JP2010138041A - 成膜装置 - Google Patents

Abstract

【課題】成膜するために導入するガスが分解されないまま排気されることを抑制する成膜装置を提供する。
【解決手段】基板１１の一方の主表面上にたとえばＳｉＣやＳｉのエピタキシャル層を形成するために用いる成膜装置１００の本体部３０は、ガス供給部９から供給される、成膜の原料となるガスを用いて成膜を行なう成膜領域２１と、成膜に用いられなかった未反応の残留ガスを分解する分解領域２２とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板の一方の主表面上に成膜を行なう成膜装置に関するものであり、より特定的には、成膜するために導入するガスが分解されないまま排気されることを抑制する成膜装置に関するものである。

基板の一方の主表面上にエピタキシャル層を成長させるためには、エピタキシャル層を構成する物質を含有するガスを化学反応ないし熱分解させることにより、エピタキシャル層を構成する物質を基板の一方の主表面上に堆積するＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法が用いられる。

図７は、従来より用いられるＣＶＤ法を用いた成膜装置の内部の構成を示す概略断面図である。図７に示す成膜装置６００の本体部３０は、エピタキシャル層を成膜する対象である基板１１を載置するガスチャネル７と呼ばれる空洞化された領域を内側に備えている。このガスチャネル７の外側を囲むように、基板１１を保持するとともに加熱する部材としてのサセプタ５を備えている。サセプタ５の外周には断熱材３が配置される。断熱材３の外周を囲むように石英管１が配置される。石英管１には高周波コイル２が巻回されている。サセプタ５は、成膜装置６００の本体の外側に備えられる石英管１に巻回された加熱部である高周波コイル２により加熱される。つまり、高周波コイル２により加熱されたサセプタ５が、サセプタ５の空洞化された領域であるガスチャネル７に配置されている基板１１を加熱する。加熱された基板１１に対して、図１に示すように成膜装置６００の本体の外側に備えられたガス供給部９から、成膜するためのガス（形成される膜を構成する元素を含む原料ガス）をガスチャネル７に供給する。なお、断熱材３は、サセプタ５の熱を石英管１など外部に伝えることを抑制するために配置されている。

ここで、たとえばＳｉＣ（炭化珪素）やＳｉ（シリコン）のエピタキシャル層を形成するためには、たとえば特開２００３−３０６３９８号公報（以下、「特許文献１」という）に開示されているように、Ｓｉを含有するガスとしてのＳｉＨ_４（シラン）ガスとＣ（炭素）を含有するガスとしてのＣ_３Ｈ_８（プロパン）ガスと、キャリアガスとを所定の割合で混合したガスを用いる。したがって、図７に示す成膜装置６００において、基板１１を加熱した状態で、ガス供給部９からＳｉＨ_４やＣ_３Ｈ_８などを含むガス（原料ガス）をガスチャネル７に供給する。
特開２００３−３０６３９８号広報

たとえば成膜装置６００を用いてＳｉＣのエピタキシャル成長を行なった際に、ガス供給部９からガスチャネル７に供給する、ＳｉＨ_４やＣ_３Ｈ_８などのガスの一部はＳｉＣの成膜に用いられる。一方、当該ガスの他の一部はＳｉＣの成膜に用いられることなく残留ガスとして基板１１上を通過し、下流側へと流れる。しかし、ガスチャネル７はサセプタ５により加熱されているため、上記残留ガスはガスチャネル７中にて熱により分解される。それゆえ、ガスチャネル７から排気されるガスにはＳｉＨ_４はほとんど含まれない。

特にガスチャネル７のうち、サセプタ５に近い領域（図７におけるガスチャネル７の上下側の、サセプタ５に近い領域）に存在するＳｉＨ_４の残留ガスについては、サセプタ５の加熱によりほぼ分解される。しかし、ガスチャネル７のうち中央付近の領域（図７におけるガスチャネル７の上下方向における中央付近の領域）については、上述したサセプタ５に近い領域よりサセプタ５から離れているためにサセプタ５の熱が伝わりにくい。このため、ガスチャネル７のうち中央付近の領域に存在するＳｉＨ_４の残留ガスについては、加熱が十分にされないために十分に分解されないまま排気される可能性がある。

上述した特許文献１においては、ＣＶＤ法を用いた炭化珪素単結晶の製造方法において、製造装置の内部のＳｉＨ_４やＣ_３Ｈ_８などの残留ガスがサセプタの内壁でパーティクルなどの異物となり成長結晶表面に付着する現象を抑制する方法が開示されている。しかし特許文献１においては、残留ガスを分解ないし反応させて別の種類のガスとした上で排気する方法については開示されていない。特許文献１においては不活性ガスを用いて製造装置の内部の残留ガスの排気を促進する方法が示されているため、成膜の際の温度条件などによっては、当該残留ガスを分解ないし反応させることなく排気しているものと推察される。このように残留ガスが分解されることなく排気される（排気ガスに残留ガスが含有される）と、排気系の配管内で当該残留ガスが反応し、トラブルの原因となることも考えられる。

