(57)【要約】【課題】サセプタまたはガス流路形成部材の温度を制御し、副生成物の剥がれによる異物の発生を低減させることを可能とする気相成長装置を提供する。【解決手段】本発明に係る気相成長装置は、被処理基板４上のガス流路に原料ガスを流し、被処理基板４を加熱することにより気相成長を行なうものであって、被処理基板４を保持するサセプタ１と、サセプタ１との間にガス流路を構成するようにサセプタ１に対向して配置されたガス流路形成部材７と、サセプタ１およびガス流路形成部材７のうち少なくとも一方に設けられた複数の温度計とを備える。上記複数の温度計は、第１温度計と、第１温度計に対してガス流路の下流側に設けられた第２温度計とを含む。【選択図】図２
2014022500.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板上のガス流路に原料ガスを流し、前記被処理基板を加熱することにより気相成長を行なう気相成長装置であって、
前記被処理基板を保持するサセプタと、
前記サセプタとの間に前記ガス流路を構成するように、前記サセプタに対向して配置されたガス流路形成部材と、
前記サセプタおよび前記ガス流路形成部材のうち少なくとも一方に設けられた複数の温度計とを備え、
前記複数の温度計は、第１温度計と、前記第１温度計に対して前記ガス流路の下流側に設けられた第２温度計とを含む、気相成長装置。
【請求項２】
前記複数の温度計の測定結果に基づいて前記ガス流路における所定位置の温度を制御する温度制御機構をさらに備えた、請求項１に記載の気相成長装置。
【請求項３】
前記温度制御機構は、
前記第１温度計の測定結果に基づいて前記ガス流路における第１位置の温度を制御する第１温度制御機構と、
前記第２温度計の測定結果に基づいて前記ガス流路における前記第１位置よりも下流側の第２位置の温度を制御する第２温度制御機構とを有し、
前記第１温度制御機構および前記第２温度制御機構は、前記第１位置および前記第２位置の温度を互いに独立して制御することができる、請求項２に記載の気相成長装置。
【請求項４】
前記複数の温度制御機構は、中心が同一となるように配置された複数の円環状部材を含む、請求項３に記載の気相成長装置。
【請求項５】
前記温度制御機構は、前記ガス流路から離間した位置に配置された温度調整部材を含む、請求項２から請求項４のいずれかに記載の気相成長装置。
【請求項６】
半導体基板を準備する工程と、
前記半導体基板をサセプタによって保持する工程と、
前記サセプタ上に形成されたガス流路に原料ガスを流す工程と、
前記ガス流路の上流側に配置された第１温度計および前記第１温度計に対して前記ガス流路の下流側に配置された第２温度計を含む複数の温度計によって前記サセプタおよびガス流路形成部材のうち少なくとも一方の温度を測定しながら、前記半導体基板を前記サセプタを介してヒータで加熱する工程とを備えた、半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記複数の温度計の測定結果に基づいて、前記ガス流路の所定位置を加熱または冷却する工程をさらに備えた、請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記ガス流路の所定位置を加熱または冷却する工程において、前記ガス流路における第１位置および第２位置の温度を互いに独立して調整する、請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気相成長装置および半導体装置の製造方法に関し、特に、サセプタまたはガス流路形成部材の温度を制御し、副生成物の剥がれによる異物の発生を低減させることを可能とする気相成長装置および半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の分野において、基板の表面に所望の膜を形成する成膜処理技術は、重要な製造技術の一つである。この成膜処理技術の中で、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相蒸着法）は、光デバイスや光速デバイスなどの有効な化合物半導体の薄膜を形成することができる成膜処理技術として注目されている。
