(57)【要約】【課題】反応室内で複数枚の基板を一括処理する際に各基板に所望の成膜条件を選択できる薄膜堆積装置および薄膜堆積方法を提供する。【解決手段】原料ガスG1が供給される反応室内に、複数枚の基板Wを保持し回転する基板ホルダとしてのプラッタ2と、プラッタ2上の基板Wを加熱するヒータ5などの加熱手段とを有し、基板Wの表面に化学気相成長法で薄膜を形成する薄膜堆積装置において、任意の基板Wの表面を原料ガスG1から遮蔽する移動自在な遮蔽板9を設ける。任意の基板Wの表面への原料ガスG1の供給を遮蔽板9で遮断し、他の基板Wには原料ガスG1を供給することで、個々の基板Wの表面反応を制御することができ、膜種や膜厚が異なる薄膜、したがって品種の異なる積層膜を堆積させることが可能である。よって少量多品種生産を効率的に行える。【選択図】  図３
2007158278.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料ガスが供給される反応室と、前記反応室内で複数枚の基板を保持し回転する基板ホルダと、前記基板ホルダ上の複数枚の基板を加熱する加熱手段とを有し、前記基板ホルダ上の複数枚の基板の表面に化学気相成長法で薄膜を形成する薄膜堆積装置において、
前記複数枚の基板の内の任意の基板の表面を原料ガスから遮蔽する移動自在な遮蔽板を有した薄膜堆積装置。
【請求項２】
遮蔽板と基板との間の原料ガスを吸着する吸着剤を遮蔽板に設けた請求項１記載の薄膜堆積装置。
【請求項３】
原料ガスが供給される反応室と、前記反応室内で複数枚の基板を保持し回転する基板ホルダと、前記基板ホルダ上の複数枚の基板を加熱する加熱手段とを有し、前記基板ホルダ上の複数枚の基板の表面に化学気相成長法で薄膜を形成する薄膜堆積装置において、
前記複数枚の基板の内の任意の基板の表面を原料ガスから遮蔽するバリアガスを供給するバリアガス供給手段を有した薄膜堆積装置。
【請求項４】
原料ガスが供給される反応室と、前記反応室内で複数枚の基板を保持し回転する基板ホルダと、前記基板ホルダ上の複数枚の基板を加熱する加熱手段とを有し、前記基板ホルダ上の複数枚の基板の表面に化学気相成長法で薄膜を形成する薄膜堆積装置において、
前記複数枚の基板の内の任意の基板の表面を原料ガスから遮蔽する移動自在な遮蔽板と、前記任意の基板の表面を原料ガスから遮蔽するバリアガスを供給するバリアガス供給手段とを有した薄膜堆積装置。
【請求項５】
原料ガスが供給される反応室と、前記反応室内で複数枚の基板を保持し回転する基板ホルダと、前記基板ホルダ上の複数枚の基板を加熱する加熱手段とを有し、前記基板ホルダ上の複数枚の基板の表面に化学気相成長法で薄膜を形成する薄膜堆積装置において、
前記複数枚の基板の内の任意の基板の加熱を抑制する加熱抑制手段を有した薄膜堆積装置。
【請求項６】
請求項１記載の薄膜堆積装置を用いて、基板ホルダ上の複数枚の基板の表面に化学気相成長法で薄膜を形成する際に、前記複数枚の基板の内の任意の基板の表面を所望時に遮蔽板にて原料ガスから遮蔽する薄膜堆積方法。
【請求項７】
請求項３記載の薄膜堆積装置を用いて、基板ホルダ上の複数枚の基板の表面に化学気相成長法で薄膜を形成する際に、前記複数枚の基板の内の任意の基板の表面を所望時にバリアガスにて原料ガスから遮蔽する薄膜堆積方法。
【請求項８】
請求項４記載の薄膜堆積装置を用いて、基板ホルダ上の複数枚の基板の表面に化学気相成長法で薄膜を形成する際に、前記複数枚の基板の内の任意の基板の表面を所望時に遮蔽板およびバリアガスにて原料ガスから遮蔽する薄膜堆積方法。
