
するため、熱電対５に伝わる温度と半導体ウェハ１の温
度との関係が変化してしまう。そうすると、第１の従来
例のように熱電対５の温度が一定となるようなヒータ出
力の制御方法では、半導体ウェハ１の温度変化を熱電対
５で正確に把握できないおそれがあり、半導体ウェハ１
の温度を安定的に再現性良く制御することはできない。
このため、例えばｐ型ＧａＡｓのキャリア濃度やＧａＩ
ｎＰのバンドギャップ（または屈折率）の設定におい
て、これらの設定値が成長工程ごとに経時変化を生じる
といった欠点があった。<Problems in the first conventional example> In the first conventional example, as the crystal growth is repeated, as shown in FIG.
Decomposition products 8 of the supplied gas adhere to the surface of the heater 3, the side wall of the reactor chamber 6, and the like. When the amount of adhesion increases, the radiation characteristic of heat in the peripheral portion of the semiconductor wafer 1 changes, and thus the relationship between the temperature transmitted to the thermocouple 5 and the temperature of the semiconductor wafer 1 changes. Then, in the heater output control method in which the temperature of the thermocouple 5 is constant as in the first conventional example, there is a possibility that the temperature change of the semiconductor wafer 1 cannot be accurately grasped by the thermocouple 5, and the semiconductor wafer 1
Cannot be stably controlled with good reproducibility.
Therefore, for example, the carrier concentration of p-type GaAs or GaI
In setting the band gap (or refractive index) of nP, there is a disadvantage that these set values change with time for each growth step.
【０００６】＜第２の従来例における問題点＞第２の従
来例では、赤外線検出器９で半導体ウェハ１からの赤外
線の強度を直接測定することでその表面温度を測定して
いるため、周囲への分解生成物８の付着による影響はな
く、第１の従来例で問題となった欠点は解消される。し
かし、物質からの赤外線放出特性は物質の成分により異
なり、特に半導体レーザ素子のようにヘテロ構造の作製
が必要なものに対しては、各成長層ごとに赤外線放出特
性が異なるといった新たな問題が生じる。図１０に可視
光半導体レーザ素子のダブルヘテロ構造（ＤＨ構造）を
示す。図１０において、１０はｎ型ＧａＡｓ基板、１１
はｎ型ＡｌＧａＩｎＰ下クラッド層、１２はＧａＩｎＰ
活性層、１３はｐ型ＡｌＧａＩｎＰ上クラッド層、１４
はｐ型ＧａＡｓコンタクト層である。このように半導体
レーザ素子の作製には、順次異なった物質を結晶成長す
る必要が生じる。しかしながら、上述の如く、赤外線放
出特性は物質により異なるため、異なった材料を成長し
た場合、図１１に示すように半導体ウェハ１の表面が同
一温度であっても、赤外線検出器９は各成長層ごとに異
なった値を出力する。したがって、かかる赤外線検出器
９からの信号に基づいてヒータ３の出力を変化させよう
とすると、半導体ウェハ１の表面が同一温度であるにか
かわらず、成長材料が異なるたびにヒータ３の出力を変
化させてしまう。半導体ウェハ１の温度は、ヒータ３の
出力の変化によっては瞬時に変化しないため、各成長層
界面に変成層を生じさせることとなり、半導体レーザ素
子の特性を劣化させてしまう。<Problems in the second conventional example> In the second conventional example, since the surface temperature of the semiconductor wafer 1 is measured by directly measuring the intensity of infrared rays from the semiconductor wafer 1 with the infrared detector 9, the ambient temperature is low. There is no influence of the adhesion of the decomposition product 8 to the substrate, and the drawback which has been a problem in the first conventional example is eliminated. However, the infrared emission characteristics of a substance vary depending on the components of the substance. Particularly, for a semiconductor laser element that requires fabrication of a heterostructure, there is a new problem that the infrared emission characteristic differs for each growth layer. Occurs. FIG. 10 shows a double hetero structure (DH structure) of a visible light semiconductor laser device. In FIG. 10, reference numeral 10 denotes an n-type GaAs substrate;
Is an n-type AlGaInP lower cladding layer, and 12 is GaInP
Active layer, 13 is a p-type AlGaInP upper cladding layer, 14
Is a p-type GaAs contact layer. As described above, in order to manufacture a semiconductor laser device, it is necessary to sequentially grow crystals of different substances. However, as described above, since the infrared emission characteristics differ depending on the substance, when different materials are grown, even if the surface of the semiconductor wafer 1 is at the same temperature as shown in FIG. Output different values for each. Therefore, if the output of the heater 3 is changed based on the signal from the infrared detector 9, the output of the heater 3 is changed every time the growth material is different, regardless of whether the surface of the semiconductor wafer 1 is at the same temperature. Let me do it. Since the temperature of the semiconductor wafer 1 does not change instantaneously due to a change in the output of the heater 3, a metamorphic layer is formed at each interface between the growth layers, and the characteristics of the semiconductor laser element are degraded.
【０００７】また、図１０のようにｎ型ＧａＡｓ基板１
０上にｎ型ＡｌＧａＩｎＰ下クラッド層１１のような屈
折率の異なった材料を成長させた場合、半導体ウェハ１
から放出された赤外線は、図１２に示すように例えばｎ
型ＧａＡｓ基板１０およびｎ型ＡｌＧａＩｎＰ下クラッ
ド層１１の間の界面Ｆ１と、ｎ型ＡｌＧａＩｎＰ下クラ
ッド層１１の上面Ｆ２との間で多重反射を生じ、干渉効
果が生じるため、半導体ウェハ１の表面からの赤外線強
度は、図１３に示すようにｎ型ＡｌＧａＩｎＰ下クラッ
ド層１１の成長厚により周期的な変動を起こす。そし
て、赤外線強度が強いとき赤外線検出器９は温度が高い
と判断し、ヒータ３をオフする等して温度を下げようと
するため、適正温度に対して誤制御してしまうおそれが
ある。Further, as shown in FIG. 10, an n-type GaAs substrate 1 is formed.
When a material having a different refractive index such as an n-type AlGaInP lower cladding layer 11 is grown on
The infrared rays emitted from the
Reflection occurs between the interface F1 between the n-type GaAs substrate 10 and the n-type AlGaInP lower cladding layer 11 and the upper surface F2 of the n-type AlGaInP lower cladding layer 11, causing an interference effect. 13 periodically varies depending on the growth thickness of the n-type AlGaInP lower cladding layer 11, as shown in FIG. When the infrared intensity is high, the infrared detector 9 determines that the temperature is high, and tries to lower the temperature by turning off the heater 3 or the like.
【０００８】さらに、図１４に示すように載置台２上に
複数の半導体ウェハ１を配置し、半導体ウェハ１の中央
部からの赤外線を赤外線検出器９で検出するようにした
場合、成長層の均一性を向上させるため回転シャフト４
により載置台２を自転させると、赤外線検出器９の検出
スポットの中心点の軌跡は図１４中のＬｐのようになる
が、半導体ウェハ１同士が離間して配置されると、前記
軌跡Ｌｐは半導体ウェハ１だけでなく載置台２上をも通
過するため、前記赤外線検出器９は半導体ウェハ１から
の赤外線と載置台２からの赤外線とを交互に検出するこ
とになる。このことは、赤外線検出器９の半導体ウェハ
１表面の温度判断の正確さを悪化させる。Further, when a plurality of semiconductor wafers 1 are arranged on the mounting table 2 as shown in FIG. 14 and infrared rays from the central portion of the semiconductor wafer 1 are detected by the infrared detector 9, the growth layer Rotating shaft 4 to improve uniformity
When the mounting table 2 is rotated, the locus of the center point of the detection spot of the infrared detector 9 becomes like Lp in FIG. 14, but when the semiconductor wafers 1 are arranged apart from each other, the locus Lp becomes Since the infrared light passes through not only the semiconductor wafer 1 but also the mounting table 2, the infrared detector 9 detects the infrared rays from the semiconductor wafer 1 and the infrared rays from the mounting table 2 alternately. This degrades the accuracy of the infrared detector 9 in determining the temperature of the surface of the semiconductor wafer 1.
【０００９】これらのことから、半導体レーザ素子の特
性が悪化し、歩留りが劣化するという欠点があった。For these reasons, there is a disadvantage that the characteristics of the semiconductor laser device are deteriorated and the yield is deteriorated.
