JP7286848B1 - 成膜装置及び膜付きウェハの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】排気配管内での不要堆積物の発生を防止又は抑制して、清掃する頻度（メンテナンスの頻度）を低減可能な成膜装置及び膜付きウェハの製造方法を提供すること。【解決手段】本発明の一態様によれば、ウェハの成膜面に膜を形成する成膜装置が提供される。この成膜装置は、成膜面を下方に向けて、ウェハを保持するように構成されたウェハ保持部と、膜の原料を含む成膜ガスを、成膜面に向けて吹出すように構成されたガス吹出部と、未反応の成膜ガスを排気する排気機構とを備える。排気機構は、ガス吹出部を収納するハウジングと、ハウジングに接続された排気配管と、排気配管に成膜ガスとの反応性がないか又は乏しい洗浄ガスを供給する洗浄ガス供給部とを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、成膜装置及び膜付きウェハの製造方法、特に、化学気相成長（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ）法により膜を形成する成膜装置及び膜付きウェハの製造方法に関する。

この種の成膜装置は、サセプタと、ディスパージョンヘッドとを対向して配置した成膜部を備えている（特許文献１参照）。
かかる成膜装置では、まず、ウェハをサセプタに保持させ、かつヒータでウェハを加熱する。この状態で、膜の原料を含む成膜ガスをディスパージョンヘッドから吹出させ、ウェハに接触させる。これにより、ウェハの表面に膜をＣＶＤにより形成することができる。

特開２００６－１５６６９６号公報

本発明者らの検討によれば、特許文献１のように、排気管に加温したガスを供給すると、排気管内で成膜ガスが反応して不要堆積物として堆積し、比較的短期間で排気管の清掃（メンテナンス）が必要となる。
本発明では上記事情に鑑み、排気配管内での不要堆積物の発生を防止又は抑制して、清掃する頻度（メンテナンスの頻度）を低減可能な成膜装置及び膜付きウェハの製造方法を提供することとした。

本発明の一態様によれば、ウェハの成膜面に膜を形成する成膜装置が提供される。この成膜装置は、成膜面を下方に向けて、ウェハを保持するように構成されたウェハ保持部と、膜の原料を含む成膜ガスを、成膜面に向けて吹出すように構成されたガス吹出部と、未反応の成膜ガスを排気する排気機構とを備える。排気機構は、ガス吹出部を収納するハウジングと、ハウジングに接続された排気配管と、排気配管に成膜ガスとの反応性がないか又は乏しい洗浄ガスを供給する洗浄ガス供給部とを有する。

かかる態様によれば、排気配管内での不要堆積物の発生を防止又は抑制することができる。

図１は、本発明の成膜装置の実施形態を示す概略図である。 図２は、ディスパージョンヘッドの平面図である。 図３は、ディスパージョンヘッドのノズルプレートの斜視図である。 図４は、ディスパージョンヘッドとウェハとの関係を示す平面図である。 図５は、チャックを拡大して示す側面図である。 図６は、複数枚のウェハを保持した状態のチャックを示す底面図である。

以下、本発明の成膜装置及び膜付きウェハの製造方法について、好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の成膜装置の実施形態を示す概略図である。図２は、ディスパージョンヘッドの平面図である。図３は、ディスパージョンヘッドのノズルプレートの斜視図である。図４は、ディスパージョンヘッドとウェハとの関係を示す平面図である。図５は、ウェハ保持部を拡大して示す側面図である。図６は、複数枚のウェハを保持した状態のチャックを示す底面図である。

図１に示す成膜装置１は、膜の原料を含む成膜ガスをウェハＷに吹出して、化学気相成長（ＣＶＤ法）法により、ウェハＷの成膜面Ｗ１に膜を形成する装置である。
形成する膜は、例えば、結晶若しくは非晶質のシリコン又はシリコン化合物で構成されるが、本発明はこれに限られない。原料は、膜の成分に応じて適宜選択され、常温常圧で気体であってもよく、液体又は固体を気化させた気化体であってもよい。
ウェハＷは、例えば、半導体装置、液晶表示装置、太陽電池等の基板であるが、これに限定されるものではない。

