JP4678386B2 - 気相成長装置および気相成長方法 - Google Patents

Description

この発明は、気相成長装置および気相成長方法に関し、より特定的には、サセプタに処理対象物を搭載した状態で気相成長法により成膜を行なう気相成長装置および気相成長方法に関する。

従来、保持部材であるサセプタに処理対象物である基板を搭載した状態で、当該基板表面に気相成長法により成膜を行なう気相成長装置および気相成長方法が知られている。このような気相成長法による成膜では、形成される膜の特性を良好なものとするために、成膜時における基板の表面温度を均一に保つことが重要である。そのため、従来から基板を保持するサセプタにおいて、基板の温度の均一性を向上させるための様々な提案がなされている（たとえば、特許文献１および特許文献２参照）。

上記特許文献１では、保持部材を構成するたウェハ収容体にウェハ（基板）を搭載する気相成長装置であって、ウェハ収容体の材料を適宜選択することにより、ウェハ収容体裏面からウェハ表面に向かう熱伝達経路の熱抵抗と、ウェハ収容体裏面からウェハ収容体表面に向かう熱伝達経路の熱抵抗とをほぼ同等とすることが開示されている。特許文献１では、このような構成によって、ウェハ収容体表面の温度とウェハ表面の温度とに差が生じることを防止し、結果としてウェハ周縁部の表面温度がウェハ収容体の表面温度に影響されることに起因するウェハの表面温度の不均一化を防止できるとしている。

また、上記特許文献２では、特許文献１と同様に、保持部材を構成するウェハ収容体にウェハ（基板）を搭載する気相成長装置であって、ウェハ収容体を熱流伝導部と、当該熱流伝導部上に積層されウェハを収容するための空部が形成された熱流制御部という２層からなる積層構造とし、これらの熱流伝導部および熱流制御部の材料を選択することにより、熱流伝導部からウェハ表面に向かう熱伝達経路の熱抵抗と、熱流伝達部から熱流制御部表面に向かう熱伝達経路の熱抵抗とを調整することが開示されている。この結果、結果的にウェハ収容体の表面（熱流制御部表面）の温度とウェハ表面の温度とに差が生じることを防止し、結果としてウェハの表面温度の不均一化を防止できるとしている。
特開２００４−７２０５３号公報 特開２００４−７２０５４号公報

上述した従来の保持部材では、当該保持部材においてヒータに対向する面（底面）を含む部分は単一の材料によって構成されている。そのため、保持部材にヒータから伝達された熱が保持部材のヒータに対向する面を含む部分の外周部から熱が放散されることに起因して、保持部材の基板搭載面における温度分布が不均一になる場合があった。この結果、保持部材の基板搭載面に配置された基板についても表面温度に分布が生じ、結果的に形成される膜の性質が劣化する（たとえば膜厚や組成に分布が生じる）場合があった。

この発明は、上記のような課題を解決するために成されたものであり、この発明の目的は、保持部材に保持される処理対象物としての基板に対して気相成長法を用いて成膜処理を行なうときに、基板の表面温度を従来よりも均一化することが可能な気相成長装置および気相成長方法を提供することである。

この発明に従った気相成長装置は、処理対象物を搭載する保持部材を備える。保持部材は、保持部材本体と均熱部材とを含む。保持部材本体には、主表面から当該主表面と反対側の裏面にまで到達する貫通孔が形成されている。均熱部材は、保持部材本体に形成された貫通孔に配置され、保持部材本体を構成する材料より熱伝導率の大きい材料からなる。貫通孔の延在方向における均熱部材の長さは、貫通孔の延在方向における貫通孔の長さより長くなっている。均熱部材は、貫通孔の延在方向に対して垂直な方向における断面積が保持部材本体の裏面側から主表面側に向けて徐々に大きくなるように形成されている。

このようにすれば、保持部材本体の主表面側における均熱部材の表面に処理対象物を配置し、裏面側にヒータなどの加熱部材を配置することにより、均熱部材を介して加熱部材から発生する熱を処理対象物に確実に伝えることができる。また、均熱部材を構成する材料より保持部材本体を構成する材料の方が熱伝導率は小さいので、加熱部材から均熱部材に伝えられた熱は保持部材本体へ放散されるよりも、裏面側から主表面側へ均熱部材内部をそのまま伝わりやすい。つまり、均熱部材から保持部材本体へ放散される熱量を低減できる。そのため、均熱部材に伝えられた熱量のうち、処理対象物の昇温に利用される熱量の割合を高めることができる。

また、均熱部材が保持部材本体より熱伝導率の大きな材料により構成されるので、均熱部材中では保持部材本体を構成する材料よりも熱の拡散、均一化がより促進される。そのため、保持部材が保持部材本体を構成する材料により一体として形成された場合より、処理対象物を均一に加熱することができる。