【００１０】本発明は、上記課題に鑑み、ヘテロ界面に
変成層を生じさせることなく、再現性よく半導体レーザ
素子を製造するための化学気相成長装置および化学気相
成長方法を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above problems, and provides a chemical vapor deposition apparatus and a chemical vapor deposition method for manufacturing a semiconductor laser device with good reproducibility without generating a metamorphic layer at a hetero interface. Aim.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
課題解決手段は、反応室内において、回転する載置台上
に複数個の半導体ウェハを並置し、前記各半導体ウェハ
を加熱しつつ、前記反応室内に反応ガスを供給すること
により前記各半導体ウェハの上面に成長膜を形成する化
学気相成長装置であって、前記載置台上の前記半導体ウ
ェハを加熱する加熱手段と、前記載置台を縦軸を中心と
して回転する回転手段と、加熱された前記半導体ウェハ
から放射される赤外線の強度を検出する赤外線検出手段
と、少なくとも前記赤外線検出手段からの検出情報に基
づいて前記加熱手段での加熱温度を制御する制御手段
と、前記赤外線検出手段からの赤外線検出情報受信時に
これと異なる異種情報の受信を前記載置台の回転に同期
して間欠的に禁止する異種情報受信禁止手段とを備え
る。According to a first aspect of the present invention, a plurality of semiconductor wafers are juxtaposed on a rotating mounting table in a reaction chamber, and each of the semiconductor wafers is heated while heating the semiconductor wafers. A chemical vapor deposition apparatus for forming a growth film on an upper surface of each of the semiconductor wafers by supplying a reaction gas into the reaction chamber, wherein heating means for heating the semiconductor wafer on the mounting table, Rotation means for rotating the semiconductor wafer about the vertical axis, infrared detection means for detecting the intensity of infrared radiation emitted from the heated semiconductor wafer, and at least the heating means based on the detection information from the infrared detection means Control means for controlling the heating temperature, and intermittently prohibiting reception of different information different from the infrared detection information upon reception of the infrared detection information from the infrared detection means in synchronization with the rotation of the mounting table. And a heterogeneous information reception inhibiting means.
【００１２】本発明の請求項２に係る課題解決手段は、
反応室内において載置台を回転させながら載置台上の複
数個の半導体ウェハを加熱手段で加熱し、前記半導体ウ
ェハから放射される赤外線の強度を検出し、検出された
赤外線の強度に基づいて温度制御しながら、前記各半導
体ウェハの上面に成長膜を形成する化学気相成長方法に
おいて、前記半導体ウェハからの赤外線の強度を検出す
る際に、赤外線の検出スポットが半導体ウェハ上にある
ときに赤外線の強度を検出する検出工程と、赤外線の検
出スポットが半導体ウェハ以外にあるときに赤外線の強
度検出を禁止する禁止工程とが、前記載置台の回転に同
期して間欠交互に繰り返されるものである。[0012] The problem solving means according to claim 2 of the present invention comprises:
A plurality of semiconductor wafers on the mounting table are heated by heating means while rotating the mounting table in the reaction chamber, the intensity of infrared radiation emitted from the semiconductor wafer is detected, and temperature control is performed based on the detected infrared light intensity. In the chemical vapor deposition method of forming a growth film on the upper surface of each semiconductor wafer, when detecting the intensity of infrared light from the semiconductor wafer, when the detection spot of infrared light is on the semiconductor wafer, The detection step of detecting the intensity and the prohibition step of prohibiting the detection of the intensity of the infrared light when the detection spot of the infrared light is on a part other than the semiconductor wafer are intermittently repeated in synchronization with the rotation of the mounting table.
【００１３】[0013]
【実施例】［第１の実施例］本発明の第１の実施例の化
学気相成長装置は、化学気相成長工程の初めの昇温段階
において赤外線検出器を用いた温度制御の下で行い、そ
の後に続く高温安定段階において熱電対を用いた温度制
御を行うものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [First Embodiment] A chemical vapor deposition apparatus according to a first embodiment of the present invention is controlled under a temperature control using an infrared detector in a temperature rising stage at the beginning of a chemical vapor deposition process. Then, in the subsequent high-temperature stabilization stage, temperature control using a thermocouple is performed.
【００１４】＜構成＞図１は本発明の第１の実施例の化
学気相成長装置（ＭＯＣＶＤ装置）を示す概略構成図で
ある。図１中、２１は反応室を形成するリアクタチャン
バ、２２は前記リアクタチャンバ２１内で半導体ウェハ
２３を載置する載置台（サセプタ）、２４は前記載置台
２２を縦軸２５（回転シャフト）を中心に回転する回転
手段、２６は前記載置台２２上の半導体ウェハ２３を加
熱する加熱手段（ヒータ）、２７は前記反応室内の所定
位置の温度を検出する温度検知手段、２８は加熱された
前記半導体ウェハ２３から放射される赤外線の強度を検
出する赤外線検出手段、２９は前記温度検知手段２７お
よび前記赤外線検出手段２８からの検出情報に基づいて
前記加熱手段２６での加熱温度を制御する制御手段であ
る。<Configuration> FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a chemical vapor deposition apparatus (MOCVD apparatus) according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 21 denotes a reactor chamber forming a reaction chamber; 22, a mounting table (susceptor) on which a semiconductor wafer 23 is mounted in the reactor chamber 21; A rotating unit that rotates about the center, 26 is a heating unit (heater) that heats the semiconductor wafer 23 on the mounting table 22, 27 is a temperature detecting unit that detects the temperature of a predetermined position in the reaction chamber, and 28 is the heated unit. Infrared detecting means 29 for detecting the intensity of infrared light emitted from the semiconductor wafer 23; control means 29 for controlling a heating temperature of the heating means 26 based on detection information from the temperature detecting means 27 and the infrared detecting means 28 It is.
【００１５】前記リアクタチャンバ２１は、例えば石英
管を使用した自然空冷型ものやステンレス鋼を使用した
ジャケット構造または銅管巻構造のもの等が用いられ、
該リアクタチャンバ２１の上部は前記反応ガスを半導体
ウェハ２３の上面に均一に供給すべく略円錐（コーン）
状に形成され、その上端中央部には反応ガスを供給する
ための供給孔３１が形成されている。該供給孔３１はガ
ス供給管３２を介してガス供給器３３に連通されてい
る。また、前記リアクタチャンバ２１の上部の所定位置
には、前記赤外線検出手段２８を取り付ける取付孔３４
が形成されている。前記載置台２２は、例えばカーボン
またはＳｉＣでコートされたカーボン等を用いて円板状
に形成され、前記反応室内の中央部に固定された支持筒
３５の上端部に、図示しないベアリング機構等にて水平
に支持され、かつ前記支持筒３５内に貫通された前記回
転手段２４の縦軸２５に連結されて水平方向に回転され
る。前記回転手段２４は、半導体ウェハ２３の上面に成
長膜（結晶）を形成する際に該成長膜の均一性を高める
ために設けられたもので、回転誤差の少ない直流電動機
等が用いられる。前記加熱手段２６は、前記載置台２２
と略同形かつ略同面積に形成され、前記支持筒３５の上
部外周に固定されることで前記載置台２２の裏面側に平
行に配置される。前記温度検知手段２７は、例えば白金
−白金ロジウム、アルメル−クロメル、銅−コンスタン
タン、クロメル−コンスタンタン等からなる一般的な熱
電対が使用され、反応ガスの半導体ウェハ２３への流れ
を阻害しないよう、前記リアクタチャンバ２１の底部に
固定されている。前記赤外線検出手段２８は、微少な赤
外輻射線の変化に対して高感度にかつ速い応答で感応す
ることのできる熱型赤外線センサであり、例えばサーモ
パイル赤外線センサ、ＰｂＴｉＯ3薄膜焦電型赤外線セ
ンサ、または高分子焦電型赤外線センサ等が使用され、
前記リアクタチャンバ２１の取付孔３４の奥部に取り付
けられている。なお、前記赤外線検出手段２８の検出ス
ポットの中心点は、前記各半導体ウェハ２３の平面視中
心点付近を通過するように設定される。As the reactor chamber 21, for example, a natural air cooling type using a quartz tube, a jacket structure using stainless steel or a copper tube winding structure is used.
The upper part of the reactor chamber 21 has a substantially conical shape so as to uniformly supply the reaction gas to the upper surface of the semiconductor wafer 23.
A supply hole 31 for supplying a reaction gas is formed at the center of the upper end. The supply hole 31 communicates with a gas supply device 33 via a gas supply pipe 32. At a predetermined position above the reactor chamber 21, a mounting hole 34 for mounting the infrared detecting means 28 is provided.