成膜装置１は、チャンバ（筐体）２と、成膜部１０と、排気機構２０とを備えている。
詳細な図示は省略するが、チャンバ２は、周壁を構成するパネルカバーと、扉等の開閉部とを有している。開閉部を全て閉じることにより、チャンバ２の内部の空間２ａを密閉することができる。
空間２ａには、成膜部１０及びエレベータ４０が収容されている他、ウェハＷの搬送ロボット（搬送手段）、チャック１８の移動ロボット（移動手段）、成膜ガスのコンソール（制御盤）、電装ボックス等が収容されている。

チャンバ２の上部には、排気路２ｂが設けられている。
空間２ａの雰囲気ガスが排気路２ｂから排出されることにより、チャンバ２の内圧が大気圧より少し低くなっている。これにより、上記雰囲気ガスが、チャンバ２の排気路２ｂ以外の部分から外部に漏れるのを防止することができる。ひいては、未反応の原料や成膜反応の副生成物を含む使用済みの成膜ガスが、チャンバ２の排気路２ｂ以外の部分から外部に漏れるのを防止することができる。

図１に示すように、成膜部１０は、処理空間１０ａを有し、且つ処理空間１０ａに成膜ガスを供給するものであり、チャック（ウェハ保持部）１８と、ディスパージョンヘッド（成膜ヘッド）１９とを備えている。
チャック１８は、ヒータ１２と、ヒータ１２に固定されたウェハ保持部１３とを有している。チャック１８（ウェハ保持部１３）は、成膜面Ｗ１を下方に向けて、ウェハＷを保持するように構成されている。ディスパージョンヘッド１９は、ガス吹出部１１を有している。このガス吹出部１１は、成膜ガスをウェハＷの成膜面Ｗ１に向けて吹出すように構成されている。

ガス吹出部１１は、複数のノズルプレート（板材）１５を有している。ノズルプレート１５は、成膜ガス及び成膜温度に対する耐性を有していればよい。その構成材料としては、例えば、樹脂材料、セラミックス材料、金属材料等が挙げられる。
図１及び図２に示すように、各ノズルプレート１５は、長手方向を図１の紙面と直交する方向（図２の上下）に向け、且つ厚さ方向を図１の左右に向けた四角形の板状をなしている。
複数のノズルプレート１５が互いの厚さ方向（図１の左右）に並べられ、且つ隣接するノズルプレート１５同士が接触している。複数のノズルプレート１５からなるガス吹出部１１は、平面視において、ウェハＷ（図６に示す構成では、３つの小型のウェハＷ）を包含する大きさを有している。

図３に示すように、各ノズルプレート１５の片面には、複数の導入凹部１５ａと、吹出凹部１５ｂとが形成されている。
導入凹部１５ａは、それぞれノズルプレート１５の下端面から上へ延びるとともに、互いにノズルプレート１５の長手方向（図１の紙面と直交する方向）に離間して、好ましくは等間隔で配置されている。
吹出凹部１５ｂは、ノズルプレート１５の上下方向の中間部よりも上側の部分のほぼ全幅に及ぶように形成されている。吹出凹部１５ｂの下端部に各導入凹部１５ａが連続している。吹出凹部１５ｂの上端部は、ノズルプレート１５の上端部に達して（開放して）いる。

図１及び図２に示すように、各ノズルプレート１５の片面（導入凹部１５ａ及び吹出凹部１５ｂが形成された面）に、隣り合うノズルプレート１５の反対側の面（導入凹部１５ａ及び吹出凹部１５ｂが形成されていない面）が接触している。これにより、導入凹部１５ａ及び吹出凹部１５ｂの片面側の開口が塞がれている。
各ノズルプレート１５の導入凹部１５ａと隣り合うノズルプレート１５とにより、導入路１６が画成されている。各ノズルプレート１５の吹出凹部１５ｂと隣のノズルプレート１５とにより、スリット（吹出路）１７が画成されている。すなわち、隣り合うノズルプレート１５同士の間に、成膜ガスが通過するスリット（吹出路）１７が規定されている。

また、ガス吹出部１１は、その内部に流路（図示せず。）が形成されている。この流路内を冷媒が通過して循環することにより、ガス吹出部１１が冷却されるように構成されている。これにより、スリット１７内で成膜ガスが反応して不要堆積物が発生するのを防止又は抑制することができる。このため、不要堆積物からパーティクルが生じ、このパーティクルがウェハＷの成膜面Ｗ１に形成される膜に付着するのを防止することができる。したがって、得られる膜の均質性を確保することができる。
冷媒としては、例えば、水、オイルのような液体、窒素、希ガスのような気体等が挙げられる。