【０００３】
たとえば、特開２００６−１７３５４０号公報（特許文献１）においては、反応管内に設けたサセプタに支持される被処理基板をサセプタを介して加熱するとともに、被処理基板面に対して平行に原料ガスを流して薄膜の気相成長を行なう気相成長装置において、サセプタより原料ガス流れ方向上流側の反応管に、反応管内に導入される原料ガスの温度をその熱分解温度以下に制御する第１温度制御領域を設けるとともに、第１温度制御領域とサセプタとの間に、第１温度制御領域によって制御される温度より高く、かつ、基板の加熱温度よりも低い温度に制御する第２温度制御領域を設けたことを特徴とするものが開示されている。
【０００４】
また、特開２００５−３２２８３７号公報（特許文献２）においては、原料ガスを被処理基板が設けられる反応管に導入し、導入される原料ガスを加熱することによって化学反応をさせながら被処理基板上の成膜される面に沿う方向に流して成膜原料成分を被処理基板上に成長させる気相成長装置において、反応管内の被処理基板よりもガスの流過方向上流側に設けられる複数のガス加熱ヒーターと、複数のガス加熱ヒーターを個別に温度制御する制御手段とを含むことを特徴とするものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１７３５４０号公報
【特許文献２】特開２００５−３２２８３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図８は、原料ガスが水平方向に流れるように形成された従来の横型の一般的な気相成長装置の概略断面図を示す図である。
【０００７】
従来の気相成長装置は、基板保持部材３を介して被処理基板４を支持するサセプタ１を有する。サセプタ１の下部には加熱用のヒータ２が配置され、ヒータ２を動作させることにより、サセプタ１を介して被処理基板４を加熱することができる。ヒータ２は、サセプタ１と離間しており、周辺雰囲気を介してサセプタ１を加熱する。ヒータ２を動作させ、被処理基板４の温度が所定の温度に達した状態で、原料ガスを反応室６の一方の側面に設けられたガス導入口５から反応室６に導入する。導入された原料ガスは、反応室６の上部に設けれたガス流路形成部材７とサセプタ１との間に形成されたガス流路を流れ（図８中矢印）、被処理基板４表面に供給される。
【０００８】
被処理基板４に対向する領域において、原料ガスが熱分解され、被処理基板４上に結晶膜が成膜される。成膜に寄与しないガスは、反応室６の他方の側面に設けれたガス排気口８から排気される。
【０００９】
ここで、サセプタ１は回転軸を有し、回転軸を中心に回転することができる。また、基板保持部材３は被処理基板４を保持した状態で回転することができる。これらサセプタ１および基板保持部材３の回転により、被処理基板４の温度分布を均一にすることができるとともに、被処理基板４上の原料ガス濃度を均一にすることができるため、結晶膜を被処理基板４上で均一に成長させることができる。
【００１０】
しかしながら、成膜時には被処理基板４だけでなくサセプタ１やガス流路形成部材７も成膜用のヒータ２により温度が上昇しているため、原料ガスがサセプタ１やガス流路形成部材７表面で熱分解し、副生成物が形成される。サセプタ１やガス流路形成部材７の表面に付着した副生成物が剥がれると異物となって被処理基板４に付着し、歩留まりを低下させるという問題がある。
【００１１】
これに対し、特許文献１または特許文献２に記載の発明では、サセプタ１やガス流路形成部材７の温度については十分に管理しておらず、サセプタ１やガス流路形成部材７に生成された副生成物の剥がれによる異物の発生については、十分に考慮されていない。
