(57)【要約】      （修正有）【課題】基板の全面に対して処理ガスを高速にかつ高い均一性をもって供給する成膜装置を提供すること。【解決手段】処理容器内に設けられた載置台に載置された基板を加熱すると共に前記基板に原料ガスを供給して薄膜を形成する成膜装置において、前記基板にその側方から原料ガスを供給するための原料ガス用の自励振動ノズル３２と、この自励振動ノズル３２に対して基板を挟んで設けられた排気口６１と、を備えるように成膜装置を構成する。自励振動ノズル３２は、ガスを供給するガス供給路と、このガス供給路の先端に形成されたガス吐出口と、このガス吐出口の入口の左右にその一端と他端とが接続された連結流路とを有する。【選択図】図６
2007201357.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理容器内に設けられた載置台に載置された基板を加熱すると共に前記基板に原料ガスを供給して薄膜を形成する成膜装置において、
前記基板にその側方から原料ガスを供給するための原料ガス用の自励振動ノズルと、
この自励振動ノズルに対して基板を挟んで設けられた排気口と、を備え、
前記自励振動ノズルは、ガスを供給するガス供給路と、
このガス供給路の先端に形成されたガス吐出口と、
このガス吐出口の入口の左右にその一端と他端とが接続された連結流路と、を有することを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記原料ガス供給用の自励振動ノズルの上方側に、原料ガスを基板の表面に押し付けるためのダウンフローガスを供給するダウンフローガス用の自励振動ノズルを設けたことを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
【請求項３】
原料ガス供給用の自励振動ノズルは、第１の原料ガスを供給するための自励振動ノズルと、この自励振動ノズルに対して上方または下方に配置され、第１の原料ガスと反応して薄膜成分を生成する第２の原料ガスを供給するための自励振動ノズルとを含むことを特徴とする請求項１または２記載の成膜装置。
【請求項４】
基板の処理温度が８００度以上である請求項１ないし３のいずれか一つに記載の成膜装置。
【請求項５】
処理容器内に設けられた載置台に載置された基板を加熱すると共に前記基板に原料ガスを供給して薄膜を形成する成膜方法において、
ガスを供給するガス供給路と、このガス供給路の先端に形成されたガス吐出口と、このガス吐出口の入口の左右にその一端と他端とが接続された連結流路と、を有する自励振動ノズルを用いて、基板に対して側方から原料ガスを供給する工程と、
この自励振動ノズルに対して基板を挟んで設けられた排気口から排気を行う工程と、
前記自励振動ノズルのガス供給路からガス吐出口にガスを流すことで連結流路の一端の圧力が他端よりも高い状態と低い状態とが交互に起こることによりガスの噴出流を左右に振動させる工程と、
を含むことを特徴とする成膜方法。
【請求項６】
前記原料ガス供給用の自励振動ノズルの上方側に設けられたダウンフローガス用の自励振動ノズルから原料ガスを基板の表面に押し付けるためのダウンフローガスを供給する工程を含むことを特徴とする請求項５記載の成膜方法。
【請求項７】
基板の処理温度が８００度以上である請求項５または６記載の成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板に側方から原料ガスを供給して成膜を行う成膜装置及び成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体製造工程において、半導体ウエハ（以下ウエハという）などの基板上に集積回路を形成する場合、配線の微細化の要請に応えるためにＣＶＤ （Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により、金属または金属化合物の成膜処理を行う場合がある。このＣＶＤ法について例えばＳｉＣ（炭化シリコン）などからなるウエハ表面にＡｌ（アルミニウム）膜を形成する場合を例にとって簡単に説明する。先ず処理容器内において内部に発熱体が埋設された載置台上にウエハを載置し、続いてウエハを加熱しながら、載置台の上方に設けられたシャワーヘッドからウエハに、例えば原料ガスとしてジメチルアルミニウムハイドライド（ＤＭＡＨ）などを所定の流量で供給する。ウエハの熱によりそのＤＭＡＨが化学反応を起こしてウエハ表面にＡｌが堆積されて成膜される。
