JP4692143B2

JP4692143B2 - 半導体装置の製造方法および製造装置

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Publication number: JP4692143B2
Application number: JP2005234442A
Authority: JP
Inventors: 晋吉本; 昌紀上野
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2005-08-12
Filing date: 2005-08-12
Publication date: 2011-06-01
Anticipated expiration: 2025-08-12
Also published as: JP2007049078A

Description

この発明は、半導体装置の製造方法および製造装置に関し、より特定的には、温度制御を伴った処理を行なう半導体装置の製造方法および製造装置に関する。

従来、有機金属化学気層成長法（ＭＯＣＶＤ）などの処理を行なう半導体装置の製造方法および製造装置が知られている。このような処理では、処理対象物である基板の温度を正確に測定する必要がある。一般に温度測定によく用いられる熱電対は処理対象物を搭載する架台の裏面に設置するために、架台の表面温度を正確に測定することができない。このような場合の架台の表面温度の測定方法として、たとえば処理対象物である基板を搭載する架台に、放射温度計により測定する波長の電磁波を透過する材料からなるモニター用基板を搭載し、当該モニター用基板の下側の架台からの熱輻射を放射温度計で測定する方法が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
特開平１１−６７６７２号公報

上述のように放射温度計を用いる場合、放射温度計は比較的高温域での温度測定に向いているが、比較的低温域では測定データに誤差が発生しやすい（ノイズが乗りやすい）という問題があった。また、測定データに基づいてヒータなどの加熱部材を制御する場合、放射温度計は測定対象物の温度変化に対する応答速度が速いため、上記のように測定データに誤差が発生するとその誤差が加熱部材の制御にすぐ反映されることになる。この結果、加熱部材の制御が不安定になる場合があった。したがって、上述のような従来の技術では、半導体装置の製造方法において、広い温度域について十分な精度で安定的に温度測定を行なうことは困難であった。この結果、そのような温度測定結果に基づいてプロセス条件を制御する成膜工程などの処理において、処理の精度や品質が低下する場合があった。

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、高い精度や品質で処理を行なうことが可能な半導体装置の製造方法および製造装置を提供することである。

この発明に従った半導体装置の製造方法は、処理対象物を加熱した状態で処理を行なう半導体装置の製造方法であって、以下の工程を備える：低温用測温部材を用いて、半導体装置を構成するべき処理対象物の温度を測定しながら、処理対象物を加熱する工程、処理対象物の温度が基準値に達したとき、処理対象物の温度を測定する部材を低温用測温部材から高温用測温部材に切換える工程、高温用用測温部材を用いて処理対象物の温度を測定しながら、処理対象物を処理温度まで加熱する工程、処理対象物の温度が、処理温度になった状態で、処理対象物の処理を行なう処理工程。さらに、当該処理工程では、高温用測温部材が処理対象物の処理を行なう処理室から隔離された状態で、処理対象物の処理が行なわれるとともに、低温用測温部材を用いて処理対象物の温度を測定する。また、処理工程は、高温用測温部材が間欠的に処理対象物の処理雰囲気に晒されているときに処理対象物の温度を高温用測温部材により測定する工程と、当該測定する工程において高温用測温部材により測定された測定データに基づいて、低温用測温部材により測定された測定データを補正する工程とを含む。

この場合、低温域と高温域とで測温部材を切換えているので、測温部材の種類を適宜選択することによりそれぞれの温度域において優れた精度で温度測定を行なうことができる。この結果、温度の測定データの精度を向上させることができる。このため、当該測定データを用いた処理条件の調整を確実に行なうことができるので、処理の精度や品質が温度の測定データの誤差などに起因して劣化することを防止できる。

この発明に従った半導体装置の製造装置は、処理室と、加熱部材と、低温用測温部材と、高温用測温部材と、制御部と、可動部材とを備える。処理室は、処理対象物を内部に保持し、処理対象物に対する処理を行なうためのものである。加熱部材は、処理対象物を加熱するためのものである。低温用測温部材は、処理対象物の温度を測定するためのものである。高温用測温部材は、低温用測温部材による測定温度域より高い温度域について、処理対象物の温度を測定するためのものである。制御部は、低温用測温部材および高温用測温部材の少なくともいずれか一方からの測定データに基づいて加熱部材を制御することにより処理対象物の温度を制御する。可動部材は、高温用測温部材を処理室から隔離するためのものである。制御部は、処理対象物の温度条件に応じて、低温用測温部材および高温用測温部材のいずれかによる測定データに基づいて、加熱部材を制御する。処理対象物に対する処理が行なわれるときには、可動部材により高温用測温部材が処理室から隔離された状態で、処理対象物の処理が行なわれるとともに、低温用測温部材を用いて処理対象物の温度が測定される。制御部は、可動部材を間欠的に開閉する。処理対象物に対する処理が行なわれる場合に、制御部は、可動部材が開状態であるときに高温用測温部材により測定された測定データに基づいて、低温用測温部材により測定された測定データを補正する。

この場合、上記半導体装置の製造装置を用いて、上記本発明に従った半導体装置の製造方法を実施できる。

この発明に従った半導体装置の製造装置は、処理室と、加熱部材と、低温用測温部材と、高温用測温部材と、可動部材と、制御部とを備える。処理室は、処理対象物を内部に保持し、処理対象物に対する処理を行なうためのものである。加熱部材は、処理対象物を加熱するためのものである。低温用測温部材は、処理対象物の温度を測定するためのものである。高温用測温部材は、低温用測温部材による測定温度域より高い温度域について、処理対象物の温度を測定するためのものである。可動部材は、測温部材の状態を、処理室の雰囲気から隔離した状態と、処理室の雰囲気に晒される状態との間で切換えるためのものである。制御部は、処理対象物の温度条件に応じて、低温用測温部材および高温用測温部材のいずれかにより測定された測定データに基づいて、加熱部材を制御する。処理対象物に対する処理が行なわれる場合に、制御部は、可動部材の動作により処理室の雰囲気に間欠的に晒される高温用測温部材によって測定された測定データに基づいて、低温用測温部材により測定された測定データを補正する。

この場合、たとえば処理時に高温用測温部材（または測温部材）を処理室の処理雰囲気から可動部材により隔離できる。このため、処理に起因して高温用測温部材（または測温部材）がダメージを受ける事が無いので、高温用測温部材（または測温部材）のメンテナンスの頻度を少なくできる。この結果、製造装置のランニングコストを低減できる。

また可動部材により処理室壁の測温用開口部を塞ぐことができるため、処理用の原料ガス等の流れを乱すことなく、処理対象物の温度分布への影響を抑制できるため、高品質での対象物の処理を実現できる。

本発明によれば、２種類の測温部材を温度領域ごとに使い分けることにより、高い精度で温度測定を行なうことができる。この結果、正確な温度測定結果に基づいて処理を行なうことが可能になるので、高い精度や品質での処理を実現できる。

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、本発明に従った成膜装置の実施の形態１を示す模式図である。図２は、図１に示した成膜装置のリアクタの模式図である。図１および図２を参照して、本発明による成膜装置を説明する。

図１および図２に示した成膜装置は、いわゆるＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）を実施する成膜装置であって、基板に対する成膜処理を行なうリアクタ３と、このリアクタ３へ成膜のための反応ガスを供給する反応ガス供給系統と、リアクタ３から成膜処理を実施した後の反応ガスなどを排出するための排気系統とからなる。反応ガス供給系統では、ＳｉＨ₄供給部７とＮＨ₃供給部５とＨ₂／Ｎ₂供給部６とがそれぞれマスフローコントローラ１４を介して配管１３に接続されている。配管１３の一方端はリアクタ３に接続されている。また、上述したＨ₂／Ｎ₂供給部６、さらに原料シリンダ９〜１２が配管１５に接続されている。Ｈ₂／Ｎ₂供給部６はマスフローコントローラ１４を介して配管１５に接続されている。また、Ｈ₂／Ｎ₂供給部６は、原料シリンダ９〜１２のそれぞれとマスフローコントローラ１４を介して接続されている。原料シリンダ９はＴＭＧ（トリメチルガリウム）を供給するためのものである。また、原料シリンダ１０はＴＭＩ（トリメチルインジウム）を供給するためのものである。また、原料シリンダ１１はＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）を供給するためのものである。また、原料シリンダ１２はＣｐ₂Ｍｇ（ビスシクロペンタジエニルマグネシウム）を供給するためのものである。

排気系統は、リアクタ３に配管により接続された排気部１６を備える。排気部１６としては、具体的に排気ポンプなどを用いることができる。

図２に示すように、リアクタ３は、反応ガスを流通させる流通路であるとともに、成膜処理を行なう処理室となるフローチャネル２０と、フローチャネル２０の底部において処理対象物である基板２４を保持するためのサセプタと、このサセプタを介して基板２４を加熱するためのヒータ２５と、サセプタ２３に設置された熱電対温度計２７と、フローチャネル２０の上壁に形成された凹部２１内に配置されている放射温度計２２と、放射温度計２２、ヒータ２５および熱電対温度計２７と接続された制御部２８とを備える。フローチャネル２０の底壁には、開口部が形成されている。この開口部の内部には基板２４を保持するためのサセプタ２３が配置されている。サセプタ２３の平面形状は円形状であり、その表面に基板２４を保持するための凹部が形成されている。

また、サセプタ２３において基板２４が保持される表面とは反対側に位置する裏面側には、その中央部に筒状の回転軸２６が配置されている。２６の内周側には、サセプタ２３を介して基板２４の温度を測定するための熱電対温度計２７が配置されている。サセプタ２３は、回転軸２６を中心として矢印３６に示すように回転可能となっている。サセプタ２３を回転させるため、図示しない駆動部材（たとえばモータなど）が回転軸２６に接続される。また、サセプタ２３の裏面側において、回転軸２６と隣接する部分にはヒータ２５が設置されている。このヒータ２５により、サセプタ２３を介して基板２４が加熱される。

