JP2001081569A - 気相成長装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 反応性の高い複数種の原料ガスを供給するた
めの気相成長装置において基板の任意位置でかつ広範囲
の温度測定を精度良く行うことができる気相成長装置を
提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明は、基板ホルダ３に載置された基
板２あるいは基板ホルダ３の温度を非接触で測定する温
度測定手段１３と、反応炉１構成部材と前記基板２への
温度測定用電磁波路とが交差する部分に設けられた窓１
４とを備えている気相成長装置において、複数のガス拡
散室１０の少なくとも２つは前記基板ホルダ３の基板載
置面に平行な面上に並列して配置することを特徴とする
気相成長装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は気相成長装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】気相成長装置における成膜において、例
えば化合物半導体の結晶、特にIII−Vナイトライド系結
晶を基板上に気相成長させる際など、互いに反応性の高
い複数種の原料ガスを気相成長装置の反応炉に供給しな
ければならない場合がある。このような場合、供給され
た原料ガス同士の気相中における反応が基板に達する前
に生じ、その反応生成物が基板上の結晶の成長を妨げる
パーティクルになるなどの現象が生じデバイス製造の歩
留まりの低下の原因となる。

【０００３】そのため、従来反応性の高い複数種の原料
ガスの気相中での反応をできるだけ低く抑える目的の気
相成長装置が例えば特開平９−７１８６６号公報等に提
案されている。

【０００４】図１０に反応性の高い複数種の原料ガスを
供給するための従来の気相成長装置の該略図を示す。

【０００５】図１０において反応炉１０１内には成膜室
１０６が設けられており、成膜室１０６内部にはヒータ
１０７で加熱できる構造を有する基板ホルダ１０８が設
置されている。基板は基板ホルダ１０８の基板載置面上
に配置される。反応炉１０１の上部から二重管となって
いるガス導入管１０２及びガス導入管１０３が導入され
ている。反応炉１０１内には２つのガス拡散室１０４及
びガス拡散室１０５が基板ホルダ１０８の基板載置面に
対して垂直方向に積層されて設けられている。また、反
応炉１０１の両側にはガスの排気を行う排気孔１０９及
び１１０が取り付けられている。

【０００６】外側の導入管１０２はガス拡散室１０４と
つながっている。ガス拡散室１０４内部には拡散板１１
１が設置されている。ガス拡散室１０４の下部にはガス
流路１１２が設けられガス拡散室１０５を素通りして成
膜室１０６に連絡している。

【０００７】内側のガス導入管１０３はガス拡散室１０
４を素通りしてガス拡散室１０５につながっている。ガ
ス拡散室１０５には拡散板１１３が設置されている。拡
散室１０５の下部は多数の孔が開いた吹き出し板１１４
が設置されている。吹き出し板１１４の下部は成膜室１
０６となり、吹き出し板１１４は基板ホルダ１０８上の
基板と対向するよう配置されている。

【０００８】ガス導入管１０２には、原料ガスの一種が
供給され、ガス拡散室１０４に入ってくる。そして拡散
板１１１にあたり拡散室１０４内に広がっていく。そし
てガス流路１１２を通ってガス拡散室１０５を素通りし
て成膜室１０６へ導かれる。

【０００９】ガス導入管１０３には別の種類の原料ガス
が供給され、拡散室１０４を素通りしてガス拡散室１０
５に入ってくる。そこで拡散板１１３にあたり、拡散室
１０４からのガス流路１１２の構成部材の間を抜けて拡
散室１０５内に広がっていく。そして吹き出し板１１４
に設けられた孔を通って成膜室１０６に導かれる。

【００１０】このようにガス拡散室１０４、１０５に導
入された原料ガスは基板ホルダ１０８付近の成膜室１０
６ではじめて均一に混合される。つまり原料ガスは成膜
室１０６に入るまでに完全に分離しているために基板ホ
ルダ１０８上の基板に達する前の反応を最小限に抑える
ことができる。

【００１１】一方、気相成長法においては得られた膜の
特性は成膜時の基板温度に大きく依存するところがあ
る。従って気相成長装置においては成膜時の基板の温度
の管理が非常に重要であり温度管理が十分にできないと
デバイス製造の歩留まりに影響する。従って反応炉内の
基板の任意位置でかつ広い範囲で温度測定を行うことが
できることが必要である。

