成膜装置および成膜方法
【課題】ヒータの長寿命化を図り、高温下での使用を可能とする成膜装置および成膜方法を提供する。
【解決手段】成膜装置１００は、チャンバ１と、チャンバ１内に設けられて半導体基板６が載置されるサセプタ７と、サセプタ７の上方に位置する上部ヒータ１８と、サセプタ７の下方に位置する下部ヒータ８とを有し、上部ヒータ１８と下部ヒータ８とが不活性ガス雰囲気に置かれる。サセプタ７の周囲の空間Ａの圧力は、上部ヒータ１８の周囲の空間Ｂの圧力および下部ヒータ８の周囲の空間Ｃの圧力のいずれよりも低いことが好ましい。また、不活性ガスはアルゴンガスであることが好ましい。
【解決手段】成膜装置１００は、チャンバ１と、チャンバ１内に設けられて半導体基板６が載置されるサセプタ７と、サセプタ７の上方に位置する上部ヒータ１８と、サセプタ７の下方に位置する下部ヒータ８とを有し、上部ヒータ１８と下部ヒータ８とが不活性ガス雰囲気に置かれる。サセプタ７の周囲の空間Ａの圧力は、上部ヒータ１８の周囲の空間Ｂの圧力および下部ヒータ８の周囲の空間Ｃの圧力のいずれよりも低いことが好ましい。また、不活性ガスはアルゴンガスであることが好ましい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜装置および成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）等のパワーデバイスのように、比較的膜厚の厚い結晶膜を必要とする半導体素子の製造には、エピタキシャル成長技術が活用されている。
【０００３】
エピタキシャル成長技術に使用される気相成長方法では、常圧または減圧に保持された成膜室の内部にウェハを載置し、このウェハをヒータなどで加熱しながら成膜室内に反応ガスを供給する。すると、ウェハの表面で反応ガスの熱分解反応および水素還元反応が起こり、ウェハ上にエピタキシャル膜が成膜される。
【０００４】
膜厚の厚いエピタキシャル膜を高い歩留まりで製造するには、均一に加熱されたウェハの表面に新たな反応ガスを次々に接触させて成膜速度を向上させる必要がある。そこで、従来の成膜装置においては、例えば、ウェハを高速で回転させながらエピタキシャル成長させることが行われている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
シリコンエピタキシャル膜をウェハ上に成長させる場合、反応ガスには、例えば、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）などの珪素（Ｓｉ）のソースガスと、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）またはホスフィン（ＰＨ３)などの微量のドーパントガスと、キャリアガスである水素（Ｈ２）ガスとを混合させた混合ガスが用いられる。
【０００６】
また、近年、ＳｉＣ（炭化珪素（シリコンカーバイト））のエピタキシャル成長技術が注目されている。ＳｉＣは、Ｓｉ（シリコン）やＧａＡｓ（ガリウム砒素）といった従来の半導体材料と比較してエネルギーギャップが２〜３倍大きく、絶縁破壊電界が約１桁大きいといった特徴がある。このため、高耐圧のパワー半導体デバイスへの利用が期待されている半導体材料である。
【０００７】
ＳｉＣをエピタキシャル成長させてＳｉＣ単結晶薄膜を得ようとする場合、反応ガスとしては、例えば、シラン（ＳｉＨ４）やジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）などの珪素（Ｓｉ）のソースガスと、プロパン（Ｃ３Ｈ８）やアセチレン（Ｃ２Ｈ２）などのカーボン（Ｃ）のソースガスと、キャリアガスとしての水素（Ｈ２）ガスとを混合させた混合ガスが使用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−１０８９８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ＳｉＣのエピタキシャル成長では、基板を１５００℃以上の高温にする必要がある。このため、ウェハを加熱するヒータには高耐熱性の材料が用いられ、具体的には、カーボン（Ｃ）基材の表面にＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によってＳｉＣを被覆したものが用いられる。
【００１０】
ところで、高温下ではＳｉＣと水素ガスとの間で反応が起こることが知られている。このため、ＳｉＣのエピタキシャル成長の際に、ヒータに反応ガスが触れると、ヒータの表面を被覆するＳｉＣと反応ガス中の水素ガスとが反応してＳｉＣが分解する。すると、下地のカーボンが露出し、このカーボンが水素ガスと下記式にしたがって反応する。
このようなヒータ基材と水素ガスとの反応はヒータを劣化させ、成膜装置におけるヒータの寿命を短くしてしまうことになる。
【００１１】
本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、ヒータの長寿命化を図り、高温下での使用を可能とする成膜装置および成膜方法を提供することにある。
【００１２】
本発明の他の目的および利点は、以下の記載から明らかとなるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の第１の態様は、成膜室と、この成膜室の上部に設けられて反応ガスを成膜室内に供給する供給部と、成膜室内に配置される中空筒状のライナと、成膜室内に設けられて基板が載置されるサセプタと、このサセプタの上方に位置する上部ヒータと、サセプタの下方に位置する下部ヒータとを有し、上部ヒータと下部ヒータとが不活性ガス雰囲気に置かれることを特徴とする成膜装置に関する。
【００１４】
本発明の第１の態様において、サセプタの周囲の第１の空間の圧力は、上部ヒータの周囲の第２の空間の圧力および下部ヒータの周囲の第３の空間の圧力のいずれよりも低いことが好ましい。
【００１５】
本発明の第１の態様は、上部ヒータの上方に配置されたリフレクタを有することが好ましい。
【００１６】
本発明の第１の態様において、不活性ガスはアルゴンガスであることが好ましい。
【００１７】
本発明の第２の態様は、成膜室と、この成膜室の上部に設けられて反応ガスを成膜室内に供給する供給部と、成膜室内に配置される中空筒状のライナと、成膜室内に設けられて基板が載置されるサセプタと、このサセプタの下方に位置する下部ヒータと、サセプタの周囲の空間に反応ガスを供給する反応ガス供給部と、下部ヒータの周囲の空間に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部とを有することを特徴とする成膜装置に関する。
【００１８】
本発明の第２の態様は、サセプタの上方に位置する上部ヒータと、上部ヒータの周囲の空間に不活性ガスを供給する他の不活性ガス供給部とをさらに有することが好ましい。
【００１９】
本発明の第２の態様において、サセプタの周囲の第１の空間の圧力は、成膜室の内壁とライナとの間に形成された第２の空間の圧力および下部ヒータの周囲の第３の空間の圧力のいずれよりも低いことが好ましい。
【００２０】
本発明の第１の態様および第２の態様において、反応ガスと不活性ガスが排出される第４の空間の圧力は、第１の空間の圧力、第２の空間の圧力および第３の空間の圧力のいずれよりも低いことが好ましい。
【００２１】
本発明の第１の態様および第２の態様において、ライナは、供給部の近くに配置されて、供給部からサセプタに向けて流下する反応ガスの流路となる上部ライナと、内部にサセプタを支持する回転筒が配置される下部ライナとを有し、成膜室の外部には下部ライナの昇降を制御する昇降機構が配置され、昇降機構の制御により下部ライナを成膜が行われる位置より上昇させて、下部ライナに設けられた開口部から基板を搬送するよう構成されていることが好ましい。
【００２２】
本発明の第３の態様は、成膜室内でサセプタ上に基板を載置し、基板の上方に設けられた上部ヒータと、基板の下方に設けられた下部ヒータとをそれぞれ不活性ガス雰囲気下に置き、これらのヒータによって基板を加熱しながら成膜室内に反応ガスを供給して基板の上に所定の膜を形成することを特徴とする成膜方法に関する。
【００２３】
本発明の第３の態様において、サセプタの周囲の第１の空間の圧力は、上部ヒータの周囲の第２の空間の圧力および下部ヒータの周囲の第３の空間の圧力のいずれよりも低く、反応ガスと不活性ガスが排出される第４の空間の圧力は、第１の空間の圧力、第２の空間の圧力および第３の空間の圧力のいずれよりも低いことが好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の第１の態様によれば、ウェハを加熱するヒータを不活性ガス雰囲気下に置くので、ヒータの長寿命化を図り、高温下での使用を可能とする成膜装置を提供することができる。
【００２５】
本発明の第２の態様によれば、ウェハを加熱するヒータを不活性ガス雰囲気下に置くので、ヒータの長寿命化を図り、高温下での使用を可能とする成膜装置を提供することができる。
【００２６】
本発明の第３の態様によれば、ウェハを加熱するヒータを不活性ガス雰囲気下に置きながら成膜するので、ヒータの長寿命化を図り、高温下での成膜が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本実施の形態の成膜装置の模式的な断面図である。
【図２】本実施の形態の成膜装置において、回転筒部分の構造を示す模式的な断面図である。
【図３】本実施の形態の成膜装置において、空間Ａ、Ｂ、Ｃの各圧力と、これらの空間に供給する各ガス流量の制御方法を模式的に説明する図である。
【図４】本実施の形態における他別の成膜装置の例である。
【図５】本実施の形態における他の成膜装置の例である。
【図６】図５の成膜装置において、第３のライナが上昇した状態を説明する模式的な断面図である。
【図７】図５の成膜装置における第３のライナを模式的に示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本実施の形態では、ＳｉＣエピタキシャル膜の成膜を例にとるが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、Ｓｉエピタキシャル膜の成膜にも適用可能である。
【００２９】
上述したように、成膜装置のヒータを構成するカーボン材は、高温の環境下で、例えば、次の反応式にしたがって水素と反応する。
また、１０００℃以上の高温環境下では、ＣＨ４がさらに分解するなどして、Ｃ２Ｈ２、ＣＨ３、Ｃ２Ｈ３なども発生する。
【００３０】
上記のような反応が生じると、ヒータは劣化し、その寿命は短くなってしまう。そこで、ヒータと、水素ガスを含む反応ガスとを触れ合わないようにする必要がある。特に、上記反応は高温下で顕著となることから、ＳｉＣエピタキシャル膜を成膜する際には重要である。
【００３１】
図１は、本実施の形態における成膜装置の模式的な断面図である。
【００３２】
図１の成膜装置１００は、ＳｉＣ膜の成膜に用いることができる。この場合、半導体基板６としては、ＳｉＣウェハを用いることが可能である。但し、これに限られるものではなく、場合に応じて、他の材料からなるウェハなどを用いてもよい。例えば、ＳｉＣウェハに代えてＳｉウェハとしてもよく、また、ＳｉＯ２（石英）などの他の絶縁性基板や、
高抵抗のＧａＡｓなどの半絶縁性基板などを用いてもよい。
【００３３】
成膜装置１００は、成膜室としてのチャンバ１と、チャンバ１内に配置された中空筒状のライナ２と、チャンバ１を冷却する冷却水の流路３ａ、３ｂと、チャンバ１内に不活性ガス２５、３５を導入するための第１の不活性ガス供給部４および第２の不活性ガス供給部３４と、チャンバ１内に反応ガス２６を導入するための反応ガス供給部１４と、反応後の反応ガス２６をチャンバ１外に排気する排気部５と、ウェハなどの半導体基板６を載置してこれを支持するサセプタ７と、支持部（図示せず）に支持されて半導体基板６を加熱する下部ヒータ８および上部ヒータ１８と、チャンバ１の上下部を連結するフランジ部９と、フランジ部９をシールするパッキン１０と、排気部５と配管を連結するフランジ部１１と、フランジ部１１をシールするパッキン１２とを有する。
【００３４】