【０００３】
ところで近年、ＧａＮ（窒化ガリウム）、ＡｌＧａＮ（窒化アルミニウムガリウム）、ＩｎＧａＮ（窒化インジウムガリウム）、ＩｎＡｌＧａＮ（窒化インジウムアルミニウムガリウム）などの窒化ガリウム系化合物を含んだ半導体が、発光ダイオードやレーザーダイオード等の素子として、光通信分野を中心に急速に需要が高まっている。この窒化ガリウム系化合物半導体を製造する工程において前記ＣＶＤ法により、例えばトリメチルガリウム、トリメチルインジウム、またはトリメチルアルミニウム等の有機金属ガス及びアンモニアガスを原料ガスとして用い、前記処理容器内の載置台に載置されたウエハ上にこれらの各原料ガスを供給して前記窒化ガリウム系化合物の薄膜を成膜する場合がある。
【０００４】
しかしこれらの各原料ガスをウエハ上で化学反応させて成膜するにはウエハを例えば８００度以上の高温で加熱する必要があるがその場合は、当該ウエハの上方に生じる熱対流が大きくなる。そしてこのとき前記シャワーヘッドを用いて各原料ガスをウエハに供給すると、各原料ガスはその熱対流によりウエハＷの上方でウエハの周囲に拡散してウエハの表面に到達することが抑えられ、その結果として十分な量の窒化ガリウム系化合物が均一にウエハに堆積せずウエハの各部において所望の膜厚や膜質が得られなくなるおそれがある。
【０００５】
そこでこのような熱対流の影響を抑えるために前記シャワーヘッドから鉛直下方向に原料ガスを供給する代わりに特許文献１に示すようにウエハに対して横方向に原料ガスを供給する成膜装置を用いることが検討されている。具体的には横型の反応管内に設けられた載置台にウエハを載置し、その反応管の一方の開口部に例えばノズルを備えたガス供給部を設け、また反応管の他方の開口部に排気部を設けてそのノズルから原料ガスを供給すると共に排気部により排気を行うことでウエハに対して並行に原料ガスを供給することが検討されている。
【０００６】
しかしノズルから原料ガスを供給する場合、ノズルからウエハまでの距離が小さいとそのノズルからの噴出流は、ウエハに局所的にしか当たらないため、原料ガスがウエハ全体に均一に供給されないおそれがある。そしてそのような不具合を防ぐためにノズルとウエハとの距離を十分に設けると成膜装置が大型化してしまうおそれがある。
【０００７】
なおこのような不具合を防ぐためにノズルのガスの吐出口を大きく、例えば例えばウエハの幅をカバーする長さを有するようなスリットとして形成し、このスリットを介してウエハ全体に原料ガスを供給することも考えられるが、このように吐出口が大きくなるほど吐出口から供給される原料ガスの流速が低下するため成膜に要する時間が長くなるおそれがある。また好ましくない気相反応により膜質が劣化する恐れもある。
【０００８】
なおノズルとしては特許文献２、非特許文献１及び非特許文献２に記載されるような自励振動ノズルと呼ばれるそのノズルの吐出口付近に設けられた流路内に生じる圧力差によって吐出口から吐出されるガスの向きが振動する自励振動ノズルが知られているがこれら文献には枚葉式熱処理装置や上述のような課題は記載されていない。
【特許文献１】特開２００２−３７１３６１号公報（段落００１４、図１）
【特許文献２】特開２００４−２７５９８５（段落００１０、図１〜３）
【非特許文献１】エアシャワー装置用フリップフロップジェットノズルに関する研究  日本機械流体工学部門講演会講演論文集  2004.11.25-26  北九州
【非特許文献２】フリップフロップノズル噴流の自励振動  航空宇宙学会・流体力学会  第３２回流体力学講演会  2000.10.2
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、このような事情のもとになされたものであり、その目的は、基板の全面に対して処理ガスを高速にかつ高い均一性をもって供給することができる成膜装置及びその装置を用いた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】