このようなガス吹出部１１において、図２に示すように、スリット１７の幅（ノズルプレート１５の厚さ方向に沿った長さ）をＸ［ｍｍ］とし、ノズルプレート１５の隣り合うノズルプレート１５と接触しない部分の厚さをＹ［ｍｍ］としたとき、Ｙ／Ｘが０．０１以上１０以下であることが好ましく、０．０５以上７．５以下であることがより好ましく、０．１以上５以下であることがさらに好ましく、１以上５以下であることが特に好ましく、２．５以上４．５以下であることも特に好ましく、３以上４．５以下であることが最も好ましい。この場合、圧損を抑制しつつ、スリット１７から成膜ガスを均一に（ムラなく）吹出させることができる。このため、形成される膜の均一性及び均質性をより確実に高めることができる。また、ガス吹出部１１自体の冷媒による冷却効率を高めることもできるため、不要堆積物が発生し難い。

ここで、Ｘの具体的な値は、０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましく、０．２ｍｍ以上７．５ｍｍ以下であることがより好ましく、０．３ｍｍ以上５ｍｍ以下であることがさらに好ましい。一方、Ｙの具体的な値は、０．５ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることが好ましく、１ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることがより好ましく、１．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることがさらに好ましい。これにより、上記効果をより向上させることができる。

また、本実施形態では、チャック１８は、ウェハＷを吸着（保持）した状態で、図示しない移動機構により、スリット１７の幅方向に沿って、ディスパージョンヘッド１９に対して揺動（往復運動）するように構成されている（図４の太矢印参照）。かかる構成により、形成される膜の均一性及び均質性をより向上させることができる。以下、太矢印で示される方向を、「揺動方向」とも記載する。
なお、チャック１８を固定して、ディスパージョンヘッド１９を、スリット１７の幅方向に沿ってチャック１８に対して揺動するように構成してもよいし、チャック１８及びディスパージョンヘッド１９の双方を移動可能とし、ディスパージョンヘッド１９を、スリット１７の幅方向に沿ってチャック１８に対して相対的に揺動するように構成してもよい。

さらに、図４に示すように、ガス吹出部１１の平面視でのサイズは、ウェハＷの成膜面Ｗ１のサイズより大きく設定されている。これにより、ウェハＷの成膜面Ｗ１の全体に対して必要かつ十分な量の成膜ガスを供給することができる。このため、形成される膜の均一性及び均質性をより向上させることができる。
ディスパージョンヘッド１９（ガス吹出部１１）には、図１に示すように、原料供給源３が供給路３ａを介して接続されている。この供給路３ａが、複数に分岐して各導入路１６に接続されている。これにより、成膜ガスは、原料供給源３から供給路３ａを経て、各ノズルプレート１５の各導入路１６に均一に分配される。

この成膜ガスが各導入路１６を通過した後、スリット１７で合流し、スリット１７の長手方向の全域に均一に分散しながら、スリット１７の上端開口からウェハＷに向かって吹出される。
すなわち、本実施形態では、成膜ガスは、複数のガス成分を含有し、複数のガス成分を混合した後、ガス吹出部１１に導入されるように構成されている。このように、複数のガス成分をガス吹出部１１に導入する前に混合（プレミックス）することにより、形成される膜の均質性を高め易くなる。
ここで、ガス成分としては、形成すべき膜の種類に応じて適宜選択されるため、特に限定されない。例えば、酸化ケイ素膜（ＳｉＯ_２膜）を形成する場合、ガス成分には、シラン（ＳｉＨ_４）と、酸素（又はオゾン）とが使用される。また、ドープするイオン種に応じて、ガス成分として、ホスフィン（ＰＨ_３）やジボラン（Ｂ_２Ｈ_６）が追加される。