フローチャネル２０の上壁であって、サセプタ２３と対向する位置（より具体的にはサセプタ２３上に保持される基板２４と対向する位置、また別の観点から言えば、サセプタ２３が回転軸２６を中心として回転するときに基板２４が移動する円周状の領域と対向する領域）には凹部２１が形成されている。この凹部２１の内部には放射温度計２２が配置されている。放射温度計２２と凹部２１の側壁面との間には、シール材２９が配置されている。このシール材２９により放射温度計２２はフローチャネル２０の凹部２１の側壁に接続固定されている。

なお、フローチャネル２０の材質としては、石英、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、モリブデンなどの金属、あるいはその他基板２４上における成膜処理に用いる雰囲気に対して耐食性を有する材質を用いることができる。また、成膜時の雰囲気ガスとフローチャネル２０との反応を抑制するため、フローチャネル２０の壁面を水などの冷却媒体で冷却してもよい。

次に、成膜装置１の動作を簡単に説明する。成膜装置１においては、リアクタ３においてヒータ２５を制御することにより基板２４の温度を所定の反応温度にまで上昇させる。また、フローチャネル２０の内部の雰囲気圧力を所定の圧力に設定する。そして、反応ガス供給系から所定の反応ガス（ここではたとえば水素（Ｈ₂）、ＴＭＧと水素との混合ガス、ＮＨ₃と水素との混合ガスなど）を図２の矢印に示すようにフローチャネル２０に流入させる。そして、これらの反応ガスを原料として基板２４の表面上に所定の膜が形成される。その後、供給されたガスは矢印に示すようにフローチャネルから排出され、図１に示した排気部１６に排出される。

本発明による成膜装置は、図２に示すように基板２４の温度を測定するための温度測定部材として非接触の放射温度計２２と、熱電対温度計２７という２種類の温度計を備えている。本発明に従った成膜装置１では、これらの２種類の温度計を適宜使い分けることにより、温度制御の精度を向上させている。以下具体的に説明する。

図３は、図１および図２に示した成膜装置における成膜処理を説明するためのフローチャートである。図３を参照して、図１および図２に示した成膜装置における半導体装置の製造方法の一部である成膜方法を説明する。

図１および図２に示した成膜装置における成膜方法では、図３に示すようにまず基板準備工程（Ｓ１００）を実施する。この工程（Ｓ１００）においては、具体的にフローチャネル２０内部のサセプタ２３上に基板２４を配置する。そして、当該サセプタ２３をフローチャネル２０内に配置した状態でフローチャネル２０の内部が所定の圧力となるように、フローチャネル２０の内部から雰囲気ガスを排気する。

次に、低温域昇温工程（Ｓ２００）を実施する。この工程においては、具体的には図２に示した制御部２８によってヒータ２５を制御することにより、基板２４の温度を上昇させる。このとき、サセプタ２３は矢印３６に示すように回転軸２６を中心として回転運動させておいてもよいし、静止させておいてもよい。そして、この回転軸２６の内部において、サセプタ２３とは非接触の状態で保持されている熱電対温度計２７から、温度の測定結果が制御部２８に入力される。制御部２８は、この熱電対温度計２７からの測定結果に基づいてヒータ２５を制御する。なお、ヒータ２５としては、一般的な抵抗発熱線など任意の加熱部材を用いることができる。このようにして、基板２４の温度を徐々に上昇させていく。

次に、基板温度が切換温度になったかどうかを判別する工程（Ｓ３００）を実施する。この工程（Ｓ３００）において、基板２４の温度が切換温度（すなわち、温度の測定手段を低温用の熱電対温度計２７から高温用の放射温度計２２へと切換える基準温度）になったかどうかを制御部２８において判断する。この工程（Ｓ３００）においてＮＯと判断されれば上述した低温域昇温工程（Ｓ２００）が継続される。一方、この工程（Ｓ３００）においてＹＥＳと判断されれば、高温域昇温工程（Ｓ４００）が実施される。

高温域昇温工程（Ｓ４００）においては、基板２４の温度測定手段が熱電対温度計２７から放射温度計２２へと切換えられる。そして、放射温度計２２からの測定結果の出力に基づき、制御部２８はヒータ２５を制御する。このようにして、低温域（切換温度より低温の温度域）と高温域（切換温度より高温の温度域）とでそれぞれの温度域に適した温度測定部材を用いることにより、温度測定の精度を向上させることができる。

次に、高温域昇温工程（Ｓ４００）により基板の温度が成膜処理を行なうための設定温度になった後、当該設定温度に基板２４の温度を維持した状態で成膜処理を行なう成膜処理工程（Ｓ５００）を実施する。この成膜処理工程（Ｓ５００）においては、図２に示すようにフローチャネル２０の内部に所定の反応ガスを流入させる。この結果、基板２４の表面には所定の膜が形成される。

次に、基板２４上に所定の膜厚の膜を形成することにより、成膜処理の終了条件が成立すると、反応ガスのフローチャネル２０への流入を中止することにより、成膜処理工程（Ｓ５００）が終了する。そして、高温域降温工程（Ｓ６００）が実施される。この高温域降温工程（Ｓ６００）においては、放射温度計２２による温度の測定結果に基づいて基板２４の温度変化を制御部２８において監視する。

次に、基板温度が切換温度になったかどうかを判断する工程（Ｓ７００）を実施する。この工程（Ｓ７００）においてＮＯと判断されれば、上述した高温域降温工程（Ｓ６００）が継続される。一方、この工程（Ｓ７００）においてＹＥＳと判断されれば、基板２４の温度を測定する測温部材を放射温度計２２から熱電対温度計２７へと切換える。そして、さらに基板２４の温度を制御部２８において監視しながら基板２４を冷却する、低温域降温工程（Ｓ８００）を実施する。

その後、基板２４の温度が室温にまで低下した後、サセプタ２３から基板２４を取出す。このようにして、図１および図２に示した成膜装置における成膜処理を実施することができる。

次に、本発明による成膜装置の実施の形態１の変形例を以下説明する。図４は、図１および図２に示した本発明による成膜装置の実施の形態１の第１の変形例を説明するための模式図である。図４は、図２に対応し、成膜装置のリアクタを示している。図４を参照して、本発明による成膜装置の実施の形態１の変形例を説明する。

図４に示したリアクタを有する成膜装置は、基本的には図１および図２に示した成膜装置と同様の構造を備えるが、リアクタ３における放射温度計２２の配置が異なる。具体的には、図４に示したリアクタ３を有する成膜装置では、リアクタ３のフローチャネルの上壁において、サセプタ２３の真上からずれた位置に斜め方向（サセプタ２３の表面に面する方向）に凹部２１が形成されている。つまり、この凹部２１の延在方向がサセプタ２３上に保持される基板２４に向かうように、凹部２１は形成される。そして、この斜めに形成された凹部２１の内部に放射温度計２２が配置される。放射温度計２２の検出面も基板２４に向かうように、放射温度計２２の配置は決定されている。また、放射温度計２２と凹部２１の側壁との間を充填するようにシール材２９が配置されている。そして、凹部２１の内部には、図示しないパージガス供給部から窒素などのパージガスが供給されている。

このように放射温度計２２の位置を、基板２４の真上からずらすことにより、放射温度計２２の周囲に窒素ガスなどのパージガスを流通させるような場合に、当該パージガスによる成膜処理に対する影響を低減することができる。また、図２に示したように基板２４の真上に放射温度計２２を設置するための凹部２１を形成すると、この凹部２１が形成されたことにより基板２４上における雰囲気ガスの流速やガス分布などに影響が出る場合がある。また、この場合、凹部２１を基板２４の真上に形成することが、最終的には基板２４の温度分布の揺らぎにも影響を与える可能性がある。

しかし、図４に示すように放射温度計２２を設置するための凹部２１を基板２４の真上からずらした位置（基板２４の真上以外の領域）に配置することによって、上述のような問題の発生する可能性をより低減することができる。この結果、基板２４上に、膜質の安定した均一な膜を形成することができる。

図５は、図１および図２に示した本発明による成膜装置の実施の形態１の第２の変形例を説明するための模式図である。図５は図２に対応し、リアクタの構造を示す。図５を参照して、本発明による成膜装置の実施の形態１の第２の変形例を説明する。

図５に示すように、本発明による成膜装置の実施の形態１の第２の変形例においては、リアクタ３が、チャンバ３１と、このチャンバ３１の内部に保持されるサセプタ２３と、チャンバ３１の上壁上に形成されたガス室３３と、当該ガス室に原料ガスを供給するための配管３２ａ、３２ｂと、チャンバ３１の内部の基板２４と対向する部分にガス室３３から反応ガスを供給するためのシャワープレート３４と、サセプタ２３を介して基板２４を加熱するためのヒータ２５と、サセプタ２３に設置された熱電対温度計２７と、チャンバ３１の上壁に設置された放射温度計２２と、放射温度計２２、熱電対温度計２７およびヒータ２５と接続された制御部２８とを備える。チャンバ３１の内部には、基板２４を保持するためのサセプタ２３が配置されている。このサセプタ２３の上部表面には基板２４を保持するための凹部が形成されている。サセプタ２３の平面形状は円形状である。また、サセプタ２３の上壁と同一面を構成するようにチャンバ３１の底壁面が配置されている。

サセプタ２３の外周部の裏面（基板２４を保持する上部表面とは反対側の裏面）にはサセプタ２３を支持するとともにサセプタ２３を回転させる際の回転軸となる支持回転部材３５が配置されている。支持回転部材３５は円筒形状である。サセプタ２３の裏面には図２に示したリアクタ３の場合と同様にヒータ２５が設置されている。また、サセプタ２３の裏面の中央部には凹部が形成され、その凹部に先端部が挿入された状態で熱電対温度計２７が設置されている。熱電対温度計２７とサセプタ２３とは非接触の状態となっている。これは、サセプタ２３が矢印３６に示すように回転する一方、熱電対温度計２７はチャンバ３１に対して固定されているため、当該回転時、熱電対温度計２７とサセプタ２３との接触部において熱電対温度計２７やサセプタ２３が損傷することを防止するためである。

