JP2021163809A - 成膜装置 - Google Patents

Abstract

【課題】収容部の下部からの輻射による基板の裏面の加熱量を抑制し、基板に反りが発生することを防ぐ。【解決手段】基板に成膜処理を行う成膜装置であって、誘導加熱される収容部と、収容部の内部に設けられた載置台と、を備え、前記収容部は、前記載置台に載置された基板に沿ったガスの流れを形成するための開口を、前記載置台の側方に有し、前記載置台は、前記収容部の下部と前記基板の裏面との間となる位置に、遮蔽部材を有し、前記遮蔽部材は、前記基板と垂直方向の熱伝導率が、前記基板と平行方向の熱伝導率より低くなるように、炭素繊維強化炭素複合材料または熱分解炭素から形成され、前記基板の裏面側からみて、前記基板全体を覆うように形成され、前記成膜処理時に、前記基板の表面側からみた外周部が、グラファイトから形成されたカバー部材で覆われる。【選択図】図２

Description

本開示は、成膜装置に関する。

特許文献１の成膜装置では、回転ステージに回転軸が接続されており、複数のウェハが、回転軸の中心軸線に対して周方向に配列された複数の載置領域に載置されて、回転ステージによって保持される。回転ステージは、サセプタの内部空間に収容されており、この内部空間において、ガス供給機構が、回転ステージの外側から上記中心軸線に直交する方向に沿った処理ガスの流れを形成する。また、サセプタを誘導加熱によって加熱するためのコイルが設けられている。この成膜装置では、ウェハ上に炭化ケイ素（ＳｉＣ）をエピタキシャル成長させる際には、複数のウェハを保持した回転ステージが回転される。また、コイルによる誘導加熱により、サセプタが加熱され、サセプタからの輻射によって、ウェハが加熱される。

特開２０１６−１００４６２号公報

本開示にかかる技術は、収容部の下部からの輻射による基板の裏面の加熱量を抑制し、基板に反りが発生することを防ぐ。

本開示の一態様は、基板に成膜処理を行う成膜装置であって、誘導加熱される収容部と、収容部の内部に設けられた載置台と、を備え、前記収容部は、前記載置台に載置された基板に沿ったガスの流れを形成するための開口を、前記載置台の側方に有し、前記載置台は、前記収容部の下部と前記基板の裏面との間となる位置に、遮蔽部材を有し、前記遮蔽部材は、前記基板と垂直方向の熱伝導率が、前記基板と平行方向の熱伝導率より低くなるように、炭素繊維強化炭素複合材料または熱分解炭素から形成され、前記基板の裏面側からみて、前記基板全体を覆うように形成され、前記成膜処理時に、前記基板の表面側からみた外周部が、グラファイトから形成されたカバー部材で覆われる。

本開示によれば、収容部の下部からの輻射による基板の裏面の加熱量を抑制し、基板に反りが発生することを防ぐことができる。

第１実施形態に係る成膜装置の構成の概略を模式的に示した図である。 処理容器内の構成の概略を模式的に示した断面図である。 遮蔽部材の他の例を説明する図である。 第２実施形態に係る成膜装置の構成を説明するための図であり、本実施形態に係る成膜装置が備えるサセプタ内の構成の概略を模式的に示した断面図である。 第３実施形態に係る成膜装置の構成を説明するための図であり、本実施形態に係る成膜装置が備えるサセプタ内の構成の概略を模式的に示した断面図である。 第４実施形態に係る成膜装置の構成を説明するための図であり、本実施形態に係る成膜装置が備えるサセプタ内の構成の概略を模式的に示した断面図である。 第５実施形態に係る成膜装置の構成を説明するための図であり、本実施形態に係る成膜装置が備えるサセプタ内の構成の概略を模式的に示した断面図である。 第６実施形態に係る成膜装置の構成を説明するための図であり、本実施形態に係る成膜装置が備えるサセプタ内の構成の概略を模式的に示した断面図である。

近年、半導体パワーデバイスといった電子デバイスに、ＳｉＣが用いられるようになっている。このような電子デバイスの製造では、単結晶の基板上に基板結晶と同じ方位関係を有する膜を成長させるエピタキシャル成長によって、ＳｉＣ基板上にＳｉＣ膜が成膜される。

エピタキシャル成長によるＳｉＣ膜の成膜装置として、誘導加熱される収容部の内部空間に、基板が載置される載置台が設けられたものが知られている（特許文献１参照）。この成膜装置では、成膜時には、載置台の側方から、載置台の基板の載置面に沿った処理ガスの流れが形成される。また、成膜時には、誘導加熱された収容部からの輻射によって、基板が加熱される。

成膜の際、載置台上の基板の表面は、当該表面と対向する収容部の上部からの輻射によって加熱される一方で、載置台の基板の載置面に沿って流れる処理ガスによって冷却される。それに対し、載置台上の基板の裏面は、当該裏面と対向する収容部の下部からの輻射によって加熱されるが、上記処理ガスによっては冷却されない。したがって、成膜の際、基板の裏面が表面と比べて高温となり、その結果、基板の中央部が裏面側に凹み周縁部が表側に立ち上がるように、反りが発生することがある。このように基板に反りが発生すると、処理ガスの流れが乱され、基板面内で均一な膜厚及び濃度で成膜することができないおそれや、立ち上がった基板の周縁部に集中的に処理ガスが噴き付けられ、基板面内での温度分布が不均一となるおそれがある。また、反りが発生すると、基板が載置された載置台を回転させたときに、その回転に基板が追従しないおそれ等もある。
この点において、特許文献１に開示の成膜装置は改善の余地がある。

そこで、本開示にかかる技術は、収容部の下部からの輻射による基板の裏面の加熱量を抑制し、基板に反りが発生すること、具体的には、基板の中央部が裏面側に凹み周縁部が表側に立ち上がるような、反りが発生することを防ぐ。

