JPH01164023A - サセプタ上面温度分布測定方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 エピタキシャル成長装置のサセプタの上面の温度分布を
測定する方法に関し、 サセプタ上面の温度分布の高精度の測定を可能とするこ
とを目的とし、 エピタキシャル成長によりサセプタ上のウェハ上面に薄
膜を形成する装置の上記勺セプタの上面の温度分布を測
定する方法において、共に上記薄膜を構成する元素と同
じ元素である二つ以上の元素より構成され溶融温度が既
知の合金チップを、上記サセプタの上面に分散して配し
、上記サセプタを徐々に加熱したときの上記合金チップ
の溶融状況より、上記サセプタの上面の温度分布を測定
する構成である。

（産業上の利用分野） 本発明はエピタキシャル成長装置のサセプタの上面の温
度分布を測定する方法に関する。

半導体装置を製造する工程の一つに、気相エピタキシャ
ル成長装置を使用して、ウェハの上面に薄膜を形成する
工程がある。ウェハより切り出された各半導体装置の特
性の均一化のためには、上記薄膜の膜厚及び組成がウェ
ハ全面に亘って等しいことが必要である。

膜厚は、エピタキシャル成長時の条件、例えばウェハ上
面の温度に関係するものであり、膜厚及び組成を全面に
亘って等しくするためには、ウェハの上面の温度が全面
に回って等しいことが必要とされる。

従って、気相エピタキシャル成長装置は、サセプタをそ
の上面温度が面仝休に亘って等しくできるような構成の
ものである必要がある。

このような気相エピタキシャル成長装置は、製造後に加
熱試験を行なってサセプタの表面の温度分布を測定し、
この測定結果に基づいて加熱装置の配置を変える等の調
整を行なって完成する。

従って、上記の要求を満たす気相エピタキシャル成長装
置を完成するためには、上記の加熱試験の際にサセプタ
表面の温度分布を精度良く測定できることが条件とされ
る。

〔従来の技術〕 従来は、放射湿度計を使用してサセプタ上面の温度を測
定していた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

放射温度計を使用した測定では、±１０℃程度の精度が
限度であり、測定精度をこれ以上上げることはできなか
った。

加熱装置の調整等はこの測定結果に基づくものであり、
この調整等を如何に行なったとしても、サセプタ上面の
温度分布を±１０℃より小さく抑えることは困難である
。

本発明はサセプタ上面の温度分布の高精度の測定を可能
とするサセプタ上面温度分布測定方法を提供することを
目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、エピタキシャル成長によりサセプタ上のウェ
ハ上面にｅｇｉを形成する装置の上記サセプタの上面の
温度分布を測定する方法において、共に上記薄膜を構成
する元素と同じ元素である二つ以上の元素より構成され
溶融温度が既知の合金チップを、上記サセプタの上面に
分散して配し、上記サセプタを徐々に加熱したときの上
記合金チップの溶融状況より、上記サセプタの上面の温
度分布を測定する構成である。

〔作用〕

合金チップの溶融温度の誤差は±１℃程度と少なく、温
度分布を精度良く測定することができる。

合金チップを反応管内で溶融させたことにより、同じ反
応管をエピタキシャル成長に使用するときに、上記合金
の元素がエピタキシャル成長されつつあるＦｓ膜内に取
り込まれることがある。しかし、合金チップを構成する
元素は薄膜を構成する元素と同じであるため、上記の取
り込みがあっても、薄膜の組成は変わらず、薄膜が汚染
される不都合は起きない。

〔実施例〕

第１図は本発明のサセプタ温度分布測定方法を説明する
図である。

図中、１はエピタキシャル成長装置、２は反応管、３は
サセプタ、４は高周波コイル、５は高周波電源、６は調
整装置である。

この気相エピタキシャル成長装置１は、Ｃｄ。

Ｔｅ、Ｈａの原料ガスを反応管２内に供給されて、第２
図に示すように、ウェハ７の上面にＨＱＣｄＴｅを構成
元素とする１１１８をエピタキシャル成長させて形成す
るのに使用されるものとする。また、このエピタキシャ
ル成長に必要とされるサセプタ３の上面３ａの温度は４
４７℃であるとする。

