(57)【要約】【課題】プロセスガスの有効利用を図ることができる成膜装置、および成膜方法を提供することである。【解決手段】実施形態に係る成膜装置は、チャンバと、前記チャンバの内部に設けられ、基板が載置可能なサセプタと、前記チャンバの内部に設けられ、前記基板を加熱可能なヒータと、前記チャンバの内部に設けられ、両端が開口した筒状を呈し、第１の開口が前記サセプタに対峙するフードと、前記第１の開口の反対側の第２の開口にプロセスガスを供給可能な第１のガス供給部と、前記フードの内部に前記フードと離隔して設けられ、両端が開口した筒状を呈するインナーフードと、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバと、
前記チャンバの内部に設けられ、基板が載置可能なサセプタと、
前記チャンバの内部に設けられ、前記基板を加熱可能なヒータと、
前記チャンバの内部に設けられ、両端が開口した筒状を呈し、第１の開口が前記サセプタに対峙するフードと、
前記第１の開口の反対側の第２の開口にプロセスガスを供給可能な第１のガス供給部と、
前記フードの内部に前記フードと離隔して設けられ、両端が開口した筒状を呈するインナーフードと、
を備えた成膜装置。
【請求項２】
前記インナーフードの前記第１の開口側の端部は、前記フードの前記第１の開口側の端部よりも前記第２の開口側に設けられている請求項１記載の成膜装置。
【請求項３】
前記フードと、前記インナーフードと、の間にガスを供給可能な第２のガス供給部をさらに備えた請求項１または２に記載の成膜装置。
【請求項４】
中心軸に直交する方向における前記フードの内径は、前記第１の開口側が前記第２の開口側よりも大きく、前記フードの内径の最も小さい部分は前記基板の外径よりも小さい請求項１〜３のいずれか１つに記載の成膜装置。
【請求項５】
前記第１の開口は、前記基板の外径よりも大きい請求項１〜４のいずれか１つに記載の成膜装置。
【請求項６】
前記フードは、
前記第２の開口側に設けられ、前記フードの内径の最も小さい部分を有する縮小部と、
前記縮小部の前記第１の開口側に設けられ、前記第１の開口を有し、前記第１の開口に向かうに従い前記内径が大きくなる拡張部と、
を備えた請求項１〜５のいずれか１つに記載の成膜装置。
【請求項７】
前記拡張部の、中心軸を含み、前記中心軸に平行な方向の断面は、直線または曲線から形成されている請求項６記載の成膜装置。
【請求項８】
加熱された基板にフードを介してプロセスガスを供給するとともに、前記プロセスガスが剥離する位置の近傍にガスを供給する工程を備えた成膜方法。
【請求項９】
前記プロセスガスが剥離する位置は、前記フードの内壁の近傍である請求項８記載の成膜方法。
【請求項１０】
前記ガスは、前記フードの内部に設けられたインナーフードと、前記フードとの間の隙間を介して供給される請求項８または９に記載の成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、成膜装置、および成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法を用いて、ウェーハなどの基板の表面に単結晶膜をエピタキシャル成長させる成膜装置がある。この様な成膜装置には、チャンバと、基板を載置するサセプタと、サセプタに載置された基板を加熱するヒータと、サセプタを回転させる回転部と、円筒状を呈し一方の開口を基板に向けて設けられたライナと、ライナの他方の開口にプロセスガスを供給するガス供給部と、が設けられている。  
また、基板側の開口が、ガス供給部側の開口よりも大きいフードを備えた成膜装置も提案されている。  
しかしながら、ライナやフードを備えても基板の上方には大きな空間が形成される。また、サセプタに載置された基板は、高速で回転している。そのため、プロセスガスの一部は、ガス供給部側から基板の外方に向けて流れ、基板の表面に接触せずに排出される。基板に接触しないプロセスガスは成膜に寄与せず無駄になる。
そこで、プロセスガスの有効利用を図ることができる技術の開発が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５８５１１４９号公報
【特許文献２】特許第５０３９０７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、プロセスガスの有効利用を図ることができる成膜装置、および成膜方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態に係る成膜装置は、チャンバと、前記チャンバの内部に設けられ、基板が載置可能なサセプタと、前記チャンバの内部に設けられ、前記基板を加熱可能なヒータと、前記チャンバの内部に設けられ、両端が開口した筒状を呈し、第１の開口が前記サセプタに対峙するフードと、前記第１の開口の反対側の第２の開口にプロセスガスを供給可能な第１のガス供給部と、前記フードの内部に前記フードと離隔して設けられ、両端が開口した筒状を呈するインナーフードと、を備えている。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本実施の形態に係る成膜装置を例示するための模式断面図である。