ライナ２は、非常に高い耐熱性を備える材料を用いて構成される。例えば、カーボンにＳｉＣをコートして構成された部材の使用が可能である。ライナ２の頭部３１の開口部には、シャワープレート２０が取り付けられている。シャワープレート２０は、半導体基板６の表面に反応ガス２６を均一に供給するためのガス整流板である。このシャワープレート２０には、反応ガス２６を供給するための貫通孔２１が複数個設けられている。
【００３５】
尚、ライナ２を設ける理由は、一般に、成膜装置におけるチャンバの壁がステンレス製であることによる。すなわち、成膜装置１００では、このステンレス製の壁を気相反応系内に露出させないようにするためにライナ２が用いられる。ライナ２には、結晶膜形成時におけるチャンバ１の壁へのパーティクルの付着や金属汚染を防いだり、チャンバ１の壁が反応ガス２６によって侵食されるのを防いだりする効果がある。
【００３６】
ライナ２は、中空筒状であり、サセプタ７を内部に配置する胴部３０と、胴部３０より内径が小さい頭部３１とを有する。胴部３０内にはサセプタ７が配置される。
【００３７】
サセプタ７上には半導体基板６が載置される。サセプタ７は、中空筒状の回転筒２３上に取り付けられている。そして、回転筒２３は、チャンバ１の底部からチャンバ１内部に伸びる回転軸（図示せず）を介して回転機構（図示せず）に接続されている。すなわち、サセプタ７は、ライナ２の胴部３０内の下部ヒータ８の上方で回転可能に配置されている。したがって、気相成長反応時には、サセプタ７を回転させることにより、その上に載置された半導体基板６が高速に回転する。
【００３８】
例えば、半導体基板６の上にＳｉＣエピタキシャル膜を形成しようとする場合、反応ガス２６として、シラン（ＳｉＨ４）やジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）などの珪素（Ｓｉ）のソースガスと、プロパン（Ｃ３Ｈ８）やアセチレン（Ｃ２Ｈ２）などのカーボン（Ｃ）のソースガスと、キャリアガスとしての水素（Ｈ２）ガスとを混合させた混合ガスが使用される。混合ガスは、成膜装置１００の反応ガス供給部１４から導入される。具体的には、ライナ２内、換言すると、反応ガス供給部１４から半導体基板６の周囲に至る第１の空間（空間Ａ）に導入される。
【００３９】
ライナ２の頭部３１の上部開口部には、上述したように、シャワープレート２０が配設されている。シャワープレート２０は、胴部３０内のサセプタ７上に載置された半導体基板６の表面に反応ガス２６を均一に供給する。
【００４０】
ライナ２の頭部３１の内径は、シャワープレート２０の貫通孔２１の配置と半導体基板６の大きさに対応するように決められる。これにより、シャワープレート２０の貫通孔２１を出た反応ガス２６が拡散する無駄な空間を低減できる。つまり、成膜装置１００は、シャワープレート２０から供給される反応ガス２６が無駄なく、効率良く半導体基板６の表面に集められるように構成される。さらに、半導体基板６の表面での反応ガス２６の流れをより均一にするために、半導体基板６の周縁部分とライナ２との間の隙間ができるだけ狭くなるように構成されている。
【００４１】
ライナ２を上記のような形状とすることで、半導体基板６の表面における気相成長反応を効率良く進めることができる。すなわち、反応ガス供給部１４に供給される反応ガス２６は、空間Ａにおいて、シャワープレート２０の貫通孔２１を通過して整流され、下方の半導体基板６に向かってほぼ鉛直に流下する。つまり、反応ガス２６は、空間Ａにあるシャワープレート２０から半導体基板６の表面に至る領域で、いわゆる縦フローを形成する。そして、高速回転する半導体基板６の引き付け効果により引き付けられ、半導体基板６に衝突した後は、乱流を形成すること無く、半導体基板６の上面に沿いながら水平方向にほぼ層流となって流れる。このように、半導体基板６の表面でガスが整流状態となることにより、膜厚均一性が高く高品質のエピタキシャル膜が形成される。
【００４２】
上記のようにして半導体基板６の表面に供給された反応ガス２６は、半導体基板６の表面で熱分解反応または水素還元反応を起こす。これにより、半導体基板６の表面にエピタキシャル膜が形成される。反応ガス２６の内で気相成長反応に使用されたガス以外のものは、変性された生成ガスとなって、チャンバ１の下部に設けられた排気部５から排気される。
【００４３】
図１の成膜装置１００では、チャンバ１のフランジ部９と排気部５のフランジ部１１に、それぞれシールのためのパッキン１０、１２が用いられている。このパッキン１０、１２には、フッ素ゴム製のものが好ましく用いられるが、その耐熱温度は約３００℃である。本実施の形態では、チャンバ１を冷却する冷却水の流路３ａ、３ｂを設けることで、パッキン１０、１２が熱で劣化するのを防止できる。
【００４４】
図１に示す成膜装置１００では、ライナ２内の半導体基板６を加熱するための手段として、上部ヒータ１８と下部ヒータ８が設けられている。
【００４５】
上部ヒータ１８は、カーボン基材の表面をＳｉＣ材料により被覆して構成された抵抗加熱ヒータであり、ライナ２とチャンバ１内壁との間に形成された第２の空間（空間Ｂ）に配置されている。そして、上部ヒータ１８は、半導体基板６を効率的に加熱する点から、半導体基板６の近く、具体的には、ライナ２の胴部３０と頭部３１との連結部分近くに配置されている。
【００４６】
下部ヒータ８も、上部ヒータ１８と同様に、カーボン基材の表面をＳｉＣ材料で被覆して構成された抵抗加熱ヒータである。そして、この下部ヒータ８は、半導体基板６の載置されるサセプタ７の下方、回転筒２３の内部空間である第３の空間（空間Ｃ）に配置される。
【００４７】
本実施の形態の成膜装置１００においては、チャンバ１の上部には、反応ガス供給部１４とは別に、パージガスである不活性ガス２５を空間Ｂに供給するための第１の不活性ガス供給部４が設けられている。空間Ｂには、上部ヒータ１８が配置されている。第１の不活性ガス供給部４から不活性ガス２５が空間Ｂに供給されることにより、上部ヒータ１８の周囲は不活性ガス２５でパージされる。そして、ライナ２の胴部３０の下端と、チャンバ１の内壁の間に挟まれた部分は、第１の不活性ガス供給部４から供給された不活性ガスの排出部（第１の不活性ガス排出部３７）となる。すなわち、第１の不活性ガス供給部４から不活性ガス２５が供給されると、不活性ガス２５は空間Ｂを通り、上部ヒータ１８の周囲をパージしながら、第１の不活性ガス排出部３７に向かって流下する。その後、不活性ガス２５は排気部５から排出される。
【００４８】
また、さらに、成膜装置１００においては、チャンバ１の底部に第２の不活性ガス供給部３４が設けられている。この第２の不活性ガス供給部３４は、パージガスである不活性ガス３５を、回転筒２３内の空間Ｃに供給する。
【００４９】
図２は、本実施の形態の成膜装置の回転筒部分の構造を示す模式的な断面図である。
【００５０】
図１および図２に示すように、回転筒２３の底部近傍の側壁部分には、回転筒２３の側壁を貫通する貫通孔が設けられている。この貫通孔は、空間Ｃに供給された不活性ガス３５の排出部（第２の不活性ガス排出部３８）を構成している。上述のように、空間Ｃには下部ヒータ８が配置されており、第２の不活性ガス供給部３４から供給された不活性ガス３５は、下部ヒータ８の周囲をパージする。その後、不活性ガス３５は、第２の不活性ガス排出部３８から空間Ｃの外に排出され、成膜中の半導体基板６に影響を及ぼすことなしに排気部５から排出される。
【００５１】
不活性ガス２５、３５としては、ヘリウム（Ｈｅ）ガス、ネオン（Ｎｅ）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス、クリプトン（Ｋｒ）ガスおよびキセノン（Ｘｅ）ガスよりなる群から選ばれる１種以上のガスを選択して使用することが可能である。この内、パージガスとしては安価で使用の容易なアルゴンガスが好ましく用いられる。
【００５２】
以上述べたように、本実施の形態の成膜装置１００では、反応ガス供給部１４とは別にガス供給部（第１の不活性ガス供給部４、第２の不活性ガス供給部３４）が設けられており、反応ガス２６とは異なるタイプのガスをチャンバ１内に導入できるようになっている。これにより、パージを目的とした不活性ガス２５、３５をチャンバ１内の上部ヒータ１８と下部ヒータ８の周囲に導入して、上部ヒータ１８と下部ヒータ８とをそれぞれ不活性
ガス雰囲気下とすることができる。
【００５３】
ところで、不活性ガス２５によってパージされる空間Ｂは、第１の不活性ガス排出部３７を介して空間Ａと繋がっている。また、不活性ガス３５によってパージされる空間Ｃも、第２の不活性ガス排出部３８を介して空間Ａと繋がっている。したがって、不活性ガス２５、３５によるパージが不十分であると、空間Ａに供給された反応ガス２６が、第１の不活性ガス排出部３７や第２の不活性ガス排出部３８を通って、空間Ｂや空間Ｃに入り込むおそれがある。
【００５４】
そこで、空間Ｂや空間Ｃへの反応ガス２６の侵入を防止するために、空間Ｂと空間Ｃの圧力を空間Ａの圧力に対して陽圧とする。すなわち、空間Ａの圧力（Ｐ１）と、空間Ｂの圧力（Ｐ２）との関係が、Ｐ１＜Ｐ２となるようにする。また、空間Ａの圧力（Ｐ１）と、空間Ｃの圧力（Ｐ３）との関係がＰ１＜Ｐ３となるようにする。具体的には、空間Ａ、空間Ｂおよび空間Ｃのそれぞれに圧力計を配置し、各空間の圧力を計測可能とする。そして、Ｐ１＜Ｐ２およびＰ１＜Ｐ３の関係を満足するよう、空間Ｂに供給する不可性ガス２５の流量と、空間Ｃに供給する不活性ガス３５の流量とを調節する。
【００５５】
このように不活性ガス２５、３５の流量を制御することで、空間Ａに導入された反応ガス２６が、空間Ｂや空間Ｃに侵入して、高温状態の上部ヒータ１８や下部ヒータ８に接触するのを防止することができる。これにより、反応ガス２６に含まれる水素ガスと、上部ヒータ１８や下部ヒータ８を構成するＳｉＣとが反応するのを防ぐことができるので、ＳｉＣの分解によって、下地のカーボンが露出して水素ガスと反応するのを防ぐこともできる。したがって、ヒータの寿命を長くすることができる。
【００５６】
さらに、本実施の形態では、排気部付近の第４の空間（空間Ｄ）の圧力（Ｐ４）と、空間Ａの圧力（Ｐ１）、空間Ｂの圧力（Ｐ２）および空間Ｃの圧力（Ｐ３）との間に下記の関係が成立するようにする。
Ｐ４＜Ｐ１
Ｐ４＜Ｐ２
Ｐ４＜Ｐ３
【００５７】
空間Ａ、空間Ｂおよび空間Ｃに導入された各ガスは、空間Ｄで合流する。ここで、チャンバ１内を大気圧に近い圧力として成膜するプロセスでは、排気速度が低くなるため、チャンバ１内のガス供給部と排気部との間で圧力勾配がつきにくい状態となる。それ故、空間Ｂや空間Ｃへ不活性ガスを供給すると、空間Ａ、空間Ｂおよび空間Ｃの各圧力が空間Ｄの圧力と同じになるか、または、空間Ａ、空間Ｂおよび空間Ｃの各圧力よりも空間Ｄの圧力の方が高くなるおそれがある。すると、空間Ｄにガスが滞留し、場合によっては、排気されるべきガスがチャンバ１内に逆流する。そこで、空間Ｄからの排気を円滑にするため、上記関係が成立するよう各空間に供給されるガスの量を調整する。
【００５８】
次に、本実施の形態の成膜方法について、ＳｉＣ膜の成膜を例として、図１に示す成膜装置１００を参照しながら説明する。
【００５９】
まず、半導体基板６をチャンバ１の内部に搬入してサセプタ７の上に載置する。次に、回転筒２３およびサセプタ７に付随させて、サセプタ７上に載置された半導体基板６を５０ｒｐｍ程度で回転させる。
【００６０】
上部ヒータ１８および下部ヒータ８に電流を供給して作動させ、上部ヒータ１８および下部ヒータ８から発せられる熱によって半導体基板６を加熱する。半導体基板６の温度が、成膜温度である１５００℃〜１７００℃までの間の所定の温度、例えば、１６００℃に達するまで徐々に加熱する。このとき、上部ヒータ１８および下部ヒータ８の温度は１８００℃程度の高温の状態となる。したがって、チャンバ１の壁部分に設けた流路３ａ、３ｂに冷却水を流し、過度にチャンバ１が昇温するのを防止する。
【００６１】
半導体基板６の温度が１６００℃に達した後は、下部ヒータ８により１６００℃近辺での緻密な温度調整がなされる。このとき、半導体基板６の温度測定は、成膜装置に付設された放射温度計（図示せず）を用いて行われる。そして、放射温度計による測定で半導体基板６の温度が所定温度に達したことを確認した後は、徐々に半導体基板６の回転数を上げていく。例えば、９００ｒｐｍ程度の回転数とするのがよい。