Are formed. The mounting table 22 is formed in a disc shape using, for example, carbon or carbon coated with SiC, and is provided at an upper end of a support cylinder 35 fixed to a central portion in the reaction chamber, a bearing mechanism (not shown), and the like. And is connected to the longitudinal axis 25 of the rotating means 24 penetrated into the support cylinder 35 to be rotated horizontally. The rotating means 24 is provided to increase the uniformity of the grown film (crystal) when forming the grown film (crystal) on the upper surface of the semiconductor wafer 23, and a DC motor or the like having a small rotation error is used. The heating means 26 is provided on the mounting table 22.
It is formed in substantially the same shape and substantially the same area as above, and is fixed to the outer periphery of the upper part of the support cylinder 35 to be arranged in parallel with the back surface of the mounting table 22. As the temperature detecting means 27, for example, a general thermocouple made of platinum-platinum rhodium, alumel-chromel, copper-constantan, chromel-constantan, or the like is used, so as not to hinder the flow of the reaction gas to the semiconductor wafer 23. It is fixed to the bottom of the reactor chamber 21. The infrared detecting means 28 is a thermal infrared sensor capable of responding to a minute change in infrared radiation with high sensitivity and quick response, such as a thermopile infrared sensor or a PbTiO 3 thin film pyroelectric infrared sensor. , Or a polymer pyroelectric infrared sensor is used,
It is attached to the inside of the attachment hole 34 of the reactor chamber 21. The center of the detection spot of the infrared detecting means 28 is set so as to pass near the center of each of the semiconductor wafers 23 in plan view.
【００１６】前記制御手段２９は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよ
びＲＡＭを有するマイクロコンピュータチップが用いら
れ、前記赤外線検出手段２８からの赤外線検出情報およ
び前記熱電対２７からの検出情報のいずれかを選択する
自動選択部４１と、前記自動選択部４１が前記赤外線検
出情報を選択したときに該赤外線検出情報に基づいて半
導体ウェハ２３の表面温度を演算する演算部４２と、前
記自動選択部４１が赤外線検出情報から温度検出情報に
切り換わったときに前記演算部４２で演算した半導体ウ
ェハ２３の表面温度と前記熱電対２７での検出温度との
差を求めて記憶する温度差記憶部４３と、該温度差記憶
部４３に記憶した温度差を前記熱電対２７での検出温度
から減算することで前記自動選択部４１が前記温度検出
情報を選択したときの温度補正を行う温度補正部４４
と、前記演算部４２または温度補正部４４からの温度情
報に基づいて前記加熱手段２６を駆動制御する駆動制御
部４５とを備える。ここで、前記自動選択部４１は、前
記加熱手段２６での昇温開始時から、前記半導体ウェハ
２３から放射される赤外線の強度が一定値となるまでの
段階、すなわち昇温段階においては前記赤外線検出手段
２８からの赤外線検出情報を選択し、前記昇温段階が終
わり成長膜を形成するに適した所定の高温に安定した段
階、すなわち高温安定段階においては前記熱電対２７か
らの温度検出情報を選択するよう機能する。また、前記
駆動制御部４５は、前記演算部４２または温度補正部４
４からの温度情報と、予め設定された温度基準値とを比
較し、その大小関係から前記加熱手段２６をＯＮ−ＯＦ
Ｆ切換する。A microcomputer chip having a CPU, a ROM and a RAM is used as the control means 29, and an automatic selection for selecting any one of the infrared detection information from the infrared detection means 28 and the detection information from the thermocouple 27. A calculation unit 42 that calculates the surface temperature of the semiconductor wafer 23 based on the infrared detection information when the automatic selection unit 41 selects the infrared detection information; A temperature difference storage unit 43 for obtaining and storing a difference between the surface temperature of the semiconductor wafer 23 calculated by the calculation unit 42 and the temperature detected by the thermocouple 27 when the temperature is switched to the temperature detection information; The automatic selection unit 41 selects the temperature detection information by subtracting the temperature difference stored in the unit 43 from the temperature detected by the thermocouple 27. Temperature correction unit 44 that performs the temperature correction
And a drive control unit 45 that drives and controls the heating unit 26 based on temperature information from the calculation unit 42 or the temperature correction unit 44. Here, the automatic selection unit 41 performs the step from the start of heating by the heating means 26 until the intensity of the infrared ray radiated from the semiconductor wafer 23 becomes a constant value, that is, the infrared ray in the heating step. The infrared detection information from the detecting means 28 is selected, and the temperature detection information from the thermocouple 27 is obtained at the stage where the temperature raising stage is completed and the temperature is stabilized at a predetermined high temperature suitable for forming a grown film, that is, at the high temperature stable stage. Works to select. In addition, the drive control unit 45 includes the arithmetic unit 42 or the temperature correction unit 4.
4 is compared with a preset temperature reference value, and based on the magnitude relationship, the heating means 26 is turned ON-OF.
F is switched.
【００１７】＜動作＞本実施例の化学気相成長方法を、
図１０に示した半導体レーザ素子の成長を例にとって説
明する。図２は上記化学気相成長装置を用いた化学気相
成長方法を示すフローチャートである。まず、反応室内
の載置台２２上にｎ型ＧａＡｓ基板１０となる単一の半
導体ウェハ２３を載置し、これを加熱手段２６で加熱し
て反応室内の昇温を開始する（ステップＳ０１：昇温工
程）。これと略同時に、半導体ウェハ２３から放射され
る赤外線の強度を、赤外線検出手段２８で検出し始める
（ステップＳ０２）。この際、制御手段２９の自動選択
部４１は赤外線検出情報および温度検出情報のうち赤外
線検出情報を選択し、この赤外線検出情報に基づいて加
熱手段２６の加熱制御を行う。すなわち、演算部４２に
て赤外線検出情報から半導体ウェハ２３の表面温度を演
算し、演算した表面温度が設定した値となったとき（ス
テップＳ０３）、加熱手段２６での昇温を停止し（ステ
ップＳ０４）、反応室内を高温安定状態とする。なお、
昇温停止から高温安定状態になるまである程度の時間を
要するため、その後も赤外線検出手段２８による検出を
続け、赤外線の強度が昇温停止に伴って安定したとき
（高温安定段階）、制御手段２９はそのことを判断し、
自動選択部４１での選択を赤外線検出情報から温度検出
情報に切り換える。そうすると、赤外線検出手段２８は
検出を停止し、同時に熱電対２７は反応室内の所定位置
の温度検出を開始する（ステップＳ０５）。この際、温
度差記憶部４３は、演算部４２で演算した半導体ウェハ
２３の表面温度と、熱電対２７での検出温度との間の温
度差を求めて記憶する。そうすると、半導体ウェハ２３
の周辺に付着物が付いたために前記熱電対２７で得た温
度検出情報に狂いが生じても、前記赤外線検出手段２８
からの赤外線検出情報を用いて温度検出情報を正確に補
正でき、後工程の熱電対２７での温度制御が正確とな
る。<Operation> The chemical vapor deposition method of this embodiment is
This will be described by taking the growth of the semiconductor laser device shown in FIG. 10 as an example. FIG. 2 is a flowchart showing a chemical vapor deposition method using the above chemical vapor deposition apparatus. First, a single semiconductor wafer 23 serving as the n-type GaAs substrate 10 is mounted on the mounting table 22 in the reaction chamber, and the semiconductor wafer 23 is heated by the heating means 26 to start raising the temperature in the reaction chamber (step S01: raising). Temperature process). At about the same time, the intensity of infrared rays emitted from the semiconductor wafer 23 starts to be detected by the infrared detecting means 28 (step S02). At this time, the automatic selection unit 41 of the control unit 29 selects infrared detection information from the infrared detection information and the temperature detection information, and controls heating of the heating unit 26 based on the infrared detection information. That is, the arithmetic unit 42 calculates the surface temperature of the semiconductor wafer 23 from the infrared detection information, and when the calculated surface temperature reaches the set value (step S03), the temperature rise in the heating unit 26 is stopped (step S03). S04) The reaction chamber is brought into a high temperature stable state. In addition,
Since a certain period of time is required from the stop of the temperature rise to the high-temperature stable state, the detection by the infrared detecting means 28 is continued thereafter. Will judge that,
The selection in the automatic selection unit 41 is switched from infrared detection information to temperature detection information. Then, the infrared detector 28 stops the detection, and at the same time, the thermocouple 27 starts the temperature detection at a predetermined position in the reaction chamber (Step S05). At this time, the temperature difference storage unit 43 obtains and stores a temperature difference between the surface temperature of the semiconductor wafer 23 calculated by the calculation unit 42 and the temperature detected by the thermocouple 27. Then, the semiconductor wafer 23
Even if the temperature detection information obtained by the thermocouple 27 is deviated due to the attachment of the foreign matter around the infrared detecting means 28,
The temperature detection information can be accurately corrected by using the infrared detection information from the camera, and the temperature control by the thermocouple 27 in the subsequent process becomes accurate.