また、均熱部材の長さが貫通孔の長さと異なっているため、均熱部材の長さが貫通孔の長さと同じ場合（つまり保持部材本体の厚みと均熱部材の厚みとが同じ場合）に比べて、均熱部材表面（裏面側の表面）と加熱部材との距離を変更することで均熱部材と加熱部材との間の熱抵抗を変更できる。そのため、処理対象物の温度を均一化するために当該熱抵抗を調整することができる。

この発明に従った気相成長方法は、上記気相成長装置を用いる気相成長方法であって、保持部材の主表面側に露出する前記均熱部材の表面上に処理対象物を搭載する工程と、処理対象物に対向する領域に反応ガスを供給することにより、処理対象物の表面上に膜を成長させる工程とを備える。このようにすれば、処理対象物を均一に加熱した状態で成膜を行なうことができるので、形成される膜の膜質を向上させることができる。

本発明によれば、処理対象物を従来より均一に加熱することができるため、処理対象物の表面に形成される膜の膜質を向上させることができる。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。

（実施の形態１）
図１は、本発明に従った気相成長装置である処理装置の実施の形態１の断面模式図である。図２は、図１に示した処理装置のサセプタおよびヒータを示す部分断面模式図である。図１および図２を参照して、本発明による処理装置１を説明する。

図１および図２に示すように、本発明による処理装置１は、反応管２と、反応管２の底壁に設置されたサセプタ５と、反応管２の内部に反応ガスなどを供給するためのガス供給部１１と、反応管２の内部から反応済みのガスや雰囲気ガスなどを排出するためのガス排気部１３と、サセプタ５を介して当該サセプタ５上に搭載される基板を加熱するためのヒータ９と、これらのヒータ９、サセプタ５、ガス供給部１１およびガス排気部１３などを制御するための制御部（図示せず）とを備える。反応管２は、たとえば図１の主面に垂直な方向における断面が四角形状であって、筒状の形状を有している。

反応管２の底壁には、サセプタ５を配置するための開口部が形成されている。当該開口部に配置されたサセプタ５は、円板状のベース部材２０と、このベース部材２０に形成された開口部２２に嵌め込まれて固定されている均熱部材１８と、ベース部材２０の基板７が搭載される側である表面とは反対側の裏面の中央部に接続された軸１６とからなる。サセプタ５は、軸１６を中心として回転可能になっている。軸１６には、サセプタ５を回転させるための駆動部材が接続される。駆動部材としては、任意の構成を用いることができるが、たとえばモータなどを用いることができる。

ベース部材２０に形成された開口部２２の平面形状は任意の形状とすることができる。たとえば、開口部２２の平面形状を円形状としてもよい。この場合、開口部２２に埋込まれる均熱部材１８の平面形状も円形状とすることが好ましい。この開口部２２および均熱部材１８の平面形状は、サセプタ５の均熱部材１８上に搭載される基板７の平面形状と実質的に同じ形状とすることが好ましい。なお、開口部２２は、ベース部材２０において、軸１６が接続された中央部を中心とした円周上に複数個形成されている。

ベース部材２０を構成する材料としては、たとえば、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素やそれらの混合物などを用いることができる。また、均熱部材１８を構成する材料としては、ベース部材２０を構成する材料よりも熱伝導率の大きな材料を用いる。たとえば、均熱部材１８を構成する材料として、グラファイト、炭化ケイ素などを用いることができる。

また、図２に示すように、サセプタ５では、ベース部材２０の厚みＴよりも、均熱部材１８の厚みＴ１の方が大きくなっている。また、ベース部材２０の主表面（基板７を搭載する側の面である表面）の位置と、均熱部材１８の上部表面（基板７を搭載する表面）の位置とは一致している。このため、ベース部材２０の主表面と反対側の面である裏面側では、均熱部材１８がベース部材２０の裏面から突出した状態になっている。このようにすれば、ベース部材２０の厚みＴと均熱部材１８の厚みＴ１とが同じ場合よりも、均熱部材１８のヒータ９に対向する面（裏面）とヒータ９の表面との間の距離を小さくすることができる。この結果、ヒータ９と均熱部材１８との間の熱抵抗を小さくすることができる。したがって、ヒータ９から発生した熱を効率的に均熱部材１８に伝えることができる。このため、均熱部材１８を介して基板７を効率的に加熱することができる。

また、均熱部材１８を構成する材料として、ベース部材２０よりも熱伝導率の大きな材料を用いているので、均熱部材１８を構成する材料の熱伝導率がベース部材２０を構成する材料の熱伝導率と同じである場合に比べて、均熱部材１８からベース部材２０へと伝わる熱量を少なくできる。したがって、均熱部材１８に加えられた熱量のうち基板７の加熱に用いられない熱量を少なくすることができるので、基板７の加熱を効率的に行なうことができる。

