專利名稱：半導(dǎo)體成膜時的溫度測定方法及溫度測定裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過蒸鍍法使發(fā)光二極管、其他半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體層成膜時，可高精度測定成膜中或成膜后的半導(dǎo)體層的溫度的半導(dǎo)體成膜時的溫度測定方法及溫度測定裝置。
背景技術(shù)：
A1N、GaAs, GaN, InP, Si、SiC等的半導(dǎo)體用蒸鍍法形成。蒸鍍法使用化學(xué)氣相成長法(CVD法)、分子束外延法(MBE法)等。這些蒸鍍法中，在設(shè)定成真空狀態(tài)等的腔內(nèi)設(shè)置基板，在該基板上以原料氣體等的狀態(tài)供給原料分子，在基板的表面堆積結(jié)晶層而成膜。在這種蒸鍍法中，在無雜質(zhì)的半導(dǎo)體的結(jié)晶層以一定的堆積速度致密且具有重復(fù)性地成膜時，需要準確控制腔內(nèi)的基板的溫度。因此，在設(shè)置加熱基板的加熱器的同時，設(shè)置有測定腔內(nèi)的基板的溫度的監(jiān)視器，能夠根據(jù)該監(jiān)視器測定的溫度控制上述加熱器的加熱溫度。如以下的專利文獻1及專利文獻2所記載，以往，作為上述監(jiān)視器，使用監(jiān)視由基板表面的熱發(fā)生的紅外線的高溫計。高溫計在設(shè)置于腔的窗的外側(cè)設(shè)置，從基板的表面、成膜中的半導(dǎo)體層的表面發(fā)出的紅外線透過玻璃窗被高溫計檢測。但是，基于高溫計的溫度測定存在如下問題。在從加熱的基板表面發(fā)出的紅外線通過成膜途中的半導(dǎo)體層的內(nèi)部時，通過半導(dǎo)體層的光與由半導(dǎo)體層的內(nèi)部反射的光干涉，導(dǎo)致高溫計的檢測輸出細微變動，而且該干涉的程度追從成膜的半導(dǎo)體層的膜厚的變動而變化。關(guān)于該問題，以往，通過在腔外配置發(fā)光裝置，通過腔的玻璃窗向成膜中的半導(dǎo)體層照射激光，監(jiān)視透過半導(dǎo)體層的激光來解決。 通過半導(dǎo)體層的激光與由半導(dǎo)體層的內(nèi)部反射的激光也與紅外線同樣干涉，因此，可采用由監(jiān)視激光時的干涉產(chǎn)生的輸出變動，進行將由高溫計檢測的紅外線的干涉抵消或降低的校正。但是，即使校正了由高溫計檢測的紅外線的干涉，基于高溫計的溫度測定在離開基板的表面的場所進行，一般地說在腔的玻璃窗的外側(cè)進行。由于在實際發(fā)熱的基板的表面和測定位置之間夾有長的空間，而且夾有玻璃窗，所以無法避免在由高溫計測定的溫度和基板表面的實際的溫度之間產(chǎn)生誤差。另外，在基板的表面成長中的半導(dǎo)體層為透明的時，高溫計透過透明的半導(dǎo)體層測定基板的表面的溫度。通過這樣使用高溫計的測定方法，難以直接且準確地測定成膜中的半導(dǎo)體層本身的溫度。另外，以下的專利文獻1記載了測定基板背側(cè)的溫度的熱電偶監(jiān)視器的使用。但是，由于熱電偶監(jiān)視器設(shè)置在基板的背側(cè)，因此無法準確測定實際的基板表面的溫度。而且，由于熱電偶監(jiān)視器的熱容量大，對腔內(nèi)的溫度變化的追從性差，無法準確測定基板溫度。專利文獻1 日本特開2001-289714號公報
專利文獻2 日本特開2002-367907號公報

發(fā)明內(nèi)容