【００１２】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、サセプタまたはガス流路形成部材の温度を制御し、副生成物の剥がれによる異物の発生を低減させることを可能とする気相成長装置および半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る気相成長装置は、被処理基板上のガス流路に原料ガスを流し、被処理基板を加熱することにより気相成長を行なうものであって、被処理基板を保持するサセプタと、サセプタとの間にガス流路を構成するように、サセプタに対向して配置されたガス流路形成部材と、サセプタおよびガス流路形成部材のうち少なくとも一方に設けられた複数の温度計とを備える。上記複数の温度計は、第１温度計と、第１温度計に対してガス流路の下流側に設けられた第２温度計とを含む。
【００１４】
１つの実施態様では、上記気相成長装置は、複数の温度計の測定結果に基づいてガス流路における所定位置の温度を制御する温度制御機構をさらに備える。
【００１５】
１つの実施態様では、上記気相成長装置において、上記温度制御機構は、第１温度計の測定結果に基づいてガス流路における第１位置の温度を制御する第１温度制御機構と、第２温度計の測定結果に基づいてガス流路における第１位置よりも下流側の第２位置の温度を制御する第２温度制御機構とを有する。上記第１温度制御機構および第２温度制御機構は、第１位置および第２位置の温度を互いに独立して制御することができる。
【００１６】
１つの実施態様では、上記気相成長装置において、上記複数の温度制御機構は、中心が同一となるように配置された複数の円環状部材を含む。
【００１７】
１つの実施態様では、上記気相成長装置において、上記温度制御機構は、ガス流路から離間した位置に配置された温度調整部材を含む。
【００１８】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板を準備する工程と、半導体基板をサセプタによって保持する工程と、サセプタ上に形成されたガス流路に原料ガスを流す工程と、ガス流路の上流側に配置された第１温度計および第１温度計に対してガス流路の下流側に配置された第２温度計を含む複数の温度計によって前記サセプタまたはガス流路形成部材のうち少なくとも一方の温度を測定しながら、半導体基板をサセプタを介してヒータで加熱する工程とを備える。
【００１９】
１つの実施態様では、上記半導体装置の製造方法は、上記複数の温度計の測定結果に基づいて、ガス流路の所定位置を加熱または冷却する工程をさらに備える。
【００２０】
１つの実施態様では、上記半導体装置の製造方法において、上記ガス流路の所定位置を加熱または冷却する工程において、ガス流路における第１位置および第２位置の温度を互いに独立して調整する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、サセプタまたはガス流路形成部材の温度を制御し、副生成物による異物を低減させることを可能とする気相成長装置および半導体装置の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る気相成長装置の概略断面図である。
【図２】図１に示すガス流路形成部材およびサセプタの詳細を説明する図である。
【図３】図２に示す温度制御機構を説明する図である。
【図４】半導体装置の製造フローを示すフロー図である。
【図５】ガス濃度の異なる領域における温度制御機構の動作を説明する図である。
【図６】サセプタの温度と被処理基板上の異物数との関係を示すグラフである。
【図７】ガス流路形成部材の温度と被処理基板上の異物数との関係を示すグラフである。
【図８】従来の気相成長装置の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一または相当する部分に同一の参照符号を付し、その説明を繰返さない場合がある。
【００２４】
なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本発明にとって必ずしも必須のものではない。