【００１８】また、自動選択部４１にて赤外線検出情報
から温度検出情報に選択を切り換えるのと略同時に、反
応ガスとして例えばトリメチルガリウム（ＴＭＧ）等の
有機金属とアルシン等のハイドライドガスの混合ガスを
反応室内へ供給し始め、半導体ウェハ２３の上面での前
記半導体ウェハ２３と異なる物質、すなわちｎ型ＡｌＧ
ａＩｎＰ下クラッド層１１の成長を開始する（ステップ
Ｓ０６：成長工程）。同時に、温度補正部４４にて、熱
電対２７での温度検出温度から温度差記憶部４３に記憶
した温度差を減算することで、温度検出情報の温度補正
する。そして、補正された検出温度を予め設定された基
準温度と比較して、以後の加熱手段２６での温度制御を
行う。この温度補正は、以後、最上層のｐ型ＧａＡｓコ
ンタクト層１４の形成完了に至るまで続けられる（ステ
ップＳ０７）。At about the same time that the automatic selection unit 41 switches the selection from infrared detection information to temperature detection information, a mixed gas of an organic metal such as trimethylgallium (TMG) and a hydride gas such as arsine is used as a reaction gas. Starting to supply into the reaction chamber, a material different from the semiconductor wafer 23 on the upper surface of the semiconductor wafer 23, that is, n-type AlG
The growth of the aInP lower cladding layer 11 is started (step S06: growth step). At the same time, the temperature correction unit 44 corrects the temperature of the temperature detection information by subtracting the temperature difference stored in the temperature difference storage unit 43 from the temperature detected by the thermocouple 27. Then, the corrected detected temperature is compared with a preset reference temperature, and the subsequent temperature control by the heating means 26 is performed. This temperature correction is continued thereafter until the formation of the uppermost p-type GaAs contact layer 14 is completed (step S07).
【００１９】ここで、熱電対２７による温度制御では半
導体ウェハ２３の周辺の付着物（図９中の８参照）の影
響を受けてしまい、成長温度を長期にわたって再現する
ことが困難であるが、本実施例では、昇温段階におい
て、周辺の付着物によって影響の受けない赤外線検出手
段２８で半導体ウェハ２３の表面温度を一旦得た後、そ
の後に熱電対２７での温度制御を行うので、まず赤外線
検出情報に基づいて正確な温度水準を検出し、これに基
づいて誤差を含む温度検出情報を補正でき、以後、補正
された温度検出情報で温度制御できるため、第１の従来
例で問題とされていた周辺付着物の温度制御への悪影響
を防止できる。Here, the temperature control by the thermocouple 27 is affected by the deposits around the semiconductor wafer 23 (see 8 in FIG. 9), and it is difficult to reproduce the growth temperature for a long time. In the present embodiment, in the temperature rising stage, after the surface temperature of the semiconductor wafer 23 is once obtained by the infrared detecting means 28 which is not affected by the attached matter on the periphery, and then the temperature control by the thermocouple 27 is performed. An accurate temperature level is detected based on the infrared detection information, the temperature detection information including an error can be corrected based on the detected temperature level, and the temperature can be controlled with the corrected temperature detection information. It is possible to prevent adverse effects on the temperature control of the peripheral deposits that have been performed.
【００２０】また、半導体ウェハ１と異なった物質を成
長した場合、赤外線放射特性は変化してしまい、また、
赤外線の多重反射による干渉効果のため、赤外線検出に
誤差が生じるが、本実施例では、成長膜形成工程におい
ては熱電対２７で反応室内の所定位置の温度を検出する
ことで温度制御を行うため、成長膜の物質の変化に影響
されずに温度制御できる。したがって、第２の従来例で
問題とされていた材質による赤外線放出特性の変化や、
多重反射による干渉を防止でき、温度制御の安定性を確
保でき、長期にわたり再現性良く所望の成長膜を成長す
ることができる。When a material different from that of the semiconductor wafer 1 is grown, the infrared radiation characteristic changes, and
Although an error occurs in the infrared detection due to the interference effect due to the multiple reflection of the infrared light, in this embodiment, the temperature control is performed by detecting the temperature at a predetermined position in the reaction chamber with the thermocouple 27 in the growth film forming step. In addition, the temperature can be controlled without being affected by the change in the material of the grown film. Therefore, the change in the infrared emission characteristic due to the material, which was a problem in the second conventional example,
Interference due to multiple reflection can be prevented, the stability of temperature control can be ensured, and a desired growth film can be grown with good reproducibility over a long period of time.
【００２１】なお、半導体ウェハ２３の上面に成長膜が
形成されることにより、加熱手段２６による加熱環境が
僅かに変化し、そのために赤外線検出手段２８での赤外
線検出情報および熱電対２７での温度検出情報に僅かな
影響を与えるが、図８に示すように、たかだか数μｍの
膜厚成長においては、１回の成長中にでの付着物または
成長膜の影響による半導体ウェハ２３の温度変化は無視
できるものである。The formation of the grown film on the upper surface of the semiconductor wafer 23 slightly changes the heating environment of the heating means 26, so that the information detected by the infrared detecting means 28 and the temperature of the thermocouple 27 are changed. Although it has a slight effect on the detection information, as shown in FIG. 8, in the growth of a film thickness of at most several μm, the temperature change of the semiconductor wafer 23 due to the attachment or the growth film during one growth is not affected. It can be ignored.
【００２２】［第２の実施例］本発明の第２の実施例
は、化学気相成長工程の初めの昇温段階およびその後に
続く半導体ウェハと同一物質の結晶成長段階は、赤外線
検出器を用いた温度制御の下で行い、その後に続く半導
体ウェハと異なった物質の結晶成長以降の段階において
は、熱電対を用いて半導体ウェハの温度制御を行うもの
である。[Second Embodiment] In a second embodiment of the present invention, a temperature rise step at the beginning of a chemical vapor deposition step and a subsequent crystal growth step of the same material as a semiconductor wafer are performed by using an infrared detector. The temperature control is performed under the used temperature control, and in the subsequent stage after the crystal growth of a substance different from that of the semiconductor wafer, the temperature control of the semiconductor wafer is performed using a thermocouple.
【００２３】＜構成＞本発明の第２の実施例の化学気相
成長装置（ＭＯＣＶＤ装置）は、基本的には図１に示し
た第１の実施例と略同様の構成とされるが、制御手段２
９の自動選択部４１において赤外線検出手段２８からの
赤外線検出情報を熱電対２７からの温度検出情報に切り
換えるタイミングを、第１の実施例においては赤外線強
度の安定時に合致させていたのに対し、本実施例では、
半導体ウェハ２３と同一物質から半導体ウェハ２３と異
なる物質の成長（ヘテロ構造作成）段階に切り換わる時
点に合致させる点で、本実施例は第１の実施例と異な
る。<Structure> The chemical vapor deposition apparatus (MOCVD apparatus) according to the second embodiment of the present invention has basically the same structure as that of the first embodiment shown in FIG. Control means 2
In the first embodiment, the timing of switching the infrared detection information from the infrared detection means 28 to the temperature detection information from the thermocouple 27 in the automatic selection unit 41 of the ninth embodiment is matched when the infrared intensity is stable. In this embodiment,
The present embodiment is different from the first embodiment in that the time is switched to the time of switching from the same material as the semiconductor wafer 23 to the growth (heterostructure creation) stage of a material different from the semiconductor wafer 23.
【００２４】すなわち、前記制御手段２９の自動選択部
４１は、内蔵された計時手段（タイマー）の計時判断に
基づいて、半導体ウェハ２３と同一物質の成長段階が終
了する時点で、赤外線検出情報から温度検出情報に選択
を切り換える機能を有せしめられている。かかる制御手
段２９の機能は、マイクロコンピュータチップのＲＯＭ
またはＲＡＭに記録される。また、各成長膜形成用のガ
ス供給器３３による反応ガスの供給タイミングは、内臓
される計時手段によって決定づけられる。これらのタイ
ミングは経験値に基づいて予め設定しておく。その他の
構成は第１の実施例と同様であるため、説明を省略す
る。That is, the automatic selection unit 41 of the control unit 29 determines whether the same substance as the semiconductor wafer 23 has been grown at the end of the growth step of the same substance based on the infrared detection information, based on the time determination of the built-in time measurement unit (timer). The function of switching the selection based on the temperature detection information is provided. The function of the control means 29 is a ROM of a microcomputer chip.