次に、図１および図２に示した処理装置における基板７の処理方法を、図１〜図３を参照しながら簡単に説明する。

図３は、図１および図２に示した処理装置を用いた気相成長方法である基板の処理方法を説明するためのフローチャートである。図１〜図３を参照して、図１および図２に示した処理装置１を用いた基板の処理方法では、まず基板準備工程（Ｓ１００）を実施する。具体的には、サセプタ５の基板搭載面である主表面（上部表面）上に処理対象物である基板７を搭載する。基板７は、均熱部材１８上に搭載される。また、基板７は任意の固定具によってその位置を固定されていてもよい。たとえば、ベース部材２０の上部表面の位置よりも、均熱部材１８の上部表面の位置をヒータ９側に後退させてもよい。このようにして、均熱部材１８の上部表面を底壁とする凹部を形成しておき、当該凹部の中に基板７を配置してもよい。

次に、成膜工程（Ｓ２００）を実施する。この成膜工程（Ｓ２００）においては、まず、ガス排気部１３を動作させることにより、反応管２の内部から矢印１４に示すように雰囲気ガスを排気する。この結果、反応管２の内部の圧力が所定の圧力にセットされる。その後、ヒータ９に電力を投入する。この結果、基板７がサセプタ５の均熱部材１８を介して加熱されることになる。そして、軸１６を回転させることにより、サセプタ５を回転させる。なお、図示しない測温部材により基板７の温度は測定される。

上述のように基板７を加熱することにより、基板７の温度が所定の処理温度になったところで、基板７と対向する領域に原料ガスをガス供給部１１から矢印１２に示すように供給する。供給された原料ガスが反応管２の内部において分解されることにより、基板７の表面に膜が形成される。そして、所定の膜厚の膜が基板７の表面に形成された時点で、原料ガスの反応管２への供給を停止する。このようにして、成膜工程（Ｓ２００）が実施される。

図４は、図１および図２に示した処理装置の実施の形態１の変形例を示す部分断面模式図である。図４を参照して、本発明による処理装置の実施の形態１の変形例を説明する。なお、図４は図２に対応する。

図４に示すように、本発明による処理装置の実施の形態１の変形例は、基本的には図１および図２に示した処理装置１と同様の構造を備えるが、均熱部材１８とベース部材２０との間に断熱層２４が形成されている点が異なる。すなわち、図４に示すように、均熱部材１８の側面とベース部材２０の開口部２２の内周側面との間に断熱層２４が形成されている。断熱層２４としては、均熱部材１８からベース部材２０へと伝達される熱量を低減することができれば任意の構造を採用することができる。たとえば、断熱層２４として、均熱部材１８およびベース部材２０のいずれよりも熱伝導率の小さい素材からなる層を形成してもよい。断熱層２４は、均熱部材１８の側面上に形成してもよいし、ベース部材２０の開口部２２の内周側面上に形成してもよい。また、断熱層２４を構成する材料としては、石英、アルミナ、窒化ホウ素などを用いることができる。このような構成とすることにより、均熱部材１８からベース部材２０へと伝わる熱量を低減することができるので、基板７の加熱に用いられることなく均熱部材１８からベース部材２０へと伝達される熱量を低減できる。この結果、基板７の加熱をより効率的に行なうことができる。

また、断熱層２４が形成されていることにより均熱部材１８の外周部からベース部材２０へと与えられる熱量を低減できるので、均熱部材１８の基板７の裏面と平行な方向における断面内での熱の分布のばらつきをより低減することができる。この結果、基板７をより均一に加熱することができる。

（実施の形態２）
図５は、本発明による処理装置の実施の形態２を示す部分断面模式図である。図５を参照して、本発明による処理装置の実施の形態２を説明する。なお、図５は図２に対応する。

図５に示した処理装置は、基本的には図１および図２に示した処理装置１と同様の構造を備えるが、均熱部材２８の厚みＴ２がベース部材２０の厚みＴよりも小さくなっている点が図１および図２に示した処理装置とは異なっている。すなわち、均熱部材２８の上部表面（基板７を搭載する表面）の位置が、ベース部材２０の上部表面の位置と一致する一方、均熱部材２８の裏面（ヒータ９と対向する面）がベース部材２０の裏面の位置よりベース部材の内側へ後退した状態になっている。このようにすれば、均熱部材２８の厚みＴ２をベース部材２０の厚みＴと同じにした場合に比べて、均熱部材１８自体の熱抵抗（均熱部材１８のヒータ９に対向する裏面から基板７を搭載する上部表面までの伝熱経路における熱抵抗）の絶対値を小さくすることができる。この結果、ヒータ９から均熱部材１８までの距離が十分小さく、ヒータ９と均熱部材１８の裏面との間の熱抵抗が大きな問題とならない場合には、基板７をより効率的に加熱することができる。