【請求項９】
遮蔽板の遮蔽速度が原料ガスの流速以上である請求項６または請求項８のいずれかに記載の薄膜堆積方法。
【請求項１０】
バリアガスを原料ガスの流速以上の流速で流す請求項７または請求項８のいずれかに記載の薄膜堆積方法。
【請求項１１】
Ａｓを含んだ基板あるいはＡｓを含んだ薄膜が既に形成されている基板の表面に薄膜を形成するときに、バリアガスとしてＡｓＨ３を用いる請求項７または請求項８または請求項１０のいずれかに記載の薄膜堆積方法。
【請求項１２】
複数種の原料ガスを複数のステップで供給して各ステップの原料ガスから薄膜を堆積するときに、任意のステップで任意の基板の表面を原料ガスから遮蔽することにより、複数枚の基板に個別の薄膜を積層する請求項６〜請求項１１のいずれかに記載の薄膜堆積方法。
【請求項１３】
請求項５記載の薄膜堆積装置を用いて、基板ホルダ上の複数枚の基板の表面に化学気相成長法で薄膜を形成する際に、前記複数枚の基板の内の任意の基板の加熱を所望時に抑制することにより、前記複数枚の基板に個別の薄膜を堆積する薄膜堆積方法。
【請求項１４】
複数種の原料ガスを複数のステップで供給して各ステップの原料ガスから薄膜を堆積するときに、任意のステップで任意の基板の加熱を抑制することにより、複数枚の基板に個別の薄膜を積層する請求項１３記載の薄膜堆積方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化合物半導体などの薄膜を化学気相成長法で堆積する薄膜堆積装置および薄膜堆積方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、化合物半導体などの薄膜を形成する手法として、ＭＯＣＶＤ（Metal-Organic Chemical Vapor Deposition；有機金属化学気相成長）法が用いられている。たとえばＡｌＧａＡｓ化合物半導体薄膜を形成する場合、Ａｌ、Ｇａを成分とするＡｌ（ＣＨ３）、Ｇａ（ＣＨ３）３又はＧａ（ＣＨ２ＣＨ３）３などの有機金属化合物、およびＡｓＨ３などの水素化物をそれぞれ封入した原料容器にＨ２ガスなどのキャリアガスを送り込んで、各原料の蒸気をガス混合室へ運び、そこで混合した後に反応室に供給して、反応室内に設置したＧａＡｓなどの基板上でＡｌＧａＡｓの結晶を成長、堆積させている。
【０００３】
このようなＭＯＣＶＤ法による薄膜形成は、材料消費効率が悪く、大容量の原料ガスを必要とするので、コスト削減のために、多数枚の基板を反応室内に設置して処理する多数枚処理型の薄膜堆積装置（ＭＯＣＶＤ装置）が主流となっている。設置可能な基板枚数に較べて薄膜形成しようとする基板枚数が少ない場合は、その差分の枚数のダミー基板を設置する方法が取られている。
【０００４】
反応室内の多数枚の基板に薄膜を形成する他の方法としては、スパッタ装置において、複数の原料ターゲットと設置基板との間を遮蔽可能にシャッターを配置し、所望のターゲットのスパッタ路のみを開くことで、異なる多層薄膜を形成することが提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開平２−２４８３９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、多数枚処理型のＭＯＣＶＤ装置において、上記したようにダミー基板を用いる方法は少量多品種生産に不向きである。特許文献１に開示された、異なる多層薄膜を形成する方法を採用することが考えられるが、この方法は個々の基板に所望の多層薄膜を形成する方法ではない。つまり各基板に異なる成膜条件を選択できる方法ではない。