本発明は、以上の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、成膜するために導入するガスが分解されないまま排気されることを抑制する成膜装置を提供することである。

本発明に係る成膜装置は、成膜を行なうためのガスを供給するガス供給部と、成膜を行なう基板を成膜を行なうための所定の温度にするための加熱部と、ガス供給部から供給されるガスを用いて成膜を行なう成膜領域とを備えた成膜装置である。成膜装置の内部に供給されたガスを分解する分解領域をさらに備えており、分解領域は、ガスの流通方向において成膜領域の下流側に配置される。

上述したようにガスの流通方向において、成膜領域の下流側に、分解領域を備えれば、成膜領域において成膜に用いられなかった残留ガスの一部が、成膜領域において分解されなかったとしても、成膜領域の下流側に備えられた分解領域において、当該残留ガスを分解することができる。このため、最終的に成膜装置から排気されるガスには、成膜に用いたガスが分解されずに残留した成分（残留ガス）はほとんど含まれない。たとえば成膜に用いるガスとしてＳｉＨ_４を用いた場合、残留ガス（成膜に用いられなかったＳｉＨ_４）が分解領域において分解されるため、成膜装置から排気されるガスに、分解されなかった未反応のＳｉＨ_４のガスが混入することを抑制することができる。

上述した本発明に係る成膜装置において、加熱部は、電力を供給する電力供給部と、供給された電力を熱に変えるサセプタとを含んでおり、電力供給部およびサセプタは、成膜領域から分解領域まで流通方向に連続して延在することが好ましい。電力供給源を用いて分解領域のサセプタが加熱されることにより、当該サセプタが、成膜領域から流通して分解領域に到達した未反応のＳｉＨ_４などの残留ガスを加熱することになる。この結果、未反応のＳｉＨ_４などの残留ガスは分解される。このため、最終的に分解領域から成膜装置の外部に排気されるガスに未反応のＳｉＨ_４などの残留ガスが混入することを確実に抑制することができる。また、成膜領域から分解領域にかけての電力供給部とサセプタとが連続して延在することにより、成膜装置の構造を簡単にすることができる。

また、本発明に係る成膜装置において、電力供給部は、成膜領域に位置する部分と分解領域に位置する部分とで、独立して制御可能であることが好ましい。このようにすれば、成膜領域に位置する部分と分解領域に位置する部分との加熱温度が異なる温度となるよう、それぞれ独立に制御することができるため、成膜領域は成膜、分解領域はガスの分解、と各領域の役割を明瞭にすることができる。

また、本発明に係る成膜装置において、サセプタは、成膜領域に位置する部分と分解領域に位置する部分とが別体であることが好ましい。すなわち、上述した電力供給部と同様に、サセプタについても、成膜領域に位置する部分と分解領域に位置する部分とを別体にすることが好ましい。このようにすれば、成膜領域に位置する電力供給部と分解領域に位置する電力供給部とが成膜領域のサセプタの温度と分解領域のサセプタの温度とを独立に制御することにより、成膜領域のサセプタの温度と分解領域のサセプタの温度とを、より高い精度で独立に制御することができる。その結果、成膜領域においては成膜反応に最適な加熱温度となるよう成膜領域の熱源を制御する一方、分解領域においては残留ガスの分解に適した温度となるように分解領域の熱源を制御することが可能になる。このため、成膜条件を最適化して膜質の優れた膜を形成すると同時に、未反応の残留ガスが排気ガスに混入する可能性を低減できる。

なお、本発明に係る成膜装置において、分解領域のサセプタの、ガスの流通方向に沿った方向の長さは、成膜領域において成膜を行なう基板の主表面の最大幅の１／２以上の長さを有することが好ましい。これは、分解領域において、未反応となっている残留ガスを加熱して完全に分解するためには、分解領域のガスの流通方向に沿った方向の長さを上述した長さ以上とすることにより、残留ガスをより確実に分解することができるためである。

さらに、本発明に係る成膜装置において、サセプタは、成膜に用いるガスが流通するガスチャネルを形成している。そして、分解領域におけるガスチャネルの、ガスの流通方向に垂直な方向における第１の断面積が、成膜領域におけるガスチャネルの、ガスの流通方向に垂直な方向における第２の断面積よりも小さいことが好ましい。より具体的には、分解領域におけるガスチャネルの幅または高さが、成膜領域におけるガスチャネルの幅または高さよりも小さいことが好ましい。また、ガスチャネルの壁面はサセプタにより構成されていてもよい。具体的には、サセプタに形成された開口部によりガスチャネルが構成されていてもよい。このようにすれば、分解領域において、たとえばガスチャネルを囲むように配置されたサセプタが発生する熱は、断面積が成膜領域よりも小さくなっている分解領域のガスチャネル中を流通するガスに、成膜領域よりも効率的に伝達される。このため、分解領域においてはガスチャネル中の残留ガス（未反応ガス）をより効率よく加熱することができる。したがって、ガスチャネルの未反応ガスをより効率よく分解することができる。