以下、本実施形態にかかる成膜装置を、図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る成膜装置の構成の概略を模式的に示した図である。
図１の成膜装置１は、略直方体状の処理容器１１を備える。
処理容器１１には、排気ライン１２が接続されており、処理容器１１は、排気ライン１２により所定の減圧状態（圧力）に調整することが可能となっている。排気ライン１２は、処理容器１１に一端が接続される排気管１２ａを有する。排気管１２ａは、排気マニホールド等から成り、処理容器側とは反対側にメカニカルブースターポンプ等からなる真空ポンプ１２ｂが接続されている。排気管１２ａにおける処理容器１１と真空ポンプ１２ｂとの間には、ＡＰＣ（自動圧力制御）バルブや比例制御弁等からなる、処理容器１１内の圧力を調整する圧力調整部１２ｃが設けられている。また、処理容器１１には、圧力計１３が設けられており、圧力調整部１２ｃによる処理容器１１内の圧力の調整は、圧力計１３での計測結果に基づいて行われる。

処理容器１１は、両端に開口部を有する中空の四角柱状の処理容器本体１１ａと、上記開口部を塞ぐように処理容器本体１１ａの両端それぞれに接続される側壁部１１ｂとにより構成されている。
処理容器本体１１ａの外側には、高周波電源１４ａに接続された誘導コイル１４が設けられている。誘導コイル１４は、処理対象の基板を加熱するものであり、例えば、後述のサセプタ３０等を誘導加熱し、誘導加熱されたサセプタ３０からの輻射熱や熱伝導により処理対象の基板等を加熱する。

処理容器１１内には、処理ガス供給機構１５により成膜の原料となる原料ガス等の処理ガスが供給されるよう構成されている。処理ガス供給機構１５は、処理容器１１に接続されるガス供給管１５ａと、該ガス供給管１５ａに接続されるガス供給管１５ｂ_１〜１５ｂ_６とを有する。

ガス供給管１５ｂ_１〜１５ｂ_６にはそれぞれ、質量流量コントローラ（ＭＦＣ）１５ｃ_１〜１５ｃ_６とバルブ１５ｄ_１〜１５ｄ_６とが設けられている。
ガス供給管１５ｂ_１には、ガス供給源１５ｅ_１が接続され、該供給源１５ｅ_１からＳｉＨ_４ガスが供給される。同様に、ガス供給管１５ｂ_２〜１５ｂ_６にはそれぞれガス供給源１５ｅ_２〜１５ｅ_６が接続され、各ガス供給源１５ｅ_２〜１５ｅ_６からＣ_３Ｈ_８ガス、Ｈ_２ガス、Ｎ_２ガス、ＣｌＦ_３ガス、Ａｒガスが供給される。

処理対象のＳｉＣ基板上に、エピタキシャル成長によるｎ型のＳｉＣ膜の成膜を行う場合には、成膜のための原料ガスとして、ガス供給管１５ｂ_１〜１５ｂ_４からＳｉＨ_４ガス、Ｃ_３Ｈ_８ガス、Ｈ_２ガス、Ｎ_２ガスが処理容器１１に供給される。
また、処理容器１１のクリーニングの際には、ガス供給管１５ｂ_５〜１５ｂ_６からＣｌＦ_３ガス、Ａｒガスのうちの１種が、または、これらのガスが混合されて、処理容器１１に供給される。

また、成膜装置１は制御部Ｕを備えている。制御部Ｕは、例えばＣＰＵやメモリ等をコンピュータにより構成され、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、ＭＦＣ１５ｃ_１〜１５ｃ_６やバルブ１５ｄ_１〜１５ｄ_６、高周波電源１４ａ、圧力調整部１２ｃ等を制御して、成膜装置１における後述の成膜処理を行うためのプログラムが格納されている。なお、上記プログラムは、コンピュータに読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、当該記憶媒体から制御部Ｕにインストールされたものであってもよい。また、プログラムの一部または全ては専用ハードウェア（回路基板）で実現してもよい。

続いて、処理容器１１内の構成について説明する。図２は、処理容器１１内の構成の概略を模式的に示した断面図である。
処理容器１１の内部には、図２に示すように、載置台２０と、収容部としてのサセプタ３０とが設けられている。載置台２０は、ＳｉＣ基板である基板Ｗが１枚載置されるものであり、サセプタ３０は、載置台２０を収容する空間を内部に有し、誘導コイル１４により誘導加熱されるものである。なお、以下では、「基板Ｗの表面」とは、載置台２０に載置された状態の基板Ｗの表面を意味し、「基板Ｗの裏面」とは、載置台２０に載置された状態の基板Ｗの裏面を意味する。

載置台２０は、サセプタ３０の下部と基板Ｗの裏面との間となる位置に、遮蔽部材２１を有する。遮蔽部材２１は、載置台２０に載置された基板Ｗと垂直方向（すなわち上下方向（図のＺ方向））の熱伝導率が、同基板Ｗと平行方向（すなわち水平方向（図のＸ方向及びＹ方向））の熱伝導率より低くなるように、炭素繊維強化炭素複合材料から形成されている。つまり、遮蔽部材２１は、上下方向の熱伝導率が低く且つ水平方向の熱伝導率が高くなるように、炭素繊維強化炭素複合材料から形成されている。なお、炭素繊維強化炭素複合材料は、例えば、その繊維軸と平行な方向の熱伝導率が２０〜４０Ｗ／ｍ・Ｋ、繊維軸に垂直な方向の熱伝導率が４〜１２Ｗ／ｍ・Ｋである。したがって、上下方向と一致する遮蔽部材２１の厚さ方向と、炭素繊維強化炭素複合材料の繊維軸とが垂直になるように、遮蔽部材２１は形成される。

また、遮蔽部材２１は、基板Ｗの裏面側からみて、当該基板Ｗの外周部まで覆うように、すなわち、当該基板Ｗの全体を覆うように、形成されている。具体的には、遮蔽部材２１は、平面視において基板Ｗと同径または基板Ｗより大径に形成されている。