【００１２】一般に気相成長装置において、基板の温度
を測定するには、反応炉内部のガス流れを阻害しないよ
う反応炉の外側に設置した非接触式の温度計、例えば放
射温度計によって行われる。放射温度計は反応炉の外側
に設置されているので温度測定波長の光が透過するよう
反応炉の上部に透明な石英などからなる窓が形成されて
おり、反応炉の窓を通して基板から反応炉外部に光を透
過させ基板の温度測定を行っている。

【００１３】しかしながら、前述した従来の気相成長装
置にこのような非接触式の温度計を適用しようとすると
反応炉の構造上窓の形成位置が限られ基板の任意位置で
かつ広範囲の測定が困難であるという問題点があった。

【００１４】例えば図１０の気相成長装置において反応
炉１０１の上方に窓を設置し反応炉０１の上方から基板
ホルダ１０８上の基板の表面にほぼ垂直に光を透過させ
て基板表面の温度を測定しようとすると、反応炉１０１
内部には拡散室１０４及び拡散室１０５が基板ホルダ１
０８の基板載置面に対して垂直方向に積層されて設けら
れている上、複数のガス流路１１２等が存在するために
反応炉１０１上部の窓の形成位置がきわめて限られる。

【００１５】また、反応炉１０１の側面に窓を設置し、
反応炉１０１の側面から基板表面に斜めに光を透過させ
て基板表面の温度を測定しようとすると、反応炉１０１
内部には基板ホルダ１０８の基板載置面に対して垂直方
向に積層されて設けられているため光が遮られるため反
応炉１０１側面の窓の形成位置が限られてしまう。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたごとく反応
性の高い複数種の原料ガスを供給するための従来の気相
成長装置においては基板の任意位置でかつ広範囲の温度
測定を行うことは困難であった。本発明は上記問題点に
鑑みてなされたもので、反応性の高い複数種の原料ガス
を供給するための気相成長装置において基板の任意位置
でかつ広範囲の温度測定を精度良く行うことができる気
相成長装置を提供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、基板載置面を
有する基板ホルダを少なくとも備える成膜室及び前記成
膜室に原料ガスを供給する複数のガス拡散室を備える反
応炉を備え、前記基板ホルダに載置された基板に薄膜を
気相成長させる気相成長装置において、前記基板ホルダ
に載置された基板あるいは前記基板ホルダの温度を非接
触で測定する温度測定手段と、前記反応炉の、前記温度
測定手段から前記基板あるいは前記基板ホルダに対する
温度測定用電磁波路と前記反応炉とが交差する部分に設
けられた窓とを備え、かつ前記複数のガス拡散室の少な
くとも２つは前記基板ホルダの基板載置面に平行な面上
に配列して配置されていることを特徴とする気相成長装
置である。

【００１８】本発明によれば、それぞれ異なる組成の原
料ガスを供給する複数のガス拡散室は、従来技術の如く
基板ホルダの基板載置面に対して垂直方向に積層されて
いるのではなく、前記基板ホルダの基板載置面に平行な
面上に並列して配置されているため、基板温度を非接触
で測定する温度測定手段を用いて温度を測定する際に反
応炉内の基板ホルダの基板載置面に垂直方向の構造が簡
素化され、温度測定用電磁波が透過するよう反応炉に設
ける窓を広い範囲にわたって設けることができ、基板の
任意位置でかつ広範囲の測定を複数の位置で精度良く行
うことができる。そのため成膜時の基板の温度の管理を
十分に行うことができ、成膜の再現性を向上させデバイ
ス製造の歩留まりを向上させることができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下にさらに本発明を詳細に説明
する。 （実施例１、比較例）図1は実施例１に係る気相成長装
置の縦断面図である。

【００２０】反応炉１の下部には、基板２を載置する基
板ホルダ３と基板ホルダ３を支持する回転軸４と、基板
２及び基板ホルダ３を加熱するヒータ５が配設されてい
る成膜室６が位置している。反応炉１の外側下部には回
転軸４を回転駆動する回転駆動装置７と、排気口８を介
して反応炉１内の圧力調整及び未反応ガスなどを排気す
る排気装置９が接続されている。