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、反応室内で複数枚の基板を一括処理する際に各基板に所望の成膜条件を選択できる薄膜堆積装置および薄膜堆積方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の第１の薄膜堆積装置は、原料ガスが供給される反応室と、前記反応室内で複数枚の基板を保持し回転する基板ホルダと、前記基板ホルダ上の複数枚の基板を加熱する加熱手段とを有し、前記基板ホルダ上の複数枚の基板の表面に化学気相成長法で薄膜を形成する薄膜堆積装置において、前記複数枚の基板の内の任意の基板の表面を原料ガスから遮蔽する移動自在な遮蔽板を有したことを特徴とする。
【０００８】
本発明の第２の薄膜堆積装置は、原料ガスが供給される反応室と、前記反応室内で複数枚の基板を保持し回転する基板ホルダと、前記基板ホルダ上の複数枚の基板を加熱する加熱手段とを有し、前記基板ホルダ上の複数枚の基板の表面に化学気相成長法で薄膜を形成する薄膜堆積装置において、前記複数枚の基板の内の任意の基板の表面を原料ガスから遮蔽するバリアガスを供給するバリアガス供給手段を有したことを特徴とする。
【０００９】
本発明の第３の薄膜堆積装置は、原料ガスが供給される反応室と、前記反応室内で複数枚の基板を保持し回転する基板ホルダと、前記基板ホルダ上の複数枚の基板を加熱する加熱手段とを有し、前記基板ホルダ上の複数枚の基板の表面に化学気相成長法で薄膜を形成する薄膜堆積装置において、前記複数枚の基板の内の任意の基板の表面を原料ガスから遮蔽する移動自在な遮蔽板と、前記任意の基板の表面を原料ガスから遮蔽するバリアガスを供給するバリアガス供給手段とを有したことを特徴とする。
【００１０】
本発明の第４の薄膜堆積装置は、原料ガスが供給される反応室と、前記反応室内で複数枚の基板を保持し回転する基板ホルダと、前記基板ホルダ上の複数枚の基板を加熱する加熱手段とを有し、前記基板ホルダ上の複数枚の基板の表面に化学気相成長法で薄膜を形成する薄膜堆積装置において、前記複数枚の基板の内の任意の基板の加熱を抑制する加熱抑制手段を有したことを特徴とする。
【００１１】
第１の薄膜堆積装置においては、遮蔽板と基板との間の原料ガスを吸着する吸着剤を遮蔽板に設けるのが好ましい。
上記した第１の薄膜堆積装置を用いて、基板ホルダ上の複数枚の基板の表面に化学気相成長法で薄膜を形成する際に、前記複数枚の基板の内の任意の基板の表面を所望時に遮蔽板にて原料ガスから遮蔽することができる。
【００１２】
上記した第２の薄膜堆積装置を用いて、基板ホルダ上の複数枚の基板の表面に化学気相成長法で薄膜を形成する際に、前記複数枚の基板の内の任意の基板の表面を所望時にバリアガスにて原料ガスから遮蔽することができる。
【００１３】
上記した第３の薄膜堆積装置を用いて、基板ホルダ上の複数枚の基板の表面に化学気相成長法で薄膜を形成する際に、前記複数枚の基板の内の任意の基板の表面を所望時に遮蔽板およびバリアガスにて原料ガスから遮蔽することができる。
【００１４】
以上の各方法のように任意の基板上への原料ガスの供給を遮断すると、その基板の表面での反応は起こらず、薄膜は形成されず、したがって複数枚の基板に個別の薄膜を堆積することが可能となる。
【００１５】