遮蔽部材２１は、円板状に形成された上部２１ａと、当該上部２１ａと同心且つ円柱状に形成された下部２１ｂとを有する。遮蔽部材２１の上部２１ａの上面に、基板Ｗが直接載置される。つまり、本実施形態においては、遮蔽部材２１上に基板Ｗが直接載置される。
また、遮蔽部材２１は、平面視中央部に、後述の昇降部材４１が挿通される貫通孔２１ｃを有する。貫通孔２１ｃは、遮蔽部材２１の円板状の上部２１ａと円柱状の下部２１ｂとを貫通するように形成されている。

さらに、載置台２０は、基板Ｗの表面側からみて、遮蔽部材２１の最外周部を覆うカバー部材としてのリング部材２２を有する。リング部材２２は、基板Ｗの表面側からみて、円環状に形成されている。また、リング部材２２は、その内径が基板Ｗより大きく、外径が遮蔽部材２１の外径以上である。このリング部材２２は、グラファイトから形成されている。また、リング部材２２は、ＳｉＣで被覆されている。ＳｉＣでの被覆は、成膜装置１内で成膜処理に先立って行われてもよいし、成膜装置１の外部で行われてもよい。

載置台２０が有する遮蔽部材２１の上部２１ａは、周縁部の上面に比べて中央部の上面が高く形成されている。遮蔽部材２１の上部２１ａの中央部の上面が、基板Ｗが載置される基板載置面２１ｄとなり、遮蔽部材２１の上部２１ａの周縁部の上面が、リング部材２２が載置されるリング部材載置面２１ｅとなる。なお、遮蔽部材２１の上部２１ａの中央部がリング部材２２内に嵌るように、リング部材２２は設けられる。
また、リング部材２２は、例えば、その上面が基板の表面と高さが略一致するように設けられる。

上述の載置台２０は、脚部４０に支持されており、具体的には、脚部４０に軸支されており、脚部４０の中心軸線Ｐを中心に回転可能に構成されている。また、載置台２０に対して、昇降部材４１が設けられている。

脚部４０は、その一端が載置台２０の下部２１ｂの下面中央に接続され、他端が処理容器１１の底部を突き抜けてその下方に至り、回転駆動機構（図示せず）に接続されている。この脚部４０が上記回転駆動機構によって回転することにより、載置台２０が回転する。載置台２０が回転することにより、載置台２０上の基板Ｗも回転する。脚部４０は、例えば筒状に形成されている。

昇降部材４１は、成膜装置１の外部の基板Ｗの搬送装置（図示せず）と載置台２０との間で基板Ｗを受け渡すためのものである。この昇降部材４１が昇降駆動機構（図示せず）によって昇降することにより、基板Ｗが昇降する。昇降部材４１は、遮蔽部材２１の貫通孔２１ｃ及び筒状の脚部４０内の空洞に挿通されるように、設けられている。

サセプタ３０は、互いに対向する二つの面に開口３０ａ、３０ｂが設けられた直方体状に形成され、一方の面の開口３０ａから処理ガスが供給され、他方の面の開口３０ｂから処理ガスが排出される構造となっている。開口３０ａ、３０ｂは、載置台２０の側方の位置に形成されており、具体的には、開口３０ａ、３０ｂは、載置台２０の遮蔽部材２１の側端の斜め上方に形成されており、開口３０ａから処理ガスが供給されたときに、載置台２０に載置された基板Ｗに沿ったガスの流れが形成される。
サセプタ３０は、耐熱性が高くかつ誘導加熱による加熱が容易な導電性材料で形成されており、例えば、全面がＳｉＣによりコーティングされたグラファイト製の部材から構成される。

また、サセプタ３０の外周には、当該サセプタ３０と処理容器１１とを断熱する断熱材５０が設けられている。断熱材５０は、例えば、空隙率が大きい繊維状のカーボン材料を用いて形成される。
なお、図示は省略するが、断熱材５０の外側には、断熱材５０を処理容器１１から離間させた状態で該断熱材５０を保持するための保持構造体が設けられている。

次に、成膜装置１による成膜処理を説明する。

まず、基板Ｗが、処理容器１１内に搬入される（ステップＳ１）。具体的には、まず、基板Ｗを保持した、成膜装置１の外部の搬送装置（図示せず）が、搬入出口（図示せず）を介して、処理容器１１内に挿入される。そして、上記搬送装置に保持された基板Ｗが、載置台２０の上方へ移動される。次に、昇降部材４１の上昇が行われ、これにより、上記搬送装置から昇降部材４１へ、基板Ｗが受け渡される。次いで、上記搬送装置の処理容器１１からの抜き出しと、昇降部材４１の下降が行われ、これにより、基板Ｗが載置台２０上に載置される。

基板Ｗの搬入後、処理ガス供給機構１５から処理ガスとしての原料ガスとキャリアガスが処理容器１１に供給されると共に、基板Ｗが加熱され、エピタキシャル成長で基板Ｗ上にｎ型のＳｉＣ膜が形成される（ステップＳ２）。具体的には、バルブ１５ｄ_１〜１５ｄ_４が開状態とされ、ＭＦＣ１５ｃ_１〜１５ｃ_４で流量が調整され、処理容器１１内にＳｉＨ_４ガス、Ｃ_３Ｈ_８ガス、Ｈ_２ガス、Ｎ_２ガスが供給される。また、高周波電源１４ａから高周波電力が供給された誘導コイル１４によって誘導加熱された、サセプタ３０からの輻射により、基板Ｗが加熱される。これにより、エピタキシャル成長で基板Ｗ上にｎ型のＳｉＣ膜が形成される。ただし、サセプタ３０からの輻射で基板Ｗを加熱する際、サセプタ３０の下部からの輻射による基板Ｗの裏面の加熱量は、抑制されている。なぜならば、載置台２０の遮蔽部材２１が、基板Ｗの裏面とサセプタ３０の下部との間に設けられており、この遮蔽部材２１が、上下方向（図のＺ方向）の熱伝導率が低くなるように、炭素繊維強化炭素複合材料から形成され、且つ、基板Ｗの裏面側からみて、当該基板Ｗの全体を覆うように形成されている、からである。
なお、成膜中において、処理容器１１内の圧力は例えば１０Ｔｏｒｒ〜６００Ｔｏｒｒであり、ＳｉＨ_４ガス、Ｃ_３Ｈ_８ガス、Ｈ_２ガス、Ｎ_２ガスの流量はそれぞれ例えば１０〜６００ｓｃｃｍ、１０〜６００ｓｃｃｍ、１０〜２００ｓｌｍ、１０〜１０００ｓｃｃｍであり、基板Ｗの温度は例えば１５００℃〜１７００℃である。なお、ｎ型ではなくｐ型のＳｉＣ膜を形成する場合には、Ｎ_２ガスに代えてＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）ガスを原料ガスに添加すればよい。