また、図５に示した処理装置では、図１および図２に示した処理装置と同様に、均熱部材２８を構成する材料として、ベース部材２０よりも熱伝導率の大きな材料を用いているので、均熱部材２８を構成する材料の熱伝導率がベース部材２０を構成する材料の熱伝導率と同じである場合に比べて、均熱部材２８からベース部材２０へと伝わる熱量を少なくできる。したがって、均熱部材２８に加えられた熱量のうち基板７の加熱に用いられない熱量を少なくすることができるので、基板７の加熱を効率的に行なうことができる。

図６は、図５に示した処理装置の実施の形態２の変形例を示す部分断面模式図である。図６を参照して、本発明による処理装置の実施の形態２の変形例を説明する。

図６に示した処理装置は、基本的には図５に示した処理装置と同様の構造を備えるが、均熱部材２８の側面とベース部材２０の開口部２２の内周側面との間に断熱層２４が形成されている点が異なる。このようにすれば、図５に示した処理装置によって得られる効果に加えて、断熱層２４が形成されているため、均熱部材２８からベース部材２０への熱伝達を抑制することができる。この結果、均熱部材２８にヒータ９から入力された熱量に対する、基板７を加熱するために用いられる熱量の割合を大きくすることができる。このため、基板７の加熱をより効率的に行なうことができる。

また、均熱部材２８の外周部からベース部材２０へと与えられる熱量を低減できるので、均熱部材２８の基板７の裏面と平行な方向における断面内での熱の分布のばらつきをより低減することができる。この結果、基板７をより均一に加熱することができる。

（実施の形態３）
図７は、本発明による処理装置の実施の形態３を示す部分断面模式図である。図７を参照して、本発明による処理装置の実施の形態３を説明する。なお、図７は図２に対応する。

図７を参照して、本発明による処理装置の実施の形態３は、基本的には図１および図２に示した処理装置と同様の構成を備えるが、サセプタ５における均熱部材３８およびベース部材２０の形状が異なっている。具体的には、ベース部材２０では、ヒータ９に対向する側の表面である裏面側から基板７を搭載する側の面である主表面側に向けて開口部２２の幅が徐々に広がるように当該開口部２２が形成されている。また、この開口部２２の形状に沿うように、均熱部材３８の形状も調整されている。具体的には、均熱部材３８のヒータ９と対向する側の表面である裏面から、均熱部材３８の基板７を搭載する側の面である表面（基板搭載面）に向けて、均熱部材３８の幅が徐々に広がるように均熱部材３８が形成されている。また、均熱部材３８の厚さとベース部材２０の厚さとは実質的に同一になっている。

このようにすれば、ヒータ９表面の比較的狭い領域と均熱部材３８の裏面とが対向することになる。このため、ヒータ９において温度分布の不均一が発生しているような場合であっても、均熱部材３８の裏面と対向する比較的狭い領域について見れば温度分布の均一性がある程度確保されているような場合に、そのような温度分布の比較的均一なヒータ９の領域からの熱を、均熱部材３８の裏面を介して均熱部材３８に伝えることができる。そして、均熱部材３８においては、裏面側から基板７が搭載されている表面側に向けて熱が伝わっていく過程において、均熱部材３８中での温度分布の均一性（基板７が搭載されている表面に平行な断面内における温度分布の均一性）を高めることができる。これは、均熱部材３８が相対的に熱伝導率の大きな材料によって構成されているためである。この結果、基板７の均熱部材３８と接触する表面全体をほぼ均一に加熱することができるので、基板７の温度の均一化を促進することができる。

また、図７に示した処理装置では、図１および図２に示した処理装置と同様に、均熱部材３８を構成する材料として、ベース部材２０よりも熱伝導率の大きな材料を用いているので、均熱部材３８を構成する材料の熱伝導率がベース部材２０を構成する材料の熱伝導率と同じである場合に比べて、均熱部材３８からベース部材２０へと伝わる熱量を少なくできる。したがって、均熱部材３８に加えられた熱量のうち基板７の加熱に用いられる熱量の割合を大きくすることができるので、基板７の加熱を効率的に行なうことができる。

図８は、図７に示した本発明による処理装置の実施の形態３の第１の変形例を示す部分断面模式図である。図８を参照して、本発明による処理装置の実施の形態３の第１の変形例を説明する。

