(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応ガスが供給されて基板に成膜処理が行われる反応室と、
前記反応室内に設けられた中空筒状のライナと、
前記ライナの上方に設けられ、前記反応ガスが供給口を介して導入される領域と、
前記領域の壁面に設けられ、前記基板の搬出入に用いられる基板搬出入口と、
前記ライナの上部開口部を塞ぐ位置で、前記領域に供給された前記反応ガスが通過して前記ライナの内部に前記反応ガスを供給し、前記基板搬出入口と前記ライナの内部とが連通するように、前記ライナの上部開口部を塞ぐ位置から前記ライナと分離して前記領域に移動可能な整流板と、
を有することを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記ライナの内部に設けられ、前記基板を支持して鉛直方向に移動させる基板支持部と、
前記基板搬出入口を通じて前記反応室に出入する基板搬送部とを有し、
前記基板支持部と前記基板搬送部との間で前記基板の受け渡しがされるよう構成されたことを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
反応室内に設けられた中空筒状のライナの内部に基板を載置し、前記反応室の上部の領域内に反応ガスを供給し、前記領域に供給された前記反応ガスを前記ライナの上部開口部を塞ぐ位置に配置された整流板を介して前記ライナの内部に導入し、前記基板の上に所定の膜を形成する成膜方法において、
前記整流板を、前記領域の壁面に設けられた基板の搬出入に用いられる基板搬出入口と、前記ライナの内部とが連通するように、前記ライナの上部開口部を塞ぐ位置から前記領域に移動し、前記基板搬出入口を通じて前記反応室の外部と前記ライナの内部との間で前記基板の搬出入を行うことを特徴とする成膜方法。
【請求項４】
前記所定の膜を形成した後は、前記ライナの内部に配置された基板支持部で前記基板を上方に突上げて、前記基板搬出入口から前記反応室内に挿入された基板搬送部に前記基板を受け渡し、前記反応室の外部に前記基板を搬出することを特徴とする請求項３に記載の成膜方法。
【請求項５】
前記基板を保持した基板搬送部を前記基板搬出入口から前記反応室内に挿入し、該基板を前記ライナの内部に配置された基板支持部に受け渡すことにより、前記ライナの内部に前記基板を搬入することを特徴とする請求項３又は請求項４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、成膜装置および成膜方法に関する。
【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）など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利用されている。
【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、反応室内に基板を載置した状態で反応室内の圧力を常圧または減圧にする。そして、基板を加熱しながら、反応室内に反応性のガスを供給する。すると、基板の表面でガスが熱分解反応または水素還元反応を起こして気相成長膜が形成される。反応によって生成したガスや、反応に使用されなかったガスは、反応室に設けられた排気口を通じて外部に排出される。基板上にエピタキシャル膜を形成した後は、反応室から基板を搬出する。次いで、新しい基板を反応室内に搬入し、同様にしてエピタキシャル膜の形成を行う。
【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、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】
図４は、従来の成膜装置の模式的な断面図であり、基板が搬出（または搬入）される様子を示している。
【０００６】
図４に示すように、成膜装置２００において、チャンバ２０１は、ベースプレート３０１の上にベルジャ３０２が配置された構造を有する。ベースプレート３０１の上には、ベースプレート３０１の全面を被覆する形状と大きさを備えたベースプレートカバー３０３が取り外し可能に設置されている。ベースプレートカバー３０３は、例えば、石英からなるものとすることができる。ベースプレート３０１とベルジャ３０２は、フランジ２１０によって連結されており、フランジ２１０はパッキン２１１でシールされている。気相成長反応の際には、チャンバ２０１内が極めて高い温度になる。そこで、チャンバ２０１の冷却を目的として、ベースプレート３０１とベルジャ３０２の内部には、冷却水の流路２０３が設けられている。
