(57)【要約】【課題】成膜対象の基板であるＳｉＣウェハに対し、誘導加熱を利用して面内で均一な高温の加熱を行うことのできる成膜装置を提供する。【解決手段】成膜装置１００を、成膜室１０２と、成膜室１０２の上部に設けられたガス供給路１０３と、成膜室１０２内に配置された基板１０１を挟んで対向するよう配置されたコイル１３２と輻射部材１２１とを用いて構成し、ガス供給路１０３から反応ガス１１５を流下させながら、コイル１３２により対向する輻射部材１２１を誘導加熱し、輻射部材１２１からの輻射熱により基板１０１を加熱して、基板１０１上で成膜を行うようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成膜室と、
前記成膜室内に反応ガスを供給するガス供給路と、
前記成膜室内に設けられたコイルと、
前記コイルに対向して配置された輻射部材とを有し、
前記コイルにより前記輻射部材を誘導加熱して、前記コイルと前記輻射部材に挟まれた基板を加熱しながら前記基板上に所定の膜を形成することを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記反応ガスが前記コイルの導体間に設けられた隙間から前記基板に向けて流下するように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】
前記輻射部材は、カーボンからなる基材にタンタルカーバイト（ＴａＣ）をコートして構成されたものであ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】
成膜室内に基板を載置し、前記成膜室上部に設けられたガス供給路から反応ガスを前記基板に向けて流下させて、前記基板の表面に所定の膜を形成する成膜方法であって、
前記基板を挟んで対向するようコイルと輻射部材とを配置し、前記コイルにより前記輻射部材を誘導加熱して発生した前記輻射部材からの輻射熱により前記基板を加熱することを特徴とする成膜方法。
【請求項５】
前記輻射部材の厚みを変えて前記基板に加わる温度を制御することを特徴とする請求項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】
基板であるウェハ上にシリコンなどの単結晶膜を成長させたエピタキシャルウェハの製造には、枚葉式の成膜装置が使用されることが多い。
【０００３】
図４は、従来の成膜装置の模式的な横断面図である。
従来の枚葉式の成膜装置２００は、成膜室であるチャンバ２０１と、このチャンバ２０１を積載するベース２０２と、チャンバ２０１内に反応ガス２０４を供給するガス供給路２１５と、単結晶膜を成長させる基板であるウェハ２０３上に均一に反応ガス２０４を供給するための整流板２３０と、単結晶膜を成長させるときにウェハ２０３を加熱しながら行えるようウェハ加熱手段２０５とを備えている。
【０００４】
チャンバ２０１の上部に設けられたこの整流板２３０は、例えば石英製である。そして、多数の貫通孔２３１が設けられ、ウェハ２０３側には噴出口２３２を有し、ガス供給路２１５より供給された反応ガス２０４は、貫通孔２３１を通過してウェハ２０３の方に流下する。こうして、ガス供給路２１５から供給された反応ガス２０４は、ウェハ２０３上に均一に供給される。
ベース２０２の下部には上方に向かってチャンバ２０１内にまで伸びる中空円筒形状の支柱２０６が取り付けられている。
【０００５】
上述のウェハ加熱手段２０５は、その支柱２０６の上端部に取り付けられている。そして、この中空円筒形状の支柱２０６の下端は、この支柱２０６の下蓋となる電極固定部２０７により閉じられており、支柱２０６の内部には、電極固定部２０７を貫通して支柱２０６に固定される二本の電極棒２０８が設けられている。この二本の電極棒２０８は、支柱２０６の上端部を抜けてチャンバ２０１内のウェハ加熱手段２０５まで伸びている。
【０００６】
ウェハ加熱手段２０５は、抵抗加熱用のヒータ２０９とそのヒータ２０９を固定して保持する導電性のブースバー２１０とからなる。そして、ブースバー２１０は、支柱２０６の上端部に固定された連結部材２１１に固定されており、その結果、ヒータ２０９は支柱２０６に固定される構造を有している。そして、上述の二本の電極棒２０８はそれぞれ連結部材２１１に接続されている。従って、この二本の電極棒２０８を介してヒータ２０９への給電が可能となっており、ヒータ２０９を用いた抵抗加熱が可能となっている。尚、支柱２０６にはさらに、その上面部分を閉じる上蓋２１２が設けられている。