【図２】比較例に係るフードを例示するための模式断面図である。
【図３】比較例に係るフードを例示するための模式断面図である。
【図４】他の実施形態に係るフードを例示するための模式断面図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は、プロセスガスの壁面からの剥離を例示するための模式図である。
【図６】他の実施形態に係る成膜装置を例示するための模式断面図である。
【図７】フードの内部におけるガスの流れを例示するための図である。
【図８】（ａ）は、インナーフードの作用を例示するための模式断面図である。（ｂ）は、インナーフードが設けられた場合のガスの流れを例示するための図である。
【図９】（ａ）〜（ｃ）は、フード内の温度分布を例示するための図である。
【図１０】基板直上のガスの温度の面内分布を例示するためのグラフ図である。
【図１１】（ａ）、（ｂ）は、フード内のプロセスガスの濃度分布を例示するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。  
図１は、本実施の形態に係る成膜装置１を例示するための模式断面図である。  
図１に示すように、成膜装置１には、チャンバ２、回転ステージ３、下部ヒータ４、上部ヒータ５、突き上げピン６、断熱部７、ガス供給部８（第１のガス供給部の一例に相当する）、排気部９、サセプタ１０、検出部１１、フード１２、および制御部１３が設けられている。
【０００８】
チャンバ２は、箱状を呈している。チャンバ２は、大気圧よりも減圧された雰囲気を維持可能な気密構造となっている。チャンバ２の壁面内には、冷却水が流れる流路２ａが設けられている。流路２ａには、図示しない冷却ユニットが接続され、２０℃程度の冷却水が流路２ａと冷却ユニットとの間を循環するようになっている。チャンバ２の側壁には、搬送ゲート２ｂが設けられている。ゲートバルブ２ｃは、搬送ゲート２ｂの開口を開閉する。また、チャンバ２の天井には整流部２ｅを設けることができる。整流部２ｅは、プロセスガスＧが供給される空間であり、整流部２ｅの外部側の開口は、検出窓２ｄにより塞がれている。整流部２ｅのフード１２の側の開口は、複数の孔を有する整流板２ｆにより塞がれている。整流部２ｅに供給されたプロセスガスＧは、整流板２ｆにより整流されてフード１２の内部に供給される。検出窓２ｄおよび整流板２ｆは、石英などの透光性を有する材料から形成することができる。なお、整流板２ｆは必ずしも必要ではなく省くこともできる。
【０００９】
回転ステージ３は、載置部３ａと回転軸３ｂを有する。  
載置部３ａは、チャンバ２の内部に設けられている。載置部３ａは一方の端部が開口した筒状を呈している。載置部３ａの開口側の端部にはサセプタ１０が設けられる。回転軸３ｂは、筒状を呈している。載置部３ａの開口側とは反対側の端部には、回転軸３ｂの一方の端部が接続されている。回転軸３ｂの他方の端部は、チャンバ２の外側に設けられている。回転軸３ｂはチャンバ２の底部を貫通している。回転軸３ｂの他方の端部には、図示しないモータが接続されている。モータは、回転ステージ３の回転、回転の停止、および回転数（回転速度）の変更などを行う。
【００１０】
下部ヒータ４は、載置部３ａの内部に設けられている。下部ヒータ４は、サセプタ１０に載置された基板１００を加熱する。  
上部ヒータ５は、断熱部７ａとフード１２との間に設けられている。上部ヒータ５は、フード１２を介して基板１００およびプロセスガスＧを加熱する。上部ヒータ５は、フード１２の中心軸１２ａに平行な方向に延びた形態を有する。なお、上部ヒータ５は、フード１２の外側面に沿って延びた形態を有していてもよい。上部ヒータ５は、中心軸に垂直なヒータ（ドーナツ状のヒータ）とすることもできる。
【００１１】
突き上げピン６は、載置部３ａの内部に設けられている。突き上げピン６の、サセプタ１０側とは反対側の端部は図示しない昇降装置と接続されている。突き上げピン６は、サセプタ１０と、図示しない搬送装置との間において基板１００の受け取りおよび受け渡しを行う。
【００１２】
断熱部７は、断熱部７ａと断熱部７ｂを有する。  
断熱部７ａは、チャンバ２の内側面、および天井に沿って設けられている。断熱部７ａは、保持部１２ｆに固定することができる。  
断熱部７ｂは、載置部３ａの内部に設けられている。断熱部７ｂは、下部ヒータ４と載置部３ａの開口側とは反対側の端部との間に設けられている。  
断熱部７ａと断熱部７ｂは、例えば、複数のカーボンの繊維を、Ｃ、ＳｉＣ、ＴａＣ（タンタルカーバイト）などからなる膜で被覆した構造材とすることができる。被覆する膜は、単層であってもよいし、多層であってもよい。また、断熱部７ａと断熱部７ｂは、Ｃ、ＳｉＣなどからなる薄板を複数重ねたものであってもよい。
【００１３】
ガス供給部８は、チャンバ２の整流部２ｅに接続されている。ガス供給部８は、フード１２の整流板２ｆ側の開口（第２の開口の一例に相当する）にプロセスガスＧを供給する。
ガス供給部８は、ガス源８ａ、開閉弁８ｂ、およびガス制御部８ｃを有する。  
ガス源８ａは、プロセスガスＧを供給する。ガス源８ａは、例えば、プロセスガスＧが収納された高圧ボンベや工場配管などとすることができる。  
開閉弁８ｂは、ガス源８ａと整流部２ｅとの間に設けられている。開閉弁８ｂは、プロセスガスＧの供給と供給の停止を行う。  