【００２１】また、反応炉１の上部には前記成膜室６内
の基板２の上部方向からそれぞれ異なる組成の原料ガス
を供給する複数のガス拡散室１０（１０ａ、１０ｂ）が
位置している。ガス拡散室１０ａ、１０ｂは前記基板ホ
ルダ３の基板載置面に略平行な面上に並列して配置され
ている。また各々のガス拡散室１０（１０ａ、１０ｂ）
に対しそれぞれ原料ガス、キャリアガス等のガスを導入
するガス導入室１１（１１ａ、１１ｂ）が配置されてい
る。ガス導入室１１（１１ａ、１１ｂ）には外部からガ
ス導入管（図示せず）を通じて原料ガスが供給される。
ガス導入室１１（１１ａ、１１ｂ）とガス拡散室１０
（１０ａ、１０ｂ）との間には複数の孔を有する板状の
壁で隔てられている。ガス拡散室１０（１０ａ、１０
ｂ）と成膜室６の間はそれぞれ複数の孔を有する板状の
開口率が例えば０．３以下、より好ましくは０．１以下
の整流板１２が配設されている。

【００２２】反応炉１外部には前記基板ホルダ３に載置
された基板２あるいは前記基板ホルダ３の温度を非接触
で測定する温度測定手段１３が設けられている。前記温
度測定手段としては放射温度計は、例えば２色温度計な
どの色温度計等が挙げられ、またその他の非接触で測定
する温度測定手段を用いてもよい。

【００２３】前記温度測定手段１３で基板２あるいは前
記基板ホルダ３の温度を測定するために、反応炉１の構
成部材と前記基板への温度測定用電磁波路とが交差する
部分である反応炉１上部に石英からなる窓１４が設けら
れている。前記窓１４の材料としては測定用の光を透過
する材料であれは何であってもよく石英の他ＫＢｒ等が
挙げられる。成膜室６側の窓１４には孔を設けガスの流
れを改善してもよい。前記成膜室６側の窓１４に設ける
孔は整流板１２と同じ密度及び口径であるものが望まし
い。

【００２４】反応炉１を上部から見た（図１の矢印の方
向から見た）横断面図を図２に示す。図２に示すように
複数のガス拡散室１０（１０ａ、１０ｂ）は扇形に分
割、例えば８分割するように配置されている。複数のガ
ス拡散室１０のうち１０ａと１０ｂはそれぞれ異なる種
類の２種類のガスを供給するために設けられており、２
種類のガスが偏りなく均等に成膜室６内に供給されるよ
う交互に配置されている。また、前記窓１４は反応炉１
の半径方向に配置されている。

【００２５】ガス拡散室１０（１０ａ、１０ｂ）は前記
基板ホルダ３の基板載置面に略平行な面上に並列して配
置されているため、窓１４は図1に示す如く反応炉１の
外表面側と成膜室６側の２箇所にのみ設ければよく、基
板２あるいは基板ホルダ３温度を非接触で測定する温度
測定手段を用いて温度を測定する際に反応炉１内の基板
ホルダ３の基板載置面に垂直方向の構造が簡素化され
る。また温度測定用電磁波が透過する窓１４を広く設け
ることができ、基板２及び基板ホルダ３のほぼ全ての位
置を基板上方より望むことができる。

【００２６】実施例１に係る気相成長装置を用いて基板
２上にＧａＮ及びＩｎＧａＮを成膜した。サファイアか
らなる基板２を基板ホルダ３上に載置し、排気装置９で
反応炉１内を排気口８から排気して反応炉１内の圧力を
１００Ｔｏｒｒに調整した。次にヒータ６の加熱によっ
て基板ホルダ３に載置した基板２を水素雰囲気中におい
て１１００℃にに加熱するとともに、回転駆動装置７で
回転軸４を回転駆動して基板ホルダ３に載置した基板２
を１０００ｒｐｍで回転させた。続いて基板２温度を５
００℃に下げた。原料ガスあるいはキャリアガスの成膜
室６への導入はガス導入室１１、ガス拡散室１０、ガス
拡散室１０の整流板１２の孔を通じて介して行われる。
ガス導入室１１ａ、ガス拡散室１０ａ、ガス拡散室１０
ａの整流板１２の孔はＶ族ガスの流路として用い、それ
らを通じてアンモニアを０．５ｍｏｌ／ｍｉｎで供給し
た。一方、ガス導入室１１ｂ、ガス拡散室１０ｂ、ガス
拡散室１０ｂの整流板１２の孔はIII族ガスの流路とし
て用い、それらを通じてＴＭＧ（トリメチルガリウム）
を４０μｍｏｌ／ｍｉｎ供給し、２分間ＧａＮを成長さ
せた。ＴＭＧの供給を停止しＧａＮの成長を停止した
後、基板２温度を８００℃に調節し、再びガス導入室１
１ｂ、ガス拡散室１０ｂ、ガス拡散室１０ｂの整流板１
２の孔を通じてＴＭＧ２０μｍｏｌ／ｍｉｎ及びＴＭＩ
（トリメチルインジウム）８０μｍｏｌ／ｍｉｎの混合
ガスを供給してＩｎＧａＮを成長させた。その際基板２
の表面温度を放射温度計からなる非接触で測定する温度
測定手段１３を用いて複数箇所の位置で測定しその測定
結果をヒータ５の制御に反映させ基板２の温度が一定に
保たれるように行った。