【００６２】
本実施の形態においては、上述したように、空間Ｂや空間Ｃへの反応ガス２６の侵入を防止するために、空間Ｂと空間Ｃの圧力を空間Ａの圧力に対して陽圧とする。すなわち、空間Ａの圧力（Ｐ１）と、空間Ｂの圧力（Ｐ２）との関係が、Ｐ１＜Ｐ２となるようにする。また、空間Ａの圧力（Ｐ１）と、空間Ｃの圧力（Ｐ３）との関係がＰ１＜Ｐ３となるようにする。さらに、空間Ｄから空間Ａ、Ｂ、Ｃへのガスの逆流を防ぐために、空間Ｄの圧力（Ｐ４）との間に、Ｐ４＜Ｐ１、Ｐ４＜Ｐ２、Ｐ４＜Ｐ３の関係が成立するようにする。例えば、空間Ａの圧力を１３．３３ｋＰａとし、空間Ｂと空間Ｃの圧力をそれぞれ１３．３４ｋＰａとし、空間Ｄの圧力を１３．３２ｋＰａとすることができる。
【００６３】
反応ガス供給部１４から反応ガス２６を供給し、シャワープレート２０を介して、反応ガス２６をライナ２の胴部３０内に置かれた半導体基板６の上に流下させる。このとき、反応ガス２６は、整流板であるシャワープレート２０の貫通孔２１を通過して整流され、下方の半導体基板６に向かってほぼ鉛直に流下する。すなわち、いわゆる縦フローを形成する。反応ガス２６の流量は、例えば、７０リットル／分とすることができる。
【００６４】
反応ガス２６の供給と同時に、第１の不活性ガス供給部４から、不活性ガスであるアルゴンガスを空間Ｂに供給して、空間Ｂに配置されている高温状態の上部ヒータ１８が、アルゴンガスの雰囲気下に置かれるようにする。アルゴンガスの流量は、例えば、１０リットル／分とすることができる。
【００６５】
さらに、反応ガス２６の供給と同時に、不活性ガスであるアルゴンガスも空間Ｃに供給する。そして、空間Ｃに配置されている高温状態の下部ヒータ８が、アルゴンガスの雰囲気下に置かれるようにする。アルゴンガスの流量は、例えば、１０リットル／分とすることができる。
【００６６】
このように、空間Ｂと空間Ｃに不活性ガスを供給して、各空間に配置された上部ヒータ１８と下部ヒータ８を不活性ガス雰囲気下に置くとともに、空間Ｂの圧力（Ｐ２）と空間Ｃの圧力（Ｐ３）を空間Ａの圧力（Ｐ１）より高くする。これにより、空間Ａから反応ガス２６が空間Ｂと空間Ｃに流入して、上部ヒータ１８や下部ヒータ８に接触するのを防ぐことができる。
【００６７】
図３は、図１の成膜装置１００について、空間Ａ、Ｂ、Ｃの各圧力と、これらの空間に供給する各ガス流量の制御方法を模式的に説明する図である。
【００６８】
図３に示すように、空間Ａ、Ｂ、Ｃおよび空間Ｄの圧力（Ｐ４）は、それぞれ圧力計９０１、９０２、９０３、９０４によって計測可能なようになっている。
【００６９】
また、空間Ａ、Ｂ、Ｃに供給されるガス流量は、それぞれ流量計４３、４５、４７によって計測される。すなわち、空間Ａへは、反応ガス２６の入ったタンク４２から反応ガス供給部１４を経て反応ガス２６が供給される。このときの反応ガス２６の流量は流量計４３によって計測される。また、空間Ｂへは、不活性ガス２５の入ったタンク４４から第１の不活性ガス供給部４を経て不活性ガス２５が供給される。このときの不活性ガス２５の流量は流量計４５によって計測される。さらに、空間Ｃへは、不活性ガス３５の入ったタンク４６から第２の不活性ガス供給部３４を経て不活性ガス３５が供給される。このときの不活性ガス３５の流量は流量計４７によって計測される。
【００７０】
圧力計９０１、９０２、９０３、９０４と、流量計４３、４５、４７は、制御装置４１に接続しており、制御装置４１によってＰ１＜Ｐ２およびＰ１＜Ｐ３下記式の関係を満足するよう各ガスの流量と圧力が制御される。
Ｐ１＜Ｐ２
Ｐ１＜Ｐ３
Ｐ４＜Ｐ１
Ｐ４＜Ｐ２
Ｐ４＜Ｐ３
【００７１】
以上のようにすることで、空間Ｂと空間Ｃを不活性ガス雰囲気にできるとともに、空間Ａから反応ガス２６が空間Ｂや空間Ｃに流れ込むのを防ぐことができる。これにより、反応ガス２６に含まれる水素ガスと、上部ヒータ１８や下部ヒータ８を構成するＳｉＣとが反応するのを防ぐことができる。したがって、ＳｉＣの分解によって、下地のカーボンが露出して水素ガスと反応するのを防ぐことができるので、ヒータの長寿命化が図れる。また、空間Ｄから空間Ａ、Ｂ、Ｃへガスが逆流するのを防いで、スムーズに排気できるようにもなる。
【００７２】
一方、空間Ａでは、反応ガス２６を供給することにより、ライナ２の頭部３１から胴部３０にかけて反応ガス２６が半導体基板６に向けて流下し、半導体基板６の上で整流状態となる。そして、加熱された半導体基板６の表面に反応ガス２６が到達すると、反応ガス２６は熱分解反応または水素還元反応を起こして、半導体基板６の表面にＳｉＣエピタキシャル膜を形成する。
【００７３】
ＳｉＣエピタキシャル膜が所定の膜厚に達したら、反応ガス２６の供給を停止する。このとき、キャリアガスである水素ガスの供給は停止せず、放射温度計（図示せず）による測定で半導体基板６が所定の温度より低くなったのを確認してから停止するようにしてもよい。一方、不活性ガス２５、３５の供給は、反応ガス２６が空間Ｂや空間Ｃに入り込むのを防ぐため、反応ガス２６の供給を停止してから終えるようにする。
【００７４】
半導体基板６が所定の温度まで冷却されたのを確認した後は、チャンバ１の外部に半導体基板６を搬出する。
【００７５】
以上述べたように、本実施の形態では、高温状態にある上部ヒータ１８と下部ヒータ８とをそれぞれ不活性ガスの雰囲気下に置きながら、半導体基板上６にＳｉＣエピタキシャル膜を成膜する。この成膜方法によれば、上部ヒータ１８と下部ヒータ８が、反応ガス２６に含まれる水素ガスの作用で劣化するのを防ぐことができる。すなわち、上部ヒータ１８と下部ヒータ８の寿命を従来より長くすることができる。
【００７６】
以上、ＳｉＣエピタキシャル膜の成膜を例として、本実施の形態の成膜装置および成膜方法について説明した。しかし、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、Ｓｉエピタキシャル膜など他のエピタキシャル膜の成膜にも適用可能である。Ｓｉエピタキシャル膜を成膜する場合、半導体基板上での温度は１１００℃程度となる。したがって、上述した成膜装置１００における上部ヒータ１８を設けなくても成膜可能である。
【００７７】
図４は、本実施の形態における成膜装置の別の例である。
【００７８】
図４において、成膜装置２００は、ライナ２０２とチャンバ２０１の内壁との間に形成された空間Ｂ’に上部ヒータは配置されていない。下部ヒータ２０８のみが、半導体基板２０６が載置されるサセプタ２０７の下方、回転筒２２３の内部にある空間Ｃ’内に配置されている。尚、成膜装置２００は、上部ヒータを有していないこと以外は、図１に示す成膜装置１００と同様の構成となっている。
【００７９】
すなわち、成膜装置２００は、成膜室としてのチャンバ２０１と、ライナ２０２と、流路２０３ａ、２０３ｂと、不活性ガス２２５、２３５を導入するための第１の不活性ガス供給部２０４および第２の不可性ガス供給部２３４と、反応ガス２２６を導入するための反応ガス供給部２１４と、排気部２０５と、サセプタ２０７と、下部ヒータ２０８と、フランジ部２０９、２１１と、パッキン２１０、２１２とを有する。
【００８０】
中空筒状のライナ２０２は、サセプタ２０７を内部に配置する胴部２３０と、胴部２３０より内径が小さい頭部２３１とを有する。ライナ２０２の頭部２３１の開口部には、貫通孔２２１を有するシャワープレート２２０が取り付けられている。サセプタ２０７は回転筒２２３の上に取り付けられており、サセプタ２０７の上には半導体基板２０６が載置される。
【００８１】
反応ガス供給部２１４から空間Ａ’内に反応ガス２２６を供給すると、反応ガス２２６は半導体基板２０６の表面に到達して気相成長反応に使用される。反応ガス２２６の内で反応に使用されたガス以外のものは排気部２０５を通じて排気される。
【００８２】
図４に示す成膜装置２００では、半導体基板２０６を加熱するための手段として下部ヒータ２０８が設けられている。下部ヒータ２０８としては、カーボン基材の表面をＳｉＣ材料により被覆して構成された抵抗加熱ヒータを使用する。下部ヒータ２０８は、半導体基板２０６の載置されるサセプタ２０７の下方、回転筒２２３の内部の空間Ｃ’に配置される。
【００８３】
成膜装置２００には、チャンバ２０１の上部に、反応ガス供給部２１４とは別に、パージガスである不活性ガスを空間Ｂ’内に供給するための第１の不活性ガス供給部２０４が設けられている。また、ライナ２０２の胴部２３０の下端部分には、第１の不活性ガス排出部２３７が設けられている。したがって、第１の不活性ガス供給部２０４から不活性ガス２２５が供給されると、不活性ガス２２５は空間Ｂ’を通り、第１の不活性ガス排出部２３７に向かって流下した後、排気部２０５から排出される。
【００８４】
また、成膜装置２００には、チャンバ２０１の底部に、第２の不活性ガス供給部２３４が設けられている。第２の不活性ガス供給部２３４は、パージガスである不活性ガス２３５を空間Ｃ’に供給する。供給された不活性ガス２３５は、下部ヒータ２０８の周囲をパージし、回転筒２２３に設けられた第２の不活性ガス排出部２３８から空間Ｃ’の外に排出される。
【００８５】
パージガスである不活性ガス２２５、２３５としては、ヘリウム（Ｈｅ）ガス、ネオン（Ｎｅ）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス、クリプトン（Ｋｒ）ガスおよびキセノン（Ｘｅ）ガスよりなる群から選ばれる少なくとも１つのガスを使用することができるが、安価で使用の容易性からアルゴンガスが好ましく用いられる。
【００８６】
尚、上部ヒータを有しない成膜装置２００においては、空間Ｂ’に導入するガスをアルゴンガスなどの不活性ガスとせず、水素ガスとすることも可能である。ただし、その場合でも空間Ｃ’に供給するガスは、下部ヒータ２０８の構成部材と水素ガスとの反応を避けるためにアルゴンガスなどの不活性ガスを選択する。
【００８７】
すなわち、成膜装置２００では、反応ガス供給部２１４とは別にガスの供給部（第１の不活性ガス供給部２０４、第２の不活性ガス供給部２３４）が設けられており、反応ガス２２６とは異なるタイプのガスをチャンバ２０１内に導入することができる。これにより、パージを目的とした不活性ガス２２５、２３５を、ライナ２０２とチャンバ２０１の内壁との間の空間Ｂ’、および、下部ヒータ２０８の周囲の空間Ｃ’に導入して、これらの空間を不活性ガス雰囲気下とすることができる。
【００８８】
このとき、不活性ガス２２５、２３５によってパージされる空間Ｂ’および空間Ｃ’は、それぞれ第１の不活性ガス排出部２３７および第２の不活性ガス排出部２３８を介して空間Ａと繋がっている。そこで、空間Ａ’の圧力（Ｐ４５）と空間Ｂ’の圧力（Ｐ５６）について、Ｐ４５＜Ｐ５６という関係を満たすようにする。また、空間Ａ’の圧力（Ｐ５）と空間Ｃ’の圧力（Ｐ６７）についても、Ｐ４５＜Ｐ６７という関係を満たすようにする。
【００８９】
具体的には、空間Ｂ’に供給する不可性ガス２２５の流量と、空間Ｃ’に供給する不活性ガス２３５の流量を制御する。これにより、空間Ａ’に導入された反応ガス２２６が、空間Ｂ’や空間Ｃ’に侵入するのを防ぐことができる。つまり、反応ガス２２６が空間Ｂ’に侵入し、チャンバ２０１の壁が反応ガス２２６によって侵食されるのを防止することができる。また、反応ガス２２６が空間Ｃ’に侵入し、高温状態の下部ヒータ２０８に触れるのを防ぐこともできる。すなわち、反応ガス２２６に含まれる水素ガスと、下部ヒータ２０８を構成するＳｉＣ材、ひいてはカーボン材とが反応するのを防いで、下部ヒータ２０８の劣化を防止することが可能となる。
【００９０】
さらに、成膜装置２００においては、排気口付近の空間Ｄ’の圧力（Ｐ８）と、空間Ａ’の圧力（Ｐ５）および空間Ｂ’の圧力（Ｐ６）および空間Ｃ’の圧力（Ｐ７）との間に下記の関係が成立するようにする。
Ｐ８＜Ｐ５
Ｐ８＜Ｐ６
Ｐ８＜Ｐ７
【００９１】
空間Ａ’、空間Ｂ’および空間Ｃ’に導入された各ガスは、空間Ｄ’で合流する。ここで、チャンバ２０１内を大気圧に近い圧力として成膜するプロセスでは、排気速度が低くなるため、チャンバ２０１内のガス供給部と排気部との間で圧力勾配がつきにくい状態となる。それ故、空間Ｂ’や空間Ｃ’へ不活性ガスを供給すると、空間Ａ’、空間Ｂ’および空間Ｃ’の各圧力が空間Ｄ’の圧力と同じになるか、または、空間Ａ’、空間Ｂ’および空間Ｃ’の各圧力よりも空間Ｄ’の圧力の方が高くなるおそれがある。すると、空間Ｄ’にガスが滞留し、場合によっては、排気されるべきガスがチャンバ２０１内に逆流する。そこで、空間Ｄ’からの排気を円滑にするため、上記関係が成立するよう各空間に供給されるガスの量を調整する。
