JP2015073000A - 成膜装置及び成膜方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】成膜室内にパーティクルが発生することを抑制する。
【解決手段】成膜装置は、基板上に成膜を行う成膜室と、前記成膜室の側壁内側に設けられる円筒型のライナと、前記成膜室の上部に設けられ、前記ライナの内側にプロセスガスを供給する第１ガス噴出孔を有するプロセスガス供給部と、前記成膜室内で前記ライナの外側に設けられ、前記基板を上方から加熱する第１ヒータと、前記基板を下方から加熱する第２ヒータと、前記第１ガス噴出孔よりも前記成膜室の側壁側にシールドガスを供給する複数の第２ガス噴出孔を有するシールドガス供給部と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、成膜装置及び成膜方法に関する。
従来から、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)等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工程では、ウェーハ等の基板に単結晶薄膜を気相成長させて成膜するエピタキシャル成長技術が利用される。
エピタキシャル成長技術に使用される成膜装置では、常圧または減圧に保持された成膜室の内部に、例えば、ウェーハを載置する。そして、このウェーハを加熱しながら成膜室内に、成膜のための原料となるガス（以下、単に原料ガスとも言う。）を供給する。すると、ウェーハの表面で原料ガスの熱分解反応および水素還元反応が起こり、ウェーハ上にエピタキシャル膜が成膜される。
膜厚の大きなエピタキシャルウェハを高い歩留まりで製造するには、均一に加熱されたウェーハの表面に新たな原料ガスを次々に接触させて、気相成長の速度を向上させる必要がある。そこで、ウェー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）。
従来の成膜装置では、成膜室の上部に、原料ガスを供給するガス供給部が設けられている。また、ガス供給部には、原料ガスの吐出孔が多数形成されたシャワープレートが接続されている。このシャワープレートを用いることにより、成膜室内での原料ガスの流動を均一にし、原料ガスをウェーハ上に均一に供給している。
特開平５−１５２２０７号公報
ＳｉＣエピタキシャル成長などにおいて、１６００℃以上の高温加熱が必要となることから、ウェーハを下方のみならず上方からも加熱する補助ヒータを設けた成膜装置が用いられている。このような高温加熱を行う成膜装置において、供給された原料ガスが成膜室の内壁面に接触し、内壁面に膜が堆積し、この内壁面に堆積した膜が剥がれ落ちて、パーティクルが発生するという問題があった。また、その堆積物のクリーニングのためガス供給部からエッチングガスを供給した場合に、成膜室の内壁部材を腐食し、パーティクルが発生するという問題もあった。さらに、昇温及び冷却に時間がかかるという問題が生じていた。
本発明は、パーティクルの発生を抑制し、昇温、冷却時間の短縮が可能な成膜装置及び成膜方法を提供することを目的とする。
本発明の一態様による成膜装置は、基板上に成膜を行う成膜室と、前記成膜室の側壁内側に設けられる円筒型のライナと、前記成膜室の上部に設けられ、前記ライナの内側にプロセスガスを供給する第１ガス噴出孔を有するプロセスガス供給部と、前記成膜室内で前記ライナの外側に設けられ、前記基板を上方から加熱する第１ヒータと、前記基板を下方から加熱する第２ヒータと、前記第１ガス噴出孔よりも前記成膜室の側壁側にシールドガスを供給する複数の第２ガス噴出孔を有するシールドガス供給部と、を備える。
本発明の一態様による成膜装置は、前記プロセスガス供給部は、水平方向に配置され、複数の前記第１ガス噴出孔と接続される複数のガス流路を有するシャワープレートを備えることを特徴とする。
本発明の一態様による成膜装置は、前記プロセスガス供給部は、ＳｉＣソースガス、又はエッチングガスを含むガスを供給することを特徴とする。
本発明の一態様による成膜装置は、ガスを切り替えて供給するガス切替部をさらに備え、前記ガス切替部は、前記成膜室内の昇温時にアルゴンガスを供給し、前記成膜室内の冷却時に水素ガスを供給することを特徴とする。