上記した第４の薄膜堆積装置を用いて、基板ホルダ上の複数枚の基板の表面に化学気相成長法で薄膜を形成する際に、前記複数枚の基板の内の任意の基板の加熱を所望時に抑制することができる。このように任意の基板への熱量供給を遮断すると、その基板の表面での反応は起こらず、薄膜は形成されず、したがって複数枚の基板に個別の薄膜を堆積することが可能となる。
【００１６】
複数種の原料ガスを複数のステップで供給して各ステップの原料ガスから薄膜を堆積するときに、任意のステップで任意の基板の表面を原料ガスから遮蔽することができる。
また複数種の原料ガスを複数のステップで供給して各ステップの原料ガスから薄膜を堆積するときに、任意のステップで任意の基板の加熱を抑制することができる。
【００１７】
たとえば、ステップ毎に異なる種類の原料ガスを供給する場合に、任意のステップで、任意の基板について原料ガスから遮蔽するかあるいは加熱を抑制すると、そのステップで形成される筈の薄膜は前記任意の基板上には形成されないので、任意の基板と他の基板とでは積層される薄膜の膜種が異なることになる。また連続した２以上のステップで同一種の原料ガスを供給する場合に、その一部のステップで、任意の基板について原料ガスから遮蔽するかあるいは加熱を抑制すると、そのステップで形成される筈の薄膜は前記任意の基板上には形成されないので、任意の基板と他の基板とで積層される膜厚が異なることになる。これらの手法を併せることにより、基板毎に、薄膜設計者の意図どおりの膜種および膜厚の薄膜を積層した積層構造が可能となる。
【００１８】
遮蔽板の遮蔽速度が原料ガスの流速以上であるのが好ましい。またバリアガスを原料ガスの流速以上の流速で流すのが好ましい。いずれも、任意の基板上への原料ガスの供給を確実に遮断できるからである。
【００１９】
Ａｓを含んだ基板あるいはＡｓを含んだ薄膜が既に形成されている基板の表面に薄膜を形成するときには、バリアガスとしてＡｓＨ３を用いるのが好ましい。昇温した基板の表面からのＡｓ脱離を防止できるからである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の薄膜堆積方法および薄膜堆積装置は、反応室内で複数枚の基板を一括処理する際に、任意の基板について原料ガスあるいは熱量の供給を遮断することで、表面反応を制御するものであり、個々の基板上に異なる品種及び膜厚の薄膜を堆積して積層膜を形成することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の第１実施形態における薄膜堆積装置の基板ホルダ周辺部の構成を示す断面図、図２は同薄膜堆積装置の一部を拡大した平面図、図３は同薄膜堆積装置の一部をさらに拡大した断面図である。この薄膜堆積装置は有機金属を用いて化合物半導体薄膜を堆積するＭＯＣＶＤ装置である。
【００２２】
図１において、処理対象の複数枚の基板Ｗを保持するための円板状のプラッタ（基板ホルダ）２と、プラッタ２を上面に同心状に保持した円板状のサセプタ３と、サセプタ３を軸心廻りに回転させるサセプタ回転軸４と、サセプタ３の下面側に取り付けられたヒータ５とが配置されている。
【００２３】
図２において、プラッタ２には、複数枚の基板Ｗのそれぞれを収容する複数の凹部８が形成されている。これらの凹部８は上向きに開口し、プラッタ２の周方向に沿って等間隔に並んでいる。
【００２４】
各凹部８の近傍には、凹部８内の基板Ｗの表面を原料ガスＧ１から遮蔽可能な遮蔽板９が設けられている。この遮蔽板９は、凹部８の開口端を閉塞する位置と開放する位置（以下、閉塞位置、開放位置という）とにわたってプラッタ２の上面に沿う方向に遮蔽板回転軸１７を回転軸にして移動するもので、開放位置にあるときはプラッタ２内の収納部１０に収納されている。１１は遮蔽板駆動部である。
