(57)【要約】【課題】サセプタで支持された基板上へのエピタキシャル膜の成膜において、成膜装置内への基板の搬入から基板上での成膜処理までの間で発生する基板の変形を抑制する成膜方法を提供する。【解決手段】昇温した基板Ｗ支持用のサセプタ２０を、基板Ｗの成膜処理を行う初期位置から上昇させ、成膜室２内に搬入された基板を受け取り、当該サセプタ２０を下降させて、初期位置に復帰させ、サセプタ２０上で基板Ｗを成膜温度に加熱し、気相成長反応を行う成膜方法において、サセプタ２０が基板Ｗを受け取る前、搬入された基板Ｗ下方の停止位置で昇温したサセプタ２０を停止させる。そして、基板Ｗを昇温したサセプタ２０により加熱し、所定温度に基板Ｗを加熱した後、さらにサセプタ２０を上昇させて基板Ｗを受け取るようにする。【選択図】図１
2010171347.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜室内で加熱されて昇温したサセプタを昇降機構により初期位置から上昇させ、前記成膜室内の搬入位置にある基板を受け取り、
前記基板を受け取った前記サセプタを前記昇降機構により下降させて、前記初期位置に復帰させ、
前記初期位置でサセプタ上の前記基板を成膜温度に加熱し、前記基板上で気相成長反応を行う成膜方法であって、
前記昇温したサセプタを前記初期位置から上昇させ、前記搬入位置にある前記基板を受け取る前、前記基板下方の停止位置で前記サセプタを停止させ、前記基板を前記サセプタの発熱により加熱し、加熱の後にさらに前記サセプタを上昇させて前記基板を受け取ることを特徴とする成膜方法。
【請求項２】
前記サセプタは、前記基板の周縁部を支持するリング状の第１のサセプタ部と、前記第１のサセプタ部に接続して設けられ、前記第１のサセプタ部の開口部分に密嵌される円盤状の第２のサセプタ部とからなり、
前記昇降機構により、前記初期位置にある昇温した前記サセプタから前記第２のサセプタ部のみを分離して上昇させ、前記昇温した第２のサセプタ部を前記停止位置で停止させて前記基板を加熱し、加熱後にさらに前記第２のサセプタ部を上昇させ、前記基板を受け取ることを特徴とする請求項１に記載の成膜方法。
【請求項３】
前記成膜室内の搬入位置にある前記基板と前記サセプタの停止位置との距離は、前記サセプタの初期位置と前記サセプタの停止位置との間の距離より小さいことを特徴とする請求項１または２に記載の成膜方法。
【請求項４】
前記昇降機構による前記初期位置からの前記サセプタの上昇は、前記初期位置での加熱により前記サセプタの温度が前記成膜温度より２００℃〜３００℃低い温度に到達した後に開始することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の成膜方法。
【請求項５】
前記停止位置での前記サセプタの加熱により前記搬入位置にある基板が到達する温度は、前記成膜温度より４００℃〜６００℃低い温度であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、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、比較的膜厚の大き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】
膜厚の大きなエピタキシャルウェハ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原料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。）。
【０００４】
図５は、エピタキシャル成長技術を用いる従来の成膜装置の構成を説明する模式的な断面図である。
【０００５】
図５に示す従来の成膜装置９０１では、ウェハ９０２を支持するサセプタ９０３がサセプタ支え９０４に嵌着されている。
【０００６】
そして、サセプタ９０３は、基板Ｗがサセプタ９０３上に載置されたときに基板Ｗの周縁部を支持するリング状の第１のサセプタ部９０５と、第１のサセプタ部９０５に接続して設けられ、リング状の第１のサセプタ部９０５の開口部分に密嵌される円盤状の第２のサセプタ部９０６とからなる。
【０００７】
よって、サセプタ９０３を構成する第１のサセプタ部９０５は、サセプタ支え９０４に嵌着されるとともに第２のサセプタ部９０６に接続してこれを支持する機能を備える。そして、第２のサセプタ部９０６は、第１のサセプタ部９０５の開口部分を密封するとともに、基板Ｗがサセプタ９０３上に載置されたときには、基板Ｗの裏面と接触して基板Ｗを支持する機能を備える。