成膜完了後、基板Ｗが処理容器１１から搬出される（ステップＳ３）。具体的には、バルブ１５ｄ_１〜１５ｄ_４が閉状態とされ、原料ガスの供給が停止された後、昇降部材４１の上昇が行われ、基板Ｗが、載置台２０から昇降部材４１に受け渡されると共に上昇される。次に、上述の搬送装置が、ゲートバルブを介して処理容器１１内に挿入される。その後、昇降部材４１の下降が行われ、これにより、基板Ｗが昇降部材４１から上記搬送装置に受け渡される。次いで、上記搬送装置の処理容器１１からの抜き出しが行われ、これにより、基板Ｗが処理容器１１から搬出される。
これで一連の成膜処理が終了する。

なお、リング部材２２としてＳｉＣにより被覆されていないものを用いる場合は、上述の成膜処理に先立って、上記ステップＳ１と同様な工程が行われ、リング部材２２がＳｉＣ膜で被覆される。この際、載置台２０上には、基板Ｗと同形状のダミー基板を載置してもよい。また、リング部材２２をＳｉＣ膜で被覆する際の処理条件は、上記ステップＳ１のときと異ならせ、例えば、リング部材２２へのＳｉＣ膜の密着性が良くなる条件としてもよい。

また、成膜処理が終了する毎、または、成膜処理が所定回数行われる毎に、クリーニング処理が行われる。クリーニング処理では、処理ガス供給機構１５から処理容器１１にＣｌＦ_３ガスと希釈用のＡｒガスが供給される。これにより、成膜時に基板Ｗ以外の部分に付着した不要な反応生成物が除去される。クリーニング処理中において、処理容器１１内の圧力は例えば１０Ｔｏｒｒ〜１００Ｔｏｒｒであり、ＣｌＦ_３ガスの流量は例えば１００〜２０００ｓｃｃｍであり、サセプタ３０の温度は例えば４００℃〜６００℃である。

以上のように、本実施形態では、基板Ｗに成膜処理を行う成膜装置１が、誘導加熱されるサセプタ３０と、サセプタ３０の内部に設けられた載置台２０と、を備えている。また、サセプタ３０が、載置台２０に載置された基板Ｗに沿ったガスの流れを形成するための開口３０ａを、載置台２０の側方に有している。さらに、載置台２０が、サセプタ３０の下部と上記基板Ｗの裏面との間となる位置に、遮蔽部材２１を有している。そして、遮蔽部材２１が、上記基板Ｗと垂直方向（すなわち上下方向）の熱伝導率が低くなり、上記基板Ｗと平行方向（すなわち水平方向）の熱伝導率が高くなるように、炭素繊維強化炭素複合材料から形成され、且つ、基板Ｗの裏面側からみて、基板全体を覆うように形成されている。遮蔽部材２１の上下方向の熱伝導率が低いため、本実施形態によれば、成膜処理の際に、サセプタ３０の下部からの輻射による基板Ｗの裏面の加熱量を、抑制することができる。したがって、基板Ｗの中央部が裏面側に凹み周縁部が表側に立ち上がるような、反りが発生することを防ぐことができる。さらに、この反りに起因した不具合（例えば、処理ガスの流れが乱されることによる膜厚及び不純物濃度の基板面内不均一性や、立ち上がった基板周縁部に処理ガスが吹き付けられることによる温度の基板面内不均一性）を防ぐことができる。また、遮蔽部材２１の水平方向の熱伝導率が高いため、サセプタ３０の下部からの輻射熱は、基板Ｗの裏面へ伝わったとしても、遮蔽部材２１を介して、基板Ｗの面内で均一に伝えられる。よって、成膜処理時の温度の基板面内均一性を改善することができ、成膜処理時に基板Ｗの全体を目標温度域に収めることができるため、欠陥を抑制することができる。
さらに、本実施形態では、遮蔽部材２１の、基板Ｗの表面側からみた最外周部が、成膜処理時に、グラファイトから形成されたリング部材２２で覆われている。本実施形態と異なりリング部材２２が設けられていない場合、遮蔽部材２１の上記最外周部におけるサセプタ３０の開口３０ａ側が、開口３０ａから流入したガス（具体的にはＨ_２ガス）が噴き付けられることにより、冷却される。その一方で、遮蔽部材２１の上記最外周部における、サセプタ３０のもう１つの開口３０ｂ側は、処理容器内１１内で加熱されたガスが流れるため、開口３０ａ側に比べて冷却されない。したがって、リング部材２２で覆われていない場合、遮蔽部材２１の水平方向の熱伝導率が高いため、遮蔽部材２１に水平方向の温度差が生じてしまう。また、その温度差の程度によっては、遮蔽部材２１が割れてしまうことがある。それに対し、本実施形態では、遮蔽部材２１の上記最外周部が上述のようにリング部材２２で覆われている。そのため、本実施形態によれば、遮蔽部材２１の上記最外周部における、サセプタ３０の開口３０ａ側が、開口３０ａから流入したガスに直接的に接することがないため、冷却されることが抑制される。また、本実施形態では、リング部材２２が、グラファイトから形成されており、遮蔽部材２１に比べてサセプタ３０と共に誘導加熱されやすいため、遮蔽部材２１の上記最外周部における、サセプタ３０の開口３０ａ側を保温することができる。したがって、遮蔽部材２１に水平方向の温度差が生じるのを防ぐことができ、水平方向の温度差に起因した遮蔽部材２１の割れ等を防ぐことができる。