Or it is recorded on RAM. The supply timing of the reaction gas by the gas supply device 33 for forming each grown film is determined by a built-in clock means. These timings are set in advance based on experience values. The other configuration is the same as that of the first embodiment, and the description is omitted.
【００２５】＜動作＞図３は本実施例の化学気相成長装
置を用いた化学気相成長方法を示すフローチャートであ
る。本実施例の化学気相成長方法は、まず、反応室内に
おいて載置台２２上に載置された半導体ウェハ２３を、
加熱手段２６で加熱し、反応室内の昇温を開始する（ス
テップＳ１１）。これと略同時に、半導体ウェハ２３か
ら放射される赤外線の強度を、赤外線検出手段２８で検
出し始める（ステップＳ１２）。この際、制御手段２９
の自動選択部４１は赤外線検出情報および温度検出情報
のうち赤外線検出情報を選択し、この赤外線検出情報に
基づいて加熱手段２６の加熱制御を行う。すなわち、演
算部４２にて赤外線検出情報から半導体ウェハ２３の表
面温度を演算し、演算した表面温度が設定した値となっ
たとき（ステップＳ１３）、加熱手段２６での昇温を停
止し（ステップＳ１４）、反応室内を高温安定状態とす
る。なお、赤外線検出手段２８はあと少しそのまま赤外
線の強度を検出し続ける。赤外線の強度が昇温停止に伴
って安定した後、図示しない計時手段からの信号に基づ
いて、反応室内への反応ガスの供給を開始し、半導体ウ
ェハ２３の上面に成長膜を形成する。ここで、半導体ウ
ェハ２３の上面にこれと同一の物質を形成する際には
（ステップＳ１５）、引続き赤外線検出手段２８での赤
外線強度検出に基づいて温度補正を行う（ステップＳ１
６：同膜形成工程）。そして、半導体ウェハ２３と異な
る物質の成長膜の成長を開始するとき（ステップＳ１
７）、これと略同時に、自動選択部４１は、計時手段か
らの信号に基づいて、赤外線検出情報から温度検出情報
に選択を切り換える（異膜形成工程）。そうすると、赤
外線検出手段２８は検出を停止し、同時に熱電対２７は
反応室内の所定位置の温度検出を開始する（ステップＳ
１８〜Ｓ１９）。この際、温度差記憶部４３は、演算部
４２で演算した半導体ウェハ２３の表面温度と、熱電対
２７での検出温度との間の温度差を求めて記憶する。以
後、温度補正部４４にて、熱電対２７での温度検出温度
から温度差記憶部４３に記憶した温度差を減算すること
で、温度検出情報の温度補正しつつ、補正された検出温
度を予め設定された基準温度と比較して、以後の加熱手
段２６の駆動制御を行う。このようにすれば、本実施例
によっても、第１の実施例と同様の効果がある。<Operation> FIG. 3 is a flowchart showing a chemical vapor deposition method using the chemical vapor deposition apparatus of this embodiment. In the chemical vapor deposition method according to the present embodiment, first, the semiconductor wafer 23 mounted on the mounting table 22 in the reaction chamber is
Heating is performed by the heating means 26 to start raising the temperature inside the reaction chamber (step S11). At substantially the same time, the intensity of infrared rays emitted from the semiconductor wafer 23 starts to be detected by the infrared detecting means 28 (step S12). At this time, the control means 29
Automatically selects the infrared detection information from the infrared detection information and the temperature detection information, and controls the heating of the heating means 26 based on the infrared detection information. That is, the arithmetic unit 42 calculates the surface temperature of the semiconductor wafer 23 from the infrared detection information, and when the calculated surface temperature reaches a set value (step S13), the temperature rise in the heating unit 26 is stopped (step S13). S14) The reaction chamber is brought into a high temperature stable state. The infrared detecting means 28 continues to detect the intensity of the infrared light as it is. After the intensity of the infrared light stabilizes due to the stoppage of the temperature rise, the supply of the reaction gas into the reaction chamber is started based on a signal from a timing unit (not shown), and a growth film is formed on the upper surface of the semiconductor wafer 23. Here, when the same substance is formed on the upper surface of the semiconductor wafer 23 (step S15), the temperature is corrected based on the detection of the infrared intensity by the infrared detecting means 28 (step S1).
6: film formation step). Then, when the growth of a growth film of a material different from that of the semiconductor wafer 23 is started (Step S1)
7) At substantially the same time, the automatic selection unit 41 switches the selection from the infrared detection information to the temperature detection information based on the signal from the timing means (different membrane formation step). Then, the infrared detecting means 28 stops the detection, and at the same time, the thermocouple 27 starts the temperature detection at a predetermined position in the reaction chamber (Step S).
18-S19). At this time, the temperature difference storage unit 43 obtains and stores a temperature difference between the surface temperature of the semiconductor wafer 23 calculated by the calculation unit 42 and the temperature detected by the thermocouple 27. Thereafter, the temperature correction unit 44 subtracts the temperature difference stored in the temperature difference storage unit 43 from the temperature detection temperature of the thermocouple 27, thereby correcting the temperature of the temperature detection information and preliminarily calculating the corrected detected temperature. The drive control of the heating means 26 is performed thereafter by comparing with the set reference temperature. With this configuration, the present embodiment has the same effect as the first embodiment.
【００２６】［第３の実施例］ ＜構成＞本発明の第３の実施例の化学気相成長装置（Ｍ
ＯＣＶＤ装置）は、図５の如く、反応室内において回転
する載置台２２上に複数個の半導体ウェハ２３を並置
し、前記各半導体ウェハ２３の上面に成長膜を形成する
ものであって、図４の如く、前記載置台２２上の前記半
導体ウェハ２３を加熱する加熱手段２６と、前記載置台
２２を縦軸２５を中心として回転する回転手段２４と、
前記反応室内の所定位置の温度を検出する熱電対２７
と、加熱された前記半導体ウェハ２３から放射される赤
外線の強度を検出する赤外線検出手段２８と、前記熱電
対２７および前記赤外線検出手段２８からの検出情報に
基づいて前記加熱手段２６での加熱温度を制御する制御
手段２９と、前記赤外線検出手段２８からの赤外線検出
情報受信時にこれと異なる異種情報の受信を前記載置台
２２の回転に同期して間欠的に禁止する異種情報受信禁
止手段４９とを備えている。Third Embodiment <Structure> A chemical vapor deposition apparatus (M) according to a third embodiment of the present invention
As shown in FIG. 5, the OCVD apparatus arranges a plurality of semiconductor wafers 23 side by side on a mounting table 22 rotating in a reaction chamber, and forms a growth film on the upper surface of each semiconductor wafer 23. A heating means 26 for heating the semiconductor wafer 23 on the mounting table 22; a rotating means 24 for rotating the mounting table 22 about a longitudinal axis 25;
Thermocouple 27 for detecting the temperature of a predetermined position in the reaction chamber
An infrared detecting means 28 for detecting the intensity of infrared light emitted from the heated semiconductor wafer 23; and a heating temperature of the heating means 26 based on detection information from the thermocouple 27 and the infrared detecting means 28. A heterogeneous information reception prohibiting unit 49 for intermittently prohibiting reception of heterogeneous information different from the infrared detection information when the infrared detection information is received from the infrared detection unit 28 in synchronization with the rotation of the mounting table 22. It has.
【００２７】前記反応室を形成するリアクタチャンバ２
１は、第１の実施例と同様、上部に反応ガスを供給する
供給孔３１が形成され、ガス供給管３２を介してガス供
給器３３が取り付けられる。また、前記リアクタチャン
バ２１の上部の所定位置には、前記赤外線検出手段２８
を取り付ける取付孔３４が形成されている。前記載置台
２２は、カーボンまたはＳｉＣでコートされたカーボン
を用いて、図５のように複数個（３枚）の半導体ウェハ
２３を並置できる径の円板状に形成され、前記反応室内
の中央部に固定された支持筒３５の上端部に図示しない
ベアリング機構等にて水平に支持され、かつ前記支持筒
３５内に貫通された前記回転手段２４の縦軸２５に連結
されて水平方向に回転される。なお、望ましくは、該載
置台２２の上面には各半導体ウェハ２３を位置決するた
めの複数の凹部（図示せず）が形成され、該凹部は載置
台２２の回転中心点を軸に互いに精度よく点対称に配さ
れる。Reactor chamber 2 forming the reaction chamber
1, a supply hole 31 for supplying a reaction gas is formed at an upper portion, and a gas supply device 33 is attached via a gas supply pipe 32, as in the first embodiment. The infrared detecting means 28 is provided at a predetermined position above the reactor chamber 21.