本発明の一態様による成膜方法は、成膜室内にＳｉＣ基板を搬入し、前記成膜室の上部に設けられたシャワープレートを介して、前記成膜室内に、ＳｉＣソースガスを含むプロセスガスを供給して、前記ＳｉＣ基板上への成膜を行い、前記シャワープレートよりも前記成膜室の側壁側にシールドガスを噴き出すことを特徴とする。
本発明の一態様によれば、成膜室内にパーティクルが発生することを抑制できる。
本発明の第１の実施形態による成膜装置の概略構成図。 シャワープレートを基板側から見た模式的な平面図。 シャワープレートの断面図。 シャワープレート及び噴き出し部を基板側から見た模式的な平面図。 第２の実施形態による棒状部材を説明する図。 棒状部材が挿入されたガス流路の模式図。 本発明の第３の実施形態によるプロセスガス供給機構の概略構成図。 本発明の第４の実施形態による成膜装置の要部概略構成図。 本発明の第５の実施形態による成膜装置の概略構成図。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（第１の実施形態）図１は、本発明の第１の実施形態による成膜装置の概略構成図である。
成膜処理の対象である試料として、ＳｉＣからなる基板１０１が用いられる。図１では、サセプタ１０２に基板１０１を載置した状態を示している。そして、サセプタ１０２上に載置された基板１０１上に、ＳｉＣエピタキシャル膜を形成するための原料となる複数種類のガス（プロセスガス）Ｇ１を供給し、基板１０１上で気相成長反応させて成膜を行う。
成膜装置１００は、基板１０１上で気相成長をさせてＳｉＣエピタキシャル膜の成膜を行う成膜室として、チャンバ１０３を有する。
チャンバ１０３の内部において、サセプタ１０２が、回転部１０４の上方に設けられている。サセプタ１０２は、開口部を有して構成されたリング状の形状を有する。そして、サセプタ１０２は、サセプタ１０２の内周側に座ぐりが設けられ、この座ぐり内に基板１０１の外周部を受け入れて支持する構造を有する。また、サセプタ１０２は、高温下にさらされることから、例えば、等方性黒鉛の表面にＣＶＤ法によって高耐熱な高純度のＳｉＣを被覆して構成される。
なお、サセプタ１０２の構造は、図１に示すものに限定されない。例えば、その開口部を塞ぐ部材を設けてサセプタを構成することが可能である。
回転部１０４は、円筒部１０４ａと回転軸１０４ｂを有している。回転部１０４では、円筒部１０４ａの上部でサセプタ１０２を支持している。そして、回転軸１０４ｂが図示しないモータによって回転することにより、円筒部１０４ａを介してサセプタ１０２が回転する。こうして、サセプタ１０２の上に基板１０１が載置された場合、その基板１０１を回転させることができる。
図１において、円筒部１０４ａは、上部が開口する構造を有し、上部が解放された構造である。円筒部１０４ａ内には、ヒータ（主ヒータ）１２０が設けられている。ヒータ１２０には抵抗加熱ヒータを用いることが可能であり、例えば不純物がドープされたカーボン（Ｃ）材で構成される。ヒータ１２０は、回転軸１０４ｂ内に設けられた略円筒状の石英製のシャフト１０８の内部を通る配線（図示せず）によって給電され、基板１０１をその裏面から加熱する。
また、円筒部１０４ａ内には、ヒータ１２０による加熱を効率的に行うために、ヒータ１２０の下方にリフレクタ１１０が設けられている。リフレクタ１１０は、カーボン、ＳｉＣ、又はＳｉＣを被覆したカーボンなどの耐熱性の高い材料を用いて構成される。また、リフレクタ１１０の下方には断熱材１１１が設けられており、ヒータ１２０からの熱がシャフト１０８等に伝わることを防止することができ、加熱時のヒータ電力を抑制することもできる。
シャフト１０８の内部には、基板昇降手段として昇降ピン１１２が配置されている。昇降ピン１１２の下端は、シャフト１０８の下部に設けられた図示されない昇降装置まで伸びている。そして、その昇降装置を動作させて昇降ピン１１２を上昇または下降させることができる。この昇降ピン１１２は、基板１０１のチャンバ１０３内への搬入とチャンバ１０３外への搬出の時に使用される。昇降ピン１１２は基板１０１を下方から支持し、持ち上げてサセプタ１０２から引き離す。そして、基板１０１の搬送用ロボット（図示されない）との間で基板１０１の受け渡しができるように、基板１０１を回転部１０４上のサセプタ１０２から離れた上方の所定の位置に配置するように動作する。