【００１０】
本発明の成膜装置は、処理容器内に設けられた載置台に載置された基板を加熱すると共に前記基板に原料ガスを供給して薄膜を形成する成膜装置において、前記基板にその側方から原料ガスを供給するための原料ガス用の自励振動ノズルと、この自励振動ノズルに対して基板を挟んで設けられた排気口と、を備え、前記自励振動ノズルは、ガスを供給するガス供給路と、このガス供給路の先端に形成されたガス吐出口と、このガス吐出口の入口の左右にその一端と他端とが接続された連結流路と、を有することを特徴とする。このような構成により、ガス供給路からガス吐出口にガスが流れることで連結流路の一端の圧力が他端よりも高い状態と低い状態とが交互に起こることになりガスの噴出流が左右に振動する。
【００１１】
この成膜装置は、前記原料ガス供給用の自励振動ノズルの上方側に、原料ガスを基板の表面に押し付けるためのダウンフローガスを供給するダウンフローガス用の自励振動ノズルを設けてもよく、原料ガス供給用の自励振動ノズルは、第１の原料ガスを供給するための自励振動ノズルと、この自励振動ノズルに対して上方または下方に配置され、第１の原料ガスと反応して薄膜成分を生成する第２の原料ガスを供給するための自励振動ノズルとを含んでいてもよい。
【００１２】
本発明の成膜方法は、処理容器内に設けられた載置台に載置された基板を加熱すると共に前記基板に原料ガスを供給して薄膜を形成する成膜方法において、ガスを供給するガス供給路と、このガス供給路の先端に形成されたガス吐出口と、このガス吐出口の入口の左右にその一端と他端とが接続された連結流路と、を有する自励振動ノズルを用いて、基板に対して側方から原料ガスを供給する工程と、この自励振動ノズルに対して基板を挟んで設けられた排気口から排気を行う工程と、前記自励振動ノズルのガス供給路からガス吐出口にガスを流すことで連結流路の一端の圧力が他端よりも高い状態と低い状態とが交互に起こることによりガスの噴出流を左右に振動させる工程と、を含むことを特徴とする。この成膜装置及び成膜方法において基板の処理温度は例えば８００度以上である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明では、基板に対してその側方から成膜を行うための原料ガスを供給し、そして自励振動ノズルによりそのガスの噴出流を左右に振動させているので、強い熱対流が発生しやすい高温プロセスにおいても、基板の表面全体に亘って均一にガスを供給することができる。またウエハＷの載置領域に対応する横幅のスリットからガスを供給する場合にはプロセス圧力が高いと流速を大きくとれないが、ガスの吐出方向を左右に振ることで吐出口を大きく広げなくともガスの供給を均一に行うことができる。このためプロセス圧力が高くてもガス流速の高速化を図ることができ、高速処理に対応することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の成膜装置の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１、図２は夫々成膜装置１の縦断側面図、横断平面図である。この成膜装置１は、図２に示すような円形の支持板２１上に周方向に配列されると共に当該支持板２１に支持された基板である６つのウエハＷに同時にＧａＮ（窒化ガリウム）の薄膜を成膜する処理を行うように構成されており、支持板２１は各ウエハＷをこのように保持した状態で不図示の搬送機構により当該成膜装置１に搬送される。なおこのウエハＷの材質としては熱伝導性のよいＳｉＣ、サファイア、ＧａＮなどが好ましく用いられる。この成膜装置１は、上側が大径の円筒部１１でその下側に小径の円筒部１２が連接された処理容器１０を備えている。図１中１３はこの処理容器１０を支持する支持部材である。また図２に示すように処理容器１０の側壁には図前記支持板２１を処理容器１０内に搬送するための搬送口１４が設けられており、この搬送口１４は、ゲートバルブ１５により開閉自在に構成されている。
【００１５】