【００２５】
また各凹部８の近傍には、凹部８を閉塞した遮蔽板９と凹部８内の基板Ｗとの間の空間を満たすバリアガスＧ２を供給すべく、凹部８に臨んで原料ガスＧ１の流れ方向における上流側と下流側とに開口する流路を持ったバリアガス導入部１２とバリアガス排気部１３とが設けられている。バリアガス導入部１２はプラッタ２とサセプタ３とサセプタ回転軸４とにわたって形成されており、バリアガス排気部１３はプラッタ２とサセプタ３とにわたって形成されている。
【００２６】
各凹８部の内面には、バリアガスＧ２の供給（および供給停止）と連動してバリアガス導入部１２およびバリアガス排気部１３の開口を開放閉塞するバリアガスガイド板１４が設けられている。
【００２７】
上記の薄膜堆積装置における薄膜堆積方法の原理を説明する。
図示を省略するが、ガス供給系からのキャリアガスが恒温槽内で所定温度に制御されている複数の原料容器に送り込まれて、各原料の蒸気をガス混合室へと運び込み、そこで各原料の蒸気が所定の割合になるように混合されてから、所定温度に制御されている反応室に流入する。
【００２８】
キャリアガスによって反応室内に入った原料ガスは、図３（ａ）に示すように、プラッタ２に伴われて回転されながらヒータ５によって所定の温度に加熱されている基板Ｗ上に供給されて、基板Ｗの表面に析出し、薄膜を形成し、未反応の原料ガスは反応室外へ排出される。
【００２９】
薄膜を堆積させない基板Ｗについては、図３（ｂ）に示すように、遮蔽板駆動部１１が動作されて遮蔽板９が閉塞位置に移動され、基板Ｗの表面が覆い隠される。その動作と同期して、バリアガスＧ２がバリアガス導入部１２を通じて凹部８内に導入され、バリアガス排気部１３へと回収されることで、基板Ｗの表面に沿う方向のバリアガスＧ２の流れが生起され、遮蔽板９と基板Ｗの表面との間の空間がバリアガスＧ２で満たされて、基板Ｗの表面が覆い隠される。このようにして遮蔽板９とバリアガスＧ２とによって原料ガスＧ１から遮蔽された基板Ｗ上には、薄膜は形成（堆積）されない。
【００３０】
薄膜形成のメカニズムについて詳述する。
原料物質としては有機金属化合物と水素化合物とが用いられる。たとえばＧａＡｓ基板Ｗ上にＡｌＧａＡｓの薄膜を形成するときには、Ｇａ（ＣＨ３）とＡｌ（ＣＨ３）とＡｓＨ３とが用いられ、キャリアガスにＨ２ガスが用いられる。この場合、たとえばＧａ（ＣＨ３）３（以下ＴＭＧという）は、Ｈ２ガスによって反応室内に運び込まれ、加熱されている基板Ｗの付近を通過する際に一定温度以上に加熱されることで分解促進されてＧａやＣＨ３等となり、生じたＧａが、同様にして反応室内に運び込まれたＡｌ（ＣＨ３），ＡｓＨ３から生じた元素Ａｌ，Ａｓと基板Ｗ上で反応して、一定の割合でＡｌＧａＡｓ薄膜を形成する。
【００３１】
このように、薄膜形成のためには、基板Ｗ上へ原料ガスＧ１が供給されること、および、基板表面が原料ガスＧ１の分解温度以上となる熱量が基板Ｗに供給されること、という２つの要素が必要である。これら２つの要素を供給あるいは供給停止することで、各基板Ｗの表面での反応を制御することが可能である。上記した実施形態では、所定の基板Ｗにのみ原料ガスを供給停止することで薄膜形成を防止している。
【００３２】
上記の薄膜堆積装置において、反応室内で複数枚の基板Ｗを一括処理しながら各々の基板Ｗに異なる成膜条件を適用するプロセス処理シーケンスを図４を参照しながら説明する。
【００３３】