【０００８】
そして、サセプタ支え９０４には、中空円筒状の回転軸９０７が接続されている。
【０００９】
また、回転軸９０７内部には、回転軸９０７内部を貫通する昇降ピン９０８が配設されている。そして、昇降ピン９０８の下端は、回転軸９０７の下方に設けられ昇降ピン９０８の昇降を行う昇降装置９０９にまで伸びている。そして、この昇降ピン９０８と昇降装置９０９とから昇降機構９１０が構成されている。昇降機構９１０では、昇降装置９０９を動作させて昇降ピン９０８を上昇もしくは下降動作させることができる。
【００１０】
昇降ピン９０８は昇降装置９０９による上昇によって、その上部先端部を用い、上方に設けられたサセプタ９０３の第２のサセプタ部９０６の下面に接し、下方からこれを支持する。そして、さらに上昇して第２のサセプタ部９０６のみを第１のサセプタ部９０５から引き離して、持ち上げ、成膜装置９０１内に搬入されたウェハ９０２を受け取ることが可能な位置まで上昇させる。このとき、サセプタ９０３の上方には、搬送用ロボット９１１によって支持されて成膜装置９０１の内部に搬入されたウェハ９０２が搬送用ロボット９１１上で支持されて待機している。よって、昇降機構９１０により上昇する円盤状の第２のサセプタ部９０６によって、ウェハ９０２は下面で支持されて、搬送用ロボット９１１から離れて上方に持ち上げられて、第２のサセプタ部９０６のみにより支持されるようになる。
【００１１】
その後、ウェハ９０２を受け渡して空となった搬送用ロボット９１１は成膜装置９０１内部から退去する。
【００１２】
その後、ウェハ９０２を載せた第２のサセプタ部９０６は、昇降機構９１０の昇降ピン９０８に支持されたまま、初期位置である第１のサセプタ部９０５に接してこれに支持される位置まで下降する。
【００１３】
こうして、第２のサセプタ部９０６が接続する第１のサセプタ部９０５に支持される位置に戻ることにより、ウェハ９０２はサセプタ９０３上で成膜反応処理が可能な位置に載置されることになる。
【００１４】
その後、成膜装置９０１内に設けられたヒータ９１２の加熱によりウェハは１０００℃程度もしくはそれ以上の成膜処理温度に加熱され、さらに、サセプタ支え９０４に接続する回転軸９０７が回転することによって回転される。そして、上記したように、加熱したウェハ９０２を高速で回転させながらウェハ９０２上でエピタキシャル膜の形成が行われる。
【００１５】
このとき、ウェハ９０２上でのエピタキシャル膜の成膜処理を効率良く行えるよう、成膜装置９０１内でヒータ９１２は常時発熱状態に置かれているのが通常である。すなわち、ウェハ９０２の搬入、昇降機構９１０によるウェハ９０２の受け取り、そして、成膜反応処理の可能なサセプタ９０３上への載置をする間、ヒータ９１２は上記の成膜処理温度より少し低い温度にサセプタ９０３上のウェハ９０２を加熱できるよう発熱状態に置かれる。
【００１６】
そして、サセプタ９０３上にウェハ９０２が載置された後は、より高温である成膜処理温度にウェハ９０２が到達するよう、さらにヒータ加熱が行われる。
【００１７】
そして、成膜反応処理後は、再び上記の成膜処理温度より低い温度にサセプタ９０３上のウェハ９０２がなるように、ヒータ９１２の加熱状態は緩和され、ウェハ９０２は昇降機構９１０、搬送用ロボット９１１によって、成膜装置９０１内から搬出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開平５−１５２２０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
このとき問題となるのは、搬送用ロボット９１１によって成膜装置９０１内に搬入される前のウェハ９０２は、２０℃〜３０℃程度である常温状態の環境下にあることである。すなわち、搬送用ロボット９１１によって成膜装置９０１内に搬入されて、第２のサセプタ部９０６に支持されるに際し、概ね常温状態を維持した状態で、成膜処理温度より少し低い温度に加熱された第２のサセプタ部９０６と接触し、支持がなされることになる。
【００２０】
その結果、ウェハ９０２は概ね室温状態から、成膜処理温度より少し低い温度に加熱された状態の第２のサセプタ部９０６の接触により急激に加熱されることとなる。
【００２１】