また、チャンバ１０３内には、成膜処理が行われる成膜領域と、チャンバ１０３の側壁（内壁）１０３ａとを仕切る円筒型のライナ１３０が設けられている。ライナ１３０は、カーボン又はＳｉＣを被覆したカーボンなどの耐熱性の高い材料を用いて構成される。
ライナ１３０と側壁１０３ａとの間には、基板１０１を上方から加熱する補助ヒータ１３１が設けられている。補助ヒータ１３１は例えば抵抗加熱型のヒータである。また、補助ヒータ１３１と側壁１０３ａとの間には断熱材１３２が設けられており、補助ヒータ１３１からの熱がチャンバ１０３に伝わることを防止する。このことにより、加熱時のヒータ電力を抑制することができる。
成膜装置１００のチャンバ１０３の上部には、シャワープレート１２４が設けられている。シャワープレート１２４は、ＳｉＣエピタキシャル膜を形成するためのＳｉＣソースガスを含むプロセスガスＧ１を、基板１０１の表面に向けてシャワー状に供給するように機能する。シャワープレート１２４は、所定の厚みを持った板状の形状を有する。シャワープレート１２４は、ステンレス鋼やアルミニウム合金等の金属材料を用いて構成することができる。
シャワープレート１２４の内部には、ガス流路１２１が複数設けられている。
図２は、シャワープレート１２４を基板１０１側から見た模式的な平面図である。また、図３は図２のＡ−Ａ線に沿った模式的な断面図である。
成膜装置１００では、エピタキシャル膜を形成するために、複数種類のガスＧ１を用いることができる。例えば、ガスＧ１は３種類のガスからなり、この３種類のガスを、シャワープレート１２４を用いてチャンバ１０３内に導入するとともに、チャンバ１０３内でそれぞれを整流し、３種類のガスそれぞれを基板１０１の表面に向けて供給する。図２に示すシャワープレート１２４は、３種類の各ガスを混合させることなく、分離したままチャンバ１０３内の基板１０１に供給するように構成されている。
なお、エピタキシャル膜を形成するために使用するガスの種類は３種類に限られず、３種類より多くてもよいし、少なくてもよい。以下、３種類のガスを用いる場合について説明する。
図２に示すシャワープレート１２４は、その内部にガス流路１２１として、６本のガス流路１２１−１〜１２１−６が設けられている。チャンバ１０３内の基板１０１は、サセプタ１０２上で水平に配置されている。したがって、シャワープレート１２４は、成膜装置１００において、基板１０１側に向けられてそれと対向するシャワープレート１２４の第１面が、水平となるように設置されることが好ましい。その場合、シャワープレート１２４内部のガス流路１２１−１〜１２１−６は、シャワープレートの第１面に沿うように設けられることが好ましく、シャワープレート１２４が設置された状態で、それぞれが水平に延びるように形成されることが好ましい。そして、ガス流路１２１−１〜１２１−６は、シャワープレート１２４の内部で、所定の間隔で配列されることが好ましい。
本実施形態では、１種類のガスに対し２本のガス流路１２１を対応させ、３種類のガスを使用するため、合計６本のガス流路１２１を設けているが、ガス流路１２１の数は６本に限定されない。複数種類のガスの各々について任意の本数のガス流路１２１を対応させることができる。
シャワープレート１２４は、その端部にガス供給路１２２を有する。ガス供給路１２２は、ガス流路１２１−１〜１２１−６のそれぞれと交差するように配設される。例えば、図２に示すように、ガス供給路１２２は、ガス流路１２１との間で、マトリクス状をなすように配設される。図２では、使用するガスの種類数に対応し、ガス供給路１２２として３本のガス供給路１２２−１〜１２２−３が設けられた例が示される。
３本のガス供給路１２２−１〜１２２−３のそれぞれは、６本のガス流路１２１−１〜１２１−６のそれぞれと交差している。そして、ガス供給路１２２−１〜１２２−３は、ガス流路１２１−１〜１２１−６との交差部のうちの所定の一部で接続部１４１を構成し、ガス流路１２１−１〜１２１−６とガス配管接続している。例えば、ガス供給路１２２−１とガス流路１２１−１との交差部に接続部１４１が構成されている。