【０００７】
ベルジャ３０２には、反応ガス２０４を導入する供給口２０５が設けられている。一方、ベースプレート３０１には排気口２０６が設けられており、排気口２０６を通じて反応後や未反応の反応ガス２０４がチャンバ２０１の外部へ排出される。
【０００８】
排気口２０６は、フランジ２１３によって配管２１２と連結している。また、フランジ２１３は、パッキン２１４でシールされている。
【０００９】
チャンバ２０１の内部には、ライナ２０２が配置されている。ライナ２０２の内側には、回転軸２１６と、回転軸２１６の上端に設けられた回転筒２１７とが配置されている。回転筒２１７の上にはサセプタ２０８が取り付けられており、回転軸２１６が回転すると、回転筒２１７を介してサセプタ２０８が回転するようになっている。気相成長反応時においては、基板２０７をサセプタ２０８上に載置することにより、サセプタ２０８の回転とともに基板２０７が回転する。
【００１０】
ライナ２０２の上部開口部には、整流板であるシャワープレート２１５が設けられている。シャワープレート２１５を通過した反応ガス２０４は基板２０７の方へ流下する。そして、基板２０７の表面で熱分解反応または水素還元反応を起こしてエピタキシャル膜を形成する。
【００１１】
基板２０７の加熱は、回転筒２１７の内部に配置されたヒータ２０９によって行われる。ヒータ２０９は、アーム形状をした導電性のブースバー２２０によって支持されている。また、ブースバー２２０は、ヒータ２０９を支持する側とは反対の側で、ヒータベース２２１によって支持されている。そして、導電性の連結部２２２によって、ブースバー２２０と電極棒２２３が連結されることにより、電極棒２２３からヒータ２０９へ給電が行われる。尚、基板２０７の表面温度は、放射温度計２２４ａ、２２４ｂによって測定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【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】
【００１３】
基板２０７の上にエピタキシャル膜を形成した後は、チャンバ２０１内のガスを水素ガスや不活性ガスなどで置換する。その後、基板２０７をチャンバ２０１の外へ搬出する。
【００１４】
ライナ２０２とベルジャ３０２には、それぞれ基板搬出入口２４６と基板搬出入口２４７が設けられている。また、チャンバ２０１には、基板搬出入口２４７を介して搬送室（図示せず）が隣接しており、この搬送室には搬送ロボットが配置されている。基板２０７を搬出する際には、回転筒２１７の内部に配置された基板支持部（図示せず）によって基板２０７が上方に突き上げられる。また、搬送ロボットのロボットハンド２４８が基板搬出入口２４６、２４７を介してチャンバ２０１の内部に挿入される。そして、基板支持部からロボットハンド２４８へ基板２０７が受け渡された後、基板搬出入口２４６、２４７を通じて基板２０７が搬出される。
【００１５】
また、次にエピタキシャル膜が形成される基板２０７をチャンバ２０１の内部へ搬入する際には、基板２０７を保持したロボットハンド２４８を基板搬出入口２４６、２４７からチャンバ２０１の内部へ挿入する。次いで、ロボットハンド２４８から基板支持部へ基板２０７を受け渡す。その後、基板支持部を降下させて、基板２０７をサセプタ２０８の上へ載置する。
【００１６】
かかる従来の成膜装置２００においては、次のような問題がある。
【００１７】
上記したように、シャワープレート２１５を通過した反応ガス２０４は、ライナ２０２の内側を通って基板２０７の方へ流下する。ここで、ライナ２０２には、基板搬出入口２４６が設けられており、さらに、基板搬出入口２４６には、基板搬出入口２４７に至る空間２４９が接続している。このため、反応ガス２０４が空間２４９に滞留してしまい、エピタキシャル膜形成後のガス置換に時間がかかるという問題があった。
【００１８】
空間２４９への反応ガス２０４の滞留を防ぐには、基板搬出入口２４７の側から不活性ガスを流すことが考えられる。しかし、この方法の場合、供給される不活性ガスの量によってエピタキシャル反応時の条件が変わってしまうことが懸念される。
【００１９】
一方、基板は大口径になる傾向にあり、それに伴い、チャンバ２０１に対して占める空間２４９の容積が大きくなると、反応ガス２０４が滞留する量が増えることになり、上記の問題は一層深刻化する。
【００２０】