前記処理容器１０の中央部には支持板２１を介してウエハＷを水平に載置するための円形の載置台２２が設けられており、その載置台２２の上面は例えば不図示の静電チャックの働きにより前記支持板２１を吸着保持できるようになっている。また載置台２２には周方向に沿って３つの孔２２ａが夫々鉛直方向に穿孔されており、これらの孔２２ａを介して後述の３本のリフタピン２７が載置台２２上に突没自在に構成されている。さらに載置台２２には支持板２１を介して各ウエハＷを所定の温度に加熱するためのヒータなどにより構成される加熱手段２３が埋設されている。この加熱手段２３は例えば後述する原料ガスから窒化ガリウム系化合物の成膜を行うために成膜処理時に例えばウエハＷの温度を８００度以上に昇温できるように構成される。
【００１６】
載置台２２の中央下部には軸部２４が接続されており、軸部２４は小径の円筒部１２の下方から処理容器１０の外部へと伸長し、駆動部２５に接続されている。駆動部２５は、軸部２４を介して載置台２２を鉛直軸周りに回転させ、この載置台２２の回転に伴って当該載置台２２に載置された支持板２１がウエハＷを保持した状態で鉛直軸周りに回転する。小径の円筒部１２の下部の中央には軸部２４を囲むようにシール機能を備えた軸受け部２６が設けられ、軸部２４と処理容器１０との気密性が確保されるようになっている。
【００１７】
前記リフタピン２７は、載置台２２の下方に設けられたリフトアーム２８によりその下端を支持されている。そのリフトアーム２８の下部には駆動ロッド２８ａが設けられており、リフタピン２７はリフトアーム２８及び駆動ロッド２８ａを介して昇降機構２９の働きにより昇降自在に構成されている。リフタピン２７は、孔２２ａを介して載置台２２上に突出して、搬送機構により搬送された支持板２１の下面を支持することで、この搬送機構と載置台２２との間で支持板２１の受け渡しを行う役割を有している。
【００１８】
処理容器１０の内部には円筒部１１，１２の内壁を覆うと共に載置台２２の周囲を囲むように設けられたデポシールド１６が設けられている。デポシールド１６は、成膜を行うための原料ガスから生成した化合物が処理容器１０に付着することを防ぐ役割を持ち、例えば石英により構成されている。また大径の円筒部１１の上部にはＯリング１７，１８が同心円状に設けられている。このＯリング１７，１８を介して処理容器１０に蓋をするように例えば石英からなる天板１９が設けられており、これによって処理容器１０内が気密に構成されている。
【００１９】
大径の円筒部１１の側壁において、例えば処理容器１０の中心から見て搬送口１４より９０度横に変位した位置に水平に角型のガス導入口３０が形成されており、このガス導入口３０の外端部にはガス供給ノズルである三段の自励振動ノズル３１，３２，３３がこの順に上から下に配置されている。また各ノズル３１〜３３間には、各ノズル３１〜３３から供給されるガスを前方に（処理容器１０の内側に）向かってガイドするための仕切り板３４，３５が上からこの順に設けられている。なお図１中３６は、処理容器１０の外壁に設けられた封止部材であり、前記ガス導入口３０を塞ぎ、処理容器１０内の気密性を保つ役割を有している。
【００２０】
図１に示すようにガス導入口３０は、その上側の壁面が、載置台２２上の処理空間Ｓに向かうに従って斜め下方に向かうように穿孔されており、これは成膜装置１の作用においても説明するように自励振動ノズル３１から供給されるダウンフローガスであるＮ2（窒素）ガスを、その壁面により斜め下方へ向かうようにガイドするためである。ガイドされたダウンフローガスは、自励振動ノズル３２，３３から夫々供給される原料ガスを含むガスをウエハＷ上に押し付けることによってこれらのガスが、ウエハＷの周囲に生じた熱対流によってウエハＷの周囲に拡散することを抑える役割を有する。
【００２１】
自励振動ノズル３１〜３３には夫々ガス供給管４１〜４３が接続されており、ガス供給管４１，４２の上流側は、夫々ガス供給機器群４１ａ，４２ａを介してＮ2ガス及びＮＨ3（アンモニアガス）が貯留されたガス供給源４１ｂ，４２ｂに接続されている。またガス供給管４３の上流側は分岐して夫々ＴＭＧ（トリメチルガリウム）ガスが貯留されたガス供給源４３ｂ及びＨ2（水素）ガスが貯留されたガス供給源４４ｂに接続されており、そのガス供給管４３の分岐路には夫々ガス供給機器群４３ａ、４４ａが介設されている。
【００２２】