ガス供給路１２２は、ガス管（図示せず）を介して、ガスボンベを用いて構成されたガス供給部（図示せず）と接続される。例えば、基板１０１上にＳｉＣエピタキシャル膜を成膜する場合、ガス供給部からは、炭素のソースガスや珪素のソースガスが供給される。
また、成膜装置１００は、成膜処理だけでなく、エッチング処理を行うことができる。この場合、ガス供給部からは、プロセスガスＧ１として、ＨＣｌ等のエッチングガスが供給される。
図２及び図３に示すように、シャワープレート１２４は、ガス流路１２１−１〜１２１−６のそれぞれとチャンバ１０３の成膜領域とを、基板１０１側に向けられる第１の面の側で連通するように穿設された複数のガス噴出孔１２９を有する。ガス噴出孔１２９は、ガス流路１２１−１〜１２１−６それぞれの配設位置に穿設され、シャワープレート１２４の面内で、互いに所定の間隔をあけて分散配置されるように構成されている。シャワープレート１２４では、複数種類のガスＧ１を混合せず、分離した状態で、基板１０１に向けてシャワー状に供給することができる。
図１及び図３に示すように、シャワープレート１２４は、ガス噴出孔１２９の形成された、基板１０１の側に向けられる第１の面と対向する第２の面の側に、内部を冷却水等の冷媒が通る中空の水冷ユニット１４２が設けられている。水冷ユニット１４２を備えることにより、シャワープレート１２４では冷却が可能となり、高温の状態になることが抑えられる。
図１に示すように、チャンバ１０３の上部、具体的にはライナ１３０の上部かつシャワープレート１２４の下部に、シールドガスＧ２を噴出するガス噴出孔１５１を備えた噴き出し部１５０が設けられている。シールドガスＧ２は、例えば水素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガスであり、ＳｉＣソースガスを含むプロセスガスＧ１との反応性が低いガスである。なお、シールドガスは、単体のガスであっても、これらの混合ガスであってもよい。
ガス噴出孔１５１は、シャワープレート１２４のガス噴出孔１２９よりもチャンバ１０３の側壁１０３ａ側に位置する。より詳細には、ガス噴出孔１５１の水平方向（図中左右方向）の位置は、ガス噴出孔１２９とライナ１３０との間にあり、ライナ１３０に沿って成膜領域にシールドガスＧ２を鉛直下向きに供給する。
チャンバ１０３の下部には、ガス噴出孔１２９、１５１から供給されたガスを排気するためのガス排気部１２５が設けられている。ガス排気部１２５は、調整バルブ１２６および真空ポンプ１２７からなる排気機構１２８に接続している。排気機構１２８は、図示しない制御機構により制御されてチャンバ１０３内を所定の圧力に調整する。
図４は、シャワープレート１２４及び噴き出し部１５０を基板１０１側から見た模式的な平面図である。図４に示すように、噴き出し部１５０は、シャワープレート１２４の外周部に設けられている。
噴き出し部１５０のガス噴出孔１５１から鉛直下向きに供給されるシールドガスＧ２は、シャワープレート１２４のガス噴出孔１２９から供給されるＳｉＣソースガスを含むプロセスガスＧ１がライナ１３０に接触することを防止する。このことにより、成膜用のＳｉＣソースガスを含むプロセスガスＧ１がライナ１３０に接触してライナ１３０に膜が堆積することを防止できる。従って、ライナ１３０に堆積した膜が剥がれ落ちてパーティクルが発生することを防止できる。
また、シャワープレート１２４のガス噴出孔１２９からエッチング用のプロセスガスＧ１が供給される場合、シールドガスＧ２は、エッチングガスからライナ１３０を保護し、ライナ１３０の腐食を防止する。腐食を防止することで、ライナ１３０を構成する部材によりパーティクルが発生することを防止できる。
上記第１の実施形態において、シャワープレート１２４の上部に放射温度計を設け、基板１０１の温度を測定できるようにしてもよい。この場合、シャワープレート１２４の一部に石英ガラス窓を設け、石英ガラス窓を介して放射温度計で基板１０１の温度を測定する。
