JPS6258141A - 基板温度の測定法 - Google Patents
基板温度の測定法Info
- Publication number
- JPS6258141A JPS6258141A JP19904885A JP19904885A JPS6258141A JP S6258141 A JPS6258141 A JP S6258141A JP 19904885 A JP19904885 A JP 19904885A JP 19904885 A JP19904885 A JP 19904885A JP S6258141 A JPS6258141 A JP S6258141A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- refractive index
- temperature
- temp
- measured
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Granted
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- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(イ)産業上の利用分野
この発明は基板温度の測定法に関する。さらに詳しくは
屈折率の温度依存性に基づく基板温度の測定法に関する
。
屈折率の温度依存性に基づく基板温度の測定法に関する
。
(ロ)従来の技術
Ng!の形成法には、例えば電子ビーム蒸着(EB)法
、イオンクラスタビーム蒸着(ICB)法。
、イオンクラスタビーム蒸着(ICB)法。
分子線エピタキシー(MBE)法、気相成長(CVD)
法、有機金属気相成長(MOCVD)法等がある。
法、有機金属気相成長(MOCVD)法等がある。
このうち例えばMBE法は、成長された半導体薄膜およ
び不純物ドーピングの制御性が優れ、かつ急峻で平坦な
ヘテロ界面が得られる等の利点を有しているため、超°
高周波半導体素子あるいは半導体レーザに代表される光
エレクトロニクス素子の製造方法として注目を集めてい
る。
び不純物ドーピングの制御性が優れ、かつ急峻で平坦な
ヘテロ界面が得られる等の利点を有しているため、超°
高周波半導体素子あるいは半導体レーザに代表される光
エレクトロニクス素子の製造方法として注目を集めてい
る。
このMBE法においても他の薄膜形成法と同様に被成長
基板の基板温度はM8E成長の重要なパラメータである
。
基板の基板温度はM8E成長の重要なパラメータである
。
具体的には、上記被成長基板を、
■ソルダ・マウント方式(インジウム(1n)などのソ
ルダ(ハンダ)でハンダ装着する方法〕を用いてサセプ
ター(保持具)に装着し、サセプターの背後に設置した
ヒータによりまずサセプターを加熱し、溶融したソルダ
を介して熱伝導により基板を加熱する方法、または ■ソルダ・フリ一方式(ソルダを用いないでビンなどで
機械的にクランプする方法)を用いて基板と同程度の貫
通孔を有するサセプターに装着し、ついでこの貫通孔を
通してヒータからの熱輻射により加熱する方法、 により加熱されるが近年インジウムソルダと基板裏面と
の反応により基板の平坦性が損われ成長後のプロセスが
困難になるソルダ・マウント方式■よりもソルダ・フリ
一方式■が多用されている。
ルダ(ハンダ)でハンダ装着する方法〕を用いてサセプ
ター(保持具)に装着し、サセプターの背後に設置した
ヒータによりまずサセプターを加熱し、溶融したソルダ
を介して熱伝導により基板を加熱する方法、または ■ソルダ・フリ一方式(ソルダを用いないでビンなどで
機械的にクランプする方法)を用いて基板と同程度の貫
通孔を有するサセプターに装着し、ついでこの貫通孔を
通してヒータからの熱輻射により加熱する方法、 により加熱されるが近年インジウムソルダと基板裏面と
の反応により基板の平坦性が損われ成長後のプロセスが
困難になるソルダ・マウント方式■よりもソルダ・フリ
一方式■が多用されている。
この基板の温度は熱雷対または赤外線放射温度計(加熱
基板から放射される赤外線のうち特定波長を半導体セン
サなとで検知しその強度より黒体輻射理論に基づき基板
の放射率を考慮した上で温度に換嚢する方法)により測
定されている。これらの測温方法により基板温度を測定
して制御することによって薄膜成長が図られており、さ
らに成長膜の面内均−性を得るために上記サセプターは
薄膜成長中回転させる方法がとられている。
基板から放射される赤外線のうち特定波長を半導体セン
サなとで検知しその強度より黒体輻射理論に基づき基板
の放射率を考慮した上で温度に換嚢する方法)により測
定されている。これらの測温方法により基板温度を測定
して制御することによって薄膜成長が図られており、さ
らに成長膜の面内均−性を得るために上記サセプターは
薄膜成長中回転させる方法がとられている。
(ハ)発明が解決しようとする問題点
しかしながら熱雷対による測温方法の場合、サセプター