このようなウェハ９０２下面の急激な加熱は、ウェハ９０２の面内に歪みを生じ、反りなどの変形を発生させることがある。すなわち、サセプタ３上でいわゆるウェハ９０２の「はねた」状態が生じてしまうことになる。
【００２２】
このような、ウェハ９０２がサセプタ９０３上「はねた」状態で、ウェハ９０２上でのエピタキシャル膜の成膜処理を行えば、ウェハ９０２はサセプタ９０３上で適正な位置からずれた状態で成膜処理を受ける事態を引き起こす。
【００２３】
その結果、ウェハ９０２上に成膜されるエピタキシャル膜は不均一なものとなり、均一な所望特性のエピタキシャル膜が成膜されたウェハを得ることはできない。
【００２４】
また、ウェハ９０２の変形を防止するため、ウェハ９０２の搬入、昇降機構９１０によるウェハ９０２の受け取り、そして、成膜反応処理の可能なサセプタ９０３上への載置の間のヒータ加熱をより低い温度、すなわち、ウェハ変形を抑制可能な５００℃以下程度の温度に設定しようとすれば、サセプタ９０３上へのウェハ９０２の載置の後、成膜処理温度までのウェハ加熱にかかる時間が長時間化し、ウェハ９０２上へのエピタキシャル膜形成処理のスループットは大きく低下してしまうことになる。
【００２５】
したがって、サセプタを備えた成膜装置を使用して行う、ウェハ等基板上へのエピタキシャル膜の成膜方法において、成膜装置内へのウェハ等基板の搬入からウェハ等基板上での成膜処理までの間で発生する恐れがあるウェハの変形を抑制し、均一な高性能のエピタキシャル膜をウェハ等基板上に成膜することが急務となっていた。
【００２６】
そしてさらに、ウェハ等基板上へのエピタキシャル膜の成膜方法において、スループットを低下させること無く、均一かつ高性能のエピタキシャル膜をウェハ等基板上に成膜することが急務となっていた。
【００２７】
本発明は、こうした課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、ウェハ等基板の変形を防止し、より高温の環境下でのウェハ等基板の成膜装置内への搬入や、サセプタ上の成膜処理を行う位置への基板の設置を可能とすることである。
そして、その結果、スループットを低下させることなく、高均一かつ高特性のエピタキシャル膜を基板上に成膜することを可能とする成膜方法を提供することにある。
【００２８】
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】
【００２９】
本発明の第１の態様は、成膜室内で加熱されて昇温したサセプタを昇降機構により初期位置から上昇させ、成膜室内の搬入位置にある基板を受け取り、基板を受け取ったサセプタを昇降機構により下降させて、初期位置に復帰させ、初期位置でサセプタ上の基板を成膜温度に加熱し、基板上で気相成長反応を行う成膜方法であって、昇温したサセプタを初期位置から上昇させ、搬入位置にある基板を受け取る前、基板下方の停止位置でサセプタを停止させ、基板をサセプタの発熱により加熱し、加熱の後にさらにサセプタを上昇させて基板を受け取ることを特徴とするものである。
【００３０】
本発明の第１の態様においては、用いるサセプタが、基板の周縁部を支持するリング状の第１のサセプタ部と、第１のサセプタ部に接続して設けられ、第１のサセプタ部の開口部分に密嵌される円盤状の第２のサセプタ部とからなることが好ましく、昇降機構により、初期位置にある昇温したサセプタから第２のサセプタ部のみを分離して上昇させ、昇温した第２のサセプタ部を停止位置で停止させて基板を加熱し、加熱後にさらに第２のサセプタ部を上昇させるものであることが好ましい。
【００３１】
また、本発明の第１の態様において、成膜室内の搬入位置にある基板とサセプタの停止位置との距離は、サセプタの初期位置とサセプタの停止位置との間の距離より小さいことが好ましい。
【００３２】
そして、本発明の第１の態様において、昇降機構による初期位置からのサセプタの上昇は、初期位置での加熱によりサセプタの温度が成膜温度より２００℃〜３００℃低い温度に到達した後に開始することが好ましい。
【００３３】
そしてさらに、本発明の第１の態様において、停止位置でのサセプタの加熱により搬入位置にある基板が到達する温度は、成膜温度より４００℃〜６００℃低い温度であることが好ましい。
【発明の効果】
【００３４】
本発明の第１の態様によれば、成膜装置の成膜室内に搬入された基板をサセプタが受け取る際に、高温に昇温したサセプタがいきなりサセプタより低い温度の、すなわち常温状態の基板に接触してそれを支持するということを無くすことができる。