１〇−重〜１０−７は合金チップであり、上記薄膜８を
構成する元素であるＣｄとＴｅの合金製である。

第３図はＣｄ−Ｔｅ系の二元相図である。上記合金の組
成は、上記の温度４４７℃が融点である組成、即ち、原
子パーセントでみてｃｄが１％。

Ｔｅが９９％の組成としである。

この合金チップ１ｏ−１〜１０−７の融点は・、４４７
±１℃程度の精度である。

１５は石英ガラス製のプレートである。

次に、気相エピタキシャル成長装置１を組立だ後の調整
に際して、サセプタ３の４度分布を測定する方法につい
て説明する。

まず、合金チップ１０−１〜１０−７をサセプタ３の上
面３ａに、中心と周囲に分散させて配する。

次いで合金チップ１０−１〜１０−７の状態を観察しつ
つ調整装置６を徐々に操作してサセプタ３を徐々に加熱
する。

調整装置６の操作により高周波電源５よりの高周波電力
が徐々に増加し、サセプタ３は高周波加熱され、サセプ
タ３全体の温度が徐々に上背せしめられる。

上記の操作は、合金チップ１０−１〜１０−７のいずれ
かが溶融することを確認するまで継続する。

ここで、第４図に示すように、最初に合金チップ１０−
＋、１０−ｚが溶融し、残りの合金チップ１０−３〜１
０−７は未だ溶融しないとする。

１０−＋ａ、１０−・２ａは溶融した合金チップである
。

これより、サセプタ３の上面３ａは、合金チップ１０−
＋、１０−２が配されている部分３ａ−＋、３ａ−２の
温度が高く、合金チップ１０−３〜１０−６が置かれて
いる部分３ａ−３〜３ａ−７の温度が低い温度分布であ
ることが分かる。

また、部分ａａ−１，３８−ｚの温度が４４７±１℃で
あることも分かる。

なお、合金チップ１０＋、１０−ｚの溶融の開始は、合
金チップの表面を観察することにより、容易に確認でき
る。

次に部分、３ａ−、，３ａ−２と部分３ａ−３〜３ａ−
６との温度差を測定する。

この温度差の測定は、第１には、サセプタ３を徐々に加
熱した場合に、サセプタ３の各部分に温度差はあるとし
ても、サセプタ３のｍ度上昇は各部分について等しいと
いう推定に基づいている。

第２には、高周波電力の増加量とサセプタ３の上剪温度
とについて予め把握された関係に基づいている。

この関係は、コイル４に加えられている高周波電力と、
熱電対１１及び温度表示装置１２を使用して測定したサ
セプタ３の一個所Ｐの温度とを、第５図にプロットして
いくことにより、同図中線工で示すように求まる。例え
ば、電力が５００Ｗのときに温度が４００℃、電力が５
５０Ｗのときに温度が５００℃であったとする。これよ
り、温度範囲４００〜５００℃では、電力１Ｗの増加に
より、サセプタ３の湿度が２℃ずつ工賃する関係にある
ことが分かる。

第４図のときの高周波電力がＷｏであったとする。

調整装置６を操作し、電源５の出力を十分時間をかけて
徐々に上昇さゼる。

出力がΔＷ＋上昇した状態で、合金チップ１〇−３、１
０−４、１０−ｓが溶融し、更に６ｗ２上昇した状態で
残りの合金チップ１０−ｅ、１０−７が溶融したとする
。

合金チップ１０−３〜１０−ｓが溶融した状態では、部
分３ａ−１，３ａ−４，３ａ−ｓは夫々４４７±１℃で
あり、部分３ａ−１，３ａ−ｚの温度は（４４７＋２Ｘ
ΔＷ＋）ｒある。

合金チップ１０−ｓ、１０−ｙが溶融した状態では、部
分３ａｓ、３ａ−ｙは４４７±１℃であり、部分３ａ＋
、３ａ−２の温度は（４４７＋２×（ΔＷ＋十Δｗ２）
）であり、部分３ａ−３、３ａ−−４、３ａ−５の温度
は（４４７＋２ｘΔＷ２）である。