は回転しているので熱電対を基板に接触しておくことは
できない。よって熱雷対はサセプターの中心部近傍の空
中におかれる。従って基板自身の温度ではなくてサセプ
ターもしくはサセプター近傍の空間の温度を測定してい
ることになる。
は回転しているので熱電対を基板に接触しておくことは
できない。よって熱雷対はサセプターの中心部近傍の空
中におかれる。従って基板自身の温度ではなくてサセプ
ターもしくはサセプター近傍の空間の温度を測定してい
ることになる。
また熱電対、サセプターおよび基板との密着状態が基板
設定操作ごとや基板厚みの変動により異なるので、基板
測定温度は密着状態の影響を受けるという問題点があっ
た。
設定操作ごとや基板厚みの変動により異なるので、基板
測定温度は密着状態の影響を受けるという問題点があっ
た。
また赤外線放r:A温度計による測温方法を用い、かつ
ソルダ・フリ一方式を適用する場合は、基板表面からの
赤外線だけではなくサセプターの貫通孔を通して背後の
ヒータの赤外線もセンサに検知され、両者の強度関係か
ら結局ヒータの温度を測定していることになるという問
題点があった。
ソルダ・フリ一方式を適用する場合は、基板表面からの
赤外線だけではなくサセプターの貫通孔を通して背後の
ヒータの赤外線もセンサに検知され、両者の強度関係か
ら結局ヒータの温度を測定していることになるという問
題点があった。
以上特に近年注目されているMBE法について従来技術
の問題点を挙げたがその他の薄膜形成法においても、測
温方法に同様の問題点があった。
の問題点を挙げたがその他の薄膜形成法においても、測
温方法に同様の問題点があった。
この発明は、屈折率が温度依存性を有するという原理を
利用することに着目しなされたものである。ことにエリ
プソメトリ−により各種基板の屈折率を効率良くかつ直
接的に測定できる点並びにかかる方法で測定された屈折
率と基板温度とが、実用領域において優れた直線関係を
有する事実に基づきなされたものである。そしてこの発
明の方法によれば基板の温度を正確に測定することがで
きる。
利用することに着目しなされたものである。ことにエリ
プソメトリ−により各種基板の屈折率を効率良くかつ直
接的に測定できる点並びにかかる方法で測定された屈折
率と基板温度とが、実用領域において優れた直線関係を
有する事実に基づきなされたものである。そしてこの発
明の方法によれば基板の温度を正確に測定することがで
きる。
〈二)問題点を解決するための手段および作用かくして
この発明によれば、基板を所定温度に加熱してその上に
薄膜を成長さす際に、基板の屈折率をエリプソメトリ−
により測定し、この屈折率の温度依存性に基づいて該基
板の温度を検知することを特徴とする基板温度の測定法
が提供される。
この発明によれば、基板を所定温度に加熱してその上に
薄膜を成長さす際に、基板の屈折率をエリプソメトリ−
により測定し、この屈折率の温度依存性に基づいて該基
板の温度を検知することを特徴とする基板温度の測定法
が提供される。
この発明に用いられる基板としては、前述のごときEB
法、IC8法、MBE法、CVD法、MOCVD法等に
おいて適用される種々の基板を使用することができる。
法、IC8法、MBE法、CVD法、MOCVD法等に
おいて適用される種々の基板を使用することができる。
この発明の測温法は上記基板上に薄膜を成長さす際に基
板初期温度の測定制御に好適に用いられる。
板初期温度の測定制御に好適に用いられる。
この発明に適用し屈折率を測定するために用いるエリプ
ソメトリ−は通常、偏光反射法、楕円偏光解析法とも呼
ばれており、被測定物体表面において所定角度で反射す
る偏光の偏光面や強度の変化に基づいて、被測定物体の
表面の物理定数を決定する方法である。かかる方法は、
被測定物体の屈折率や厚みの測定に使用することは知ら
れているが、温度の測定に応用することは知られていな
い。
ソメトリ−は通常、偏光反射法、楕円偏光解析法とも呼
ばれており、被測定物体表面において所定角度で反射す
る偏光の偏光面や強度の変化に基づいて、被測定物体の
表面の物理定数を決定する方法である。かかる方法は、
被測定物体の屈折率や厚みの測定に使用することは知ら
れているが、温度の測定に応用することは知られていな
い。
■リブツメトリーを行なうために使用するエリプソメー
タは通常用いられるものが適用できる。
タは通常用いられるものが適用できる。
このエリプソメータは光源、光源から照射された光を直
線偏光とし方位角を調整することのできる偏光子、方位
角を固定する波長板および試料によって反射された直線
偏光の傾きを検出する検出子を基本的に備えて構成され
る。またエリプソメータをこの発明の方法に適用するた
めに薄膜成長至は、通常入射光および反射光のための光
学窓を両側面に備えたものが用いられる。
線偏光とし方位角を調整することのできる偏光子、方位
角を固定する波長板および試料によって反射された直線
偏光の傾きを検出する検出子を基本的に備えて構成され
る。またエリプソメータをこの発明の方法に適用するた