(本發(fā)明要解決的問題)本發(fā)明為解決上述以往的課題而提出，目的是提供能夠高精度檢測在基板表面成膜的途中的半導(dǎo)體層的溫度或成膜后的半導(dǎo)體層的溫度、能夠形成高品質(zhì)的半導(dǎo)體層的半導(dǎo)體成膜時的溫度測定方法及溫度測定裝置。(解決問題的方案)本發(fā)明提供一種溫度測定方法，一邊在腔內(nèi)加熱基板一邊向上述腔內(nèi)供給原料分子而在上述基板上形成半導(dǎo)體層，在成膜中或成膜后測定上述半導(dǎo)體層的溫度，其特征在于，預(yù)先求出在向上述半導(dǎo)體層照射光的同時使上述半導(dǎo)體層的溫度上升的過程中、透過上述半導(dǎo)體層的光的透射率降低時的、上述半導(dǎo)體層的溫度Ts與透射率降低的光的波長 λ s的關(guān)系，向成膜中或成膜后的上述半導(dǎo)體層照射上述波長λ s的光，使上述基板的溫度下降，在上述波長λ s的光對上述半導(dǎo)體層的透射率上升時，判斷為上述半導(dǎo)體層達到上述溫度Ts，或者，使上述基板的溫度上升，在上述波長λ s的光對上述半導(dǎo)體層的透射率降低時，判斷為上述半導(dǎo)體層達到上述溫度Ts。本發(fā)明將在使用連續(xù)地測定上述基板的溫度的溫度變化測定裝置判斷為上述半導(dǎo)體層達到上述溫度Ts的時刻由上述溫度變化測定裝置測定的溫度Td與上述溫度Ts比較，根據(jù)其差值校正上述溫度變化測定裝置的測定誤差。例如，將上述基板的溫度設(shè)定成比上述溫度Ts高的溫度，開始上述半導(dǎo)體層的成膜，然后使上述基板的溫度下降，在上述波長Xs的光對成膜中的上述半導(dǎo)體層的透射率上升的時刻，判斷為上述半導(dǎo)體層達到上述溫度TS，根據(jù)在上述時刻由上述溫度變化測定裝置測定的溫度Td和上述溫度Ts，校正上述溫度變化測定裝置的測定誤差?；蛘?，將上述基板的溫度設(shè)定成比上述溫度Ts高的溫度，開始上述半導(dǎo)體層的成膜，然后使上述基板的溫度下降，在上述波長λ s的光對成膜中的上述半導(dǎo)體層的透射率上升的第1時刻，判斷為上述半導(dǎo)體層達到上述溫度Ts，然后使上述基板的溫度上升，在上述波長λ s的光對上述半導(dǎo)體層的透射率降低的第2時刻，判斷為上述半導(dǎo)體層達到上述溫度Ts，根據(jù)在上述第1時刻和上述第2時刻由上述溫度變化測定裝置2次測定的溫度的測定值和上述溫度Ts，校正上述溫度變化測定裝置的測定誤差。另外，本發(fā)明在上述半導(dǎo)體層的成膜結(jié)束后，使上述基板的溫度下降，在上述波長入s的光對成膜后的上述半導(dǎo)體層的透射率上升的時刻，判斷為上述半導(dǎo)體層達到上述溫度Ts，能夠根據(jù)在上述時刻由上述溫度變化測定裝置測定的溫度Td和上述溫度Ts，校正上述溫度變化測定裝置的測定誤差。而且，本發(fā)明提供一種溫度測定裝置，設(shè)置于在腔內(nèi)加熱基板的同時向上述腔內(nèi)供給原料分子并在上述基板上形成半導(dǎo)體層的成膜裝置中，測定成膜中或成膜后的上述半導(dǎo)體層的溫度，其特征在于，設(shè)置有向成膜中或成膜后的上述半導(dǎo)體層照射規(guī)定的波長 λ s的光的發(fā)光裝置；檢測透過上述半導(dǎo)體層的上述波長λ s的光的光量的光檢測裝置；接收來自上述光檢測裝置的測定值并且控制加熱上述基板的加熱裝置的控制部，將在向上述半導(dǎo)體照射上述波長λ S的光的同時使上述半導(dǎo)體層的溫度上升的過程中、透過上述半導(dǎo)體層的上述光的透射率降低時的、上述半導(dǎo)體層的溫度Ts與上述波長λ s的關(guān)系的信息保持在上述控制部中，上述控制部向成膜中或成膜后的上述半導(dǎo)體層照射上述波長λ s的光且控制上述加熱裝置，使上述基板的溫度下降，在由上述光檢測裝置檢測的上述波長入s 的光的光量上升時，判斷為上述半導(dǎo)體層達到上述溫度"rs，或者使上述基板的溫度上升，在上述光檢測裝置檢測的上述波長Xs的光的光量降低時，判斷為上述半導(dǎo)體層達到上述溫度Ts。另外，本發(fā)明的溫度測定裝置設(shè)置有連續(xù)地測定上述基板被加熱時的溫度的溫度變化測定裝置，在上述控制部中，將在判斷為上述半導(dǎo)體層達到上述溫度Ts的時刻由上述溫度變化測定裝置測定的溫度Td與上述溫度Ts比較，根據(jù)其差值校正上述溫度變化測定裝置的測定誤差。(發(fā)明效果)本發(fā)明的溫度測定方法及溫度測定裝置可通過檢測規(guī)定的波長λ s的光對成膜中或成膜后的半導(dǎo)體層的透射率的變化來測定半導(dǎo)體層本身的溫度。由于是只檢測規(guī)定的波長λs的光透過半導(dǎo)體層時的透過量而不按光量等的大小測定溫度的方法，因此，難以產(chǎn)生誤動作，也難以產(chǎn)生測定溫度的誤差。通過以使用上述波長λ s的光求出半導(dǎo)體層的溫度Ts的時刻為基準，校正在該時刻從溫度變化測定裝置獲得的測定值的誤差，可高精度地校正高溫計等的溫度變化測定裝置的測定誤差。另外，由于溫度變化測定裝置的測定誤差的校正，可以在半導(dǎo)體層的成膜途中進行，或也可以在半導(dǎo)體層的成膜后進行，因此，總是可以根據(jù)準確溫度信息進行溫度的測定誤差的校正。


圖1是示出成膜裝置及溫度測定裝置的構(gòu)造的概略的說明圖。圖2是示出成膜裝置的內(nèi)部的基板及成膜中或成膜后的半導(dǎo)體層的放大說明圖。圖3是示出照射到半導(dǎo)體層的光的波長和光的透射率和半導(dǎo)體層的溫度的關(guān)系的曲線圖。圖4是示出半導(dǎo)體層的成膜工序及溫度測定方法的一例的曲線圖。符號的說明1成膜裝置2 腔3載物臺6 基板7半導(dǎo)體層8 第 1 窗9 第 2 窗10高溫計11受光部20溫度測定裝置
21發(fā)光裝置
具體實施例方式圖1是示出成膜裝置及溫度測定裝置的說明圖，圖2是示出上述成膜裝置的內(nèi)部的基板及成膜中的半導(dǎo)體層的放大說明圖。圖1是示出通過化學(xué)氣相成長法(CVD法)、分子束外延法(MBE法)形成半導(dǎo)體層的成膜裝置1的示意圖。成膜裝置1具有腔2，在成膜過程中，內(nèi)部空間設(shè)定成真空狀態(tài)。在腔1內(nèi)設(shè)置了載物臺3，該載物臺3內(nèi)置了加熱裝置即加熱器3a。腔2與導(dǎo)入路徑4連接，包含用于形成半導(dǎo)體層7的元素(原料分子)的原料氣體5從上述導(dǎo)入路徑4提供給載物臺3的表面， 在設(shè)置于載物臺3上的基板6的表面形成半導(dǎo)體層7。腔2設(shè)置有第1窗8和第2窗9。第1窗8和第2窗9嵌入有玻璃板等的透明板， 可通過該透明板觀察內(nèi)部，腔2的內(nèi)部空間和外部空間由透明板遮蔽。在上述第1窗8的外側(cè)，作為溫度變化測定裝置的一例，設(shè)置有高溫計10。高溫計 10具有受光部11和對由受光部11接收的受光輸出進行處理的處理電路部12。高溫計10 的受光部11設(shè)置在第1窗8外，隔著安裝在第1窗8上的透明板與上述基板6的正上方相對。即，受光部11的中心位于從基板6的表面的中心垂直延伸的垂直線Lv上，受光部11 沿垂直線Lv朝向上述基板6的表面。加熱器3a加熱載物臺3而加熱基板6后，因載物臺3的表面的熱發(fā)生的紅外線透過透明基板6及成膜中的半導(dǎo)體層7，并透過第1窗8由受光部11接收。由受光部11接收的受光輸出被提供給處理電路部12，根據(jù)接收的紅外線的波長等，測定基板6的表面溫度， 準確地說，是測定載物臺3的表面溫度。在腔2外設(shè)置有構(gòu)成本發(fā)明的溫度測定裝置20的發(fā)光裝置21。發(fā)光裝置21發(fā)出大致單一波長的激光，從在腔2設(shè)置的第2窗9的外側(cè)與上述基板6的表面相對。從發(fā)光裝置21發(fā)出的激光具有沿通路Ld的指向性，并照射到基板6的表面。上述通路Ld相對于上述垂線Lv以規(guī)定的角度θ傾斜。上述角度θ可以是除0度和90度以外的任何角度。 通過使通路Ld以上述角度θ傾斜，半導(dǎo)體層7的光的透射率降低，在上述激光由半導(dǎo)體層 7的表面反射時，該反射激光向垂線Lv以外的方向反射，可防止半導(dǎo)體層7的表面反射的激光直接入射受光部11。上述基板6由藍寶石晶片等的透明材料形成。這里的透明是指全光線透射率為 80%以上的光學(xué)特性，優(yōu)選全光線透射率為95%以上。如圖2所示，基板6的底面6a成為形成了細小凹凸的漫反射面。在半導(dǎo)體層7為光透射率高的狀態(tài)時，沿通路Ld照射的激光透過半導(dǎo)體層7，而且透過基板6，被上述底面6a漫反射。漫反射的激光的各方向的分量透過基板6及半導(dǎo)體層7，而上述分量中沿上述垂線Lv的分量由上述受光部11接收。上述受光部11用于在高溫計10中接收紅外線，同時用作接收底面6a漫反射的激光的光檢測裝置。在受光部11中，使通過基板6的加熱發(fā)出的紅外線的受光檢測和從發(fā)光裝置20發(fā)出的激光的受光檢測在不同時刻交互進行，且紅外線的檢測和反射激光的檢測不干涉。或者，也可以與接收紅外線的高溫計10的受光部11獨立地設(shè)置接收激光的光檢測裝置，使受光部11和光檢測裝置在第1窗8之外并列配置。
如圖1所示，成膜裝置1及高溫計10以及發(fā)光裝置20由中央控制部30控制。中央控制部30由微型計算機和存儲器等構(gòu)成。加熱控制裝置31接收來自上述中央控制部30 的指令，控制對加熱器3a的通電，控制載物臺3的加熱溫度。激光發(fā)光控制裝置32接收來自上述中央控制部30的指令，控制發(fā)光裝置20。高溫計10的檢測輸出被提供給溫度檢測裝置33。從載物臺3發(fā)出的紅外線的檢測輸出被溫度檢測裝置33檢測，根據(jù)紅外線的波長等測定載物臺3的表面溫度，該溫度信息被提供給中央控制部30。另外，由基板6的底面6a漫反射的激光由受光部11接收，而與該受光光量相關(guān)的檢測輸出被提供給溫度檢測裝置33，該信息被通知給中央控制部30。接著，說明采用上述溫度測定裝置20的溫度測定方法。從發(fā)光裝置21發(fā)出規(guī)定波長λ s的激光。激光的波長和成膜中或成膜后的半導(dǎo)體層7的光透射率及溫度的關(guān)系如圖3(A)、(B)所示。在基板6的表面成膜的半導(dǎo)體層7用于形成發(fā)光二極管、其他半導(dǎo)體元件的分子層，例如為，AlN、GaAS、GaN、InP、Si、SiC。這些半導(dǎo)體層關(guān)于光的透射率具有頻率特性。如圖3(A)所示，若照射半導(dǎo)體層的光的波長λ χ超過頻帶邊緣的波長越長則光的透射率越高，若光的波長λ χ比頻帶邊緣的波長短則光的透射率降低。在上述頻帶邊緣，光的透射率急劇變化。該頻帶邊緣的波長即使是相同半導(dǎo)體層也隨著其溫度而變化。圖3 (A) 中，半導(dǎo)體層的溫度用Tl到Τ6表示，Tl < Τ2 < Τ3 < Τ4 < Τ5 < Τ6。即使是相同半導(dǎo)體層，隨著其溫度變高，光的透射率急劇變化的頻帶邊緣的波長向長波長帶移動。圖3⑶表示上述頻帶邊緣的波長和半導(dǎo)體層的溫度的關(guān)系。圖3 (A)、⑶所示的例中，在半導(dǎo)體層的溫度為Tl時，頻帶邊緣的波長λχ是450nm。因此，若照射溫度為Tl的半導(dǎo)體層的光的波長比450nm短，則光的透射率降低，而在光的波長比450nm長的時刻，光的透射率急劇變高。另外，半導(dǎo)體層的溫度為T2時，頻帶邊緣的波長是480nm。因此，若照射溫度為T2的半導(dǎo)體層的光的波長比480nm短，則光的透射率降低，而在光的波長比480nm 長的時刻，光的透射率急劇變高。圖3(A) (B)示出半導(dǎo)體層的溫度和頻帶邊緣的波長的關(guān)系的典型的一例，實際的 A1N、GaAs, GaN, InP, Si、SiC或其他半導(dǎo)體層分別具有各自的溫度和頻帶邊緣的波長的關(guān)系。各個半導(dǎo)體層相關(guān)的溫度和頻帶邊緣的波長的關(guān)系雖然已知，但是優(yōu)選進行為了獲得圖3(A)、(B)所示的數(shù)據(jù)的實驗，實際測定并求出要成膜的半導(dǎo)體層的溫度和頻帶邊緣的波長的關(guān)系。圖4中，成膜中或剛剛成膜后的半導(dǎo)體層7的溫度的變化用曲線圖(a)表示。為了能夠以一定的成膜速度成膜而使無雜質(zhì)的半導(dǎo)體層具有重復(fù)性，成膜中的半導(dǎo)體層7的溫度管理至關(guān)重要。圖4所示的曲線圖(a)中，將半導(dǎo)體層7成膜時的適當(dāng)溫度設(shè)定為900°C。如圖3 (A)、⑶所示，成膜的半導(dǎo)體層7分別具有固有的溫度和頻帶邊緣的波長的關(guān)系。在圖3(A)、⑶所示的半導(dǎo)體的例中，半導(dǎo)體層的溫度Ts為800°C時的頻帶邊緣的波長為480nm。圖4說明形成具有圖3所示的固有的特性的半導(dǎo)體層的工序，該成膜工序中，發(fā)光裝置21發(fā)出的激光的波長設(shè)定成λΜ480ηπι)。波長λ s QSOnm)成為頻帶邊緣時的半導(dǎo)體層的溫度Ts為800°C，而該溫度Ts必須設(shè)定成比圖4的曲線圖(a)所示的成膜時的適當(dāng)溫度900°C低的值。即，在比成膜時的最大溫度低的溫度Ts時，必須從發(fā)光裝置21 發(fā)出成為頻帶邊緣的波長λ s的激光。
如圖2所示，沿通路Ld入射的波長λ s的激光透過半導(dǎo)體層7及基板6，被基板6 的底面6a的漫反射面反射。漫反射的激光透過基板6和半導(dǎo)體層7，其部分光分量沿垂線 Lv由受光部11接收。圖4中，受光部11接收的波長的激光的光量用曲線圖(b)表示。 該曲線圖(b)的縱軸方向的變化量是光量變化。另外，在圖4中，在基板6的表面成膜中的半導(dǎo)體層7的膜厚的變化用曲線圖(c)表示。該曲線圖(c)的縱軸方向的變化量是膜厚的尺寸變化。在圖4所示的成膜工序中，(i)的期間是初期狀態(tài)，載物臺3未被加熱，也沒有導(dǎo)入原料氣體5。由中央控制部30控制加熱控制裝置31而由加熱器3a加熱載物臺3后，在 ( )的期間，載物臺3及基板6被加熱，在(iii)的期間，基板6的溫度上升到大約900°C。 此時，從加熱的基板6的表面發(fā)出的紅外線由高溫計10的受光部11檢測，從溫度檢測裝置 33向中央控制部30提供溫度信息。在該時刻，中央控制部30根據(jù)由高溫計10測定的溫度信息，控制加熱控制裝置31，使基板6保持在接近90(TC的溫度。從曲線圖(b)可知，在期間⑴和期間(ii)中，由于半導(dǎo)體層7未在基板6的表面上成膜，因此，從發(fā)光裝置21發(fā)出并在基板6的底面6a漫反射的波長λ s的激光由受光部11接收，受光部11接收的激光的光量變多。如曲線圖(c)所示，在成為可預(yù)測基板6的表面溫度成為900°C的期間(iii)后， 向腔2內(nèi)供給原料氣體5。結(jié)果，如曲線圖(c)中(χ)所示，半導(dǎo)體層7在基板6的表面開始形成。在半導(dǎo)體層7形成得較薄的時刻，半導(dǎo)體層7的溫度在900°C附近，至少比圖3(B) 所示的溫度Ts高，因此半導(dǎo)體層7是對于波長λ s的光的光透射率低的狀態(tài)。因此，如曲線圖(b)中(xi)所示，由受光部11接收的波長λ s的激光光量降低。在期間(iii)之后接著的期間(iv)，控制加熱控制裝置31，停止對加熱器3a的通電，使載物臺3的溫度降低。如圖4的曲線圖(a)所示，在期間(iv)中，伴隨載物臺3的溫度的降低，基板6及半導(dǎo)體層7的溫度也降低。在期間(iv)中，在半導(dǎo)體層7的溫度通過溫度Ts的時刻A，半導(dǎo)體層7的頻帶邊緣的波長與從發(fā)光裝置21發(fā)出的激光的波長λ s — 致。因此，在時刻Α，成膜中的半導(dǎo)體層7對于波長λ s的光的透射率急劇上升，如曲線圖 (b)的(Xii)所示，受光部11上的波長λ s的光的受光量急劇上升。受光部11的受光輸出的變化從溫度檢測裝置33提供給中央控制部30。中央控制部30在知道波長λ s的激光的受光量急劇增大的時刻A中，判斷為半導(dǎo)體層7的溫度成為 Ts (800 0C )。在后續(xù)的期間(ν)中，控制加熱控制裝置31，對加熱器3a通電，再次進行載物臺3 的加熱?；?及半導(dǎo)體層7的溫度隨之上升。在達到時刻B后，半導(dǎo)體層7的溫度超過上述溫度Ts，此時波長λ s的光對成膜中的半導(dǎo)體層7的透射率急劇降低。如曲線圖(b)的 (Xiii)所示，在時刻B，受光部11上的波長λ s的光的受光量急劇降低。中央控制部30在知道波長λ s的激光的受光量急劇降低的時刻B，判斷為半導(dǎo)體層7的溫度成為Ts(800°C )?？梢詮陌雽?dǎo)體層7的溫度本身了解，在時刻A和時刻B，成膜中的半導(dǎo)體層7的溫度成為TS(800°C )，因此，可以在中央控制部30中利用該信息來準確進行隨后的半導(dǎo)體層 7的溫度管理。本實施例中，如圖1所示，設(shè)置有檢測從基板6及半導(dǎo)體層7的表面發(fā)出的紅外線的高溫計10，高溫計10用作連續(xù)地觀察基板6及半導(dǎo)體層7的加熱溫度的溫度變化測定裝置。另外，這里說的連續(xù)是包括受光部11接收紅外線的時間和由受光部11檢測波長入s 的激光的光量的時間交互反復(fù)的狀態(tài)的概念，即，包括由高溫計10間歇地接收紅外線而獲得溫度信息的情況。因此，在中央控制部30中，可以通過比較在時刻A由高溫計10檢測的溫度Td的信息和溫度Ts (800°C)來了解由高溫計10通過接收紅外線而檢測的溫度信息的誤差，可以通過中央控制部30將從溫度檢測裝置33送來的高溫計10的檢測溫度信息校正為接近實際的半導(dǎo)體層7的溫度的信息。該校正可以使用時刻A的信息和時刻B的信息的任一方， 但是通過使用時刻A和時刻B的雙方的信息，可以更高精度實現(xiàn)從高溫計10獲得的溫度信息的校正。如圖4所示的曲線圖(a)所示，在期間(ν)之后接著的期間(Vi)中，必須將半導(dǎo)體層7的溫度維持在適于成膜的一定的溫度(900°C )。該期間(vi)中，由高溫計10檢測的溫度信息根據(jù)在時刻A和時刻B獲得的溫度Ts的信息校正而使用。因此，在期間(vi)中， 通過根據(jù)來自高溫計10的溫度信息控制加熱控制裝置31，可以高精度進行溫度控制，使得成膜中的半導(dǎo)體層7的溫度總是為900°C或非常接近900°C的溫度。因此，如圖4的曲線圖(C)的(Xiv)所示，可以在期間(vi)中以一定的成膜速度形成半導(dǎo)體層7。如圖4所示，在半導(dǎo)體層7的成膜開始后的期間(iv)和期間(ν)中，通過進行使加熱器3a的加熱溫度暫時下降后再上升的控制，可以高精度地了解成膜中的半導(dǎo)體層7的溫度達到TS(800°C)的時刻，可用該信息校正由高溫計10測定的溫度Td的信息。因此，若暫時進行期間(iv)和期間(ν)的加熱變化，進行高溫計10的信息的校正，則之后即使不進行如期間(iv)和期間(ν)那樣的加熱變化，通過按照來自高溫計10的溫度信息控制加熱器3a的加熱狀態(tài)，也可以總是以具有重復(fù)性的成膜速度形成半導(dǎo)體層7。S卩，期間(iv)和期間(ν)的加熱變化僅僅在必要時進行，從而可進行高溫計10的溫度信息的校正。另外，即使在期間(iv)和期間(ν)中不進行加熱溫度的變化，也可以在半導(dǎo)體層 7成膜后獲得半導(dǎo)體層7的溫度達到Ts(800°C )的信息。如圖4所示，在期間(vi)中，在可預(yù)測半導(dǎo)體層7的膜厚成為規(guī)定的值的時刻結(jié)束成膜動作，在隨后的期間(vii)中，結(jié)束加熱器3a的加熱。此時基板6和成膜后的半導(dǎo)體層7的溫度逐漸降低，但是在該溫度低于Ts (800°C )的時刻C，半導(dǎo)體層7的光的透射率急劇上升，如曲線圖(b)的(XV)所示，受光部11上的波長λ s的光的受光量急劇增多。因此，可知在時刻C半導(dǎo)體層7的溫度成為Ts (800°C )。例如，在時刻C，通過知道從高溫計10獲得的溫度Td的信息和Ts(800°C )的差， 可以將由高溫計10獲得的溫度信息校正為適當(dāng)信息。S卩，在成膜中即使不產(chǎn)生如期間(iv)、(ν)那樣的加熱溫度的變化，在一旦半導(dǎo)體層7成膜后，可在其后的時刻C獲得溫度Ts(800°C )的準確信息。若根據(jù)該信息校正高溫計10的溫度信息，則隨后可利用來自高溫計10的溫度信息準確進行基板6、半導(dǎo)體層7的
溫度管理。另外，如圖4的曲線圖(b)的(Xi)所示，若半導(dǎo)體層7的波長λ s的光的透射率顯著降低，則激光變得容易被半導(dǎo)體層7的表面反射。但是，如圖2所示，從發(fā)光裝置21發(fā)出的波長λ s的激光以相對于垂線Lv傾斜角度θ的通路Ld照射半導(dǎo)體層7，因此，由半導(dǎo)體層7的表面反射的光不會朝向受光部11。因此，由半導(dǎo)體層7的表面反射的激光形成的噪聲難以疊加到由受光部11檢測的激光的受光量的變化上。 另外，在上述實施例中，從半導(dǎo)體層7的斜上方照射波長λ s的激光，但是，也可以使波長Xs的激光從基板6的下方照射，使透過基板6及半導(dǎo)體層7的激光能夠由受光部 11接收。
權(quán)利要求
1.一種溫度測定方法，在腔內(nèi)加熱基板的同時向上述腔內(nèi)供給原料分子而在上述基板上形成半導(dǎo)體層，在成膜中或成膜后測定上述半導(dǎo)體層的溫度，其特征在于，預(yù)先求出在向上述半導(dǎo)體層照射光的同時使上述半導(dǎo)體層的溫度上升的過程中、透過上述半導(dǎo)體層的光的透射率降低時的、上述半導(dǎo)體層的溫度Ts與透射率降低的光的波長 Xs的關(guān)系，向成膜中或成膜后的上述半導(dǎo)體層照射上述波長Xs的光，使上述基板的溫度下降， 在上述波長Xs的光對上述半導(dǎo)體層的透射率上升時，判斷為上述半導(dǎo)體層達到上述溫度 Ts，或者，使上述基板的溫度上升，在上述波長的光對上述半導(dǎo)體層的透射率降低時， 判斷為上述半導(dǎo)體層達到上述溫度Ts。
2.如權(quán)利要求1所述的溫度測定方法，其特征在于，將在使用連續(xù)地測定上述基板的溫度的溫度變化測定裝置判斷為上述半導(dǎo)體層達到上述溫度Ts的時刻由上述溫度變化測定裝置測定的溫度Td與上述溫度Ts比較，根據(jù)其差值校正上述溫度變化測定裝置的測定誤差。
3.如權(quán)利要求2所述的溫度測定方法，其特征在于，將上述基板的溫度設(shè)定成比上述溫度Ts高的溫度，開始上述半導(dǎo)體層的成膜，然后使上述基板的溫度下降，在上述波長Xs的光對成膜中的上述半導(dǎo)體層的透射率上升的時刻，判斷為上述半導(dǎo)體層達到上述溫度Ts，根據(jù)在上述時刻由上述溫度變化測定裝置測定的溫度Td和上述溫度Ts，校正上述溫度變化測定裝置的測定誤差。
4.如權(quán)利要求2所述的溫度測定方法，其特征在于，將上述基板的溫度設(shè)定成比上述溫度Ts高的溫度，開始上述半導(dǎo)體層的成膜，然后使上述基板的溫度下降，在上述波長λ s的光對成膜中的上述半導(dǎo)體層的透射率上升的第1 時刻，判斷為上述半導(dǎo)體層達到上述溫度Ts，然后使上述基板的溫度上升，在上述波長λ s 的光對上述半導(dǎo)體層的透射率降低的第2時刻，判斷為上述半導(dǎo)體層達到上述溫度Ts，根據(jù)在上述第1時刻和上述第2時刻由上述溫度變化測定裝置2次測定的溫度的測定值和上述溫度Ts，校正上述溫度變化測定裝置的測定誤差。
5.如權(quán)利要求2所述的溫度測定方法，其特征在于，在上述半導(dǎo)體層的成膜結(jié)束后，使上述基板的溫度下降，在上述波長Xs的光對成膜后的上述半導(dǎo)體層的透射率上升的時刻，判斷為上述半導(dǎo)體層達到上述溫度Ts，根據(jù)在上述時刻由上述溫度變化測定裝置測定的溫度Td和上述溫度Ts，校正上述溫度變化測定裝置的測定誤差。
6.一種溫度測定裝置，設(shè)置于在腔內(nèi)加熱基板的同時向上述腔內(nèi)供給原料分子并在上述基板上形成半導(dǎo)體層的成膜裝置中，測定成膜中或成膜后的上述半導(dǎo)體層的溫度，其特征在于，該溫度測定裝置設(shè)置有向成膜中或成膜后的上述半導(dǎo)體層照射規(guī)定的波長λ s的光的發(fā)光裝置；檢測透過上述半導(dǎo)體層的上述波長λ s的光的光量的光檢測裝置；以及接收來自上述光檢測裝置的測定值并且控制加熱上述基板的加熱裝置的控制部，將在向上述半導(dǎo)體照射上述波長的光的同時使上述半導(dǎo)體層的溫度上升的過程中、透過上述半導(dǎo)體層的上述光的透射率降低時的、上述半導(dǎo)體層的溫度Ts與上述波長 λ s的關(guān)系的信息保持在上述控制部中，上述控制部向成膜中或成膜后的上述半導(dǎo)體層照射上述波長的光且控制上述加熱裝置，使上述基板的溫度下降，在由上述光檢測裝置檢測的上述波長λ s的光的光量上升時，判斷為上述半導(dǎo)體層達到上述溫度Ts，或者，使上述基板的溫度上升，在由上述光檢測裝置檢測的上述波長λ s的光的光量降低時，判斷為上述半導(dǎo)體層達到上述溫度Ts。
7.如權(quán)利要求6所述的溫度測定裝置，其特征在于， 設(shè)置有連續(xù)地測定上述基板被加熱時的溫度的溫度變化測定裝置， 在上述控制部中，將在判斷為上述半導(dǎo)體層達到上述溫度Ts的時刻由上述溫度變化測定裝置測定的溫度Td與上述溫度Ts比較，根據(jù)其差值校正上述溫度變化測定裝置的測定誤差。
全文摘要
提供一種溫度測定方法和溫度測定裝置，能夠在蒸鍍形成半導(dǎo)體層時直接且高精度地了解半導(dǎo)體層的溫度。使用在成膜中或成膜后的半導(dǎo)體層達到溫度Ts時光透射率急劇變化的波長λs的激光，通過光檢測裝置監(jiān)測該激光對于半導(dǎo)體層的透射量。如果使提供給半導(dǎo)體層的熱變化，則在時刻A或B或C半導(dǎo)體層的溫度達到Ts時由上述光檢測裝置監(jiān)測的激光的受光量急劇變化。因此，能夠準確地了解在時刻A或B或C半導(dǎo)體層的溫度達到Ts，能夠校正例如通過溫度變化監(jiān)測裝置觀測的溫度信息的誤差等。
文檔編號H01L21/205GK102318038SQ20088013279
公開日2012年1月11日 申請日期2008年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月26日
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