【００３５】
その結果、本発明の第１の態様によれば、成膜室内へのウェハの搬入からウェハ上での成膜処理までの間で発生する恐れがあるサセプタ上でのウェハの変形を抑制することが可能となる。
【００３６】
また、本発明の第１の態様によれば、より高温の環境下でのウェハ等基板の成膜装置の成膜室内への搬入や、サセプタ上の成膜処理を行う位置への基板の設置を可能とすることができる。
【００３７】
そして、その結果、本発明の第１の態様によれば、スループットを低下させることなく、高均一かつ高特性のエピタキシャル膜を基板上に成膜できる成膜方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本実施の形態である成膜方法を実施する成膜装置の成膜室内に設けられた昇降機構の動作を説明するための成膜室の模式的な断面図である。
【図２】本実施の形態である成膜方法の実施に用いる成膜装置の模式的な平面図である。
【図３】本実施の形態である成膜方法を実施する成膜装置の成膜室の構成を説明する模式的な断面図である。
【図４】第２のサセプタ部が搬送用ロボット上の基板Ｗを支持する際の相互の関係を模式的に説明する平面図である。
【図５】従来の成膜装置の構成を説明する模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
図２は、本実施の形態である成膜方法を実施に用いる成膜装置の模式的な平面図である。尚、図２においては、成膜装置１の動作を説明するため、便宜上、同じ基板Ｗが複数個所に記載されている。
【００４０】
図２に示すように、本実施の形態である成膜方法を実現する成膜装置１は、サセプタ２０を内蔵し、サセプタ２０上に載置された基板Ｗの表面に膜を形成する成膜室２と、第１の開閉部３を介して成膜室２に接続する基板搬送室４と、第２の開閉部１１を介して基板搬送室４に接続されており、成膜室２から基板搬送室４を通って取り出された基板Ｗを待機させる基板待機室８と、基板搬送室内４に設けられ、成膜室２と基板待機室８との間で基板Ｗを搬送する搬送手段である搬送用ロボット１７とを備える。
【００４１】
本実施の形態である成膜方法を具体的に実現する成膜室２では、例えば、反応ガスが導入されて基板の表面にエピタキシャル膜が形成される。また、蒸着やスパッタによって基板上に膜が形成されるようにしてもよい。
【００４２】
次に、本実施形態である成膜方法を実現する成膜装置１の主要部分の構成と動作について図２から図４を用いて説明する。そして特に、基板Ｗ上に成膜処理を行う成膜室２の構成と動作について詳しく説明する。
【００４３】
図２に示すように、本実施の形態である成膜方法にしたがって成膜処理が行われる基板Ｗは、外部のカセット（図示せず）から取り出され、成膜装置１の第３の開閉部１２を通して基板待機室８にある基板支持台（図示せず）上に載置される。また、基板Ｗとしては、例えば、シリコンウェハ、特にパワー半導体などの用途で使用される３００mmのシリコンウェハなどを挙げることができる。
【００４４】
尚、基板待機室８は、第２の開閉部１１を介して基板搬送室４に接続している。そして上記のように第３の開閉部１２または第４の開閉部２２を開くことにより、外部から基板Ｗを基板待機室８内に搬出入することができる。
【００４５】
したがって、上述した基板Ｗを基板待機室８内に載置する際には、第２の開閉部１１を閉じた状態で第３の開閉部１２または第４の開閉部２２を開き、これらを基板待機室８内に搬入することができる。基板待機室８を設けることにより、外部の空気が成膜室２に直接侵入しないようにすることができる。すなわち、空気中の水分や有機物が成膜室２内に入り込んで、成膜処理に悪影響を及ぼすのを防ぐことができる。
【００４６】
基板Ｗを基板待機室８に搬入した後は、第３の開閉部１２および第４の開閉部２２を閉じる。そして、真空ポンプなどを用いて排気口１３から基板待機室８内の空気を排出する。次いで、導入口１４を通じて基板待機室８内に窒素ガスを導入することができる。尚、窒素ガスに代えてプロセスに応じて水素ガスやアルゴンガスなどを導入してもよい。
【００４７】
そしてその後、基板Ｗは、搬送用ロボット１７により搬送され、第２の開閉部１１を通って基板搬送室４内に搬入される。ここで、基板Ｗの搬送には、例えば、気体を噴出することにより非接触の状態で基板を搬送可能なベルヌーイチャックなどの方式を採用することができる。