ガス制御部８ｃは、開閉弁８ｂと整流部２ｅとの間に設けられている。ガス制御部８ｃは、プロセスガスＧの流量や圧力を制御する。ガス制御部８ｃは、例えば、マスフローコントローラなどとすることができる。
【００１４】
なお、以上においては、ガス供給部８が１つ設けられる場合を例示したがこれに限定されるわけではない。例えば、ガス供給部８は複数設けることができる。ガス供給部８を複数設ける場合には、プロセスガスＧを構成する反応ガス、キャリアガス、およびドーパントガス毎にガス供給部８を設けることができる。この場合、反応ガス、キャリアガス、およびドーパントガスを混合する混合器を設けることもできる。
【００１５】
また、断熱部７ａとチャンバ２の内壁との間にパージガスを供給する図示しないパージガス供給部を設けることもできる。パージガスは、例えば、アルゴンガスなどの不活性ガスとすることができる。パージガス供給部は、ガス供給部８と同様に、ガス源、開閉弁、およびガス制御部を有することができる。パージガス供給部を設ければ、チャンバ２の内壁などに反応生成物が形成されるのを抑制したり、発生したパーティクルを排出したり、ヒータがプロセスガスＧにより劣化するのを抑制したりすることができる。
【００１６】
排気部９は、配管を介してチャンバ２の底部に接続されている。排気部９は、基板１００の表面から流出した反応済みのガス、残余のプロセスガスＧ、およびパージガスをチャンバ２の外部に排出する。また、排気部９は、チャンバ２の内部圧力を大気圧よりも低い圧力にする。排気部９は、例えば、真空ポンプなどとすることができる。
【００１７】
サセプタ１０は、平板状を呈している。サセプタ１０の、載置部３ａ側とは反対側の面には凹部１０ａが設けられている。凹部１０ａの底面には、基板１００が載置される。また、サセプタ１０の中央領域には、厚み方向を貫通する孔１０ｂが設けられている。サセプタ１０は、基板１００の裏面（成膜を行う面とは反対側の面）の周縁近傍を支持する。また、基板１００の裏面が下部ヒータ４と対峙する。そのため、下部ヒータ４は、基板１００を直接加熱することができる。なお、サセプタ１０は孔１０ｂを有さない構造としてもよい。この場合、下部ヒータ４はサセプタ１０を介して基板１００を加熱する。  
サセプタ１０は、載置部３ａに固定されていてもよいし、載置部３ａに対して着脱自在に設けられていてもよい。  
サセプタ１０は、耐熱材料から形成されている。サセプタ１０は、例えば、カーボンから形成され、さらにＳｉＣ、ＴａＣなどからなる膜で被覆されたものとすることができる。ただし、使用する温度領域によっては、サセプタ１０は、バルクＳｉＣなどから形成することもできる。
【００１８】
検出部１１は、基板１００の表面温度を検出する。検出部１１は、例えば、放射温度計とすることができる。検出部１１は、チャンバ２の外側であって、検出窓２ｄと対峙する位置に設けられている。前述したように、検出窓２ｄおよび整流板２ｆは透光性を有する材料から形成されているので、検出部１１は検出窓２ｄおよび整流板２ｆを介して基板１００の表面温度を検出することができる。また、検出部１１は複数設けることができる。複数の検出部１１を設ければ、基板１００の表面を複数の領域に分割し、複数の領域ごとに表面温度を検出することができる。検出された温度データは、制御部１３に送信される。制御部１３は、温度データに基づいて下部ヒータ４および上部ヒータ５を制御する。
【００１９】
フード１２は、チャンバ２の内部に設けられている。フード１２は、サセプタ１０の凹部１０ａ、ひいては基板１００と同芯に設けることができる。フード１２は、両端が開口した筒状を呈している。フード１２の一方の開口は、整流板２ｆと対峙している。フード１２の他方の開口（第１の開口の一例に相当する）は、サセプタ１０（基板１００）と対峙している。整流板２ｆを介してフード１２の内部に供給されたプロセスガスＧは、フード１２により基板１００の表面に導かれる。すなわち、プロセスガスＧがチャンバ２の内部に拡散するのを抑制することができる。
【００２０】
中心軸１２ａに直交する方向におけるフード１２の内径は、基板１００の側が整流板２ｆの側よりも大きい。フード１２の内径の最も小さい部分は、基板１００の外径よりも小さい。フード１２の基板１００の側の開口は、基板１００の外径よりも大きい。  
フード１２は、縮小部１２ｂ、拡張部１２ｃ、および透過部１２ｄを有する。縮小部１２ｂ、拡張部１２ｃ、および透過部１２ｄは、一体に形成することができる。フード１２の基板側の端部は、サセプタ１０（基板１００）の上方に設けられている。フード１２の基板側の端部と、サセプタ１０（基板１００）との間の空間は、基板１００の表面から排出されたガスが流れる流路となる。
【００２１】
縮小部１２ｂは、整流板２ｆ側に設けられている。縮小部１２ｂは、フード１２の内径の最も小さい部分を有する。縮小部１２ｂの形状は、例えば、円筒とすることができる。縮小部１２ｂの内径Ｄ２は、基板１００の外径Ｄ１より小さくなっている。縮小部１２ｂが設けられていれば、プロセスガスＧを中心軸１２ａ側に集めることができるので、プロセスガスＧが基板１００の中央領域に向かって流れやすくなる。
【００２２】