また、本実施形態では、グラファイトから形成されたリング部材２２は、ＳｉＣで被覆されており、成膜処理時には、リング部材２２のＳｉＣ被覆膜の上にＳｉＣ膜が形成される。一方、本実施形態と異なり、リング部材２２が設けられていない場合、成膜時に、遮蔽部材２１上に、ＳｉＣ膜が形成される。リング部材２２のＳｉＣ被覆膜上のＳｉＣ膜は、この遮蔽部材２１上のＳｉＣ膜と比べて、密着性が高いため、膜剥がれ等が生じにくい。したがって、パーティクルが発生しにくく、基板Ｗ上に付着した上記パーティクルに起因した欠陥（ダウンフォール）が発生するのを防ぐことができる。

なお、リング部材２２のＳｉＣ膜での被覆処理は、成膜装置１の外部で行うと、成膜装置１での成膜処理前に、当該被覆処理を成膜装置１で行う必要がないため、生産性を向上させることができる。

また、本実施形態では、基板Ｗの裏面と対向する部分が、ＳｉＣではないため、ＳｉＣの昇華に起因した、基板Ｗの裏面への不要な成膜を防止することができる。

さらに、本実施形態では、成膜処理時の温度の基板面内均一性を改善することができるため、さらに以下の効果がある。すなわち、基板に温度が高い部分が存在すると、その部分の周囲ではＮ_２ガスの分解量が増加し、窒素（Ｎ）の取り込み量が増加し、不純物濃度の均一性が悪化する。それに対し、本実施形態では、成膜処理時の基板の温度が面内均一であるため、窒素の取り込み量を基板面内で均一にすることができ、不純物濃度を基板面内で均一にすることができる。

以上では、遮蔽部材２１の材料に、炭素繊維強化炭素複合材料を用いていたが、熱分解炭素を用いてもよい。

リング部材２２は、当該リング部材２２を昇降させる昇降部材によって、遮蔽部材２１に対し着脱自在に設けられていてもよい。この構成により、成膜装置１の外部に設けられた搬送装置と上記昇降部材との間でリング部材２２を受け渡すことで、基板Ｗと同様にリング部材２２を処理容器１１に搬入出することができる。つまり、この構成により、リング部材２２の交換やメンテナンスを、成膜装置１の外部に設けられた搬送装置を用いて行うことができる。

リング部材２２を昇降させる昇降部材には、基板Ｗを昇降させる昇降部材とは別の昇降部材を用いてもよいし、基板Ｗとリング部材２２を選択的に昇降させる昇降部材を用いてもよい。後者の昇降部材は、例えば、その中心軸を中心に回転自在に構成され、当該昇降部材の向き（角度）によって、当該昇降部材の係合先を、基板Ｗと、リング部材２２を支持する別途設けられる部材とで切り替えることができ、これにより昇降対象を選択することができるものである。

図３は、遮蔽部材２１の他の例を説明する図である。
図３の例の遮蔽部材２１は、その基板載置面２１ｆに段差が形成されており、基板載置面２１ｆの外周部が内周部より高い。そのため、遮蔽部材２１の基板載置面２１ｆ上に基板Ｗが直接載置されたときに、基板Ｗにおいて半導体デバイスとして利用される中央部の裏面に、遮蔽部材２１が当接せず、半導体デバイスとして利用されない基板Ｗの周縁部の裏面にのみ、遮蔽部材２１が接触する。したがって、遮蔽部材２１の基板載置面２１ｆに、遮蔽部材２１の材料に由来した模様が存在しても、基板Ｗの中央部の裏面に上記模様が転写されることがない。

（第２実施形態）
図４は、第２実施形態に係る成膜装置の構成を説明するための図であり、本実施形態に係る成膜装置が備えるサセプタ３０内の構成の概略を模式的に示した断面図である。

第１実施形態では、図２を用いて説明したように、載置台２０が有する遮蔽部材２１上に１枚の基板Ｗが直接載置されていた。それに対し、本実施形態では、載置台１００が有する遮蔽部材１０１上に、複数枚の基板Ｗが、搬送用ホルダＨを介して載置されている。搬送用ホルダＨは、成膜装置の外部に設けられた搬送装置によって、複数枚の基板Ｗをまとめて搬送する際に、当該複数枚の基板Ｗを保持する部材である。搬送用ホルダＨは、例えばＳｉＣにより被覆されたグラファイト製の部材から構成される。

遮蔽部材１０１は、円板状に形成された上部１０１ａと、当該上部１０１ａと同心且つ円柱状に形成された下部１０１ｂとを有する。遮蔽部材１０１の上部１０１ａは、周縁部の上面に比べて中央部の上面が高く形成されている。遮蔽部材１０１の上部１０１ａの中央部の上面が、搬送用ホルダＨが載置されるホルダ載置面１０１ｃとなる。なお、遮蔽部材１０１の上部１０１ａの周縁部の上面が、リング部材２２が載置されるリング部材載置面２１ｅとなる。

本実施形態においても、遮蔽部材１０１の上下方向の熱伝導率が低いため、成膜処理の際に、サセプタ３０の下部からの輻射による基板Ｗの裏面の加熱量を、抑制することができる。したがって、基板Ｗの中央部が裏面側に凹み周縁部が表側に立ち上がるような、反りが発生することを防ぐことができる。また、本実施形態においても、遮蔽部材１０１の水平方向の熱伝導率が高いため、サセプタ３０の下部からの輻射熱は、基板Ｗの裏面へ伝わったとしても、遮蔽部材１０１を介して、基板Ｗの面内で均一に伝えられる。よって、成膜処理時の基板Ｗの面内における温度ばらつきを低減させることができる。さらに、本実施形態においても、リング部材２２が設けられているため、遮蔽部材１０１に水平方向の温度差が生じるのを防ぐことができ、水平方向の温度差に起因した遮蔽部材１０１の割れ等を防ぐことができる。