反応室内に３種類の原料ガスを順次に供給して、対応する３種類の薄膜を堆積させるものとする。堆積される３種類の薄膜を堆積順に膜種１、膜種２、膜種３と呼ぶこととする。成膜対象は、図２のプラッタ２上に設置された６枚の基板Ｗとし、それぞれをｓｌ１、ｓｌ２、ｓｌ３、ｓｌ４、ｓｌ５、ｓｌ６と呼ぶこととする。ｓｌ１、ｓｌ３、ｓｌ５には膜種２は堆積させない。このプロセス処理は、処理シーケンスを記憶した制御コンピューターからの制御信号によって行う。
【００３４】
第１の成膜ステップで、プラッタ２上の全ての凹部８が開放された状態で第１の原料ガスが供給され、全ての凹部８内の基板Ｗ（ｓｌ１、ｓｌ２、ｓｌ３、ｓｌ４、ｓｌ５、ｓｌ６）上に第１の薄膜（膜種１）が堆積される。
【００３５】
第１の薄膜（膜種１）の堆積の終了後に、第２の薄膜（膜種２）を堆積する第２の成膜ステップへ切替えられる。すなわち、第２の原料ガスの供給が開始されると同時に、薄膜の堆積を要さない基板Ｗ（ｓｌ１、ｓｌ３、ｓｌ５）が設置されている凹部８に関し、遮蔽板駆動部１１、バリアガス導入部１２、バリアガス排気部１３、バリアガスガイド板１４が動作される。
【００３６】
このことにより、基板Ｗ（ｓｌ１、ｓｌ３、ｓｌ５）が設置されている凹部８に関して、遮蔽板９が原料ガスＧ１の流れ方向に沿って移動されて、凹部８を閉塞する閉塞位置に配置され、基板Ｗ（ｓｌ１、ｓｌ３、ｓｌ５）の表面が覆い隠される。このときの遮蔽板９の移動速度は原料ガスＧ１の流速以上であるのが好ましく、それにより遮蔽板９と基板Ｗとの間の空間に原料ガスＧ１が供給されるのを防ぐことができる。
【００３７】
またこの遮蔽板９の移動と同期して、バリアガスガイド板１４が移動されるとともに、バリアガスＧ２がバリアガス導入部１２から導入されて、基板Ｗと遮蔽板９との間の空間に満たされながら、バリアガス排気部１３に回収される。このときのバリアガスＧ２の流速は原料ガスＧ１の流速以上であるのが好ましく、それにより遮蔽板９と基板Ｗとの間の空間に原料ガスＧ１が供給されるのを確実に防ぐことができる。
【００３８】
このようにして遮蔽板９とバリアガスＧ２とによって基板Ｗ（ｓｌ１、ｓｌ３、ｓｌ５）の表面が原料ガスから完全に遮断される結果、基板Ｗ（ｓｌ２、ｓｌ４、ｓｌ６）上には膜種２が堆積される一方で、基板Ｗ（ｓｌ１、ｓｌ３、ｓｌ５）上には膜種２は堆積されない。
【００３９】
この際に、上記したように、バリアガスＧ２はバリアガス排気部１３に回収されるので、バリアガスＧ２によって反応室の雰囲気に変化が与えられることはない。またバリアガス導入部１２とバリアガス排気部１３はバリアガスガイド板１４に連動するので、これらバリアガス導入部１２，バリアガス排気部１３の流路に原料ガスＧ１による堆積物が発生することは防止される。なおバリアガスＧ２には不活性ガスを用いるのが望ましいが、基板ＷにＧａＡｓ基板を用いている場合、若しくは最表面の膜種がＡｓ化合物である場合には、昇温している基板表面からのＡｓ原子の脱離が懸念されるため、ＡｓＨ３を用いるようにしてもよい。
【００４０】
第２の薄膜（膜種２）の堆積の終了後に、第３の薄膜（膜種３）を堆積する第３の成膜ステップへ切替えられる。すなわち、第３の原料ガスの供給が開始されると同時に、基板Ｗ（ｓｌ１、ｓｌ３、ｓｌ５）が設置されている凹部８に関し、遮蔽板駆動部１１、バリアガス導入部１２、バリアガス排気部１３、バリアガスガイド板１４が動作される。
【００４１】
このことにより、基板Ｗ（ｓｌ１、ｓｌ３、ｓｌ５）が設置されている凹部８に関して、遮蔽板９が原料ガスＧ１の流れ方向に沿って移動されて、凹部８を開放する開放位置に配置され、基板Ｗ（ｓｌ１、ｓｌ３、ｓｌ５）の表面が再び反応室の雰囲気に暴露される。