図８に示した処理装置は、基本的には図７に示した処理装置と同様の構造を備えるが、均熱部材３８とベース部材２０の開口部２２の内周側面との間に断熱層２４を配置している点が図７に示した処理装置とは異なっている。このような断熱層２４を配置することによって、図７に示した処理装置と同様の効果を得ることができるとともに、図６に示した処理装置と同様に、均熱部材３８からベース部材２０に伝えられる熱量を低減することができる。この結果、ヒータ９から均熱部材３８に入力された熱量のうち、基板７の加熱に用いられずにベース部材２０へと伝達される熱量を低減できる。この結果、基板７の加熱をより効率的に行なうことができる。

また、均熱部材３８の外周部からベース部材２０へと与えられる熱量を低減できるので、均熱部材３８の基板７の裏面と平行な方向における断面内での熱の分布のばらつきをより低減することができる。この結果、基板７をより均一に加熱することができる。

図９は、図７に示した本発明による処理装置の実施の形態３の第２の変形例を示す部分断面模式図である。図９を参照して、本発明による処理装置の実施の形態３の第２の変形例を説明する。

図９に示した処理装置は、基本的には図８に示した処理装置と同様の構成を備えるが、均熱部材３８およびベース部材２０の形状が異なっている。すなわち、図９に示した処理装置では、均熱部材３８の厚みＴ２がベース部材２０の厚みＴよりも小さくなっている。また、ベース部材２０において均熱部材３８を挿入固定するための開口部２２は、均熱部材３８と接触する側壁（上部側壁）についてはヒータ９側から基板７が搭載される表面側に向けて開口部２２の幅が広がるように傾斜した側面を有するように形成されている。一方、開口部２２のヒータ９と対向する側の端部に位置する下部側壁２３は、ベース部材２０の裏面に対して垂直な方向に延びるように形成されている。このようにすれば、図８に示した処理装置と同様の効果が得られるとともに、均熱部材３８厚みＴ２をベース部材２０厚みＴと同じ程度の厚みとした場合よりも、図５や図６に示した処理装置と同様に均熱部材３８の底面から上面までの間のトータルの熱抵抗を小さくできる。このため、基板７をより効率的に加熱することができる。

また、ベース部材２０の開口部２２について、下部側壁２３をベース部材２０の表面に対して垂直となるように形成しているので、下部側壁２３が開口部２２の他の側壁部分と同様にベース部材２０の表面に対して傾斜している場合のように下部側壁２３によって均熱部材３８の底壁の外周部が覆われることはない。そのため、ヒータ９からの均熱部材３８の底壁外周部への熱の伝達が下部側壁２３によって妨げられるといった問題の発生を抑制できる。

図１０は、本発明による処理装置の実施の形態３の第３の変形例を示す部分断面模式図である。図１０を参照して、本発明による処理装置の実施の形態３の第３の変形例を説明する。

図１０に示した処理装置は、基本的には図８に示した処理装置と同様の構造を備えるが、均熱部材３８の形状が図８に示した処理装置とは異なっている。具体的には、図１０に示した処理装置では、均熱部材３８の厚みＴ１がベース部材２０の厚みＴよりも大きくなっている。このため、図１、図２、図４などに示した処理装置と同様に、均熱部材３８の底面とヒータ９との間の距離が、ベース部材２０の裏面とヒータ９との間の距離より小さくなっている。このようにすれば、図８に示した処理装置によって得られる効果に加えて、ヒータ９から均熱部材３８に入熱される経路（均熱部材３８の底面とヒータ９との間の空間）の熱抵抗を小さくすることができる。この結果、効果的に均熱部材３８を加熱することができる。

（実施の形態４）
図１１は、本発明による処理装置の実施の形態４を示す部分断面模式図である。図１１を参照して、本発明による処理装置の実施の形態４を説明する。

図１１に示した処理装置は、基本的には図７に示した処理装置と同様の構造を備えるが、均熱部材４８およびベース部材２０の形状が異なっている。すなわち、図１１に示した処理装置では、均熱部材４８のヒータ９に対向する側である裏面側から、基板７を搭載する側の面である表面に向けて均熱部材４８の幅が徐々に狭くなっている。このようにすれば、ヒータ９の相対的により広い面積から放出される熱を均熱部材４８の裏面で受取ることができる。そして、均熱部材４８において裏面側から表面側に向けて熱が伝わる過程で、均熱部材４８の断面積が徐々に小さくなることにより、均熱部材４８の裏面に入力された熱がより狭い面積に集中することになる。この結果、基板７をより効率的に加熱することができる。また、均熱部材４８において裏面側から入力された熱が徐々により狭い面積へと集中していく過程で、均熱部材４８の裏面において入熱量の局所的なばらつきがある場合であっても、このばらつきが平均化される。この結果、基板７をより均一に加熱することができる。