【００９２】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００９３】
例えば、本実施の形態の成膜装置１００’は、図５に示すように、第１のライナ３１’と、第２のライナ３０’と、第３のライナ３２’とを有する構成とすることができる。これらのライナによって、中空筒状のライナ２が構成される。
【００９４】
ライナ２を配設する目的は、本来的には、成膜装置１００のチャンバ１の壁をステンレス製としていることによる。すなわち、このステンレス製の壁を気相反応を行う系内に露出させないようにするためにライナ２を設けている。また、ライナ２を設けることで、結晶膜形成時におけるチャンバ１の壁へのパーティクルの付着や金属汚染を防いだり、チャンバ１の壁が反応ガス２６によって侵食されるのを防いだりする効果も得られる。
【００９５】
中空筒状のライナ２は、第１のライナ３１’と、第２のライナ３０’と、第３のライナ３２’とを有し、これらが組み合わされて構成されている。第１のライナ３１’、第２のライナ３０’および第３のライナ３２’は、例えば、石英製とすることができる。但し、１５００℃以上の高温とする必要のあるＳｉＣエピタキシャル膜を成膜する場合には、カーボンにＳｉＣをコートして構成された部材を用いることが好ましい。
【００９６】
第１のライナ３１’は、中空筒状の形状を有し、上端部でチャンバ１に固定されている。また、第１のライナ３１’には、ガス整流板としてのシャワープレート２０が取り付けられている。シャワープレート２０には、反応ガス２６を供給するための貫通孔２１が複数個設けられており、半導体基板６の表面に対して反応ガス２６を均一に供給できるよう構成されている。
【００９７】
第１のライナ３１’の内径は、シャワープレート２０の貫通孔２１の配置と、半導体基板６の大きさとに対応して決められる。そして、第１のライナ３１’は、後述する第３のライナ３２’とともに、半導体基板６に至る反応ガス２６の流路を構成する。これにより、シャワープレート２０の貫通孔２１を通過した反応ガス２６が拡散する無駄な空間を低減し、半導体基板６に向けて反応ガス２６を効率的に流下させることができる。
【００９８】
第２のライナ３０’は、中空筒状の形状を有しており、半導体基板６の下方に配置されたチャンバ１の側壁部と底面部とが気相反応を行う系内に露出されないようにしている。第２のライナ３０’の内部には、サセプタ７が取り付けられた回転筒２３が配置される。
【００９９】
図７は、第２のライナ３０’を模式的に示す側面図である。
【０１００】
第２のライナ３０’の側壁の一部上端には、切り欠け部分が設けられている。この切り欠け部分は、半導体基板６の第１の搬送口５６を構成する。すなわち、半導体基板６をチャンバ１に搬入する際、または、半導体基板６をチャンバ１から搬出する際には、第１の搬送口５６を介して行われる。詳しくは図６を用いて後述するが、第３のライナ３２’が第２のライナ３０’に支持されて、成膜が行われるときの位置から所定の位置まで持ち上げられた後、第１の搬送口５６を通じて半導体基板６のチャンバ１内（より具体的には、ライナ２内）への搬入と搬出が行われる。
【０１０１】
第３のライナ３２’は、中空筒状の形状を有し、第１のライナ３１’と第２のライナ３０’との間に設けられている。そして、第２のライナ３０’に支持されて、サセプタ７上に載置された半導体基板６の周縁部の上部と半導体基板６の周囲とを包囲するように構成されている。また、第３のライナ３２’において、チャンバ１の内壁に対向する側には、上部ヒータ１８が配置されている。上部ヒータ１８は、ライナ２とチャンバ１の内壁との間の空間Ｂに設けられた図示しない支持部に支持されている。
【０１０２】
成膜装置１００’は、第１の搬送口５６を通じてチャンバ１の内外で半導体基板６を搬出入するために、第２のライナ３０’と第３のライナ３２’を上昇させるための機構を有する。図６は、第２のライナ３０’と第３のライナ３２’が上昇した状態を説明する模式的な断面図である。尚、反応ガス２５の内で気相成長反応に使用されたガス以外のガスは、チャンバ１の下部に設けられた排気部５’から排気される。
【０１０３】
成膜装置１００’のチャンバ１の底部には、上端が第２のライナ３０’に接続する昇降棒４８が設けられている。成膜室１００’の下部には、昇降機構４７が配置されており、昇降棒４８の下端は、昇降機構４７に接続している。昇降機構４７は、昇降棒４８の昇降動作を制御する。
【０１０４】
昇降機構４７の制御により、昇降棒４８を上昇させると、昇降棒４８は第２のライナ３０’をその下方側から支持して第２のライナ３０’と第３のライナ３２’を押し上げる。すなわち、第２のライナ３０’と第３のライナ３２’は、昇降棒４８を通じて上昇する。これにより、図６に示すように、第２のライナ３０’に設けられた切り欠け部分が所定の位置まで上昇し、第１の搬送口５６を構成するようになる。尚、このとき、第３のライナ３２’の上部と、これを包囲する第１のライナ３１’の下部とは、互いに離間していて、接触していない。したがって、第１のライナ３１’が、第３のライナ３２’の上昇動作の妨げとなることはない。
【０１０５】
このように、昇降機構４７の制御による昇降棒４８の動作によって、第２のライナ３０’と第３のライナ３２’を持ち上げることができる。ここで、図５および図６に示すように、第２のライナ３０’の側壁には、第１の搬送口５６が設けられている。したがって、第２のライナ３０’や第３のライナ３２’によって妨げられること無く、チャンバ１の側壁にある第２の搬送口５７を通じて、半導体基板６をチャンバ１の外に搬出したり、半導体基板６をチャンバ１内に搬入してサセプタ７上に載置したりすることができる。
【０１０６】
半導体基板６のチャンバ１内への搬入およびチャンバ１外への搬出を終えた後は、昇降機構４７の制御によって昇降棒４８を下降させ、第２のライナ３０’と第３のライナ３２’を元の位置に設置することが可能である。
【０１０７】
尚、本実施の形態においては、第２のライナ３０’と第３のライナ３２’は一体化していてもよい。例えば、第１のライナ３１’を上部ライナとし、第２のライナ３０’と第３のライナ３２’が一体化したライナを下部ライナとすることができる。上部ライナは、反応ガス供給部１４の近くに配置されて、反応ガス供給部１４からサセプタ７に向けて流下する反応ガスの流路となる。下部ライナの内部には、サセプタ７を支持する回転筒が配置される。また、下部ライナの一部には、第１の搬送口５６に対応する開口部が設けられている。チャンバの外部には、下部ライナの昇降を制御する昇降機構が配置され、この昇降機構の制御により下部ライナを成膜が行われる位置より上昇させて、下部ライナに設けられた開口部から基板を搬送するよう構成される。一方、上述のように、第２のライナ３０’と第３のライナ３２’を別体とすれば、成膜装置１００’のメンテナンスが容易になるという利点が得られる。
【０１０８】
また、本実施の形態では、図５および図６に示すように、上部ヒータ１８の上にリフレクタ５５を設けることもできる。このリフレクタ５５は、上部ヒータ１８からの熱を反射して、サセプタ７上に載置された半導体基板６への加熱効率を向上させるとともに、半導体基板６や上部ヒータ１８の周囲における過度の温度上昇を抑制するように働く。リフレクタ５５は、１枚の薄板からなるものに限られず、複数枚の薄板を適当な間隔で離間させた構造としてもよい。
【符号の説明】
【０１０９】
１、２０１ チャンバ
２、２０２ ライナ
３ａ、３ｂ、２０３ａ、２０３ｂ 流路
４、２０４ 第１の不活性ガス供給部
５、５’、２０５ 排気部
６、２０６ 半導体基板
７、２０７ サセプタ
８、２０８ 下部ヒータ
９、１１、２０９、２１１ フランジ部
１０、１２、２１０、２１２ パッキン
１４、２１４ 反応ガス供給部
１８ 上部ヒータ
２０、２２０ シャワープレート
２１、２２１ 貫通孔
２３、２２３ 回転筒
２５、３５、２２５、２３５ 不活性ガス
２６、２２６ 反応ガス
３０、２３０ 胴部
３１、２３１ 頭部
３０’ 第２のライナ
３１’ 第１のライナ
３２’ 第３のライナ
３４、２３４ 第２の不活性ガス供給部
３７、２３７ 第１の不活性ガス排出部
３８、２３８ 第２の不活性ガス排出部
４１ 制御装置
４２、４４、４６ タンク
４３、４５、４７ 流量計
４７ 昇降機構
４８ 昇降棒
５５ リフレクタ
５６ 第１の搬送口
５７ 第２の搬送口
１００、２００ 成膜装置
Ａ、Ａ’、Ｂ、Ｂ’、Ｃ、Ｃ’、Ｄ、Ｄ’ 空間
９０１、９０２、９０３、９０４ 圧力計
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜装置および成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）等のパワーデバイスのように、比較的膜厚の厚い結晶膜を必要とする半導体素子の製造には、エピタキシャル成長技術が活用されている。
【０００３】
エピタキシャル成長技術に使用される気相成長方法では、常圧または減圧に保持された成膜室の内部にウェハを載置し、このウェハをヒータなどで加熱しながら成膜室内に反応ガスを供給する。すると、ウェハの表面で反応ガスの熱分解反応および水素還元反応が起こり、ウェハ上にエピタキシャル膜が成膜される。
【０００４】
膜厚の厚いエピタキシャル膜を高い歩留まりで製造するには、均一に加熱されたウェハの表面に新たな反応ガスを次々に接触させて成膜速度を向上させる必要がある。そこで、従来の成膜装置においては、例えば、ウェハを高速で回転させながらエピタキシャル成長させることが行われている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
シリコンエピタキシャル膜をウェハ上に成長させる場合、反応ガスには、例えば、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）などの珪素（Ｓｉ）のソースガスと、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）またはホスフィン（ＰＨ３)などの微量のドーパントガスと、キャリアガスである水素（Ｈ２）ガスとを混合させた混合ガスが用いられる。
【０００６】
また、近年、ＳｉＣ（炭化珪素（シリコンカーバイト））のエピタキシャル成長技術が注目されている。ＳｉＣは、Ｓｉ（シリコン）やＧａＡｓ（ガリウム砒素）といった従来の半導体材料と比較してエネルギーギャップが２〜３倍大きく、絶縁破壊電界が約１桁大きいといった特徴がある。このため、高耐圧のパワー半導体デバイスへの利用が期待されている半導体材料である。
【０００７】
ＳｉＣをエピタキシャル成長させてＳｉＣ単結晶薄膜を得ようとする場合、反応ガスとしては、例えば、シラン（ＳｉＨ４）やジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）などの珪素（Ｓｉ）のソースガスと、プロパン（Ｃ３Ｈ８）やアセチレン（Ｃ２Ｈ２）などのカーボン（Ｃ）のソースガスと、キャリアガスとしての水素（Ｈ２）ガスとを混合させた混合ガスが使用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−１０８９８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ＳｉＣのエピタキシャル成長では、基板を１５００℃以上の高温にする必要がある。このため、ウェハを加熱するヒータには高耐熱性の材料が用いられ、具体的には、カーボン（Ｃ）基材の表面にＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によってＳｉＣを被覆したものが用いられる。
【００１０】
ところで、高温下ではＳｉＣと水素ガスとの間で反応が起こることが知られている。このため、ＳｉＣのエピタキシャル成長の際に、ヒータに反応ガスが触れると、ヒータの表面を被覆するＳｉＣと反応ガス中の水素ガスとが反応してＳｉＣが分解する。すると、下地のカーボンが露出し、このカーボンが水素ガスと下記式にしたがって反応する。