各ガス供給機器群４１ａ〜４４ａは、例えばマスフローコントローラやバルブなどを含んでおり、この成膜装置１に設けられた制御部１００に接続され、当該制御部１００からの制御信号を受けてガス供給源４１ｂ〜４４ｂから夫々自励振動ノズル３１〜３３に供給されるガスの流量を制御する。そしてウエハＷに成膜処理を行う際には上段の自励振動ノズル３１からＮ2ガスが、中段のノズル３２からアンモニアガスが、下段のノズル３３からＨ2ガスとＴＭＧガスとの混合ガスが、夫々所定の流量で処理空間Ｓに向けてウエハＷと並行するように、つまりウエハＷに対して横方向に供給される。
【００２３】
前記混合ガス中のＴＭＧガス及びＮＨ3ガスは互いに化学反応を起こしてＧａＮを生成して、ウエハＷに成膜を行うための第１及び第２の原料ガスであり、前記Ｈ2ガスはこのＴＭＧガスのキャリアガスとして用いられている。
なお中段のノズル３２からＴＭＧガスとＨ2ガスとの混合ガスが、下段のノズル３３からＮＨ3ガスが供給されるようにしてもよい。またＮＨ3ガスにもＨ2ガスをキャリアガスとして用いてもよい。
【００２４】
自励振動ノズル３１〜３３は例えば各々同様に構成されており、ここでは代表してノズル３２について詳しく説明する。図３、図４は夫々ノズル３２の斜視図、横断平面図であり、図３中の鎖線及び図４中の点線の矢印はこのノズル３２内を流れるＮＨ3ガスの流れを示したものである。このノズル３２は、連結流路５５と連結流路５５の一面に設けられたガス吐出口５２と、連結流路５５の他面に設けられた主流路５４とにより構成されている。ガス吐出口５２は先端に向かう（処理空間Ｓに向かう）に従って横方向に拡大された横断面台形の角筒状に構成されている。主流路５４の基端側には前記ガス供給管４２が接続されており、このガス供給管４２は先端側に向かうように設けられたガス供給路である主流路５４に連通している。主流路５４の先端部とガス吐出口５２の基端部とは、連結流路５５を挟んで対向しており、従って主流路５４は、連結流路５５の一部を介してガス吐出口５２に連通していることになる。言い換えればガス吐出口５２の入り口において連結流路５５の一端と他端とが夫々対向して主流路５４を左右から挟むように当該主流路５４に接続されている。なおこの連結流路５５は物理的には環状の流路であるが、ＮＨ3ガスがガス供給管４２から主流路５４に供給されるとそのＮＨ3ガスのほとんどは主流路５４の先端部からこの先端部に対向するガス吐出口５２の基端部に向けて流れるため、連結流路５５を流通するガスはこのガス流を横切って流れることはほとんどなく、従って技術的には主流路５４の先端部とガス吐出口５２の基端部との間の空間の左右が連結流路５５の一端、他端に夫々相当する。図３〜図５ではその連結流路５５の一端（右端）に符号５７を他端（左端）に符号５８を夫々付して示している。
【００２５】
主流路５４にガス供給管５２からＮＨ3ガスが供給されるとＮＨ3ガスは主流路５４を流通し、そのほとんどが処理容器１０内の圧力や後述の排気管６１により形成される処理容器１０内の排気流の影響を受けて左右のいずれか一方に傾くような噴出流となってガス吐出口５２から処理空間Ｓに吐出され、また主流路５４に流入したその他のＮＨ3ガスは連結流路５５内に流入する。そして連結流路５５においてＮＨ3ガスが傾いた側の端部、つまり図４に示すようにＮＨ3ガスが右側に傾くように吐出口５２から吐出される場合には連結流路５５の一端である右端５７において圧力が低下する。この圧力の低下によって図３及び図４に示すように連結流路５５においてその右端５７に向かうＮＨ3ガスの流れが形成される。
【００２６】
図５をも参照して説明すると、連結流路５５における前記ＮＨ3ガスの流れによってその右端５７における圧力は上昇し、連結流路５５内における圧力が均一化されるが、その後も連結流路５５をＮＨ3ガスが慣性により右端５７に向かって流れて（図５（ａ））、この連結流路５５の右端５７の圧力が連結流路５５の他端である左端５８の圧力よりも高くなり、この右端５７と左端５８との圧力差によって吐出口５２から吐出されるＮＨ3ガスの噴出流が、右側から次第に中央側へ向けて振れ（図５（ｂ））、さらにその圧力差が大きくなると今度はその噴出流が左側に傾くように吐出口５２から処理空間Ｓに供給されるようになる。
【００２７】