【０００７】
チャンバ２０１内には、成膜対象の基板であるウェハ２０３が配置されるが、それを載置して保持するためのサセプタ２２０が設けられている。そして、このサセプタ２２０は回転可能となっている。すなわち、中空円筒形状の支柱２０６にはその周囲を囲むように中空の回転軸２２１が設けられており、この回転軸２２１はベアリング（図示されない）により支柱２０６と無関係に回転自在にベース２０２に取り付けられて別設のモータ２２２により回転が与えられるようになっている。
【０００８】
そしてさらに、チャンバ２０１の内部まで伸びるこの回転軸２２１の上端には回転筒２２３が配設され、この回転筒２２３には上述のサセプタ２２０が取り付けられている。したがって、サセプタ２２０は、ウェハ加熱手段２０５の上方、チャンバ２０１の内部で回転可能に配置されている。
【０００９】
よって、このような構造の成膜装置２００では、基板であるウェハ２０３は、サセプタ２２０上に載置された状態で回転しながら、サセプタ２２０の下方に設けられたウェハ加熱手段２０５のヒータ２０９によって加熱される。そして、ガス供給路２１５を通じて反応ガス２０４がチャンバ２０１内に供給され、整流板２３０を通過してウェハ２０３に向かって流下し、ウェハ２０３上に均一に供給されることで、ウェハ２０３上に所望の特性のエピタキシャル膜が形成される。
【００１０】
特許文献１には、貫通孔が形成されて反応ガスを整流する整流板と、その整流板に対して上方に所定距離だけ離間して設けられ、整流板を通過する反応ガスの流量を制御するガス遮蔽板とを備える成膜装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００９−７１０１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
成膜装置２００では、ウェハ２０３上にエピタキシャル膜を形成する気相成膜時において、ウェハ加熱手段２０５のヒータ加熱によってウェハ２０３の温度が１０００℃を超えるような高温の状態となる場合がある。
そして、ウェハ２０３上に形成されるエピタキシャル膜の種類によっては、ウェハ２０３を、例えば１５００℃若しくはそれ以上の温度など、より高温に昇温する必要がある場合がある。
【００１３】
例えば、ＳｉＣ（炭化珪素（シリコンカーバイト））は、Ｓｉ（シリコン）および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。そして、基板上にＳｉＣ結晶を成長させてＳｉＣ単結晶基板を得ようとする場合、基板を１５００℃以上にまで昇温する必要があり、望ましくは１７００℃以上で成膜対象基板を均一に昇温する必要があった。
【００１４】
しかしながら、このような著しく高温での加熱は、従来の抵抗加熱用のヒータにより行おうとしても、一般にヒータと電極とを電気的に接続するために設けられた接合用の部材の耐熱性が低いため、困難を要していた。すなわち、抵抗加熱によりウェハに対し１５００℃や、それを超える、例えば１７００℃で加熱することは困難であった。
【００１５】
したがって、基板を１７００℃程度の高温で加熱し、その基板上にＳｉＣ結晶を成長させてＳｉＣ単結晶基板を得ようとする場合、従来の抵抗加熱によるヒータを用いた成膜装置や成膜方法では不十分であり、十分な加熱を基板の面内で均一に行うことのできる新たな構成の成膜装置および成膜方法が求められている。
【００１６】
本発明は、こうした点に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、成膜対象であるウェハ等の基板を加熱する際において、基板温度を１５００℃以上の昇温、望ましくは１７００℃までの昇温を可能とするとともに、優れた特性のエピタキシャル膜成長を実現するために基板の面内温度分布の均一化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。
【００１７】
また、本発明の別の目的は、成膜対象であるウェハ等の基板に対して、より高温での加熱を可能とする誘導加熱を利用した加熱を行い、基板温度を１５００℃以上の昇温、望ましくは１７００℃までの昇温を可能とするとともに基板の面内温度分布の均一化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。