めに薄膜成長至は、通常入射光および反射光のための光
学窓を両側面に備えたものが用いられる。
この測温法のためにまずエリプソメトリ−を用いて所定
温度ごとに基板の屈折率を測定し、基板温度に対する屈
折率の温度較正グラフを作成する。
温度ごとに基板の屈折率を測定し、基板温度に対する屈
折率の温度較正グラフを作成する。
以後は屈折率を測定し、当該温度較正グラフを用いてそ
の屈折率に該当する温度をグラフ上より寿ることによっ
て測温がおこなわれる。
の屈折率に該当する温度をグラフ上より寿ることによっ
て測温がおこなわれる。
この測温法は薄膜の成長前特に基板の表面清浄化がなさ
れた状態において行ない、基板温度を最適化させてから
基板を薄膜成長に付すのが適切である。しかしながら成
長物質が基板と同材質の場合薄膜の成長中においても、
薄膜成長のための薄膜表面の不安定性のために多少誤差
はでるが、有効である。勿論途中で成長を止めて測温す
ることもできる。
れた状態において行ない、基板温度を最適化させてから
基板を薄膜成長に付すのが適切である。しかしながら成
長物質が基板と同材質の場合薄膜の成長中においても、
薄膜成長のための薄膜表面の不安定性のために多少誤差
はでるが、有効である。勿論途中で成長を止めて測温す
ることもできる。
基板物質と薄膜とが異物質の場合は、基板表面と薄膜と
の界面で偏光が変化するため、この変化を補償する必要
があり好ましくない。
の界面で偏光が変化するため、この変化を補償する必要
があり好ましくない。
(ホ)実施例
以下この発明をMBE成長において基板としてGa A
sを用い、屈折率測定をエリプソメータを用いて行なっ
た実施例により説明する。なおこの実施例により本発明
は限定されるものではない。
sを用い、屈折率測定をエリプソメータを用いて行なっ
た実施例により説明する。なおこの実施例により本発明
は限定されるものではない。
第1図はエリプソメータが設置された成長室の概略図で
ある。入射光はHe−Neレーザ(6328人)(1)
から偏光子(2)、 1/4波長板(3)及び光学窓(
20mmφ)(4)を通り成長室に入りサセプター(5
)にマウントされたQa As基板(6)で反射され光
学窓(20mmφ)(力を通り成長室外に出て検光子(
8)からフォトマルチプライヤ(9)に入る。偏光子、
1/4波長板、検光子の回転及びフォトマルチプライヤ
の出力処理はすべてコントローラ(ト)により制御され
自動的に消光点を求めてそれにより屈折率が決定できる
ようにした。また入射角(1υはエリプソメトリ−の感
度を上げるためQa Asのブリュースター角(約76
°)に近い74°に設定した。
ある。入射光はHe−Neレーザ(6328人)(1)
から偏光子(2)、 1/4波長板(3)及び光学窓(
20mmφ)(4)を通り成長室に入りサセプター(5
)にマウントされたQa As基板(6)で反射され光
学窓(20mmφ)(力を通り成長室外に出て検光子(
8)からフォトマルチプライヤ(9)に入る。偏光子、
1/4波長板、検光子の回転及びフォトマルチプライヤ
の出力処理はすべてコントローラ(ト)により制御され
自動的に消光点を求めてそれにより屈折率が決定できる
ようにした。また入射角(1υはエリプソメトリ−の感
度を上げるためQa Asのブリュースター角(約76
°)に近い74°に設定した。
第2図にエリプソメータの備わった恒温槽にGaA3基
板を入れGa As MBE成長で用いられる基板温度
領域(550℃〜650℃)でのGaAsの屈折率の温
度依存性を調べた結果を示す。
板を入れGa As MBE成長で用いられる基板温度
領域(550℃〜650℃)でのGaAsの屈折率の温
度依存性を調べた結果を示す。
さて実際に赤外線反射温度計測定が有効なソルダ・マウ
ント方式のサセプターにGa As基板をinでマウン
トし第1図の成長室に搬送しAs補給用のAs分子線の
みを基板に照射した状態で赤外線放射温度計指示で基板
温度を500℃から700℃まで2℃ステップで変化さ
せ各基板温度毎に第1図のエリプソメータより基板の屈
折率を求め第2図の較正グラフより基板温度を求めた。
ント方式のサセプターにGa As基板をinでマウン
トし第1図の成長室に搬送しAs補給用のAs分子線の
みを基板に照射した状態で赤外線放射温度計指示で基板
温度を500℃から700℃まで2℃ステップで変化さ
せ各基板温度毎に第1図のエリプソメータより基板の屈
折率を求め第2図の較正グラフより基板温度を求めた。
既述のように信頼するに足るソルダ・マウント方式の赤
′外線放射温度計の指示値と本測温法のそれを比較し
たところ±0.5℃の誤差で両者の一致が見られ、この
発明の測温法の精度は非常に精度が高いことが判明した
。
′外線放射温度計の指示値と本測温法のそれを比較し
たところ±0.5℃の誤差で両者の一致が見られ、この
発明の測温法の精度は非常に精度が高いことが判明した
。
(へ)発明の効果
この発明の基板温度の測定法は基板物質の物性を直接利
用しているため基板とサセプターの密着状況やサセプタ