このようなヒータ基材と水素ガスとの反応はヒータを劣化させ、成膜装置におけるヒータの寿命を短くしてしまうことになる。
【００１１】
本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、ヒータの長寿命化を図り、高温下での使用を可能とする成膜装置および成膜方法を提供することにある。
【００１２】
本発明の他の目的および利点は、以下の記載から明らかとなるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の第１の態様は、成膜室と、この成膜室の上部に設けられて反応ガスを成膜室内に供給する供給部と、成膜室内に配置される中空筒状のライナと、成膜室内に設けられて基板が載置されるサセプタと、このサセプタの上方に位置する上部ヒータと、サセプタの下方に位置する下部ヒータとを有し、上部ヒータと下部ヒータとが不活性ガス雰囲気に置かれることを特徴とする成膜装置に関する。
【００１４】
本発明の第１の態様において、サセプタの周囲の第１の空間の圧力は、上部ヒータの周囲の第２の空間の圧力および下部ヒータの周囲の第３の空間の圧力のいずれよりも低いことが好ましい。
【００１５】
本発明の第１の態様は、上部ヒータの上方に配置されたリフレクタを有することが好ましい。
【００１６】
本発明の第１の態様において、不活性ガスはアルゴンガスであることが好ましい。
【００１７】
本発明の第２の態様は、成膜室と、この成膜室の上部に設けられて反応ガスを成膜室内に供給する供給部と、成膜室内に配置される中空筒状のライナと、成膜室内に設けられて基板が載置されるサセプタと、このサセプタの下方に位置する下部ヒータと、サセプタの周囲の空間に反応ガスを供給する反応ガス供給部と、下部ヒータの周囲の空間に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部とを有することを特徴とする成膜装置に関する。
【００１８】
本発明の第２の態様は、サセプタの上方に位置する上部ヒータと、上部ヒータの周囲の空間に不活性ガスを供給する他の不活性ガス供給部とをさらに有することが好ましい。
【００１９】
本発明の第２の態様において、サセプタの周囲の第１の空間の圧力は、成膜室の内壁とライナとの間に形成された第２の空間の圧力および下部ヒータの周囲の第３の空間の圧力のいずれよりも低いことが好ましい。
【００２０】
本発明の第１の態様および第２の態様において、反応ガスと不活性ガスが排出される第４の空間の圧力は、第１の空間の圧力、第２の空間の圧力および第３の空間の圧力のいずれよりも低いことが好ましい。
【００２１】
本発明の第１の態様および第２の態様において、ライナは、供給部の近くに配置されて、供給部からサセプタに向けて流下する反応ガスの流路となる上部ライナと、内部にサセプタを支持する回転筒が配置される下部ライナとを有し、成膜室の外部には下部ライナの昇降を制御する昇降機構が配置され、昇降機構の制御により下部ライナを成膜が行われる位置より上昇させて、下部ライナに設けられた開口部から基板を搬送するよう構成されていることが好ましい。
【００２２】
本発明の第３の態様は、成膜室内でサセプタ上に基板を載置し、基板の上方に設けられた上部ヒータと、基板の下方に設けられた下部ヒータとをそれぞれ不活性ガス雰囲気下に置き、これらのヒータによって基板を加熱しながら成膜室内に反応ガスを供給して基板の上に所定の膜を形成することを特徴とする成膜方法に関する。
【００２３】
本発明の第３の態様において、サセプタの周囲の第１の空間の圧力は、上部ヒータの周囲の第２の空間の圧力および下部ヒータの周囲の第３の空間の圧力のいずれよりも低く、反応ガスと不活性ガスが排出される第４の空間の圧力は、第１の空間の圧力、第２の空間の圧力および第３の空間の圧力のいずれよりも低いことが好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の第１の態様によれば、ウェハを加熱するヒータを不活性ガス雰囲気下に置くので、ヒータの長寿命化を図り、高温下での使用を可能とする成膜装置を提供することができる。
【００２５】
本発明の第２の態様によれば、ウェハを加熱するヒータを不活性ガス雰囲気下に置くので、ヒータの長寿命化を図り、高温下での使用を可能とする成膜装置を提供することができる。
【００２６】
本発明の第３の態様によれば、ウェハを加熱するヒータを不活性ガス雰囲気下に置きながら成膜するので、ヒータの長寿命化を図り、高温下での成膜が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本実施の形態の成膜装置の模式的な断面図である。
【図２】本実施の形態の成膜装置において、回転筒部分の構造を示す模式的な断面図である。
【図３】本実施の形態の成膜装置において、空間Ａ、Ｂ、Ｃの各圧力と、これらの空間に供給する各ガス流量の制御方法を模式的に説明する図である。
【図４】本実施の形態における他別の成膜装置の例である。
【図５】本実施の形態における他の成膜装置の例である。
【図６】図５の成膜装置において、第３のライナが上昇した状態を説明する模式的な断面図である。
【図７】図５の成膜装置における第３のライナを模式的に示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本実施の形態では、ＳｉＣエピタキシャル膜の成膜を例にとるが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、Ｓｉエピタキシャル膜の成膜にも適用可能である。
【００２９】
上述したように、成膜装置のヒータを構成するカーボン材は、高温の環境下で、例えば、次の反応式にしたがって水素と反応する。
また、１０００℃以上の高温環境下では、ＣＨ４がさらに分解するなどして、Ｃ２Ｈ２、ＣＨ３、Ｃ２Ｈ３なども発生する。
【００３０】
上記のような反応が生じると、ヒータは劣化し、その寿命は短くなってしまう。そこで、ヒータと、水素ガスを含む反応ガスとを触れ合わないようにする必要がある。特に、上記反応は高温下で顕著となることから、ＳｉＣエピタキシャル膜を成膜する際には重要である。
【００３１】
図１は、本実施の形態における成膜装置の模式的な断面図である。
【００３２】
図１の成膜装置１００は、ＳｉＣ膜の成膜に用いることができる。この場合、半導体基板６としては、ＳｉＣウェハを用いることが可能である。但し、これに限られるものではなく、場合に応じて、他の材料からなるウェハなどを用いてもよい。例えば、ＳｉＣウェハに代えてＳｉウェハとしてもよく、また、ＳｉＯ２（石英）などの他の絶縁性基板や、
高抵抗のＧａＡｓなどの半絶縁性基板などを用いてもよい。
【００３３】
成膜装置１００は、成膜室としてのチャンバ１と、チャンバ１内に配置された中空筒状のライナ２と、チャンバ１を冷却する冷却水の流路３ａ、３ｂと、チャンバ１内に不活性ガス２５、３５を導入するための第１の不活性ガス供給部４および第２の不活性ガス供給部３４と、チャンバ１内に反応ガス２６を導入するための反応ガス供給部１４と、反応後の反応ガス２６をチャンバ１外に排気する排気部５と、ウェハなどの半導体基板６を載置してこれを支持するサセプタ７と、支持部（図示せず）に支持されて半導体基板６を加熱する下部ヒータ８および上部ヒータ１８と、チャンバ１の上下部を連結するフランジ部９と、フランジ部９をシールするパッキン１０と、排気部５と配管を連結するフランジ部１１と、フランジ部１１をシールするパッキン１２とを有する。
【００３４】
ライナ２は、非常に高い耐熱性を備える材料を用いて構成される。例えば、カーボンにＳｉＣをコートして構成された部材の使用が可能である。ライナ２の頭部３１の開口部には、シャワープレート２０が取り付けられている。シャワープレート２０は、半導体基板６の表面に反応ガス２６を均一に供給するためのガス整流板である。このシャワープレート２０には、反応ガス２６を供給するための貫通孔２１が複数個設けられている。
【００３５】
尚、ライナ２を設ける理由は、一般に、成膜装置におけるチャンバの壁がステンレス製であることによる。すなわち、成膜装置１００では、このステンレス製の壁を気相反応系内に露出させないようにするためにライナ２が用いられる。ライナ２には、結晶膜形成時におけるチャンバ１の壁へのパーティクルの付着や金属汚染を防いだり、チャンバ１の壁が反応ガス２６によって侵食されるのを防いだりする効果がある。
【００３６】
ライナ２は、中空筒状であり、サセプタ７を内部に配置する胴部３０と、胴部３０より内径が小さい頭部３１とを有する。胴部３０内にはサセプタ７が配置される。
【００３７】
サセプタ７上には半導体基板６が載置される。サセプタ７は、中空筒状の回転筒２３上に取り付けられている。そして、回転筒２３は、チャンバ１の底部からチャンバ１内部に伸びる回転軸（図示せず）を介して回転機構（図示せず）に接続されている。すなわち、サセプタ７は、ライナ２の胴部３０内の下部ヒータ８の上方で回転可能に配置されている。したがって、気相成長反応時には、サセプタ７を回転させることにより、その上に載置された半導体基板６が高速に回転する。
【００３８】
例えば、半導体基板６の上にＳｉＣエピタキシャル膜を形成しようとする場合、反応ガス２６として、シラン（ＳｉＨ４）やジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）などの珪素（Ｓｉ）のソースガスと、プロパン（Ｃ３Ｈ８）やアセチレン（Ｃ２Ｈ２）などのカーボン（Ｃ）のソースガスと、キャリアガスとしての水素（Ｈ２）ガスとを混合させた混合ガスが使用される。混合ガスは、成膜装置１００の反応ガス供給部１４から導入される。具体的には、ライナ２内、換言すると、反応ガス供給部１４から半導体基板６の周囲に至る第１の空間（空間Ａ）に導入される。
【００３９】
ライナ２の頭部３１の上部開口部には、上述したように、シャワープレート２０が配設されている。シャワープレート２０は、胴部３０内のサセプタ７上に載置された半導体基板６の表面に反応ガス２６を均一に供給する。
【００４０】
ライナ２の頭部３１の内径は、シャワープレート２０の貫通孔２１の配置と半導体基板６の大きさに対応するように決められる。これにより、シャワープレート２０の貫通孔２１を出た反応ガス２６が拡散する無駄な空間を低減できる。つまり、成膜装置１００は、シャワープレート２０から供給される反応ガス２６が無駄なく、効率良く半導体基板６の表面に集められるように構成される。さらに、半導体基板６の表面での反応ガス２６の流れをより均一にするために、半導体基板６の周縁部分とライナ２との間の隙間ができるだけ狭くなるように構成されている。
【００４１】
ライナ２を上記のような形状とすることで、半導体基板６の表面における気相成長反応を効率良く進めることができる。すなわち、反応ガス供給部１４に供給される反応ガス２６は、空間Ａにおいて、シャワープレート２０の貫通孔２１を通過して整流され、下方の半導体基板６に向かってほぼ鉛直に流下する。つまり、反応ガス２６は、空間Ａにあるシャワープレート２０から半導体基板６の表面に至る領域で、いわゆる縦フローを形成する。そして、高速回転する半導体基板６の引き付け効果により引き付けられ、半導体基板６に衝突した後は、乱流を形成すること無く、半導体基板６の上面に沿いながら水平方向にほぼ層流となって流れる。このように、半導体基板６の表面でガスが整流状態となることにより、膜厚均一性が高く高品質のエピタキシャル膜が形成される。
【００４２】
上記のようにして半導体基板６の表面に供給された反応ガス２６は、半導体基板６の表面で熱分解反応または水素還元反応を起こす。これにより、半導体基板６の表面にエピタキシャル膜が形成される。反応ガス２６の内で気相成長反応に使用されたガス以外のものは、変性された生成ガスとなって、チャンバ１の下部に設けられた排気部５から排気される。
【００４３】
図１の成膜装置１００では、チャンバ１のフランジ部９と排気部５のフランジ部１１に、それぞれシールのためのパッキン１０、１２が用いられている。このパッキン１０、１２には、フッ素ゴム製のものが好ましく用いられるが、その耐熱温度は約３００℃である。本実施の形態では、チャンバ１を冷却する冷却水の流路３ａ、３ｂを設けることで、パッキン１０、１２が熱で劣化するのを防止できる。
