(57)【要約】  【課題】多数の半導体基板３を成膜作業する場合、輻射熱の経時的変化を半導体基板３の下にあって輻射熱から遮熱されたサセプタ４内に埋め込んだ熱電対８で正確に測定することには限界があった。  【解決手段】ＣＶＤ装置１０１は、反応管２と、サセプタ４と、赤外線ランプ５と、混合ガス６を半導体基板３上に流すガス供給口７ａ及び混合ガス６を排気するガス排気口７ｂと、半導体基板３近傍のサセプタ４上に、半導体基板３と同一材質で成るダミー部材１０２に埋め込まれた熱電対８と、その熱電対８の測定温度に基づいて赤外線ランプ５の加熱出力を制御する加熱温度制御部９とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応管内に配置したサセプタ上に載置した被処理体を加熱手段で加熱して温度制御しながら、前記被処理体表面に薄膜形成を行う薄膜形成装置において、前記被処理体近傍の前記サセプタ上に接して前記被処理体と同一材質あるいは熱吸収率が同等な材質で成るダミー部材に埋め込まれた熱電対を配置したことを特徴とする薄膜形成装置。
【請求項２】
前記ダミー部材に埋め込まれた熱電対の測定温度に基づいて、前記加熱手段を制御する加熱温度制御部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の薄膜形成装置。
【請求項３】
反応管内に配置したサセプタ上に被処理体を載置して、前記被処理体を加熱手段で加熱して温度制御しながら前記被処理体表面に薄膜形成を行う薄膜形成方法において、前記被処理体近傍の前記サセプタ上に接して配置された前記被処理体と同一材質あるいは熱吸収率が同等な材質で成るダミー部材に埋め込まれた熱電対の測定温度に基づいて、前記加熱手段を制御しながら薄膜形成を行うことを特徴とする薄膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反応管内に配置したサセプタ上に被処理体を載置して、その被処理体を温度制御しながら薄膜形成を行う、例えば、ＣＶＤ（化学的気相成長）装置やＰＶＤ（物理的気相成長）装置などの薄膜形成に関する。  
【背景技術】
【０００２】
従来の薄膜形成装置の一例としてＣＶＤ装置の断面図を図２に示す。
【０００３】
図２に示すように、ＣＶＤ装置１は、薄膜形成処理室としての反応管２と、反応管２内に被処理体としての半導体基板３を載置するためのサセプタ４と、半導体基板３やサセプタ４を加熱して所定のプロセス温度に保つ赤外線ランプ５と、化学反応により半導体基板３表面に例えばシリコン層を堆積させるために、水素などのキャリアガスと反応性ガスを混ぜた混合ガス６（図中矢印で示す）を半導体基板３上に流すガス供給口７ａ及び混合ガス６を排気するガス排気口７ｂとで構成されている。
【０００４】
また、サセプタ４内部には熱電対８が埋め込まれており、その熱電対８の測定温度に基づいて赤外線ランプ５の加熱出力を制御する加熱温度制御部９を備えている。
【０００５】
ここで、このＣＶＤ装置１を用いてシリコン層を形成するとき、所望の膜厚ならびに膜質を確保するためには半導体基板３の温度を正確に把握しプロセス温度を最適に保つように温度制御することが重要である。そしてそのためには、赤外線ランプ５を制御する加熱温度制御部９にフィードバックされる熱電対８の測定温度は、できるだけ実際の半導体基板３の温度に近い測定温度を得ることが重要となる。
【０００６】
このため、上記のＣＶＤ装置１では、予め、初期状態でサセプタ４に埋め込んだ熱電対８の測定温度と半導体基板３の温度との誤差を測定しておき、その誤差を考慮して赤外線ランプ５の加熱出力を制御するようにして、サセプタ４の温度と実際の半導体基板３の温度との相違を補正するようにしている。
【０００７】
しかしながら、このような補正だけでは、多数の半導体基板３を成膜作業する場合、十分とは言えなかった。なぜならば、成膜作業を繰り返し継続するうちに、徐々に不所望な反応生成物（図示せず）が反応管２やサセプタ４表面などに付着していき、これに伴って反応管２やサセプタ４表面からの半導体基板３に対する輻射熱が初期状態から徐々に変化していくため、初期状態での温度差による補正だけでは補正にズレが生じた。そして、このような輻射熱の経時的変化を半導体基板３の下にあって輻射熱から遮熱されたサセプタ４の内部に埋め込んだ熱電対８で正確に測定することには限界があった。