【００１８】
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】
【００１９】
本発明の第１の態様は、成膜室と、成膜室内に反応ガスを供給するガス供給路と、成膜室内に設けられたコイルと、そのコイルに対向して配置された輻射部材とを有し、コイルにより輻射部材を誘導加熱して、そのコイルと輻射部材に挟まれた基板を加熱しながら基板上に所定の膜を形成することを特徴とするものである。
【００２０】
そして、反応ガスがコイルの導体間に設けられた隙間から基板に向けて流下するように構成されたものであることが好ましい。
【００２１】
また、輻射部材は、カーボンからなる基材にタンタルカーバイト（ＴａＣ）をコートして構成されたものであることが好ましい。
【００２２】
本発明の第２の態様は、成膜室内に基板を載置し、成膜室上部に設けられたガス供給路から反応ガスを基板に向けて流下させて、基板の表面に所定の膜を形成する成膜方法であって、記基板を挟んで対向するようコイルと輻射部材とを配置し、そのコイルにより輻射部材を誘導加熱して発生した輻射部材からの輻射熱により基板を加熱することを特徴とするものである。
そして、輻射部材の厚みを変えて基板に加わる温度を制御することが好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の第１の態様によれば、成膜室内で、基板を挟んでコイルと輻射部材とが対向するように配置されており、コイルによる輻射部材の誘導加熱を利用して、輻射部材からの輻射熱により基板を高温に加熱することが可能となる。よって、非常に高い温度での加熱を基板の面内で均一に行うことができる成膜装置が提供される。
【００２４】
本発明の第２の態様によれば、成膜室内で対向するように配設されたコイルと輻射部材との間に基板を配置し、コイルへの高周波電流の供給による輻射部材の誘導加熱を利用して、その輻射部材からの輻射熱で基板を高温に加熱することが可能となる。よって、非常に高い温度での加熱を基板の面内で均一に行うことができる成膜方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態の成膜装置の模式的な横断面図である。
【図２】本発明の実施形態の成膜装置の有するコイル支持体の一部を拡大して模式的に説明する横断面図である。
【図３】本発明の実施形態の別の成膜装置の要部構造を説明する模式的な断面図である。
【図４】従来の成膜装置の模式的な横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１は、本発明の実施形態の成膜装置の模式的な横断面図である。本実施の形態においては、基板としてＳｉＣウェハ１０１を用いる。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。
【００２７】
成膜装置１００は、成膜室としてのチャンバ１０２を有する。そして、チャンバ１０２を積載するベース１０４を備えている。ベース１０４の下面側には上方に向かってチャンバ１０２内にまで伸びる円柱状の非導電性の支柱１０５が取り付けられている。
【００２８】
チャンバ１０２の上部には、加熱されたＳｉＣウェハ１０１の表面に結晶膜を成膜するための反応ガス１１５を供給するガス供給路１０３が接続している。このとき、目的とする結晶膜は、例えばＳｉＣからなる。本実施の形態の成膜装置１００においては、反応ガス１１５としてプロパン（Ｃ３Ｈ８）とシラン（ＳｉＨ４）を用いることができ、キャリアガスとしての水素ガスと混合した状態でガス供給路１０３からチャンバ１０２内部のバッファ領域１０６に導入することができる。尚、シランの代わりにジクロロシランやトリクロロシランを使用することも可能である。
【００２９】
本発明の実施形態である成膜装置１００は、基板であるＳｉＣウェハ１０１上にエピタキシャル膜を形成する気相成膜時において、ＳｉＣウェハ１０１を加熱し、ＳｉＣウェハ１０１の表面に膜を形成することが可能である。
【００３０】
そして、ＳｉＣウェハ１０１の加熱には、誘導加熱を利用する。誘導加熱は、高周波電流の流れるコイルの近くに置かれた導体（通電性を持つ部材）が、電磁誘導作用によって導体内に生じる渦電流損による発熱と、ヒステリシス損によって導体内に生じる発熱により急速に加熱される現象を利用している。