ディスパージョンヘッド１９の上方には、ディスパージョンヘッド１９に対向してチャック１８が配置されている。前述したように、チャック１８は、ヒータ１２と、ヒータ１２に固定されたウェハ保持部１３とを有している。
チャック１８には、ヒータ１２及びウェハ保持部１３を厚さ方向に貫通する吸引路３０が形成されている。吸引路３０の下端は、ウェハ保持部１３の下面に開放している。また、この吸引路３０の途中には、ポンプＰが配置されている。ウェハ保持部１３の下面にウェハＷを接触させた状態で、ポンプＰを作動させると、吸引路３０を減圧することができる。これにより、ウェハＷをウェハ保持部１３の下面に吸着させて、成膜面Ｗ１を下方に向けて保持することができる。

本実施形態のチャック１８は、ウェハＷの成膜面Ｗ１以外で成膜ガスが反応することにより発生した不要堆積物が、成膜面Ｗ１上に形成された膜に付着するのを抑制する付着抑制構造を有している。
かかる付着抑制構造は、例えば、不要堆積物自体の発生を抑制するか、発生したとしても不要堆積物を強固に捕捉して、不要堆積物からパーティクルが生じるのを防止又は抑制する。
その結果、このパーティクルがウェハＷの成膜面Ｗ１に形成された膜に付着するのを防止して、品質（特性）の高い膜を得ることができる。

チャック１８（ウェハ保持部１３）は、図５に示すように、ウェハＷを保持した状態で、ウェハＷが接触する第１の領域１８ａと、ウェハＷから露出する第２の領域１８ｂとを有している。そして、第２の領域１８ｂの表面粗さが、第１の領域１８ａの表面粗さより大きく設定されている。これにより、仮に、不要堆積物が発生した場合でも、第２の領域１８ｂに強固に不要堆積物を捕捉させ、パーティクルが生じるのを阻止することができる。すなわち、第２の領域１８ｂを上記付着抑制構造として機能させることができる。
なお、第２の領域１８ｂを設けることにより、第２の領域１８ｂに不要堆積物を優先的に発生させ易くもなる。よって、チャンバ２内のウェハＷの成膜面Ｗ１を除く領域での不要堆積物の発生を抑制することができ、チャンバ２のメンテナンス性も向上する。

具体的には、第２の領域１８ｂの表面粗さ（十点平均高さ）をＲｍａｘ２［μｍ］とし、第１の領域１８ａの表面粗さ（十点平均高さ）をＲｍａｘ１［μｍ］としたとき、Ｒｍａｘ２／Ｒｍａｘ１は、５以上であることが好ましく、７．５以上であることがより好ましく、１０以上１５以下であることがさらに好ましい。この場合、第２の領域１８ｂで強固に不要堆積物を捕捉させることができる。一方で、ウェハＷの第１の領域１８ａへの密着度を高めて、ウェハＷの上面（成膜面Ｗ１と反対側の面）への未反応の成膜ガスの回り込みを防止することができる。

Ｒｍａｘ２の具体的な値は、１０μｍ以上であることが好ましく、２０μｍ以上であることがより好ましく、３０μｍ以上であることがさらに好ましい。これにより、第２の領域１８ｂに十分に不要堆積物を捕捉させることができる。なお、Ｒｍａｘ２の上限は、１００μｍ以下であることが好ましく、７５μｍ以下であることがより好ましく、５０μｍ以下であることがさらに好ましい。この場合、成膜ガスの流れを阻害し難く、凸部を起点とする不要堆積物の発生を防止することができる。
一方で、Ｒｍａｘ１の具体的な値が適度になるので、ウェハＷを保持する際には、第１の領域１８ａへの密着度が極めて良好になるとともに、ウェハＷを取り外す際には、第１の領域１８ａから円滑に離脱させることができる。

また、ウェハ保持部１３は、ウェハを保持するサセプタ１３１と、サセプタ１３１の外周部に設けられ、サセプタ１３１をヒータ１２に固定するガイドリング１３２とを有している。
サセプタ１３１は、ヒータ１２が発する熱をウェハＷに効率よく伝達するため、好ましくは、熱伝導率の高い材料で構成される。かかる高熱伝導性材料としては、例えば、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化ホウ素（ＢＮ）等が挙げられる。これらの高熱伝導性材料は、１種を単独で使用しても、２種以上を併用してもよい。