【００４４】
図１に示す成膜装置１００では、ライナ２内の半導体基板６を加熱するための手段として、上部ヒータ１８と下部ヒータ８が設けられている。
【００４５】
上部ヒータ１８は、カーボン基材の表面をＳｉＣ材料により被覆して構成された抵抗加熱ヒータであり、ライナ２とチャンバ１内壁との間に形成された第２の空間（空間Ｂ）に配置されている。そして、上部ヒータ１８は、半導体基板６を効率的に加熱する点から、半導体基板６の近く、具体的には、ライナ２の胴部３０と頭部３１との連結部分近くに配置されている。
【００４６】
下部ヒータ８も、上部ヒータ１８と同様に、カーボン基材の表面をＳｉＣ材料で被覆して構成された抵抗加熱ヒータである。そして、この下部ヒータ８は、半導体基板６の載置されるサセプタ７の下方、回転筒２３の内部空間である第３の空間（空間Ｃ）に配置される。
【００４７】
本実施の形態の成膜装置１００においては、チャンバ１の上部には、反応ガス供給部１４とは別に、パージガスである不活性ガス２５を空間Ｂに供給するための第１の不活性ガス供給部４が設けられている。空間Ｂには、上部ヒータ１８が配置されている。第１の不活性ガス供給部４から不活性ガス２５が空間Ｂに供給されることにより、上部ヒータ１８の周囲は不活性ガス２５でパージされる。そして、ライナ２の胴部３０の下端と、チャンバ１の内壁の間に挟まれた部分は、第１の不活性ガス供給部４から供給された不活性ガスの排出部（第１の不活性ガス排出部３７）となる。すなわち、第１の不活性ガス供給部４から不活性ガス２５が供給されると、不活性ガス２５は空間Ｂを通り、上部ヒータ１８の周囲をパージしながら、第１の不活性ガス排出部３７に向かって流下する。その後、不活性ガス２５は排気部５から排出される。
【００４８】
また、さらに、成膜装置１００においては、チャンバ１の底部に第２の不活性ガス供給部３４が設けられている。この第２の不活性ガス供給部３４は、パージガスである不活性ガス３５を、回転筒２３内の空間Ｃに供給する。
【００４９】
図２は、本実施の形態の成膜装置の回転筒部分の構造を示す模式的な断面図である。
【００５０】
図１および図２に示すように、回転筒２３の底部近傍の側壁部分には、回転筒２３の側壁を貫通する貫通孔が設けられている。この貫通孔は、空間Ｃに供給された不活性ガス３５の排出部（第２の不活性ガス排出部３８）を構成している。上述のように、空間Ｃには下部ヒータ８が配置されており、第２の不活性ガス供給部３４から供給された不活性ガス３５は、下部ヒータ８の周囲をパージする。その後、不活性ガス３５は、第２の不活性ガス排出部３８から空間Ｃの外に排出され、成膜中の半導体基板６に影響を及ぼすことなしに排気部５から排出される。
【００５１】
不活性ガス２５、３５としては、ヘリウム（Ｈｅ）ガス、ネオン（Ｎｅ）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス、クリプトン（Ｋｒ）ガスおよびキセノン（Ｘｅ）ガスよりなる群から選ばれる１種以上のガスを選択して使用することが可能である。この内、パージガスとしては安価で使用の容易なアルゴンガスが好ましく用いられる。
【００５２】
以上述べたように、本実施の形態の成膜装置１００では、反応ガス供給部１４とは別にガス供給部（第１の不活性ガス供給部４、第２の不活性ガス供給部３４）が設けられており、反応ガス２６とは異なるタイプのガスをチャンバ１内に導入できるようになっている。これにより、パージを目的とした不活性ガス２５、３５をチャンバ１内の上部ヒータ１８と下部ヒータ８の周囲に導入して、上部ヒータ１８と下部ヒータ８とをそれぞれ不活性
ガス雰囲気下とすることができる。
【００５３】
ところで、不活性ガス２５によってパージされる空間Ｂは、第１の不活性ガス排出部３７を介して空間Ａと繋がっている。また、不活性ガス３５によってパージされる空間Ｃも、第２の不活性ガス排出部３８を介して空間Ａと繋がっている。したがって、不活性ガス２５、３５によるパージが不十分であると、空間Ａに供給された反応ガス２６が、第１の不活性ガス排出部３７や第２の不活性ガス排出部３８を通って、空間Ｂや空間Ｃに入り込むおそれがある。
【００５４】
そこで、空間Ｂや空間Ｃへの反応ガス２６の侵入を防止するために、空間Ｂと空間Ｃの圧力を空間Ａの圧力に対して陽圧とする。すなわち、空間Ａの圧力（Ｐ１）と、空間Ｂの圧力（Ｐ２）との関係が、Ｐ１＜Ｐ２となるようにする。また、空間Ａの圧力（Ｐ１）と、空間Ｃの圧力（Ｐ３）との関係がＰ１＜Ｐ３となるようにする。具体的には、空間Ａ、空間Ｂおよび空間Ｃのそれぞれに圧力計を配置し、各空間の圧力を計測可能とする。そして、Ｐ１＜Ｐ２およびＰ１＜Ｐ３の関係を満足するよう、空間Ｂに供給する不可性ガス２５の流量と、空間Ｃに供給する不活性ガス３５の流量とを調節する。
【００５５】
このように不活性ガス２５、３５の流量を制御することで、空間Ａに導入された反応ガス２６が、空間Ｂや空間Ｃに侵入して、高温状態の上部ヒータ１８や下部ヒータ８に接触するのを防止することができる。これにより、反応ガス２６に含まれる水素ガスと、上部ヒータ１８や下部ヒータ８を構成するＳｉＣとが反応するのを防ぐことができるので、ＳｉＣの分解によって、下地のカーボンが露出して水素ガスと反応するのを防ぐこともできる。したがって、ヒータの寿命を長くすることができる。
【００５６】
さらに、本実施の形態では、排気部付近の第４の空間（空間Ｄ）の圧力（Ｐ４）と、空間Ａの圧力（Ｐ１）、空間Ｂの圧力（Ｐ２）および空間Ｃの圧力（Ｐ３）との間に下記の関係が成立するようにする。
Ｐ４＜Ｐ１
Ｐ４＜Ｐ２
Ｐ４＜Ｐ３
【００５７】
空間Ａ、空間Ｂおよび空間Ｃに導入された各ガスは、空間Ｄで合流する。ここで、チャンバ１内を大気圧に近い圧力として成膜するプロセスでは、排気速度が低くなるため、チャンバ１内のガス供給部と排気部との間で圧力勾配がつきにくい状態となる。それ故、空間Ｂや空間Ｃへ不活性ガスを供給すると、空間Ａ、空間Ｂおよび空間Ｃの各圧力が空間Ｄの圧力と同じになるか、または、空間Ａ、空間Ｂおよび空間Ｃの各圧力よりも空間Ｄの圧力の方が高くなるおそれがある。すると、空間Ｄにガスが滞留し、場合によっては、排気されるべきガスがチャンバ１内に逆流する。そこで、空間Ｄからの排気を円滑にするため、上記関係が成立するよう各空間に供給されるガスの量を調整する。
【００５８】
次に、本実施の形態の成膜方法について、ＳｉＣ膜の成膜を例として、図１に示す成膜装置１００を参照しながら説明する。
【００５９】
まず、半導体基板６をチャンバ１の内部に搬入してサセプタ７の上に載置する。次に、回転筒２３およびサセプタ７に付随させて、サセプタ７上に載置された半導体基板６を５０ｒｐｍ程度で回転させる。
【００６０】
上部ヒータ１８および下部ヒータ８に電流を供給して作動させ、上部ヒータ１８および下部ヒータ８から発せられる熱によって半導体基板６を加熱する。半導体基板６の温度が、成膜温度である１５００℃〜１７００℃までの間の所定の温度、例えば、１６００℃に達するまで徐々に加熱する。このとき、上部ヒータ１８および下部ヒータ８の温度は１８００℃程度の高温の状態となる。したがって、チャンバ１の壁部分に設けた流路３ａ、３ｂに冷却水を流し、過度にチャンバ１が昇温するのを防止する。
【００６１】
半導体基板６の温度が１６００℃に達した後は、下部ヒータ８により１６００℃近辺での緻密な温度調整がなされる。このとき、半導体基板６の温度測定は、成膜装置に付設された放射温度計（図示せず）を用いて行われる。そして、放射温度計による測定で半導体基板６の温度が所定温度に達したことを確認した後は、徐々に半導体基板６の回転数を上げていく。例えば、９００ｒｐｍ程度の回転数とするのがよい。
【００６２】
本実施の形態においては、上述したように、空間Ｂや空間Ｃへの反応ガス２６の侵入を防止するために、空間Ｂと空間Ｃの圧力を空間Ａの圧力に対して陽圧とする。すなわち、空間Ａの圧力（Ｐ１）と、空間Ｂの圧力（Ｐ２）との関係が、Ｐ１＜Ｐ２となるようにする。また、空間Ａの圧力（Ｐ１）と、空間Ｃの圧力（Ｐ３）との関係がＰ１＜Ｐ３となるようにする。さらに、空間Ｄから空間Ａ、Ｂ、Ｃへのガスの逆流を防ぐために、空間Ｄの圧力（Ｐ４）との間に、Ｐ４＜Ｐ１、Ｐ４＜Ｐ２、Ｐ４＜Ｐ３の関係が成立するようにする。例えば、空間Ａの圧力を１３．３３ｋＰａとし、空間Ｂと空間Ｃの圧力をそれぞれ１３．３４ｋＰａとし、空間Ｄの圧力を１３．３２ｋＰａとすることができる。
【００６３】
反応ガス供給部１４から反応ガス２６を供給し、シャワープレート２０を介して、反応ガス２６をライナ２の胴部３０内に置かれた半導体基板６の上に流下させる。このとき、反応ガス２６は、整流板であるシャワープレート２０の貫通孔２１を通過して整流され、下方の半導体基板６に向かってほぼ鉛直に流下する。すなわち、いわゆる縦フローを形成する。反応ガス２６の流量は、例えば、７０リットル／分とすることができる。
【００６４】
反応ガス２６の供給と同時に、第１の不活性ガス供給部４から、不活性ガスであるアルゴンガスを空間Ｂに供給して、空間Ｂに配置されている高温状態の上部ヒータ１８が、アルゴンガスの雰囲気下に置かれるようにする。アルゴンガスの流量は、例えば、１０リットル／分とすることができる。
【００６５】
さらに、反応ガス２６の供給と同時に、不活性ガスであるアルゴンガスも空間Ｃに供給する。そして、空間Ｃに配置されている高温状態の下部ヒータ８が、アルゴンガスの雰囲気下に置かれるようにする。アルゴンガスの流量は、例えば、１０リットル／分とすることができる。
【００６６】
このように、空間Ｂと空間Ｃに不活性ガスを供給して、各空間に配置された上部ヒータ１８と下部ヒータ８を不活性ガス雰囲気下に置くとともに、空間Ｂの圧力（Ｐ２）と空間Ｃの圧力（Ｐ３）を空間Ａの圧力（Ｐ１）より高くする。これにより、空間Ａから反応ガス２６が空間Ｂと空間Ｃに流入して、上部ヒータ１８や下部ヒータ８に接触するのを防ぐことができる。
【００６７】
図３は、図１の成膜装置１００について、空間Ａ、Ｂ、Ｃの各圧力と、これらの空間に供給する各ガス流量の制御方法を模式的に説明する図である。
【００６８】
図３に示すように、空間Ａ、Ｂ、Ｃおよび空間Ｄの圧力（Ｐ４）は、それぞれ圧力計９０１、９０２、９０３、９０４によって計測可能なようになっている。
【００６９】
また、空間Ａ、Ｂ、Ｃに供給されるガス流量は、それぞれ流量計４３、４５、４７によって計測される。すなわち、空間Ａへは、反応ガス２６の入ったタンク４２から反応ガス供給部１４を経て反応ガス２６が供給される。このときの反応ガス２６の流量は流量計４３によって計測される。また、空間Ｂへは、不活性ガス２５の入ったタンク４４から第１の不活性ガス供給部４を経て不活性ガス２５が供給される。このときの不活性ガス２５の流量は流量計４５によって計測される。さらに、空間Ｃへは、不活性ガス３５の入ったタンク４６から第２の不活性ガス供給部３４を経て不活性ガス３５が供給される。このときの不活性ガス３５の流量は流量計４７によって計測される。
【００７０】
圧力計９０１、９０２、９０３、９０４と、流量計４３、４５、４７は、制御装置４１に接続しており、制御装置４１によってＰ１＜Ｐ２およびＰ１＜Ｐ３下記式の関係を満足するよう各ガスの流量と圧力が制御される。
Ｐ１＜Ｐ２
Ｐ１＜Ｐ３
Ｐ４＜Ｐ１
Ｐ４＜Ｐ２
Ｐ４＜Ｐ３
【００７１】
以上のようにすることで、空間Ｂと空間Ｃを不活性ガス雰囲気にできるとともに、空間Ａから反応ガス２６が空間Ｂや空間Ｃに流れ込むのを防ぐことができる。これにより、反応ガス２６に含まれる水素ガスと、上部ヒータ１８や下部ヒータ８を構成するＳｉＣとが反応するのを防ぐことができる。したがって、ＳｉＣの分解によって、下地のカーボンが露出して水素ガスと反応するのを防ぐことができるので、ヒータの長寿命化が図れる。また、空間Ｄから空間Ａ、Ｂ、Ｃへガスが逆流するのを防いで、スムーズに排気できるようにもなる。
【００７２】
一方、空間Ａでは、反応ガス２６を供給することにより、ライナ２の頭部３１から胴部３０にかけて反応ガス２６が半導体基板６に向けて流下し、半導体基板６の上で整流状態となる。そして、加熱された半導体基板６の表面に反応ガス２６が到達すると、反応ガス２６は熱分解反応または水素還元反応を起こして、半導体基板６の表面にＳｉＣエピタキシャル膜を形成する。
【００７３】