【００３１】
そのため、チャンバ１０２のガス供給路１０３の下方には、コイル支持体１３０が設けられている。そして、このコイル支持体１３０は、チャンバ１０２内をバッファ領域１０６と反応領域１０７とに区分している。そして、反応領域１０７には、後述するように、ＳｉＣウェハ１０１を挟んで、コイル支持体１３０を構成するコイル１３２と対向するよう輻射部材１２１が配設されている。
【００３２】
図２は、本発明の実施形態の成膜装置の有するコイル支持体の一部を拡大して模式的に説明する横断面図である。
【００３３】
図２に示すように、コイル支持体１３０は、ステンレス製の基板１３１とコイル１３２とを有して構成される。そして、コイル１３２は高周波誘導加熱用の丸型コイルであり、導体１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃの部分で、ねじ１３３により基板１３１にねじ止め固定されている。すなわち、基板１３１に対しねじ１３３を用いた導体部分のねじ止めにより、基板１３１の下方側に吊り下げられた状態にある。このとき、コイル１３２を基板１３１に止めるねじ１３３を調整することにより、コイル１３２は基板１３１に対し位置を変えることができる。すなわち、コイル１３２は、上下に位置を変えることが可能となっている。
【００３４】
そして、コイル支持体１３０においては、コイル１３２の導体１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃの間の隙間部分に二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）からなる支持体１３５が設けられている。そして、この支持体１３５に支持されて、コイル１３２の下面側、すなわち、ＳｉＣウェハ１０１の配置される方向である下面の側を覆うように、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）からなる保護層１３４が設けられている。この保護層１３４は、支持体１３５により支持され、基板１３１と適当な間隔が開くよう、基板１３１と離間して設けられており、コイル１３２をその下面側から保護する。
【００３５】
このとき、コイル１３２の導体１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃの部分は、離間する基板１３１と保護層１３４との間に配され、支持体１３５によって基板１３１と保護層１３４の間に形成された空間内に配置されることになる。
【００３６】
したがって、コイル１３２は、支持体１３５をスペーサーとして、互いに離間するよう配置された基板１３１と保護層１３４との間に配され、基板１３１に上方側をカバーされるとともに上下動可能に支持され、一方、保護層１３４によって下方側をカバーされ、外部雰囲気から隔絶されている。
【００３７】
そして、コイル１３２の導体１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃの隙間部分であって、支持体１３５が設けられている位置には、基板１３１と支持体１３５と保護層１３４とを貫通する貫通孔１３６が設けられている。
【００３８】
尚、貫通孔１３６は、支持体１３５を貫通するように設けられており、上述のコイル１３２の導体１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃの部分の周囲の空間がこの貫通孔１３６を通じてコイル支持体１３０の周囲の空間と通じることは無い。
【００３９】
そして、チャンバ１０２のバッファ領域１０６に導入された反応ガス１１５は、この貫通孔１３６を通って、コイル支持体１３０を通過し、コイル支持体１３０の下方に広がるチャンバ１０２の反応領域１０７に到達する。したがって、この貫通孔１３６の保護層側の下方開口部は、チャンバ１０２のバッファ領域１０６に導入された反応ガス１１５を反応領域１０７に供給するための反応ガス１１５の噴出口１３７となっている。
【００４０】
尚、反応ガス１１５が貫通孔１３６を通過するに際し、上述のように支持体１３５が障壁となっているため、コイル１３２の導体１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃの周囲に設けられた空間に反応ガス１１５が侵入し、導体１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃと接触することは無い。