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、反応ガスが滞留する空間を低減した成膜装置および成膜方法を提供することになる。
【００２１】
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】
【００２２】
本発明の第１の態様は、反応ガスが供給されて基板に成膜処理が行われる反応室と、
反応室内に設けられた中空筒状のライナと、
ライナの上方に設けられ、反応ガスが供給口を介して導入される領域と、領域の壁面に設けられ、基板の搬出入に用いられる基板搬出入口と、
ライナの上部開口部を塞ぐ位置で、領域に供給された反応ガスが通過してライナの内部に反応ガスを供給し、基板搬出入口とライナの内部とが連通するように、ライナの上部開口部を塞ぐ位置からライナと分離して領域に移動可能な整流板と、
を有することを特徴とする成膜装置に関する。
【００２３】
本発明の第１の態様は、ライナの内部に設けられ、基板を支持して鉛直方向に移動させる基板支持部と、
基板搬出入口を通じて反応室に出入する基板搬送部とを有し、
基板支持部と基板搬送部との間で基板の受け渡しがされるよう構成されていることが好ましい。
【００２４】
本発明の第２の態様は、反応室内に設けられた中空筒状のライナの内部に基板を載置し、反応室の上部の領域内に反応ガスを供給し、領域に供給された反応ガスをライナの上部開口部を塞ぐ位置に配置された整流板を介してライナの内部に導入し、基板の上に所定の膜を形成する成膜方法において、
整流板を、領域の壁面に設けられた基板の搬出入に用いられる基板搬出入口と、ライナの内部とが連通するように、ライナの上部開口部を塞ぐ位置から領域に移動し、基板搬出入口を通じて反応室の外部とライナの内部との間で基板の搬出入を行うことを特徴とするものである。
【００２５】
本発明の第２の態様において、所定の膜を形成した後は、ライナの内部に配置された基板支持部で基板を上方に突上げて、基板搬出入口から反応室内に挿入された基板搬送部に基板を受け渡し、反応室の外部に基板を搬出することが好ましい。
【００２６】
本発明の第２の態様において、基板を保持した基板搬送部を基板搬出入口から反応室内に挿入し、この基板をライナの内部に配置された基板支持部に受け渡すことにより、ライナの内部に基板を搬入することが好ましい。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の第１の態様によれば、整流板がライナの上部開口部を塞ぐ位置から上方に移動することにより、反応室の壁に設けられた基板搬出入口を介して反応室の外部とライナの内部とが連通するので、反応ガスが滞留する空間を低減することができる。
【００２８】
本発明の第２の態様によれば、整流板をライナの上部開口部を塞ぐ位置から上方に移動させ、反応室の壁に設けた基板搬出入口を通じて反応室の外部とライナの内部との間で基板の搬出入を行うので、反応ガスが滞留する空間を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【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】本実施の形態でシャワープレートが移動した後の様子を示す図である。
【図３】本実施の形態において、基板支持部からロボットハンドへ基板が受け渡された後の様子を示す図である。
【図４】従来の成膜装置の模式的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図１は、本実施の形態の成膜装置の模式的な断面図である。尚、この図では、説明のために必要な構成以外を省略している。また、縮尺についても、各構成部を明確に視認できるよう原寸大のものとは変えている。
【００３１】
図１に示すように、成膜装置１００は、反応室としてのチャンバ１を有する。チャンバ１は、ベースプレート１０１の上にベルジャ１０２が配置された構造を有する。ベースプレート１０１の上には、ベースプレート１０１の全面を被覆する形状と大きさを備えたベースプレートカバー１０３が取り外し可能に設置されている。ベースプレートカバー１０３は、例えば、石英からなるものとすることができる。ベースプレート１０１とベルジャ１０２は、フランジ１０によって連結されており、フランジ１０はパッキン１１でシールされている。ベースプレート１０１は、例えば、ＳＵＳ（Ｓｔｅｅｌ  Ｕｓｅ  Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ；ステンレス鋼）からなるものとすることができる。