【００４８】
尚、基板搬送室４にも、導入口１５と排気口１６が設けられている。導入口１５は、配管（図示せず）を通じて窒素ガスが入ったボンベに接続しており、基板搬送室４内に窒素ガスを導入できるようになっている。尚、窒素ガスに代えて、プロセスに応じて水素ガスやアルゴンガスなどを導入してもよい。また、排気口１６は、配管（図示せず）を通じて真空ポンプ（図示せず）に接続しており、基板搬送室４内のガスがここから排出されるようになっている。
【００４９】
そして、基板搬送室４の中に設けられ、基板Ｗの搬送を行う搬送用ロボット１７は、例えば、カーボンにシリコンコートされた耐熱性の材料や石英材などから構成することができる。
【００５０】
搬送用ロボット１７を用いて基板Ｗを基板搬送室内４に搬入した後、引き続き、基板Ｗは、第１の開閉部３を通って成膜室２へと搬入される。
【００５１】
成膜室２には、導入口１８と排気口１９が設けられている。導入口１８は、配管（図示せず）を通じて反応ガスが入ったボンベや希釈ガスが入ったボンベに接続しており、必要に応じてこれらのガスを適量供給することができるようになっている。また、排気口１９は、配管（図示せず）を通じて真空ポンプ（図示せず）に接続しており、成膜室２内のガスをここから排出することができる。
【００５２】
図３は、本実施の形態であるエピタキシャル成長技術を用いた成膜方法を実施する成膜装置について、その成膜室の構成をより詳細に説明する模式的な断面図である。
【００５３】
図３に示す、本実施形態である成膜方法を実現する成膜装置１の成膜室２では、基板Ｗを支持するサセプタ２０が内蔵されている。
【００５４】
基板Ｗを支持するサセプタ２０は、サセプタ支え２４に嵌着されている。そして、サセプタ２０は、基板Ｗがサセプタ２０上に載置されたときに基板Ｗの周縁部を支持するリング状の第１のサセプタ部２５と、第１のサセプタ部２５に接続して設けられ、リング状の第１のサセプタ部２５の開口部分を密嵌するように設けられた円盤状の第２のサセプタ部２６とからなる。
【００５５】
すなわち、サセプタ２０を構成する第１のサセプタ部２５が、サセプタ支え２４に嵌着して基板Ｗを周縁部で支持し、さらに、第２のサセプタ部２６に接続してこれを支持するという機能を備える。そして、第２のサセプタ部２６は、第１のサセプタ部２５の開口部分を密封するとともに、基板Ｗがサセプタ２０上に載置されたときには、基板Ｗの裏面と接触して基板Ｗを支持する機能を備える。
【００５６】
したがって、上記の機能をそれぞれ備えた第１のサセプタ部２５と第２のサセプタ部２６とから、基板Ｗを裏面から支持する一のサセプタ２０を構成している。
【００５７】
そして、サセプタ支え２４には、中空円筒状の回転軸２７が接続されている。そして、この回転軸２７は、回転機構２８を具備する。
【００５８】
したがって、サセプタ支え２４に接続する回転軸２７が回転機構２８により回転することによって、サセプタ２０上の基板Ｗを回転することができるよう構成されている。そして、基板Ｗを高速で回転させながら基板Ｗ上でエピタキシャル膜の形成が行えるように構成されている。
【００５９】
また、回転軸２７の内部には、回転軸２７内部を貫通する昇降ピン２９が配設されている。そして、昇降ピン２９の下端は、回転軸２７の下方に設けられ昇降ピン２９の昇降を制御する昇降装置３０にまで伸びている。そして、この昇降ピン２９と昇降装置３０とから昇降機構３１が構成されている。
【００６０】
昇降機構３１では、昇降装置３０を動作させて昇降ピン２９を上昇もしくは下降させることができる。そしてさらに、昇降機構３１は、昇降または下降の途中、任意の位置で昇降ピン２９を停止する動作をさせることができる。
【００６１】
図１は、本実施の形態である成膜方法を実施する成膜装置について、その成膜室２内に設けられた昇降機構３１の動作を説明するための成膜室２の模式的な断面図である。
【００６２】
昇降機構３１は、昇降装置３０による昇降ピン２９の上昇によって、昇降ピン２９の上部先端部を用い、上方に設けられたサセプタ２０の第２のサセプタ部２６に下面から当接し、下方から第２のサセプタ部２６を支持することができる。
【００６３】
そして、昇降機構３１は、昇降ピン２９をさらに上昇させることができ、第２のサセプタ部２６のみを第１のサセプタ部２５から引き離し、サセプタ２０から第２のサセプタ部２６を分離して持ち上げ、成膜装置１の成膜室２内に搬入された基板Ｗを受け取ることが可能な位置まで上昇させることができる。