Is formed. The mounting table 22 is formed in a disk shape having a diameter capable of juxtaposing a plurality of (three) semiconductor wafers 23 as shown in FIG. 5 using carbon coated with carbon or SiC. The upper end of the support cylinder 35 fixed to the section is horizontally supported by a bearing mechanism or the like (not shown), and is connected to the longitudinal axis 25 of the rotating means 24 penetrated into the support cylinder 35 to rotate in the horizontal direction. Is done. Preferably, a plurality of recesses (not shown) for positioning the respective semiconductor wafers 23 are formed on the upper surface of the mounting table 22, and the recesses are accurately aligned with each other about the rotation center point of the mounting table 22. They are arranged point-symmetrically.
【００２８】前記異種情報受信禁止手段４９は、図４の
如く、前記リアクタチャンバ２１の取付孔３４の開口部
付近を開閉するチョッパー５１と、該チョッパー５１を
開閉駆動制御する開閉制御部５２と、該開閉制御部５２
に開閉タイミングを提供する開閉タイミング提供部５３
と、前記チョッパー５１からの間欠的な信号を平滑化す
る平滑回路５４とからなる。As shown in FIG. 4, the heterogeneous information reception inhibiting means 49 includes a chopper 51 for opening and closing the vicinity of the opening of the mounting hole 34 of the reactor chamber 21, an opening and closing control unit 52 for controlling the opening and closing of the chopper 51, Open / close control unit 52
Opening / closing timing providing section 53 for providing opening / closing timing to
And a smoothing circuit 54 for smoothing an intermittent signal from the chopper 51.
【００２９】前記チョッパー５１は、取付孔３４を開閉
することで前記半導体ウェハ２３の上面と前記赤外線検
出手段２８との間の赤外線を断続するものある。前記開
閉タイミング提供部５３は前記載置台２２の回転角を検
出するもので、フォトエンコーダ等が用いられる。そし
て、前記開閉制御部５２は、前記赤外線検出手段２８の
検出スポットと前記載置台２２の回転角との対応関係が
予め記憶された記憶機能と、前記開閉タイミング提供部
５３からの回転角信号および前記記憶機能で記憶された
データに基づいて前記赤外線検出手段２８の検出スポッ
トが半導体ウェハ２３上に位置するか否かを判断する判
断機能と、該判断機能にて前記検出スポットが前記半導
体ウェハ２３上に位置すると判断したときに前記取付孔
３４が開になり前記半導体ウェハ２３上に位置しない
（禁止範囲にある）と判断したときに閉となるよう前記
チョッパー５１を切り換える切換機能とを有せしめられ
ている。The chopper 51 interrupts infrared rays between the upper surface of the semiconductor wafer 23 and the infrared ray detecting means 28 by opening and closing the mounting holes 34. The opening / closing timing providing unit 53 detects the rotation angle of the mounting table 22, and uses a photo encoder or the like. The opening / closing control unit 52 includes a storage function in which a correspondence relationship between the detection spot of the infrared detection unit 28 and the rotation angle of the mounting table 22 is stored in advance, and a rotation angle signal from the opening / closing timing providing unit 53. A determination function for determining whether or not the detection spot of the infrared detection means 28 is located on the semiconductor wafer 23 based on the data stored by the storage function; and A switching function is provided for switching the chopper 51 so that the mounting hole 34 is opened when it is determined that the chopper 51 is positioned above and is closed when it is determined that the chopper 51 is not positioned on the semiconductor wafer 23 (in the prohibited range). Have been.
【００３０】なお、本実施例における熱電対２７は、第
１または第２の実施例と同様、昇温後の高温安定段階ま
たは半導体ウェハと異なった物質の成長開始以降におい
て温度制御を行うものである。その他の構成は第１また
は第２の実施例と同様でよく、説明を省略する。The thermocouple 27 in this embodiment controls the temperature at the high temperature stabilization stage after the temperature rise or after the start of the growth of a material different from that of the semiconductor wafer, as in the first or second embodiment. is there. Other configurations may be the same as those of the first or second embodiment, and description thereof will be omitted.
【００３１】＜動作＞図６は本実施例の化学気相成長方
法を示すフローチャートである。図６の如く、まず、反
応室内において載置台２２上に複数個（３枚）の半導体
ウェハ２３を並置し、載置台２２を縦軸２５を中心とし
て一定速度で回転しながら、加熱手段２６で半導体ウェ
ハ２３等を加熱して反応室内の昇温を開始する（ステッ
プＳ４１）。これと略同時に、赤外線検出手段２８での
検出による温度制御を開始する（ステップＳ４２〜Ｓ４
７）。この際、制御手段２９の自動選択部４１は赤外線
検出情報および温度検出情報のうち赤外線検出情報を選
択する。そうすると、赤外線検出手段２８は、入力され
た赤外線の強度を電気信号に変換しようとする。<Operation> FIG. 6 is a flow chart showing the chemical vapor deposition method of this embodiment. As shown in FIG. 6, first, a plurality of (three) semiconductor wafers 23 are juxtaposed on the mounting table 22 in the reaction chamber, and the mounting table 22 is rotated at a constant speed about the vertical axis 25 by the heating unit 26. The semiconductor wafer 23 and the like are heated to start raising the temperature inside the reaction chamber (step S41). At about the same time, the temperature control based on the detection by the infrared detecting means 28 is started (steps S42 to S4).
7). At this time, the automatic selection unit 41 of the control means 29 selects infrared detection information from the infrared detection information and the temperature detection information. Then, the infrared detecting means 28 attempts to convert the intensity of the input infrared light into an electric signal.
【００３２】ところで、載置台２２には、図５のように
複数個の半導体ウェハ２３が並置されている。図５中、
Ｌｐは赤外線検出手段２８の検出スポットの中心点の軌
跡、Ｓｐは隣合う半導体ウェハ２３の間には隙間であ
る。この状態で半導体ウェハ２３の中央部からの赤外線
を赤外線検出手段２８で検出する場合、前記検出スポッ
トの中心点の軌跡Ｌｐは、半導体ウェハ２３だけでな
く、隣合う半導体ウェハ２３の間の隙間Ｓｐに露出した
載置台２２上をも通過するため、赤外線検出手段２８は
半導体ウェハ２３からの赤外線と載置台２２からの赤外
線とを交互に検出することになる。ここで、載置台２２
はカーボンまたはＳｉＣでコートされたカーボンであ
る。一方、半導体ウェハ２３は一般にＧａＡｓないしは
ＩｎＰからなり、両者の赤外線放出特性が異なるため、
両者からの赤外線をそのまま交互に検出した場合、半導
体ウェハ２３の表面温度の測定精度が悪化する。そこ
で、本実施例では、前記隙間Ｓｐに露出した載置台２２
からの赤外線の受信を、異種情報の受信として禁止す
る。具体的には、図４においてまず開閉タイミング提供
部５３にて載置台２２の回転角を検出し（ステップＳ４
２）、この検出結果が開閉制御部５２に伝達される。開
閉制御部５２は、予め記憶された載置台２２の回転角と
赤外線検出手段２８の検出スポットの位置との対応関係
から、赤外線検出手段２８の検出スポットが半導体ウェ
ハ２３上に位置するか否かを判断し（ステップＳ４
３）、その判断結果に基づいて、半導体ウェハ２３上に
位置すると判断したときはチョッパー５１にてリアクタ
チャンバ２１の取付孔３４の入口を開とし（ステップＳ
４５：検出工程）、それ以外の禁止範囲、すなわち載置
台２２上に位置すると判断したときは取付孔３４を閉と
する（ステップＳ４４：禁止工程）。このように、検出
工程および禁止工程を、載置台２２の回転に同期して間
欠交互に繰り返す。そうすると、赤外線検出手段２８に
は、半導体ウェハ２３からの赤外線のみが入射される。
そして、赤外線検出手段２８は赤外線の強度を電気信号
に変換し、該電気信号は平滑回路５４にて平滑化されて
直流信号となり、制御手段２９に伝達される。かかる動
作は、赤外線の強度が一定値となるまで繰り返される
（ステップＳ４６）。そうすると、赤外線検出手段２８
での赤外線検出情報が正確になり、昇温段階での温度制
御を適正化できる。On the mounting table 22, a plurality of semiconductor wafers 23 are juxtaposed as shown in FIG. In FIG.