【００２７】得られたＧａＮの膜厚の基板面内分布は±
２％以下となっており、ＩｎＧａＮ相のＩｎ組成の膜厚
の基板面内分布も±２％以下となっていた。

【００２８】このような成膜を５０回繰り返して行っ
た。成膜回数とＧａＮの面内膜厚分布及びＩｎＧａＮの
組成分布のばらつきを示す特性図を図３に示す。図３に
示すように成膜回数を経てもばらつきはほとんど変化し
なかった。

【００２９】一方比較例として基板２の温度を測定しな
いで実施例１と同様に５０回繰り返して成膜した場合の
成膜回数とＧａＮの面内膜厚分布及びＩｎＧａＮの組成
分布のばらつきを図４に示す。図４に示すようにＩｎＧ
ａＮの組成のばらつきは２回目から変化し１０回目には
２０％と拡大していた。またＧａＮ膜は３０回目を超え
るあたりから部分的に白濁するようになり４０回目を過
ぎるところで全面が白濁するようになってしまった。

【００３０】実施例１によれば基板の任意位置でかつ広
範囲の温度測定を精度良く行うことができる。そのため
成膜時の基板の温度の管理を十分に行うことができ、成
膜の再現性を向上させデバイス製造の歩留まりを低下さ
せることができる。る。 （実施例２）実施例２の気相成長装置は、図１、図２に
示す実施例１の反応炉１の上部にかえて、図５及び図６
に示す構成の反応炉上部を使用した。反応炉下部の構成
は実施例１の図１と同様である。

【００３１】図５は実施例２に係る気相成長装置の一部
を示す縦断面図である。

【００３２】反応炉２１の上部には成膜室内の基板の上
部方向からそれぞれ異なる組成の原料ガスを供給する複
数のガス拡散室２２（２２ａ、２２ｂ）が位置してい
る。ガス拡散室２２ａ、２２ｂは基板ホルダの基板載置
面に略平行な面上に並列して配置されている。また各々
のガス拡散室２２（２２ａ、２２ｂ）に対しそれぞれ原
料ガス、キャリアガス等のガスを導入するガス導入室２
３（２３ａ、２３ｂ）が配置されている。ガス導入室２
３（２３ａ、２３ｂ）には外部からガス導入管（図示せ
ず）を通じて原料ガスが供給される。ガス拡散室２２
（２２ａ、２２ｂ）と成膜室の間はそれぞれ複数の孔を
有する板状の整流板２４が配設されている。ガス導入室
２３（２３ａ、２３ｂ）とガス拡散室２２（２２ａ、２
２ｂ）との間にはそれぞれ複数の孔を有する板状の壁で
隔てられている。

【００３３】反応炉２１外部には基板ホルダに載置され
た基板あるいは前記基板ホルダの温度を非接触で測定す
る放射温度計からなる温度測定手段２５が設けられてい
る。

【００３４】前記温度測定手段２５で基板あるいは前記
基板ホルダの温度を測定するために、反応炉２１の構成
部材と前記基板への温度測定用電磁波路とが交差する部
分である反応炉２１上部に石英からなる窓２６が設けら
れている。本実施例では反応炉２１の外表面側と成膜室
側の窓２６で挟まれた部分にはガスが流れないように構
成されているが、反応炉２１の外表面側と成膜室側の窓
２６で挟まれた部分にガスが流れるように構成し、前記
成膜室側の窓２６には孔を設けガスの流れを改善しても
よい。前記成膜室側の窓２６に設ける孔は整流板２４と
同じ密度及び口径であるものが望ましい。