また、シャワープレートの下面に石英プレートを設けてもよい。シャワープレート表面取り外して薬液洗浄を行うことが可能なため、さらなるパーティクルの低減を図ることができる。
さらに、上記第１の実施形態においてシャワープレート１２４を設けているが、シャワープレートを介さないでプロセスガスＧ１を供給する場合でも、同様の効果を得ることができる。
そして、複数種のプロセスガスＧ１は、混合して供給しても、分離して供給してもよい。
（第２の実施形態）本実施形態は、図２に示す第１の実施形態と比較して、ガス流路１２１の一端がシャワープレート１２４を水平方向に貫通するようにトンネル状に形成され、ガス流路１２１に図５示す棒状部材３１０が挿入される点が異なる。
ガス流路１２１は、断面形状が円形であり、シャワープレート１２４を水平方向に貫通する一端が開閉可能となっている。ガス流路１２１の一端を開くことで、棒状部材３１０を装着／脱着することができる。また、ガス流路１２１の一端を閉じることで、ガスが流出することを防止できる。
図５は、シャワープレート１２４のガス流路１２１に挿入される棒状部材３１０の構造を説明する図であり、図５（ａ）は棒状部材３１０の平面図であり、図５（ｂ）は棒状部材３１０の側面図であり、図５（ｃ）は図５（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
棒状部材３１０は、本体部３１２と、シャワープレート１２４のガス噴出孔１２９の位置に合わせて設けられた突起部３１４とを有している。突起部３１４は、水平方向の断面形状がガス噴出孔１２９とほぼ同じであり、ガス噴出孔１２９に嵌合するように構成されている。
また、棒状部材３１０には、本体部３１２及び突起部３１４を上下に貫通する貫通孔３１６が設けられている。貫通孔３１６の径は、ガス噴出孔１２９の径よりも小さくなっている。
図６は、棒状部材３１０が挿入されたガス流路１２１の模式図である。棒状部材３１０がガス流路１２１に挿入され、ガス噴出孔１２９に突起部３１４が嵌合されると、ガス流路１２１の内部では、ガス流路１２１と棒状部材３１０の本体部３１２との間に空間が形成され、ガスの流路が確保される。
突起部３１４がガス噴出孔１２９に嵌合されると、貫通孔３１６がガス流路とチャンバ１０３の成膜領域とを連通するガス噴出孔として機能する。
このように、ガス流路１２１に挿入された棒状部材３１０は、ガス流路１２１とチャンバ１０３内とを連通する複数のガス噴出孔１２９の少なくとも一部を塞ぐ閉塞部材として機能する。
なお、棒状部材３１０を中空の円筒形状として、その外径をガス流路１２１の内径と合わせることで突起部３１４を無くし、かつ貫通孔３１６とガス噴出孔１２９の位置を正確に合わすことで、貫通孔３１６がガス流路とチャンバ１０３の成膜領域とを連通するガス噴出孔として機能させるとともに、ガス流路１２１とチャンバ１０３内とを連通する複数のガス噴出孔１２９の少なくとも一部を塞ぐ閉塞部材として機能させるようにしてもよい。
貫通孔３１６の径に応じて、ガス噴出孔１２９の閉塞度が変わる。貫通孔３１６の径が大きい程、ガス噴出孔１２９の閉塞度は小さく、貫通孔３１６の径が小さい程、ガス噴出孔１２９の閉塞度は大きい。また、貫通孔３１６を設けないことで、ガス噴出孔１２９を塞ぐことができる。
従って、貫通孔３１６の径を変えることで、既に穿設されているガス噴出孔１２９とは異なる、所望の径のガス噴出孔から、プロセスガスＧ１を基板１０１へ向けて噴出させることができる。このことにより、ガス流速の均一性を向上させることができる。
また、貫通孔３１６の有無を変えることで、既に穿設されている複数のガス噴出孔１２９の中で実際に使用するものを選択することができる。すなわち、各ガス流路１２１に設けられたガス噴出孔１２９のうち所望のガス噴出孔１２９を、棒状部材３１０の貫通孔３１６が形成されていない突起部３１４で塞ぐことができる。このことにより、使用するガス噴出孔１２９の選択を行い、基板１０１に向けてプロセスガスＧ１を噴出させることができる。