Lp is the locus of the center point of the detection spot of the infrared detection means 28, and Sp is the gap between the adjacent semiconductor wafers 23. In this state, when infrared rays from the central portion of the semiconductor wafer 23 are detected by the infrared detecting means 28, the locus Lp of the center point of the detection spot is determined not only by the semiconductor wafer 23 but also by the gap Sp between the adjacent semiconductor wafers 23. The infrared ray detecting means 28 alternately detects the infrared rays from the semiconductor wafer 23 and the infrared rays from the mounting table 22 because the infrared rays pass through the mounting table 22 which is exposed to the outside. Here, the mounting table 22
Is carbon coated with carbon or SiC. On the other hand, the semiconductor wafer 23 is generally made of GaAs or InP, and has different infrared emission characteristics.
If the infrared rays from both are detected alternately as they are, the measurement accuracy of the surface temperature of the semiconductor wafer 23 deteriorates. Therefore, in the present embodiment, the mounting table 22 exposed to the gap Sp
The reception of infrared rays from is prohibited as the reception of heterogeneous information. Specifically, in FIG. 4, first, the rotation angle of the mounting table 22 is detected by the opening / closing timing providing unit 53 (step S4).
2), the detection result is transmitted to the opening / closing control unit 52. The opening / closing control unit 52 determines whether or not the detection spot of the infrared detection unit 28 is located on the semiconductor wafer 23 based on the correspondence between the rotation angle of the mounting table 22 and the position of the detection spot of the infrared detection unit 28 stored in advance. (Step S4
3) Based on the result of the determination, when it is determined that it is located on the semiconductor wafer 23, the entrance of the mounting hole 34 of the reactor chamber 21 is opened by the chopper 51 (Step S).
45: detecting step), if it is determined that the mounting hole 34 is located on the other prohibited range, that is, on the mounting table 22, the mounting hole 34 is closed (step S44: prohibiting step). As described above, the detection step and the prohibition step are intermittently repeated in synchronization with the rotation of the mounting table 22. Then, only infrared rays from the semiconductor wafer 23 are incident on the infrared detection means 28.
Then, the infrared detecting means 28 converts the intensity of the infrared light into an electric signal, and the electric signal is smoothed by the smoothing circuit 54 to become a DC signal, which is transmitted to the control means 29. This operation is repeated until the intensity of the infrared ray becomes a constant value (step S46). Then, the infrared detecting means 28
Infrared detection information becomes more accurate, and the temperature control at the heating stage can be optimized.
【００３３】次に、赤外線の強度が一定値となったと
き、図６の如く、加熱手段２６での昇温を停止し（ステ
ップＳ４７）、反応室内を高温安定状態とする。なお、
図６は、赤外線検出情報を温度検出情報に切り換えるタ
イミングを、第１の実施例と同様に赤外線強度の安定時
に合致させた例である。図６の如く、赤外線の強度が昇
温停止に伴って安定したとき、制御手段２９は赤外線検
出情報から温度検出情報に選択を切り換え、以後、熱電
対２７を用いて反応室内の温度制御を行いながら（ステ
ップＳ４８）、半導体ウェハ２３の上面で成長膜を形成
する（ステップＳ４９，Ｓ５０）。Next, when the intensity of the infrared ray reaches a constant value, as shown in FIG. 6, the heating by the heating means 26 is stopped (step S47), and the reaction chamber is brought into a stable state at a high temperature. In addition,
FIG. 6 shows an example in which the timing at which the infrared detection information is switched to the temperature detection information is matched when the infrared intensity is stable, as in the first embodiment. As shown in FIG. 6, when the intensity of the infrared light becomes stable with the stop of the temperature rise, the control means 29 switches the selection from the infrared detection information to the temperature detection information, and thereafter performs the temperature control in the reaction chamber using the thermocouple 27. While (step S48), a growth film is formed on the upper surface of the semiconductor wafer 23 (steps S49 and S50).
【００３４】このように、載置台２２に複数個の半導体
ウェハ２３を並置しても、第１または第２の実施例と同
様の動作を精度よく行うことができ、大量生産によるコ
スト低減の要請に合致する。As described above, even if a plurality of semiconductor wafers 23 are juxtaposed on the mounting table 22, the same operation as that of the first or second embodiment can be performed with high accuracy, and there is a demand for cost reduction by mass production. Matches.
【００３５】［変形例］ （１）第２の実施例において、新たな成長膜の形成開始
を計時手段の計時情報に基づいて認識していたが、新た
な成長膜が少しでも形成されると、赤外線検出手段２８
で検出した赤外線の強度は急激に変化することを利用
し、一定以上の速度で赤外線の強度が急激に変化したと
きに新たな成長膜が形成されたと判断し、この判断結果
に基づいて、自動選択部４１のて赤外線検出情報から温
度検出情報への選択切換を行ってもよい。 （２）第３の実施例において、赤外線検出手段２８の他
に熱電対２７を使用していたが、熱電対２７を省略し、
赤外線検出手段２８による温度制御のみの化学気相成長
装置に適用してもよい。 （３）第３の実施例において、図６では、赤外線検出情
報から温度検出情報に切り換えるタイミングを、第１の
実施例と同様に赤外線強度の安定時に合致させていた
が、第２の実施例と同様、半導体ウェハ２３と同一物質
から半導体ウェハ２３と異なる物質の成長段階に切り換
わる時点に合致させてもよい。 （４）第３の実施例において、赤外線検出手段２８の異
種情報の受信を禁止後、平滑回路で平滑化することで温
度制御を安定化させていたが、載置台２２の回転速度が
遅い場合は、検出値の誤差を回路的に補正しにくい状況
が生じる可能性がある。そこで、赤外線検出手段２８の
異種情報受信禁止時は、熱電対２７からの温度検出情報
を活用して温度制御してもよい。 （５）第３の実施例において、取付孔３４の入口を開閉
するチョッパー５１で異種情報の受信を機械的に禁止し
ていたが、これに代えて、赤外線検出手段２８からの出
力をリレー等の電気回路を用いて開閉することで、異種
情報の受信を電気的に禁止してもよい。 （６）第３の実施例の異種情報受信禁止手段４９におい
て、異種情報の受信を禁止するタイミングは、載置台２
２の回転角を検出することで行っていたが、回転手段２
４の回転速度が正確ならば、計時手段によって異種情報
の受信禁止タイミングを時間的に固定してもよい。[Modifications] (1) In the second embodiment, the start of the formation of a new growth film is recognized based on the timekeeping information of the timekeeping means. , Infrared detecting means 28
Utilizing the fact that the intensity of the infrared light detected in step 1 changes abruptly, it is determined that a new growth film has been formed when the intensity of the infrared light changes abruptly at a certain speed or higher. The selector 41 may switch the selection from infrared detection information to temperature detection information. (2) In the third embodiment, the thermocouple 27 is used in addition to the infrared detecting means 28, but the thermocouple 27 is omitted,
The present invention may be applied to a chemical vapor deposition apparatus in which only the temperature is controlled by the infrared detecting means 28. (3) In the third embodiment, in FIG. 6, the timing of switching from the infrared detection information to the temperature detection information is matched when the infrared intensity is stable as in the first embodiment. Similarly to the above, the time may be matched at the time of switching from the same substance as the semiconductor wafer 23 to the growth stage of a substance different from the semiconductor wafer 23. (4) In the third embodiment, the temperature control is stabilized by smoothing with the smoothing circuit after the reception of the heterogeneous information of the infrared detecting means 28 is prohibited, but the rotation speed of the mounting table 22 is low. May cause a situation in which it is difficult to correct the error of the detected value in a circuit. Therefore, when the reception of the heterogeneous information by the infrared detecting means 28 is prohibited, the temperature may be controlled by utilizing the temperature detection information from the thermocouple 27. (5) In the third embodiment, the reception of different kinds of information is mechanically prohibited by the chopper 51 that opens and closes the entrance of the mounting hole 34. Instead, the output from the infrared detecting means 28 is relayed. The reception of different types of information may be electrically prohibited by opening and closing using the electric circuit described above. (6) The timing for prohibiting the reception of the heterogeneous information by the heterogeneous information reception prohibiting means 49 of the third embodiment is based on the mounting table 2.