【００２５】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る気相成長装置の概略断面図である。図１を参照して、本実施の形態に係る気相成長装置は、基板保持部材３を介して被処理基板４を保持するサセプタ１と、サセプタ１の下部に設けられたヒータ２と、反応室６の中央部に設けられたガス導入口５と、サセプタ１に対向して配置され原料ガスの流路を形成するガス流路形成部材７と、ガス排気口８と、サセプタ１を回転させる回転軸９とを備える。
【００２６】
サセプタ１は、たとえば、円盤状であり、サセプタ上１には複数の被処理基板４が設置できるようになっている。
【００２７】
ヒータ２を、動作させることにより、サセプタ１を介して被処理基板４を加熱することができる。この際、周辺雰囲気を介してガス流路形成部材７も加熱される。サセプタ１の凹部に形成された基板保持部材３によって、被処理基板４が保持される。基板保持部材３は、回転することができる。
【００２８】
ガス導入口５は、たとえば、中心軸と同軸の多層管から成り、複数の原料ガスを被処理基板４に平行となる方向に導入することができる（図１中矢印）。導入された原料ガスは、ガス流路形成部材７とサセプタ１との間を通って、ガス排気口８から排出される。ガス流路形成部材７は、ガス導入口５を中心とする円盤状の部材である。ガス導入口５と回転軸９とは中心軸を同軸とし、互いに対向するように配置されている。ガス排気口８は、反応室６の下部にサセプタ１を挟むように形成されている。
【００２９】
図２は、図１に示すガス流路形成部材およびサセプタの詳細を説明する図である。図２を参照して、ガス流路形成部材７の上面には、３つの上部温度制御機構１０ａ〜１０ｃおよび３つの上部温度計１１ａ〜１１ｃが配置されている。上部温度制御機構１０ａ〜１０ｃは、原料ガスの進行方向において、上流から下流に向かって並んで配置されている。上部温度制御機構１０ａ〜１０ｃと上部温度計１１ａ〜１１ｃは交互に並んで配置されている。
【００３０】
また、サセプタ１の下面には、３つの下部温度制御機構１２ａ〜１２ｃと３つの下部温度計１３ａ〜１３ｃが配置されている。下部温度制御機構１２ａ〜１２ｃは、原料ガスの進行方向において、上流から下流に向かって並んで配置されている。下部温度計１３ａ〜１３ｃは、下部温度制御機構１２ａ〜１２ｃと交互に並んで配置されている。
【００３１】
上部温度制御機構１０ａ、上部温度計１１ａ、下部温度制御機構１２ａおよび下部温度計１３ａは、被処理基板４に対して内周側（ガス導入口５，回転軸９側）に配置されている。上部温度制御機構１０ｂ、上部温度計１１ｂ、下部温度制御機構１２ｂおよび下部温度計１３ｂは、ガス流路形成部材７とサセプタ１とが並ぶ方向において、被処理基板４と重なる範囲に配置されている。上部温度制御機構１０ｃ、上部温度計１１ｃ、下部温度制御機構１２ｃおよび下部温度計１３ｃは、被処理基板４の外周側（ガス排気口８側）に配置されている。
【００３２】
上部温度制御機構１０ａ〜１０ｃおよび下部温度制御機構１２ａ〜１２ｃは、たとえば、温度調整部材としてヒータを有する。上部温度制御機構１０ａ〜１０ｃおよび下部温度制御機構１２ａ〜１２ｃは、制御部と繋がっており、温度計によって測定された結果に基づいて制御部でヒータの出力を制御することにより、ガス流路形成部材７およびサセプタ１の温度を制御する。
【００３３】
ヒータの出力制御については、手動で出力値を入力してもよく、予め把握したヒータの出力値とガス流路形成部材７およびサセプタ１の温度の相関関係に基づいて、自動で行なってもよい。上部温度制御機構１０ａ〜１０ｃおよび下部温度制御機構１２ａ〜１２ｃの温度は、互いに独立して制御することができる。
【００３４】
上部温度計１１ａ〜１１ｃおよび下部温度計１３ａ〜１３ｃは、たとえば、熱電対が用いられる。熱電対は、ガス流路形成部材７の上面およびサセプタ１の下面に接するように設けられていてもよいし、ガス流路形成部材７およびサセプタ１の内部に埋め込まれていてもよい。