【００３２】
気相成長反応の際には、チャンバ１内が極めて高い温度になる。そこで、チャンバ１の冷却を目的として、ベースプレート１０１とベルジャ１０２の内部には、冷却水の流路３が設けられている。
【００３３】
ベルジャ１０２には、反応ガス４を導入する供給口５が設けられている。一方、ベースプレート１０１には排気口６が設けられており、排気口６を通じて反応後や未反応の反応ガス４がチャンバ１の外部へ排出される。
【００３４】
排気口６は、フランジ１３によって配管１２と連結している。また、フランジ１３は、パッキン１４でシールされている。尚、パッキン１１およびパッキン１４には、３００℃程度の耐熱温度を有するフッ素ゴムなどが用いられる。
【００３５】
チャンバ１の内部には、中空筒状のライナ２が配置されている。ライナ２は、チャンバ１の内壁１ａと、基板７上への気相成長反応が行われる空間Ａとを仕切る目的で設けられる。これにより、チャンバ１の内壁１ａが反応ガス４で腐食されるのを防ぐことができる。気相成長反応は高温下で行われるので、ライナ２は、高い耐熱性を備える材料によって構成される。例えば、ＳｉＣ部材またはカーボンにＳｉＣをコートして構成された部材の使用が可能である。
【００３６】
本実施の形態では、便宜上、ライナ２を胴部２ａと頭部２ｂの２つの部分に分けて称する。胴部２ａは、内部にサセプタ８が配置される部分であり、頭部２ｂは、胴部２ａより内径の小さい部分である。胴部２ａと頭部２ｂは、一体となってライナ２を構成しており、頭部２ｂは胴部２ａの上方に位置する。
【００３７】
頭部２ｂの上部開口部には、整流板であるシャワープレート１５が設けられている。シャワープレート１５は、基板７の表面に反応ガス４を均一に供給する機能を有する。このため、シャワープレート１５には、複数個の貫通孔１５ａが設けられており、供給口５からチャンバ１に導入された反応ガス４は、貫通孔１５ａを通って基板７の方へ流下する。ここで、反応ガス４は、無駄に拡散することなく、効率よく基板７の表面に到達することが好ましい。それ故、頭部２ｂの内径は胴部２ａより小さく設計されている。具体的には、頭部２ｂの内径は、貫通孔１５ａの位置と基板７の大きさを考慮して決められる。
【００３８】
また、チャンバ１の内部、具体的には、ライナ２の胴部２ａに、基板７を支持するサセプタ８が配置されている。サセプタ８は、高耐熱性の材料で構成される。例えば、基板７の上にＳｉＣをエピタキシャル成長させる場合、基板７は１５００℃以上の高温にする必要がある。このため、サセプタ８には、例えば、等方性黒鉛の表面にＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によってＳｉＣを被覆したものなどが用いられる。尚、サセプタ８の形状は、基板７を載置可能な形状であれば特に限定されるものではなく、リング状や円盤状などから適宜選択して用いられる。
【００３９】
基板７の加熱は、回転筒１７の内部に配置されたヒータ９によって行われる。ヒータ９は、抵抗加熱型のヒータとすることができ、円盤状のインヒータ９ａと、環状のアウトヒータ９ｂとを有する。インヒータ９ａは、基板７に対応する位置に配置される。アウトヒータ９ｂは、インヒータ９ａの上方であって、基板７の外周部に対応する位置に配置される。基板７の外周部は中央部に比べて温度が低下しやすいため、アウトヒータ９ｂを設けることで外周部の温度低下を防ぐことができる。
【００４０】
インヒータ９ａとアウトヒータ９ｂは、アーム形状をした導電性のブースバー２０によって支持されている。ブースバー２０は、例えば、カーボンをＳｉＣで被覆してなる部材によって構成される。また、ブースバー２０は、インヒータ９ａとアウトヒータ９ｂを支持する側とは反対の側で、石英製のヒータベース２１によって支持されている。そして、モリブデンなどの金属からなる導電性の連結部２２によって、ブースバー２０と電極棒２３が連結されることにより、電極棒２３からインヒータ９ａとアウトヒータ９ｂへ給電が行われる。具体的には、電極棒２３からこれらのヒータの発熱体に通電がされて発熱体が昇温する。
【００４１】
基板７の表面温度は、放射温度計２４ａ、２４ｂによって測定することができる。図１において、放射温度計２４ａは、基板７の中央部付近の温度を測定するのに用いられる。一方、放射温度計２４ｂは、基板７の外周部の温度を測定するのに用いられる。これらの放射温度計は、図１に示すように、チャンバ１の上部に設けることができる。この場合、ベルジャ１０２の上部とシャワープレート１５を透明石英製とすることにより、放射温度計２４ａ、２４ｂによる温度測定がこれらによって妨げられないようにすることができる。