拡張部１２ｃは、縮小部１２ｂの基板１００側の端部に設けられている。拡張部１２ｃの縮小部１２ｂ側の内径は、縮小部１２ｂの内径と同じとなっている。拡張部１２ｃの内径は、基板１００側になるに従い増加している。拡張部１２ｃは、外観が円錐台の筒とすることができる。拡張部１２ｃの基板１００側の開口寸法Ｄ３は基板１００の外径Ｄ１より大きくなっている。拡張部１２ｃが設けられていれば、中心軸１２ａ側に集められたプロセスガスＧの一部が基板１００の周縁領域に向かって流れやすくなる。
【００２３】
透過部１２ｄは、縮小部１２ｂの整流板２ｆ側の端部に設けられている。透過部１２ｄの内径は、整流板２ｆ側になるに従い大きくなっている。透過部１２ｄの縮小部１２ｂ側の内径は、縮小部１２ｂの内径と同じとなっている。透過部１２ｄは、外観が円錐台の筒とすることができる。透過部１２ｄの内部は、プロセスガスＧが流れる流路、および検出部１１が基板１００の表面温度を検出するための空間となる。透過部１２ｄの整流板２ｆ側の内径が大きければ、プロセスガスＧの導入を円滑に行うことができ、且つ、基板１００の全域における表面温度を検出するのが容易となる。なお、透過部１２ｄは、必ずしも必要ではなく、必要に応じて設けることができる。
【００２４】
フード１２の整流板２ｆ側の端部は、保持部１２ｅを介してチャンバ２の内壁に固定することができる。フード１２の基板１００側の端部は、保持部１２ｆを介してチャンバ２の内壁に固定することができる。
【００２５】
制御部１３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置、入力装置、および表示部などを有する。  
ＣＰＵは、記憶装置に格納されているプログラムを読み出し、読み出したプログラムに基づいて、成膜装置１に設けられた各要素の動作を制御する。ＣＰＵは、例えば、読み出したプログラムに基づいて、回転ステージ３、下部ヒータ４、上部ヒータ５、ガス供給部８、および排気部９などの動作を制御して、基板１００の表面に所望の膜を形成する。ＣＰＵは、例えば、読み出したプログラムに基づいて、突き上げピン６およびゲートバルブ２ｃなどを制御して、基板１００の搬送を行う。また、ＣＰＵは、後述するガス供給部１５を制御してガスＧ２の流量（流速）を制御する。この場合、ＣＰＵは、ガス供給部８とガス供給部１５を制御してプロセスガスＧとガスＧ２の流量比を制御することができる。  入力装置は、成膜条件などの情報をＣＰＵなどに入力する。入力装置は、例えば、キーボードやマウスなどとすることができる。  
表示部は、成膜条件などの情報、警報、成膜工程における経過情報などを表示する。表示部は、例えば、液晶表示装置などとすることができる。
【００２６】
次に、比較例に係るフード２０１、２０２と、本実施の形態に係るフード１２とについて説明する。  
図２は、比較例に係るフード２０１を例示するための模式断面図である。  
図２に示すように、フード２０１は円筒状を呈している。また、フード２０１の内径Ｄ４は、基板１００の外径Ｄ１より大きくなっている。整流板２ｆを介してフード２０１の内部に供給されたプロセスガスＧは、フード２０１により基板１００の表面に導かれる。回転している基板１００の表面に供給されたプロセスガスＧは、基板１００の外方に排出される。基板１００の外方に排出されたガスがフード２０１の内壁に当たると、フード２０１の内壁に沿った大きなガスの渦Ｇ１が生じる。ガスの渦Ｇ１が生じると、フード２０１の内壁に付着している反応生成物が脱落して、パーティクルが発生するおそれがある。また、基板１００と整流板２ｆとの間には断面寸法が基板１００の外径Ｄ１より大きい空間が設けられている。そのため、供給されたプロセスガスＧの一部は、フード２０１の内壁の近傍を流れ、基板１００の表面に接触することなく排出される。すなわち、基板１００の外方に向けて流れたプロセスガスＧは無駄になる。
【００２７】
図３は、比較例に係るフード２０２を例示するための模式断面図である。  
図３に示すように、フード２０２はカップ状を呈している。また、フード２０２の整流部２ｅ側の内径Ｄ５は、基板１００の外径Ｄ１より大きくなっている。整流板２ｆを介してフード２０２の内部に供給されたプロセスガスＧは、フード２０２により基板１００の表面に導かれる。フード２０２の、基板１００側の端部の近傍は傾斜面となっている。そのため、前述したガスの渦Ｇ１が生じるのを抑制することができる。しかしながら、基板１００と整流板２ｆとの間には断面寸法が基板１００の外径Ｄ１より大きい空間が設けられている。そのため、供給されたプロセスガスＧの一部は、フード２０２の内壁の近傍を流れ、基板１００の表面に接触することなく排出される。すなわち、基板１００の外方に向けて流れたプロセスガスＧは無駄になる。
【００２８】
これに対して、本実施の形態に係るフード１２は縮小部１２ｂを有しているので、プロセスガスＧが基板１００の中央領域に向かって流れやすくなる。そのため、フード１２の内壁の近傍を流れ、基板１００の表面に接触することなく排出されるプロセスガスＧを少なくすることができる。すなわち、プロセスガスＧの有効利用を図ることができる。また、拡張部１２ｃの内壁面は斜面となっているので、基板１００の外方に排出されたガスが拡張部１２ｃの内壁に当たったとしても、拡張部１２ｃの内壁に沿った大きなガスの渦Ｇ１が形成されるのを抑制することができる。そのため、パーティクルの発生を抑制することができる。