そして、サセプタ１３１の熱伝導率をＴＣ１［Ｗ／ｍ・Ｋ］とし、ガイドリング１３２の熱伝導率をＴＣ２［Ｗ／ｍ・Ｋ］としたとき、それらの差（｜Ｔ１－Ｔ２｜）を、好ましくは３０Ｗ／ｍ・Ｋ以下、より好ましくは１５Ｗ／ｍ・Ｋ以下、さらに好ましくは５Ｗ／ｍ・Ｋ以下に設定する。これにより、ヒータ１２による加熱時に、サセプタ１３１の下面の温度とガイドリング１３２の下面の温度とを同一とするか、近接させることができる。このため、サセプタ１３１とガイドリング１３２との温度差に起因して、それらの境界部１３３において不要堆積物が発生するのを防止又は低減することができる。
特に、境界部１３３に発生する不要堆積物は、多孔質（ポーラス）になり易いため、かかる領域での不要堆積物の発生を阻止することができれば、必然的にパーティクルが生じるのを防止又は抑制することができる。すなわち、かかる構成を膜に付着するのを抑制する付着抑制構造として機能させることができる。

熱伝導率ＴＣ１の具体的な値は、特に限定されないが、３０Ｗ／ｍ・Ｋ以上１７０Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることが好ましく、５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上１５０Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることがより好ましく、７０Ｗ／ｍ・Ｋ以上１３０Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることがさらに好ましい。この場合、ウェハＷを円滑且つ均一に加熱し易い。
特に、サセプタ１３１とガイドリング１３２とは、同一の材料で構成することが好ましく、炭化ケイ素（ＳｉＣ）で構成することがより好ましい。これにより、サセプタ１３１における高い伝導性を維持しつつ、境界部１３３における不要堆積物の発生をより確実に防止又は抑制することができる。

また、サセプタ１３１の下面（ウェハＷ側の面）とガイドリング１３２の下面（ウェハＷ側の面）とは、略同一平面上に位置するように構成することが好ましい。かかる構成によれば、サセプタ１３１とガイドリング１３２との境界部１３３に実質的な段差が形成されない。このため、段差を起点とする不要堆積物の発生を好適に防止することができる。よって、形成される膜に付着するパーティクルも生じ難くなる。具体的には、サセプタ１３１の下面とガイドリング１３２の下面との段差は、０．５ｍｍ以下であることが好ましく、０．３ｍｍ以下であることがより好ましく、０ｍｍであってもよい。
ヒータ１２の平面視でのサイズは、ウェハＷの成膜面Ｗ１のサイズより大きく設定さている。かかる構成によれば、ヒータ１２によりウェハＷをより均一に加熱し易くなる。
なお、ヒータ１２の表面での不要堆積物の発生を防止する観点から、ヒータ１２の周囲を覆う断熱材（図示せず。）には、コーティング剤による被膜を形成するようにしてもよい。

チャック１８の下方には、排気機構２０が配置されている。この排気機構２０は、成膜部１０の処理空間１０ａに吹出された未反応の成膜ガスや、不要堆積物からのパーティクルをチャンバ２外に排気するように構成されている。
排気機構２０は、上方に開口し、ガス吹出部１１を収容するハウジング（シュラウド）１４と、ハウジング１４に接続された排気配管２１とを有している。
排気配管２１は、例えば、ステンレス製の管で構成されるが、これに限定されず、ステンレス以外の金属製の管で構成されてもよく、樹脂製の管で構成されてもよい。

ハウジング１４の内面（内側面及び内底面）とガス吹出部１１との間の空間が、排気導入路２０ａとして機能する。排気導入路２０ａの上端部が、処理空間１０ａの外周側に連通している。ハウジング１４の底部に排気配管２１が接続されている。したがって、排気導入路２０ａが排気配管２１の内腔部に連通している。
なお、ハウジング１４は、ディスパージョンヘッド１９の一部を構成しているとも言える。

排気配管２１の下流側の部分は、チャンバ２の外部へ引き出されている。そして、排気配管２１の端部には、除害装置５内の吸引手段４に接続されている。これにより、処理空間１０ａと吸引手段４とが排気配管２１を介して連通している。
なお、吸引手段４は、除害装置５の外部に設けられていてもよい。吸引手段４は、排気ブロアであってもよく、吸引ポンプであってもよい。吸引手段４は、排気配管２１内のガスを常時一定の吸引圧で吸引している。
吸引手段４の吸引動作により、処理空間１０ａにおける未反応の成膜ガスや、チャンバ２内の空間２ａの雰囲気ガスの一部が、排気導入路２０ａに導入される。以下、排気導入路２０ａに導入されたガスを「排ガス」とも記載する。

排ガスには、処理空間１０ａにおける未反応の成膜ガスや、成膜反応の不要反応物（不要堆積物のパーティクル）が含まれている。排ガスは、排気導入路２０ａから排気配管２１に流入する。この排ガスが、排気配管２１を通過し後、吸引手段４の吸引ポートに吸い込まれた後、吸引手段４の吐出ポートから吐出されて、除害装置５の除害処理部（図示せず。）に移送される。
除害処理部は、排ガスに含まれる未反応の成膜ガス、成膜時の不要堆積物（パーティクル）、高環境負荷物質等を、化学的処理又は物理的処理により排ガスから除去する。
なお、上記の一定の吸引圧は、吸引手段４の吸引能力や除害装置５の除害処理能力に応じて設定するとよい。これにより、吸引排気処理又は除害処理を安定的に行うことができる。

排気配管２１の途中には、圧力調整弁２２が設けられている。圧力調整弁２２は、弁体を有しており、この弁体を変位（回転）させることにより、圧力調整弁２２の開度が調節され、ひいては排気配管２１の開度が調節される。これにより、排気配管２１内の排ガスの圧力が調整される。
なお、弁体は、回転に限らず、スライドにより圧力調整弁２２の開度が調節されるようになっていてもよい。
また、排気配管２１の途中には、洗浄ガス供給ポート２３と清掃ポート２４とが設けられている。洗浄ガス供給ポート２３は、ハウジング１４と圧力調整弁２２との間に配置され、清掃ポート２４は、圧力調整弁２２と洗浄ガス供給ポート２３との間に配置されている。

洗浄ガス供給ポート２３には、洗浄ガス供給源６が供給路６ａを介して接続されている。本実施形態では、洗浄ガス供給ポート２３、洗浄ガス供給源６及び供給路６ａにより、洗浄ガス供給部が構成されている。
この洗浄ガス供給部は、成膜ガスとの反応性がないか又は乏しい洗浄ガスを排気配管２１に供給する。かかる洗浄ガスを排気配管２１に供給することにより、排気配管２１内を通過する未反応の成膜ガスを希釈することができるとともに、その温度を低下させることもできる。このため、排気配管２１の内壁面の不本意な箇所で、不要堆積物が発生するのを防止又は抑制することができる。その他、洗浄ガスは、不要堆積物が発生した場合でも、その流れにより排気配管２１の内壁面から不要堆積物を剥離して除去する作用も発揮することができる。よって、排気配管２１が詰まることを防止し易くなるとともに、排気配管２１内を清掃する頻度（メンテナンスの頻度）を低減することもできる。

また、圧力調整弁２２は、比較的複雑な構造を有するため、その内部で不要堆積物が発生し易いが、本実施形態では、圧力調整弁２２の上流側で排気配管２１に洗浄ガスを供給するので、かかる不都合を防止し易い。
洗浄ガスとしては、特に限定されないが、不活性ガスを主成分とすることが好ましい。かかる不活性ガスを主成分とする洗浄ガスは、成膜ガスとの反応性を有さず、且つ入手が容易であることから好ましい。不活性ガスとしては、例えば、窒素ガス、アルゴンガス、ネオンガスのような希ガス等が挙げられる。これらのガスは、１種を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。

なお、洗浄ガスは、冷却してもよいが、取り扱いが容易なことから、室温（２５℃程度）であることが好ましい。室温の洗浄ガスであっても、不要堆積物の発生防止効果を十分に発揮することができる。
清掃ポート２４は、排気配管２１の内側を清掃（メンテナンス）する際に、排気配管２１内にアクセスするように構成されている。かかる清掃ポート２４を設けることにより、清掃の度に、排気機構２０を分解する必要がなくなり、作業性を向上することができる。
特に、清掃ポート２４を圧力調整弁２２の上流側（ハウジング１４と同じ側）に設けることにより、清掃作業によってパーティクルが圧力調整弁２２に詰まる可能性をより確実に低減することができる。
また、清掃時の作業性をより高める観点から、排気配管２１の内壁には、不要堆積物の付着を抑制するための被膜（例えば、フッ素系被膜）を形成するようにしてもよい。