チャンバ３１の上壁においてサセプタ２３と対向する部分にはシャワープレート３４が配置されている。そして、このシャワープレート３４上に反応ガスを一時止めておくバッファとしてのガス室３３が形成されている。シャワープレート３４には、ガス室３３から反応ガスをチャンバ３１内部に供給するための複数のガス供給孔３７が形成されている。当該ガス室３３に反応ガスを供給するため、ガス室３３に配管３２ａ、３２ｂが複数箇所で接続されている。具体的には、配管３２ａ、３２ｂのそれぞれから複数箇所において枝分かれした配管が、ガス室３３の上壁を貫通してガス室３３の内部にまで到達している。配管３２ａ、３２ｂはたとえば図５に示すように原料ガスであるＴＭＧと水素との混合ガスあるいはアンモニア（ＮＨ₃）と水素との混合ガスを供給するものである。

サセプタ２３上において基板２４と対向する領域において、シャワープレート３４の一部には、放射温度計２２を設置するための凹部２１が形成されている。凹部２１の内部にその先端部が挿入された状態で放射温度計２２が設置されている。放射温度計２２と凹部２１の側壁との間はシール材２９によって接続固定されている。

図５からもわかるように、熱電対温度計２７、放射温度計２２、ヒータ２５はそれぞれ制御部２８に接続されている。制御部２８は、放射温度計２２または／および熱電対温度計２７からの出力に基づいてヒータ２５を制御することができる。ここで、チャンバ３１の材料としては、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、モリブデンなどの金属、あるいは石英、その他成膜処理を行なう際の雰囲気ガスに対して耐食性を有する材質であれば任意のものを用いることができる。また、チャンバ３１は、成膜時の雰囲気ガスとの反応を抑えるため水やその他の冷却媒体によって冷却されることが好ましい。

図５に示したリアクタ３においては配管３２ａ、３２ｂを介してガス室３３に反応ガスが一旦供給され、このガス室３３からシャワープレート３４のガス供給孔３７を介してチャンバ３１の内部に反応ガスが供給される。ガス室３３を介して反応ガスをチャンバ３１の内部に供給するので、シャワープレート３４のガス供給孔３７からチャンバ３１の内部に流入する反応ガスの流速や成分の均一性をより向上させることができる。そして、この状態で、基板２４の表面に所定の膜を形成する成膜処理が行なわれる。その後、未反応の反応ガスなどは、図５の矢印に示すようにチャンバ３１の内部から排気される。また、成膜処理の際には、矢印３６に示すようにサセプタ２３が回転する。

（実施の形態２）
図６は、本発明による成膜装置の実施の形態２を説明するための模式図である。図６を参照して、本発明による成膜装置の実施の形態２を説明する。なお、図６は図２に対応し、成膜装置のリアクタ３を示している。

図６に示すリアクタ３を有する成膜装置は、基本的には図１および図２に示した成膜装置と同様の構造を備えるが、リアクタ３における放射温度計２２が配置された部分の構造が異なる。具体的には、図６に示したリアクタ３においては、放射温度計２２と対向するフローチャネル２０の上壁には開口部４１が形成されている。この開口部４１を塞ぐように可動部材４２が配置されている。なお、この開口部４１の平面形状は任意の形状を採用できるが、たとえば開口部４１の平面形状として円形状、四角形あるいは五角形などの多角形状とすることができる。また、可動部材４２は、開口部４１の内部に挿入可能な部分と、当該部分上に接続され、可動部材４２を開口部４１に挿入したときにフローチャネル２０の上壁上において開口部４１の外側へと延在するフランジ部とを有している。

この可動部材４２は、駆動部４３とシャフト４４により接続されている。駆動部４３は、シャフト４４を移動させることにより、可動部材４２を矢印４５に示すように移動させることができる。この結果、可動部材４２が移動することによって、開口部４１から可動部材４２が取出された状態になると、放射温度計２２が基板２４の表面温度を測定することが可能になる。また、可動部材４２が開口部４１に嵌め込まれた状態になると、可動部材４２の下部表面とフローチャネル２０の上壁の内周表面とはほぼ同一の面を構成するようになっているため、可動部材４２によりフローチャネル内に流通する反応ガスの流れなどの成膜条件に悪影響を与える可能性を低減できる。また、このように放射温度計２２をフローチャネル２０の内部から可動部材４２によって隔離することができるので、本発明の実施の形態１における成膜装置のように放射温度計２２が絶えずフローチャネル２０の内部の反応処理を行なう空間に露出した状態となっている場合より、放射温度計２２の表面に不要な膜が形成されるといった問題の発生確率を低減できる。

また、可動部材４２、放射温度計２２、駆動部４３を囲むように、フローチャネル２０の上壁の上面には筒状の保持部材５０が接続されている。保持部材５０の材料としてはフローチャネル２０の材料と同様の材料を用いることができる。保持部材５０の上部開口部を塞ぐように、シール材２９が配置されている。シール材２９には開口部（図示せず）が形成され、放射温度計２２が当該開口部に挿通されるように配置されている。そして、シール材２９において保持部材５０の内壁と対向する端面には溝５１が形成されている。当該溝５１の内部には気密性を高めるためのＯリング５２が配置されている。さらに、保持部材５０の側壁を貫通するようにパージガスの供給配管５３が設置されている。供給配管５３は図示しないパージガスのタンクに流量制御装置を介して接続されている。パージガスとしては窒素やその他の不活性ガスを用いることができる。

放射温度計２２とフローチャネル２０の内部との隔離を可能にする機構としては、図６に示した構造の他に以下に説明するような変形例が考えられる。以下説明する。

図７は、図６に示した本発明による成膜装置の実施の形態２の第１の変形例を説明するための模式図である。図７を参照して、本発明による成膜装置の実施の形態２の第１の変形例を説明する。なお、図７は図６に対応し、成膜装置のリアクタを示す模式図である。

図７に示すように、本発明による成膜装置の実施の形態２の第１の変形例においては、リアクタ３の構造は図６に示したリアクタ３の構造と基本的に同様であるが、可動部材４２の移動方法が異なっている。具体的には、フローチャネル２０の上壁に形成された開口部４１に隣接するように、フローチャネル２０の上壁の外周表面には可動部材４２をスライドさせるための凹部４８が形成されている。可動部材４２は、矢印４５に示すようにスライド可能となっている。可動部材４２は、駆動部４３とシャフト４４を介して接続されている。この駆動部４３がシャフト４４を駆動させることにより、可動部材４２は矢印４５に示す方向に移動することができる。

このようにしても、図６に示したリアクタを有する成膜装置と同様に、放射温度計２２をフローチャネル２０の内部から隔離することができる。また、図６に示した成膜装置と同様に、可動部材４２を間欠的に開閉することにより、放射温度計２２がフローチャネル２０の内部から隔離された状態から所定の時間だけ開口部４１を開放して基板２４の温度を放射温度計２２によって測定可能な状態へ、さらに基板２４の温度を放射温度計２２によって測定した後再び放射温度計２２をフローチャネル２０の内部から隔離した状態へと装置の状態を変更することができる。

また、図７に示したリアクタの可動部材４２の駆動部４３の機構は、可動部材４２を矢印４５に示したように直線状に前進後退させるという比較的単純な動作を実現できればどのような機構を採用してもよい。そのため、可動部材４２を移動させるための駆動部４３の機構としては図６に示したリアクタの場合よりもより単純な機構を用いることができる。つまり、駆動部４３の構造などを簡略化することができるので成膜装置の製造コストを低減できる。但し、図７に示した成膜装置では、図６に示した成膜装置とは異なり、可動部材４２が閉状態となった場合であっても、可動部材４２の下部表面とフローチャネル２０の上壁の内面とは同一面上に位置することにはならない。すなわち、可動部材４２が閉状態となった場合であってもフローチャネル２０の上壁においては開口部４１の部分に浅い凹部が形成された状態となっている。そのため図６に示したリアクタ３の場合よりもフローチャネル２０内の反応ガスの流れなどに開口部４１や可動部材４２が影響を与える可能性が高い。なお、図６に示したリアクタ３によっては、このような問題は発生しないものと考えられる。

図８は、本発明による成膜装置の実施の形態２の第２の変形例を説明するための模式図である。図８を参照して、本発明による成膜装置の実施の形態２の第２の変形例を説明する。なお、図８は図６に対応し、成膜装置を構成するリアクタの構成を示している。

図８に示すように、成膜装置のリアクタ３は基本的には図６に示したリアクタ３と同様の構造を備えるが、可動部材４２の駆動部４３の構造が異なっている。具体的には、図８に示したリアクタ３においては、可動部材４２が駆動部４３とシャフト４４により接続されており、当該シャフト４４が矢印４６に示すように回転する。この結果、可動部材４２がシャフト４４との接続点を中心として矢印４５に示すように回転運動する。このようにして可動部材４２により開口部４１の開状態および閉状態を切換えることができる。

このような構成とすれば、図７に示したリアクタの場合よりもさらに可動部材４２の駆動部の構成を簡略化することができる。すなわち、たとえば駆動部４３としてステッピングモータやあるいはシャフト４４を回転運動するためのシリンダなど比較的簡単な装置構成を採用することができる。なお、図８に示したリアクタ３において、図７に示したリアクタ３と同様に開口部４１に隣接して凹部を形成し、当該凹部の内部で可動部材４２が回転してもよい。

図９は、本発明による成膜装置の実施の形態２の第３の変形例を説明するための模式図である。図９を参照して、本発明による成膜装置の実施の形態２の第３の変形例を説明する。なお、図９は図６に対応し、成膜装置を構成するリアクタの構造を示している。

図９に示すように、本発明による成膜装置の実施の形態２の第３の変形例におけるリアクタ３は、基本的には図８に示したリアクタ３と同様の構造を備えるが、可動部材４２と駆動部４３との接続部の構造が異なっている。具体的には、図９に示したリアクタ３においては、駆動部４３と可動部材４２とが、２つのジョイント部４７を介して接続された３本のシャフト４４を介して接続されている。ジョイント部４７はシャフト４４の矢印４６に示すような回転運動を下流側に接続された他のシャフト４４へと伝達可能な構成であればどのようなジョイント構造を採用してもよい。このようにすれば、駆動部４３を可動部材４２の真上の領域に設置する必要がないため、駆動部４３の配置や放射温度計２２の配置に関する自由度を大きくすることができる。