ーの種類などに全く依存せず基板温度の測定ができる。
用しているため基板とサセプターの密着状況やサセプタ
ーの種類などに全く依存せず基板温度の測定ができる。
従って、通常の薄膜形成法において薄膜成長の重要なパ
ラメータである基板温度を厳密に設定することができて
再現性のよい薄膜を得ることができる。従って前述のご
とき種々の薄膜の形成前の基板の温度制御用として有用
でありことに厳密な温度制御を必要とされるMBE法に
有用である。
ラメータである基板温度を厳密に設定することができて
再現性のよい薄膜を得ることができる。従って前述のご
とき種々の薄膜の形成前の基板の温度制御用として有用
でありことに厳密な温度制御を必要とされるMBE法に
有用である。
第1図はこの発明の測定法を実施する装置及び実施状態
を示す概略図、第2図はエリプソメータで測定したGa
As基板の屈折率より基板温度換算するために用いる
較正直線を示すグラフである。 (1)・・・・・・l−1e−j’Je°レーザ、[2
)・・・・・・偏光子、(3)・・・・・・1/4波長
板、 (4)・旧・・光学窓、(5)・・・・・・
サセプター、 (6)・・・・・・Ga As
基板、(7)・・・・・・光学窓、 (8)
・・・・・・検光子、(9)・・・・・・フォトマルチ
プライヤ、ω)・・・・・・コントローラ、 (1
1)・・・・・・入射角。 第1図 第2図
を示す概略図、第2図はエリプソメータで測定したGa
As基板の屈折率より基板温度換算するために用いる
較正直線を示すグラフである。 (1)・・・・・・l−1e−j’Je°レーザ、[2
)・・・・・・偏光子、(3)・・・・・・1/4波長
板、 (4)・旧・・光学窓、(5)・・・・・・
サセプター、 (6)・・・・・・Ga As
基板、(7)・・・・・・光学窓、 (8)
・・・・・・検光子、(9)・・・・・・フォトマルチ
プライヤ、ω)・・・・・・コントローラ、 (1
1)・・・・・・入射角。 第1図 第2図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、基板を所定温度に加熱してその上に薄膜を成長さす
際に、 基板の屈折率をエリプソメトリーにより測定し、この屈
折率の温度依存性に基づいて該基板の温度を検知するこ
とを特徴とする基板温度の測定法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19904885A JPH067072B2 (ja) | 1985-09-09 | 1985-09-09 | 基板温度の測定法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19904885A JPH067072B2 (ja) | 1985-09-09 | 1985-09-09 | 基板温度の測定法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6258141A true JPS6258141A (ja) | 1987-03-13 |
JPH067072B2 JPH067072B2 (ja) | 1994-01-26 |
Family
ID=16401244
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19904885A Expired - Fee Related JPH067072B2 (ja) | 1985-09-09 | 1985-09-09 | 基板温度の測定法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH067072B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007066687A1 (ja) * | 2005-12-06 | 2007-06-14 | Nikon Corporation | 温度計測方法、露光方法、露光装置、及びデバイス製造方法 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102507040B (zh) * | 2011-11-10 | 2013-08-21 | 复旦大学 | 一种基于椭偏仪的薄膜温度测量方法 |
-
1985
- 1985-09-09 JP JP19904885A patent/JPH067072B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007066687A1 (ja) * | 2005-12-06 | 2007-06-14 | Nikon Corporation | 温度計測方法、露光方法、露光装置、及びデバイス製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH067072B2 (ja) | 1994-01-26 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |