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JP6172672B2 - Method for measuring film thickness of vapor phase growth apparatus - Google Patents
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JP6172672B2 - Method for measuring film thickness of vapor phase growth apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、気相成長装置の膜厚測定方法に関し、自公転型の気相成長装置を使用して、気相成長法により成長する膜の厚さを測定可能な気相成長装置の膜厚測定方法に関する。   The present invention relates to a method for measuring a film thickness of a vapor phase growth apparatus, and relates to a film thickness of a vapor phase growth apparatus capable of measuring the thickness of a film grown by a vapor phase growth method using a self-revolving vapor phase growth apparatus. It relates to a measurement method.

従来、チャンバ内に、公転可能な円盤状のサセプタ上に複数の基板を周方向に等間隔で載置し、該複数の基板を自転させながら、複数の基板を加熱し、チャンバ内に原料ガスを供給することで、薄膜(例えば、10μm以下の膜)を気相成長させる自公転型の気相成長装置が知られている。
このような自公転型の気相成長装置では、基板に形成される薄膜の面内均一性を向上させる観点から、サセプタの公転時の回転数を薄膜の成長速度に応じて変更する場合がある。
Conventionally, a plurality of substrates are placed at equal intervals in the circumferential direction on a revolving disc-shaped susceptor in the chamber, and the plurality of substrates are heated while rotating the plurality of substrates, and a source gas is introduced into the chamber. A self-revolving vapor phase growth apparatus is known in which a thin film (for example, a film having a thickness of 10 μm or less) is vapor-grown by supplying
In such a self-revolution type vapor phase growth apparatus, from the viewpoint of improving the in-plane uniformity of the thin film formed on the substrate, the rotation speed of the susceptor during revolution may be changed according to the growth rate of the thin film. .

特許文献1では、サセプタが1回転したことを検出するためのトリガを設けるとともに、サセプタ及び基板の温度を連続的に測定するための温度計を設け、トリガによって検出したサセプタの回転状態と、サセプタ、基板、及びトリガの関係に応じて予め設定された設定値と、温度計が測定するサセプタの測定温度と、に基づいて、サセプタのうち、基板が載置される部分の温度を測定した測定温度を選別する気相成長装置の基板温度測定方法が開示されている。   In Patent Document 1, a trigger for detecting that the susceptor has made one rotation is provided, and a thermometer for continuously measuring the temperature of the susceptor and the substrate is provided. The rotation state of the susceptor detected by the trigger, and the susceptor Measurement of the temperature of the portion of the susceptor on which the substrate is placed based on the set value preset according to the relationship between the substrate and the trigger and the measurement temperature of the susceptor measured by the thermometer A substrate temperature measuring method for a vapor phase growth apparatus for selecting a temperature is disclosed.

特許文献1に開示された気相成長装置の基板温度測定方法を用いることで、複数の基板の温度を把握することが可能となる。これにより、複数の基板上に良好な膜質とされた薄膜を形成することが可能となる。   By using the substrate temperature measuring method of the vapor phase growth apparatus disclosed in Patent Document 1, it becomes possible to grasp the temperatures of a plurality of substrates. This makes it possible to form a thin film having a good film quality on a plurality of substrates.

また、気相成長装置を用いて薄膜を形成する場合、成長途中の薄膜の厚さを把握して、所定の厚さとされた薄膜を形成することも重要である。
しかしながら、特許文献1には、複数の基板の表面に成長する薄膜の厚さの測定方法については、なんら開示されていない。
In addition, when forming a thin film using a vapor phase growth apparatus, it is also important to grasp the thickness of the thin film during growth and form a thin film having a predetermined thickness.
However, Patent Document 1 does not disclose any method for measuring the thickness of a thin film grown on the surfaces of a plurality of substrates.

特許文献2には、基板上に形成される半導体結晶の薄膜の厚さ、及び屈折率を測定可能な測定器が開示されている。
上記測定器は、基板の表面に形成された薄膜に対して、所定の波長とされたレーザ光を照射し、反射されたレーザ光の反射強度の振幅に基づいて、該薄膜の厚さを取得することが可能な測定器である。
Patent Document 2 discloses a measuring instrument capable of measuring the thickness and refractive index of a semiconductor crystal thin film formed on a substrate.
The measuring device irradiates the thin film formed on the surface of the substrate with laser light having a predetermined wavelength, and obtains the thickness of the thin film based on the amplitude of the reflected intensity of the reflected laser light. It is a measuring instrument that can be used.

特開2010−100914号公報JP 2010-100194 A 米国特許第8233158号明細書US Pat. No. 8,233,158

しかしながら、特許文献2に開示された測定器を用いて、複数の基板の中心に形成された薄膜(自公転型の気相成長装置により形成された薄膜)の厚さを測定する場合、膜厚測定の周期がサセプタの公転周期に依存してしまう。   However, when measuring the thickness of a thin film (thin film formed by a self-revolving vapor deposition apparatus) formed at the center of a plurality of substrates using the measuring instrument disclosed in Patent Document 2, the film thickness The measurement cycle depends on the revolution cycle of the susceptor.

具体的には、サセプタ上にサセプタの周方向に対して複数の基板が載置され、そのうちの1枚の基板の中心で成長する薄膜の厚さを測定する場合、サセプタが1回転する間に、1度しか薄膜の厚さは測定されない。
このため、サセプタの公転周期が遅い(言い換えれば、サセプタの回転数が遅い)と、膜厚の測定間隔が非常に長くなってしまう。
Specifically, when a plurality of substrates are placed on the susceptor in the circumferential direction of the susceptor and the thickness of a thin film grown at the center of one of the substrates is measured, the susceptor rotates once. The film thickness is only measured once.
For this reason, if the revolution cycle of the susceptor is slow (in other words, the susceptor rotation speed is slow), the film thickness measurement interval becomes very long.

図8は、図9に示すデータを取得する際に使用した気相成長装置の主要部の平面図である。
図9は、図8に示す気相成長装置を用いて形成される薄膜の成長速度の違いと、基板の表面で反射されるレーザ光の反射強度の振幅と、の関係を説明するための図である。
FIG. 8 is a plan view of the main part of the vapor phase growth apparatus used when acquiring the data shown in FIG.
FIG. 9 is a diagram for explaining the relationship between the difference in the growth rate of the thin film formed using the vapor phase growth apparatus shown in FIG. 8 and the amplitude of the reflection intensity of the laser light reflected on the surface of the substrate. It is.

ここで、本発明者は、事前検討として、図8に示す6枚処理用の気相成長装置300を用いて、サセプタ301の公転時の回転数が5rpm(言い換えれば、1つの基板302に形成される薄膜303の測定周期が12sec)、薄膜303の成長速度が1μm/hour(成長速度が遅い)の条件で厚さ300nmとされたAlN(アルミナイトライド)膜(薄膜303)を成長させ、特許文献2に開示された膜厚測定器(具体的には、Laytec社製の膜厚測定器であるEpiCurve TT Two AR)を用いて、基板302の中心302Aに位置する成長中の薄膜303にレーザ光を照射し、基板302から反射されるレーザ光の反射強度と時間との関係を求めた。   Here, as a prior study, the present inventor uses a vapor deposition apparatus 300 for processing six wafers shown in FIG. 8 and the rotation speed of the susceptor 301 during revolution is 5 rpm (in other words, formed on one substrate 302). And an AlN (aluminum nitride) film (thin film 303) having a thickness of 300 nm is grown under the condition that the measurement period of the thin film 303 is 12 sec) and the growth rate of the thin film 303 is 1 μm / hour (slow growth rate), Using the film thickness measuring instrument disclosed in Patent Document 2 (specifically, EpiCurve TT Two AR, a film thickness measuring instrument manufactured by Raytec), the growing thin film 303 positioned at the center 302A of the substrate 302 is used. Laser light was irradiated, and the relationship between the reflection intensity of the laser light reflected from the substrate 302 and time was determined.

具体的には、薄膜303の成長速度として、1μm/hour、5μm/hour、10μm/hour(成長速度が速い)を用いて、基板302から反射されるレーザ光の反射強度と時間との関係を求めた。この結果を図9に示す。   Specifically, the growth rate of the thin film 303 is 1 μm / hour, 5 μm / hour, 10 μm / hour (high growth rate), and the relationship between the reflection intensity of the laser light reflected from the substrate 302 and time is shown. Asked. The result is shown in FIG.

図9に示すように、薄膜303の成長速度が速いと、レーザ光の反射強度から該反射強度の振幅を正しく測定することが困難となるため、該反射強度に基づいて薄膜の厚さを求めることができない。
つまり、特許文献1,2を単に組み合わせただけでは、薄膜303の成長速度が速い場合に、成長途中の薄膜303の厚さを測定することができないという問題があった。
As shown in FIG. 9, when the growth rate of the thin film 303 is high, it is difficult to correctly measure the amplitude of the reflection intensity from the reflection intensity of the laser beam. Therefore, the thickness of the thin film is obtained based on the reflection intensity. I can't.
That is, there is a problem that the thickness of the thin film 303 during the growth cannot be measured when the growth rate of the thin film 303 is high by simply combining Patent Documents 1 and 2.

そこで、本発明は、気相成長法により形成される膜の成長速度、及びサセプタの回転速度(言い換えれば、単位時間当たりの回転数)に依存することなく、成長途中の膜の厚さを測定することの可能な気相成長装置の膜厚測定方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention measures the thickness of a film in the middle of growth without depending on the growth rate of the film formed by the vapor deposition method and the rotation speed of the susceptor (in other words, the number of rotations per unit time). It is an object of the present invention to provide a film thickness measuring method for a vapor phase growth apparatus that can be used.

上記課題を解決するため、請求項1に係る発明によれば、サセプタの周方向に等間隔で複数の基板を載置させ、前記複数の基板を加熱した状態で、前記サセプタを回転させる工程と、前記サセプタが収容されたチャンバ内に原料ガスを供給することで、気相成長法により、前記複数の基板の表面に膜を成長させると共に、前記複数の基板の表面に成長する前記膜に対して、所定の波長とされたレーザ光を円弧状に連続的に照射し、反射された前記レーザ光の反射強度の振幅に基づいて、成長中の前記膜の厚さを連続的に取得する工程と、を含み、前記レーザ光を照射する前記基板上の領域を、トリガ信号が送信されたときの前記サセプタの回転数と、予め設定され、かつ前記サセプタ、前記基板、及び前記トリガ信号との関係から得られる設定値と、に基づいて決定し、前記複数の基板から反射された前記反射強度の各データを、1つの基板から反射された反射強度のデータとして扱い、前記複数の基板の表面に成長する前記膜の厚さを測定する周期を、同一の基板のみで測定した反射強度を1つのデータとして扱う場合より短くすることを特徴とする気相成長装置の膜厚測定方法が提供される。 In order to solve the above-mentioned problem, according to the invention according to claim 1, the step of placing a plurality of substrates at equal intervals in the circumferential direction of the susceptor and rotating the susceptor in a state where the plurality of substrates are heated; By supplying a source gas into the chamber in which the susceptor is housed, a film is grown on the surfaces of the plurality of substrates by a vapor phase growth method, and the films grown on the surfaces of the plurality of substrates are And continuously irradiating the laser beam having a predetermined wavelength in an arc shape, and continuously acquiring the thickness of the growing film on the basis of the amplitude of the reflected intensity of the reflected laser beam. An area on the substrate that is irradiated with the laser light, and a rotation speed of the susceptor when a trigger signal is transmitted, and a preset number of the susceptor, the substrate, and the trigger signal. Settings obtained from relationships Value, determined based on the respective data of the reflected intensity reflected from said plurality of substrates is treated as data of the reflected intensity reflected from one of the substrate, the film grown on the surface of the plurality of substrates A method for measuring a film thickness of a vapor phase growth apparatus is provided, in which the period for measuring the thickness of the vapor phase growth apparatus is made shorter than the case where the reflection intensity measured with only the same substrate is treated as one data .

また、請求項2に係る発明によれば、前記膜の厚さを連続的に取得する工程では、前記レーザ光を照射する前記基板上の領域として、前記複数の基板の表面のうち、前記サセプタの中心と一致する中心を有する円の円周が通過する領域を用いることを特徴とする請求項1記載の気相成長装置の膜厚測定方法が提供される。   According to the invention of claim 2, in the step of continuously acquiring the thickness of the film, the susceptor among the surfaces of the plurality of substrates is used as a region on the substrate to be irradiated with the laser light. 2. The method of measuring a film thickness of a vapor phase growth apparatus according to claim 1, wherein a region through which a circumference of a circle having a center coincident with the center of is passed.

また、請求項3に係る発明によれば、前記設定値は、前記サセプタの回転数Xと、前記サセプタが回転数Xで回転している状態において、前記サセプタの前記トリガ信号が検出される位置の前記サセプタの回転方向直後に位置する1枚目の前記基板の膜厚測定開始点に膜厚測定器の膜厚測定点が至るまでに要する時間Eと、前記1枚目の基板の前記膜厚測定開始点から膜厚測定終了点に前記膜厚測定器の膜厚測定点が至るまでに要する時間Fと、前記1枚目の基板の前記膜厚測定終了点から前記1枚目の基板の前記サセプタの回転方向直後に位置する2枚目の前記基板の膜厚測定開始点に前記膜厚測定器の膜厚測定点が至るまでに要する時間Gと、であることを特徴とする請求項1または2記載の気相成長装置の膜厚測定方法が提供される。   According to a third aspect of the present invention, the set value includes a rotation speed X of the susceptor and a position where the trigger signal of the susceptor is detected in a state where the susceptor rotates at the rotation speed X. The time E required for the film thickness measuring point of the film thickness measuring device to reach the film thickness measuring start point of the first substrate positioned immediately after the rotation direction of the susceptor, and the film of the first substrate The time F required for the film thickness measuring point to reach the film thickness measuring end point from the thickness measuring starting point to the film thickness measuring end point, and the first substrate from the film thickness measuring end point of the first substrate The time G required until the film thickness measurement point of the film thickness measuring device reaches the film thickness measurement start point of the second substrate positioned immediately after the rotation direction of the susceptor. Item 3. A method for measuring a film thickness of a vapor phase growth apparatus according to Item 1 or 2 is provided.

また、請求項4に係る発明によれば、前記膜の成長速度が10μm/hour以上であることを特徴とする請求項1ないし3のうち、いずれか1項記載の気相成長装置の膜厚測定方法が提供される。   Further, according to the invention according to claim 4, the film growth rate of the film is 10 μm / hour or more, wherein the film thickness of the vapor phase growth apparatus according to any one of claims 1 to 3 is characterized. A measurement method is provided.

また、請求項5に係る発明によれば、前記膜の成長時において、前記サセプタ上に載置された前記複数の基板を自転させることを特徴とする請求項1ないし4のうち、いずれか1項記載の気相成長装置の膜厚測定方法が提供される。   The invention according to claim 5 is characterized in that, during the growth of the film, the plurality of substrates placed on the susceptor are rotated. The method for measuring a film thickness of the vapor phase growth apparatus according to the item is provided.

本発明の気相成長装置の膜厚測定方法によれば、サセプタが収容されたチャンバ内に原料ガスを供給することで、気相成長法により、複数の基板の表面に膜を成長させると共に、複数の基板の表面に成長する膜に対して、所定の波長とされたレーザ光を円弧状に連続的に照射し、反射されたレーザ光の反射強度の振幅に基づいて、成長中の膜の厚さを連続的に取得する工程を含み、レーザ光を照射する基板上の領域を、トリガ信号が送信されたときのサセプタの回転数と、予め設定され、かつサセプタ、基板、及びトリガ信号との関係から得られる設定値と、に基づいて決定することで、複数の基板から反射されるレーザ光の反射強度を1つのデータとして扱うことで、膜厚測定の周期を短くすることが可能となる。   According to the film thickness measuring method of the vapor phase growth apparatus of the present invention, by supplying the source gas into the chamber in which the susceptor is accommodated, the film is grown on the surface of the plurality of substrates by the vapor phase growth method. A laser beam having a predetermined wavelength is continuously irradiated in a circular arc shape on a film that grows on the surface of a plurality of substrates, and based on the amplitude of the reflected intensity of the reflected laser beam, Including a step of continuously acquiring the thickness, and a region on the substrate to be irradiated with the laser light is set to the number of rotations of the susceptor when the trigger signal is transmitted, and the susceptor, the substrate, and the trigger signal are preset. It is possible to shorten the cycle of film thickness measurement by treating the reflection intensity of laser light reflected from a plurality of substrates as one data by determining based on the setting value obtained from the relationship Become.

これにより、サセプタの回転速度が遅く、及び/または基板上に成長する膜の成長速度が速い場合でも、反射されたレーザ光の反射強度の振幅を正しく測定することが可能となるので、得られた反射強度の振幅に基づいて、成長途中の膜の厚さを求めることができる。   As a result, even when the rotation speed of the susceptor is slow and / or the growth speed of the film grown on the substrate is fast, the reflected intensity of the reflected laser light can be measured correctly, so that it can be obtained. Based on the amplitude of the reflected intensity, the film thickness during the growth can be obtained.

本発明の実施の形態に係る気相成長装置の膜厚測定方法を行う際に使用する気相成長装置の概略構成を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically schematic structure of the vapor phase growth apparatus used when performing the film thickness measuring method of the vapor phase growth apparatus which concerns on embodiment of this invention. 図1に示す気相成長装置のうち、領域Aで囲まれた部分を拡大した断面図である。It is sectional drawing to which the part enclosed by the area | region A among the vapor phase growth apparatuses shown in FIG. 1 was expanded. サセプタ上に6枚の基板が載置された場合において、膜厚測定器の測定部が基板に対してレーザ光を照射する領域(区間)を説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating the area | region (section) where the measurement part of a film thickness measuring device irradiates a laser beam with respect to a board | substrate, when six board | substrates are mounted on a susceptor. 温度計による基板の温度測定を説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating the temperature measurement of the board | substrate by a thermometer. 膜厚測定器で測定したレーザ光の反射強度の変化を示しており、反射強度が測定される測定点がサセプタの回転に応じて測定点がトリガを発生させる点Lから移動したときの各測定点における反射強度を説明するための模式的な図である。It shows the change in the reflection intensity of the laser beam measured by the film thickness measuring instrument, and each time when the measurement point at which the reflection intensity is measured moves from the point L 0 where the measurement point is generated according to the rotation of the susceptor. It is a schematic diagram for demonstrating the reflection intensity in a measurement point. 基板の表面温度及びサセプタの表面温度の変化を示しており、測定点がトリガを発生させる点Lから移動したときの各測定点における基板の表面温度及びサセプタの表面温度を説明するための模式的な図である。It shows the surface temperature and the change of the surface temperature of the susceptor of the substrate, schematic for explaining the surface temperature and the surface temperature of the susceptor of the substrate at each measurement point when the measurement point is moved from the point L 0 to generate a trigger It is a typical figure. 実施例及び比較例で取得したレーザ光の反射強度(a.u)と経過時間(sec)との関係を示す。The relationship between the reflection intensity (au) of the laser beam acquired by the Example and the comparative example and elapsed time (sec) is shown. 図9に示すデータを取得する際に使用した気相成長装置の主要部の平面図である。It is a top view of the principal part of the vapor phase growth apparatus used when acquiring the data shown in FIG. 図8に示す気相成長装置を用いて形成される薄膜の成長速度の違いと、基板の表面で反射されるレーザ光の反射強度の振幅と、の関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between the difference in the growth rate of the thin film formed using the vapor phase growth apparatus shown in FIG. 8, and the amplitude of the reflection intensity of the laser beam reflected by the surface of a board | substrate.

以下、図面を参照して本発明を適用した実施の形態について詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、本発明の実施形態の構成を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際の気相成長装置の寸法関係とは異なる場合がある。   Embodiments to which the present invention is applied will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the drawings used in the following description are for explaining the configuration of the embodiment of the present invention, and the size, thickness, dimensions, etc. of the respective parts shown in the figure are the dimensional relationships of the actual vapor phase growth apparatus. May be different.

(実施の形態)
図1は、本発明の実施の形態に係る気相成長装置の膜厚測定方法を行う際に使用する気相成長装置の概略構成を模式的に示す断面図である。
(Embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a schematic configuration of a vapor phase growth apparatus used when performing a film thickness measuring method for a vapor phase growth apparatus according to an embodiment of the present invention.

図1を参照するに、気相成長装置10は、チャンバ11と、サセプタ12と、回転軸13と、検出器(図示せず)と、内歯車付きリング状固定部材14と、モーター15と、ガス供給部17と、原料ガス供給源19と、ガイド部材23と、加熱部27と、排気部34と、温度計36と、膜厚測定器38と、制御装置41と、を有する。   Referring to FIG. 1, a vapor phase growth apparatus 10 includes a chamber 11, a susceptor 12, a rotating shaft 13, a detector (not shown), a ring-shaped fixing member 14 with an internal gear, a motor 15, The gas supply unit 17, the source gas supply source 19, the guide member 23, the heating unit 27, the exhaust unit 34, the thermometer 36, the film thickness measuring device 38, and the control device 41 are included.

チャンバ11は、チャンバ本体11−1と、開口部11−2と、貫通部11−3と、光透過性窓部材11−4と、を有する。
チャンバ本体11−1は、偏平円筒状とされている。チャンバ本体11−1は、サセプタ12、回転軸13、内歯車付きリング状固定部材14、ガイド部材23、加熱部27、及び温度計47の測定部等を収容している。
開口部11−2は、チャンバ本体11−1の中央に設けられている。開口部11−2には、チャンバ11内に原料ガスを導くガス供給部17が挿入される。
The chamber 11 includes a chamber main body 11-1, an opening 11-2, a penetrating part 11-3, and a light transmissive window member 11-4.
The chamber body 11-1 has a flat cylindrical shape. The chamber main body 11-1 houses the susceptor 12, the rotating shaft 13, the ring-shaped fixing member 14 with an internal gear, the guide member 23, the heating unit 27, the measuring unit of the thermometer 47, and the like.
The opening 11-2 is provided at the center of the chamber body 11-1. A gas supply unit 17 that guides the source gas into the chamber 11 is inserted into the opening 11-2.

貫通部11−3は、チャンバ本体11−1のうち、サセプタ12上に載置され、かつ回転移動する基板20の中心と対向する部分を貫通するように設けられている。
光透過性窓部材11−4は、貫通部11−3に収容されている。光透過性窓部材11−4は、透明で、かつ膜厚測定器38を構成する測定部38−1から照射されるレーザ光を基板20上に透過させることが可能な材料で構成されている。
具体的には、光透過性窓部材11−4としては、例えば、電気溶解石英を用いることができる。
The penetrating part 11-3 is provided so as to penetrate a portion of the chamber body 11-1 that is placed on the susceptor 12 and that faces the center of the substrate 20 that rotates.
The light transmissive window member 11-4 is accommodated in the penetrating part 11-3. The light transmissive window member 11-4 is made of a material that is transparent and capable of transmitting the laser light emitted from the measurement unit 38-1 constituting the film thickness measuring device 38 onto the substrate 20. .
Specifically, as the light transmissive window member 11-4, for example, electrodissolved quartz can be used.

サセプタ12は、サセプタ本体12−1と、貫通部12−2と、外歯車付きリング状固定部材12−3と、複数のボール12−4と、基板載置部材12−5と、を有する。
サセプタ本体12−1は、円盤状とされている。サセプタ本体12−1の上面12−1aは、平坦な面とされている。サセプタ本体12−1の上面12−1aには、原料ガス供給口17Aから、上面12−1aに対して平行な方向(水平方向)に、サセプタ本体12−1の中心から放射状に原料ガスが供給される。
The susceptor 12 includes a susceptor body 12-1, a penetrating portion 12-2, a ring-shaped fixing member 12-3 with an external gear, a plurality of balls 12-4, and a substrate mounting member 12-5.
The susceptor body 12-1 has a disk shape. The upper surface 12-1a of the susceptor body 12-1 is a flat surface. The source gas is supplied radially from the center of the susceptor body 12-1 to the upper surface 12-1a of the susceptor body 12-1 from the source gas supply port 17A in a direction parallel to the upper surface 12-1a (horizontal direction). Is done.

図2は、図1に示す気相成長装置のうち、領域Aで囲まれた部分を拡大した断面図である。図2において、図1に示す気相成長装置10と同一構成部分には、同一符号を付す。   FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a portion surrounded by the region A in the vapor phase growth apparatus shown in FIG. 2, the same components as those in the vapor phase growth apparatus 10 shown in FIG.

図1及び図2を参照するに、貫通部12−2は、サセプタ本体12−1の外周部を貫通するように設けられている。貫通部12−2は、サセプタ本体12−1の外周に沿って、所定の間隔で複数(例えば、8個)配置されている。複数の貫通部12−2の中心は、サセプタ本体12−1の中心を中心とする円D(図4参照)の円周上に配置されている。   Referring to FIGS. 1 and 2, the penetrating portion 12-2 is provided so as to penetrate the outer peripheral portion of the susceptor body 12-1. A plurality of (for example, eight) penetrating portions 12-2 are arranged at predetermined intervals along the outer periphery of the susceptor body 12-1. The centers of the plurality of through portions 12-2 are arranged on the circumference of a circle D (see FIG. 4) centered on the center of the susceptor body 12-1.

貫通部12−2は、サセプタ本体12−1の下面12−1bから上面12−1aに向かうにつれて、開口径が広くなる階段形状とされている。
このように、貫通部12−2の形状を、サセプタ本体12−1の下面12−1bから上面12−1aに向かうにつれて、開口径が広くなる階段形状とすることにより、複数のボール12−4を介して、外歯車付きリング状固定部材12−3を回転可能に支持することができる。
The penetrating part 12-2 has a stepped shape in which the opening diameter increases from the lower surface 12-1b to the upper surface 12-1a of the susceptor body 12-1.
In this way, the shape of the penetrating portion 12-2 is a stepped shape having an opening diameter that increases from the lower surface 12-1b of the susceptor body 12-1 to the upper surface 12-1a, thereby providing a plurality of balls 12-4. The ring-shaped fixing member 12-3 with the external gear can be rotatably supported via the.

外歯車付きリング状固定部材12−3は、複数のボール12−4を介して、貫通部12−2に配置されている。外歯車付きリング状固定部材12−3の上面12−3aは、サセプタ本体12−1の上面12−1aに対して面一とされている。
外歯車付きリング状固定部材12−3は、その上部が下部と比較して幅広形状とされたリング状の部材である。
The ring-shaped fixing member 12-3 with an external gear is disposed in the through portion 12-2 via a plurality of balls 12-4. The upper surface 12-3a of the ring-shaped fixing member 12-3 with the external gear is flush with the upper surface 12-1a of the susceptor body 12-1.
The ring-shaped fixing member 12-3 with the external gear is a ring-shaped member whose upper part is wider than the lower part.

外歯車付きリング状固定部材12−3の上部の外周には、内歯車付きリング状固定部材14を構成する内歯車14−2と噛み合う形状とされた外歯車12−3Aが配置されている。
これにより、回転軸13により、サセプタ本体12−1が回転させられた際、外歯車付きリング状固定部材12−3は、基板載置部材12−5上に保持された基板20を回転(自転)させる。
On the outer periphery of the upper part of the ring-shaped fixing member 12-3 with the external gear, an external gear 12-3A having a shape that meshes with the internal gear 14-2 constituting the ring-shaped fixing member 14 with the internal gear is disposed.
Thereby, when the susceptor body 12-1 is rotated by the rotating shaft 13, the ring-shaped fixing member 12-3 with the external gear rotates (rotates) the substrate 20 held on the substrate mounting member 12-5. )

外歯車付きリング状固定部材12−3は、その中央部に基板載置部材12−5を収容する収容部12−3Bを有する。収容部12−3Bとしては、例えば、円盤形状とされた空間を用いることができる。   The ring-shaped fixing member 12-3 with an external gear has an accommodating portion 12-3B that accommodates the substrate mounting member 12-5 at the center thereof. As the accommodating part 12-3B, for example, a disk-shaped space can be used.

複数のボール12−4は、外歯車付きリング状固定部材12−3とサセプタ本体12−1との間にリング状に配置されている。複数のボール12−4は、サセプタ本体12−1に対して回転可能な状態で外歯車付きリング状固定部材12−3を支持している。   The plurality of balls 12-4 are arranged in a ring shape between the ring-shaped fixing member 12-3 with an external gear and the susceptor body 12-1. The plurality of balls 12-4 support the ring-shaped fixing member 12-3 with an external gear so as to be rotatable with respect to the susceptor body 12-1.

基板載置部材12−5は、外歯車付きリング状固定部材12−3の収容部12−3Bに配置されている。基板載置部材12−5は、外歯車付きリング状固定部材12−3に固定されている。
これにより、に基板載置部材12−5は、外歯車付きリング状固定部材12−3が回転させられた際、外歯車付きリング状固定部材12−3とともに回転(自転)する。
The substrate mounting member 12-5 is disposed in the accommodating portion 12-3B of the ring-shaped fixing member 12-3 with an external gear. The substrate mounting member 12-5 is fixed to a ring-shaped fixing member 12-3 with an external gear.
Thereby, the substrate mounting member 12-5 rotates (spins) together with the ring-shaped fixing member 12-3 with the external gear when the ring-shaped fixing member 12-3 with the external gear is rotated.

基板載置部材12−5は、収容部12−3Bに収容された円盤形状とされた部材である。基板載置部材12−5は、その上面側に1枚の基板20を収容可能な凹部である基板収容部12−5Aを有する。
基板収容部12−5Aが形成されていない基板載置部材12−5の上面12−5aは、外歯車付きリング状固定部材12−3の上面12−3aに対して面一とされている。基板載置部材12−5の上面12−5aを基準としたときの基板収容部12−5Aの深さは、基板20の厚さの値と等しくなるように構成されている。
The board | substrate mounting member 12-5 is a member made into the disk shape accommodated in the accommodating part 12-3B. The substrate mounting member 12-5 has a substrate accommodating portion 12-5A which is a concave portion capable of accommodating one substrate 20 on the upper surface side thereof.
The upper surface 12-5a of the substrate mounting member 12-5 on which the substrate accommodating portion 12-5A is not formed is flush with the upper surface 12-3a of the ring-shaped fixing member 12-3 with an external gear. The depth of the substrate housing portion 12-5A when the upper surface 12-5a of the substrate mounting member 12-5 is used as a reference is configured to be equal to the thickness value of the substrate 20.

基板収容部12−5Aは、基板20の裏面20bと接触する平坦な基板載置面12−5bを有する。基板収容部12−5Aに収容された基板20の表面20aは、基板載置部材12−5の上面12−5aに対して面一となるように構成されている。
上記構成とされた基板載置部材12−5の材料としては、例えば、カーボンを用いることができる。
また、上記基板20としては、例えば、シリコン(Si)基板、炭化珪素(SiC)基板、GaN基板、及びサファイア基板等を用いることができる。
The substrate housing portion 12-5A has a flat substrate placement surface 12-5b that contacts the back surface 20b of the substrate 20. The surface 20a of the substrate 20 accommodated in the substrate accommodating portion 12-5A is configured to be flush with the upper surface 12-5a of the substrate mounting member 12-5.
As a material of the substrate mounting member 12-5 configured as described above, for example, carbon can be used.
As the substrate 20, for example, a silicon (Si) substrate, a silicon carbide (SiC) substrate, a GaN substrate, a sapphire substrate, or the like can be used.

図1を参照するに、回転軸13は、サセプタ12の下方に配置されている。回転軸13の上端部は、サセプタ12の下面側の中心部と接続されている。これにより、回転軸13は、サセプタ12を回転可能に支持している。回転軸13の下端部は、モーター15と接続されている   Referring to FIG. 1, the rotating shaft 13 is disposed below the susceptor 12. The upper end portion of the rotating shaft 13 is connected to the center portion on the lower surface side of the susceptor 12. Thereby, the rotating shaft 13 is supporting the susceptor 12 rotatably. The lower end of the rotating shaft 13 is connected to the motor 15.

検出器(図示せず)は、回転軸13に設けられている。該検出器は、サセプタ12が1回転した際に、トリガ信号を膜厚測定器38及び制御装置41に送信する。
該トリガ信号を受信すると膜厚測定器38は、膜21が成長する基板20の表面20aにレーザ光を照射して、反射されたレーザ光(反射光)の強度を測定し、該反射光の強度から反射強度の振幅を求めることを開始する。
A detector (not shown) is provided on the rotating shaft 13. The detector transmits a trigger signal to the film thickness measuring device 38 and the control device 41 when the susceptor 12 rotates once.
Upon receiving the trigger signal, the film thickness measuring device 38 irradiates the surface 20a of the substrate 20 on which the film 21 is grown with laser light, measures the intensity of the reflected laser light (reflected light), and measures the reflected light. Starting to obtain the amplitude of the reflection intensity from the intensity.

図1及び図2を参照するに、内歯車付きリング状固定部材14は、リング状部材14−1と、内歯車部14−2と、を有する。リング状部材14−1は、内側にサセプタ12を収容可能なリング状とされた部材である。リング状部材14−1は、サセプタ12の外周を囲むように配置されている。
内歯車部14−2は、リング状部材14Aのうち、サセプタ12の外周と対向する部分に設けられている。内歯車部14−2は、外歯車12−3Aと噛み合う形状とされている。
1 and 2, the ring-shaped fixing member 14 with an internal gear includes a ring-shaped member 14-1 and an internal gear portion 14-2. The ring-shaped member 14-1 is a ring-shaped member that can accommodate the susceptor 12 inside. The ring-shaped member 14-1 is arranged so as to surround the outer periphery of the susceptor 12.
The internal gear portion 14-2 is provided in a portion of the ring-shaped member 14A that faces the outer periphery of the susceptor 12. The internal gear portion 14-2 has a shape that meshes with the external gear 12-3A.

図1を参照するに、モーター15は、回転軸13の下端と接続されている。モーター15は、回転軸13を介して、サセプタ12の実際の回転数を測定する。   Referring to FIG. 1, the motor 15 is connected to the lower end of the rotating shaft 13. The motor 15 measures the actual number of rotations of the susceptor 12 via the rotation shaft 13.

ガス供給部17は、チャンバ11に設けられた開口部11−2に挿入されている。ガス供給部17は、サセプタ本体12−1の上面12−1aと平行な方向に対して放射状に原料ガスを供給する原料ガス供給口17Aを有する。
原料ガス供給源19は、原料ガスを供給可能な状態でガス供給部17と接続されている。例えば、基板20としてサファイア基板を用い、サファイア基板の表面に、窒化ガリウム(GaN)系半導体層を形成する場合、原料ガスとしては、ガリウムを含む有機系金属化合物であるトリメチルガリウムと、アンモニアと、を含むガスを用いることができる。
The gas supply unit 17 is inserted into an opening 11-2 provided in the chamber 11. The gas supply unit 17 includes a source gas supply port 17A that supplies a source gas radially with respect to a direction parallel to the upper surface 12-1a of the susceptor body 12-1.
The source gas supply source 19 is connected to the gas supply unit 17 in a state where the source gas can be supplied. For example, when a sapphire substrate is used as the substrate 20 and a gallium nitride (GaN) -based semiconductor layer is formed on the surface of the sapphire substrate, the source gas is trimethylgallium, which is an organic metal compound containing gallium, ammonia, A gas containing can be used.

ガイド部材23は、第1のガイド部材23−1と、第2のガイド部材23−2と、を有する。第1のガイド部材23−1は、回転軸13が設けられていない部分のサセプタ12の下面、及び歯車付きリング状固定部材14の下面との間に、加熱部27を収容可能な空間である加熱部収容部25が形成されるように、サセプタ12及び歯車付きリング状固定部材14の下方に配置されている。   The guide member 23 includes a first guide member 23-1 and a second guide member 23-2. The first guide member 23-1 is a space in which the heating unit 27 can be accommodated between the lower surface of the susceptor 12 where the rotation shaft 13 is not provided and the lower surface of the ring-shaped fixing member 14 with gears. It arrange | positions under the susceptor 12 and the ring-shaped fixing member 14 with a gear so that the heating part accommodating part 25 may be formed.

第1のガイド部材23−1のうち、歯車付きリング状固定部材14の外周縁に位置する部分には、不活性ガスを加熱部収容部25から導出するための不活性ガス導出部29が設けられている。
第2のガイド部23−2は、回転軸13の周囲との間に不活性ガスを導入するための不活性ガス導入部32が形成されるように、回転軸13の周囲に配置されている。第2のガイド部23−2の上端は、第1のガイド部23−1と一体とされている。
In the first guide member 23-1, a portion located on the outer peripheral edge of the geared ring-shaped fixing member 14 is provided with an inert gas deriving portion 29 for deriving the inert gas from the heating portion accommodating portion 25. It has been.
The 2nd guide part 23-2 is arrange | positioned around the rotating shaft 13 so that the inert gas introducing | transducing part 32 for introducing an inert gas between the surroundings of the rotating shaft 13 may be formed. . The upper end of the second guide portion 23-2 is integrated with the first guide portion 23-1.

加熱部27は、加熱部収容部25に収容されると共に、サセプタ12の下方、及び歯車付きリング状固定部材14の下方に配置されている。加熱部27は、基板載置部材12−5を介して、基板載置面12−5b(図2参照)に載置された基板20全体が均一な温度となるように加熱する。
加熱部27としては、例えば、複数のヒーターを用いることができる。加熱部27として複数のヒーターを用いる場合、各ヒーターの温度を独立して制御可能な構成にするとよい。
The heating unit 27 is accommodated in the heating unit accommodating unit 25 and is disposed below the susceptor 12 and below the ring-shaped fixing member 14 with a gear. The heating unit 27 heats the entire substrate 20 placed on the substrate placement surface 12-5b (see FIG. 2) through the substrate placement member 12-5 so as to have a uniform temperature.
As the heating unit 27, for example, a plurality of heaters can be used. When using a some heater as the heating part 27, it is good to set it as the structure which can control the temperature of each heater independently.

基板20としてサファイア基板を用い、かつガリウムを含む有機系金属化合物であるトリメチルガリウムと、アンモニアと、を含む原料ガスを用いて、基板20の表面20aに、窒化ガリウム(GaN)系半導体層を形成する場合、例えば、加熱部27により、基板20の温度が450〜1200℃の温度範囲内の所定の温度となるように、基板20を加熱する。   A sapphire substrate is used as the substrate 20, and a gallium nitride (GaN) semiconductor layer is formed on the surface 20a of the substrate 20 using a source gas containing trimethylgallium, which is an organic metal compound containing gallium, and ammonia. For example, the substrate 20 is heated by the heating unit 27 so that the temperature of the substrate 20 becomes a predetermined temperature within a temperature range of 450 to 1200 ° C.

排気部34は、チャンバ11の内壁付近に設けられている。排気部34は、不要な原料ガス、及び不活性ガス導出部29から導出された不活性ガスをチャンバ11外に排気するためのガス排気経路である。   The exhaust unit 34 is provided near the inner wall of the chamber 11. The exhaust unit 34 is a gas exhaust path for exhausting unnecessary source gas and the inert gas derived from the inert gas deriving unit 29 to the outside of the chamber 11.

温度計36は、サセプタ12の温度を測定可能な状態で、加熱部27の下方に複数配置されている。複数の温度計36は、チャンバ11の半径方向に配置されている。
温度計36が測定したサセプタ12の温度に関する結果は、温度データとして、加熱部27と電気的に接続された制御装置41に送信され、該温度データに基づいて、制御装置41は、基板20が所定の温度となるように、加熱部27を制御する。温度計36としては、例えば、放射温度計を用いることができる。
A plurality of thermometers 36 are arranged below the heating unit 27 in a state where the temperature of the susceptor 12 can be measured. The plurality of thermometers 36 are arranged in the radial direction of the chamber 11.
The result relating to the temperature of the susceptor 12 measured by the thermometer 36 is transmitted as temperature data to the control device 41 electrically connected to the heating unit 27. Based on the temperature data, the control device 41 determines that the substrate 20 is The heating unit 27 is controlled to reach a predetermined temperature. As the thermometer 36, for example, a radiation thermometer can be used.

膜厚測定器38は、測定部38−1と、測定部38−1と電気的に接続された演算部38−2と、を有する。
測定部38−1は、所定の波長とされたレーザを照射すると共に、該レーザ光の反射光を受光し、反射光の強度に関するデータを演算部38−2に送信する。測定部38−1は、チャンバ11の上方であって、かつ光透過性窓部材11−4と対向する位置に設けられている。
The film thickness measuring instrument 38 includes a measurement unit 38-1 and a calculation unit 38-2 that is electrically connected to the measurement unit 38-1.
The measurement unit 38-1 irradiates a laser having a predetermined wavelength, receives the reflected light of the laser beam, and transmits data regarding the intensity of the reflected light to the calculation unit 38-2. The measurement unit 38-1 is provided above the chamber 11 and at a position facing the light transmissive window member 11-4.

これにより、測定部38−1は、光透過性窓部材11−4を介して、サセプタ12上に載置され、かつ膜21が成長する基板20の表面20aに対して、レーザ光を照射することが可能になると共に、基板20の表面20aに成長した膜21を通過し、基板20の表面20aで反射された反射光を受光することができる。   Thereby, the measurement part 38-1 irradiates a laser beam with respect to the surface 20a of the board | substrate 20 which is mounted on the susceptor 12 and the film | membrane 21 grows through the transparent window member 11-4. In addition, it is possible to receive the reflected light that passes through the film 21 grown on the surface 20a of the substrate 20 and is reflected by the surface 20a of the substrate 20.

図3は、サセプタ上に6枚の基板が載置された場合において、膜厚測定器の測定部が基板に対してレーザ光を照射する領域(区間)を説明するための平面図である。図3において、図1及び図2に示す構造体と同一構成部分には、同一符号を付す。   FIG. 3 is a plan view for explaining a region (section) where the measurement unit of the film thickness measuring device irradiates the substrate with laser light when six substrates are placed on the susceptor. 3, the same components as those shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals.

図3を参照するに、測定部38−1は、円弧状とされた曲線Bに対してレーザ光を連続的に照射すると共に、曲線Bに照射され、かつ基板20の表面により反射されたレーザ光(反射光)の強度を連続的に測定する。測定部38−1は、取得した反射光の強度に関するデータをリアルタイムで演算部38−2に送信する。
側定部38−1が照射するレーザ光の波長(所定の波長)は、例えば、405〜951nmの範囲内で適宜選択することができる。
後述する図4に示すように、円弧状とされた曲線Bは、サセプタ12の中心Cを中心とする円Dの円周の一部と一致している。
Referring to FIG. 3, the measurement unit 38-1 continuously irradiates a laser beam onto the arc-shaped curve B, and the laser beam irradiated to the curve B and reflected by the surface of the substrate 20. The intensity of light (reflected light) is continuously measured. The measurement unit 38-1 transmits the data related to the intensity of the obtained reflected light to the calculation unit 38-2 in real time.
The wavelength (predetermined wavelength) of the laser beam irradiated by the side fixing portion 38-1 can be appropriately selected within a range of 405 to 951 nm, for example.
As will be described later with reference to FIG. 4, an arc-shaped curve B coincides with a part of the circumference of a circle D centered on the center C of the susceptor 12.

演算部38−2では、膜21の成膜開始(成長開始)からの経過時間と、測定部38−1が受光する反射されたレーザ光の反射強度と、の関係に基づいて、後述する図4に示すようなグラフを作製する。
その後、該グラフから反射強度の振幅を算出し、該反射強度の振幅に基づいて、成長中の膜21の厚さを算出する。
In the calculation unit 38-2, a diagram to be described later is based on the relationship between the elapsed time from the start of film formation (growth start) of the film 21 and the reflection intensity of the reflected laser light received by the measurement unit 38-1. A graph as shown in FIG.
Thereafter, the amplitude of the reflection intensity is calculated from the graph, and the thickness of the growing film 21 is calculated based on the amplitude of the reflection intensity.

上記構成とされた膜厚測定器38としては、例えば、レーザ光を照射し、該レーザ光の反射強度から膜厚を求める膜厚測定器を用いることができる。このような膜厚測定器としては、例えば、Laytec社製のEpiCurve TT Two ARを用いることができる。   As the film thickness measuring device 38 configured as described above, for example, a film thickness measuring device that irradiates laser light and obtains the film thickness from the reflection intensity of the laser light can be used. As such a film thickness measuring instrument, for example, EpiCurve TT Two AR manufactured by Laytec can be used.

制御装置41は、気相成長装置10の制御全般を行う。制御装置41は、記憶部(図示せず)を有している、該記憶部には、膜21を成膜するためのプログラム、膜厚測定器38を制御するためのプログラム、及び膜21の厚さを求めるために予め記憶された設定値等が格納されている。
制御装置41は、原料ガス供給源19や演算部38−2等と電気的に接続されている。制御装置41は、サセプタ12に載置された複数の基板20上に所定の厚さの膜21が形成された際、原料ガス供給源19からの原料ガスの供給を停止させる。
The control device 41 performs overall control of the vapor phase growth apparatus 10. The control device 41 has a storage unit (not shown). In the storage unit, a program for forming the film 21, a program for controlling the film thickness measuring device 38, and the film 21 A set value or the like stored in advance for obtaining the thickness is stored.
The control device 41 is electrically connected to the source gas supply source 19 and the calculation unit 38-2. The control device 41 stops the supply of the source gas from the source gas supply source 19 when the film 21 having a predetermined thickness is formed on the plurality of substrates 20 placed on the susceptor 12.

図4は、膜厚測定をする曲線Bの範囲を説明するための平面図である。
図5は、膜厚測定器で測定したレーザ光の反射強度の変化を示しており、反射強度が測定される測定点がサセプタの回転に応じて測定点がトリガを発生させる点Lから移動したときの各測定点における反射強度を説明するための模式的な図である。
図6は、基板の表面温度及びサセプタの表面温度の変化を示しており、測定点がトリガを発生させる点Lから移動したときの各測定点における基板の表面温度及びサセプタの表面温度を説明するための模式的な図である。
FIG. 4 is a plan view for explaining the range of the curve B for measuring the film thickness.
FIG. 5 shows a change in the reflection intensity of the laser beam measured by the film thickness measuring device. The measurement point at which the reflection intensity is measured moves from the point L 0 where the measurement point generates a trigger according to the rotation of the susceptor. It is a schematic diagram for demonstrating the reflection intensity in each measurement point when doing.
Figure 6 shows the surface temperature and the change of the surface temperature of the susceptor of the substrate, illustrating the surface temperature and the surface temperature of the susceptor of the substrate at each measurement point when the measurement point is moved from the point L 0 to generate a trigger It is a schematic diagram for doing.

図4〜図6では、サセプタ12上に保持される6枚の基板20を、基板20−1〜20−6として図示する。
図4に示す円Dは、サセプタ12の中心Cを中心とする円である。また、図4に示す点Lは、基板20−1と基板20−6との間に位置するサセプタ12に配置され、かつトリガを検出する際に使用する点である。
図4に示す点L〜L10は、円Dの円周上に、点L、点L、点L、点L、点L、点L、点L、点L、点L、点L、点L10の順で配置されている。
点L及び点Lは、基板20−1の縁に配置されており、点L及び点Lは、基板20−1の縁よりも内側に位置する基板20−1に配置されている。
また、点L及び点Lは、基板20−2の縁に配置されており、点L及び点Lは、基板20−2の縁よりも内側に位置する基板20−2に配置されている。
また、点Lは、基板20−3の縁に配置されており、点L10は、基板20−3の縁よりも内側に位置する基板20−3に配置されている。
図5及び図6において、図4と同一構成部分には、同一符号を付す。
4 to 6, six substrates 20 held on the susceptor 12 are illustrated as substrates 20-1 to 20-6.
A circle D shown in FIG. 4 is a circle centered on the center C of the susceptor 12. Further, L 0 points shown in Figure 4, is disposed on the susceptor 12 located between the substrate 20-1 and the substrate 20-6, and a point for use in detecting the trigger.
Points L 0 to L 10 shown in FIG. 4 are located on the circumference of the circle D at points L 0 , L 1 , L 2 , L 3 , L 4 , L 5 , L 6 , L 6 . 7 , point L 8 , point L 9 , and point L 10 are arranged in this order.
The point L 1 and the point L 4 are disposed on the edge of the substrate 20-1, and the point L 1 and the point L 4 are disposed on the substrate 20-1 located inside the edge of the substrate 20-1. Yes.
A point L 5 and the point L 8 is arranged at the edge of the substrate 20-2, the points L 5 and the point L 8 is disposed on the substrate 20-2 that is located inside the edge of the substrate 20-2 Has been.
A point L 9 is disposed on the edge of the substrate 20-3, the points L 10 is disposed on the substrate 20-3 that is located inside the edge of the substrate 20-3.
5 and 6, the same components as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals.

図4及び図5を参照するに、基板20−1〜20−6が載置された下方に位置するサセプタ12(具体的には、図1に示す基板載置部材12−5)の表面温度と、基板20−1〜20−6が配置されていない部分の下方に位置するサセプタ12の表面温度と、の間には差がある。   Referring to FIGS. 4 and 5, the surface temperature of the susceptor 12 (specifically, the substrate mounting member 12-5 shown in FIG. 1) located below where the substrates 20-1 to 20-6 are mounted. There is a difference between the surface temperature of the susceptor 12 positioned below the portion where the substrates 20-1 to 20-6 are not disposed.

具体的には、例えば、基板20−1〜20−6として、厚さが725μm、直径が8インチ(200mm)のシリコン基板(シリコンウェハ)を用い、サセプタ12として、厚さ20mmで、かつSiCコートカーボンまたは炭化ケイ素(SiC)よりなるサセプタを用いて、加熱部27により、サセプタ12を介して、基板20−1〜20−6が所定の温度となるように加熱する場合、基板20−1〜20−6が配置された下方に位置するサセプタ12の温度が800℃のとき、基板20−1〜20−6が存在していない部分の下方に位置するサセプタ12の温度は、約770℃となり、30℃程度の温度差が生じる。   Specifically, for example, a silicon substrate (silicon wafer) having a thickness of 725 μm and a diameter of 8 inches (200 mm) is used as the substrates 20-1 to 20-6, the susceptor 12 has a thickness of 20 mm, and SiC. When heating the substrate 20-1 to 20-6 to a predetermined temperature via the susceptor 12 by the heating unit 27 using a susceptor made of coated carbon or silicon carbide (SiC), the substrate 20-1 When the temperature of the susceptor 12 located below where the -20-20 is disposed is 800 ° C., the temperature of the susceptor 12 located below the portion where the substrates 20-1 to 20-6 do not exist is about 770 ° C. Thus, a temperature difference of about 30 ° C. occurs.

すなわち、温度計36がサセプタ12の温度を測定する測定点がトリガ信号を検出する位置である点Lから点Lの近傍に位置する基板20−1(1枚目の基板)の縁の点Lまでの回転距離の範囲では、サセプタ12上に基板20−1〜20−6が存在しないため、サセプタ12の表面温度が高くなる。 That is, the temperature gauge 36 is an edge of the substrate 20-1 located in the vicinity of the point L 0 from L 0 point is a position where the measuring point for measuring the temperature detecting the trigger signal of the susceptor 12 (first substrate) the range of the rotational distance to the point L 1, since no substrate 20-1~20-6 exists on the susceptor 12, the surface temperature of the susceptor 12 increases.

一方、点Lの近傍に位置する基板20−1の縁の点Lから基板20−2(2枚目の基板)の近傍に位置する基板20−1の縁の点Lまでの回転距離の範囲では基板20−1が存在しているため、サセプタ12の反射強度が大きくなる。
また、基板20−1の点Lから点Lの近傍に位置する基板20−2の縁の点Lまでの区間では、サセプタ12の反射強度が小さく、基板20−2の縁の点Lから基板20−3の近傍に位置する基板20−2の縁の点Lまではサセプタ12の反射強度が大きくなる。
On the other hand, rotation from point L 1 of the edge of the substrate 20-1 located in the vicinity of the point L 0 to a point L 4 of the edge of the substrate 20-1 located in the vicinity of the substrate 20-2 (second substrate) Since the substrate 20-1 exists in the distance range, the reflection intensity of the susceptor 12 increases.
Further, in a section from the point L 4 of the substrate 20-1 to the point L 5 of the edge of the substrate 20-2 located near the point L 4, the reflection intensity of the susceptor 12 is small, the point of the edge of the substrate 20-2 from L 5 to the point L 8 of the edge of the substrate 20-2 located in the vicinity of the substrate 20-3 reflection intensity of the susceptor 12 increases.

したがって、図6に示すように、複数の基板20−1〜20−6上に成長する膜21のレーザ光の反射強度を連続的に測定するためには、基板20−1〜20−6が存在している部分のサセプタ12の反射強度と、基板20−1〜20−6が存在していない部分のサセプタ12の反射強度と、に基づいて、基板20−1〜20−6が存在している部分のサセプタ12の温度を選別し、基板20−1〜20−6が存在している部分のサセプタ12の反射強度を基板の反射強度とする選別操作が必要となる。   Therefore, as shown in FIG. 6, in order to continuously measure the reflection intensity of the laser beam of the film 21 grown on the plurality of substrates 20-1 to 20-6, the substrates 20-1 to 20-6 are provided. Based on the reflection intensity of the susceptor 12 in the existing part and the reflection intensity of the susceptor 12 in the part where the substrates 20-1 to 20-6 do not exist, the substrates 20-1 to 20-6 exist. Therefore, it is necessary to select the temperature of the susceptor 12 in the portion where the substrate 20-1 to 20-6 is present and to select the reflection intensity of the susceptor 12 in the portion where the substrates 20-1 to 20-6 are present.

なお、上記選別操作を開始する前には、選別操作に必要な演算処理を行うコンピュータ等の制御装置41(図1参照)に、例えば、サセプタ12の径(直径または半径)、サセプタ12を構成する複数の基板載置部材12−5の中心点を通過する円Dの径(直径または半径)、基板20−1〜20−6の径(直径または半径)、及びサセプタ12が保持する基板20−1〜20−6の枚数によって決まる設定値を予め入力する。   Before starting the sorting operation, for example, the diameter of the susceptor 12 (diameter or radius) and the susceptor 12 are configured in a control device 41 (see FIG. 1) such as a computer that performs arithmetic processing necessary for the sorting operation. The diameter (diameter or radius) of the circle D passing through the center point of the plurality of substrate mounting members 12-5, the diameters (diameter or radius) of the substrates 20-1 to 20-6, and the substrate 20 held by the susceptor 12 A set value determined by the number of sheets of -1 to 20-6 is input in advance.

上記サセプタ12の径、円Dの径(直径または半径)、基板20−1〜20−6の径、及びサセプタ12が保持する基板20−1〜20−6の枚数によって決まる設定値と、トリガによって検出したサセプタ12の回転数と、に基づいて、基板20−1〜20−6が存在している部分のサセプタ12と、基板20−1〜20−6が存在しない部分のサセプタ12と、を選別することができる。   A set value determined by the diameter of the susceptor 12, the diameter (diameter or radius) of the circle D, the diameters of the substrates 20-1 to 20-6, and the number of the substrates 20-1 to 20-6 held by the susceptor 12, and a trigger And the susceptor 12 where the substrates 20-1 to 20-6 are not present, and the susceptor 12 where the substrates 20-1 to 20-6 are not present, Can be sorted out.

例えば、計算が容易な数値を挙げて具体的に説明すると、直径が200mmのサセプタ12の外周部上に等間隔で直径が60mmの基板20を4枚保持し、基板20の中心が通る軌跡の円Dの円周の長さを360mmとした場合、サセプタ12が1周すると、基板20が存在する部分の長さは、240mm(=60mm×4)となり、基板20が存在しない部分の長さは、120mm(=360mm−240mm)であり、隣接する基板20間ではそれぞれ30mm(=120mm/4)となる。   For example, the numerical values that are easy to calculate will be specifically described. On the outer periphery of the susceptor 12 having a diameter of 200 mm, four substrates 20 having a diameter of 60 mm are held at equal intervals, and the trajectory passes through the center of the substrate 20. When the circumference of the circle D is 360 mm, when the susceptor 12 makes one turn, the length of the portion where the substrate 20 exists is 240 mm (= 60 mm × 4), and the length of the portion where the substrate 20 does not exist Is 120 mm (= 360 mm−240 mm), and between adjacent substrates 20 is 30 mm (= 120 mm / 4).

したがって、この場合、サセプタ12の回転により、温度計36の温度測定点は、基板20の存在する範囲の60mmの部分と、基板20が存在していない範囲の30mmの部分と、を交互に連続して通過することになる。
このとき、サセプタ12が毎分1回転(1rpm)で回転しているとすると、サセプタ12が1周する60秒の間に、基板20が存在する部分の10秒と、基板20が存在しない部分の5秒と、が交互に4回ずつ生じることになる。
Therefore, in this case, due to the rotation of the susceptor 12, the temperature measurement point of the thermometer 36 continuously alternates the 60 mm portion where the substrate 20 exists and the 30 mm portion where the substrate 20 does not exist. And will pass through.
At this time, assuming that the susceptor 12 is rotating at one revolution per minute (1 rpm), the portion in which the substrate 20 is present and the portion in which the substrate 20 is not present in 60 seconds in which the susceptor 12 rotates once. 5 seconds of this occurs alternately four times each.

トリガを発生させる点Lを基板20の回転方向先端外縁部分に設定すると、点Lを通過後10秒間は基板20が存在する部分を通過し、続く、5秒間は基板20が存在しない部分を通過し、その後、これらが交互に繰り返される。 When the point L 0 at which the trigger is generated is set at the outer peripheral edge portion in the rotation direction of the substrate 20, the portion where the substrate 20 exists is passed for 10 seconds after passing the point L 0 and the portion where the substrate 20 does not exist for the following 5 seconds. These are then repeated alternately.

図4では、サセプタ12上に6枚の基板20−1〜20−6を載置させるとともに、トリガ信号を発生させる位置である点Lを隣接する2枚の基板20−1,20−6間の中央に位置するサセプタ12に配置した場合を図示している。 In FIG. 4, six substrates 20-1 to 20-6 are placed on the susceptor 12, and a point L 0 that is a position where a trigger signal is generated is adjacent to two substrates 20-1 and 20-6. The case where it arrange | positions to the susceptor 12 located in the center between is shown in figure.

設定値としては、例えば、サセプタ12の回転数X(rpm)と、サセプタ12がX(rpm)で回転している状態において、トリガ信号が検出されてから点Lから基板20−1の点L(サセプタ12のトリガ信号が検出される位置(点L)のサセプタ12の回転方向直後に位置する1枚目の基板20−1の反射強度測定開始点)に反射強度測定器38の反射強度測定点が至るまでに要する時間E(sec)と、基板20−1の点Lから点L(基板20−1の反射強度測定終了点)に反射強度測定器38の反射強度測定点が至るまでに要する時間F(sec)と、基板20−1の点Lから基板20−2の点L(1枚目の基板20−1のサセプタ12の回転方向直後に位置する2枚目の基板20−2の反射強度測定開始点)に反射強度測定器38の反射強度測定点が至るまでに要する時間G(sec)と、を用いることができる。 As the set value, for example, in a state where the susceptor 12 is rotating at X (rpm) and the susceptor 12 is rotating at X (rpm), the point from the point L 0 to the point on the substrate 20-1 after the trigger signal is detected. The reflection intensity measuring device 38 is set to L 2 (the reflection intensity measurement start point of the first substrate 20-1 positioned immediately after the rotation direction of the susceptor 12 at the position (point L 0 ) where the trigger signal of the susceptor 12 is detected). The time required for the reflection intensity measurement point to reach E (sec) and the reflection intensity measurement of the reflection intensity measuring device 38 from the point L 2 to the point L 3 (the reflection intensity measurement end point of the substrate 20-1) of the substrate 20-1. and the time F required until the point is reached (sec), located in terms L 3 of the substrate 20-1 immediately after the rotation direction of the susceptor 12 point L 5 (1 th substrate 20-1 of the substrate 20 - 2 Start of measurement of reflection intensity of the first substrate 20-2 Time required until the reflection intensity measuring point reflection intensity measuring device 38 reaches a G (sec) in), it can be used.

各設定値E,F,Gは、前述のように、サセプタ12の径、基板載置部材12−5の中心点が通る円Dの径、基板20−1〜20−6の径、及びサセプタ12上に配置する基板20−1〜20−6の枚数が決まれば計算によって、容易に求めることができる。   As described above, the set values E, F, and G are the diameter of the susceptor 12, the diameter of the circle D through which the center point of the substrate mounting member 12-5 passes, the diameters of the substrates 20-1 to 20-6, and the susceptor. If the number of substrates 20-1 to 20-6 placed on the substrate 12 is determined, it can be easily obtained by calculation.

なお、サセプタ12の回転数Xについては、任意であり、処理中に設定されるサセプタ12の実際の回転数を設定値としてもよいし、単純に「1」を設定値とすることもできる。
また、基板20−1〜20−6の外縁部分を反射強度測定開始点や反射強度測定終了点に設定しないのは、設計上の基板20−1〜20−6の位置と実際の基板20−1〜20−6の位置とのずれを考慮したものであり、基板20−1〜20−6の外縁から反射強度測定開始点や反射強度測定終了点までの距離は、基板20−1〜20−6の径等の条件に応じて任意に設定することができる。
Note that the rotational speed X of the susceptor 12 is arbitrary, and the actual rotational speed of the susceptor 12 set during processing may be set as a set value, or “1” may be simply set as a set value.
Further, the reason why the outer edge portions of the substrates 20-1 to 20-6 are not set as the reflection intensity measurement start point or the reflection intensity measurement end point is that the positions of the designed substrates 20-1 to 20-6 and the actual substrate 20- The distance from the outer edges of the substrates 20-1 to 20-6 to the reflection intensity measurement start point and the reflection intensity measurement end point is the substrate 20-1 to 20-20. It can be arbitrarily set according to conditions such as a diameter of −6.

ここで、トリガ信号を検出後に測定されたサセプタ12の実際の回転数Y(rpm)と、サセプタ12に載置された基板20−1〜20−6の枚数(n)(nは2以上の自然数。図4の場合、n=6。)と、先に説明した設定値であるサセプタ12の回転数(設定回転数)X(rpm)、時間E(sec)、時間F(sec)、及び時間G(sec)と、に基づいて、トリガ信号が検出されてからm(mは1〜nの自然数)枚目の基板20−1〜20−6のレーザ光の反射強度を測定する手順について説明する。   Here, the actual rotation speed Y (rpm) of the susceptor 12 measured after detecting the trigger signal, and the number (n) of substrates 20-1 to 20-6 placed on the susceptor 12 (n is 2 or more) Natural number (n = 6 in the case of FIG. 4), and the rotation speed (set rotation speed) X (rpm), time E (sec), time F (sec) of the susceptor 12 which are the set values described above, and On the basis of the time G (sec), a procedure for measuring the reflection intensity of the laser light of the m-th (m is a natural number of 1 to n) substrates 20-1 to 20-6 after the trigger signal is detected. explain.

まず、トリガ信号が検出されてから1枚目の基板20−1における反射強度の測定開始点Lに測定部38−1の反射強度の測定点が至るまでの時間S(sec)は、時間E(sec)と、サセプタ12の設定回転数に対する実回転数Yの補正を行えばよく、S=E/(Y/X)で求めることができる。なお、サセプタ12の実際の回転数(実回転数Y)は、モーター13を用いて測定する。 First, the time to the measurement point of the reflection intensity of the measuring unit 38-1 to the measurement starting point L 2 of the reflection intensity at the first substrate 20-1 from the detection trigger signal reaches S 1 (sec) is, Correction of the actual rotation speed Y with respect to the time E (sec) and the set rotation speed of the susceptor 12 may be performed, and can be obtained by S 1 = E / (Y / X). The actual rotational speed (actual rotational speed Y) of the susceptor 12 is measured using the motor 13.

サセプタ12の設定回転数Xがサセプタ12の実回転数Yと等しい場合、S=Eとなる。また、トリガ信号が検出されてから基板20−1における反射強度の測定終了点Lに至るまでの時間T(sec)は、時間E(sec)と時間F(sec)との和に対してサセプタ12の回転数の補正を行えばよいことから、下記式(1)により求めることができる。
=(E+F)/(Y/X)・・・(1)
When the set rotational speed X of the susceptor 12 is equal to the actual rotational speed Y of the susceptor 12, S 1 = E. Further, the time T 1 (sec) from the detection of the trigger signal to the measurement end point L 3 of the reflection intensity on the substrate 20-1 is the sum of the time E (sec) and the time F (sec). Therefore, the rotational speed of the susceptor 12 can be corrected, and can be obtained by the following equation (1).
T 1 = (E + F) / (Y / X) (1)

2枚目の基板20−1における反射強度の測定開始点Lに反射強度の測定点が至るまでの時間S(sec)は、時間E(sec)、時間F(sec)、及び時間G(sec)の和に対してサセプタ12の回転数の補正を行えばよく、この時間S(sec)と時間F(sec)との和にサセプタ12の回転数の補正を行えば、基板20−2における反射強度の測定終了点Lに反射強度の測定点が至るまでの時間T(sec)を求めることができる。 Time S 2 (sec) until the reflection intensity measurement point reaches the reflection intensity measurement start point L 6 on the second substrate 20-1 is time E (sec), time F (sec), and time G The rotation speed of the susceptor 12 may be corrected with respect to the sum of (sec). If the rotation speed of the susceptor 12 is corrected with respect to the sum of the time S 2 (sec) and the time F (sec), the substrate 20 is corrected. You can determine the time T 2 (sec) to the measurement point of the reflection intensity reaches the measurement end point L 7 of the reflection intensity at -2.

すなわち、m枚目の基板における反射強度の測定開始点に反射強度の測定点が至るまでの時間Sは、1枚目の基板20−1の反射強度の測定開始点に反射強度の測定点が至るまでの時間E(sec)と、m枚目に至るまでに反射強度の測定点が経過した時間F(sec)及び時間G(sec)の和にサセプタ12の回転数の補正を行えばよいことになる。 That is, the time S m until the reflection intensity measurement point reaches the reflection intensity measurement start point on the m-th substrate is the reflection intensity measurement point at the reflection intensity measurement start point of the first substrate 20-1. If the rotational speed of the susceptor 12 is corrected to the sum of the time E (sec) until the time of the reflection and the time F (sec) and the time G (sec) when the reflection intensity measurement point has passed until the m-th sheet is reached. It will be good.

また、m枚目の基板における反射強度の測定終了点に反射強度の測定点が至るまでの時間Tは、反射強度の測定開始点に反射強度の測定点が至るまでの時間Sと時間F(sec)との和にサセプタ12の回転数の補正を行えばよいことから、m枚目の基板における反射強度の測定開始点に反射強度の測定点が至るまでの時間Sは、下記式(2)にて表すことができ、m枚目の基板における反射強度の測定終了点に反射強度の測定点が至るまでの時間Tは、下記式(3)にて表すことができる。 The time T m until the reflection intensity measurement point reaches the reflection intensity measurement end point on the m-th substrate is the time S m and time until the reflection intensity measurement point reaches the reflection intensity measurement start point. Since the rotation speed of the susceptor 12 may be corrected to the sum of F (sec), the time S m until the reflection intensity measurement point reaches the reflection intensity measurement start point on the m-th substrate is as follows. The time T m until the reflection intensity measurement point reaches the reflection intensity measurement end point on the m-th substrate can be expressed by the following expression (3).