【００３５】
図３は、図２に示す温度制御機構を説明する図である。図３（ａ）は、上部温度制御機構および上部温度計が配置されたガス流路形成部材の上面図である。図３（ｂ）は、下部温度制御機構が配置されたサセプタの上面図である。
【００３６】
図３（ａ）を参照して、ガス流路形成部材７の上面には、上部温度制御機構１０ａ〜１０ｃがガス導入口５の中心軸を中心として円環状に形成され、それぞれの径は異なっている。上部温度制御機構１０ａ〜１０ｃの幅は、それぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよい。たとえば、上部温度制御機構１０ａ〜１０ｃの幅を内周側（１０ａ側）から外周側（１０ｃ側）に向けて順に大きくしてもよいし、内周側（１０ａ側）から外周側（１０ｃ側）に向けて順に小さくしてもよい。幅を変更することで、ガス流路形成部材７に伝播させる熱量を変化させることができる。
【００３７】
上部温度計１１ａは、上部温度制御機構１０ａと１０ｂとの間に配置され、上部温度計１１ｂは、上部温度制御機構１０ｂと１０ｃとの間に配置され、上部温度計１１ｃは上部温度制御機構１０ｃの外周側に配置される。
【００３８】
図３（ｂ）を参照して、サセプタ１の上面には、回転軸９を中心に複数の基板保持部材３が周方向に等間隔で並んで配置される。基板保持部材３の中央に被処理基板４が配置される。サセプタ１の下面には、下部温度制御機構１２ａ〜１２ｃが回転軸９の中心軸を中心として円環状に形成され、それぞれの径は異なっている。
【００３９】
下部温度制御機構１２ａ〜１２ｃの幅は、それぞれ同一であってもよいし、異なっていてもよい。たとえば、下部温度制御機構１２ａ〜１２ｃの幅を内周側（１２ａ側）から外周側（１２ｃ側）に向けて順に大きくしてもよいし、内周側（１２ａ側）から外周側（１２ｃ側）に向けて順に小さくしてもよい。幅を変更することで、サセプタ１に伝播させる熱量を変化させることができる。
【００４０】
下部温度計１３ａは、下部温度制御機構１２ａと１２ｂとの間に配置され、下部温度計１３ｂは、下部温度制御機構１２ｂと１２ｃとの間に配置され、下部温度計１３ｃは下部温度制御機構１２ｃの外周側に配置される。
【００４１】
図４は、半導体装置の製造フローを示すフロー図である。図４を参照して、まず、本実施の形態に係る気相成長装置のサセプタ１上に搭載する被処理基板４を準備する（Ｓ１０工程）。準備された複数の被処理基板４をそれぞれ基板保持部材３に載置する（Ｓ２０工程）。次に、サセプタ１をヒータ２によって加熱し、被処理基板４の温度を成膜処理に必要な温度（原料ガスを熱分解させるのに必要な温度）に昇温させる（Ｓ３０工程）。このとき、サセプタ１および基板保持部材３を回転させる。
【００４２】
被処理基板４が原料ガスを熱分解させる温度になった後、反応室６中央部に配置されたガス導入口５から原料ガスを導入する（Ｓ４０工程）。原料ガスは、各々の被処理基板４に対して平行となるように、サセプタの外周に向かって放射状に導入される。導入された原料ガスは、ガス流路形成部材７とサセプタ１とによって形成されるガス流路を流れる。原料ガスが被処理基板４の表面に到達すると、加熱された被処理基板４の表面からの熱により原料ガスが分解する。そして、被処理基板４の表面に、原料ガスの成分を原料とする膜が形成される。
【００４３】
ここで、サセプタ１および基板保持部材３は回転しているため、被処理基板４の温度が均一になり、被処理基板４上の原料ガスの濃度が均一となる。この結果、被処理基板４上で、半導体層としての結晶膜の成長を均一に行なうことができる。  
【００４４】
このとき、ヒータ２から放出される熱は、ヒータ２の周辺雰囲気を介して、ガス流路形成部材７にも伝播するため、サセプタ１の温度だけでなくガス流路形成部材７の温度も上昇する。温度が上昇したガス流路形成部材７およびサセプタ１と原料ガスとが反応して、ガス流路形成部材７およびサセプタ１の表面に副生成物が生成される。副生成物が剥がれると異物となって被処理基板４の表面に付着する場合がある。