次に、図６に示した本発明による成膜装置の実施の形態２における成膜処理工程を説明する。なお、以下説明する成膜処理工程は、基本的には図７〜図９に示した第１〜第３の変形例においても同様に適用可能である。

図１０は、本発明による成膜装置の実施の形態２における成膜処理工程を説明するためのフローチャートである。なお、本発明による成膜装置の実施の形態２における成膜方法自体は、図３に示した本発明による成膜装置の実施の形態１における成膜方法と基本的に同様であるが、図３における成膜処理工程（Ｓ５００）の内容が異なっている。以下ではこの成膜処理工程（Ｓ５００）の具体的な内容について説明する。

図６に示した本発明による成膜装置の実施の形態２における成膜処理では、本発明による成膜装置の実施の形態１における成膜処理の場合と同様に、図３に示した基板準備工程（Ｓ１００）、低温域昇温工程（Ｓ２００）、基板温度が切換温度になったかどうかを判別する工程（Ｓ３００）、そして当該工程（Ｓ３００）においてＹＥＳと判断された後に実施される高温域昇温工程（Ｓ４００）が順次実施される。なお、高温域昇温工程（Ｓ４００）では、図６に示された可動部材４２を開口部４１上から後退させて、開口部４１を開状態としている。この状態で、放射温度計２２により基板２４の温度を測定する。そして、その次に実施される成膜処理工程（Ｓ５００）においては、図１０に示すように、まず成膜処理の温度条件が成立したかどうかを判別する工程（Ｓ５１０）が実施される。この工程（Ｓ５１０）においてＮＯと判断されれば、当該温度条件が成立するまでこの工程（Ｓ５１０）が繰返される。そして、成膜処理の温度条件が成立したときには、工程（Ｓ５１０）においてＹＥＳと判断され、次の工程に進む。次の工程としては、可動部材を閉じる工程（Ｓ５２０）を実施する。この工程においては、高温域昇温工程（Ｓ４００）において放射温度計２２（図６参照）を用いて基板２４の温度を測定しているため、可動部材４２が後退した状態（開口部４１を開状態とするべく開口部４１を塞ぐ位置から後退した状態）となっていたものを、開口部４１を塞ぐように可動部材４２を移動させる。具体的には、制御部２８によって駆動部４３を制御することにより、可動部材４２を開口部４１上に（開口部４１を塞ぐように）移動させる。この結果、たとえば図６に示すように可動部材４２によって開口部４１が塞がれた状態となる。

この後、成膜処理を実施する工程（Ｓ５３０）を実施する。具体的には、フローチャネル２０の内部に所定の反応ガスを供給することによって、基板２４の表面に所定の膜を形成する。

次に、成膜終了条件が成立したかどうかを判別する工程（Ｓ５４０）を実施する。この工程（Ｓ５４０）においては、たとえば処理開始時間からのトータルの成膜時間が基準値に到達したかどうかによって所定の厚みの膜の形成が終了したかどうかを判別する、あるいは基板２４の表面を非接触の任意の方法で測定することにより、形成された膜厚を実測することによって、形成された膜の厚みが所定の膜厚となっていることを確認したことを条件に所定の厚みの膜の形成が終了した（成膜処理条件が成立した）と判断してもよい。そして、この工程（Ｓ５４０）においてＮＯと判断されている場合には、上述した成膜処理を実施する工程（Ｓ５３０）を継続する。一方、工程（Ｓ５４０）においてＹＥＳと判断された場合には、成膜処理を終了する工程（Ｓ５５０）を実施する。具体的には、フローチャネル２０の内部に反応ガスを供給することを停止するといった操作を行なう。次に、可動部材を開ける工程（Ｓ５６０）を実施する。この結果、放射温度計２２がフローチャネル２０の内部と繋がった状態になる。このようにして、図３に示した成膜処理工程（Ｓ５００）を実施することができる。

このように、成膜処理を実施する工程（Ｓ５３０）を実施する際には可動部材４２によって開口部４１が閉じた状態となっているので、放射温度計２２がフローチャネル２０の内部に面して露出している状態（すなわち開口部４１が開状態）のときのように、開口部４１が開状態であることによって反応ガスの流れや温度条件などが影響を受けることはない。このため、成膜処理を実施する工程（Ｓ５３０）における成膜条件をより安定なものとすることができる。この結果、基板２４上により優れた膜質の膜を形成することができる。

図１１は、図１０に示した成膜処理工程の第１の変形例を説明するためのフローチャートである。図１１を参照して、本発明による成膜装置の実施の形態２における成膜処理の第１の変形例を説明する。

上述した成膜処理の場合と同様に、まず図３に示した基板準備工程（Ｓ１００）から高温域昇温工程（Ｓ４００）までを順次実施する。基板準備工程（Ｓ１００）では、サセプタ２３の凹部（ウェハポケット部）にたとえばＧａＮ基板を設置する。そして、フローチャネル内部の圧力を減圧する。たとえば、フローチャネル内部の圧力を１００Ｔｏｒｒ程度にしてもよい。また、低温域昇温工程（Ｓ２００）では、熱電対温度計２７でヒータ２５を制御しながら、ＧａＮ基板温度をたとえば室温から５００度まで昇温する。昇温時間はたとえば５分程度とすることができる。次に、基板温度が切換温度になったかどうかを判別する工程（Ｓ３００）を実施する。具体的には、基板２４の温度が５００度になっているかどうかを判断し、ＹＥＳであれば高温域昇温工程（Ｓ４００）を実施する。当該工程（Ｓ４００）では、可動部材４２を移動させて開口部４１を開状態とする。そして、放射温度計２２を用いた温度制御を行ないながら、さらにＧａＮ基板の昇温を行なう。なお、放射温度計２２の周囲についてはＮＨ₃などのパージガスを供給してもよい。そして、この工程（Ｓ４００）では、たとえば１１００度（処理温度）まで所定の時間（たとえば５分）で基板温度を昇温する。

次に、図１０に示した成膜処理と同様に成膜処理の温度条件が成立したかどうかを判別する工程（Ｓ５１０）を実施する。当該工程（Ｓ５１０）において成膜処理の温度条件が成立したと判断された場合に可動部材を閉じる工程（Ｓ５２０）を実施する。ここまでは図１０に示した工程と同様である。

次に、熱電対温度計の出力に基づく温度制御を開始する工程（Ｓ５７０）を実施する。ここでは、上述したように可動部材４２が開口部４１上に移動して開口部４１が閉じた状態となることにより、放射温度計２２からの基板２４の温度の測定結果が得られなくなるため、成膜処理中の温度条件については熱電対温度計２７（図６参照）からの出力を用いるようにしている。なお、成膜処理の温度条件が成立した後は、基本的に温度条件はほぼ一定に保たれるため、サセプタ２３に対して非接触に設置されている熱電対温度計２７の出力によっても十分な制御を行なうことができる。また、図６などからも分かるように熱電対温度計２７はサセプタ２３の裏面側に配置されており、成膜処理の雰囲気に直接的には晒されない。そのため、成膜処理時に熱電対温度計２７が当該雰囲気により損傷を受ける、あるいは熱電対温度計２７の表面に不要な膜などが形成されることはないので、この点からも成膜処理時に安定して熱電対温度計２７からの測定結果を得ることができる。

次に、図１０に示した成膜処理工程と同様に成膜処理を実施する工程（Ｓ５３０）、成膜処理条件が成立したかどうかを判別する工程（Ｓ５４０）、当該工程（Ｓ５４０）においてＹＥＳと判断された場合に成膜処理を終了する成膜処理終了工程（Ｓ５５０）、可動部材を開ける工程（Ｓ５６０）までを実施する。具体的には、工程（Ｓ５３０）において、たとえば熱電対温度計の出力に基づいて基板２４の温度を１１００度に保ちつつ、反応ガス（ＴＭＧとＮＨ_３）を１時間フローチャネルに流す。この結果、ＧａＮ基板上にＧａＮ膜が形成される。そして、工程（Ｓ５４０）においてＹＥＳと判断されると、工程（Ｓ５５０）において反応ガス（ＴＭＧ）の供給を停止する。そして、工程（Ｓ５６０）として可動部材４２を開口部４１から後退させ、開口部４１を開状態とする。

その後、それまで熱電対温度計２７の出力に基づいて温度制御を行なっていた状態から、放射温度計２２の出力に基づいて温度制御を行なうべく、放射温度計２２の出力に基づく温度制御を開始する工程（Ｓ５８０）を実施する。このようにして、成膜処理工程（Ｓ５００）（図３参照）を実施できる。

その後、図３に示したように高温域降温工程（Ｓ６００）を実施する。具体的には５００度まで５分で基板温度を低下させる。そして、基板温度が切換温度になったかどうかを判断する工程（Ｓ７００）において、基板温度が切換え温度（５００度）になったと判断されると、ＮＨ₃の供給を停止する。その後、低温域降温工程（Ｓ８００）を実施する。具体的には、熱電対温度計からの出力を温度制御に用いながら、室温までたとえば５分で基板温度を低下させる。その後、フローチャネル内部の圧力を常圧に戻し、基板を取出す。

図１２は、本発明による成膜装置の実施の形態２における図１０に示した成膜処理工程の第２の変形例を説明するためのフローチャートである。図１２は図１０に対応し、成膜処理工程の詳細な内容を示したものである。図１２を参照して、本発明による成膜装置の実施の形態２による成膜方法の第２の変形例を説明する。