基板１０１のサイズが小さい場合は、棒状部材３１０の貫通孔３１６を、中心部近傍のみに選択的に設け、本体部３１２の両端に近い部分には設けないようにすることが好ましい。この場合、ガス流路１２１に設けられた複数のガス噴出孔１２９のうち、端の部分にあるものが棒状部材３１０の突起部３１４によって塞がれる。そして、プロセスガスＧ１を噴出できるガス噴出孔１２９としては、中心部分の近傍にあるものが選択される。このようにすることで、基板１０１のサイズに合わせた最適なガス供給が可能となり、ガスの利用効率を向上させることができる。
（第３の実施形態）上記第１の実施形態では、図２に示すように、ガス供給路１２２がガス流路１２１と交差し、交差部のうちの所定の一部で接続部１４１を構成し、ガス供給路１２２が、図示しないガス管を介して、ガス供給部と接続される。そして、ガス供給部から供給されたプロセスガスＧ１が、ガス管、ガス供給路１２２、及びガス流路１２１を介してガス噴出孔１２９より噴出されるように構成されている。
これに対し、本実施形態では、図７に示すように、ガス供給部から供給されたＳｉＣソースガスを含むプロセスガスＧ１が、ガス管４１０、連結管４１２Ａ、４１２Ｂ、及びガス流路１２１を介して、ガス噴出孔１２９より噴出されるように構成されている。また、本実施形態では、ガス管４１０が、２つのガス管４１０Ａ、４１０Ｂに分岐し、ガス管４１０Ａ、４１０Ｂがそれぞれ連結管４１２Ａ、４１２Ｂによりガス流路１２１に接続するように構成されている。なお、図７（ａ）は側面図であり、図７（ｂ）は平面図である。
ガス管４１０Ａには、開閉可能な連結部４１４ａ〜４１４ｄが設けられており、ガス管４１０Ｂには、開閉可能な連結部４１４ｅ〜４１４ｈが設けられている。また、ガス流路１２１には、連結部４１４ａ〜４１４ｈに対応した連結部４１６ａ〜４１６ｈが設けられている。連結部４１４ａ〜４１４ｈ及び連結部４１６ａ〜４１６ｈは、連結管４１２Ａ、４１２Ｂの端部と連結可能な構成になっている。
連結管４１２Ａは、一端が連結部４１４ａ〜４１４ｄのいずれかに連結され、他端が対応する連結部４１６ａ〜４１６ｄに連結される。また、連結管４１２Ｂは、一端が連結部４１４ｅ〜４１４ｈのいずれかに連結され、他端が対応する連結部４１６ｅ〜４１６ｇに連結される。連結管４１２Ａ、４１２Ｂが連結されていない連結部４１４ａ〜４１４ｈ、４１６ａ〜４１６ｈは閉じられている。
連結管４１２Ａ、４１２Ｂが連結された連結部４１６ａ〜４１６ｈから離れる程、ガス噴出孔１２９からのガス流速は下がる。
例えば、図７に示すように、連結管４１２Ａが連結部４１４ａ及び４１６ａを連結し、連結管４１２Ｂが連結部４１４ｈ及び４１６ｈを連結する場合、ガス流路１２１に設けられた複数のガス噴出孔１２９のうち、中心部のガス噴出孔１２９からのガス流速は、端部のガス噴出孔１２９からのガス流速よりも低くなる。
本実施形態では、連結管４１２Ａ、４１２Ｂが連結される連結部４１４ａ〜４１４ｈ、４１６ａ〜４１６ｈを適宜切り替えることができる。このようにすることで、複数のガス噴出孔１２９におけるガス流速を調整し、ガス流速の均一性を向上させることができる。
（第４の実施形態）図８に本発明の第４の実施形態に係る成膜装置の要部の概略構成を示す。本実施形態は、図１に示す第１の実施形態と比較して、シャワープレート１２４の下方にリフレクタ５１０が設けられている点が異なる。図８において、図１に示す第１の実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
リフレクタ５１０は、石英、又はＳｉＣを被覆したカーボンなどの耐熱性の高い材料を用いて構成される。リフレクタ５１０にはシャワープレート１２４のガス噴出孔１２９に合わせた孔５１２が形成されており、孔５１２の径はガス噴出孔１２９の径よりも僅かに大きい。リフレクタ５１０は、シャワープレート１２４の第１面（基板１０１に対向する面）に接触するように設置していてもよいし、２ｍｍ程度の間隔を空けて設置してもよい。
ガス噴出孔１２９から噴き出されたＳｉＣソースガスを含むプロセスガスＧ１は、リフレクタ５１０の孔５１２を介して基板１０１の表面に向けて供給される。
リフレクタ５１０を設けることで、チャンバ１０３内の熱がシャワープレート１２４を介して外部へ伝わることを防止できる。そのため、加熱時のヒータ電力を抑制するとともに、チャンバ１０３内の昇温に要する時間を短縮することができる。