さらに具体的には、分解領域におけるガスチャネルの断面積（第１の断面積）が、成膜領域におけるガスチャネルの断面積（第２の断面積）の２／３以下であるように構成すれば、より顕著に上述した効果を奏することができる。あるいは、分解領域におけるガスチャネルの断面積（第１の断面積）が、ガスの流通方向における上流側から下流側に向けて単調減少するような構成としても、同様の効果を奏することができる。

本発明の成膜装置によれば、成膜するために導入するガスが分解されないまま排気されることを抑制する成膜装置を提供することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態が説明される。なお、各実施の形態において、同一の機能を果たす部位には同一の参照符号が付されており、その説明は、特に必要がなければ、繰り返さない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る成膜装置の構成を示す、概略断面図である。図２は、図１の線分ＩＩ−ＩＩにおける概略断面図である。図１に示す、本発明の実施の形態１に係る成膜装置１００は、基板１１の一方の主表面上にたとえばＳｉＣやＳｉのエピタキシャル層を形成するために用いるＣＶＤ装置である。すなわち、原料となるガスを熱分解して所望の基板上に成膜するために用いる装置である。なお、ここで主表面とは、表面のうち最も大きい面積を有する部分をいうこととする。

図１に示すように、成膜装置１００は、本体部３０とガス供給部９とから構成される。本体部３０は、成膜を行なう基板１１の主表面上に所定の膜を成膜するための、成膜装置１００の主要部となる部分である。また、ガス供給部９は、成膜を行なう本体部３０の内部に、成膜の原料となるガスを供給する部分である。

本体部３０は大きく、ガス供給部９から供給された成膜原料となるガス（原料ガスともよぶ）を用いて成膜を行なう成膜領域２１と、成膜に用いられなかった未反応の残留ガスを分解する分解領域２２とを備えている。したがって、成膜を行なった後に残留ガスを分解する処理を行なうため、原料ガスは成膜領域２１から分解領域２２に向かって流通するように成膜装置１００は構成される。すなわち、原料ガスの流通方向において、分解領域２２は成膜領域２１の下流側に配置されることが好ましい。図１において、ガス供給部９の矢印に示すように、後述するガスチャネル７におけるガスの流通方向は左側から右側に流れる方向である。このため図１において成膜領域２１が左側に、分解領域２２が右側に配置されている。成膜領域２１においては成膜を行なうため、また、分解領域２２においては成膜に用いられなかった残留ガスをほぼ完全に分解することで、排気されるガスに未反応の残留ガスが混合されないようにするために、所望の領域に対して加熱を行なう。このような加熱を行なうために、本体部３０には高周波コイル２を外部に配置した石英管１やサセプタ５などの各加熱部材が備えられている。

図１および図２の断面図に示すように、本体部３０の長軸方向に垂直な断面における中央部分に、ガス供給部９が供給するガスの流路としての、サセプタ５の中央部を空洞化することで形成されたガスチャネル７が配置されている。なお、ここで長軸方向とは、図１における左右方向、図２における奥行き方向のように、ガスの流路に沿った方向（流通方向）をいうこととする。図１および図２に示すように、基板１１は成膜領域２１のガスチャネル７中に配置される。なお、ガスチャネル７はサセプタ５の中央部を空洞化して形成された領域であることから、空洞化されたサセプタ５の内周面（ガスチャネル７の壁面を構成するサセプタ５の内周面）が、基板１１を保持する構成となっている。

図２の断面図に示すように、ガスチャネル７の断面形状は、たとえば矩形状を有している。ガスチャネル７中でのガスの流れの状態を成膜に適したものとするため、また、基板１１を均等に加熱するため、ガスチャネル７の断面は矩形状とすることが好ましい。上述したようにガスチャネル７はサセプタ５の内部に形成した空洞であることから、見方を変えれば、ガスチャネル７の外周部を囲むように、サセプタ５が長軸方向に配置されていることになる。そしてサセプタ５の外周部を囲むように、断熱材３が配置されている。図２に示すように、長軸方向に垂直な断面における断熱材３の外周形状は円形状である。断熱材３の外周を覆うように石英管１が配置されている。石英管１は図２に示すように長軸方向に垂直な断面での外周形状が円形状となっている。そして石英管１には、ガスチャネル７に導入される、成膜に用いる原料としてのガスを加熱したり、分解したりするための電力を供給する電力供給部としての高周波コイル２が、断熱材３の外周側壁の周囲を周回するように（ガスチャネル７の周囲を周回するように）配置されている。