【００２９】
図４は、他の実施形態に係るフード２２を例示するための模式断面図である。  
図４に示すように、フード２２は、縮小部１２ｂ、拡張部２２ａ、および透過部１２ｄを有する。  
拡張部２２ａは、縮小部１２ｂの基板１００側の端部に設けられている。拡張部２２ａの内径は、基板１００側になるに従い大きくなっている。拡張部２２ａの縮小部１２ｂ側の内径は、縮小部１２ｂの内径と同じとなっている。拡張部２２ａの基板１００側の内径Ｄ３は基板１００の外径Ｄ１より大きくなっている。  
前述した拡張部１２ｃの、中心軸１２ａを含み、中心軸１２ａに平行な方向の断面は、直線から形成されている。これに対して、拡張部２２ａの、中心軸２２ｂを含み、中心軸２２ｂに平行な方向の断面は、曲線から形成されている。曲線は、例えば、楕円の一部、放物線、二次曲線などとすることができる。  
この場合、直線から形成された拡張部１２ｃとすれば、フード１２の製造が容易となる。曲線から形成された拡張部２２ａとすれば、直線から形成された拡張部１２ｃと比べてプロセスガスＧの流れが円滑になる。そのため、拡張部１２ｃと比べて、プロセスガスＧの壁面からの剥離が生じにくくなる。
【００３０】
次に、プロセスガスＧの壁面からの剥離について説明する。  
図５（ａ）、（ｂ）は、プロセスガスＧの壁面からの剥離を例示するための模式図である。
図５（ａ）、（ｂ）に示すように、フードの内壁の近傍に導入されたプロセスガスＧは、内壁に沿って流れようとする。ところが、拡張部は基板側になるに従い中心軸から離れる方向に傾斜している。そのため、内壁に沿って流れるプロセスガスＧが壁面から剥離してガスの渦Ｇ１が生じる場合がある。この場合、直線から形成された拡張部１２ｃとすれば、図５（ａ）に示すように、剥離が生じ易くなる。曲線から形成された拡張部２２ａとすれば、流路の拡大が緩やかになるので，プロセスガスＧの剥離点が下方に移動する。そのため、図５（ｂ）に示すように、拡張部１２ｃと比べてプロセスガスＧの剥離が生じにくくなる。プロセスガスＧの剥離が生じ難ければ渦Ｇ１が生じ難くなるので、パーティクルの発生を抑制することができる。
【００３１】
図６は、他の実施形態に係る成膜装置１ａを例示するための模式断面図である。  
図６に示すように、成膜装置１ａには、チャンバ２、回転ステージ３、下部ヒータ４、上部ヒータ５、突き上げピン６、断熱部７、ガス供給部８、排気部９、サセプタ１０、検出部１１、フード１２、制御部１３、インナーフード１４、およびガス供給部１５が設けられている。すなわち、成膜装置１ａには、インナーフード１４およびガス供給部１５がさらに設けられている。
【００３２】
インナーフード１４は、フード１２の内部にフード１２と離隔して設けられている。インナーフード１４は、両端が開口した筒状を呈している。インナーフード１４は、フード１２と同芯に設けることができる。インナーフード１４は、フード１２と同様の形状を有することができる。この場合、フード１２とインナーフード１４との間の隙間は、ほぼ一定とすることができる。インナーフード１４の流板２ｆ側の端部は、フード１２の流板２ｆ側の端部とほぼ同じ位置に設けることができる。インナーフード１４の基板１００側の端部は、フード１２の基板１００側の端部よりも整流板２ｆ側に設けることができる。インナーフード１４の中心軸方向の寸法（高さ）は、フード１２の中心軸方向の寸法（高さ）よりも小さい。フード１２とインナーフード１４との間に供給されたガスＧ２は、インナーフード１４の基板１００側の端部からフード１２の内壁の近傍に供給される。
【００３３】
ガス供給部１５は、フード１２と、インナーフード１４との間にガスＧ２を供給する。ガス供給部１５は、ガス源１５ａ、開閉弁１５ｂ、およびガス制御部１５ｃを有する。ガス源１５ａは、ガスＧ２を供給する。ガス源１５ａは、例えば、ガスＧ２が収納された高圧ボンベや工場配管などとすることができる。ガスＧ２は、例えば、キャリアガスとすることができる。また、ガスＧ２は、プロセスガスＧであってもよい。なお、開閉弁１５ｂは前述した開閉弁８ｂと同様とすることができる。ガス制御部１５ｃは前述したガス制御部８ｃと同様とすることができる。
【００３４】
次に、インナーフード１４の作用効果について説明する。  
図７は、フード２２の内部におけるガスの流れを例示するための図である。  
図７は、ガスの流れをシミュレーションにより求めたものである。図７中の矢印は、ガスの流れ方向を表している。この場合、ガスは水素とし、流量は８１ ＳＬＭ（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｌｉｔｅｒ ｐｅｒ Ｍｉｎｕｔｅ：標準リットル毎分）としている。また、サセプタ１０（基板１００）の回転数は、１０００ｒｐｍとしている。  
前述したように、縮小部１２ｂの内径を小さくすると基板１００の外方に向かうプロセスガスＧを少なくすることができる。そのため、プロセスガスＧの有効利用を図ることができる。ところが、縮小部１２ｂの内径を小さくするとプロセスガスＧの流速が速くなる。また、プロセスガスＧの流速は、流量を多くするほど速くなる。プロセスガスＧの流速が速くなると、プロセスガスＧの壁面からの剥離が生じ易くなる。  