ＳｉＣソースガスを含むプロセスガスＧ１にはシラン系ガスが供給されるため、石英からなるリフレクタ５１０を使用することが好ましい。シランガスの供給により、リフレクタ５１０にシランが堆積し得るが、石英からなるリフレクタ５１０は、薬液洗浄によりシラン堆積物を除去することができる。そのため、リフレクタ５１０の再利用が可能となり、コストを削減することができる。
（第５の実施形態）図９に本発明の第５の実施形態に係る成膜装置の概略構成を示す。本実施形態は、図１に示す第１の実施形態と比較して、チャンバ１０３の側壁１０３ａに沿う円筒型のライナ６１０と、ライナ６１０と側壁１０３ａとの間に、水素ガス及びアルゴンガスを切り替えて供給するガス供給部（ガス切替部）６２０とが設けられている点が異なる。図９において、図１に示す第１の実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
ライナ６１０は、成膜領域と、チャンバ１０３の側壁１０３ａとを仕切り、カーボン又はＳｉＣを被覆したカーボンなどの耐熱性の高い材料を用いて構成される。ライナ６１０は、ライナ１３０、補助ヒータ１３１、及び断熱材１３２よりも側壁１０３ａ側に設けられている。
ライナ６１０はチャンバ１０３内において上下方向に延びており、その上端は側壁１０３ａに接続されている。そのため、ライナ６１０と側壁１０３ａとの間の空間は上部が閉じられたものになっている。
また、ライナ６１０の下端はチャンバ１０３の底面より高い位置にあり、ライナ６１０とチャンバ１０３底面との間には所定の間隔が設けられている。チャンバ１０３の底面を基準としたライナ６１０の下端の高さは、ヒータ１２０の高さより低いことが好ましく、リフレクタ１１０の高さより低いことがさらに好ましい。また、リフレクタ１１０の下方に断熱材１１１が設けられている場合は、ライナ６１０の下端の高さを、断熱材１１１の高さより低くすることがさらに好ましい。
ライナ６１０と側壁１０３ａとの間には、ガス供給部６２０から供給されたガスを整流する整流板６１２が設けられている。整流板６１２は、例えば、径１ｍｍ程度の孔が複数形成されたリング状の石英プレートからなる。
ガス供給部６２０は、ライナ６１０と側壁１０３ａとの間に、水素ガス及びアルゴンガスを切り替えて供給する。例えば、ガス供給部６２０は、水素ガスが流れるガス管６２１、アルゴンガスが流れるガス管６２２、ガス管６２１、６２２に設けられたガス流量を調整するバルブ６２３、６２４、バルブの開度を制御する制御部（図示せず）、水素ガス及びアルゴンガスをチャンバ１０３内に導入する導入口６２５等から構成することができる。導入口６２５はライナ６１０の上端と整流板６１２との間の範囲で、ライナ６１０の上端近傍の高さに配置することが好ましい。
ガス供給部６２０によりチャンバ１０３内に供給されたガスは、整流板６１２により整流され、ライナ６１０と側壁１０３ａとの間の空間を流下し、ガス排気部１２５より排気される。
アルゴンガスは熱伝導率が低く、水素ガス、ヘリウムガスは熱伝導率が高い。そのため、ガス供給部６２０は、チャンバ１０３内の昇温時にアルゴンガスを供給する。ライナ６１０と側壁１０３ａとの間の空間を熱伝導率が低いアルゴンガスが流れることで、チャンバ１０３内の熱が外部へ伝わることを防止できる。このことにより、加熱時のヒータ電力を抑制するとともに、チャンバ１０３内の昇温に要する時間を短縮することができる。
また、ガス供給部６２０は、チャンバ１０３内の冷却時（降温時）に水素ガス又はヘリウムガスを供給する。ライナ６１０と側壁１０３ａとの間の空間を熱伝導率が高い水素ガスが流れることで、チャンバ１０３内の熱を外部へ伝わりやすくし、冷却速度を上げることができる。このことにより、チャンバ１０３内の冷却に要する時間を短縮することができる。
このように、側壁１０３ａを流れるシールドガスを、チャンバ１０３の加熱／冷却に連動して、熱伝導率の低いアルゴンガス又は熱伝導率の高い水素ガス又はヘリウムガスに切り替えることで、チャンバ１０３の昇降温に要する時間を短縮できる。
また、ライナ６１０を設け、ライナ６１０の下端の高さを、ヒータ１２０の高さより低くすることにより、ガス供給部６２０から供給されたガスが基板１０１の周辺に流れ込むことを防止できる。そのため、例えば、冷却の前処理として、成膜中にガス供給部６２０から水素ガスを供給し始めるようにしてもよい。