ＳｉＣエピタキシャル膜が所定の膜厚に達したら、反応ガス２６の供給を停止する。このとき、キャリアガスである水素ガスの供給は停止せず、放射温度計（図示せず）による測定で半導体基板６が所定の温度より低くなったのを確認してから停止するようにしてもよい。一方、不活性ガス２５、３５の供給は、反応ガス２６が空間Ｂや空間Ｃに入り込むのを防ぐため、反応ガス２６の供給を停止してから終えるようにする。
【００７４】
半導体基板６が所定の温度まで冷却されたのを確認した後は、チャンバ１の外部に半導体基板６を搬出する。
【００７５】
以上述べたように、本実施の形態では、高温状態にある上部ヒータ１８と下部ヒータ８とをそれぞれ不活性ガスの雰囲気下に置きながら、半導体基板上６にＳｉＣエピタキシャル膜を成膜する。この成膜方法によれば、上部ヒータ１８と下部ヒータ８が、反応ガス２６に含まれる水素ガスの作用で劣化するのを防ぐことができる。すなわち、上部ヒータ１８と下部ヒータ８の寿命を従来より長くすることができる。
【００７６】
以上、ＳｉＣエピタキシャル膜の成膜を例として、本実施の形態の成膜装置および成膜方法について説明した。しかし、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、Ｓｉエピタキシャル膜など他のエピタキシャル膜の成膜にも適用可能である。Ｓｉエピタキシャル膜を成膜する場合、半導体基板上での温度は１１００℃程度となる。したがって、上述した成膜装置１００における上部ヒータ１８を設けなくても成膜可能である。
【００７７】
図４は、本実施の形態における成膜装置の別の例である。
【００７８】
図４において、成膜装置２００は、ライナ２０２とチャンバ２０１の内壁との間に形成された空間Ｂ’に上部ヒータは配置されていない。下部ヒータ２０８のみが、半導体基板２０６が載置されるサセプタ２０７の下方、回転筒２２３の内部にある空間Ｃ’内に配置されている。尚、成膜装置２００は、上部ヒータを有していないこと以外は、図１に示す成膜装置１００と同様の構成となっている。
【００７９】
すなわち、成膜装置２００は、成膜室としてのチャンバ２０１と、ライナ２０２と、流路２０３ａ、２０３ｂと、不活性ガス２２５、２３５を導入するための第１の不活性ガス供給部２０４および第２の不可性ガス供給部２３４と、反応ガス２２６を導入するための反応ガス供給部２１４と、排気部２０５と、サセプタ２０７と、下部ヒータ２０８と、フランジ部２０９、２１１と、パッキン２１０、２１２とを有する。
【００８０】
中空筒状のライナ２０２は、サセプタ２０７を内部に配置する胴部２３０と、胴部２３０より内径が小さい頭部２３１とを有する。ライナ２０２の頭部２３１の開口部には、貫通孔２２１を有するシャワープレート２２０が取り付けられている。サセプタ２０７は回転筒２２３の上に取り付けられており、サセプタ２０７の上には半導体基板２０６が載置される。
【００８１】
反応ガス供給部２１４から空間Ａ’内に反応ガス２２６を供給すると、反応ガス２２６は半導体基板２０６の表面に到達して気相成長反応に使用される。反応ガス２２６の内で反応に使用されたガス以外のものは排気部２０５を通じて排気される。
【００８２】
図４に示す成膜装置２００では、半導体基板２０６を加熱するための手段として下部ヒータ２０８が設けられている。下部ヒータ２０８としては、カーボン基材の表面をＳｉＣ材料により被覆して構成された抵抗加熱ヒータを使用する。下部ヒータ２０８は、半導体基板２０６の載置されるサセプタ２０７の下方、回転筒２２３の内部の空間Ｃ’に配置される。
【００８３】
成膜装置２００には、チャンバ２０１の上部に、反応ガス供給部２１４とは別に、パージガスである不活性ガスを空間Ｂ’内に供給するための第１の不活性ガス供給部２０４が設けられている。また、ライナ２０２の胴部２３０の下端部分には、第１の不活性ガス排出部２３７が設けられている。したがって、第１の不活性ガス供給部２０４から不活性ガス２２５が供給されると、不活性ガス２２５は空間Ｂ’を通り、第１の不活性ガス排出部２３７に向かって流下した後、排気部２０５から排出される。
【００８４】
また、成膜装置２００には、チャンバ２０１の底部に、第２の不活性ガス供給部２３４が設けられている。第２の不活性ガス供給部２３４は、パージガスである不活性ガス２３５を空間Ｃ’に供給する。供給された不活性ガス２３５は、下部ヒータ２０８の周囲をパージし、回転筒２２３に設けられた第２の不活性ガス排出部２３８から空間Ｃ’の外に排出される。
【００８５】
パージガスである不活性ガス２２５、２３５としては、ヘリウム（Ｈｅ）ガス、ネオン（Ｎｅ）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス、クリプトン（Ｋｒ）ガスおよびキセノン（Ｘｅ）ガスよりなる群から選ばれる少なくとも１つのガスを使用することができるが、安価で使用の容易性からアルゴンガスが好ましく用いられる。
【００８６】
尚、上部ヒータを有しない成膜装置２００においては、空間Ｂ’に導入するガスをアルゴンガスなどの不活性ガスとせず、水素ガスとすることも可能である。ただし、その場合でも空間Ｃ’に供給するガスは、下部ヒータ２０８の構成部材と水素ガスとの反応を避けるためにアルゴンガスなどの不活性ガスを選択する。
【００８７】
すなわち、成膜装置２００では、反応ガス供給部２１４とは別にガスの供給部（第１の不活性ガス供給部２０４、第２の不活性ガス供給部２３４）が設けられており、反応ガス２２６とは異なるタイプのガスをチャンバ２０１内に導入することができる。これにより、パージを目的とした不活性ガス２２５、２３５を、ライナ２０２とチャンバ２０１の内壁との間の空間Ｂ’、および、下部ヒータ２０８の周囲の空間Ｃ’に導入して、これらの空間を不活性ガス雰囲気下とすることができる。
【００８８】
このとき、不活性ガス２２５、２３５によってパージされる空間Ｂ’および空間Ｃ’は、それぞれ第１の不活性ガス排出部２３７および第２の不活性ガス排出部２３８を介して空間Ａと繋がっている。そこで、空間Ａ’の圧力（Ｐ４５）と空間Ｂ’の圧力（Ｐ５６）について、Ｐ４５＜Ｐ５６という関係を満たすようにする。また、空間Ａ’の圧力（Ｐ５）と空間Ｃ’の圧力（Ｐ６７）についても、Ｐ４５＜Ｐ６７という関係を満たすようにする。
【００８９】
具体的には、空間Ｂ’に供給する不可性ガス２２５の流量と、空間Ｃ’に供給する不活性ガス２３５の流量を制御する。これにより、空間Ａ’に導入された反応ガス２２６が、空間Ｂ’や空間Ｃ’に侵入するのを防ぐことができる。つまり、反応ガス２２６が空間Ｂ’に侵入し、チャンバ２０１の壁が反応ガス２２６によって侵食されるのを防止することができる。また、反応ガス２２６が空間Ｃ’に侵入し、高温状態の下部ヒータ２０８に触れるのを防ぐこともできる。すなわち、反応ガス２２６に含まれる水素ガスと、下部ヒータ２０８を構成するＳｉＣ材、ひいてはカーボン材とが反応するのを防いで、下部ヒータ２０８の劣化を防止することが可能となる。
【００９０】
さらに、成膜装置２００においては、排気口付近の空間Ｄ’の圧力（Ｐ８）と、空間Ａ’の圧力（Ｐ５）および空間Ｂ’の圧力（Ｐ６）および空間Ｃ’の圧力（Ｐ７）との間に下記の関係が成立するようにする。
Ｐ８＜Ｐ５
Ｐ８＜Ｐ６
Ｐ８＜Ｐ７
【００９１】
空間Ａ’、空間Ｂ’および空間Ｃ’に導入された各ガスは、空間Ｄ’で合流する。ここで、チャンバ２０１内を大気圧に近い圧力として成膜するプロセスでは、排気速度が低くなるため、チャンバ２０１内のガス供給部と排気部との間で圧力勾配がつきにくい状態となる。それ故、空間Ｂ’や空間Ｃ’へ不活性ガスを供給すると、空間Ａ’、空間Ｂ’および空間Ｃ’の各圧力が空間Ｄ’の圧力と同じになるか、または、空間Ａ’、空間Ｂ’および空間Ｃ’の各圧力よりも空間Ｄ’の圧力の方が高くなるおそれがある。すると、空間Ｄ’にガスが滞留し、場合によっては、排気されるべきガスがチャンバ２０１内に逆流する。そこで、空間Ｄ’からの排気を円滑にするため、上記関係が成立するよう各空間に供給されるガスの量を調整する。
【００９２】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００９３】
例えば、本実施の形態の成膜装置１００’は、図５に示すように、第１のライナ３１’と、第２のライナ３０’と、第３のライナ３２’とを有する構成とすることができる。これらのライナによって、中空筒状のライナ２が構成される。
【００９４】
ライナ２を配設する目的は、本来的には、成膜装置１００のチャンバ１の壁をステンレス製としていることによる。すなわち、このステンレス製の壁を気相反応を行う系内に露出させないようにするためにライナ２を設けている。また、ライナ２を設けることで、結晶膜形成時におけるチャンバ１の壁へのパーティクルの付着や金属汚染を防いだり、チャンバ１の壁が反応ガス２６によって侵食されるのを防いだりする効果も得られる。
【００９５】
中空筒状のライナ２は、第１のライナ３１’と、第２のライナ３０’と、第３のライナ３２’とを有し、これらが組み合わされて構成されている。第１のライナ３１’、第２のライナ３０’および第３のライナ３２’は、例えば、石英製とすることができる。但し、１５００℃以上の高温とする必要のあるＳｉＣエピタキシャル膜を成膜する場合には、カーボンにＳｉＣをコートして構成された部材を用いることが好ましい。
【００９６】
第１のライナ３１’は、中空筒状の形状を有し、上端部でチャンバ１に固定されている。また、第１のライナ３１’には、ガス整流板としてのシャワープレート２０が取り付けられている。シャワープレート２０には、反応ガス２６を供給するための貫通孔２１が複数個設けられており、半導体基板６の表面に対して反応ガス２６を均一に供給できるよう構成されている。
【００９７】
第１のライナ３１’の内径は、シャワープレート２０の貫通孔２１の配置と、半導体基板６の大きさとに対応して決められる。そして、第１のライナ３１’は、後述する第３のライナ３２’とともに、半導体基板６に至る反応ガス２６の流路を構成する。これにより、シャワープレート２０の貫通孔２１を通過した反応ガス２６が拡散する無駄な空間を低減し、半導体基板６に向けて反応ガス２６を効率的に流下させることができる。
【００９８】
第２のライナ３０’は、中空筒状の形状を有しており、半導体基板６の下方に配置されたチャンバ１の側壁部と底面部とが気相反応を行う系内に露出されないようにしている。第２のライナ３０’の内部には、サセプタ７が取り付けられた回転筒２３が配置される。
【００９９】
図７は、第２のライナ３０’を模式的に示す側面図である。
【０１００】
第２のライナ３０’の側壁の一部上端には、切り欠け部分が設けられている。この切り欠け部分は、半導体基板６の第１の搬送口５６を構成する。すなわち、半導体基板６をチャンバ１に搬入する際、または、半導体基板６をチャンバ１から搬出する際には、第１の搬送口５６を介して行われる。詳しくは図６を用いて後述するが、第３のライナ３２’が第２のライナ３０’に支持されて、成膜が行われるときの位置から所定の位置まで持ち上げられた後、第１の搬送口５６を通じて半導体基板６のチャンバ１内（より具体的には、ライナ２内）への搬入と搬出が行われる。
【０１０１】
第３のライナ３２’は、中空筒状の形状を有し、第１のライナ３１’と第２のライナ３０’との間に設けられている。そして、第２のライナ３０’に支持されて、サセプタ７上に載置された半導体基板６の周縁部の上部と半導体基板６の周囲とを包囲するように構成されている。また、第３のライナ３２’において、チャンバ１の内壁に対向する側には、上部ヒータ１８が配置されている。上部ヒータ１８は、ライナ２とチャンバ１の内壁との間の空間Ｂに設けられた図示しない支持部に支持されている。
【０１０２】
成膜装置１００’は、第１の搬送口５６を通じてチャンバ１の内外で半導体基板６を搬出入するために、第２のライナ３０’と第３のライナ３２’を上昇させるための機構を有する。図６は、第２のライナ３０’と第３のライナ３２’が上昇した状態を説明する模式的な断面図である。尚、反応ガス２５の内で気相成長反応に使用されたガス以外のガスは、チャンバ１の下部に設けられた排気部５’から排気される。
【０１０３】
成膜装置１００’のチャンバ１の底部には、上端が第２のライナ３０’に接続する昇降棒４８が設けられている。成膜室１００’の下部には、昇降機構４７が配置されており、昇降棒４８の下端は、昇降機構４７に接続している。昇降機構４７は、昇降棒４８の昇降動作を制御する。