また、図１１に示した処理装置では、図１および図２に示した処理装置と同様に、均熱部材４８を構成する材料として、ベース部材２０よりも熱伝導率の大きな材料を用いているので、均熱部材４８を構成する材料の熱伝導率がベース部材２０を構成する材料の熱伝導率と同じである場合に比べて、均熱部材４８からベース部材２０へと伝わる熱量を少なくできる。したがって、均熱部材４８に加えられた熱量のうち基板７の加熱に用いられない熱量を少なくすることができるので、基板７の加熱を効率的に行なうことができる。

図１２は、図１１に示した本発明による処理装置の実施の形態４の第１の変形例を示す部分断面模式図である。図１２を参照して、本発明による処理装置の実施の形態４の第１の変形例を説明する。

図１２に示した処理装置は、基本的には図１１に示した処理装置と同様の構造を備えるが、断熱部材４８とベース部材２０との間に断熱層２４が形成されている点が異なる。このようにすれば、図１１に示した処理装置に得られる効果に加えて、断熱層２４が形成されることによって均熱部材４８からベース部材２０へと伝えられる熱量を低減できる。この結果、均熱部材４８の裏面側から入力された熱量に対する、基板７の加熱に用いられる熱量の割合を向上させることができる。この結果、基板７をより効率的に加熱することができる。

また、均熱部材４８の外周部からベース部材２０へと与えられる熱量を低減できるので、均熱部材４８の基板７の裏面と平行な方向における断面内での熱の分布のばらつきをより低減することができる。この結果、基板７をより均一に加熱することができる。

図１３は、本発明による処理装置の実施の形態４の第２の変形例を示す部分断面模式図である。図１３を参照して、本発明による処理装置の実施の形態４の第２の変形例を説明する。

図１３に示した処理装置は、基本的には図１２に示した処理装置と同様の構造を備えるが、均熱部材４８の厚みＴ２がベース部材２０の厚みＴよりも小さくなっている点が異なる。このようにすれば、均熱部材４８の裏面から表面に向けてのトータルの熱抵抗を低減できる。この結果、基板７をより効率的に加熱することができる。

図１４は、本発明による処理装置の実施の形態４の第３の変形例を示す部分断面模式図である。図１４を参照して、本発明による処理装置の実施の形態４の第３の変形例を説明する。

図１４に示した処理装置は、基本的には図１２に示した処理装置と同様の構造を備えるが、均熱部材４８の厚みＴ１がベース部材２０の厚みＴよりも厚くなっている点が図１２に示した処理装置とは異なっている。このようにすれば、図１２に示した処理装置によって得られる効果に加えて、ヒータ９から均熱部材４８への入熱をより効果的に行なうことができる。すなわち、均熱部材４８の厚みＴ１をベース部材２０の厚みＴと同じにした場合に比べて、均熱部材４８のヒータ９と対向する面である裏面とヒータ９との間の距離を小さくすることができる。この結果、ヒータ９から均熱部材４８の裏面までの間の熱抵抗を小さくすることができる。

なお、上述した実施の形態２〜４に示した処理装置を用いても、図３に示した気相成長方法を実施することができる。

上述した本発明の実施の形態と一部重複する部分もあるが、以下日本発明の特徴的な構成を列挙する。

この発明に従った気相成長装置としての処理装置１は、図１、図２、図４〜図６、図９、図１０、図１３、図１４に示すように、処理対象物としての基板７を搭載する保持部材としてのサセプタ５を備える。サセプタ５は、保持部材本体としてのベース部材２０と均熱部材１８、２８、３８、４８とを含む。ベース部材２０には、主表面から当該主表面と反対側の裏面にまで到達する貫通孔としての開口部２２が形成されている。均熱部材１８、２８、３８、４８は、ベース部材２０に形成された開口部２２に配置され、ベース部材２０を構成する材料より熱伝導率の大きい材料からなる。開口部２２の延在方向における均熱部材１８、２８、３８、４８の長さは、開口部２２の延在方向における開口部２２の長さと異なっている。

このようにすれば、ベース部材２０の主表面側における均熱部材１８、２８、３８、４８の表面に基板７を配置し、裏面側に加熱部材としてのヒータ９を配置することにより、均熱部材１８、２８、３８、４８を介してヒータ９から発生する熱を基板７に確実に伝えることができる。また、均熱部材１８、２８、３８、４８を構成する材料よりベース部材２０を構成する材料の方が熱伝導率は小さいので、ヒータ９から均熱部材１８、２８、３８、４８に伝えられた熱はベース部材２０へ放散されるよりも、裏面側から主表面側へ均熱部材１８、２８、３８、４８内部をそのまま伝わりやすい。つまり、均熱部材１８、２８、３８、４８からベース部材２０へ放散される熱量を低減できる。そのため、均熱部材１８、２、３８、４８に伝えられた熱量に対する、基板７の昇温に利用される熱量の割合を高めることができる。