【００６４】
この第２のサセプタ部２６の上昇に際し、第２のサセプタ部２６の上方には、搬送用ロボット１７によって支持されて成膜室２内部に搬入された基板Ｗを、搬送用ロボット１７上で支持されたまま待機させておくことができる。
【００６５】
図４は、第２のサセプタ部２６が搬送用ロボット１７に支持された基板Ｗを支持する際の相互の関係を模式的に説明する平面図である。図４では、基板Ｗを便宜的に点線で示し、基板Ｗを支持する搬送用ロボット１７と上昇してきた第２のサセプタ部２６との関係を明確にするように図示してある。
【００６６】
よって、昇降機構３１の昇降ピン２９に支持されて上昇する円盤状の第２のサセプタ部２６により、基板Ｗは下面から支持される。その結果、基板Ｗを搬送用ロボット１７上から引き離し、より上方に持ち上げることができる。こうして、第２のサセプタ部２６のみにより基板Ｗを支持するようにすることができる。
【００６７】
その後、基板Ｗを受け渡して空となった搬送用ロボット１７は、第１の開閉部３を通して成膜室２内から退去させることができる。
【００６８】
そして、基板Ｗが載った第２のサセプタ部２６を、昇降機構３１の昇降ピン２９で支持したまま、初期位置まで下降させることができる。初期位置は、第２のサセプタ部２６が上記の上昇をされる前、第１のサセプタ部２５に接してこれに支持されていた初期の位置である。
【００６９】
こうして、基板Ｗを支持する第２のサセプタ部２６を初期位置に戻すことにより、基板Ｗをサセプタ２０上の成膜反応処理が可能な位置に載置することが可能となる。
【００７０】
基板Ｗがサセプタ２０の上の適正な位置に載置された後、成膜装置１では、基板Ｗの表面に成膜処理を行うことができる。すなわち、成膜装置１の成膜室２では、上記したように、例えば、反応ガスが導入されて基板Ｗの表面にエピタキシャル膜の形成が可能である。また、蒸着やスパッタによって基板上に膜が形成されるようにしてもよい。
【００７１】
このとき、成膜室２には、サセプタ２０の裏面側にインヒータ３５とアウトヒータ３６の二種のヒータが設けられている。よって、基板Ｗは、成膜室２中のインヒータとアウトヒータによって加熱できるようになっている。
【００７２】
ここで、アウトヒータ３６により基板Ｗの周縁部とサセプタ２０の第１のサセプタ部２５を主に加熱することができる。そして、インヒータ３５は、アウトヒータ３６の下部に配置され、基板Ｗの周縁部意外とサセプタ２０の第２のサセプタ部２６を主に加熱することができる。このようにヒータを二種設けることにより基板Ｗを加熱する場合、基板Ｗの面内の温度分布の均一性を向上することができる。
【００７３】
したがって、基板Ｗは成膜室２内のサセプタ２０上に置かれた後、成膜室２中のインヒータ３５とアウトヒータ３６との協調した加熱によって、均一に加熱され、第１の開閉部３を閉じた状態で所定の成膜処理を行うことができる。
【００７４】
次に、本実施の形態である成膜方法について説明する。本実施の形態である成膜方法は、上記した図２〜図４に構成と動作が示される成膜装置１を最適な条件で使用して実現される。
【００７５】
このとき、成膜処理を施す基板Ｗについては、例えば、シリコンウェハ、特にパワー半導体などの用途で使用される３００mmのシリコンウェハなどを対象とすることができる。
【００７６】
先ず、基板Ｗについて、搬送用ロボット１７を用い、基板待機室８から第２の開閉部１１を通して基板搬送室内４に搬送する。基板待機室４では、排気口１６から排気し、導入口１５から窒素ガスを導入することにより、室内を窒素雰囲気とすることができる。尚、窒素ガスに代えて、プロセスに応じて水素ガスやアルゴンガスなどを導入してもよい。
【００７７】
次に、搬送用ロボット１７を用い、基板Ｗを第１の開閉部３を通して成膜室２へと搬入する。搬入後、基板Ｗを搬送用ロボット１７で支持したまま、成膜室２内の基板の搬入位置に配置する。
【００７８】
このとき、基板Ｗの搬入前、成膜室２で、インヒータ３５とアウトヒータ３６を作動させ、第１のサセプタ部２５と第２のサセプタ部２６とからなるサセプタ２０の加熱を開始しておく。
【００７９】
したがって、サセプタ２０の第２のサセプタ部２６は、第１のサセプタ部２５に支持されて初期位置にあるため、インヒータ３５とアウトヒータ３６の働きにより加熱が開始されている。そして、基板Ｗに対し成膜処理を行う際の成膜温度より２００℃〜３００℃低い規定の温度となるようにインヒータ３５とアウトヒータ３６により加熱される。