【００４２】
測定した温度データは、図示しない制御機構に送られ、インヒータ９ａとアウトヒータ９ｂの各出力制御にフィードバックすることができる。一例として、ＳｉＣエピタキシャル成長を行う場合、各ヒータの設定温度は次のようにすることができる。これにより、基板７を１６５０℃程度に加熱することが可能である。
インヒータ９ａの温度：１６８０℃
アウトヒータ９ｂの温度：１７５０℃
【００４３】
ライナ２の胴部２ａには、回転軸１６と、回転軸１６の上端に設けられた回転筒１７とが配置されている。サセプタ８は、回転筒１７に取り付けられており、回転軸１６が回転すると、回転筒１７を介してサセプタ８が回転するようになっている。気相成長反応時においては、基板７をサセプタ８上に載置することにより、サセプタ８の回転とともに基板７が回転する。
【００４４】
シャワープレート１５を通過した反応ガス４は、頭部２ｂを通って基板７の方へ流下する。基板７が回転していることにより、反応ガス４は基板７に引きつけられ、シャワープレート１５から基板７に至る領域で縦フローになる。基板７に到達した反応ガス４は、基板７の表面で乱流を形成することなく、水平方向に略層流となって流れる。このようにして、基板７の表面には、新たな反応ガス４が次々と接触する。そして、基板７の表面で熱分解反応または水素還元反応を起こしてエピタキシャル膜を形成する。尚、成膜装置１００では、基板７の外周部からライナ２までの距離を狭くして、基板７の表面における反応ガス４の流れがより均一になるようにしている。
【００４５】
以上の構成とすることで、基板７を加熱し且つ回転させながら気相成長反応を行うことができる。基板７を回転させることにより、基板７の表面全体に効率よく反応ガス４が供給され、膜厚均一性の高いエピタキシャル膜を形成することが可能となる。また、新たな反応ガス４が次々と供給されるので、成膜速度の向上が図れる。
【００４６】
反応ガス４の内で気相成長反応に使用されなかったガスや、気相成長反応により生成したガスは、ベースプレート１０１に設けられた排気口６から排出される。
【００４７】
本実施の形態の成膜装置１００では、シャワープレート１５が図１の位置、すなわち、シャワープレート１５がライナ２の上部開口部（図２の符号５２）を塞ぐ位置から上方に移動可能であり、また、基板７の搬出入に使用されるベルジャ１０２の基板搬出入口４７がライナ２より上方に設けられていることを特徴とする。かかる構造とすることにより、基板搬出入のための開口部をライナ２に設ける必要がなくなる。したがって、ライナ２の基板搬出入口からベルジャ１０２の基板搬出入口へ至る空間がなくなるので、反応ガス４が滞留する空間を低減することができる。以下、この点について詳述する。
【００４８】
チャンバ１において、気相成長反応を行っている際、シャワープレート１５は、ライナ２の頭部２ｂの上端面に接した状態にある。気相成長反応を終えた後は、支持部５１によってシャワープレート１５が上方へ移動する。図２は、シャワープレート１５が移動した後の様子を示している。これにより、ベルジャ１０２の壁に設けられた基板搬出入口４７を介して、チャンバ１の外部とライナ２の内部とが連通する。
【００４９】
チャンバ１には、基板搬出入口４７を介して搬送室（図示せず）が隣接している。搬送室には、基板７を搬送するための搬送ロボットが配置されている。搬送ロボットについて、その全体像の図示は省略するが、例えば、Ｘ方向およびＹ方向に直交するＺ方向の軸線回りに回転自在な回転軸と、この回転軸に固定された座標系の水平な１軸方向に伸縮自在なロボットアームと、ロボットアームの先端に取り付けたロボットハンドとを有する極座標型ロボットとすることができる。図２において、符号４８は、搬送ロボットのロボットハンドを示しており、本発明の基板搬送部に対応する。
【００５０】
また、図１において、回転筒１７の内部に配置された基板支持部５０は鉛直方向に移動可能な構造となっている。基板支持部５０が上方に移動して基板７に接触した後、さらにそのまま上方に移動することで、基板７を上方に突上げることができる。
【００５１】
図３は、基板支持部５０からロボットハンド４８へ基板７が受け渡された後の様子を示している。基板７は、ロボットハンド４８に保持された状態で基板搬出入口４７からチャンバ１の外部へと搬出される。
【００５２】