そのため、図７に示すように、曲線から形成された拡張部２２ａとしても、プロセスガスＧが剥離する位置Ｇ３を起点として渦Ｇ１が発生する場合がある。
【００３５】
図８（ａ）は、インナーフード１４の作用を例示するための模式断面図である。  
図８（ｂ）は、インナーフード１４が設けられた場合のガスの流れを例示するための図である。  
図８（ｂ）は、ガスの流れをシミュレーションにより求めたものである。図８（ｂ）中の矢印は、ガスの流れ方向を表している。この場合、インナーフード１４の内部に供給するガス、およびフード１２とインナーフード１４との間に供給するガスは、水素ガスとしている。インナーフード１４の内部に供給するガスの流量は４０．５ｓｌｍとしている。フード１２とインナーフード１４との間に供給するガスの流量は４０．５ｓｌｍとしている。また、サセプタ１０（基板１００）の回転数は、１０００ｒｐｍとしている。
【００３６】
図８（ａ）に示すように、フード２２とインナーフード１４との間に供給されたガスＧ２は、インナーフード１４の基板１００側の端部からフード２２の内壁の近傍に供給される。インナーフード１４が設けられていない場合（図７の場合）にガスが剥離する位置Ｇ３の近傍にインナーフード１４の端部を設ければ、位置Ｇ３におけるプロセスガスＧの流れをガスＧ２の流れにより円滑にすることができる。  
そのため、図８（ｂ）に示すように、渦Ｇ１の発生を抑制することができる。渦Ｇ１の発生を抑制できれば、パーティクルの発生を抑制することができる。  
この場合、図８（ｂ）に示すように、拡張部２２ａの基板１００側の開口の周縁は、基板１００の周縁よりも外側（中心軸２２ｂ側とは反対側）に設けられている。また、フード２２の中心軸２２ｂに直交する方向において、インナーフード１４の端部は、基板１００の周縁よりも内側（中心軸２２ｂ側）に設けられている。
【００３７】
また、渦Ｇ１の発生はプロセスガスＧの流量（流速）の影響を受ける。例えば、プロセスガスＧの流量が多くなれば（プロセスガスＧの流速が速くなれば）、インナーフード１４の端部の近傍に渦Ｇ１が発生する場合がある。この場合、ガスＧ２の流量を多くすれば（流速を速くすれば）、渦Ｇ１の発生を抑制することができる。ただし、必要以上にガスＧ２の流量を多くすれば、ガスＧ２が無駄に消費されることになる。そのため、プロセスガスＧの流量（流速）の変化に応じて、ガスＧ２の流量（流速）を制御することが好ましい。ガスＧ２の流量（流速）は、ガス供給部１５に設けられたガス制御部８ｃにより制御することができる。また、渦Ｇ１が発生し難くなる条件（プロセスガスＧの流量（流速）と、ガスＧ２の流量（流速）との関係）は、予め実験やシミュレーションを行うことで求めることができる。
【００３８】
なお、以上においては、１つのインナーフード１４が設けられる場合（二重管の場合）を例示したが、複数のインナーフードを同芯に設けてもよい（多重管としてもよい）。この場合、複数のインナーフードの間の隙間を異なるものとしたり、複数のインナーフードの基板１００側の端部の位置を異なるものとしたりすることができる。複数のインナーフードを設ければ、複数のインナーフードの間を流れるガスＧ２の流量（流速）をそれぞれ制御することができるので、後述する膜厚の面内分布の制御を容易とすることができる。
【００３９】
また、以上においては、フード２２とインナーフード１４との間の隙間がほぼ一定の場合を例示したが、これに限定されるわけではない。例えば、基板１００側になるに従い隙間が大きくなるようにしてもよいし、隙間が小さくなるようにしてもよい。この場合、隙間を大きくすればガスＧ２の流速を遅くすることができる。隙間を小さくすればガスＧ２の流速を速くすることができる。そのため、隙間により渦Ｇ１の発生を抑制することもできる。
【００４０】
また、前述したように、ガスＧ２は、キャリアガスであってもよいし、プロセスガスＧであってもよい。ガスＧ２がプロセスガスＧであれば、ガスＧ２を基板１００の周縁領域における成膜に用いることができる。そのため、後述する膜厚の面内分布の制御を容易とすることができる。  
なお、以上においては、フード２２とインナーフード１４が設けられる場合を例示したが、フード１２とインナーフード１４が設けられる場合も同様の効果を得ることができる。
【００４１】
次に、インナーフード１４の他の作用効果について説明する。  
図９（ａ）〜（ｃ）は、フード２２内の温度分布を例示するための図である。図９（ａ）はフード２２のみが設けられた場合、図９（ｂ）、（ｃ）はフード２２とインナーフード１４が設けられた場合である。また、図９（ｂ）はフード２２とインナーフード１４との間の隙間がほぼ一定の場合、図９（ｃ）は基板１００側になるに従い隙間が大きくなる場合である。また、図９（ａ）〜（ｃ）においては、温度分布をモノトーン色の濃淡で表し、温度が高いほど濃く、低いほど淡くしている。
【００４２】
図１０は、基板１００の直上のガスの温度の面内分布を例示するためのグラフ図である。
なお、図中のＡは図９（ａ）の場合、Ｂは図９（ｂ）の場合、Ｃは図９（ｃ）の場合である。
【００４３】
前述したように、縮小部１２ｂを設けると、プロセスガスＧが基板１００の中央領域に向かって流れやすくなる。すなわち、温度の低いプロセスガスＧが基板１００の中央領域に供給されることになる。  