このようにＮＨ3ガスの噴出流が左側に傾くと、連結流路５５の左端５８の圧力が低下し、連結流路５５においてその左端５８に向かうＮＨ3ガスの流れが形成される（図５（ｃ））。そしてこの左端５８へのＮＨ3ガスの流れによって当該左端５８の圧力がその右端５７の圧力よりも大きくなり吐出口５２から供給されるＮＨ3ガスの噴出流は再度右側に傾く。ガス供給源４２ｂからＮＨ3ガスがこのノズル３２に供給される間、以上の動作が自動的に一定周期で繰り返されて、例えば図６に矢印で示すようにＮＨ3ガスの噴出流は、支持板２１上のすべてのウエハＷの幅をカバーするようにその向きが左右に振動しながらウエハＷに並行するように処理空間Ｓに吐出され、その後、後述の排気管６１により排気されて処理空間Ｓから除去される。なおＮ2ガス及びＴＭＧガスとＨ2ガスとの混合ガスもこのＮＨ3ガスと同様に処理空間Ｓに吐出される。
【００２８】
図１及び図２に戻って、処理容器１０内の側壁において例えばガス導入口３０と対向するように排気管６１の排気口６２が開口しており、この排気管６１の他端は圧力調整部６３を介して真空ポンプなどの排気手段６４に接続されている。なお図中６５は処理容器１０内の圧力を検出するための圧力センサ６６を備えた圧力測定部であり、制御部１００に接続されている。後述するこの成膜装置１の作用で説明するように成膜処理を行う際においてこの圧力測定部６５により測定された圧力の値に基づいて制御部１００は前記圧力調整部６３に制御信号を送り、その制御信号に基づき圧力調整部６３が排気流量を調整することで処理空間Ｓが例えば予め設定した所定の圧力に保たれる。
【００２９】
また制御部１００は前記加熱手段２３、駆動部２５に夫々接続されており、成膜処理を行う際にウエハＷが所定の温度に加熱されるように制御し、また載置台２２が所定の速度で回転されるように制御する。
【００３０】
続いてこの成膜装置１により行われる一連の動作について説明する。先ずゲートバルブ１５が開き、６つのウエハＷを保持した支持体２１が図示しない搬送機構により搬送口１４を介して処理容器１０内に搬入される。支持板２１が載置台２２上に搬送されると昇降機構２９により駆動ロッド２８ａ及びリフトアーム２８を介してリフタピン２７が上昇し、支持板２１の裏面を支持する。その後、リフタピン２７が支持板２１を支持した状態で下降して、支持板２１が載置台２２に載置され、加熱手段２３が載置された支持板２１を介してウエハＷを加熱して例えばウエハＷの温度が１２００度に昇温される。また駆動部２５により載置台２２が支持板２１を保持した状態で鉛直軸周りに例えば５〜１００ｒｐｍで回転する。
【００３１】
一方、搬送機構が処理容器１０内から退避し、ゲートバルブ１５が閉じられると次に排気手段６４により処理空間Ｓが排気されると共に自励振動ノズル３１からＮ2ガスが、ノズル３２からＮＨ3ガスが、ノズル３３からＨ2ガスとＴＭＧガスとの混合ガスが例えば夫々同時に、あるいはＮ2ガスの供給に遅れてＮＨ3ガス及び前記混合ガスが処理空間Ｓに向けて供給されて、処理空間Ｓが例えば９３３２５Ｐａ（７００Ｔｏｒｒ）に保たれる。図７は、ノズル３１〜３３から夫々供給されたガスの流れを示しており、Ｎ2ガスの流れを実線で、ＮＨ3ガスの流れを点線で、ＴＭＧガスとＨ2ガスとの混合ガスの流れを鎖線で夫々示している。処理空間Ｓに吐出された混合ガス及びＮＨ3ガスは、Ｎ2ガスにより支持体２１へ向けて押しつけられて、ウエハＷの表面付近を流れ、ウエハＷの熱を受けることで混合ガス中のＴＭＧガスとＮＨ3ガスとが化学反応してＧａＮを生じ、その生成したＧａＮがウエハＷ上に堆積される。その化学反応の副生成物であるメタンガス及び未反応のガスは排気管６１内に流入して処理空間Ｓから除去される。既述のように各ガスはその噴出流が左右に振動するように各ノズル３１〜３３から処理空間Ｓに吐出されることにより、各ウエハＷ表面全体に処理ガスが行き渡り、ウエハＷ表面に高い均一性をもってＧａＮが堆積してその薄膜が形成される。
【００３２】
所定時間プロセスが行われると、各自励振動ノズル３１〜３３からのガスの供給、載置台２２の回転、ウエハＷの加熱及び処理空間Ｓの排気が停止し、その後リフタピン２７及び搬送機構による搬送動作が既述の搬入動作と逆の手順で行われて支持板２１がウエハＷを保持した状態で処理容器１０内から搬出される。
【００３３】