本実施の形態の成膜装置１００では、シャワープレート１５が上昇することで、ベルジャ１０２に設けられた基板搬出入口４７とライナ２の内側とが連通する。したがって、この構成によれば、ライナ２に基板搬出入口を設ける必要がないので、反応ガス４が滞留する余計な空間を設けずに済む。よって、エピタキシャル膜形成後のガス置換に要する時間を従来の成膜装置よりも短縮することができる。
【００５３】
また、本実施の形態の成膜装置１００によれば、反応ガス４の滞留防止を目的とした不活性ガスの供給を行う必要もないので、エピタキシャル反応時における条件の変動を抑制することもできる。
【００５４】
尚、本実施の形態では、基板７が大口径になったとしても、ライナ２に基板搬出入口を設けないという基本的な構成は変わらないので、反応ガス４の滞留を抑制できるという効果は変わることがない。
【００５５】
次に、図１〜図３を参照しながら、本実施の形態における成膜方法の一例について述べる。
【００５６】
本実施の形態の成膜装置１００は、例えば、ＳｉＣエピタキシャル成長膜の形成に好適である。そこで、以下では、ＳｉＣエピタキシャル膜の形成を例にとる。
【００５７】
基板７としては、例えば、ＳｉＣウェハを用いることができる。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、Ｓｉウェハ、ＳｉＯ２（石英）などの他の絶縁性基板、高抵抗のＧａＡｓなどの半絶縁性基板などを用いることもできる。
【００５８】
反応ガス４としては、例えば、プロパン（Ｃ３Ｈ８）、シラン（ＳｉＨ４）およびキャリアガスとしての水素ガスを用いることができる。この場合、シランに代えて、ジシラン（ＳｉＨ６）、モノクロロシラン（ＳｉＨ３Ｃｌ）、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ３）、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４）などを使用することも可能である。
【００５９】
まず、サセプタ８の上に基板７を載置する。
【００６０】
次に、チャンバ１の内部を常圧または適当な減圧にした状態で、基板７を回転させる。基板７が載置されたサセプタ８は、回転筒１７の上端に配置されている。したがって、回転軸１６を通じて回転筒１７を回転させると、サセプタ８が回転し、同時に基板７も回転する。回転数は、例えば５０ｒｐｍ程度とすることができる。
【００６１】
次に、ヒータ９によって基板７を加熱する。ＳｉＣエピタキシャル成長では、基板７は、例えば、１５００℃〜１７００℃までの間の所定の温度に加熱される。また、基板７の加熱によってチャンバ１内は高温になるので、ベースプレート１０１とベルジャ１０２の内部に設けた流路３に冷却水を流す。これにより、チャンバ１が過度に昇温するのを防止できる。
【００６２】
放射温度計２４ａ、２４ｂにより、基板７の温度が例えば１６５０℃に達したことを確認した後は、基板７の回転数を徐々に上げていく。例えば、９００ｒｐｍ程度の回転数まで上げることができる。また、供給口５より反応ガス４を導入する。このとき、シャワープレート１５は、ライナ２の上部開口部５２を塞ぐ位置、換言すると、ライナ２の頭部２ｂの上端面に接する位置にある。
【００６３】
反応ガス４は、シャワープレート１５の貫通孔１５ａを通り、基板７への気相成長反応が行われる空間Ａへ流入する。シャワープレート１５を通過することで、反応ガス４は整流され、下方で回転する基板７へ向かって略鉛直に流下して、いわゆる縦フローを形成する。また、ライナ２には、基板７を搬出入するための基板搬出入口が設けられていないために、図４に示す従来の成膜装置２００における空間２４９のような部分がない。したがって、ライナ２の頭部２ｂは、理想的な円筒形状となり、反応ガス４は途中で滞留することなく基板７に至る。
【００６４】
基板７の表面に到達した反応ガス４は、この表面で熱分解反応または水素還元反応を起こしてＳｉＣエピタキシャル膜を形成する。気相成長反応に使用されなかった余剰の反応ガス４や、気相成長反応により生成したガスは、チャンバ１の下方に設けられた排気口６を通じて外部に排気される。
【００６５】
基板７の上に、所定の膜厚のＳｉＣ膜を形成した後は、反応ガス４の供給を終了する。続いて、ヒータ９による加熱を停止し、基板７が所定の温度まで下がるのを待つ。また、チャンバ１内のガスを水素ガスや不活性ガスなどで置換する。尚、基板７が所定の温度以下となるまで、供給口５からキャリアガスの供給を続けてもよい。
【００６６】
放射温度計２４ａ、２４ｂにより、基板７が所定の温度まで冷却されたことを確認した後は、チャンバ１の外部に基板７を搬出する。
【００６７】