【０００８】
即ち、反応管２やサセプタ４表面に徐々に付着する反応生成物（図示せず）の堆積に伴って変化していく輻射熱の変化を含めた実際の半導体基板３温度に、より近い測定温度を得るためには、熱電対８をサセプタ４に埋め込むのではなく、半導体基板３と同一材質あるいは熱吸収率が同等な材質で成る部材に埋め込んで半導体基板３近傍に配置する構成が望ましい。
【０００９】
このような構成と類似した構成として、図３に示すように、半導体基板３と同一材質でなる物質３ａで被覆した熱電対８を赤外線透過性物質からなる石英ガラス管１０内に真空封入して、反応管２内に配置する構成が提案されている（特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開昭６２−１６３３２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記の構成（特開昭６２−１６３３２３号公報記載の構成）では、熱電対８は透過性の石英ガラス管１０に真空封入されているため、反応生成物（図示せず）の付着に伴う輻射熱の経時的変化に対しては追従性があるが、熱電対８が直接、サセプタ４や混合ガス６と接していないためサセプタ４や混合ガス６からの伝導熱を含めた測定温度を得ることはできないと言う問題があった。
【００１１】
即ち、サセプタ４や混合ガス６からの伝導熱も含めた測定温度を得るためには、その部材は直接サセプタ４に接し、かつ、混合ガス６に対して露出して配置されることが望ましい。
【００１２】
本発明の目的は、実際の被処理体の温度により近い測定温度として、反応管やサセプタ表面に徐々に付着する反応生成物の堆積に伴って変化していく輻射熱の変化を含み、かつ、サセプタや反応管内の雰囲気からの伝導熱も含めた測定温度を得て、その測定温度に基づいて加熱手段を制御しながら薄膜形成することができる薄膜形成装置及び薄膜形成方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の薄膜成長装置は、反応管内に配置したサセプタ上に載置した被処理体を加熱手段で加熱して温度制御しながら、被処理体表面に薄膜形成を行う薄膜形成装置において、被処理体近傍のサセプタ上に接して、被処理体と同一材質あるいは熱吸収率が同等な材質で成るダミー部材に埋め込まれた熱電対を配置したことを特徴とする薄膜形成装置である。
【００１４】
本発明の薄膜成長方法は、反応管内に配置したサセプタ上に被処理体を載置して、被処理体を加熱手段で加熱して温度制御しながら、被処理体表面に薄膜形成を行う薄膜形成方法において、被処理体近傍のサセプタ上に接して配置された、被処理体と同一材質あるいは熱吸収率が同等な材質で成るダミー部材に埋め込まれた熱電対の測定温度に基づいて、加熱手段を制御しながら薄膜形成を行うことを特徴とする薄膜形成方法である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の薄膜成長装置及び薄膜形成方法によれば、実際の被処理体の温度により近い測定温度として、反応管やサセプタ表面に徐々に付着する反応生成物の堆積に伴って変化していく輻射熱の変化を含み、かつ、サセプタや混合ガスからの伝導熱も含めた測定温度を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
薄膜形成装置において、実際の被処理体の温度により近い測定温度として、反応管やサセプタ表面に徐々に付着する反応生成物の堆積に伴って変化していく輻射熱の変化を含み、かつ、サセプタや混合ガスからの伝導熱も含めた測定温度を得て、その測定温度に基づいて加熱手段を制御しながら薄膜形成すると言う目的を、被処理体近傍のサセプタ上に接して被処理体と同一材質あるいは熱吸収率が同等な材質で成るダミー部材に埋め込まれた熱電対を配置することで実現した。
【００１７】