【００８０】
次に、基板Ｗの搬入後、サセプタ２０の第２のサセプタ部２６の温度が上記の成膜温度より２００℃〜３００℃低い規定温度に到達した後に、昇降機構３１を作動させる。
【００８１】
すなわち、昇降機構３１の昇降装置３０により昇降ピン２９の上昇を開始させる。
【００８２】
そして、上昇する昇降ピン２９により、上方に設けられたサセプタ２０の第２のサセプタ部２６を支持する。そして、昇降ピン２９をさらに上昇させ、第２のサセプタ部２６を第１のサセプタ部２５から持ち上げて引き離す。すなわち、上記の加熱により昇温したサセプタ２０から第２のサセプタ部２６を分離して持ち上げ、昇温した第２のサセプタ部２６の初期位置からの上昇を開始する。
【００８３】
次に、搬入位置に置かれた基板Ｗの下方側、規定の停止位置で、昇降機構３１により制御して、第２のサセプタ部２６を停止させる。そして、上記加熱により昇温した第２のサセプタ部２６の発熱により、搬送用ロボット１７に支持された基板Ｗの予備加熱を行う。
【００８４】
搬送用ロボット１７は、図４に示すように、基板Ｗを支持する部分がＵ字形状を有し、中央部分が大きく開口しているため、支持する基板Ｗの下方側からの加熱を効率良く行うことができる。
【００８５】
この昇温した第２のサセプタ２６による基板Ｗの予備加熱は、上記した成膜温度より４００℃〜６００℃低い規定の温度に基板Ｗが到達するまで行われる。このとき、この予備加熱の時間は、５秒間から３０秒間となるようにする。
【００８６】
ここで、第２のサセプタ部２６の、搬入位置に置かれた基板Ｗの下方側の規定の停止位置は、搬入位置にある基板Ｗと当該停止位置との距離が、第２のサセプタ部２６の初期位置と当該停止位置との間の距離より小さくなるように設定する。
【００８７】
そして、昇温した第２のサセプタ部２６による下方側からの基板Ｗの加熱により、上記した規定の温度に基板Ｗが到達するまでの時間は、上記の５秒間から３０秒間となるように調整する。
【００８８】
次に、基板Ｗの下方側の離れた規定位置からの加熱により、基板Ｗの温度が規定の温度に到達した後、昇降機構３１により制御して、第２のサセプタ部２６を再び上昇させる。
【００８９】
その結果、昇降ピン２９に支持されて上昇する第２のサセプタ部２６により、基板Ｗを下面から支持する。そして、基板Ｗを搬送用ロボット１７上から引き離し、より上方に持ち上げる。こうして、第２のサセプタ部２６のみにより基板Ｗを支持するようにして、基板Ｗを第２のサセプタ部２６により受け取る。
【００９０】
その後、基板Ｗを受け渡して空となった搬送用ロボット１７は、第１の開閉部３を通して成膜室２内から退去させる。
【００９１】
そして、基板Ｗを受け取った第２のサセプタ部２６を、昇降機構３１の昇降ピン２９で支持したまま、初期位置まで５秒間から７０秒間かけて下降させる。このとき、上記したインヒータ３５とアウトヒータ３６は、第２のサセプタ２６の上昇と下降の間、加熱状態のまま維持されている。よって、基板Ｗの上記時間をかけた下降により、基板Ｗは徐々にインヒータ３５とアウトヒータ３６に近づくことになって、徐々に加熱される。したがって、基板温度は下降に従い、徐々に上昇することになる。
【００９２】
こうして、基板Ｗを支持する第２のサセプタ部２６を初期位置に戻すことにより、適度に昇温した基板Ｗをサセプタ２０上の成膜反応処理が可能な位置に載置する。
【００９３】
次に、インヒータ３５とアウトヒータ３６とを併用して、さらに加熱を行い、サセプタ２０上の基板Ｗを上記した成膜温度に到達するまで加熱する。このとき、加熱時間は、６０秒間から３００秒間とするように、インヒータ３５とアウトヒータ３６の加熱条件を調整する。
【００９４】
そして、成膜温度に基板Ｗが到達後、成膜室２内で所定の成膜処理を行う。
【００９５】
基板Ｗの成膜処理では、例えば、成膜室２に設けられた導入口１８と排気口１９を利用し、数１０〜数１００torrの減圧下で反応ガスを流しながら、インヒータ３５とアウトヒータ３６とを併用して基板Ｗを成膜温度である１０００℃〜１２００℃に加熱する。そして、必要な場合、反応ガスを導入しつつサセプタ２０を、回転機構２８を利用して回転させることにより、全ての基板Ｗの上に均一な厚さのシリコンのエピタキシャル層を成長させる。
【００９６】