また、均熱部材１８、２８、３８、４８がベース部材２０より熱伝導率の大きな材料により構成されるので、均熱部材１８、２８、３８、４８中ではベース部材２０中よりも熱の拡散、均一化がより促進される。そのため、サセプタ５がベース部材２０を構成する材料により一体として形成された場合より、基板７を均一に加熱することができる。

また、均熱部材１８、２８、３８、４８の長さが開口部２２の延在方向における長さ（ベース部材２０の厚さＴ）と異なっているため、均熱部材１８、２８、３８、４８の長さが開口部２２の長さと同じ場合に比べて、均熱部材１８、２８、３８、４８の裏面とヒータ９との距離を変更することで均熱部材１８、２８、３８、４８とヒータ９との間の熱抵抗を変更できる。そのため、基板７の温度を均一化するために当該熱抵抗を調整することができる。

上記処理装置において、開口部２２の延在方向における均熱部材１８、３８、４８の長さは、図１、図２、図４、図１０、図１４に示すように、開口部２２の延在方向における開口部２２の長さより長くなっていてもよい。また、ベース部材２０の主表面側では、均熱部材１８、３８、４８の表面の位置がベース部材２０の主表面の位置と一致している。この場合、ベース部材２０の裏面側では、均熱部材１８、３８、４８の表面をベース部材２０の裏面より突出した状態にできる。そのため、ベース部材２０の裏面側において、ヒータ９に均熱部材１８、３８、４８の表面をより近づけることができる。このため、ヒータ９から均熱部材１８、３８、４８までの熱抵抗を低減できる。その結果、ベース部材２０の主表面側において均熱部材１８、３８、４８の表面上に搭載される基板７を効率的に加熱することができる。

上記処理装置において、図５、図６、図９、図１３に示すように、開口部２２の延在方向における均熱部材２８、３８、４８の長さは、開口部２２の延在方向における開口部２２の長さより短くなっていてもよい。また、ベース部材２０の主表面側では、均熱部材２８、３８、４８の表面の位置がベース部材２０の主表面の位置と一致している。この場合、ベース部材２０の裏面側に位置する均熱部材２８、３８、４８の表面から、主表面側に位置する均熱部材２８、３８、４８の表面までの熱伝達経路におけるトータルの熱抵抗を低減できる。なお、上記のような構成は、均熱部材２８、３８、４８の材料の熱伝導率が十分大きく、均熱部材自体の熱の分布の均質化を短い距離で可能な場合に特に有効である。

上記処理装置において、図９、図１０に示すように、均熱部材３８は、開口部２２の延在方向に対して垂直な方向における断面積がベース部材２０の裏面側から主表面側に向けて徐々に大きくなるように形成されていてもよい。この場合、ベース部材２０の裏面側に加熱部材としてのヒータ９を配置すると、当該ヒータ９の比較的狭い範囲と均熱部材３８の表面とが対向することになる。そのため、ヒータ９の温度分布に偏りなどがあっても、当該ヒータ９の表面の比較的狭い範囲（局所的に見ると温度分布が比較的均一化している範囲）からの熱を均熱部材３８に取り込むことができる。そのため、基板７を均一に加熱することができる。

上記処理装置において、図１３、図１４に示すように、均熱部材４８は、開口部２２の延在方向に対して垂直な方向における断面積がベース部材２０の裏面側から主表面側に向けて徐々に小さくなるように形成されていてもよい。この場合、ベース部材２０の裏面側に加熱部材としてのヒータ９を配置すると、当該ヒータ９の比較的広い範囲と均熱部材４８の裏面とが対向することになる。そのため、ヒータ９の広い範囲から均熱部材４８へ熱を伝えるとともに、均熱部材４８中で熱分布をある程度平均化した上で基板７へ熱を伝えることができるため、基板７の加熱を均一かつ効率的に行なうことができる。

この発明に従った気相成長装置としての処理装置は、図７〜図１４に示すように、処理対象物としての基板７を搭載する保持部材としてのサセプタ５を備える。サセプタ５は、保持部材本体としてのベース部材２０と均熱部材３８、４８とを含む。ベース部材２０には、主表面から当該主表面と反対側の裏面にまで到達する貫通孔としての開口部２２が形成されている。均熱部材３８、４８は、ベース部材２０に形成された開口部２２に配置され、ベース部材２０を構成する材料より熱伝導率の大きい材料からなる。均熱部材３８、４８は、開口部２２の延在方向に対して垂直な方向における断面積がベース部材２０の裏面側端部と主表面側端部とで異なる。具体的には、図７〜図１０に示すように、均熱部材３８は、開口部２２の延在方向に対して垂直な方向における断面積がベース部材２０の裏面側から主表面側に向けて徐々に大きくなるように形成されていてもよい。あるいは、図１１〜図１４に示すように、均熱部材４８は、開口部２２の延在方向に対して垂直な方向における断面積がベース部材２０の裏面側から主表面側に向けて徐々に小さくなるように形成されていてもよい。