【００４１】
また、コイル支持体１３０は、チャンバ１０２内をバッファ領域１０６と反応領域１０７との境界となってそれらを区分しているが、より詳細には、チャンバ１０２内のコイル支持体１３０の噴出口１３７の形成面より下方の領域が反応領域１０７であり、その形成面より上方の領域がバッファ領域１０６となる。従って、コイル支持体１３０を構成するコイル１３２は、チャンバ１０２のバッファ領域１０６に配設されることになる。
【００４２】
そして、コイル支持体１３０において、基板１３１と支持体１３５と保護層１３４とを貫通する貫通孔１３６は適当な間隔で多数設けられている。このため、バッファ領域１０６に供給された反応ガス１１５は、コイル支持体１３０の貫通孔１３６を通過し、噴出口１３７から出て反応領域１０７に均等に供給され、ＳｉＣウェハ１０１の方に流下する。
【００４３】
以上のように、本実施の形態の成膜装置１００では、有するコイル支持体１３０が、反応ガスの整流を行うためのガス整流板の役割も果たしている。
【００４４】
図１に示すように、チャンバ１０２の下部である反応領域１０７には、ＳｉＣウェハ１０１が載置されるサセプタ１１０が、中空の回転筒１１１の上に設けられている。サセプタ１１０は、比較的高い耐熱性を有する炭化珪素（ＳｉＣ）コートされたカーボン基材から構成され、回転筒１１１はＳｉＣ材料からなる。回転筒１１１は、回転軸１１２に支持されて、ベース１０４の下面からチャンバ１０２内に伸びる円柱状の支柱１０５の周囲を囲むように設けられている。
【００４５】
そして、回転軸１１２はベアリング（図示せず）により支柱１０５と無関係に回転自在にベース１０４に取り付けられおり、別設のモータ１１３により回転が与えられるようになっている。すなわち、回転軸１１２がモータ１１３を通じて回転すると、回転軸１１２に取り付けられた回転筒１１１が回転し、回転筒１１１の上に設けられたサセプタ１１０も回転する。
【００４６】
そして、チャンバ１０２内に伸びる支柱１０５の上面には、後述するように、コイル支持体１３０のコイル１３２と協働してＳｉＣウェハ１０１を加熱するための輻射加熱手段１２０が取り付けられている。
【００４７】
加熱によって変化するＳｉＣウェハ１０１の表面温度は、チャンバ１０２の上部に設けられた放射温度計（図示せず）によって測定される。このため、チャンバ１０２および必要な整流板（図示せず）は石英で構成されることが好ましい。これにより、放射温度計（図示せず）による温度測定が、チャンバ１０２および整流板（図示せず）で妨げられないようにすることができる。測定された温度データは制御装置（図示せず）に送られる。
【００４８】
制御装置（図示せず）は、水素ガスの流路に設けられた３方弁（図示せず）の動作を制御する。すなわち、ＳｉＣウェハ１０１が所定の温度以上となった場合には、制御装置（図示せず）は３方弁（図示せず）を動かして、チャンバ１０２への水素ガスの供給量を制御する。尚、制御装置（図示せず）は、コイル１３２への電流供給も制御する。
【００４９】
次に、輻射加熱手段１２０の構造を説明する。
輻射加熱手段１２０は、支柱１０５に支持されてチャンバ１０２内の反応領域１０７に配設されている。そして、輻射加熱手段１２０は、支柱１０５の上端部に配設された支持部材１２４と、支持部材１２４に立設された支持バー１２３と、支持バー１２３に支持されてサセプタ１１０上のＳｉＣウェハ１０１の下方に配置される円盤状の輻射部材１２１とから構成される。この円盤状の輻射部材１２１は、コイル支持体１３０のコイル１３２と対向するように所定の間隔があけられて配置されており、コイル１３２との間でサセプタ１１０上に載置されたＳｉＣウェハ１０１を挟むように構成されている。
【００５０】
円盤状の輻射部材１２１は、カーボンからなる基材にタンタルカーバイト（ＴａＣ）をコートして構成されたものである。そして、支持バー１２３は、比較的高い耐熱性を有するＳｉＣからなる。
【００５１】
次に、コイル支持体１３０のコイル１３２と輻射部材１２１を用いたサセプタ１１０上のＳｉＣウェハ１０１の加熱方法について説明する。
【００５２】
サセプタ１１０上に載置されたＳｉＣウェハ１０１は、コイル支持体１３０のコイル１３２と、それに対向する輻射部材１２１とにより上下から挟まれるように配置される。そして、コイル１３２に高周波電流を供給することによって、コイル１３２によりＳｉＣウェハ１０１下方の輻射部材１２１を誘導加熱する。そうして加熱された輻射部材１２１からの輻射熱が発せられ、その上方に配置されるＳｉＣウェハ１０１が加熱される。