以上より、サセプタ３をエピタキシャル成長を行なわせ
る条件の温度に加熱したとき、その上面３ａは、部分３
ａｅ、３ａ−ｙが低く、部分３ａ　　＋、３ａ　　２が
高い温度分布であり、且つ部分３　ａｓ　ｅ　３　ａ　
　ｙと部分３ａ−３，３ａ−４，３ａ−５の温度差が２
×ΔＷ２％部分３ａ−ｓ　＊　３　ａ　　ｙと部分３ａ
−＋１３ａ−２との温度差が２×（ΔＷ＋＋ΔＷ２）で
あることが分かる。

温度差の精度は±１℃程度であり、高い。

この測定結果に基づいて、コイル４の配置ｉｆ、形状、
サセプタ自体の形状等を変える温度分布補正操作を行な
い、再度上記の温度分布測定を行ない、必要に応じてこ
れを何度か繰り返し、全部の合金チップ３−１〜３−７
が同時に溶融するようにして、サセプタ３の上面３ａの
温度差が僅が数度である、温度分布に優れたエピタキシ
ャル成長装置が完成する。

このエピタキシャル成長装置を使用することにより、ウ
ェハ上面は全面に亘って均一に加熱され、全面に亘って
膜厚及び組成が等しい薄膜を形成することができる。

なお、溶融した合金チップ１ｏ−１〜１ｏ−７は、気化
させることにより除去される。

ここで、上記合金チップ１ｏ−１〜１ｏ−７を構成する
元素Ｃｄ、Ｔｅは、エピタキシャル成長装置１で薄膜８
を形成するときに用いられる元素と同じものである。こ
のため、上記温度分布測定時に反応管２内を汚染すると
いう問題は生ぜず、エピタキシャル成長される薄膜が合
金チップ１〇−１〜１０−７により汚染されるという不
都合が無い。

〔発明の効果〕

以上説明した様に、本発明によれば、合金チップ自体の
溶融温度の誤差が小さいため、サセプタの上面の温度分
布を精度良く把握することが出来る。これに基づいて温
度差が無くなるように補正することにより、サセプタの
上面の温度分布を従来に比べてより厳密に均一化させる
ことが出来、ウェハ全面に亘って膜厚及び組成が均一化
されたＷＪＩＩｌを形成することが可能なエピタキシャ
ル成長装置を実現することが出来る。

また合金チップを構成する元素は薄膜を構成する元素と
同じであるため、合金チップを反応管内で溶融させても
、同じ反応管をエピタキシャル成長に使用する場合に、
薄膜が上記合金チップの元素により汚染されてしまう不
都合を確実に防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるサセプタ上面温度分布
測定方法を説明する図、 第２図は第１図のエピタキシャル成長装置によリウエハ
上に薄膜が形成された状態を示す図、第３図はＣｄ−Ｔ
ｅ系の二元相図、 第４図は第１図中一部の合金チップが溶融したときの状
態を示す図、 第５図は高周波出力とサセプタの温度との関係を示す図
である。 図において、 １はエピタキシャル成長装置、 ２は反応管、 ３はサセプタ、 ３ａは上面、 ３ａ−ｔ〜３ａ−７は部分、 ４は高周波コイル、 ５は高周波電源、 ６は調整装置、 ７はウェハ、 ８は薄膜、 １０−１〜１０−７は合金チップ、 １１は熱電対、 １２は温度表示装置 を示す。 ウェハとの蕗゛膜Φ形△状危Σ示す間 第２図 Ｃｄ−Ｔｅ糸の二元相邑

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　エピタキシャル成長によりサセプタ上のウェハ上面に
   薄膜を形成する装置の上記サセプタの上面の温度分布を
   測定する方法において、 共に上記薄膜（８）を構成する元素（Ｈｇ、Ｃｄ、Ｔｅ
   ）と同じ元素である二つ以上の元素（Ｃｄ、Ｔｅ）より
   構成され溶融温度が既知の合金チップ（１０−＿１〜１
   ０−＿７）を、上記サセプタ（３）の上面（３ａ）に分
   散して配し、 上記サセプタを徐々に加熱したときの上記合金チップの
   溶融状況より、上記サセプタの上面の温度分布を測定す
   ることを特徴とするサセプタ上面温度分布測定方法。