（第３実施形態）
図５は、第３実施形態に係る成膜装置の構成を説明するための図であり、本実施形態に係る成膜装置が備えるサセプタ３０内の構成の概略を模式的に示した断面図である。

本実施形態では、図５の載置台１１０が有する遮蔽部材１１１が、当該遮蔽部材１１１を昇降させる昇降部材によって着脱自在に設けられている。具体的には、遮蔽部材１１１が、当該遮蔽部材１１１を昇降させる昇降部材によって、脚部４０に対し着脱自在に設けられている。この構成により、成膜装置の外部に設けられた搬送装置と上記昇降部材との間で遮蔽部材１１１を受け渡すことで、基板Ｗと同様に遮蔽部材１１１を処理容器１１に搬入出することができる。つまり、この構成により、遮蔽部材１１１のメンテナンスや交換を、成膜装置の外部に設けられた搬送装置を用いて行うことができる。

遮蔽部材１１１を昇降させる昇降部材には、基板を昇降させる昇降部材とは別の昇降部材を用いてもよいし、図５に示すように、基板Ｗと遮蔽部材１１１を選択的に昇降させる昇降部材１２０を介して行ってもよい。昇降部材１２０は、例えば、その中心軸を中心に回転自在に構成され、その上端部の外周に係合突起１２１を有する。昇降部材１２０は、当該昇降部材１２０を上昇させたときに、昇降部材の向き（角度）によって、以下の（Ａ）、（Ｂ）が切り替わるように構成されている。
（Ａ）係合突起１２１が遮蔽部材１１１と係合し遮蔽部材１１１が上昇する場合
（Ｂ）係合突起１２１が遮蔽部材１１１と係合せず、昇降部材１２０が貫通孔２１ｃを介して遮蔽部材１１１の基板載置面２１ｆから突出し、基板Ｗが上昇する場合

本実施形態では、上述のように、成膜装置の外部に設けられた搬送装置を用いて、遮蔽部材１１１の交換やメンテナンスを行うことができる。また、遮蔽部材１１１と共にリング部材２２も搬送されるため、リング部材２２の交換やメンテナンスも同時に行うことができる。そのため、処理容器１１を大気開放することなく、成膜処理時の基板Ｗの近傍を清浄にすることができる。したがって、パーティクルの発生や所謂オートドープによる不純物濃度の面内均一性の悪化を、生産性を損ねることなく、防ぐことができる。

なお、本実施形態においても、リング部材２２は、当該リング部材２２を昇降させる昇降部材によって、遮蔽部材１１１に対し着脱自在に設けられていてもよい。この場合、リング部材２２を昇降させる昇降部材には、基板Ｗや遮蔽部材１１１を昇降させる昇降部材とは別の昇降部材を用いてもよいし、基板Ｗ、遮蔽部材１１１及びリング部材２２のいずれか１つを選択的に昇降させる昇降部材を用いてもよい。後者の昇降部材は、例えば、その中心軸を中心に回転自在に構成され、当該昇降部材の向き（角度）によって、当該昇降部材の係合先を、基板Ｗと、遮蔽部材１１１と、リング部材２２を支持する別途設けられる部材と、で切り替えることができ、これにより昇降対象を選択することができるものである。

遮蔽部材１１１が昇降部材によって脚部４０に対し着脱自在に設けられ、且つ、リング部材２２が昇降部材によって遮蔽部材１１１に対し着脱自在に設けられている場合、例えば、所定回数の成膜処理が終了する毎に（言い換えると、ＳｉＣ膜の累積膜厚が所定量になる毎に）、遮蔽部材１１１またはリング部材２２が搬出される。前者の場合、搬出後、遮蔽部材１１１に取り付けられていたリング部材２２が取り外され、反応副生成物が除去されたリング部材２２もしくは新品のリング部材２２が、清掃された遮蔽部材１１１に取り付けられ、搬入される。後者の場合、搬出後、反応生成物が除去されたリング部材２２もしくは新品のリング部材２２が搬入される。

なお、遮蔽部材１１１やリング部材２２だけでなく、サセプタ３０にも反応副生成物も付着する。サセプタ３０からこの反応副生成物を除去する場合は、リング部材２２が取り付けられた遮蔽部材１１１が搬出された後、クリーニング用板状部材（図示せず）が搬入され、遮蔽部材１１１の代わりに、載置台１１０の脚部４０に取り付けられる。クリーニング用板状部材は、例えば、クリーニング用ガスであるＣｌＦ_３ガスに対する耐性が高い、熱分解炭素のバルク材からなる円盤形状の部材であり、接ガス面側に、基板を収容する溝が形成されておらず、また、リング部材２２は取り付けられていないものである。このようなクリーニング用板状部材を用いてクリーニングする場合、同様な形状を有するＳｉＣからなる部材（ダミーウェハ）を用いてクリーニングする場合と比較し、クリーニング時に部材自身が摩耗しないため、ＣｌＦ_３ガスを効率良くサセプタ３０の表面のクリーニングに用いることができる。

遮蔽部材１１１やリング部材２２の交換、メンテナンスに加えて、上述のようにサセプタ３０のクリーリングも行うことで、処理容器１１を大気開放する頻度をさらに低くすることができるため、さらに生産性を改善することができる。

（第４実施形態）
図６は、第４実施形態に係る成膜装置の構成を説明するための図であり、本実施形態に係る成膜装置が備えるサセプタ３０内の構成の概略を模式的に示した断面図である。