【０１０４】
昇降機構４７の制御により、昇降棒４８を上昇させると、昇降棒４８は第２のライナ３０’をその下方側から支持して第２のライナ３０’と第３のライナ３２’を押し上げる。すなわち、第２のライナ３０’と第３のライナ３２’は、昇降棒４８を通じて上昇する。これにより、図６に示すように、第２のライナ３０’に設けられた切り欠け部分が所定の位置まで上昇し、第１の搬送口５６を構成するようになる。尚、このとき、第３のライナ３２’の上部と、これを包囲する第１のライナ３１’の下部とは、互いに離間していて、接触していない。したがって、第１のライナ３１’が、第３のライナ３２’の上昇動作の妨げとなることはない。
【０１０５】
このように、昇降機構４７の制御による昇降棒４８の動作によって、第２のライナ３０’と第３のライナ３２’を持ち上げることができる。ここで、図５および図６に示すように、第２のライナ３０’の側壁には、第１の搬送口５６が設けられている。したがって、第２のライナ３０’や第３のライナ３２’によって妨げられること無く、チャンバ１の側壁にある第２の搬送口５７を通じて、半導体基板６をチャンバ１の外に搬出したり、半導体基板６をチャンバ１内に搬入してサセプタ７上に載置したりすることができる。
【０１０６】
半導体基板６のチャンバ１内への搬入およびチャンバ１外への搬出を終えた後は、昇降機構４７の制御によって昇降棒４８を下降させ、第２のライナ３０’と第３のライナ３２’を元の位置に設置することが可能である。
【０１０７】
尚、本実施の形態においては、第２のライナ３０’と第３のライナ３２’は一体化していてもよい。例えば、第１のライナ３１’を上部ライナとし、第２のライナ３０’と第３のライナ３２’が一体化したライナを下部ライナとすることができる。上部ライナは、反応ガス供給部１４の近くに配置されて、反応ガス供給部１４からサセプタ７に向けて流下する反応ガスの流路となる。下部ライナの内部には、サセプタ７を支持する回転筒が配置される。また、下部ライナの一部には、第１の搬送口５６に対応する開口部が設けられている。チャンバの外部には、下部ライナの昇降を制御する昇降機構が配置され、この昇降機構の制御により下部ライナを成膜が行われる位置より上昇させて、下部ライナに設けられた開口部から基板を搬送するよう構成される。一方、上述のように、第２のライナ３０’と第３のライナ３２’を別体とすれば、成膜装置１００’のメンテナンスが容易になるという利点が得られる。
【０１０８】
また、本実施の形態では、図５および図６に示すように、上部ヒータ１８の上にリフレクタ５５を設けることもできる。このリフレクタ５５は、上部ヒータ１８からの熱を反射して、サセプタ７上に載置された半導体基板６への加熱効率を向上させるとともに、半導体基板６や上部ヒータ１８の周囲における過度の温度上昇を抑制するように働く。リフレクタ５５は、１枚の薄板からなるものに限られず、複数枚の薄板を適当な間隔で離間させた構造としてもよい。
【符号の説明】
【０１０９】
１、２０１ チャンバ
２、２０２ ライナ
３ａ、３ｂ、２０３ａ、２０３ｂ 流路
４、２０４ 第１の不活性ガス供給部
５、５’、２０５ 排気部
６、２０６ 半導体基板
７、２０７ サセプタ
８、２０８ 下部ヒータ
９、１１、２０９、２１１ フランジ部
１０、１２、２１０、２１２ パッキン
１４、２１４ 反応ガス供給部
１８ 上部ヒータ
２０、２２０ シャワープレート
２１、２２１ 貫通孔
２３、２２３ 回転筒
２５、３５、２２５、２３５ 不活性ガス
２６、２２６ 反応ガス
３０、２３０ 胴部
３１、２３１ 頭部
３０’ 第２のライナ
３１’ 第１のライナ
３２’ 第３のライナ
３４、２３４ 第２の不活性ガス供給部
３７、２３７ 第１の不活性ガス排出部
３８、２３８ 第２の不活性ガス排出部
４１ 制御装置
４２、４４、４６ タンク
４３、４５、４７ 流量計
４７ 昇降機構
４８ 昇降棒
５５ リフレクタ
５６ 第１の搬送口
５７ 第２の搬送口
１００、２００ 成膜装置
Ａ、Ａ’、Ｂ、Ｂ’、Ｃ、Ｃ’、Ｄ、Ｄ’ 空間
９０１、９０２、９０３、９０４ 圧力計
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜室と、
前記成膜室の上部に設けられて反応ガスを前記成膜室内に供給する供給部と、
前記成膜室内に配置される中空筒状のライナと、
前記成膜室内に設けられて基板が載置されるサセプタと、
前記サセプタの上方に位置する上部ヒータと、
前記サセプタの下方に位置する下部ヒータとを有し、
前記上部ヒータと前記下部ヒータとが不活性ガス雰囲気に置かれることを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記サセプタの周囲の第１の空間の圧力は、前記上部ヒータの周囲の第２の空間の圧力および前記下部ヒータの周囲の第３の空間の圧力のいずれよりも低いことを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記上部ヒータの上方に配置されたリフレクタを有することを特徴とする請求項１または２に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記不活性ガスはアルゴンガスであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の成膜装置。
【請求項５】
成膜室と、
前記成膜室の上部に設けられて反応ガスを前記成膜室内に供給する供給部と、
前記成膜室内に配置される中空筒状のライナと、
前記成膜室内に設けられて基板が載置されるサセプタと、
前記サセプタの下方に位置する下部ヒータと、
前記サセプタの周囲の空間に反応ガスを供給する反応ガス供給部と、
前記下部ヒータの周囲の空間に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部とを有することを特徴とする成膜装置。
【請求項６】
前記サセプタの周囲の第１の空間の圧力は、前記成膜室の内壁と前記ライナとの間に形成された第２の空間の圧力および前記下部ヒータの周囲の第３の空間の圧力のいずれよりも低いことを特徴とする請求項５に記載の成膜装置。
【請求項７】
前記反応ガスと前記不活性ガスが排出される第４の空間の圧力は、前記第１の空間の圧力、前記第２の空間の圧力および前記第３の空間の圧力のいずれよりも低いことを特徴とする請求項２または６に記載の成膜装置。
【請求項８】
前記ライナは、前記供給部の近くに配置されて、前記供給部から前記サセプタに向けて流下する前記反応ガスの流路となる上部ライナと、
内部に前記サセプタを支持する回転筒が配置される下部ライナとを有し、
前記成膜室の外部には前記下部ライナの昇降を制御する昇降機構が配置され、
前記昇降機構の制御により前記下部ライナを成膜が行われる位置より上昇させて、前記下部ライナに設けられた開口部から前記基板を搬送するよう構成されたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の成膜装置。
【請求項９】
成膜室内でサセプタ上に基板を載置し、前記基板の上方に設けられた上部ヒータと、前記基板の下方に設けられた下部ヒータとをそれぞれ不活性ガス雰囲気下に置き、これらのヒータによって前記基板を加熱しながら前記成膜室内に反応ガスを供給して前記基板の上に所定の膜を形成することを特徴とする成膜方法。
【請求項１０】
前記サセプタの周囲の第１の空間の圧力は、前記上部ヒータの周囲の第２の空間の圧力および前記下部ヒータの周囲の第３の空間の圧力のいずれよりも低く、
前記反応ガスと前記不活性ガスが排出される第４の空間の圧力は、前記第１の空間の圧力、前記第２の空間の圧力および前記第３の空間の圧力のいずれよりも低いことを特徴とする請求項９に記載の成膜方法。
【請求項１】
成膜室と、
前記成膜室の上部に設けられて反応ガスを前記成膜室内に供給する供給部と、
前記成膜室内に配置される中空筒状のライナと、
前記成膜室内に設けられて基板が載置されるサセプタと、
前記サセプタの上方に位置する上部ヒータと、
前記サセプタの下方に位置する下部ヒータとを有し、
前記上部ヒータと前記下部ヒータとが不活性ガス雰囲気に置かれることを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記サセプタの周囲の第１の空間の圧力は、前記上部ヒータの周囲の第２の空間の圧力および前記下部ヒータの周囲の第３の空間の圧力のいずれよりも低いことを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記上部ヒータの上方に配置されたリフレクタを有することを特徴とする請求項１または２に記載の成膜装置。
【請求項４】
前記不活性ガスはアルゴンガスであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の成膜装置。
【請求項５】
成膜室と、
前記成膜室の上部に設けられて反応ガスを前記成膜室内に供給する供給部と、
前記成膜室内に配置される中空筒状のライナと、
前記成膜室内に設けられて基板が載置されるサセプタと、
前記サセプタの下方に位置する下部ヒータと、
前記サセプタの周囲の空間に反応ガスを供給する反応ガス供給部と、
前記下部ヒータの周囲の空間に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部とを有することを特徴とする成膜装置。
【請求項６】
前記サセプタの周囲の第１の空間の圧力は、前記成膜室の内壁と前記ライナとの間に形成された第２の空間の圧力および前記下部ヒータの周囲の第３の空間の圧力のいずれよりも低いことを特徴とする請求項５に記載の成膜装置。
【請求項７】
前記反応ガスと前記不活性ガスが排出される第４の空間の圧力は、前記第１の空間の圧力、前記第２の空間の圧力および前記第３の空間の圧力のいずれよりも低いことを特徴とする請求項２または６に記載の成膜装置。
【請求項８】
前記ライナは、前記供給部の近くに配置されて、前記供給部から前記サセプタに向けて流下する前記反応ガスの流路となる上部ライナと、
内部に前記サセプタを支持する回転筒が配置される下部ライナとを有し、
前記成膜室の外部には前記下部ライナの昇降を制御する昇降機構が配置され、
前記昇降機構の制御により前記下部ライナを成膜が行われる位置より上昇させて、前記下部ライナに設けられた開口部から前記基板を搬送するよう構成されたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の成膜装置。
【請求項９】
成膜室内でサセプタ上に基板を載置し、前記基板の上方に設けられた上部ヒータと、前記基板の下方に設けられた下部ヒータとをそれぞれ不活性ガス雰囲気下に置き、これらのヒータによって前記基板を加熱しながら前記成膜室内に反応ガスを供給して前記基板の上に所定の膜を形成することを特徴とする成膜方法。
【請求項１０】
前記サセプタの周囲の第１の空間の圧力は、前記上部ヒータの周囲の第２の空間の圧力および前記下部ヒータの周囲の第３の空間の圧力のいずれよりも低く、
前記反応ガスと前記不活性ガスが排出される第４の空間の圧力は、前記第１の空間の圧力、前記第２の空間の圧力および前記第３の空間の圧力のいずれよりも低いことを特徴とする請求項９に記載の成膜方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−６９９０４（Ｐ２０１２−６９９０４Ａ）
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５６９９５（Ｐ２０１１−５６９９５）
【出願日】平成２３年３月１５日（２０１１．３．１５）
【出願人】（５０４１６２９５８）株式会社ニューフレアテクノロジー (669)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月５日（２０１２．４．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１５日（２０１１．３．１５）
【出願人】（５０４１６２９５８）株式会社ニューフレアテクノロジー (669)
【Ｆターム（参考）】
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