図２の断面図に示すように、ガスチャネル７の外周部を取り囲むサセプタ５の、長軸方向に垂直な断面における外周形状は、たとえば六角形状を有している。また、石英管１は円環状を有している。図１および図２に図示しない、高周波コイル２に高周波電流を流すための電源から、石英管１に配置された高周波コイル２に高周波電流を流すと、電磁誘導作用により、高周波コイル２に囲まれた領域、すなわち図２に示す高周波コイル２の内部の領域に存在する導電性物質は誘導加熱される。ここで、基板１１を加熱する部材として配置されているサセプタ５としてたとえば導電性の高純度カーボンを用いれば、サセプタ５が電磁誘導作用を受けて発熱する。

このサセプタ５は、図１に示すように成膜領域２１および分解領域２２の両方に配置されている。成膜領域２１におけるサセプタ５が、高周波コイル２に通電することより発熱すれば、ガスチャネル７に供給された、成膜の原料としてのガスおよび基板１１が加熱される。この結果、基板１１の主表面上に所定の膜を形成することができる。以上のように、高周波コイル２とサセプタ５が加熱部として配置されており、これらがガスおよび基板１１を、成膜を行なうための所定の温度に加熱する。

成膜領域２１のガスチャネル７には、ガス供給部９により、継続的に成膜用のガスが供給される。このガスの一部は成膜領域２１において加熱、分解されて、基板１１の主表面上に形成される膜の材料となる。しかし、特に図２に示したガスチャネル７の中央付近の領域（図１における上下方向の中央付近）に存在するガスは、ガスチャネル７中の他の領域に位置するガスよりサセプタ５からの距離が相対的に遠いため、成膜領域２１において十分に加熱されないことがある。十分に加熱されなかったガスは成膜領域２１において分解されず、未反応のまま残留ガスとして分解領域２２のガスチャネル７に到達する。

分解領域２２においては、サセプタ５からの熱によって、ガスチャネル７中を流通する未反応のガス（残留ガス）を加熱して分解することができる。したがって、サセプタ５により発生した熱が効率よくガスチャネル７のガスに伝播する構成とすることが好ましい。このため、図２に示すように、サセプタ５の外周部は六角形状とすることが好ましい。これは、高周波コイル２の高周波電力を効率よくサセプタ５に供給できるという理由による。

また、サセプタ５の１頂点Ｂの近傍において、図２に示すようにサセプタ５の厚みがたとえば位置Ａの近傍でのサセプタ５の厚みより厚くなっている（つまり頂点Ｂの近傍においては位置Ａの近傍よりサセプタ５の部分の体積が大きくなっている）。この結果、頂点Ｂの近傍において、サセプタ５の熱容量が大きくなる。このため、図２における上下方向については、サセプタ５がガスチャネル７に供給することができる熱量が安定する。

さらに、サセプタ５の断面形状を六角形状とすれば、サセプタ５の断面形状がたとえば四角形状である場合より、サセプタ５の全体を高周波コイル２の電磁誘導作用により均一に加熱することができる。これは六角形状が左右対称かつ点対称な形状であること、六角形状からなるサセプタ５の外周面上の任意の位置から高周波コイル２までの距離の偏差が、たとえば四角形状からなるサセプタ５における当該偏差に比べて小さくなることによるものである。

サセプタ５の外周面を取り囲み、石英管１とサセプタ５とに挟まれたように配置された断熱材３は、サセプタ５において発生する熱が、石英管１から成膜装置１００の外部に伝わることを抑制するために配置されている。断熱材３の材質としては、たとえば炭素繊維を用いることができる。この断熱材３をサセプタ５の外周面上に接触するように、かつサセプタ５の外周面上を取り囲むように配置する。

以上のようにガスチャネル７が形成されたサセプタ５および断熱材３を順に配置したものを、図１および図２に示す円筒状の石英管１の内部に挿入することにより、本体部３０を形成している。石英管１は、上述した高周波コイル２を円環状に巻回させたものをその内部に収納している。高周波コイル２の巻回を容易にするため、石英管１は図２に示すように断面形状を円環状とすることが好ましい。ここで、円筒状の石英管１の内周面と、断熱材３の外周面との間には一定の間隙を有するようにしてもよいし、図２に示すように石英管１の内周面と断熱材３の外周面とが接触していてもよい。