まず、図１１を参照しながら説明した場合と同様に、図３に示した基板準備工程（Ｓ１００）〜高温域昇温工程（Ｓ４００）までを実施する。さらに、図１２に示すように、成膜処理の温度条件が成立したかどうかを判別する工程（Ｓ５１０）、当該工程（Ｓ５１０）においてＹＥＳと判断された場合に可動部材を閉じる工程（Ｓ５２０）、熱電対温度計２７の出力に基づく温度制御を開始する工程（Ｓ５７０）までを、図１１に示した成膜処理工程と同様に実施する。そして、成膜処理を実施する工程（Ｓ５３０）を実施するとともに、所定のタイミングで可動部材を開閉する工程（Ｓ５９０）および放射温度計からの出力により温度データを補正する工程（Ｓ５９５）を実施する。上述した工程（Ｓ５９０）においては、たとえば図６に示した駆動部４３を制御部２８により制御することにより、可動部材４２を開口部４１に挿入された状態から一定時間だけ後退させて開口部４１を開状態とする。この状態で、放射温度計２２により基板２４の温度を測定する。その後、すぐに制御部２８により駆動部４３を制御することにより可動部材４２を開口部４１へと再び挿入する。そして、工程（Ｓ５９５）では、このようにして得られた放射温度計２２からの出力（基板２４の温度の測定データ）を用いて、熱電対温度計２７からの出力（基板２４の温度の測定データ）を補正する。補正の方法としては、たとえば放射温度計２２により基板２４の温度を測定した時点での熱電対温度計２７からの出力に基づく基板２４の温度の測定値を、放射温度計２２からの出力に基づく基板２４の温度の測定値に修正し、その後は当該修正した後の基板２４の温度に対する変化温度を熱電対温度計２７からの出力から決定する、といった手法を用いてもよい。もちろん、温度の補正の方法としては他の手法を用いてもよい。

そして、成膜処理条件が成立したかどうかを判別する工程（Ｓ５４０）を図１１に示した工程の場合と同様に実施する。この工程（Ｓ５４０）において成膜処理条件が成立したと判別されない間（工程（Ｓ５４０）においてＮＯと判断されている間）は、所定の間隔を空けて上記工程（Ｓ５９０）および工程（Ｓ５９５）が成膜処理の実施とともに繰返し行なわれる。

そして、工程（Ｓ５４０）においてＹＥＳと判断された場合には、図１１に示した工程と同様に成膜処理終了工程（Ｓ５５０）、可動部材を開ける工程（Ｓ５６０）、放射温度計の出力に基づく温度制御を開始する工程（Ｓ５８０）が順次実施される。

このように、基本的には熱電対温度計の出力に基づいて温度制御を行ないつつ成膜処理を実施する場合であっても、間欠的に可動部材を開閉することによって放射温度計による基板２４の温度測定を実施する。この結果、放射温度計２２からの温度の測定出力に基づいて、成膜処理時の温度制御の温度データを補正することができるので、成膜処理時における温度の精度を向上させることができる。

（実施の形態３）
図１３は、本発明による半導体装置の実施の形態３であって、ラピッドサーマルアニール装置（以下アニール装置ともいう）を示す模式図である。図１３を参照して、本発明によるアニール装置を説明する。図１３に示したように、アニール装置は、基本的には図４に示したリアクタと類似の構造を備えるが、フローチャネル２０の上壁においてサセプタ２３と対応する面に窓部材３９を介して基板加熱用のランプ３８が複数個配置されている点、図４のヒータ２５が無い点が異なる。フローチャネル２０の内部には、矢印に示すように雰囲気ガスを流通させることができる。このような構成のアニール装置においても、本発明による成膜装置の実施の形態１と同様に、加熱の低温時と高温時とにおいて熱電対温度計２７と放射温度計２２とを使い分けることにより温度の制御精度を向上させることができる。なお、ランプ３８はサセプタ２３の裏面側に配置されていてもよい。この場合、サセプタ２３の裏面をランプ３８により加熱することにより、間接的にサセプタ２３上に搭載された基板を加熱することになる。

また、上述したアニール装置においては、本発明の実施の形態２に示した可動部材４２を備える機構を適用してもよい。このようにしても、高温でのアニール処理時において放射温度計２２が配置された部分の構造による温度制御への影響を低減することができる。

図１３に示したアニール装置によるアニール工程としては、基本的に本発明の実施の形態１および実施の形態２において説明した成膜処理と同様の制御を適用できる。具体的には、図３に示した成膜処理において成膜処理工程（Ｓ５００）に代えてアニール処理工程を実施すればよい。また、図１０〜図１２に示した成膜処理工程の詳細を説明するフローチャートにおいては、成膜処理を実施する工程（Ｓ５３０）に代えてアニール処理を実施する工程を、また、成膜処理条件が成立したかどうかを判別する工程（Ｓ５４０）に代えてアニール時間が所定の時間に到達したかどうかを判別する、アニール終了条件が成立したかどうかを判別する工程を、また、成膜処理終了工程（Ｓ５５０）に代えてアニール処理終了工程をそれぞれ実施すればよい。

以下、本発明による成膜装置による温度制御の精度向上効果について検証するべく、以下のような実験を行なった。以下、説明する。

（本発明例）
本発明に従った成膜装置を準備した。具体的には、図６に示す構造を有するリアクタを備える成膜装置を準備した。当該成膜装置のリアクタは、図６のフローチャネル２０に対応する反応チャンバと、サセプタ２３に対応するウェハ保持と均熱のためのカーボン製ＳｉＣコートサセプタと、サセプタの下部に位置するヒータを備える。フローチャネルの上壁（上部ガス流入面）の一部には、窓（開口部４１）を設けて放射温度計２２を設置した。また、サセプタ２３の裏面側の一部を掘り込み、熱電対温度計２７を設置した。このとき、放射温度計２２はＯリング５２（Ｏ-ｒｉｎｇ）により封じ切る（たとえば、開口部４１を囲むようにその開口端部がフローチャネル２０の上壁に接続された円筒状の保持部材５０の内壁と放射温度計とを接続部材（シール材２９）により接続し、当該接続部材（シール材２９）と内壁との接続部を、Ｏリング５２を用いて封止する）。そして、放射温度計２２の周囲（開口部の内部）について、成長雰囲気に合わせたパージガス（窒素ガス）を用いて、基板上での膜の成長を乱さない程度のパージを行なう。また、ガス流入面と同じ位置（つまり上部ガス流入面）に下部表面が位置するように、開口部４１を塞ぐ可動部材としてのシャッタを設けた。このシャッタを配置することにより、開口部４１から不要なガスが基板２４の表面上の領域へ流入することを防止できる。

次に、サセプタの上部表面に形成された基板用の凹部（ウェハポケット部）にＧａＮ基板を設置した。そして、反応チャンバ内の圧力を１００Ｔｏｒｒまで減圧した。まず熱電対温度計で（熱電対温度計による温度測定値を用いて）ヒータを制御し、ＧａＮ基板温度を上昇させた。この状態で、ＧａＮ基板の温度を熱電対温度計の読み値にて５００度まで上昇させた。そして、ＧａＮ基板の温度が５００度になったらシャッタを開けた。このようにして、放射温度計による基板の温度測定を開始した。そして、放射温度計による基板の測定温度を用いてヒータを制御しながら、放射温度計の読み値にて１０００度まで基板温度を上昇させた。その後、水素・トリメチルガリウム・アンモニアを流入させて、１０分間基板上にＧａＮをエピタキシャル成長した。その後、放射温度計の読み値にて５００度まで温度を下げた後に、熱電対温度計によるヒータ制御に切り替え、室温まで基板温度を下げた。このような実験を行なった結果、本発明例では、放射温度計および熱電対温度計を温度域毎に使分けてヒータ制御を行なっているので、低温領域、高温領域（成長温度領域）の両者において安定した温度プロファイルが得られた。特に成長温度領域で温度のハンチングが±１度以内に抑えられた。

（比較例）
一方、比較例としては、放射温度計のみを用いて上記プロセスを行なった。この場合、低温領域において放射温度計の読み値が安定しないためヒータの制御が安定しなかった。この結果、低温領域（５００度以下の温度領域）では予期しないプロセスが行なわれた。

また、他の比較例として、熱電対温度計のみを用いてヒータを制御しながら上記プロセスを行なった。低温領域については、本発明例と同様に比較的安定して温度測定およびヒータの制御を実施できた。一方、高温領域では、以下のような問題があった。すなわち、熱電対温度計による温度プロファイルは、ＧａＮ成長温度（１０００度）において、元来の応答速度の遅さに加えて、基板（ウェハ）からサセプタを介し、さらにサセプタに対しても非接触な状態である熱電対温度計を用いているので、実際の基板温度からはタイムラグや誤差があると思われる。このため、当該熱電対温度計からの出力を用いたヒータの制御では遅れが発生し、結果的に基板温度は±４度の振動を繰返した。

上記から分かるように、比較例に比べて本発明例では基板の温度を高い精度で制御することができた。

実施例１において用いた成膜装置を用いて、ＧａＮ基板上にアンドープドＧａＮ膜およびＩｎＧａＮ膜を形成した場合について、本発明による成膜装置によるＩｎＧａＮ膜でのＩｎ組成および成膜速度の安定化効果について検証するべく、以下のような実験を行なった。以下、説明する。

（本発明例）
本発明に従った成膜装置を準備した。具体的には、実施例１の場合と同様に図６に示す構造を有するリアクタを備える成膜装置を準備した。次に、サセプタの上部表面に形成された基板用の凹部（ウェハポケット部）にＧａＮ基板を設置した。そして、反応チャンバ内の圧力を１００Ｔｏｒｒまで減圧した。

まず熱電対温度計で（熱電対温度計による温度測定値を用いて）ヒータを制御し、ＧａＮ基板温度を上昇させた。この状態で、ＧａＮ基板の温度を熱電対温度計の読み値にて５００度まで上昇させた。そして、ＧａＮ基板の温度が５００度になったらシャッタを開けた。このようにして、放射温度計による基板の温度測定を開始した。そして、放射温度計による基板の測定温度を用いてヒータを制御しながら、放射温度計の読み値にて１０００度まで基板温度を上昇させた。その後、水素・トリメチルガリウム・アンモニアを流入させて、１０分間基板上にアンドープドＧａＮをエピタキシャル成長した。この結果、膜厚が２μｍのアンドープドＧａＮ膜が形成された。