また、薄膜形成方法において、被処理体の温度により近い測定温度として、反応管やサセプタ表面に徐々に付着する反応生成物の堆積に伴って変化していく輻射熱の変化を含み、かつ、サセプタや混合ガスからの伝導熱も含めた測定温度を得て、その測定温度に基づいて加熱手段を制御しながら薄膜形成すると言う目的を、被処理体近傍のサセプタ上に接して配置された被処理体と同一材質あるいは熱吸収率が同等な材質で成るダミー部材に埋め込まれた熱電対の測定温度に基づいて、加熱手段を制御しながら薄膜形成を行うことで実現した。
【実施例】
【００１８】
本発明の薄膜形成装置の一例としてＣＶＤ装置の断面図を図１に示す。
【００１９】
図１に示すように、ＣＶＤ装置１０１は、薄膜形成処理室としての反応管２と、反応管２内に被処理体としての半導体基板３を載置するためのサセプタ４と、半導体基板３やサセプタ４を加熱して所定のプロセス温度に保つ赤外線ランプ５と、化学反応により半導体基板３表面に例えばシリコン層を堆積させるために、水素などのキャリアガスと反応性ガスを混ぜた混合ガス６（図中矢印で示す）を半導体基板３上に流すガス供給口７ａ及び混合ガス６を排気するガス排気口７ｂとで構成されている。
【００２０】
また、半導体基板３近傍のサセプタ４上に接して、半導体基板３と同一材質で成るダミー部材１０２に埋め込まれた熱電対８が配置されている。そして、その熱電対８の測定温度に基づいて赤外線ランプ５の加熱出力を制御する加熱温度制御部９を備えている。
【００２１】
本発明のＣＶＤ装置１０１を用いて、シリコン層を形成させる方法は、反応管２内に配置したサセプタ４上に半導体基板３を載置して、半導体基板３やサセプタ４を赤外線ランプ５で加熱して薄膜形成を行うに際し、半導体基板３近傍のサセプタ４上に接して配置された、半導体基板３と同一材質で成るダミー部材１０２に埋め込まれた熱電対８の測定温度に基づいて赤外線ランプ５の加熱出力を制御しながら薄膜形成を行う。
【００２２】
このようにすると、熱電対８を半導体基板３と熱吸収率が同じダミー部材１０２に埋め込んでいるため、輻射熱の経時的変化に対してもほぼ同等の影響を受け、熱電対８の測定温度は半導体基板３とほぼ同様の変化を示す。また、ダミー部材１０２は半導体基板３近傍で直接サセプタ４に接し、かつ、混合ガス６に対して露出して配置されており、半導体基板３に対して測定ポイントが近いことに加えて、サセプタ４及び混合ガス６からの伝導熱を含んだ測定温度を得ることができる。このため、実際の半導体基板３の温度により近い測定温度が得られ、その測定温度に基づいて加熱温度制御部９によって赤外線ランプ５の加熱出力を制御するためプロセス温度を最適に保つことができ、多数の半導体基板３を成膜作業する場合にも、結果として、所望の膜厚ならびに膜質を確保できる。
【００２３】
尚、上記の例では、ダミー部材１０２に埋め込んだ熱電対８の測定温度に基づいて赤外線ランプ５の加熱出力を制御する構成で説明したが、さらに、これとは別の熱電対をサセプタ４に埋め込んでおいて、その両方の熱電対の測定温度を考慮して赤外線ランプ５の加熱出力を制御する構成としてもよいことは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
実際の被処理体の温度により近い測定温度として、反応管やサセプタ表面に徐々に付着する反応生成物の堆積に伴って変化していく輻射熱の変化を含み、かつ、サセプタや反応管内の雰囲気からの伝導熱も含めた測定温度を得て、その測定温度に基づいて加熱手段を制御しながら薄膜形成することができる薄膜形成装置及び薄膜形成方法に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の薄膜形成装置の一例の断面図
【図２】従来の薄膜形成装置の一例の断面図
【図３】従来の薄膜形成装置の他の例の要部断面図
【符号の説明】
【００２６】
１  従来のＣＶＤ装置
２  反応管
３  半導体基板
３ａ  半導体基板と同一材質でなる物質
４  サセプタ
５  赤外線ランプ
６  混合ガス
７ａ  ガス供給口
７ｂ  ガス排気口
８  熱電対
９  加熱温度制御部
１０  石英ガラス管
１０１  本発明のＣＶＤ装置
１０２  ダミー部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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