排気配管２１の途中には、チャック１８の吸引路３０のサセプタ１３１と反対側の端部が接続されている。これにより、ウェハＷをウェハ保持部１３に吸着する際の排気を排気配管２１に合流させるように構成されている。仮に、ウェハＷの上面（成膜面Ｗ１と反対側の面）へ未反応の成膜ガスが回り込んだ場合でも、未反応の成膜ガスを排気配管２１に供給して、除害装置５の除害処理部により処理することができる。したがって、未反応の成膜ガスがチャンバ２の外部に排出されるのを防止することができ、安全性が高い。
排気機構２０のハウジング１４は、ウェハ保持部１３（チャック１８）に保持されたウェハＷの成膜面Ｗ１より下方に位置している。このため、ウェハ保持部１３に付着した不要堆積物からパーティクルが生じた場合でも、このパーティクルを確実に吸引して、チャンバ２の外部に排出することができる。その結果、形成された膜にパーティクルが付着するのを阻止し易くなる。

チャンバ２内には、ディスパージョンヘッド１９の側方（揺動方向）にエレベータ４０が配置されている。また、エレベータ４０の近傍には、例えば、スワッパ、ロボットアームのような図示しない装置が配置されている。
エレベータ４０は、伸縮シャフト４１と、伸縮シャフト４１の上端部に設けられ、ウェハＷを支持するスポーク４２とを有している。
上述したように、チャック１８は、移動機構によりディスパージョンヘッド１９に対して揺動するように構成されている。この移動機構は、チャック１８をディスパージョンヘッド１９の直上の位置（成膜位置）からエレベータ４０の直上に退避させた位置（退避位置）にまで移動可能に構成されている。

かかる構成により、成膜後には、移動機構によりチャック１８をエレベータ４０の直上に移動させ、エレベータ４０、スワッパ、ロボットアーム等を使用して、成膜後のウェハＷと新たなウェハＷとの交換を行うことができる。
このように、成膜部１０から退避した位置（退避位置）で、成膜後のウェハＷと新たなウェハＷとの交換を行えば、ウェハＷの交換作業の際に、不要堆積物からパーティクルの発生を防止易く、また仮にパーティクルが発生しても、第１の領域１８ａに付着することを防止し易い。このため、ウェハＷをサセプタ１３１へ十分な吸着力で吸着することができる。

また、成膜装置１全体のメンテナンスを行う際には、退避位置（すなわち、揺動方向に沿って成膜位置からズレた位置）において、この作業を行うように構成することが好ましい。かかる構成によれば、チャック１８の移動距離を最小に設定しつつ、成膜装置１のメンテナンスを行うことができる。このため、チャンバ２、ひいては成膜装置１の小型化に寄与する。

次に、成膜装置１の使用方法（ウェハＷの成膜面Ｗ１に膜が形成されてなる膜付きウェハの製造方法）について説明する。
まず、成膜すべきウェハＷが収容されたカセット（図示せず。）を、成膜装置１のチャンバ２の側方に配置する。このカセット内のウェハＷをロボットアームによりピックアップし、スワッパに載置する。
次に、スワッパを中心軸のまわりに１８０°回転させる。これにより、ウェハＷをエレベータ４０の直上に移動させる。
これに先立って、チャック１８も、移動機構によりエレベータ４０の直上に移動させておく。
次いで、エレベータ４０の伸縮シャフト４１を引込状態から上方へ伸張させる。これにより、スポーク４２がウェハＷを支持して、上方に持ち上げる。

ウェハＷを、サセプタ１３１から若干（５ｍｍ程度）離間した位置で一旦停止させ、ヒータ１２により遠隔的に加熱する。この遠隔加熱を例えば約３０秒間行うことにより、ウェハＷを所定の温度にまで昇温させる。
その後、スポーク４２に設けられたリフトレバー（図示せず。）により、ウェハＷを押し上げ、サセプタ１３１の下面に接触させる。
この状態で、ウェハＷを更にヒータ１２により、例えば約３０秒間加熱することにより、目的の温度（４００～５００℃程度）にまで加熱する。
このように、サセプタ１３１に接触させる前後で、ウェハＷを予め加熱することにより、ウェハＷの反りを防止することができる。