=((F+G)×(m−1)+E)/(Y/X)・・・(2)
=((F+G)×(m−1)+E+F)/(Y/X)・・・(3)
S m = ((F + G) × (m−1) + E) / (Y / X) (2)
T m = ((F + G) × (m−1) + E + F) / (Y / X) (3)

例えば、基板枚数が6枚(n=8)、サセプタ12の設定回転数Xが1rpm(1分間に1回転)、時間Eが1sec、時間Fが7sec、時間Gが3secに設定され、かつトリガ信号が送信された際のサセプタ12の実回転数Yが5rpmの場合、トリガ信号を検出したときを0secとして反射強度の測定を開始すると、各基板の反射強度の測定開始点に反射強度の測定点が至る時間(測定開始時間)Sと各基板の反射強度の測定終了点に反射強度の測定点が至る時間(測定終了時間)Tとは、表1に示す時間となる。また、反射強度の測定点が6枚目の基板20−6を通過し、トリガ信号が検出されると計測時間はリセットされて0に戻る。 For example, the number of substrates is 6 (n = 8), the set rotation speed X of the susceptor 12 is 1 rpm (1 rotation per minute), the time E is 1 sec, the time F is 7 sec, and the time G is 3 sec. When the actual rotation speed Y of the susceptor 12 when the signal is transmitted is 5 rpm, when the measurement of the reflection intensity is started with 0 sec when the trigger signal is detected, the measurement of the reflection intensity is performed at the reflection intensity measurement start point of each substrate. The time when the point reaches (measurement start time) S m and the time when the reflection intensity measurement point reaches the measurement end point of the reflection intensity of each substrate (measurement end time) T m are the times shown in Table 1. When the reflection intensity measurement point passes through the sixth substrate 20-6 and a trigger signal is detected, the measurement time is reset and returns to zero.

Figure 0006172672
Figure 0006172672

本実施の形態の気相成長装置の膜厚測定方法は、サセプタ12の周方向に等間隔で複数の基板20を載置させ、複数の基板20を加熱した状態で、サセプタ12を回転させる工程と、サセプタ12が収容されたチャンバ11内に原料ガスを供給することで、気相成長法により、複数の基板20の表面20aに膜21を成長させると共に、複数の基板20の表面20aに成長する膜21に対して、所定の波長とされたレーザ光を円弧状に連続的に照射し、反射されたレーザ光の反射強度の振幅に基づいて、成長中の膜21の厚さを連続的に取得する工程と、を含み、レーザ光を照射する基板20上の領域(円弧状の曲線B)を、トリガ信号が送信されたときのサセプタ12の回転数と、予め設定され、かつサセプタ12、基板20、及びトリガ信号との関係から得られる設定値と、に基づいて決定することを特徴とする(図1参照。)。   In the method for measuring the film thickness of the vapor phase growth apparatus according to the present embodiment, the plurality of substrates 20 are placed at equal intervals in the circumferential direction of the susceptor 12, and the susceptor 12 is rotated while the plurality of substrates 20 is heated. Then, by supplying the source gas into the chamber 11 in which the susceptor 12 is accommodated, the film 21 is grown on the surfaces 20a of the plurality of substrates 20 and grown on the surfaces 20a of the plurality of substrates 20 by the vapor phase growth method. The film 21 is continuously irradiated with a laser beam having a predetermined wavelength in an arc shape, and the thickness of the growing film 21 is continuously increased based on the amplitude of the reflected intensity of the reflected laser light. A region on the substrate 20 that is irradiated with laser light (arc-shaped curve B) is set in advance with the number of rotations of the susceptor 12 when the trigger signal is transmitted, and the susceptor 12. , Substrate 20, and trigger A setting value obtained from a relationship between items, and determines based on (see FIG. 1.).

図4の場合、レーザ光を照射及び反射させる領域は、例えば、1枚目の基板20−1の場合、点Lから点Lの区間(言い換えれば、曲線B)とすることができ、他の基板20−2〜20−6についてもレーザ光を照射及び反射させる区間は、1枚目の基板20−1と同じ区間(点Lから点Lに相当する区間、言い換えれば、曲線B)を用いることができる。
このように、基板20−1〜20−6の円弧状の曲線Bにレーザ光を照射及び反射させ、反射されるレーザ光の反射強度を取得することで、複数の基板20−1〜20−6を1枚の基板とみなして連続的に反射強度を取得することが可能となる。
In the case of FIG. 4, for example, in the case of the first substrate 20-1, the region where the laser light is irradiated and reflected can be a section from the point L 2 to the point L 3 (in other words, the curve B). section for irradiating and reflecting the laser beam for the other substrate 20-2~20-6 is a section corresponding from the same period (point L 2 and first substrate 20-1 to the point L 3, in other words, the curve B) can be used.
In this way, by irradiating and reflecting the laser beam onto the arcuate curve B of the substrates 20-1 to 20-6 and obtaining the reflection intensity of the reflected laser beams, a plurality of substrates 20-1 to 20- are obtained. 6 can be regarded as one substrate, and the reflection intensity can be continuously acquired.

また、照射膜厚測定器38の下方に基板20−1〜20−6が存在する間、基板20−1〜20−6から反射されるレーザ光(反射光)の反射強度を連続的に取得し、複数の基板から反射された反射強度に関するデータを1つのデータとして扱うことで、基板20上に成長する膜21の膜厚測定の周期を短くすることが可能となる。
このため、サセプタ12の回転速度が遅く、かつ基板20上に成長する膜21の成長速度が速い場合でも、膜21の膜厚測定の周期が短くなるため、反射されたレーザ光の反射強度の振幅を正しく測定することが可能となる。
Further, while the substrates 20-1 to 20-6 exist below the irradiation film thickness measuring device 38, the reflection intensity of the laser light (reflected light) reflected from the substrates 20-1 to 20-6 is continuously acquired. In addition, by treating the data related to the reflection intensity reflected from the plurality of substrates as one data, it is possible to shorten the cycle of measuring the film thickness of the film 21 grown on the substrate 20.
Therefore, even when the rotation speed of the susceptor 12 is slow and the growth speed of the film 21 grown on the substrate 20 is fast, the film thickness measurement period of the film 21 is shortened, so that the reflection intensity of the reflected laser light is reduced. It becomes possible to measure the amplitude correctly.

したがって、サセプタ12の回転速度が遅く、かつ基板20上に成長する膜21の成長速度が速い場合でも、反射されたレーザ光の反射強度の振幅に基づいて、成長途中の膜21の厚さを正確に求めることができる。   Therefore, even when the rotation speed of the susceptor 12 is slow and the growth speed of the film 21 grown on the substrate 20 is high, the thickness of the film 21 during the growth is determined based on the amplitude of the reflected intensity of the reflected laser light. It can be determined accurately.

本実施の形態の膜厚測定方法は、膜21の成長速度が10μm/hour以上の場合に特に有効である。   The film thickness measurement method of this embodiment is particularly effective when the growth rate of the film 21 is 10 μm / hour or more.

以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。   The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, but the present invention is not limited to such specific embodiments, and within the scope of the present invention described in the claims, Various modifications and changes are possible.

(実施例)
実施例では、図1に示す気相成長装置として、大陽日酸株式会社製のMOCVD装置(型番;UR26K)を用いて、図4に示す6枚の基板20−1〜20−6の表面に、膜21として厚さ300nmのAlN膜を成長させる際のAlN膜の厚さを求めた。
原料ガスとしては、NH、及びTMAを用いた。このとき、TMAの供給量を10000μmol/minとした。
基板20−1〜20−6としては、厚さが725μm、外径が8インチのシリコン基板(シリコンウェハ)を用いた。成膜時の基板20−1〜20−6の温度は、1100℃とした。また、AlN膜の成長速度は、10μm/hourとした。
(Example)
In the embodiment, as the vapor phase growth apparatus shown in FIG. 1, an MOCVD apparatus (model number: UR26K) manufactured by Taiyo Nippon Sanso Corporation is used, and the surfaces of the six substrates 20-1 to 20-6 shown in FIG. In addition, the thickness of the AlN film when an AlN film having a thickness of 300 nm was grown as the film 21 was obtained.
NH 3 and TMA were used as source gases. At this time, the supply amount of TMA was set to 10,000 μmol / min.
As the substrates 20-1 to 20-6, silicon substrates (silicon wafers) having a thickness of 725 μm and an outer diameter of 8 inches were used. The temperature of the substrates 20-1 to 20-6 during film formation was set to 1100 ° C. The growth rate of the AlN film was 10 μm / hour.

膜厚測定器38としては、Laytec社製の膜厚測定器であるEpiCurve TT Two ARを用いた。また、レーザ光としては、波長405nmの半導体レーザ光を用いた。
各基板20−1〜20−6の膜厚を算出する距離(図4に示す円Dの円周上における点Lから点Lまでの距離)は、170mmとした。
As the film thickness measuring device 38, EpiCurve TT Two AR which is a film thickness measuring device manufactured by Laytec was used. As the laser light, a semiconductor laser light having a wavelength of 405 nm was used.
Distance for calculating the thickness of each substrate 20-1~20-6 (distance from point L 2 on the circumference of a circle D of FIG. 4 to point L 3) was set to 170 mm.

図7に、実施例で取得したレーザ光の反射強度(a.u)と経過時間(sec)との関係を示す。   FIG. 7 shows the relationship between the reflection intensity (au) of the laser beam acquired in the example and the elapsed time (sec).

(比較例)
比較例では、特許文献1に開始された気相成長装置(6枚の基板に同時に成膜可能なサセプタを有した装置)として、大陽日酸株式会社製のMOCVD装置(型番;UR26K)を用いて、6枚の基板の表面に、膜として厚さ300nmのAlN膜を成長させる際のAlN膜の厚さを求めた。
(Comparative example)
In the comparative example, an MOCVD apparatus (model number: UR26K) manufactured by Taiyo Nippon Sanso Corporation was used as a vapor phase growth apparatus (an apparatus having a susceptor capable of forming films simultaneously on six substrates) started in Patent Document 1. Using this, the thickness of the AlN film when an AlN film having a thickness of 300 nm was grown as a film on the surfaces of the six substrates was obtained.

原料ガスとしては、NH、及びTMAを用いた。このとき、TMAの供給量を1000μmol/minとした。つまり、比較例では、実施例のTMAの供給量の1/10のTMAを供給した。
上記6枚の基板としては、厚さが725μm、外径が8インチのシリコン基板(シリコンウェハ)を用いた。
NH 3 and TMA were used as source gases. At this time, the supply amount of TMA was set to 1000 μmol / min. That is, in the comparative example, 1/10 of the TMA supply amount of the example was supplied.
As the six substrates, silicon substrates (silicon wafers) having a thickness of 725 μm and an outer diameter of 8 inches were used.

特許文献1に記載のトリガとしては、オムロン株式会社製のプログラマルコントローラー装置であるCJ2(型番)を用いた。
また、膜厚測定器38としては、Laytec社製の膜厚測定器であるEpiCurve TT Two ARを用いた。また、レーザ光としては、波長405nmの半導体レーザ光を用いた。
成膜時の6枚の基板の温度は、1100℃とした。また、AlN膜の成長速度は、10μm/hourとした。
As a trigger described in Patent Document 1, CJ2 (model number), which is a programmable controller device manufactured by OMRON Corporation, was used.
Moreover, as the film thickness measuring device 38, EpiCurve TT Two AR which is a film thickness measuring device made by Laytec was used. As the laser light, a semiconductor laser light having a wavelength of 405 nm was used.
The temperature of the six substrates during film formation was 1100 ° C. The growth rate of the AlN film was 10 μm / hour.

膜厚測定器38(具体的には、Laytec社製の膜厚測定器であるEpiCurve TT Two AR(型番))を用いた。また、レーザ光としては、波長405nmの半導体レーザ光を用いた。
各基板の膜厚を算出する距離は、実施例と同じ距離を用いた。
A film thickness measuring device 38 (specifically, EpiCurve TT Two AR (model number) which is a film thickness measuring device manufactured by Raytec) was used. As the laser light, a semiconductor laser light having a wavelength of 405 nm was used.
The same distance as in the example was used as the distance for calculating the film thickness of each substrate.