上述したように、加熱部である高周波コイル２とサセプタ５とは、成膜装置１００の本体部３０において、成膜領域２１と分解領域２２との両方に配置されている。また、図１に示すように、成膜領域２１と分解領域２２との両方に、より具体的には成膜領域２１から分解領域２２まで、長軸方向に連続して延在するように、サセプタ５、ガスチャネル７、断熱材３および石英管１（高周波コイル２）が配置されている。このような構成となっているため、成膜領域２１および分解領域２２の両方において、ガスチャネル７中に存在するガスに対して、高周波コイル２およびサセプタ５を用いて十分な熱を与えることができる。その結果、成膜領域２１においてはガスチャネル７のガスおよび基板１１を成膜に必要な温度に昇温することができる。さらに、分解領域２２においては、成膜領域２１において成膜に用いられなかった未反応の残留ガスを十分に加熱して、当該残留ガスを分解するのに必要な温度に昇温することができる。また、成膜領域２１から分解領域２２にかけての高周波コイル２とサセプタ５とが連続して延在することにより、成膜装置１００の構造を簡単にすることができる。

なお、図１のように成膜領域２１におけるサセプタ５と、分解領域２２におけるサセプタ５とは、元々別であったものを連結する構成としてもよいが、成膜領域２１から分解領域２２へ、長軸方向に延伸するサセプタ５を一体として形成したものを用いてもよい。このようにしても、成膜領域２１のサセプタ５と分解領域２２のサセプタ５とを連結した構成の成膜装置１００と同様の効果を奏することができる。

ただし、上述したような一体のサセプタ５とした場合、成膜領域２１と分解領域２２との、長軸方向における境界の位置にサセプタ５の境界が存在しない。このため、一見成膜装置１００の長軸方向における成膜領域２１と分解領域２２との区別が困難となる可能性がある。この場合、成膜領域２１に配置された基板搭載場所（図１において図示せず）の、成膜領域２１の長軸方向に関する中央点をＥｃとし、Ｅｃから成膜領域２１の上流端Ｅｕ（ガス供給部９から本体部３０にガスが導入される入口部分）までの、成膜領域２１の長軸方向に沿った長さをＬとする。このとき、Ｅｕから成膜領域２１の長軸方向に沿った長さ２Ｌ分を成膜領域２１とし、成膜領域２１と長軸方向に連続して延在した、上記２Ｌ分よりガスの下流側の領域を分解領域２２と定義する。

ここで、本発明の実施の形態１における成膜装置１００において、分解領域２２のサセプタ５の、ガスチャネル７に供給されるガスの流通方向に沿った方向の長さ（図１におけるＬ２）は、成膜を行なう基板１１の主表面の最大幅（図２におけるＬ３）の１／２以上の長さを有することが好ましい。専ら未反応のガスを分解するための領域としての分解領域２２を、上述した長さ分以上設けることにより、未反応の残留ガスを完全に分解することができる。その結果、分解領域２２の最下流（図１における分解領域２２の右端部）から排気されるガスに、未反応の残留ガスが混合することを抑制することができる。

なお、分解領域２２を構成するたとえば断熱材３や石英管１についてもサセプタ５と同様に、ガスチャネル７に供給されるガスの流通方向に沿った方向の長さ（図１におけるＬ２）は、成膜を行なう基板１１の主表面の最大幅（図２におけるＬ３）の１／２以上の長さを有することが好ましい。しかし、断熱材３や石英管１については上記長さがＬ３の１／２以上の長さである条件を満たさなくてもよい。

以上において、上述した成膜を行なう基板１１の主表面の最大幅（図２におけるＬ３）とは、基板１１の主表面における最大の寸法を意味する。たとえばＳｉウェハのように、基板１１の主表面が円形を示す場合には、Ｌ３とは基板１１の主表面の直径のことである。また、たとえば基板１１の主表面が長方形の場合には、Ｌ３とは長方形の長辺の長さのことである。

上述したように成膜装置１００はＣＶＤ法を用いて基板１１の主表面上に所望の膜をエピタキシャル成長させる。基板１１としては、たとえばＳｉやＳｉＣ、ＳｉＧｅなどの半導体基板を用いることができる。そして、成膜の原料としてガス供給部９から供給するガスとしては、たとえばＳｉＨ_４やＣ_３Ｈ_８のほか、Ｓｉ_２Ｈ_６やＧｅＨ_４などを用いることができる。そしてこれらのそれぞれのガスを用いた場合に形成できる成膜の種類としては、たとえばＳｉＨ_４を用いればＳｉのエピタキシャル層、ＳｉＨ_４とＣ_３Ｈ_８、それにキャリアガスとしてのＨ_２（水素）を供給した場合にはＳｉＣのエピタキシャル層やＳｉＧｅなどを挙げることができる。

（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２に係る成膜装置の構成を示す、概略断面図である。図３に示す、本発明の実施の形態２に係る成膜装置２００は、上述した本発明の実施の形態１に係る成膜装置１００と、基本的に同様の構造を備えている。ただし、成膜装置２００は、いわゆる縦型の成膜装置であって、長軸方向、すなわちガス供給部９から供給したガスがガスチャネル７において流通する方向が鉛直方向に沿っている。すなわち、図１における成膜装置１００を、図３に示すようにガスが図の上下方向に流通するよう９０°回転させた構造となっている。このため、成膜装置２００では、成膜領域２１上に分解領域２２が積層配置された状態になっている。