【００３５】反応炉２１を上部から見た（図５の矢印の
方向から見た）横断面図を図６に示す。図６に示すよう
に複数のガス拡散室２２（２２ａ、２２ｂ）は短冊状の
形状で並列して配置されている。複数のガス拡散室２２
の２２ａと２２ｂはそれぞれ異なる種類の２種類のガス
を供給するために設けられており、２種類のガスが偏り
なく均等に成膜室内に供給されるよう交互に配置されて
いる。また、前記窓２６は反応炉２１の直径方向に配置
されている。

【００３６】ガス拡散室２２（２２ａ、２２ｂ）は前記
基板ホルダ３の基板載置面に略平行な面上に並列して配
置されているため、窓２６は反応炉２１の外表面側と成
膜室側の２箇所にのみ設ければよく、基板あるいは基板
ホルダ温度を非接触で測定する温度測定手段を用いて温
度を測定する際に反応炉２１内の基板ホルダの基板載置
面に垂直方向の構造が簡素化される。また温度測定用電
磁波が透過する窓２６を広く設けることができ、基板及
び基板ホルダのほぼ全ての位置を基板上方より望むこと
ができる。

【００３７】実施例２に係る気相成長装置を用いて実施
例１と同様にして基板上にＧａＮ及びＩｎＧａＮを成膜
した。

【００３８】得られたＧａＮの膜厚の基板面内分布は±
２％以下となっており、ＩｎＧａＮ相のＩｎ組成の膜厚
の基板面内分布も±２％以下となっていた。

【００３９】本実施例によれば基板の任意位置でかつ広
範囲の温度測定を精度良く行うことができる。そのため
成膜時の基板の温度の管理を十分に行うことができる。 （実施例３）実施例３の気相成長装置は、図１、図２に
示す実施例１の反応炉１の上部にかえて、図７及び図８
に示す構成の反応炉上部を使用した。反応炉下部の構成
は実施例１の図１と同様である。

【００４０】図７は実施例３に係る気相成長装置の一部
を示す縦断面図である。

【００４１】反応炉３１の上部には成膜室内の基板の上
部方向からそれぞれ異なる組成の原料ガスを供給する複
数のガス拡散室３２（３２ａ、３２ｂ）が位置してい
る。ガス拡散室３２ａ、３２ｂは基板ホルダの基板載置
面に略平行な面上に並列して配置されている。また各々
のガス拡散室３２（３２ａ、３２ｂ）に対しそれぞれ原
料ガス、キャリアガス等のガスを導入するガス導入室３
３（３３ａ、２３ｂ）が配置されている。ガス導入室３
３（３３ａ、３３ｂ）には外部からガス導入管（図示せ
ず）を通じて原料ガスが供給される。ガス拡散室３２
（３２ａ、３２ｂ）と成膜室の間はそれぞれ複数の孔を
有する板状の整流板３４が配設されている。ガス導入室
３３（３３ａ、３３ｂ）とガス拡散室３２（３２ａ、３
２ｂ）との間にはそれぞれ複数の孔を有する板状の壁で
隔てられている。

【００４２】反応炉３１外部には基板ホルダに載置され
た基板あるいは前記基板ホルダの温度を非接触で測定す
る放射温度計からなる温度測定手段３５が設けられてい
る。

【００４３】前記温度測定手段３５で基板あるいは前記
基板ホルダの温度を測定するために、反応炉３１の構成
部材と前記基板への温度測定用電磁波路とが交差する部
分である反応炉３１上部に石英からなる窓３６が設けら
れている。成膜室側の窓３６には孔を設けガスの流れを
改善してもよい。前記成膜室側の窓３６に設ける孔は整
流板３４と同じ密度及び口径であるものが望ましい。

【００４４】反応炉３１を上部から見た（図７の矢印の
方向から見た）横断面図を図８に示す。図８に示すよう
に複数のガス拡散室３２（３２ａ、３２ｂ）は中央部で
２分割し、さらに短冊状の形状に５分割されたものが並
列して配置されている。複数のガス拡散室３２の３２ａ
と３２ｂはそれぞれ異なる種類の２種類のガスを供給す
るために設けられており、２種類のガスが偏りなく均等
に成膜室内に供給されるようそれぞれ互い違いに配置さ
れている。また、前記窓３６は反応炉３１の直径方向に
配置されている。