【００４５】
そこで、ヒータ２の駆動時および原料ガス導入中には、サセプタ１およびガス流路形成部材７の温度を下部温度計１３ａ〜１３ｃおよび上部温度計１１ａ〜１１ｃにて計測する（Ｓ５０工程）。測定された温度に基づいて、サセプタ１およびガス流路形成部材７を下部温度制御機構１２ａ〜１２ｃおよび上部温度制御機構１０ａ〜１０ｃによって加熱または冷却し、サセプタ１およびガス流路形成部材７の温度を制御する（Ｓ６０工程）。
【００４６】
このようにして、副生成物がサセプタ１およびガス流路形成部材７から剥がれ被処理基板４表面に付着するのを防止し、薄膜形成において、歩留まりを向上させることができる。なお、成膜形成に用いられた後の原料ガスは、ガス排気口８から排出される。
【００４７】
次に、温度制御機構の動作について説明する。図５は、ガス濃度の異なる領域における温度制御機構の動作を説明する図である。図５に示すように、サセプタ１とガス流路形成部材７との間に位置する空間および上部温度制御機構１０ａ〜１０ｃ，上部温度計１１ａ〜１１ｃ，下部温度制御機構１２ａ〜１２ｃ，下部温度計１３ａ〜１３ｃを配置する領域は、原料ガス濃度に応じて、原料ガス上流部１４と被処理基板部分１５と原料ガス下流部１６とに分割することができる。たとえば、原料ガスにはＴＭＧa（トリメチルガリウム）やＮＨ３等が用いられる。
【００４８】
原料ガス上流部１４は、原料ガスが被処理基板４に到達する前の領域である。被処理基板部分１５は、原料ガスが被処理基板４に到達し熱分解される領域である。原料ガス下流部１６は、原料ガスが熱分解された後の領域である。
【００４９】
原料ガス上流部１４には、上部温度制御機構１０ａ、上部温度計１１ａ、下部温度制御機構１２ａおよび下部温度計１３ａが配置される。被処理基板部分１５には、上部温度制御機構１０ｂ、上部温度計１１ｂ、下部温度制御機構１２ｂおよび下部温度計１３ｂが配置される。原料ガス下流部１６には、上部温度制御機構１０ｃ、上部温度計１１ｃ、下部温度制御機構１２ｃおよび下部温度計１３ｃが配置される。
【００５０】
原料ガス上流部１４では、被処理基板４上で原料ガスが消費されていないため、原料ガスの濃度が濃い状態となっている。また、原料ガスを熱分解しやすい温度にするため、サセプタ１およびガス流路形成部材７は、高温となっている。原料ガスの濃度が高く、高温の領域においては、原料ガスが熱分解しやすく気相成長が起こりやすため、副生成物が生成されやすい。したがって、原料ガス上流部１４では副生成物が生成されやすくなる。
【００５１】
ここで、生成される副生成物の性質（剥がれ易さ）は、原料ガスの濃度、原料ガスが反応する温度および部材の性質によって異なる。本実施の形態に係る気相成長装置においては、ガス流路の上下方向では、原料ガスの濃度のバラツキがある。また、サセプタ１とガス流路形成部材７の材料は異なる。このため、原料ガス上流部１４内でも、サセプタ１とガス流路形成部材７とを異なる温度に制御するのが好ましい。
【００５２】
原料ガスの流れにより、異物は上流から下流に流れやすいため、サセプタ１とガス流路形成部材７の温度を測定し温度制御することで、副生成物の剥がれを抑制し、異物が被処理基板４に付着することを効果的に防止することができる。
【００５３】
なお、サセプタ１およびガス流路形成部材７を冷却する場合において、原料ガス上流部１４では、冷却しすぎると、被処理基板４で熱分解する温度に達することができないという問題が発生する。このため、原料ガス上流部１４では、被処理基板４に原料ガスが到達した時に原料ガスが熱分解できるように、サセプタ１およびガス流路形成部材７の温度を調整する必要がある。
【００５４】
原料ガス上流部１４を通過した原料ガスは、被処理基板部分１５に到達する。被処理基板部分１５では、被処理基板４上での結晶膜の成膜に、原料ガスのほとんどが消費されるため、原料ガスの濃度は、原料ガス上流部１４と比較して急激に薄くなる。また、ガス流路の上下方向では、原料ガスの濃度のバラツキが生じる。