このようにすれば、ベース部材２０の裏面側に加熱部材としてのヒータ９を配置したときに、当該ヒータ９と対向する均熱部材３８、４８の表面の面積を変更することになる。そのため、基板７の加熱条件に応じて、ヒータ９から均熱部材３８、４８へ伝えられる熱量を調整することができる。

上記処理装置では、図４、図６、図８〜図１０、図１２〜図１４に示すように、均熱部材１８、２８、３８、４８とベース部材２０との間に断熱層２４が形成されていてもよい。この場合、断熱層２４によって均熱部材１８、２８、３８、４８からベース部材２０へ伝えられる熱量を低減できるので、均熱部材１８、２８、３８、４８のベース部材２０と対向する外周部の温度が均熱部材１８、２８、３８、４８の中央部に比べて低下する程度を小さくできる。このため、均熱部材１８、２８、３８、４８における熱分布の均一性を向上させることができる。この結果、ベース部材２０の主表面側における均熱部材の表面上に基板７を配置した場合に、基板７を均一に加熱することができる。

この発明に従った気相成長方法は、上記処理装置を用いる気相成長方法であって、図３に示すように、サセプタ５の主表面側に露出する均熱部材１８、２８、３８、４８の表面上に処理対象物としての基板７を搭載する工程（図３の基板準備工程（Ｓ１００））と、基板７に対向する領域に反応ガスを供給することにより、基板７の表面上に膜を成長させる工程（図３の成膜工程（Ｓ２００））とを備える。このようにすれば、基板７を均一に加熱した状態で成膜を行なうことができるので、形成される膜の膜質を向上させることができる。

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。本発明の範囲は上記した説明ではなくて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。

この発明は、特に基板の表面温度の均一性が求められる気相成長法を用いた成膜処理に有利に適用される。

本発明に従った気相成長装置である処理装置の実施の形態１の断面模式図である。 図１に示した処理装置のサセプタおよびヒータを示す部分断面模式図である。 図１および図２に示した処理装置を用いた気相成長方法である基板の処理方法を説明するためのフローチャートである。 図１および図２に示した処理装置の実施の形態１の変形例を示す部分断面模式図である。 本発明による処理装置の実施の形態２を示す部分断面模式図である。 図５に示した処理装置の実施の形態２の変形例を示す部分断面模式図である。 本発明による処理装置の実施の形態３を示す部分断面模式図である。 図７に示した本発明による処理装置の実施の形態３の第１の変形例を示す部分断面模式図である。 図７に示した本発明による処理装置の実施の形態３の第２の変形例を示す部分断面模式図である。 本発明による処理装置の実施の形態３の第３の変形例を示す部分断面模式図である。 本発明による処理装置の実施の形態４を示す部分断面模式図である。 本発明による処理装置の実施の形態４の第１の変形例を示す部分断面模式図である。 本発明による処理装置の実施の形態４の第２の変形例を示す部分断面模式図である。 本発明による処理装置の実施の形態４の第３の変形例を示す部分断面模式図である。

符号の説明

１ 処理装置、２ 反応管、５ サセプタ、７ 基板、９ ヒータ、１１ ガス供給部、１２，１４ 矢印、１３ ガス排気部、１６ 軸、１８，２８，３８，４８ 均熱部材、２０ ベース部材、２２ 開口部、２３ 下部側壁、２４ 断熱層。

Claims (3)

1. 処理対象物を搭載する保持部材を備え、
   前記保持部材は、
   主表面から前記主表面と反対側の裏面にまで到達する貫通孔が形成された保持部材本体と、
   前記保持部材本体に形成された前記貫通孔に配置され、前記保持部材本体を構成する材料より熱伝導率の大きい材料からなる均熱部材とを含み、
   前記貫通孔の延在方向における前記均熱部材の長さは、前記貫通孔の延在方向における前記貫通孔の長さより長くなっており、
   前記均熱部材は、前記貫通孔の延在方向に対して垂直な方向における断面積が前記保持部材本体の前記裏面側から前記主表面側に向けて徐々に大きくなるように形成されている、気相成長装置。
2. 前記均熱部材と前記保持部材本体との間に断熱層が形成されている、請求項１に記載の気相成長装置。
3. 請求項１または２に記載の気相成長装置を用いる気相成長方法であって、
   前記保持部材の主表面側に露出する前記均熱部材の表面上に処理対象物を搭載する工程と、
   前記処理対象物に対向する領域に反応ガスを供給することにより、前記処理対象物の表面上に膜を成長させる工程とを備える、気相成長方法。

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