【００５３】
このとき、輻射部材１２１は上述のように、ＴａＣコートされたカーボン基材により構成されるが、ＳｉＣウェハ１０１を載置するサセプタ１１０や回転筒１１１はＳｉＣを用いて構成されており、輻射部材１２１はサセプタ１１０や回転筒１１１より誘導加熱量が多い。
【００５４】
また、ＴａＣは融点が約４０００度であり、ＳｉＣの融点が２８００℃であることから、ＳｉＣをコートするのに比較してＴａＣコートは耐熱温度が高い。よって、ＴａＣコートされた輻射部材１２１は、非常に優れた耐熱性を備える。例えば、ＳｉＣからなる部材の耐熱温度の上限は、１７００℃程度であるが、ＴａＣをコートした輻射部材１２１の場合、２０００℃程度までの耐熱性を有する。
【００５５】
尚、輻射部材１２１をカーボン基材のみから構成し、高温で加熱がなされた場合、カーボン基材からは不純物ガスが発生する懸念があり、ＳｉＣウェハ上で行う成膜を汚染する恐れがある。従って、そのような懸念の無いＴａＣコートは、カーボン基材からの脱ガスを防止するという観点からも使用することが好ましい。
【００５６】
また、上述のように、コイル支持体１３０のコイル１３２は、それを支持する基板１３１に対し位置を変えることができる。すなわち、コイル１３２は、上下に位置を変えることが可能となっている。よって、コイル１３２の高さ調節を行うことにより、下方の輻射部材１２１との間の距離を変えることができる。この距離を変えることにより、コイル１３２による輻射部材１２１での誘導加熱量を調節でき、輻射部材１２１での発熱、ひいてはＳｉＣウェハ１０１の温度を調節することが可能となる。
【００５７】
次に、図１に示すように、本実施の形態の成膜装置１００は、輻射部材１２１に加えリング状の第二の輻射部材１２５を設けることも可能である。この第二の輻射部材１２５は、支持部材１２４に立設された第二の支持バー１２６に支持されている。そして、サセプタ１１０の下方であって、その近傍に位置するように配置することが好ましい。
【００５８】
この第二の輻射部材１２５は、円盤状の輻射部材１２１と同様、ＴａＣコートされたカーボン基材により構成される。そして、コイル１３２に高周波電流を供給することによって、コイル１３２により誘導加熱される。そうして加熱された第二の輻射部材１２５からは輻射熱が発せられ、その上方に位置しているサセプタ１１０とサセプタ１１０上に載置されるＳｉＣウェハ１０１の周縁部を下方から加熱する。すなわち、第二の輻射部材１２５は、成膜装置１００におけるアウトヒータの役割を果たす。
【００５９】
サセプタ１１０上に載置されたＳｉＣウェハ１０１を加熱しようとする場合、サセプタ１１０と接するＳｉＣウェハ１０１の周縁部は熱が逃げやすく、冷却されやすい。そのため、ＳｉＣウェハ１０１の加熱時にＳｉＣウェハ１０１の面内で均一な加熱状態を実現することは難しい。したがって、上述のように、第二の輻射部材１２５によってサセプタ１１０とＳｉＣウェハ１０１の周縁部を別に加熱することができれば、ＳｉＣウェハ１０１の加熱時にＳｉＣウェハ１０１の面内で均一な加熱状態を実現することが容易となる。
【００６０】
よって、この第二の輻射部材１２５は、ＳｉＣウェハ１０１の面内均一な加熱をより確かに実現することができる。
【００６１】
また、ＳｉＣウェハ１０１の加熱時において、ＳｉＣウェハ１０１の面内の均一な加熱状態を可能とするためには、輻射部材の形状を改善することで実現をすることも可能である。
【００６２】
図３は、本発明の実施形態の別の成膜装置の要部構造を説明する模式的な断面図である。
本発明の実施形態の別の成膜装置１５０は、輻射加熱手段１７０を有し、その輻射加熱手段１７０の構造が異なる以外は、コイル支持体の構造や配置など、上述の成膜装置１００と同様の構造を有する。よって、図３を使用し、要部構造のみを説明する。
【００６３】
図３に示すように、チャンバ（図示されない）の下部である反応領域１５７には、ＳｉＣウェハ１５１が載置されるサセプタ１６０が、中空の回転筒１６１の上に設けられている。サセプタ１６０はカーボン基材にＳｉＣコートをして構成され、回転筒１６１はＳｉＣからなる。回転筒１６１は、回転軸１６２に支持されて、ベース（図示されない）の下面からチャンバ内に伸びる円柱状の支柱１５５の周囲を囲むように設けられている。