そして、次にフローチャネル２０内に流入させるガスの種類を変更し（具体的には、流入するガスとして窒素・トリメチルガリウム・トリメチルインジウム・アンモニアを用いた）、引き続きＩｎＧａＮ膜を形成した。ＩｎＧａＮ膜の成膜処理を１０分行ない、アンドープドＧａＮ膜上にＩｎＧａＮ膜を５０ｎｍの厚みで形成した。その後、放射温度計の読み値にて５００度まで温度を下げた後に、熱電対温度計によるヒータ制御に切り替え、室温まで基板温度を下げた。

このような実験を行なった結果、本発明例では、放射温度計および熱電対温度計を温度域毎に使分けてヒータ制御を行なっているので、低温領域、高温領域（成長温度領域）の両者において安定した温度プロファイルが得られた。特に成長温度領域で温度のハンチングが±１度以内に抑えられた。また、このような成膜実験を３回行ない、それぞれのＩｎＧａＮ膜におけるＩｎ組成のデータを測定した。測定方法はＸＲＤ（Ｘ線回折）を用いた。この結果、本発明を用いることによってＩｎ組成のばらつきを±０．３５％まで改善することができた。

また、ＩｎＧａＮ膜の成膜速度についても測定した。測定方法としては、形成されたＩｎＧａＮ膜の厚みを測定し、当該厚みと成膜処理の時間とから、成膜速度を算出した。なお、ＩｎＧａＮ膜の厚みの測定方法としては、光干渉膜厚測定法といったものを用いた。この結果、３回の実験における成長速度は±４．１ｎｍ／ｈが得られた。

（比較例）
一方、比較例としては、放射温度計のみを用いて上記プロセスを行なった。この場合、低温領域において放射温度計の読み値が安定しないためヒータの制御が安定しなかった。比較例の実験としては８回上記のような成膜処理を行なった。比較例においては、Ｉｎ組成は±１．７％、成長速度は±０．５９ｎｍ／ｈとなった。

上述した本発明例と比較例との結果を対比すると、本発明例の方がＩｎ組成および成膜速度（成長速度）ともにばらつきが小さく、安定していることが分かる。これは、Ｉｎ組成は成膜時の温度に対して敏感であることから、温度条件を安定化できた本発明例の方が比較例よりＩｎ組成が安定したと考えられる。また、成膜速度についても、同様に本発明例の方が温度条件を安定かできたことから、結果的に成膜速度についてもばらつきを小さくできたものと考えられる。

本発明をランプアニール装置に適用した場合についても、同様に温度制御の精度向上効果を検証すべく、以下のような実験を行なった。

（本発明例）
本発明に従ったランプアニール装置を準備した。具体的には、本発明に従ったランプアニール装置は、チャンバと、ウェハ保持と均熱のためのカーボン製ＳｉＣコートサセプタと、サセプタの下部に位置するランプヒータで構成される。また、当該ランプアニール装置では、チャンバの上壁（上部ガス流入面）の一部には、窓（開口部）を設けて放射温度計を設置した。また、サセプタの裏面側の一部を掘り込み、熱電対温度計を設置した。なお、放射温度計を設置した部分の構造および熱電対温度計を設置した部分の構造は、上記実施例１での本発明による成膜装置における当該構造と同様とした。

次に、このようなランプアニール装置にＧａＮ基板をセットした。具体的には、サセプタの上部表面に形成された凹部（ウェハポケット部）にＧａＮ基板を設置した。そして、まず熱電対温度計でランプヒータを制御し、ＧａＮ基板温度を上昇させた。この状態で、ＧａＮ基板の温度を熱電対温度計の読み値にて５００度まで上昇させた。その後、シャッタを開けた。このようにして、放射温度計による基板の温度測定を開始した。そして、放射温度計による測定に基づいてランプヒータを制御しながら、放射温度計の読み値にて７００度まで基板温度を上昇させた。そして、温度が７００度の状態で１分間保持した。その後、放射温度計の読み値にて５００度まで温度を下げた後に、熱電対温度計によるランプヒータ制御に切り替え、室温まで基板温度を下げた。このように本発明を用いたヒータ制御を行なった場合、低温領域、成長温度領域の両者において安定した温度プロファイルが得られ、特に成長温度領域では基板温度の変化を±１度以内に抑えることができた。

（比較例）
一方、比較例としては、放射温度計のみを用いて上記プロセスを行なった。この場合、低温領域（５００度以下の温度領域）において放射温度計の読み値（出力）が安定しないためランプヒータの制御が安定しなかった。そのため、低温領域（５００度以下の温度領域）では予期しないプロセスが行なわれた。

また、他の比較例として、熱電対温度計のみを用いてランプヒータを制御しながら上記プロセスを行なった。低温領域については、本発明例と同様に比較的安定して温度測定およびランプヒータの制御を実施できた。一方、高温領域では、以下のような問題があった。すなわち、熱電対温度計のみにてランプヒータを制御したときの熱電対温度計による温度プロファイルは、上述した高温領域において、元来の応答速度の遅さに加えて、基板からサセプタを介し、さらにサセプタに対しても非接触である熱電対温度計を用いるので、実際の基板温度からはタイムラグや誤差があると思われる。このため、当該熱電対温度計からの出力を用いたランプヒータの制御では遅れが発生し、結果的にヒータ制御が遅れ、±３度の振動を繰返した。

次に、上記の実施の形態および実施例と重複するものもあるが本発明の実施例を羅列的に挙げて説明する。

この発明に従った半導体装置の製造方法は、処理対象物を加熱した状態で処理を行なう半導体装置の製造方法であって、以下の工程を備える：低温用測温部材（熱電対温度計２７）を用いて、半導体装置を構成するべき処理対象物（基板２４）の温度を測定しながら、処理対象物を加熱する工程（低温域昇温工程（Ｓ２００））、処理対象物（基板２４）の温度が基準値に達したとき、処理対象物の温度を測定する部材を低温用測温部材（熱電対温度計２７）から高温用測温部材（放射温度計２２）に切換える工程（高温域昇温工程（Ｓ４００））、放射温度計２２を用いて基板２４の温度を測定しながら、基板２４を処理温度まで加熱する工程（高温域昇温工程（Ｓ４００））、基板２４の温度が、処理温度になった状態で、基板２４の処理を行なう処理工程（成膜処理工程（Ｓ５００））。

この場合、低温域と高温域とで測温部材（温度計）の種類を切換えているので、測温部材の種類を適宜選択することによりそれぞれの温度域において優れた精度で温度測定を行なうことができる。この結果、温度の測定データの精度を向上させることができる。このため、当該測定データを用いた処理条件の調整を確実に行なうことができるので、処理の精度や質が温度の測定データの誤差などに起因して劣化することを防止できる。

上記半導体装置の製造方法において、低温用測温部材は熱電対温度計２７であり、高温用測温部材は放射温度計２２であってもよい。熱電対温度計２７は、処理対象物を保持するサセプタ２３に設置されていてもよい。放射温度計２２は、処理室（フローチャネル２０）の壁に形成された凹部２１に配置されていてもよい。サセプタ２３は移動可能であってもよく、熱電対温度計２７はサセプタ２３と非接触の状態で配置されていてもよい。

この場合、放射温度計２２は比較的高温域での応答速度が速くかつ測定精度が高い。また、熱電対温度計２７は低温域での測定データの安定性や精度に優れる。また、放射温度計２２は処理対象物である基板２４の表面を直接観察することになるので、この点からも高温域での温度測定精度および応答速度の向上に有利である。このように、それぞれの温度域に適した温度計を使い分けることで、広い温度域において高い精度での温度測定が可能になる。

上記半導体装置の製造方法において、処理工程（成膜処理工程（Ｓ５００））では、図１０や図１１に示すように、高温用測温部材（放射温度計２２）が処理対象物としての基板２４の処理を行なう処理室（フローチャネル２０）から隔離された状態で、基板２４の処理が行なわれてもよい。

この場合、基板２４に対する処理時に放射温度計２２の表面が処理雰囲気に触れることを防止できる。このため、放射温度計２２が当該処理によりダメージを受けることを防止できる（たとえば処理として成膜処理を行なう場合、放射温度計２２の表面に膜が形成されることを防止できる）。したがって、そのようなダメージに起因した放射温度計２２のメンテナンスを頻繁に行なう必要が無い。このため、上記メンテナンスに起因して半導体装置の製造効率が低下することを防止できるので、結果的に半導体装置の製造コストの増大を抑制できる。

上記半導体装置の製造方法では、図１０〜図１２に示した可動部材を閉じる工程（Ｓ５２０）のように、高温用測温部材（放射温度計２２）と処理室（フローチャネル２０）との間をつなぐ開口部４１を閉じるように可動部材４２（シャッタ）が開口部４１を塞ぐことにより、高温用測温部材（放射温度計２２）が処理室（フローチャネル２０）から隔離されていてもよい。

この場合、図６〜図９に示すような、可動部材４２を移動させて開口部４１を塞ぐという比較的簡単な機構により、本発明による半導体装置の製造方法を実現できる。また、処理時には基板２４の温度条件をほぼ一定にしておく場合、加熱部材（ヒータ２５）への制御部２８からの制御量（たとえば投入電流値など）を一定にするなどの対応により基板２４の温度条件を容易に所定の範囲内に収めることができる。したがって、高温用測温部材（放射温度計２２）による測温を行なわない状態でも十分処理を行なうことができる。

なお、処理雰囲気から常に高温用測温部材（放射温度計２２）を分離する方法として、石英などの赤外線を透過するガラスにより窓を形成し、当該窓を介して処理室の内部の処理対象物（基板２４）に対向するように高温用測温部材（放射温度計２２）を配置することも考えられる。しかし、この場合には処理による堆積物が窓を構成するガラス表面に付着する。この結果、ガラスでの赤外線の透過が妨げられるので、放射温度計２２において次第に正確な測温が難しくなる。このため、頻繁に窓などのメンテナンスが必要になるので、上述した窓を形成する方法は本発明よりもランニングコストが高くなる。