そのため、図９（ａ）に示すように、基板１００の中央領域の温度が低くなる場合がある。中央領域の温度が低くなると、基板１００の中央領域の膜厚が薄く、周縁領域の膜厚が厚くなる場合がある。
【００４４】
ここで、フード１２、２２の外側には、上部ヒータ５が設けられている。そのため、フード１２、２２とインナーフード１４との間に供給されたガスＧ２が上部ヒータ５により加熱される。そして、図９（ｂ）、（ｃ）に示すように、加熱されたガスＧ２が、基板１００の周縁近傍に供給される。ガスＧ２がプロセスガスＧである場合には、加熱されたプロセスガスＧが基板１００の周縁近傍に供給されることになる。また、ガスＧ２の分だけインナーフード１４の内部に供給されるプロセスガスＧの流量を少なくすることができる。インナーフード１４の内部を流れるプロセスガスＧの流量が少なくなれば、プロセスガスＧの温度が上昇するので温度の高いプロセスガスＧが基板１００の中央領域に供給され易くなる。
【００４５】
そのため、図１０から分かるように、インナーフード１４を設けたＢ、Ｃの場合は、インナーフード１４を設けていないＡの場合と比べて温度の面内分布の均一化を図ることができる。すなわち、インナーフード１４を設けると膜の厚みの面内分布の均一化を図ることができる。
【００４６】
図１１（ａ）、（ｂ）は、フード２２内のプロセスガスＧの濃度分布を例示するための図である。なお、図１１（ａ）はフード２２とインナーフード１４との間の隙間がほぼ一定の場合、図１１（ｂ）は基板１００側になるに従い隙間が大きくなる場合である。図１１（ａ）、（ｂ）においては、濃度分布をモノトーン色の濃淡で表し、濃度が高いほど淡く、濃度が低いほど濃くしている。  
インナーフード１４が設けられていないと、基板１００の中央領域に供給されたプロセスガスＧは、圧力の低い基板１００の周縁に向けて流出する。そのため、プロセスガスＧの濃度は、基板１００の中央領域が高く、基板１００の周縁領域が低くなりやすくなる。そのため、基板１００の中央領域の膜厚が薄く、周縁領域の膜厚が厚くなる場合がある。
【００４７】
インナーフード１４が設けられていると、基板１００の周縁近傍における圧力がガスＧ２により高くなる。基板１００の周縁近傍における圧力が高くなると、基板１００の中央領域に供給されたプロセスガスＧの流出が阻害される。そのため、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、基板１００の周縁近傍におけるプロセスガスＧの濃度を上昇させることができる。この場合、プロセスガスＧとガスＧ２の流量比を制御することで、基板１００の上におけるプロセスガスＧの濃度分布、ひいては膜の厚みの面内分布を制御することができる。  
また、フード２２とインナーフード１４との間の隙間がほぼ一定の場合には、インナーフード１４の組付けや設置を容易とすることができる。  
当該隙間が基板１００側になるに従い大きくなる場合には、下流側になるほど流路抵抗が小さくなるのでガスＧ２の逆流を抑制することができる。
なお、以上においては、フード２２とインナーフード１４が設けられる場合を例示したが、フード１２とインナーフード１４が設けられる場合も同様の効果を得ることができる。
【００４８】
次に、成膜装置１、１ａの作用とともに、本実施の形態に係る成膜方法について例示をする。  
まず、図示しない搬送装置により、基板１００が、搬送ゲート２ｂを介してチャンバ２の内部に搬送される。基板１００は、例えば、シリコンウェーハ、ＳｉＣウェーハ、サファイアウェーハなどとすることができる。ただし、基板１００の種類や大きさなどには特に限定はない。  
次に、突き上げピン６が上昇し、搬送装置から基板１００を受け取る。  
次に、搬送装置がチャンバ２の外部に退避し、ゲートバルブ２ｃにより搬送ゲート２ｂの開口が閉鎖される。  
次に、突き上げピン６が下降し、基板１００が、サセプタ１０の凹部１０ａに載置される。  
次に、所望の膜が基板１００の表面に形成される。  
この場合、排気部９により、チャンバ２の内部の圧力が所定の圧力とされる。  
また、回転ステージ３により、サセプタ１０と基板１００が所定の回転数で回転する。  また、下部ヒータ４および上部ヒータ５により、基板１００が所定の温度となるように加熱される。また、冷却水が流路２ａに供給されることで、チャンバ２の温度が高温とならないようにされる。
【００４９】
また、ガス供給部８により、プロセスガスＧが整流板２ｆを介して、フード１２、２２の内部に供給される。  
基板１００が所定の回転数で回転することで、プロセスガスＧが基板１００の表面全体に接触し、反応済みのガスと残余のプロセスガスＧが基板１００の周縁から排出される。この際、所定の温度に加熱された基板１００の表面でプロセスガスＧの反応が起こり、基板１００の表面に所望の膜が形成される。
【００５０】
また、インナーフード１４が設けられている場合には、ガス供給部１５により、フード２２とインナーフード１４との間にガスＧ２が供給される。ガスＧ２は、インナーフード１４の基板１００側の端部からフード２２の内壁の近傍に供給される。ガスＧ２は、インナーフード１４が設けられていない場合にガスが剥離する位置Ｇ３の近傍に供給される。そのため、渦Ｇ１の発生を抑制することができるので、パーティクルの発生を抑制することができる。また、基板１００の上における温度の面内分布の均一化、プロセスガスＧの濃度分布の均一化なども図ることができる。