【００６４】
輻射加熱手段１７０は、支柱１５５に支持されてチャンバ内の反応領域１５７に配設されている。そして、輻射加熱手段１７０は、支柱１５５の上端部に配設された支持部材１７４と、支持部材１７４に立設された支持バー１７３と、支持バー１７３に支持されてサセプタ１６０上のＳｉＣウェハ１５１の下方に配置される円盤状の輻射部材１７１とから構成される。支持バー１７３はＳｉＣからなる。
【００６５】
この円盤状の輻射部材１７１は、コイル支持体１８０のコイル１８２と対向するように所定の間隔があけられて配置されており、コイル１８２との間でサセプタ１６０上に載置されたＳｉＣウェハ１５１を挟むように構成されている。
円盤状の輻射部材１７１は、カーボンからなる基材にタンタルカーバイト（ＴａＣ）をコートして構成されたものである。
【００６６】
そして、輻射部材１７１は、ＳｉＣウェハ１５１下方に位置する中心部とサセプタ１６０の下方に位置する周縁部の厚さが異なっている。すなわち、図３に示すように、輻射部材１７１は中心部に比べて周縁部の厚さが薄くなる円盤形状を有する。このように輻射部材１７１において、周縁部の厚みを薄くする場合、その部分の断面積は小さくなり、その結果、輻射部材１７１の周縁部分は中心部に比べて抵抗値が大きくなる。よって、コイル１８２によって誘導加熱された場合、中心部に比べ、周縁部で誘導加熱量が大きくなり、周縁部でより高温に加熱されるようになる。
【００６７】
よって、ＳｉＣウェハ１５１に触れるサセプタ１６０をより高温に加熱することが可能となり、サセプタ１６０によってＳｉＣウェハ１５１が冷却されることを防止できる。したがって、ＳｉＣウェハ１５１の加熱時にＳｉＣウェハ１５１の面内で均一な加熱状態を実現することがより容易となる。
【００６８】
よって、この輻射加熱手段１７０は、ＳｉＣウェハ１５１の面内均一な加熱をより確かに実現することができる。
【００６９】
このとき、上述の例のように、輻射部材の厚さを輻射部材の各部位で適宜変えることにより、その断面積を変化させてその部分の抵抗値を制御することも可能である。すなわち、輻射部材の厚さを調節することにより、輻射部材の面内で生じる誘導加熱量が好みの分布を示すよう調整することも可能である。
【００７０】
次に、コイル支持体１８０のコイル１８２と輻射部材１７１を用いた、サセプタ１６０上のＳｉＣウェハ１５１の加熱方法を説明する。
【００７１】
サセプタ１６０上に載置されたＳｉＣウェハ１５１は、コイル支持体１８０のコイル１８２と、それに対向する輻射部材１７１とにより上下から挟持される。そして、コイル１８２に高周波電流を供給することによって、コイル１８２によりＳｉＣウェハ１５１下方の輻射部材１７１を誘導加熱する。そうして加熱された輻射部材１７１からの輻射熱が発せられ、その上方に配置されるＳｉＣウェハ１５１を加熱する。
【００７２】
特に輻射部材１７１では、中心部に比べて、サセプタ１６０の下方に位置する周縁部の厚さが薄くなる円盤形状を有するため、中心部に比べ、周縁部で誘導加熱量が大きくなり、周縁部でより高温に加熱される。
【００７３】
よって、ＳｉＣウェハ１５１に触れるサセプタ１６０をより高温に加熱することが可能となり、サセプタ１６０によってＳｉＣウェハ１５１が冷却されることを防止し、ＳｉＣウェハ１５１の面内で均一な加熱状態を実現することが可能となる。
【００７４】
次に、本発明の実施形態の成膜方法について、図１に示す成膜装置１００を参照しながら説明する。
ＳｉＣウェハ１０１上へのＳｉＣなどのエピタキシャル膜の形成は、以下のようにして行われる。
【００７５】
まず、ＳｉＣウェハ１０１をチャンバ１０２の内部に搬入する。次いで、サセプタ１１０の上にＳｉＣウェハ１０１を載置する。このとき、ＳｉＣウェハ１０１を挟んで対向するようにコイル支持体１３０と輻射部材１２１とが配置される。そして、回転筒１１１に付随させて、サセプタ１１０上に載置されたＳｉＣウェハ１０１を５０ｒｐｍ程度で回転させる。
【００７６】
次に、輻射部材１２１とともにＳｉＣウェハ１０１を挟むように配置されたコイル支持体１３０のコイル１３２に高周波電流を供給し、ＳｉＣウェハ１０１を挟んで対向する輻射部材１２１を誘導加熱する。すなわち、ＳｉＣウェハ１０１を加熱する手段である輻射部材１２１から発熱をさせて、ＳｉＣウェハ１０１の加熱を開始する。例えば、成膜温度である１５００℃〜１７００℃までの間の所定の温度に達するまで徐々に加熱する。