ガスが上下方向に沿った方向に（具体的には下方から上方に向けて）流通する成膜装置２００においても、ガスが左右方向（水平方向）に沿った方向に流通する成膜装置１００と同様に、分解領域２２を設けていることにより、成膜領域２１にて分解しなかった未反応のガスを、分解領域２２において加熱により分解することができるという効果を奏する。なお、ガス供給部９から供給される成膜の原料としてのガスは、ガスチャネル７の下方からガスチャネル７に導入され、ガスチャネル７中を上方に向けて流通する。したがって図３に示す成膜装置２００のように、ガスの上流側に位置する成膜領域２１が下側に、ガスの下流側に位置する分解領域２２が上側になるように配置することが好ましい。

本発明の実施の形態２は、上述した各点においてのみ、本発明の実施の形態１と異なる。すなわち、本発明の実施の形態２において、上述しなかった構成や条件、手順や効果などは、全て本発明の実施の形態１に順ずる。

（実施の形態３）
図４は、本発明の実施の形態３に係る成膜装置の構成を示す、概略断面図である。図４に示す、本発明の実施の形態３に係る成膜装置３００は、上述した本発明の実施の形態１に係る成膜装置１００と、基本的に同様の構成を備えている。ただし、図４に示すように成膜装置３００は、分解領域２２におけるガスチャネル７の、ガスの流通方向に垂直な方向における断面積（図２におけるガスチャネル７の面積に相当するもの）が、成膜領域２１におけるガスチャネル７の、ガスの流通方向に垂直な方向における断面積よりも小さくなっている。以上の点においてのみ、成膜装置３００は成膜装置１００と異なっている。

上述したように、たとえば本発明の実施の形態１に係る成膜装置１００においても、成膜領域２１において成膜に用いられず、かつ加熱により分解もされなかった未反応の残留ガスは、成膜領域２１の下流側に配置されている分解領域２２のガスチャネル７を流通する間に、分解領域２２のサセプタ５からの熱により加熱、分解される。この分解領域２２の、流路に沿った方向の長さ（図１におけるＬ２）を十分に設けることにより、分解領域２２において残留ガスを確実に分解することができる。ここで分解領域２２のガスチャネル７において、未反応の残留ガスをより確実に加熱して分解するため、分解領域２２におけるガスチャネル７の断面積を、成膜領域２１におけるガスチャネル７の断面積よりも小さくする。

分解領域２２におけるガスチャネル７の断面積を小さくすることにより、分解領域２２において、サセプタ５表面からの距離が相対的に遠いと考えられる、ガスチャネル７の上下方向の中央付近（ガスの流通方向に垂直な断面における中央付近）に存在するガスについても、サセプタ５表面までの距離を縮めることができる。したがって、ガスチャネル７の断面においてサセプタ５表面近傍からガスチャネル７の中央部にまで、サセプタ５からの熱を確実に伝えることができる。この結果、分解領域２２においてガスチャネル７を流通する未反応の残留ガスのすべてに対して、確実にサセプタ５の熱を伝播させ、当該残留ガスを分解することができる。このため、より確実に、未反応の残留ガスが成膜装置１００の外部に排気されるという問題の発生を抑制できる。

なお、上述した、分解領域２２のガスチャネル７における残留ガスを確実に分解するための熱をガスチャネル７の断面全体に（ガスチャネル７の断面における端部から中央部にまで）伝えるという効果を奏するためには、分解領域２２におけるガスチャネル７の断面積は、成膜領域２１におけるガスチャネル７の断面積の２／３以下とすることが好ましい。一方、分解領域２２におけるガスチャネル７の断面積があまり小さくなると、分解領域２２における圧力損失が大きくなり、ガスの流れが妨げられる恐れもある。そのため、分解領域２２におけるガスチャネル７の断面積は、成膜領域２１におけるガスチャネル７の断面積の１／３以上とすることが好ましい。

また、分解領域２２におけるガスチャネル７の断面積を成膜領域２１におけるガスチャネル７の断面積に比べて小さくするためには、図４に示すように、ガスチャネル７の領域の上下方向の幅（高さ）を小さくすることが好ましい。このようにすれば、横方向の幅を小さくする場合よりも、基板１１の本体部３０への出し入れが容易になるという効果をえることができる。

また、分解領域２２におけるガスチャネル７の断面積を成膜領域２１におけるガスチャネル７の断面積より小さくする場合には、分解領域２２におけるガスチャネル７の高さとともに幅も成膜領域２１より狭くするようにしてもよい。

なお、上述した本発明の実施の形態２に係る、図３に示したようなガスの流通方向が上下方向である成膜装置２００に対して、成膜装置３００のように、分解領域２２におけるガスチャネル７の断面積を小さくした構造を適用することもできる。