具体的には、図２に示すように、支持部５１によってシャワープレート１５を上方へ移動させる。すると、ベルジャ１０２に設けられた基板搬出入口４７を介して、ライナ２の内部とチャンバ１の外部とが連通する。
【００６８】
また、図１の状態から基板支持部５０を上方に移動させて基板７に接触させた後、さらにそのまま移動させる。これにより、図２に示すように、基板７が上方へ突上げられる。
【００６９】
次いで、図３に示すように、基板支持部５０からロボットハンド４８へ基板７が受け渡される。その後、基板７は、ロボットハンド４８に保持された状態で基板搬出入口４７からチャンバ１の外部へと搬出される。
【００７０】
続いて成膜処理を行う際には、新たな基板７をチャンバ１の内部へ搬入する。
【００７１】
具体的には、基板７を保持したロボットハンド４８を基板搬出入口４７からチャンバ１の内部へ挿入する。次いで、ロボットハンド４８から基板支持部５０へ基板７を受け渡す。その後、基板搬出入口４７よりチャンバ１の外部へロボットハンド４８を退出させる。
【００７２】
次に、支持部５１によりシャワープレート１５を降下させて、ライナ２の頭部２ｂの上端面に当接させる。また、基板支持部５０を降下させて、基板７をサセプタ８の上へ載置する。以降は、上述した手順にしたがって、基板７の上へエピタキシャル膜を形成する。
【００７３】
本実施の形態の成膜方法では、成膜時の位置からシャワープレート１５を移動させることにより、ベルジャ１０２に設けられた基板搬出入口４７とライナ２の内側とを空間的に連通させ、この空間を通じて基板７の搬出入を行う。この方法によれば、ライナ２に基板搬出入口を設ける必要がないので、反応ガス４が滞留する空間を低減できる。したがって、エピタキシャル膜形成後のガス置換に要する時間を従来の成膜装置よりも短縮することができる。
【００７４】
また、本実施の形態の成膜方法によれば、反応ガス４の滞留防止を目的とした不活性ガスの供給を行う必要もない。よって、エピタキシャル反応時における条件の変動を抑制することもできる。
【００７５】
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。例えば、上述の実施の形態では、基板を回転させながら基板上に膜を形成する例について述べたが、本発明では、基板を回転させない状態で膜を形成してもよい。
【００７６】
また、上記実施の形態では、成膜装置の一例としてエピタキシャル成長装置を挙げ、ＳｉＣ結晶膜の形成について説明したが、これに限られるものではない。反応室内に反応ガスを供給し、反応室内に載置される基板を加熱して基板の表面に膜を形成するものであれば、他の成膜装置であってもよく、また、他のエピタキシャル膜の形成に用いることもできる。
【００７７】
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。
【００７８】
その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更し得る全ての成膜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】
【００７９】
１、２０１    チャンバ
１ａ    内壁
２、２０２    ライナ
２ａ    胴部
２ｂ    頭部
３、２０３    流路
４、２０４    反応ガス
５、２０５    供給口
６、２０６    排気口
７、２０７    基板
８、２０８    サセプタ
９、２０９    ヒータ
９ａ    インヒータ
９ｂ    アウトヒータ
１０、１３、２１０、２１３    フランジ
１１、１４、２１１、２１４    パッキン
１２、２１２    配管
１５、２１５    シャワープレート
１５ａ    貫通孔
１６、２１６    回転軸
１７、２１７    回転筒
２０、２２０    ブースバー
２１、２２１    ヒータベース
２２、２２２    連結部
２３、２２３    電極棒
２４ａ、２４ｂ、２２４ａ、２２４ｂ    放射温度計
４７、２４６、２４７    基板搬出入口
４８、２４８    ロボットハンド
５０    基板支持部
５１    支持部
５２    上部開口部
１００、２００    成膜装置
１０１、３０１    ベースプレート
１０２、３０２    ベルジャ
１０３、３０３    ベースプレートカバー
２４９    空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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