【００７７】
放射温度計（図示せず）による測定でＳｉＣウェハ１０１の温度が所定温度に達したことを確認した後は、徐々にＳｉＣウェハ１０１の回転数を上げていく。そして、ガス供給路１０３からプロパン（Ｃ３Ｈ８）とシラン（ＳｉＨ４）を含む反応ガス１１５をチャンバ１０２のバッファ領域１０６に供給する。
【００７８】
チャンバ１０２のバッファ領域１０６に導入された反応ガス１１５は、チャンバ１０２内をバッファ領域１０６と反応領域１０７とに区分するコイル支持体１３０に設けられた多数の貫通孔１３６を通過し、噴出口１３７から出て、コイル支持体１３０の下方に広がるチャンバ１０２の反応領域１０７に到達する。
【００７９】
このとき、多数の貫通孔１３６を有するコイル支持体１３０は、ガス整流板として作用し、コイル支持体１３０を通過した反応ガス１１５を均一にＳｉＣウェハ１０１の上に流下させる。
【００８０】
そして、コイル支持体１３０のコイル１３２への高周波電流の供給により、対向する輻射部材１２１が誘導加熱され、その輻射熱によりＳｉＣウェハ１０１が所定温度に加熱されており、ＳｉＣウェハ１０１表面に所望のエピタキシャル膜が形成される。尚、ＳｉＣウェハ１０１の加熱時において、コイル１３２自体の発熱はほとんど無いため、コイル支持体１３０を通過する反応ガス１１５が加熱されて反応してしまうことは無い。
【００８１】
ＳｉＣウェハ１０１の上に、例えばＳｉＣなど、所定の膜厚のエピタキシャル膜を形成した後は、反応ガス１１５の供給を終了する。キャリアガスの供給も、反応ガス１１５の供給終了とともに終了することができるが、放射温度計（図示せず）による測定により、ＳｉＣウェハ１０１が所定の温度より低くなったのを確認してから終了するようにしてもよい。
【００８２】
その後は、ＳｉＣウェハ１０１が所定の温度まで冷却されたのを確認してから、チャンバ１０２の外部にＳｉＣウェハ１０１を搬出する。
【００８３】
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。例えば、上述の実施の形態では、成膜装置の一例としてエピタキシャル成長装置を挙げたが、これに限られるものではない。成膜室内に反応ガスを供給し、成膜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成膜装置であれば、他の成膜装置であってもよい。
【００８４】
また、本実施の形態の成膜装置では、成膜対象である基板に対し、コイルを上方、輻射部材を下方に配置し、その基板を挟持する構成を有するが、コイルを下方、輻射部材を上方に配置し、基板を挟持する構成とすることも可能である。その場合、コイルがチャンバ内の反応領域に配置されることになり、エピタキシャル膜の成膜における汚染源とならないよう、コイルを構成する構成部材を選択し、また、汚染を防止する保護部材を配した構成を実現する必要がある。
【符号の説明】
【００８５】
１００、１５０、２００  成膜装置
１０１、１５１  ＳｉＣウェハ
１０２、２０１  チャンバ
１０３、２１５  ガス供給路
１０４、２０２  ベース
１０５、１５５、２０６  支柱
１０６  バッファ領域
１０７、１５７  反応領域
１１０、１６０、２２０  サセプタ
１１１、１６１、２２３  回転筒
１１２、１６２、２２１  回転軸
１１３、２２２  モータ
１１５、２０４  反応ガス
１２０、１７０  輻射加熱手段
１２１、１７１  輻射部材
１２３、１７３  支持バー
１２４、１７４  支持部材
１２５  第二の輻射部材
１２６  第二の支持バー
１３０、１８０  コイル支持体
１３１  基板
１３２、１８２  コイル
１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃ  導体
１３３  ねじ
１３４  保護層
１３６、２３１  貫通孔
１３７、２３２  噴出口
２０３  ウェハ
２０５  ウェハ加熱手段
２０７  電極固定部
２０８  電極棒
２０９  ヒータ
２１０  ブースバー
２１１  連結部材
２１２  上蓋
２３０  整流板
【図１】
2011106007.tif 000003
【図２】
2011106007.tif 000004
【図３】
2011106007.tif 000005
【図４】
2011106007.tif 000006