【００４５】ガス拡散室３２（３２ａ、３２ｂ）は前記
基板ホルダ３の基板載置面に略平行な面上に並列して配
置されているため、窓３６は反応炉３１の外表面側と成
膜室側の２箇所にのみ設ければよく、基板あるいは基板
ホルダ温度を非接触で測定する温度測定手段を用いて温
度を測定する際に反応炉３１内の基板ホルダの基板載置
面に垂直方向の構造が簡素化される。また温度測定用電
磁波が透過する窓３６を広く設けることができ、基板及
び基板ホルダのほぼ全ての位置を基板上方より望むこと
ができる。

【００４６】実施例３に係る気相成長装置を用いて実施
例１と同様にして基板上にＧａＮ及びＩｎＧａＮを成膜
した。

【００４７】得られたＧａＮの膜厚の基板面内分布は±
２％以下となっており、ＩｎＧａＮ相のＩｎ組成の膜厚
の基板面内分布も±２％以下となっていた。

【００４８】本実施例によれば基板の任意位置でかつ広
範囲の温度測定を精度良く行うことができる。そのため
成膜時の基板の温度の管理を十分に行うことができる。 （実施例４）本発明において、複数のガス拡散室の少な
くとも２つが前記基板ホルダの基板載置面に略平行な面
上に並列して配置されていれば良く、一部のガス拡散室
が、前記基板ホルダの基板載置面に垂直方向に積層され
て配列されているものがあってもよい。

【００４９】実施例４の気相成長装置は、図１に示す実
施例１の反応炉１の上部にかえて、図９に示す構成の反
応炉上部を使用した。反応炉下部の構成は実施例１の図
１と同様である。

【００５０】図９は実施例４に係る気相成長装置の一部
を示す縦断面図である。図９に示すように反応炉４１の
上部には成膜室内の基板の上部方向からそれぞれ異なる
組成の原料ガスを供給する複数のガス拡散室４２（４２
ａ、４２ｂ）が位置している。ガス拡散室４２ａの一部
と４２ｂは基板ホルダの基板載置面に略平行な面上に並
列して配置されている。また、ガス拡散室４２ａの一部
はガス拡散室４２ｂの上部に積層された構造となってい
る。

【００５１】また各々のガス拡散室４２（４２ａ、４２
ｂ）に対しそれぞれ原料ガス、キャリアガス等のガスを
導入するガス導入室４３（４３ａ、４３ｂ）が配置され
ている。ガス導入室４３（４３ａ、４３ｂ）には外部か
らガス導入管（図示せず）を通じて原料ガスが供給され
る。複数のガス拡散室４２の４２ａと４２ｂはそれぞれ
異なる種類の２種類のガスを供給するために設けられて
いる。ガス拡散室４２（４２ａ、４２ｂ）と成膜室の間
はそれぞれ複数の孔を有する板状の整流板４４が配設さ
れている。ガス導入室４３（４３ａ、４３ｂ）とガス拡
散室４２（４２ａ、４２ｂ）との間にはそれぞれ複数の
孔を有する板状の壁で隔てられている。

【００５２】反応炉４１外部には基板ホルダに載置され
た基板あるいは前記基板ホルダの温度を非接触で測定す
る温度測定手段４５が設けられている。

【００５３】前記温度測定手段４５で基板あるいは前記
基板ホルダの温度を測定するために、反応炉４１の構成
部材と前記基板への温度測定用電磁波路とが交差する部
分である反応炉４１上部に石英からなる窓４６が設けら
れている。成膜室側の窓４６には孔を設けガスの流れを
改善してもよい。前記成膜室側の窓４６に設ける孔は整
流板４４と同じ密度及び口径であるものが望ましい。

【００５４】ガス拡散室４２（４２ａ、４２ｂ）は前記
基板ホルダの基板載置面に略平行な面上に並列して配置
されているため、窓４６は反応炉４１の外表面側と成膜
室側の２箇所にのみ設ければよく、基板あるいは基板ホ
ルダ温度を非接触で測定する放射温度計からなる温度測
定手段４５を用いて温度を測定する際に反応炉４１内の
基板ホルダの基板載置面に垂直方向の構造が簡素化され
る。また温度測定用電磁波が透過する窓４６を広く設け
ることができ、基板及び基板ホルダのほぼ全ての位置を
基板上方より望むことができる。