この実施形態では、処理容器１０の側壁から処理ガスを供給してサイドフローを形成し、そして自励振動ノズルによりガスの吐出方向を左右に振っているので、強い熱対流が発生しやすい高温プロセス例えばウエハＷの温度が８００度以上もの高温プロセスにおいても、ウエハＷの表面全体に亘って均一にガスを供給することができる。またウエハＷの載置領域に対応する横幅のスリットからガスを供給する場合にはプロセス圧力が高いと流速を大きくとれないが、ガスの吐出方向を左右に振ることで吐出口を大きく広げなくともガスの供給を均一に行うことができる。このためプロセス圧力が高くてもガス流速の高速化を図ることができ、高速処理に対応することができる。従って本実施の形態に係る成膜装置は、高温、高圧プロセスに好適なものである。さらにガスの流れを利用してガスの噴出流を左右に自励振動させているので、外部動力や可動部を設けなくても済み、またウエハＷと各自励振動ノズルとの距離を大きく設けなくても各ウエハＷ全体に原料ガスを供給することができる。従って安価で、大型化を抑えた簡便な装置を構成することができる。そしてまた成膜用のガスを吐出する自励振動ノズル３２，３３の上にダウンフローガスを吐出する自励振動ノズル３１を設け、成膜用のガスをダウンフローガスによりウエハＷの表面に押し付けるようにすれば、熱対流が起こりにくく、ガスの供給についてより一層高い面内均一性が得られる。
【００３４】
なおこの実施形態において原料ガスは各ノズル３２，３３から水平方向に吐出されているが、このように水平方向に吐出する場合と同程度にウエハＷの周囲に生じた熱対流による各ガスのウエハＷの周囲への拡散が抑えられる範囲で斜め上方または斜め下方に向けて原料ガスを吐出する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
【００３５】
またこの成膜装置１はＧａＮを成膜する場合に用いられることに限られず、例えば他の窒化ガリウム系化合物を成膜する場合にも用いられる。具体的に説明すると例えば窒化ガリウム系化合物であるＩｎＧａＮを成膜する場合には自励振動ノズル３１の下層側に例えばそのＩｎＧａＮの原料ガスであるＴＭＩ（トリメチルインジウム）ガスとそのキャリアガスであるＨ2ガスとの混合ガスを吐出する自励振動ノズルを設けて自励振動ノズルを４段構成とし、既述のようにウエハＷを加熱しながらノズルからガスを夫々処理空間Ｓに吐出することでウエハＷにＩｎＧａＮを成膜する。その追加されたノズルからＴＭＩガスとＨ2ガスとの混合ガスの代わりにＴＭＡｌ（トリメチルアルミニウム）とそのキャリアガスであるＨ2ガスとの混合ガスを供給することでＡｌＧａＮを成膜するようにしてもよい。またノズルを５段構成としてダウンフローガスとＴＭＧを含んだガス、ＴＭＡｌを含んだガス、ＴＭＩを含んだガス、ＮＨ3ガスとを処理空間Ｓに吐出することでウエハＷにＩｎＡｌＧａＮを成膜するようにしてもよい。
【００３６】
なお上段の自励振動ノズル３１から供給されるダウンフローガスとしてはＮ2ガスの他に例えばＨ2ガスを用いてもよい。またＴＭＧガス、ＴＭＡｌガス及びＴＭＩのキャリアガスとしてはＨ2ガスの代わりにＮ2ガスを用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の成膜装置の実施の形態を示す縦断側面図である。
【図２】前記実施の形態を示す横断平面図である。
【図３】前記成膜装置に設けられた自励振動ノズルの斜視図である。
【図４】前記自励振動ノズルの横断平面図である。
【図５】前記自励振動ノズルから吐出されるガスが振動する様子を示した説明図である。
【図６】前記自励振動ノズルから前記成膜装置の処理空間にガスが吐出される様子を示した説明図である。
【図７】成膜処理時における前記処理空間の気流を示した説明図である。
【符号の説明】
【００３８】
１          成膜装置
１０        処理容器
２１        支持板
２２        載置台
２３        加熱手段
３１，３２，３３    自励振動ノズル
【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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