なお、シールドガスとして用いられる熱伝導率の低いアルゴンガス、熱伝導率の高い水素ガス、ヘリウムガスは、それぞれ、単体で用いても、熱伝導率や、プロセスガスとの反応性に大きく影響しない範囲で、他のガスを含んでもよい。
上記第５の実施形態において、ガス供給部６２０は、アルゴンガスと水素ガスの合計流量を一定に保つことが好ましい。このことにより、チャンバ１０３内の圧力変動を抑制し、基板１０１にパーティクルが発生することを防止できる。
また、上記第５の実施形態において、ガス供給部６２０によりチャンバ１０３内にガスを導入するための導入口６２５を複数設けることが好ましい。導入口６２５を複数設けることで、ライナ６１０と側壁１０３ａとの間の空間に、ガスをより均一に流すことができる。
また、上記第５の実施形態において、シャワープレート１２４の代わりに単数又は複数のプロセスガス供給口を設けてもよい。また、整流板６１２は必ずしも設ける必要はなく、いずれも本実施形態の効果を得ることができる。
本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
１００ 成膜装置
１０１ 基板
１０３ チャンバ
１０３ａ 側壁（内壁）
１２４ シャワープレート
１２９ ガス噴出孔
１５０ 噴き出し部
１５１ ガス噴出孔

Claims (8)

  1. 基板上に成膜を行う成膜室と、
    前記成膜室の側壁内側に設けられる円筒型のライナと、
    前記成膜室の上部に設けられ、前記ライナの内側にプロセスガスを供給する第１ガス噴出孔を有するプロセスガス供給部と、
    前記成膜室内で前記ライナの外側に設けられ、前記基板を上方から加熱する第１ヒータと、
    前記基板を下方から加熱する第２ヒータと、
    前記第１ガス噴出孔よりも前記成膜室の側壁側にシールドガスを供給する複数の第２ガス噴出孔を有するシールドガス供給部と、
    を備える成膜装置。
  2. 前記シールドガスは、水素ガス、アルゴンガス、及びヘリウムガスのうち少なくとも一種のガスからなることを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
  3. 前記シールドガスを切り替えて供給するガス切替部をさらに備え、
    前記ガス切替部は、前記成膜室内の昇温時にアルゴンガスを供給し、前記成膜室内の冷却時に水素ガス及びヘリウムガスのうち少なくとも一種を供給することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の成膜装置。
  4. 前記プロセスガス供給部は、水平方向に配置され、複数の前記第１ガス噴出孔と接続される複数のガス流路を有するシャワープレートを備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の成膜装置。
  5. 前記プロセスガス供給部は、ＳｉＣソースガス、又はエッチングガスを含むガスを供給することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の成膜装置。
  6. 成膜室内にＳｉＣ基板を搬入し、
    前記成膜室の上部に設けられたシャワープレートを介して、前記成膜室内に、ＳｉＣソースガスを含むプロセスガスを供給して、前記ＳｉＣ基板上への成膜を行い、
    前記シャワープレートよりも前記成膜室の側壁側にシールドガスを噴き出すことを特徴とする成膜方法。
  7. 前記シールドガスは、水素ガス、アルゴンガス、及びヘリウムガスのうち少なくとも一種のガスからなることを特徴とする請求項６に記載の成膜方法。
  8. 前記シールドガスとして、前記成膜室内の昇温時にアルゴンガスを供給し、前記成膜室内の冷却時に水素ガス及びヘリウムガスのうち少なくとも一種を供給することを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の成膜方法。
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