【００５５】実施例４に係る気相成長装置を用いて実施
例１と同様にして基板上にＧａＮ及びＩｎＧａＮを成膜
した。

【００５６】得られたＧａＮの膜厚の基板面内分布は±
２％以下となっており、ＩｎＧａＮ相のＩｎ組成の膜厚
の基板面内分布も±２％以下となっていた。

【００５７】本実施例によれば基板の任意位置でかつ広
範囲の温度測定を精度良く行うことができる。そのため
成膜時の基板の温度の管理を十分に行うことができる。

【００５８】なお、本発明の気相成長装置にて形成する
膜は実施例の如くＧａＮ、ＩｎＧａＮに限定されるもの
ではなくＡｌＧａＮ他、他の化合物半導体をはじめとす
る半導体装置製造に用いるものであっても構わない。

【００５９】また、膜の形成条件も実施例に記載したも
のに限定されるものではなく成膜が良好に行える条件で
あればよい。

【００６０】

【発明の効果】本発明によれば反応性の高い複数種の原
料ガスを供給するための気相成長装置において、基板の
任意位置でかつ広範囲の温度測定を精度良く行うことが
できる。そのため成膜時の基板の温度の管理を十分に行
うことができ、成膜の再現性を向上させデバイス製造の
歩留まりを低下させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例１に係る気相成長装置の縦断面図。

【図２】 実施例１に係る気相成長装置の反応炉の横断
面図。

【図３】 実施例１の気相成長装置を用いて成膜した際
の成膜回数とＧａＮの面内膜厚分布及びＩｎＧａＮの組
成分布のばらつきを示す特性図。

【図４】 比較例の成膜回数とＧａＮの面内膜厚分布及
びＩｎＧａＮの組成分布のばらつきを示す特性図。

【図５】 実施例２に係る気相成長装置の一部を示す縦
断面図。

【図６】 実施例２に係る気相成長装置の反応炉の横断
面図。

【図７】 実施例３に係る気相成長装置の一部を示す縦
断面図。

【図８】 実施例３に係る気相成長装置の反応炉の横断
面図。

【図９】 実施例４に係る気相成長装置の一部を示す縦
断面図。

【図１０】 従来の気相成長装置の該略図。

【符号の説明】

１、２１、３１、４１…反応炉 ２…基板 ３…基板ホルダ ４…回転軸 ５…ヒータ ６…成膜室 ７…回転駆動装置 ８…排気口 ９…排気装置 １０（１０ａ、１０ｂ）、２２（２２ａ，２２ｂ）、３
２（３２ａ，３２ｂ）、４２（４２ａ，４２ｂ）…ガス
拡散室 １１（１１ａ、１１ｂ）、２３（２３ａ、２３ｂ）、３
３（３３ａ、３３ｂ）、４３（４３ａ、４３ｂ）…ガス
導入室 １２、２４、３４、４４…整流板 １３、２５、３５、４５…非接触で測定する温度測定手
段 １４、２６、３６、４６…窓

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 磯本 建次 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝マイクロエレクトロニクスセン ター内 (72)発明者 衣川 佳之 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝マイクロエレクトロニクスセン ター内 (72)発明者 佐藤 裕輔 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 Ｆターム(参考） 4K030 AA11 AA17 BA08 BA11 BA38 CA05 EA03 FA10 JA10 KA37 KA39 5F045 AB14 AB17 AC08 AC12 AD09 AD12 AF09 BB02 BB08 DP15 DP27 EC03 EF05 EF13 EK07 GB05

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板載置面を有する基板ホルダを少なくと
   も備える成膜室及び前記成膜室に原料ガスを供給する複
   数のガス拡散室を備える反応炉を備え、前記基板ホルダ
   に載置された基板に薄膜を気相成長させる気相成長装置
   において、前記基板ホルダに載置された基板あるいは前
   記基板ホルダの温度を非接触で測定する温度測定手段
   と、前記反応炉の、前記温度測定手段から前記基板ある
   いは前記基板ホルダに対する温度測定用電磁波路と前記
   反応炉とが交差する部分に設けられた窓とを備え、かつ
   前記複数のガス拡散室の少なくとも２つは前記基板ホル
   ダの基板載置面に平行な面上に配列して配置されている
   ことを特徴とする気相成長装置。