本発明の実施の形態３は、上述した各点においてのみ、本発明の実施の形態１と異なる。すなわち、本発明の実施の形態３において、上述しなかった構成や条件、手順や効果などは、全て本発明の実施の形態１に順ずる。

（実施の形態４）
図５は、本発明の実施の形態４に係る成膜装置の構成を示す、概略断面図である。図５に示す、本発明の実施の形態４に係る成膜装置４００は、上述した本発明の実施の形態１に係る成膜装置１００や、本発明の実施の形態３に係る成膜装置３００と、基本的に同様の態様を備えている。ただし、図５に示すように成膜装置４００は、分解領域２２におけるガスチャネル７の断面積が、ガスの流通方向における上流側から下流側（図の左側から右側）に向けて単調減少している。異なる観点から言えば、分解領域２２ではガスチャネル７の側壁は上流側から下流側に向けて、ガスチャネル７の中央部に近づくようにテーパー状に形成されている。以上の点においてのみ、成膜装置４００は成膜装置１００と異なっている。

成膜装置４００においても、成膜装置３００と同様に、分解領域２２におけるガスチャネル７の断面積を成膜領域２１のガスチャネル７に比べて小さくすることにより、分解領域２２におけるガスチャネル７において、未反応の残留ガスに対して確実に熱を伝播することを可能としている。

また、成膜装置３００のように、成膜領域２１と分解領域２２とのガスチャネル７の断面積をステップ状に変化させた場合、ガスチャネル７を流通するガスが成膜領域２１と分解領域２２との境界におけるステップにて乱流を起こす可能性がある。しかし、図５に示した成膜装置４００では、分解領域２２において上流側でのガスチャネル７の断面積は成膜領域２１のガスチャネル７の断面積と同じであり、分解領域２２において当該断面積が徐々に小さくなっている。このため、成膜領域２１と分解領域２２との境界部で乱流が発生する可能性を低減できる。したがって、ガスの流れが乱れて基板１１上に形成される膜の膜質に影響が及ぶといった問題の発生を抑制できる。

なお、上述した本発明の実施の形態２に係る、図３に示したガスの流通方向が上下方向である成膜装置２００に対して、成膜装置４００のように、分解領域２２におけるガスチャネル７の断面積を徐々に小さくした構造を用いてもよい。

本発明の実施の形態４は、上述した各点においてのみ、本発明の実施の形態３と異なる。すなわち、本発明の実施の形態４において、上述しなかった構成や条件、手順や効果などは、全て本発明の実施の形態１または３に順ずる。

（実施の形態５）
図６は、本発明の実施の形態５に係る成膜装置の構成を示す、概略断面図である。図６に示す、本発明の実施の形態５に係る成膜装置５００は、上述した本発明の実施の形態１に係る成膜装置１００と、基本的に同様の態様を備えている。ただし、図６に示すように成膜装置５００は、電力供給部としての高周波コイル２が、成膜領域２１に位置するコイル２３と分解領域２２に位置するコイル２４とに分かれており、これらは独立して制御できる、すなわちコイル２３とコイル２４とが別々に、サセプタ５の別の領域を加熱することができる構成となっている。より具体的には、コイル２３は成膜領域２１のサセプタ５に電力を供給して加熱し、コイル２４は分解領域２２のサセプタ５に電力を供給して加熱する。

このように、成膜領域２１のサセプタ５の加熱温度と分解領域２２のサセプタ５の加熱温度とを独立に制御できるようにすれば、成膜領域２１においては成膜反応に最適な加熱温度となるよう成膜領域２１の高周波コイル２に投入される電力を制御する一方、分解領域２２においては残留ガスの分解に適した温度となるように分解領域２２の高周波コイル２に投入される電力を制御することが可能になる。より具体的には、分解領域２２のサセプタ５の加熱温度を成膜領域２１のサセプタの加熱温度よりも高くなるように制御することができる。

成膜装置５００においても、上述した各実施の形態に係る成膜装置と同様に、成膜領域２１において成膜に用いられず、かつ加熱により分解もされなかった未反応の残留ガスを分解領域２２のガスチャネル７において分解できる。また、成膜装置５００においては、たとえば分解領域２２のサセプタ５の加熱温度を成膜領域２１の加熱温度よりも高くなるように調整することができる。このようにすれば、たとえばサセプタ５の熱が伝播しにくい、分解領域２２のガスチャネル７の中央付近の領域（図６における上下方向の中央付近）に存在する、未反応の残留ガスも十分に加熱することができる。その結果、熱が伝わりにくい領域（ガスチャネル７の中央付近の領域）に存在する残留ガスについても十分に加熱し、確実に分解することができる。