【００４２】
またこの遮蔽板９の移動と同期して、バリアガスガイド板１４が移動されるとともに、バリアガス導入部１２，バリアガス排気部１３を通じてのバリアガスＧ２の流れは停止される。
【００４３】
その結果、全ての基板Ｗ（ｓｌ１、ｓｌ２、ｓｌ３、ｓｌ４、ｓｌ５、ｓｌ６）の表面に原料ガスＧ１が供給され、膜種３が堆積される。
図５は上記の処理シーケンスで基板Ｗ上に堆積された薄膜よりなる積層膜を示す。ｓｌ２、ｓｌ４、ｓｌ６の基板Ｗ上には、膜種１及び膜種２及び膜種３が順次に積層されている。ｓｌ１、ｓｌ３、ｓｌ５の基板Ｗ上には、膜種１及び膜種３が順次に積層されている。
【００４４】
つまりこの第１実施形態の薄膜堆積装置は、反応室内で複数枚の基板Ｗを処理する際に、反応室内に原料ガスＧ１を供給しながら、任意の基板Ｗの表面を遮蔽板９およびバリアガスＧ２によって原料ガスＧ１から遮断するものであり、反応室内の雰囲気を変えることなく、他の基板Ｗ上にのみ薄膜を堆積させることができ、個々の基板Ｗ上に異なる品種の積層膜を形成することが可能である。
【００４５】
上記の方法で、たとえば第１の成膜ステップおよび第２の成膜ステップで反応室内に同一種の原料ガスＧ１を供給するようにすれば、ｓｌ２、ｓｌ４、ｓｌ６の基板Ｗと、ｓｌ１、ｓｌ３、ｓｌ５の基板Ｗとでは、その原料ガスＧ１への暴露時間が相違するだけであり、図５における膜種１と膜種２とは同一種のものとなり、暴露時間に応じた膜厚が得られる。
【００４６】
成膜ステップを切り替える際に、反応室内への原料ガスＧ１の供給を停止し、反応室内の全てのガスを排気する、というインターバルステップを設け、その間に遮蔽板９及びバリアガスＧ２の動作を完全に終了させるようにしてもよい。遮蔽板９による遮蔽機構を用いずに、バリアガスＧ２の供給のみで、基板Ｗの表面を原料ガスＧ１から遮断することも可能である。
【００４７】
図６（ａ）（ｂ）は本発明の第２実施形態における薄膜堆積装置の一部を拡大した断面図である。
この薄膜堆積装置が上記した第１実施形態の薄膜堆積装置と相違するのは、第１実施形態の装置が備えていたバリアガス導入部１２、バリアガス排気部１３、バリアガスガイド板１４を備えず、遮蔽板９の基板Ｗ側表面に吸着剤１５を備えている点である。吸着剤１５としては、例えば酸化銅が用いられる。
【００４８】
この構成により、薄膜の堆積を要さない基板Ｗが設置されている凹部８を遮蔽板９で閉塞する際に、遮蔽板９と基板Ｗとの間の空間の原料ガスが吸着剤１５により吸着される。
つまりこの第２実施形態の薄膜堆積装置は、基板Ｗの表面を原料ガスＧ１から遮蔽する遮蔽板９の遮蔽効果を補助するべく吸着剤１５を設けており、遮蔽板９とプラッタ２との隙間から漏れ入る可能性のある原料ガスＧ１を吸着剤１５により吸着することで、基板Ｗへの薄膜堆積を完全に防止する手法をとるものである。
【００４９】
吸着剤１５によるガス吸着量には限界があるので、遮蔽板９がプラッタ２内の収納部１０に収納されている間に、吸着剤１５に吸着された気体分子を除去する手段を設けておくことが好ましい。
【００５０】
図７（ａ）（ｂ）は本発明の第３実施形態における薄膜堆積装置の一部を拡大した断面図である。
この薄膜堆積装置が上記した第１実施形態の薄膜堆積装置と相違するのは、第１実施形態の装置が備えていた遮蔽板９、遮蔽板駆動部１１、バリアガス導入部１２、バリアガス排気部１３、バリアガスガイド板１４を備えず、基板Ｗへのヒータ５からの熱伝達を遮断するための冷媒流路１６が少なくとも凹部８の下方のプラッタ２内に形成されている点である。ここでは冷媒流路１６はプラッタ２とサセプタ３とサセプタ回転軸３とにわたって形成されている。冷媒としてはＨｅなどを使用できる。