本実施形態では、図示するように、載置台１３０が有する遮蔽部材１３１上に、平面視で遮蔽部材１３１より大径の中間部材１４０を介して、１枚の基板Ｗが載置されている。なお、中間部材１４０は、平面視で遮蔽部材１３１と同径であってもよい。また、中間部材１４０は、グラファイトから形成されており、ＳｉＣで被覆されている。
そして、本実施形態では、中間部材１４０が、基板Ｗの表面側からみた遮蔽部材１３１の最外周部を成膜処理時に覆う、グラファイトからなるカバー部材を構成する。
また、本実施形態では、この中間部材１４０が、成膜装置の外部に設けられた搬送装置によって１枚の基板Ｗを搬送する際に、当該１枚の基板Ｗを保持する搬送用ホルダを兼ねている。
なお、本実施形態においても、後述の第６実施形態の中間部材１６２と同様に、中間部材１４０の外周を高く形成し、基板Ｗの表面と中間部材１４０の外周の上面とが同一平面になるようにしてもよい。

なお、遮蔽部材１３１は、円板状に形成された上部１３１ａと、当該上部１３１ａと同心且つ円柱状に形成された下部１３１ｂとを有する。遮蔽部材１３１の上部１３１ａの上面は平面に形成されており、当該上面が、搬送用ホルダを兼ねる中間部材１４０が載置される中間部材載置面となる。上部１３１ａは、平面視で、その外径が、基板Ｗの直径以上、中間部材１４０の直径以下である。

本実施形態においても、遮蔽部材１３１の上下方向の熱伝導率が低いため、成膜処理の際に、サセプタ３０の下部からの輻射による基板Ｗの裏面の加熱量を、抑制することができる。したがって、基板Ｗの中央部が裏面側に凹み周縁部が表側に立ち上がるような、反りが発生することを防ぐことができる。また、本実施形態においても、遮蔽部材１３１の水平方向の熱伝導率が高いため、サセプタ３０の下部からの輻射熱は、基板Ｗの裏面へ伝わったとしても、遮蔽部材１３１を介して、基板Ｗの面内で均一に伝えられる。よって、成膜処理時の基板Ｗの面内における温度ばらつきを低減させることができる。さらに、本実施形態において、成膜処理時に、遮蔽部材１３１の基板Ｗの表面側からみた最外周部が、グラファイトからなる中間部材１４０で覆われているため、遮蔽部材１３１に水平方向の温度差が生じるのを防ぐことができ、水平方向の温度差に起因した遮蔽部材１３１の割れ等を防ぐことができる。

（第５実施形態）
図７は、第５実施形態に係る成膜装置の構成を説明するための図であり、本実施形態に係る成膜装置が備えるサセプタ３０内の構成の概略を模式的に示した断面図である。
本実施形態では、載置台１３０が有する遮蔽部材１３１上に、平面視で遮蔽部材１３１より大径の中間部材１５０を介して、複数枚の基板Ｗが載置されている。なお、中間部材１５０は、平面視で遮蔽部材１３１と同径であってもよい。また、中間部材１５０は、グラファイトから形成されており、ＳｉＣで被覆されている。
そして、本実施形態では、中間部材１５０が、基板Ｗの表面側からみた遮蔽部材１３１の最外周部を成膜処理時に覆う、グラファイトからなるカバー部材を構成する。
また、本実施形態では、この中間部材１５０が、成膜装置の外部に設けられた搬送装置によって複数枚の基板Ｗをまとめて搬送する際に、当該複数枚の基板Ｗを保持する搬送用ホルダを兼ねている。

本実施形態においても、基板Ｗの反りが発生することを防ぐことができ、また、成膜処理時の基板Ｗの面内における温度ばらつきを低減させることができる。さらに、本実施形態においても、遮蔽部材１３１に水平方向の温度差が生じるのを防ぐことができ、水平方向の温度差に起因した遮蔽部材１３１の割れ等を防ぐことができる。

（第６実施形態）
図８は、第６実施形態に係る成膜装置の構成を説明するための図であり、本実施形態に係る成膜装置が備えるサセプタ３０内の構成の概略を模式的に示した断面図である。

本実施形態では、図示するように、載置台１６０が、平面視において基板Ｗと同径または基板Ｗより大径に形成された遮蔽部材１６１と、遮蔽部材１６１に載置される中間部材１６２とを有する。この載置台１６０は、遮蔽部材１６１上に、中間部材１６２を介して、１枚または複数枚（図の例では１枚）の基板Ｗが載置される。中間部材１６２は、例えば、平面視で遮蔽部材１６１より大径である。ただし、中間部材１６２は、平面視で遮蔽部材１６１と同径であってもよい。また、中間部材１６２は、グラファイトから形成されており、ＳｉＣで被覆されている。さらに、本実施形態では、中間部材１６２が、基板Ｗの表面側からみた遮蔽部材１６１の最外周部を成膜処理時に覆う、グラファイトからなるカバー部材を構成する。

なお、中間部材１６２は、例えば、その外周端の上面が基板Ｗの表面と高さが略一致するように設けられる。

また、中間部材１６２は、基板Ｗを昇降させる昇降部材１７０が挿通される貫通孔１６２ａを有し、遮蔽部材１６１の貫通孔１６１ａに連通している。

さらに、中間部材１６２は、当該中間部材１６２を昇降させる昇降部材によって着脱自在に設けられている。具体的には、中間部材１６２が、当該中間部材１６２を昇降させる昇降部材によって、遮蔽部材１６１に対し着脱自在に設けられている。この構成により、成膜装置の外部に設けられた搬送装置と上記昇降部材との間で、中間部材１６２を受け渡すことで、中間部材１６２を基板Ｗとは別に搬送し処理容器１１に搬入出することができる。つまり、この構成により、中間部材１６２のメンテナンスや交換を、成膜装置の外部に設けられた搬送装置を用いて行うことができる。