【００５１】
成膜条件は、形成する膜や基板１００の材料などにより適宜変更することができる。  
例えば、シリコンウェーハの表面にシリコン膜を形成する場合には、成膜条件は、以下のようにすることができる。  
プロセスガスＧとしては、例えば、反応性ガスとキャリアガスとドーパントガスの混合ガスを用いることができる。反応性ガスは、例えば、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）などとすることができる。キャリアガスは、例えば、水素ガスなどとすることができる。ドーパントガスは、例えば、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）またはホスフィン（ＰＨ３）などとすることができる。
【００５２】
ジクロロシランの供給量は、例えば、５０ｓｃｃｍ（ｓｔａｎｄａｒｄ ｃｕｂｉｃ ｃｅｎｔｉｍｅｔｅｒ ｐｅｒ ｍｉｎｕｔｅ：標準ｃｃ毎分）〜４ ＳＬＭとすることができる。  
水素ガスの供給量は、例えば、２０ＳＬＭ〜１００ＳＬＭとすることができる。  
なお、ドーパントガスの供給量は、微量とすればよい。  
チャンバ２の内部の圧力は、例えば、１３３３Ｐａ〜大気圧とすることができる。
基板１００の回転数は、例えば、５０ｒｐｍ〜１５００ｒｐｍ程度とすることができる。
基板１００の温度は、９００℃以上とすることができる。
【００５３】
例えば、ＳｉＣ基板の表面にＳｉＣ膜を形成する場合には、成膜条件は、以下のようにすることができる。  
プロセスガスＧとしては、例えば、反応性ガスとキャリアガスとドーパントガスの混合ガスを用いることができる。反応性ガスは、例えば、モノシラン（ＳｉＨ４）とプロパンガス（Ｃ３Ｈ８）などとすることができる。キャリアガスは、例えば、水素ガスなどとすることができる。ドーパントガスは、例えば、窒素ガスなどとすることができる。
モノシラン、およびプロパンガスの供給量は、１ｓｃｃｍ〜５００ｓｃｃｍとすることができる。  
水素ガスの供給量は、２０ＳＬＭ〜３００ＳＬＭとすることができる。  
なお、ドーパントガスの供給量は、微量とすればよい。  
チャンバ２の内部の圧力は、例えば、１３３３Ｐａ〜大気圧とすることができる。
基板１００の回転数は、例えば、５０ｒｐｍ〜１５００ｒｐｍ程度とすることができる。
基板１００の温度は、１５００℃以上とすることができる。
【００５４】
次に、所望の膜が形成された基板１００が、チャンバ２の外部に搬送される。  
まず、ガス供給部８により、プロセスガスＧの供給が停止する。ガス供給部１５により、ガスＧ２の供給が停止する。
また、下部ヒータ４および上部ヒータ５による基板１００の加熱が停止する。  
また、回転ステージ３により、サセプタ１０と基板１００の回転が停止する。
【００５５】
次に、突き上げピン６が上昇し、基板１００がサセプタ１０から分離される。
次に、ゲートバルブ２ｃにより搬送ゲート２ｂの開口が開かれ、搬送装置が搬送ゲート２ｂを介してチャンバ２の内部に侵入する。この際、搬送装置は、基板１００とサセプタ１０との間に侵入する。  
次に、突き上げピン６が下降し、基板１００が、搬送装置に受け渡される。  
次に、搬送装置がチャンバ２の外部に退避し、基板１００がチャンバ２の外部に搬送される。  
以上の様にして、基板１００の表面に所望の膜を形成することができる。  
また、上記の手順を繰り返すことで、所望の膜が形成された基板１００を連続的に製造することができる。すなわち、連続的な成膜処理を行うことができる。
【００５６】
以上に説明したように、本実施の形態に係る成膜方法は、以下の工程を備えることができる。  
加熱された基板１００にフード１２、２２を介してプロセスガスＧを供給するとともに、プロセスガスＧが剥離する位置Ｇ３の近傍にガスＧ２を供給する工程。  
プロセスガスＧが剥離する位置は、フード１２、２２の内壁の近傍である。  
ガスは、フード１２、２２の内部に設けられたインナーフード１４と、フード１２、２２との間の隙間を介して供給することができる。  
なお、これらの内容は、前述したものと同様とすることができるので詳細な説明は省略する。
【００５７】
以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１  成膜装置、１ａ  成膜装置、２  チャンバ２、３  回転ステージ、４  下部ヒータ、５  上部ヒータ、８  ガス供給部、１０  サセプタ、１１  検出部、１２  フード、１２ａ  中心軸、１２ｂ  縮小部、１２ｃ  拡張部、１２ｄ  透過部、１３  制御部、１４  インナーフード、１５  ガス供給部、１００  基板、Ｇ  プロセスガス、Ｇ１  渦、Ｇ２  ガス、Ｇ３  ガスが剥離する位置
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2019057668.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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