【００５５】
副生成物の剥がれ易さは、原料ガスの濃度に応じて変化するため、サセプタ１およびガス流路形成部材７の温度を原料ガス上流部１４と異なる温度に設定するのが好ましい。
【００５６】
たとえば、ガス流路形成部材７の温度は、上部温度制御機構１０ｂによって８４２〜８４６℃に制御される。一方、サセプタ１の温度は、被処理基板４上で原料ガスが熱分解できるように、下部温度制御機構１２ｂによって、１１０８〜１１１３℃に制御される。
【００５７】
被処理基板部分１５を通過した原料ガスは、原料ガス下流部１６に到達する。原料ガス下流部１６では、被処理基板部分１５で原料ガスが消費されているため、原料ガスの濃度は、被処理基板部分１５と比較してさらに薄くなる。また、ヒータ２から離れており、ガス排気口８に近いため、原料ガス、サセプタ１およびガス流路形成部材７の温度が低くなりやすい。また、ガス流路の上下方向では、原料ガスの濃度のバラツキが生じる。
【００５８】
副生成物の剥がれ易さは、原料ガスの濃度および原料ガスが反応する温度に応じて変化するため、原料ガス下流部１６では、サセプタ１およびガス流路形成部材７の温度を原料ガス上流部１４および被処理基板部分１５と比較して異なる温度に設定するのが好ましい。
【００５９】
このように、原料ガスの濃度が異なる領域において、上部温度制御機構１０ａ〜１０ｃおよび下部温度制御機構１２ａ〜１２ｃによって、それぞれ独立して温度を制御することで、各領域ごとに個別に副生成物の剥がれを防止できる。
【００６０】
なお、原料ガス上流部１４では、ガス導入口５から加熱されていない原料ガスが導入されるのに対して、被処理基板部分１５および原料ガス下流部１６では、十分に加熱され温度が上昇した原料ガスが流れる。このため、原料ガス上流部１４においては、原料ガスを熱分解しやすい温度に昇温させるための熱量が必要である。したがって、上部温度制御機構１０ａのヒータ能力は、上部温度制御機構１０ｂおよび上部温度制御機構１０ｃのヒータ能力よりも大きい方が好ましい。すなわち、上部温度制御機構１０ａの幅は、上部温度制御機構１０ｂの幅および上部温度制御機構１０ｃの幅よりも大きいことが好ましい。
【００６１】
同様に、下部温度制御機構１２ａのヒータ能力は、下部温度制御機構１２ｂおよび下部温度制御機構１２ｃのヒータ能力よりも大きい方が好ましい。すなわち、下部温度制御機構１２ａの幅は、下部温度制御機構１２ｂの幅および上部温度制御機構１２ｃの幅よりも大きいことが好ましい。
【００６２】
上部温度制御機構１０ａ〜１０ｃおよび下部温度制御機構１２ａ〜１２ｃが、原料ガスに直接接する場合には、上部温度制御機構１０ａ〜１０ｃおよび下部温度制御機構１２ａ〜１２ｃの影響を直接受け、原料ガスに温度ムラが生じる場合がある。原料ガスに温度ムラが生じると被処理基板４上に形成される膜の膜厚が不均一になるため、部温度制御機構１０ａ〜１０ｃおよび下部温度制御機構１２ａ〜１２ｃは、ガス流路から離れた位置に配置されるのが好ましい。ガス流路から離れていれば、上部温度制御機構１０ａ〜１０ｃおよび下部温度制御機構１２ａ〜１２ｃは、ガス流路形成部材７およびサセプタ１に埋め込まれていてもよい。
【００６３】
次に、サセプタおよびガス流路形成材料の温度と異物との関係について説明する。被処理基板上の異物数については、被処理基板に成膜された結晶膜にレーザを照射し、その反射強度から異物数を計測している。
【００６４】
図６は、サセプタの温度と被処理基板上の異物数との関係を示すグラフである。グラフの縦軸は被処理基板４上の異物数であり、横軸はサセプタ１の温度である。サセプタ１の温度については、被処理基板部分１５にて測定した結果を示している。
【００６５】