中間部材１６２を昇降させる昇降部材には、基板Ｗを昇降させる昇降部材とは別の昇降部材を用いてもよいし、図示するように、基板Ｗと中間部材１６２を選択的に昇降させる昇降部材１７０を介して行ってもよい。昇降部材１７０は、その上端部の外周に係合突起１７１を有しており、前述の昇降部材１２０と同様にして、基板Ｗと中間部材１６２を選択的に昇降させる。

本実施形態においても、遮蔽部材１６１の上下方向の熱伝導率が低いため、成膜処理の際に、サセプタ３０の下部からの輻射による基板Ｗの裏面の加熱量を、抑制することができる。したがって、基板Ｗの中央部が裏面側に凹み周縁部が表側に立ち上がるような、反りが発生することを防ぐことができる。また、本実施形態においても、遮蔽部材１６１の水平方向の熱伝導率が高いため、サセプタ３０の下部からの輻射熱は、基板Ｗの裏面へ伝わったとしても、遮蔽部材１６１を介して、基板Ｗの面内で均一に伝えられる。よって、成膜処理時の基板Ｗの面内における温度ばらつきを低減させることができる。さらに、本実施形態において、成膜処理時に、遮蔽部材１６１の基板Ｗの表面側からみた最外周部が、グラファイトからなる中間部材１６２で覆われているため、遮蔽部材１６１に水平方向の温度差が生じるのを防ぐことができ、水平方向の温度差に起因した遮蔽部材１６１の割れ等を防ぐことができる。

また、本実施形態では、成膜装置の外部に設けられた搬送装置を用いて、中間部材１６２の交換やメンテナンスを行うことができるため、処理容器１１を大気開放することなく、成膜処理時の基板Ｗの近傍を清浄にすることができる。したがって、パーティクルの発生や所謂オートドープによる不純物濃度均一性の悪化を、生産性を損ねることなく、防ぐことができる。

中間部材１６２は、その基板載置面１６２ｂに段差が形成されており、基板載置面１６２ｂの外周部が内周部より高い。そのため、中間部材１６２の基板載置面１６２ｂ上に基板Ｗが直接載置されたときに、基板Ｗの中央部の裏面と、中間部材１６２の貫通孔１６２ａ周辺とが離間している。中間部材１６２の貫通孔１６２ａは、誘導加熱により高温になりやすいが、上述のように基板Ｗの中央部の裏面と中間部材１６２の貫通孔１６２ａ周辺とが離間しているため、その影響を少なくすることができる。

なお、本実施形態において、中間部材１６２上に、複数枚の基板Ｗが搬送用ホルダを介して載置されてもよい。

第４〜第６実施形態にかかる中間部材１４０、１５０、１６２は、例えばその全体がＳｉＣで被覆されている。ただし、第４及び第６実施形態のように、基板Ｗが直接載置される中間部材１４０、１６２については、ＳｉＣで被覆した場合、ＳｉＣが昇華して基板裏面に成膜されるおそれがあるため、ＳｉＣによる被覆を省略するようにしてもよい。

今回開示された実施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。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

１ 成膜装置
２０、１００、１１０、１３０、１６０ 載置台
２１、１０１、１１１、１３１、１６１ 遮蔽部材
２２ リング部材
３０ サセプタ
３０ａ 開口
１４０、１５０、１６２ 中間部材
Ｗ 基板

Claims (11)

1. 基板に成膜処理を行う成膜装置であって、
   誘導加熱される収容部と、
   収容部の内部に設けられた載置台と、を備え、
   前記収容部は、前記載置台に載置された基板に沿ったガスの流れを形成するための開口を、前記載置台の側方に有し、
   前記載置台は、前記収容部の下部と前記基板の裏面との間となる位置に、遮蔽部材を有し、
   前記遮蔽部材は、
   前記基板と垂直方向の熱伝導率が、前記基板と平行方向の熱伝導率より低くなるように、炭素繊維強化炭素複合材料または熱分解炭素から形成され、
   前記基板の裏面側からみて、前記基板全体を覆うように形成され、
   前記成膜処理時に、前記基板の表面側からみた外周部が、グラファイトから形成されたカバー部材で覆われる、成膜装置。
2. 前記遮蔽部材は、１枚の基板が直接載置され、または、複数枚の基板が、当該複数枚の基板を搬送中に保持する搬送用ホルダを介して、載置され、
   前記カバー部材は、前記表面側からみて、円環状を成す環状部材である、請求項１に記載の成膜装置。
3. 前記遮蔽部材は、１枚の基板が直接載置される基板載置面を有し、前記基板載置面の周縁部が中央部より高く形成されている、請求項２に記載の成膜装置。
4. 前記遮蔽部材は、当該遮蔽部材を昇降させる昇降部材により着脱自在に設けられている、請求項２または３に記載の成膜装置。
5. 前記環状部材は、当該環状部材を昇降させる昇降部材により着脱自在に設けられている、請求項２〜４のいずれか１項に記載の成膜装置。
6. 前記遮蔽部材は、平面視で当該遮蔽部材と同径または当該遮蔽部材より大径の中間部材を介して、１枚または複数枚の基板が載置され、
   前記中間部材は、グラファイトからなり、
   前記カバー部材は、前記中間部材から構成される、請求項１に記載の成膜装置。
7. 前記中間部材は、前記１枚または複数枚の基板を搬送中に保持する搬送用ホルダである、請求項６に記載の成膜装置。
8. 前記中間部材は、基板を昇降させる昇降部材が挿通される貫通孔を有する、請求項６に記載の成膜装置。
9. 前記中間部材は、当該中間部材を昇降させる昇降部材により着脱自在に設けられ、且つ、基板とは別に搬送可能に設けられている、請求項８に記載の成膜装置。
10. 前記遮蔽部材は、１枚の基板が直接載置される基板載置面を有し、前記基板載置面の周縁部が中央部より高く形成されている、請求項８または９に記載の成膜装置。
11. 前記成膜処理でＳｉＣ膜を形成する、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の成膜装置。

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