上記半導体装置の製造方法において、成膜処理工程（Ｓ５００）では、図１１や図１２の工程（Ｓ５２０）〜工程（Ｓ５６０）に示すように、低温用測温部材（熱電対温度計２７）を用いて処理対象物（基板２４）の温度を測定してもよい。

この場合、図３の高温域昇温工程（Ｓ４００）のように、成膜処理工程（Ｓ５００）を実施可能な高温の温度条件が成立するまでは高温用測温部材（放射温度計２２）を用いているので、所定の温度にまで正確に基板２４を加熱している。そのため、実際の成膜処理工程（Ｓ５００）において、高温域での温度検出精度や応答性において放射温度計２２より劣るような低温用測温部材（熱電対温度計２７）を用いても、当該基板２４の温度の変動をある程度の精度で判断できる。つまり、熱電対温度計２７を用いて、十分な精度の温度制御が可能になる。

上記半導体装置の製造方法において、成膜処理工程（Ｓ５００）は、図１２に示すように、高温用測温部材（放射温度計２２）と処理室（フローチャネル２０）との間を隔離するために閉じられている可動部材４２を間欠的に開閉し、可動部材４２が開状態であるときに処理対象物（基板２４）の温度を高温測定部材（放射温度計２２）により測定する工程（所定のタイミングで可動部材を開閉する工程（Ｓ５９０））を含んでいてもよい。

この場合、高温用測温部材としての放射温度計２２は間欠的に処理雰囲気に晒されるので、常時処理雰囲気に放射温度計２２が晒されている場合に比べて処理雰囲気による放射温度計２２に対するダメージを少なくできる。このため、放射温度計２２のメンテナンスの頻度をある程度少なくできる。また、放射温度計２２により処理対象物としての基板２４の温度を間欠的にでも正確に測定できるので、当該測定結果を制御に反映させることにより、処理時の基板２４の温度制御の精度を向上させることができる。

上記半導体装置の製造方法において、成膜処理工程（Ｓ５００）は、図１２に示すように、可動部材４２が開状態であるときに高温用測温部材（放射温度計２２）により測定された温度データに基づいて、成膜処理工程（Ｓ５００）における処理対象物（基板２４）の処理条件を調整する工程（放射温度計からの出力により温度データを補正する工程（Ｓ５９５））を含んでいてもよい。

この場合、高温用測温部材としての放射温度計２２によって処理時に一度も測温を行なわない場合より、処理対象物としての基板２４の処理条件（たとえば温度条件）の精度を向上させることができる。

上記半導体装置の製造方法では、成膜処理工程（Ｓ５００）において、処理対象物（基板２４）の処理として有機金属化学気相成長法を用いて処理対象物（基板２４）の表面に膜を形成してもよい。ここで、有機金属化学気相成長法では、形成する膜の組成などの制御を行なうために非常に細かな温度制御を行なう必要がある。したがって、本発明による半導体装置の製造方法によれば、広い温度域で比較的高い精度の温度測定を行なうことができるので、上述のような基板２４の温度制御について、温度制御の精度を向上させることができる。

また、上述した有機金属化学気相成長法では、処理条件によっては秒単位で反応ガス種を変更する場合がある。この場合、高温用測温部材として比較的反応速度の速い測温部材（放射温度計２２）を用いることで、高温条件において反応ガス種を変更するときの温度条件を正確に把握することができる。

上記半導体装置の製造方法では、膜は窒化物半導体（たとえばＧａＮ）からなる膜であってもよい。ここで、窒化物半導体（ＧａＮ）は特に成長温度が高い。そこで、本発明による半導体装置の製造方法によれば、高温域においてはその温度域に適した高温用測温部材としての放射温度計２２を用いるので、窒化物半導体の成膜温度の制御を精度よく行なうことができる。つまり、上記窒化物半導体（ＧａＮ）の成膜において本発明は特に効果的である。

上記半導体装置の製造方法では、図１３に示した装置によるアニール処理のように、処理工程において、処理対象物（基板２４）の処理としてラピッドサーマルアニールを行なってもよい。

ここで、ラピッドサーマルアニールでは、処理対象物としての基板２４の温度が極めて速い速度で低温域から高温域まで上昇する。その場合、本発明によれば、低温域、高温域とそれぞれ適した測温部材（熱電対温度計２７および放射温度計２２）を使い分けるので、そのような早い温度上昇が発生しても正確な測温を実施できる。

上記半導体装置の製造方法では、高温用測温部材（放射温度計２２）を用いて処理対象物（基板２４）の温度を測定しながら、処理対象物（基板２４）を処理温度まで加熱する工程（高温域昇温工程（Ｓ４００）において、高温用測温部材（放射温度計２２）の周囲にパージガスを供給することが好ましい。このパージガスとしては、処理対象物（基板２４）の周囲の雰囲気ガスと同じ組成のガスを用いることが好ましい。また、パージガスとして水素ガスまたは窒素ガスなどを用いてもよい。また、パージガスの圧力は、処理対象物（基板２４）の周囲の雰囲気圧力と同じ、または雰囲気圧力超えとすることが好ましい。この場合、放射温度計２２の表面に基板への成膜処理に用いられる雰囲気ガス（反応ガス）が直接接触することを防止できるので、放射温度計２２の表面に不要な膜が形成される可能性を低減できる。

この発明に従った半導体装置の製造装置は、処理室（フローチャネル２０）と、加熱部材（ヒータ２５）と、低温用測温部材（熱電対温度計２７）と、高温用測温部材（放射温度計２２）と、制御部２８とを備える。処理室（フローチャネル２０）は、処理対象物（基板２４）を内部に保持し、処理対象物（基板２４）に対する処理を行なうためのものである。加熱部材（ヒータ２５）は、処理対象物（基板２４）を加熱するためのものである。低温用測温部材（熱電対温度計２７）は、処理対象物（基板２４）の温度を測定するためのものである。高温用測温部材（放射温度計２２）は、低温用測温部材（熱電対温度計２７）による測定温度域より高い温度域について、処理対象物（基板２４）の温度を測定するためのものである。制御部２８は、低温用測温部材（熱電対温度計２７）および高温用測温部材（放射温度計２２）の少なくともいずれか一方からの測定データに基づいて加熱部材（ヒータ２５）を制御することにより処理対象物（基板２４）の温度を制御する。制御部２８は、処理対象物（基板２４）の温度条件に応じて、低温用測温部材（熱電対温度計２７）および高温用測温部材（放射温度計２２）のいずれかによる測定データに基づいて、加熱部材を制御する。この場合、上記半導体装置の製造装置を用いて、上記本発明に従った半導体装置の製造方法を実施できる。

上記半導体装置の製造装置において、高温用測温部材（放射温度計２２）は、処理対象物（基板２４）から処理対象物（基板２４）と対向する処理室（フローチャネル２０）の壁面（上壁面）に向かう方向から見て、処理室の壁面（フローチャネル２０の上壁面）において、処理対象物（基板２４）と重なる領域以外の領域に設置されていてもよい。上記方向は、処理対象物（基板２４）と処理室の壁面（フローチャネル２０の上壁面）との間の距離が最短になる方向（たとえば、壁面に対して垂直な方向）であってもよい。

この場合、処理対象物（基板２４）の真上に高温用測温部材としての放射温度計２２が配置されていないので、放射温度計２２を配置するための凹部などが形成されることによる処理条件への影響を軽減できる。

上記半導体装置の製造装置は、高温用測温部材（放射温度計２２）を処理室（フローチャネル２０の内部）から隔離するための可動部材４２を備えていてもよい。

この発明に従った半導体装置の製造装置は、図６〜図９に示すように、処理室（フローチャネル２０）と、加熱部材（ヒータ２５）と、測温部材（放射温度計２２）と、可動部材４２とを備える。処理室（フローチャネル２０）は、処理対象物（基板２４）を内部に保持し、処理対象物（基板２４）に対する処理を行なうためのものである。加熱部材（ヒータ２５）は、処理対象物（基板２４）を加熱するためのものである。測温部材（放射温度計２２）は、処理対象物（基板２４）の温度を測定するためのものである。可動部材４２は、測温部材（放射温度計２２）の状態を、処理室（フローチャネル２０）の雰囲気から隔離した状態と、処理室（フローチャネル２０）の雰囲気に晒される状態との間で切換えるためのものである。

この場合、たとえば処理時に高温用測温部材（または測温部材）としての放射温度計２２を処理室としてのフローチャネル２０内部の処理雰囲気から可動部材４２により隔離できる。このため、処理に起因して放射温度計２２がダメージを受ける事が無いので、放射温度計２２のメンテナンスの頻度を少なくできる。この結果、製造装置のランニングコストを低減できる。

上記半導体装置の製造装置において、可動部材４２は、測温部材（放射温度計２２）の状態を、処理室（フローチャネル２０）の雰囲気から隔離した状態から、処理室（フローチャネル２０）の雰囲気に晒される状態へと間欠的に変更可能であってもよい。あるいは、上記半導体装置の製造装置では、フローチャネル２０において放射温度計２２とフローチャネル２０の内部の雰囲気とをつなぐ接続口としての開口部４１が形成され、可動部材４２は当該開口部４１開閉可能に配置されていてもよい。可動部材４２は開口部４１を間欠的に開閉可能であってもよい。また、可動部材４２および放射温度計２２は、処理対象物である基板２４の真上からずれた位置に配置されていてもよい。すなわち、放射温度計２２は、基板２４から基板２４と対向する処理室（フローチャネル２０）の壁面（上壁面）に向かう方向から見て、処理室の壁面（フローチャネル２０の上壁面）において、基板２４と重なる領域以外の領域に設置されていてもよい。上記方向は、基板２４と処理室の壁面（フローチャネル２０の上壁面）との間の距離が最短になる方向（たとえば、壁面に対して垂直な方向）であってもよい。