このとき、例えば、パワー半導体の用途では、３００mmのシリコンウェハ上に１０μm以上、多くは１０μm〜１００μm程度の厚膜が形成される。厚膜を形成するには、成膜時において基板Ｗを回転させることが好適である。そして、基板Ｗの回転数を高くするのがよく、例えば、９００rpm程度の回転数とするのがよい。
【００９７】
成膜処理を終えた後は、再び昇降機構３１を用いて第２のサセプタ部２６に載置した状態のまま基板Ｗを上昇させる。そして、第１の開閉部３を開き、成膜室２内に搬送用ロボット１７を侵入させ、基板Ｗを受け渡す。その後、搬送用ロボット１７によって、基板Ｗを成膜室２から基板搬送室４内に移動させる。
【００９８】
以上のような基板Ｗに対する成膜方法を行うことにより、成膜装置１の成膜室２内に搬入された基板Ｗをサセプタ２０の第２のサセプタ部２６が受け取る際に、高温に昇温した第２のサセプタ部２６がいきなりサセプタより低い温度の、すなわち常温状態の基板Ｗに接触してそれを支持するということを無くすことができる。
【００９９】
その結果、成膜室２内への基板Ｗの搬入から基板Ｗ上での成膜処理までの間で発生する恐れがあるサセプタ２０上での基板Ｗの変形を抑制することが可能となる。
【０１００】
また、より高温に成膜室２内の各部の温度を昇温させた状態で、基板Ｗの成膜室２内への搬入や、サセプタ２０上の成膜処理を行う位置への基板の設置を可能とすることができる。その結果、成膜室２内に搬入された基板Ｗを処理するまでの加熱時間を短縮することができ、基板Ｗの成膜処理のスループットを低下させることなく、高均一かつ高特性のエピタキシャル膜を基板上に成膜することを可能とする。
【０１０１】
基板Ｗを取り出した後は、第１の開閉部３を閉じ、基板Ｗの温度を徐々に下げていく。基板Ｗが十分に冷却したら、第２の開閉部１１を開け、搬送用ロボット１７によって、基板Ｗを基板待機室８内に搬送する。
【０１０２】
次に、第２の開閉部１１を閉じ、導入口１４から窒素ガスを流して基板−サセプタ載置部８内を大気圧まで戻す。次いで、第３の開閉部１２を開けて、搬送用ロボット（図示せず）で成膜済の基板Ｗをカセット（図示せず）に収納する。
【０１０３】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することができる。
【０１０４】
すなわち、本発明の成膜装置の一例として、エピタキシャル成長装置について説明したが、これに限るものではなく、シリコンウェハ表面に所定の結晶膜を気相成長させるための装置であれば構わない。例えば、ポリシリコン膜を成長させることを目的とした成膜装置であっても本発明と同様の作用効果を得ることができる。
【０１０５】
さらに、装置の構成や制御の手法など、本発明に直接必要としない部分などについては記載を省略したが、必要とされる装置の構成や、制御の手法などを適宜選択して用いることができる。
【０１０６】
また、本発明を説明するために示した図において、説明のために必要な構成以外は省略し、縮尺等に就いても原寸大のものとは一致させず、明確に視認できるよう適宜変更した。
【０１０７】
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての気相成長装置、および各部材の形状は、本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【０１０８】
１、９０１    成膜装置
２    成膜室
３    第１の開閉部
４    基板搬送室
８    基板待機室
１１    第２の開閉部
１２    第３の開閉部
１３、１６、１９    排気口
１４、１５、１８    導入口
１７、９１１    搬送用ロボット
２０、９０３    サセプタ
２２    第４の開閉部
２４、９０４    サセプタ支え
２５、９０５    第１のサセプタ部
２６、９０６    第２のサセプタ部
２７、９０７    回転軸
２８    回転機構
２９、９０８    昇降ピン
３０、９０９    昇降装置
３１、９１０    昇降機構
３５    インヒータ
３６    アウトヒータ
９０２    ウェハ
９１２    ヒータ
Ｗ    基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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