2 was detected by detecting the rotation angle of
As long as the rotation speed of 4 is accurate, the timing for prohibiting the reception of heterogeneous information may be fixed temporally by a timer.
【００３６】[0036]
【発明の効果】本発明請求項１および請求項２による
と、反応室内において、回転する載置台上に複数個の半
導体ウェハを並置して加熱する。この際、赤外線検出手
段の検出スポットは、半導体ウェハ上面と、互いに隣合
う半導体ウェハの間の隙間に現れる載置台の上面とを交
互に通過する。検出スポットが半導体ウェハ上にあると
きに赤外線の強度を検出する検出工程と、検出スポット
が半導体ウェハ以外にあるときに赤外線の強度検出を禁
止する禁止工程とを、載置台の回転に同期して間欠交互
に繰り返すので、半導体ウェハからの赤外線検出情報と
異なる異種情報の受信を禁止でき、赤外線検出手段での
赤外線検出情報を正確にできる。According to the first and second aspects of the present invention, a plurality of semiconductor wafers are heated side by side on a rotating mounting table in a reaction chamber. At this time, the detection spot of the infrared detection means alternately passes through the upper surface of the semiconductor wafer and the upper surface of the mounting table appearing in the gap between the adjacent semiconductor wafers. The detection step of detecting the intensity of infrared light when the detection spot is on the semiconductor wafer and the prohibition step of prohibiting detection of the intensity of infrared light when the detection spot is on a part other than the semiconductor wafer are synchronized with the rotation of the mounting table. Since intermittent repetition is repeated, reception of different information different from the infrared detection information from the semiconductor wafer can be prohibited, and the infrared detection information by the infrared detecting means can be accurate.
【００３７】以上のことから、本発明によると、温度制
御の安定性を確保でき、長期にわたり再現性良く所望の
成長膜を成長することができる。As described above, according to the present invention, the stability of temperature control can be ensured, and a desired growth film can be grown with good reproducibility over a long period of time.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図１】 本発明の第１の実施例の化学気相成長装置を
示す概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a chemical vapor deposition apparatus according to a first embodiment of the present invention.
【図２】 本発明の第１の実施例の化学気相成長方法を
示すフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart showing a chemical vapor deposition method according to the first embodiment of the present invention.
【図３】 本発明の第２の実施例の化学気相成長方法を
示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing a chemical vapor deposition method according to a second embodiment of the present invention.
【図４】 本発明の第３の実施例の化学気相成長装置を
示す概略構成図である。FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing a chemical vapor deposition apparatus according to a third embodiment of the present invention.
【図５】 本発明の第３の実施例において複数個の半導
体ウェハを載置台上に並置した状態を示す図である。FIG. 5 is a view showing a state where a plurality of semiconductor wafers are juxtaposed on a mounting table in a third embodiment of the present invention.
【図６】 本発明の第３の実施例の化学気相成長方法を
示すフローチャートである。FIG. 6 is a flowchart illustrating a chemical vapor deposition method according to a third embodiment of the present invention.
【図７】 第１の従来例の化学気相成長装置を示す概略
構成図である。FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing a first conventional example of a chemical vapor deposition apparatus.
【図８】 第２の従来例の化学気相成長装置を示す概略
構成図である。FIG. 8 is a schematic configuration diagram showing a chemical vapor deposition apparatus of a second conventional example.
【図９】 第１の従来例の化学気相成長装置内における
分解生成物の付着状態を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a state of attachment of decomposition products in a first conventional chemical vapor deposition apparatus.
【図１０】 可視光半導体レーザ素子のダブルヘテロ構
造を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a double hetero structure of a visible light semiconductor laser device.
【図１１】 第２の従来例において成長物質の違いによ
る赤外線検出器の検出赤外線強度の違いを示す概念図で
ある。FIG. 11 is a conceptual diagram showing a difference in detected infrared intensity of an infrared detector due to a difference in a growth substance in the second conventional example.
【図１２】 第２の従来例における赤外線の多重反射に
よる干渉を示す概念図である。FIG. 12 is a conceptual diagram showing interference due to multiple reflection of infrared rays in a second conventional example.
【図１３】 第２の従来例において赤外線の干渉の影響
による赤外線検出器の検出温度の変動を示す概念図であ
る。FIG. 13 is a conceptual diagram showing a change in the temperature detected by an infrared detector due to the influence of infrared interference in the second conventional example.
【図１４】 第２の従来例において複数個の半導体ウェ
ハを載置台上に並置した状態を示す図である。FIG. 14 is a view showing a state in which a plurality of semiconductor wafers are juxtaposed on a mounting table in a second conventional example.
２２ 載置台、２３ 半導体ウェハ、２４ 回転手段、
２５ 縦軸、２６ 加熱手段、２７ 温度検知手段、２
８ 赤外線検出手段、２９ 制御手段、４１自動選択
部、４５ 駆動制御部、４９ 異種情報受信禁止手段。22 mounting table, 23 semiconductor wafer, 24 rotating means,
25 vertical axis, 26 heating means, 27 temperature detection means, 2
8 infrared detection means, 29 control means, 41 automatic selection section, 45 drive control section, 49 heterogeneous information reception prohibition means.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K030 AA11 CA04 CA12 FA10 GA06 KA23 KA39 KA41 LA14 LA15 5F045 AA04 AB18 AC01 AC08 AF04 BB01 CA12 DP15 DP27 EB02 EK07 EM09 GB05 GB17 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4K030 AA11 CA04 CA12 FA10 GA06 KA23 KA39 KA41 LA14 LA15 5F045 AA04 AB18 AC01 AC08 AF04 BB01 CA12 DP15 DP27 EB02 EK07 EM09 GB05 GB17
Claims (2)
複数個の半導体ウェハを並置し、前記各半導体ウェハを
加熱しつつ、前記反応室内に反応ガスを供給することに
より前記各半導体ウェハの上面に成長膜を形成する化学
気相成長装置であって、 前記載置台上の前記半導体ウェハを加熱する加熱手段
と、 前記載置台を縦軸を中心として回転する回転手段と、 加熱された前記半導体ウェハから放射される赤外線の強
度を検出する赤外線検出手段と、 少なくとも前記赤外線検出手段からの検出情報に基づい
て前記加熱手段での加熱温度を制御する制御手段と、 前記赤外線検出手段からの赤外線検出情報受信時にこれ
と異なる異種情報の受信を前記載置台の回転に同期して
間欠的に禁止する異種情報受信禁止手段とを備えた化学
気相成長装置。In a reaction chamber, a plurality of semiconductor wafers are juxtaposed on a rotating mounting table, and a reaction gas is supplied into the reaction chamber while heating each of the semiconductor wafers. A heating means for heating the semiconductor wafer on the mounting table; a rotating means for rotating the mounting table about a vertical axis; and the heated semiconductor Infrared detection means for detecting the intensity of infrared light emitted from the wafer; control means for controlling a heating temperature of the heating means based on at least detection information from the infrared detection means; and infrared detection from the infrared detection means A chemical vapor deposition apparatus comprising: a heterogeneous information reception prohibiting means for intermittently prohibiting reception of heterogeneous information different from the information upon reception of the information in synchronization with the rotation of the mounting table.
ら載置台上の複数個の半導体ウェハを加熱手段で加熱
し、前記半導体ウェハから放射される赤外線の強度を検
出し、検出された赤外線の強度に基づいて温度制御しな
がら、前記各半導体ウェハの上面に成長膜を形成する化
学気相成長方法において、 前記半導体ウェハからの赤外線の強度を検出する際に、 赤外線の検出スポットが半導体ウェハ上にあるときに赤
外線の強度を検出する検出工程と、 赤外線の検出スポットが半導体ウェハ以外にあるときに
赤外線の強度検出を禁止する禁止工程とが、前記載置台
の回転に同期して間欠交互に繰り返される化学気相成長
方法。2. A plurality of semiconductor wafers on the mounting table are heated by heating means while rotating the mounting table in the reaction chamber, and the intensity of infrared rays emitted from the semiconductor wafer is detected. In the chemical vapor deposition method of forming a growth film on the upper surface of each of the semiconductor wafers while controlling the temperature based on the following, when detecting the intensity of infrared light from the semiconductor wafer, a detection spot of infrared light is formed on the semiconductor wafer. The detection step of detecting the intensity of infrared light at a certain time, and the prohibition step of prohibiting detection of the intensity of infrared light when the detection spot of infrared light is on a part other than the semiconductor wafer are intermittently repeated in synchronization with the rotation of the mounting table. Chemical vapor deposition method.
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