この場合、任意のタイミングで放射温度計２２がフローチャネル２０の雰囲気に晒される状態をつくることができる。このとき、放射温度計２２によりフローチャネル２０内部の基板２４の温度を測定できる。つまり、任意のタイミングで放射温度計２２による測温を実施できる。

上記半導体装置の製造装置において、図６に示すように、処理室の壁（フローチャネル２０の上壁面）には可動部材４２により開閉される開口部４１が形成されていてもよい。放射温度計２２は、処理室（フローチャネル２０）の外側であって開口部４１に面した位置に配置されていてもよい。可動部材４２が閉状態であるとき、フローチャネル２０の内部に露出する可動部材４２の表面と、フローチャネル２０の開口部４１が形成された壁の表面（上壁面）とは同一面を構成するように、可動部材４２の形状は決定されていてもよい。

この場合、可動部材４２が塞いでいる開口部４１の部分は、基本的にフローチャネル２０の上壁面の表面と可動部材４２の表面とが同一面を構成しているので、当該部分に起因してフローチャネル２０内部での処理に用いる反応ガスの流れが乱される可能性を低くできる。この結果、処理の均一性などを向上させることができる。

上記半導体装置の製造装置において、図７に示すように、処理室の壁（フローチャネル２０の上壁面）には可動部材４２により開閉される開口部４１が形成されていてもよい。放射温度計２２は、フローチャネル２０の外側であって開口部４１に面した位置に配置されていてもよい。フローチャネル２０の開口部４１が形成された壁（上壁）の外周表面には、開口部４１に隣接するように凹部４８が形成されていてもよい。可動部材４２は、開口部４１を塞ぐように配置された閉状態と、当該凹部４８の内部に後退することで開口部４１を開いた状態にする開状態との間を移動可能であってもよい。

この場合、可動部材４２をスライドするように移動させることで、開口部４１の開閉を行なうことができる。このような可動部材４２のスライドは、電動・あるいは油圧もしくは空気圧シリンダなど、簡単な駆動機構（駆動部４３）により実現できる。つまり簡単な機構で開口部４１を開閉できる。

上記半導体装置の製造装置において、図８または図９に示すように、処理室の壁（フローチャネル２０の上壁面）には可動部材４２により開閉される開口部４１が形成されていてもよい。放射温度計２２は、フローチャネル２０の外側であって開口部４１に面した位置に配置されていてもよい。可動部材４２は、回転軸（シャフト４４）を中心として回転することにより、開口部４１を塞ぐように配置された閉状態と、当該開口部４１上以外の位置に移動することで開口部４１を開いた状態にする開状態との間を回転移動可能であってもよい。この場合、可動部材４２による開口部４１の開閉を、シャフト４４を回転させるという簡単な機構により実現できる。このため、製造装置の構造を簡略化できる。

上記半導体装置の製造装置において、図９に示すように、可動部材４２に接続されたシャフト４４は、ジョイント部材（ジョイント部４７）を介して当該シャフト４４の延びる方向と異なる方向に延びるとともに、シャフト４４に駆動力を伝達する他の回転軸（他のシャフト４４）に接続されていてもよい。

この場合、可動部材４２上の空間にはシャフト４４を駆動するモータなどの駆動部４３以外の部材を配置することができる。つまり、製造装置における部材の配置の自由度を大きくすることができる。なお、ジョイント部４７としては歯車を利用したジョイントなど、任意のジョイント機構を用いることができる。

今回開示された実施の形態および実施例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実施の形態および実施例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、半導体装置の製造方法および製造装置に適用可能であり、特に比較的高温状態で処理を行なうような処理（成膜処理やアニール処理）および処理装置（成膜装置やアニール装置）に適用できる。特に、比較的高温での処理が必要な窒化物半導体の製造方法および製造装置に適している。また、半導体装置の製造方法および製造装置に限らず、高温条件を実現することが必要な処理方法および処理装置であれば適用可能である。

本発明に従った成膜装置の実施の形態１を示す模式図である。図１に示した成膜装置のリアクタの模式図である。図１および図２に示した成膜装置における成膜処理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に示した本発明による成膜装置の実施の形態１の第１の変形例を説明するための模式図である。図１および図２に示した本発明による成膜装置の実施の形態１の第２の変形例を説明するための模式図である。本発明による成膜装置の実施の形態２を説明するための模式図である。図６に示した本発明による成膜装置の実施の形態２の第１の変形例を説明するための模式図である。図６に示した本発明による成膜装置の実施の形態２の第２の変形例を説明するための模式図である。図６に示した本発明による成膜装置の実施の形態２の第３の変形例を説明するための模式図である。本発明による成膜装置の実施の形態２における成膜処理工程を説明するためのフローチャートである。図１０に示した成膜処理工程の第１の変形例を説明するためのフローチャートである。図１０に示した成膜処理工程の第２の変形例を説明するためのフローチャートである。本発明による半導体装置の実施の形態３であって、ラピッドサーマルアニール装置を示す模式図である。

符号の説明

１成膜装置、３リアクタ、５ＮＨ₃供給部、６Ｈ₂／Ｎ₂供給部、７ＳｉＨ₄供給部、９〜１２原料シリンダ、１３，１５，３２ａ，３２ｂ配管、１４マスフローコントローラ、１６排気部、２０フローチャネル、２１凹部、２２放射温度計、２３サセプタ、２４基板、２５ヒータ、２６回転軸、２７熱電対温度計、２８制御部、２９シール材、３１チャンバ、３３ガス室、３４シャワープレート、３５支持回転部材、３６，４５，４６矢印、３７ガス供給孔、３８ランプ、３９窓部材、４１開口部、４２可動部材、４３駆動部、４４シャフト、４７ジョイント部、４８凹部、５０保持部材、５１溝、５２Ｏリング、５３供給配管。

Claims

処理対象物を加熱した状態で処理を行なう半導体装置の製造方法であって、
低温用測温部材を用いて、半導体装置を構成するべき処理対象物の温度を測定しながら、前記処理対象物を加熱する工程と、
前記処理対象物の温度が基準値に達したとき、前記処理対象物の温度を測定する部材を前記低温用測温部材から高温用測温部材に切換える工程と、
前記高温用測温部材を用いて前記処理対象物の温度を測定しながら、前記処理対象物を処理温度まで加熱する工程と、
前記処理対象物の温度が、前記処理温度になった状態で、前記処理対象物の処理を行なう処理工程とを備え、
前記処理工程では、前記高温用測温部材が前記処理対象物の処理を行なう処理室から隔離された状態で、前記処理対象物の処理が行なわれるとともに、前記低温用測温部材を用いて前記処理対象物の温度を測定し、かつ、
前記処理工程は、
前記高温用測温部材が間欠的に前記処理対象物の処理雰囲気に晒されているときに前記処理対象物の温度を前記高温用測温部材により測定する工程と、
前記測定する工程において前記高温用測温部材により測定された測定データに基づいて、前記低温用測温部材により測定された測定データを補正する工程と、を含む、半導体装置の製造方法。
前記高温用測温部材により測定する工程では、前記高温用測温部材と前記処理室との間を隔離するために閉じられている可動部材を間欠的に開閉し、前記可動部材が開状態であるときに前記処理対象物の温度を前記高温測温部材により測定する、請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
前記処理工程において、前記処理対象物の処理として有機金属化学気相成長法を用いて前記処理対象物の表面に膜を形成する、請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
前記膜は窒化物半導体からなる膜である、請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
前記処理工程において、前記処理対象物の処理としてラピッドサーマルアニールを行なう、請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
処理対象物を内部に保持し、前記処理対象物に対する処理を行なうための処理室と、
前記処理対象物を加熱するための加熱部材と、
前記処理対象物の温度を測定するための低温用測温部材と、
前記低温用測温部材による測定温度域より高い温度域について、前記処理対象物の温度を測定するための高温用測温部材と、
前記低温用測温部材および前記高温用測温部材の少なくともいずれか一方からの測定データに基づいて前記加熱部材を制御することにより前記処理対象物の温度を制御する制御部と、
前記高温用測温部材を前記処理室から隔離するための可動部材とを備え、
前記制御部は、前記処理対象物の温度条件に応じて、前記低温用測温部材および前記高温用測温部材のいずれかによる前記測定データに基づいて、前記加熱部材を制御し、また、
前記処理対象物に対する処理が行なわれるときには、前記可動部材により前記高温用測温部材が前記処理室から隔離された状態で、前記処理対象物の処理が行なわれるとともに、前記低温用測温部材を用いて前記処理対象物の温度が測定され、
前記制御部は、前記可動部材を間欠的に開閉し、さらに、
前記処理対象物に対する処理が行なわれる場合に、前記制御部は、前記可動部材が開状態であるときに前記高温用測温部材により測定された前記測定データに基づいて、前記低温用測温部材により測定された前記測定データを補正する、半導体装置の製造装置。
前記高温用測温部材は、前記処理対象物から前記処理対象物と対向する前記処理室の壁面に向かう方向から見て、前記処理室の壁面において、前記処理対象物と重なる領域以外の領域に設置されている、請求項６に記載の半導体装置の製造装置。
処理対象物を内部に保持し、前記処理対象物に対する処理を行なうための処理室と、
前記処理対象物を加熱するための加熱部材と、
前記処理対象物の温度を測定するための低温用測温部材と、
前記低温用測温部材による測定温度域より高い温度域について、前記処理対象物の温度を測定するための高温用測温部材と、
前記高温用測温部材の状態を、前記処理室の雰囲気から隔離した状態と、前記処理室の雰囲気に晒される状態との間で切換えるための可動部材と、
前記処理対象物の温度条件に応じて、前記低温用測温部材および前記高温用測温部材のいずれかにより測定された測定データに基づいて、前記加熱部材を制御する制御部とを備え、
前記処理対象物に対する処理が行なわれる場合に、前記制御部は、前記可動部材の動作により前記処理室の雰囲気に間欠的に晒される前記高温用測温部材によって測定された前記測定データに基づいて、前記低温用測温部材により測定された前記測定データを補正する、半導体装置の製造装置。