図7に、比較例で取得したレーザ光の反射強度(a.u)と経過時間(sec)との関係を示す。   FIG. 7 shows the relationship between the reflection intensity (au) of the laser beam acquired in the comparative example and the elapsed time (sec).

図7を参照するに、比較例では、膜厚測定を6枚の基板の中心のみで行い、かつ同一の基板のみで測定した膜厚データを1つのデータとして扱うため、サセプタの回転数が遅いと、膜厚測定の周期が長くなる。このため、反射強度のデータの数が少なくなり、反射強度の振幅が一定になっていなかった。
この結果、比較例のレーザ光の反射強度の振幅に基づいて、成長途中のAlN膜の厚さを正確に求めることができなかった。
Referring to FIG. 7, in the comparative example, the film thickness measurement is performed only at the center of the six substrates, and the film thickness data measured only with the same substrate is handled as one data, so that the susceptor rotation speed is slow. And the period of film thickness measurement becomes longer. For this reason, the number of data of the reflection intensity is reduced, and the amplitude of the reflection intensity is not constant.
As a result, the thickness of the AlN film in the middle of growth could not be obtained accurately based on the amplitude of the reflection intensity of the laser light of the comparative example.

一方、実施例では、基板20−1〜20−6を点ではなく、所定の領域(曲線Bに対応する基板20−1の領域)において、反射されたレーザ光の反射強度を利用して、取得した複数の基板20−1〜20−6の反射強度のデータを1つのデータとして扱うため、比較例よりも反射強度のデータの数が多くなり、反射強度の振幅が一定となった。
このことから、実施例のレーザ光の反射強度の振幅から成長途中の膜21の厚さを正確に求めることができることが確認できた。
On the other hand, in the embodiment, the substrate 20-1 to 20-6 is not a point but a predetermined region (the region of the substrate 20-1 corresponding to the curve B) by using the reflected intensity of the reflected laser beam, Since the acquired reflection intensity data of the plurality of substrates 20-1 to 20-6 is handled as one data, the number of reflection intensity data is larger than that of the comparative example, and the amplitude of the reflection intensity is constant.
From this, it was confirmed that the thickness of the film 21 during the growth can be accurately obtained from the amplitude of the reflection intensity of the laser light of the example.

本発明は、自公転型の気相成長装置を使用して、気相成長法により成長する膜の厚さを測定可能な気相成長装置の膜厚測定方法に適用可能である。   The present invention is applicable to a film thickness measuring method for a vapor phase growth apparatus that can measure the thickness of a film grown by a vapor phase growth method using a self-revolving vapor phase growth apparatus.

10…気相成長装置、11…チャンバ、11−1…チャンバ本体、11−2…開口部、11−3…貫通部、11−4…光透過性窓部材、12…サセプタ、12−1…サセプタ本体、12−1a,12−3a,12−5a,14a…上面、12−1b…下面、12−2…貫通部、12−3…外歯車付きリング状固定部材、12−3A…外歯車、12−3B…収容部、12−4…ボール、12−5…基板載置部材、12−5b…基板載置面、12−5A…基板収容部、13…回転軸、14…内歯車付きリング状固定部材、14−1…リング状部材、14−2…内歯車部、15…モーター、17…ガス供給部、17A…原料ガス供給口、19…原料ガス供給源、20,20−1〜20−6…基板、20a…表面、20b…裏面、21…膜、23…ガイド部材、23−1…第1のガイド部材、23−2…第2のガイド部材、25…加熱部収容部、27…加熱部、29…不活性ガス導出部、32…不活性ガス導入部、34…排気部、36…温度計、38…膜厚測定器、38−1…測定部、38−2…演算部、41…制御装置、A…領域、B…曲線、C…中心、D…円、L〜L10…点 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Vapor growth apparatus, 11 ... Chamber, 11-1 ... Chamber main body, 11-2 ... Opening part, 11-3 ... Through part, 11-4 ... Light transmissive window member, 12 ... Susceptor, 12-1 ... Susceptor body, 12-1a, 12-3a, 12-5a, 14a ... upper surface, 12-1b ... lower surface, 12-2 ... penetration, 12-3 ... ring-shaped fixing member with external gear, 12-3A ... external gear 12-3B ... accommodating section, 12-4 ... ball, 12-5 ... substrate mounting member, 12-5b ... substrate mounting surface, 12-5A ... substrate accommodating section, 13 ... rotating shaft, 14 ... with internal gear Ring-shaped fixing member, 14-1 ... Ring-shaped member, 14-2 ... Internal gear section, 15 ... Motor, 17 ... Gas supply section, 17A ... Source gas supply port, 19 ... Source gas supply source, 20, 20-1 -20-6 ... substrate, 20a ... front surface, 20b ... back surface, 21 ... film, 23 ... gas 23-1 ... first guide member, 23-2 ... second guide member, 25 ... heating part accommodating part, 27 ... heating part, 29 ... inert gas outlet part, 32 ... inert gas introducing part 34 ... Exhaust part, 36 ... Thermometer, 38 ... Film thickness measuring device, 38-1 ... Measurement part, 38-2 ... Calculation part, 41 ... Control device, A ... Area, B ... Curve, C ... Center, D ... yen, L 0 to L 10 ... points

Claims (5)

サセプタの周方向に等間隔で複数の基板を載置させ、前記複数の基板を加熱した状態で、前記サセプタを回転させる工程と、
前記サセプタが収容されたチャンバ内に原料ガスを供給することで、気相成長法により、前記複数の基板の表面に膜を成長させると共に、前記複数の基板の表面に成長する前記膜に対して、所定の波長とされたレーザ光を円弧状に連続的に照射し、反射された前記レーザ光の反射強度の振幅に基づいて、成長中の前記膜の厚さを連続的に取得する工程と、
を含み、
前記レーザ光を照射する前記基板上の領域を、トリガ信号が送信されたときの前記サセプタの回転数と、予め設定され、かつ前記サセプタ、前記基板、及び前記トリガ信号との関係から得られる設定値と、に基づいて決定し、
前記複数の基板から反射された前記反射強度の各データを、1つの基板から反射された反射強度のデータとして扱い、
前記複数の基板の表面に成長する前記膜の厚さを測定する周期を、同一の基板のみで測定した反射強度を1つのデータとして扱う場合より短くすることを特徴とする気相成長装置の膜厚測定方法。
Placing a plurality of substrates at equal intervals in the circumferential direction of the susceptor, and rotating the susceptor in a state where the plurality of substrates are heated;
By supplying a source gas into the chamber in which the susceptor is accommodated, a film is grown on the surfaces of the plurality of substrates by a vapor phase growth method, and the films grown on the surfaces of the plurality of substrates are grown. Irradiating a laser beam having a predetermined wavelength continuously in an arc shape, and continuously acquiring the thickness of the growing film based on the amplitude of the reflected intensity of the reflected laser beam; ,
Including
A region on the substrate that is irradiated with the laser light is set in advance from the relationship between the number of rotations of the susceptor when a trigger signal is transmitted and the susceptor, the substrate, and the trigger signal. value, determined based on,
Treat each data of the reflection intensity reflected from the plurality of substrates as data of the reflection intensity reflected from one substrate,
A film for a vapor phase growth apparatus characterized in that a cycle for measuring the thicknesses of the films grown on the surfaces of the plurality of substrates is shorter than a case where the reflection intensity measured only on the same substrate is treated as one data. Thickness measurement method.
前記膜の厚さを連続的に取得する工程では、前記レーザ光を照射する前記基板上の領域として、前記複数の基板の表面のうち、前記サセプタの中心と一致する中心を有する円の円周が通過する領域を用いることを特徴とする請求項1記載の気相成長装置の膜厚測定方法。   In the step of continuously acquiring the thickness of the film, the region on the substrate to be irradiated with the laser light is a circle having a center that coincides with the center of the susceptor among the surfaces of the plurality of substrates. 2. The method of measuring a film thickness of a vapor phase growth apparatus according to claim 1, wherein a region through which the gas passes is used. 前記設定値は、前記サセプタの回転数Xと、前記サセプタが回転数Xで回転している状態において、前記サセプタの前記トリガ信号が検出される位置の前記サセプタの回転方向直後に位置する1枚目の前記基板の膜厚測定開始点に膜厚測定器の膜厚測定点が至るまでに要する時間Eと、前記1枚目の基板の前記膜厚測定開始点から膜厚測定終了点に前記膜厚測定器の膜厚測定点が至るまでに要する時間Fと、前記1枚目の基板の前記膜厚測定終了点から前記1枚目の基板の前記サセプタの回転方向直後に位置する2枚目の前記基板の膜厚測定開始点に前記膜厚測定器の膜厚測定点が至るまでに要する時間Gと、であることを特徴とする請求項1または2記載の気相成長装置の膜厚測定方法。   The set value is one sheet positioned immediately after the rotation direction of the susceptor at the position where the trigger signal of the susceptor is detected in a state where the rotation speed X of the susceptor and the susceptor are rotating at the rotation speed X. The time E required until the film thickness measurement point of the film thickness measuring device reaches the film thickness measurement start point of the substrate of the eye, and the film thickness measurement start point to the film thickness measurement end point of the first substrate Time F required for the film thickness measuring point of the film thickness measuring device to reach and two sheets positioned immediately after the film thickness measurement end point of the first substrate immediately after the rotation direction of the susceptor of the first substrate The film of the vapor phase growth apparatus according to claim 1, wherein the time G is required until the film thickness measurement point of the film thickness measuring device reaches the film thickness measurement start point of the substrate of the eye. Thickness measurement method. 前記膜の成長速度が10μm/hour以上であることを特徴とする請求項1ないし3のうち、いずれか1項記載の気相成長装置の膜厚測定方法。   The method for measuring a film thickness of a vapor phase growth apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein a growth rate of the film is 10 µm / hour or more. 前記膜の成長時において、前記サセプタ上に載置された前記複数の基板を自転させることを特徴とする請求項1ないし4のうち、いずれか1項記載の気相成長装置の膜厚測定方法。   5. The method for measuring a film thickness of a vapor phase growth apparatus according to claim 1, wherein the plurality of substrates placed on the susceptor are rotated during the growth of the film. .
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JP7603406B2 (en) * 2020-09-30 2024-12-20 芝浦メカトロニクス株式会社 Film forming equipment
CN113533770B (en) * 2021-07-09 2025-02-11 南昌昂坤半导体设备有限公司 A method and device for measuring the rotation speed of a satellite disk of a MOCVD planetary tray

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JPS5355977A (en) * 1976-11-01 1978-05-20 Toshiba Corp Rotary type chemical evaporation thin film formation device
JPH0751478B2 (en) * 1989-11-24 1995-06-05 新技術事業団 Epitaxial growth method of compound crystal
JP5330795B2 (en) * 2008-10-27 2013-10-30 大陽日酸株式会社 Method for measuring substrate temperature of vapor phase growth apparatus
JP5107285B2 (en) * 2009-03-04 2012-12-26 東京エレクトロン株式会社 Film forming apparatus, film forming method, program, and computer-readable storage medium
JP2010258207A (en) * 2009-04-24 2010-11-11 Hiroshima Univ Semiconductor manufacturing equipment
JP4887418B2 (en) * 2009-12-14 2012-02-29 昭和電工株式会社 Method for manufacturing SiC epitaxial wafer
JP6026188B2 (en) * 2011-09-12 2016-11-16 住友化学株式会社 Method for manufacturing nitride semiconductor crystal

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