なお、本発明の実施の形態５における成膜装置５００においても、分解領域２２におけるサセプタ５は、成膜領域２１におけるサセプタ５と、長軸方向に関して連結されていてもよい。また、成膜領域２１におけるサセプタ５の加熱温度と分解領域２２におけるサセプタ５の加熱温度とを独立に制御することが可能であるので、成膜装置５００において、成膜領域２１のサセプタ５と分解領域２２のサセプタ５とを一体としたものを用いてもよい。ただし、成膜装置５００においては、成膜領域２１におけるサセプタ５と分解領域２２におけるサセプタ５とが別体であることがより好ましい。このようにすれば、成膜領域２１におけるコイル２３は成膜領域２１におけるサセプタ５を、分解領域２２におけるコイル２４は分解領域２２におけるサセプタ５を、それぞれ独立に、より効率よく加熱することができる。

また、成膜装置５００のように、成膜領域２１のサセプタ５と分解領域２２のサセプタ５との加熱温度を独立に制御できる構成を、たとえば上述した成膜装置２００、３００、４００のいずれかに組み合わせて用いてもよい。たとえば上述した本発明の実施の形態３に係る成膜装置３００に対して、成膜領域２１のサセプタ５と分解領域２２のサセプタ５との加熱温度を独立に制御できる構成を導入する。このようにすれば、分解領域２２のガスチャネル７における未反応の残留ガスは、断面積が小さくなっていることと、分解領域２２でのサセプタ５の加熱温度を成膜領域２１でのサセプタ５の加熱温度よりも高くすることとの相乗効果により、成膜装置３００よりもさらに確実に、未反応の残留ガスを加熱して完全に分解することができる。

本発明の実施の形態５は、上述した各点においてのみ、本発明の実施の形態１と異なる。すなわち、本発明の実施の形態５において、上述しなかった構成や条件、手順や効果などは、全て本発明の実施の形態１に順ずる。

今回開示された各実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上述した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明は、成膜装置において、成膜するために導入するガスが分解されないまま排気されることを抑制する技術として、特に優れている。

本発明の実施の形態１に係る成膜装置の構成を示す、概略断面図である。 図１の線分ＩＩ−ＩＩにおける概略断面図である。 本発明の実施の形態２に係る成膜装置の構成を示す、概略断面図である。 本発明の実施の形態３に係る成膜装置の構成を示す、概略断面図である。 本発明の実施の形態４に係る成膜装置の構成を示す、概略断面図である。 本発明の実施の形態５に係る成膜装置の構成を示す、概略断面図である。 従来より用いられるＣＶＤ法を用いた成膜装置の内部の構成を示す概略断面図である。

符号の説明

１ 石英管、２ 高周波コイル、３ 断熱材、５ サセプタ、７ ガスチャネル、９ ガス供給部、１１ 基板、２１ 成膜領域、２２ 分解領域、２３，２４ コイル、３０ 本体部、１００，２００，３００，４００，５００，６００ 成膜装置。

Claims (8)

1. 成膜を行なうためのガスを供給するガス供給部と、
   成膜を行なう基板を成膜を行なうための所定の温度にするための加熱部と、
   前記ガス供給部から供給されるガスを用いて成膜を行なう成膜領域とを備えた成膜装置であって、
   前記成膜装置の内部に供給された前記ガスを分解する分解領域をさらに備えており、
   前記分解領域は、前記ガスの流通方向において前記成膜領域の下流側に配置される、成膜装置。
2. 前記加熱部は、
   電力を供給する電力供給部と、
   供給された電力を熱に変えるサセプタとを含んでおり、
   前記電力供給部および前記サセプタは、前記成膜領域から前記分解領域まで前記流通方向に連続して延在する、請求項１に記載の成膜装置。
3. 前記電力供給部は、前記成膜領域に位置する部分と前記分解領域に位置する部分とで、独立して制御可能である、請求項２に記載の成膜装置。
4. 前記サセプタは、前記成膜領域に位置する部分と前記分解領域に位置する部分とが別体である、請求項２または３に記載の成膜装置。
5. 前記分解領域の前記サセプタの、前記ガスの流通方向に沿った方向の長さは、前記成膜領域において成膜を行なう前記基板の主表面の最大幅の１／２以上の長さを有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の成膜装置。
6. 前記サセプタは、前記ガスが流通するガスチャネルを形成しており、
   前記分解領域における前記ガスチャネルの、前記ガスの流通方向に垂直な方向における第１の断面積は、前記成膜領域における前記ガスチャネルの、前記ガスの流通方向に垂直な方向における第２の断面積よりも小さい、請求項１〜５のいずれか１項に記載の成膜装置。
7. 前記第１の断面積は、前記第２の断面積の２／３以下である、請求項６に記載の成膜装置。
8. 前記第１の断面積が、前記ガスの流通方向における上流側から下流側に向けて単調減少する、請求項６または７に記載の成膜装置。

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