ここで、サセプタ１の温度が低いほど、被処理基板４上の異物数が少なく、サセプタ１の温度が高いほど、被処理基板４上の異物数が多くなっている。たとえば、サセプタ１の温度が約１１１３℃の時における被処理基板４上の異物数は、約３５５０個に対して、サセプタ１の温度が約１１１９℃の時における被処理基板４上の異物数は、６６５０個である。サセプタの温度が５℃上昇するだけで、被処理基板４上の異物数が大幅に増加している。
【００６６】
図７は、ガス流路形成部材の温度と被処理基板上の異物数との関係を示すグラフである。グラフの縦軸は被処理基板４上の異物数であり、横軸はガス流路形成部材７の温度である。ガス流路形成部材７の温度については、被処理基板部分１５にて測定した結果を示している。
【００６７】
ここで、ガス流路形成部材７の温度が低いほど、被処理基板４上の異物数が少なく、ガス流路形成部材７の温度が高いほど、異物数が多くなっている。たとえば、ガス流路形成部材７の温度が約８４６℃の時における被処理基板４上の異物数は約３５５０個に対して、ガス流路形成部材７の温度が約８４９℃の時における被処理基板４上の異物数は約６６５０個である。ガス流路形成部材７の温度がわずか３℃上昇するだけで、被処理基板４上の異物数が大幅に増加している。
【００６８】
上述のように、わずかな温度上昇で、異物数が大幅に増加してしまうため、上部温度制御機構１０ａ〜１０ｃおよび下部温度制御機構１２ａ〜１２ｃは、それぞれ独立して精密に温度制御できることが好ましい。
【００６９】
原料ガス上流部１４、被処理基板部分１５、原料ガス下流部１６のそれぞれの環境に応じて、上部温度制御機構１０ａ〜１０ｃの幅および下部温度制御機構１２ａ〜１２ｃの幅を適宜変更するとともに、上部温度制御機構、下部温度制御機構、上部温度計および下部温度計の数を増やすことで、サセプタ１およびガス流路形成部材７に伝播させる熱量を適宜変更できるとともに、サセプタ１およびガス流路形成部材７の温度を測定し制御できる範囲を増やすことができ、精密な温度制御が可能となる。
【００７０】
上述のようにサセプタ１およびガス流路形成部材７の温度を適切に制御することによって、被処理基板４に付着する異物の発生および異物の剥がれを抑制することができる。
【００７１】
本実施の形態においては、上部温度制御機構１０ａ〜１０ｃおよび下部温度制御機構１２ａ〜１２ｃはヒータを有すると説明したが、ヒータに限定されず、冷却管に冷却水を流し、冷却水の温度および流量を制御することにより温度を制御する温度制御機構であってもよいし、サセプタ１やガス流路形成部材７に冷却用ガスを流し、ガスの種類や流量を制御することにより温度を制御する温度制御機構であってもよい。
【００７２】
また、本実施の形態においては、上部温度制御機構１０ａ〜１０ｃおよび下部温度制御機構１２ａ〜１２ｃは各々独立して異なる温度に制御すると説明したが、複数のヒータの出力値を同一にしてもよいし、１つのヒータで温度を制御してもよい。このような構成においては、少なくも２つの温度計を上流側、下流側に配置することで、温度計を１つ設置した場合と比較して、早期に温度異常を発見することができる。
【００７３】
さらに、本実施の形態おいては、上部温度制御機構１０ａ〜１０ｃおよび下部温度制御機構１２ａ〜１２ｃは必ずしも両方必要ではなく、上部温度制御機構１０ａ〜１０ｃのみが備えられていてもよく、下部温度制御機構１２ａ〜１２ｃのみが備えられていてもよい。
【００７４】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７５】
１  サセプタ、２  ヒータ、３  基板保持部材、４  被処理基板、５  ガス導入口、６  反応室、７  ガス流路形成部材、８  ガス排気口、９  回転軸、１０ａ〜１０ｃ  上部温度制御機構、１１ａ〜１１ｃ  上部温度計、１２ａ〜１２ｃ  下部温度制御機構、１３ａ〜１３ｃ  下部温度計、１４  原料ガス上流部、１５  被処理基板部分、１６  原料ガス下流部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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