【００５１】
この構成により、薄膜の堆積を要さない基板Ｗが設置されている凹部８に関して、冷媒流路１６に冷媒Ｃ１が供給されることで、ヒータ５から基板Ｗへの熱伝達が遮断され、基板Ｗの表面は原料ガスＧ１を分解するのに必要な温度よりも低温となり、薄膜は堆積されない。冷媒流路１６に冷媒Ｃ１を供給および供給停止するタイミングは、上述した遮蔽板９やバリアガスＧ２と同様である。
【００５２】
つまりこの第３実施形態の薄膜堆積装置は、反応室内で複数枚の基板Ｗを処理する際に、反応室内に原料ガスＧ１を供給しながら、任意の基板Ｗへの熱伝達を冷媒Ｃ１により遮断して、基板Ｗの表面を原料ガスＧ１の分解温度以下にするものであり、反応室内の雰囲気を変えることなく、他の基板Ｗ上にのみ薄膜を堆積させることができ、個々の基板Ｗ上に異なる品種の積層膜を形成することが可能である。
【００５３】
第１実施形態で説明したのと同様にして膜厚を変化させることも可能である。成膜ステップを切り替える際に、反応室内への原料ガス供給を停止させ、完全に排気するとともに、基板Ｗの表面温度を原料ガスが分解する温度あるいは分解しない温度に達せしめる、インターバルステップを設けるようにしてもよい。
【００５４】
なお、上記の各実施形態では、基板Ｗがプラッタ２の回転に伴われて回転する公転型のＭＯＣＶＤ装置を図示して説明したが、基板Ｗが凹部８内でそれぞれ回転しつつプラッタ２の回転に伴われて回転する自公転型のＭＯＣＶＤ装置であっても、同様の効果が得られる。また上記の各実施形態では、基板Ｗの上面に薄膜が堆積されるフェイスアップ型のＭＯＣＶＤ装置を図示して説明したが、フェイスダウン型のＭＯＣＶＤ装置であっても、同様の効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明に係る薄膜堆積装置および薄膜堆積方法は、反応室内で複数枚の基板に一括に薄膜形成する際に各基板Ｗに所望の成膜条件を選択できるので、異なる品種の積層膜などを効率よく形成することが可能であり、化合物半導体などの薄膜の形成を要するＬＳＩや超高速ＩＣの製造に極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の第１実施形態における薄膜堆積装置の概略全体構成を示す断面図
【図２】図１の薄膜堆積装置の一部を拡大した平面図
【図３】図１の薄膜堆積装置の一部をさらに拡大した断面図
【図４】図１の薄膜堆積装置におけるプロセス処理の処理シーケンスの説明図
【図５】図４の処理シーケンスを用いて基板上に堆積された積層膜の断面図
【図６】本発明の第２実施形態における薄膜堆積装置の一部を拡大した断面図
【図７】本発明の第３実施形態における薄膜堆積装置の一部を拡大した断面図
【符号の説明】
【００５７】
２      プラッタ
３      サセプタ
４      サセプタ回転軸
５      ヒータ
９      遮蔽板
12      バリアガス導入部
13      バリアガス排気部
14      バリアガスガイド板
15      吸着剤
16      冷媒流路
Ｗ      基板
G1      原料ガス
G2      バリアガス
C1      冷媒
【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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