その後、ポンプＰを作動して吸引路３０を吸引し、ウェハＷをサセプタ１３１の下面（第１の領域１８ａ）に吸着する。これにより、成膜面Ｗ１を下方に向けて、チャック１８（ウェハ保持部１３）によりウェハＷを保持する（保持工程）。
次に、伸縮シャフト４１を収縮させて、スポーク４２をスワッパより下方に位置させる。
次いで、ウェハＷを保持したチャック１８を、移動機構により、ディスパージョンヘッド１９の直上の成膜位置へ移動させる。
この状態で、ガス吹出部１１のスリット１７から成膜ガスを、ウェハＷの成膜面Ｗ１に向けて吹出す（吹出工程）。これにより、成膜ガスが、ウェハＷの成膜面Ｗ１に接触し、例えば半導体膜が形成されていく。

ここで、ガス吹出部１１とウェハＷとの離間距離（図１中、Ｄ）は、特に限定されないが、０．１ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることが好ましく、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることがより好ましく、３ｍｍ以上９ｍｍ以下であることがさらに好ましい。ガス吹出部１１とウェハＷとの離間距離Ｄを上記範囲に設定することにより、ウェハＷの成膜面Ｗ１に均一且つ均質な膜を形成し易い。
このとき、第２の領域１８ｂの表面粗さを所定の値に設定しておけば、第２の領域１８ｂに優先的且つ強固に不要堆積物を捕捉させ、不要堆積物が剥離してパーティクルとなるのを阻止することができる。その結果、形成される膜にパーティクルが付着するのを防止することができる。
このとき、チャック１８（ウェハ保持部１３）をスリット１７の幅方向に沿って、ディスパージョンヘッド１９（ガス吹出部１１）に対して揺動させる。これにより、形成される膜の均一性及び均質性を確保することができる。

また、このとき、排気機構２０の作動により、未反応の成膜ガスを排気導入路２０ａに吸引し、排気配管２１に移送して排気している（排気工程）。これにより、不要堆積物の発生、更にはパーティクルの生成を防止又は抑制することができる。さらに、排気配管２１に洗浄ガスを供給するので、排気配管２１内での不要堆積物の発生も防止又は抑制して、清掃する頻度（メンテナンスの頻度）を低減することができる。
特に、本実施形態では、ハウジング１４は、ガス吹出部１１と面一であるか、又はガス吹出部１１よりウェハＷ側に所定の突出長さで突出していることが好ましい。かかる構成により、未反応の成膜ガスを排気導入路２０ａにより確実に吸引することができるようになっている。
突出長さは、特に限定されないが、ウェハＷの厚さをｔ［ｍｍ］とすると、０ｍｍ以上（Ｄ－ｗ）ｍｍ以下であることが好ましく、０ｍｍ以上（Ｄ－ｔ）／２ｍｍ以下であることがより好ましく、０ｍｍ以上（Ｄ－ｔ）／３ｍｍ以下であることがさらに好ましい。この場合、ウェハＷの揺動時に、ハウジング１４とウェハＷとの接触を回避しつつ、未反応の成膜ガスが処理空間１０ａから漏出することを効果的に抑制することができる。

ウェハＷの成膜面Ｗ１に膜を形成した後、ウェハＷを保持した状態のチャック１８を、移動機構により、エレベータ４０の直上に移動させる。
次いで、エレベータ４０の伸縮シャフト４１を上方へ伸張させるとともに、ポンプＰの作動を停止する。これにより、ウェハＷがチャック１８から離脱して、スポーク４２に支持される。
次に、伸縮シャフト４１を収縮させて、スポーク４２をスワッパより下方にまで移動させる。これにより、ウェハＷをスワッパに載置する。
このとき、ウェハＷは未だ高温であるため、スワッパに載置した状態で、室温程度にまで降温（冷却）することが好ましい。
降温後のウェハＷは、ロボットアームによりカセット内に移送、保管される。スワッパに搭載した状態でウェハＷを降温するようにすれば、カセットの変質、変形等の劣化を好適に防止することができる。

また、図６に示すように、ウェハ保持部１３（チャック１８）は、複数枚（図６の構成では、３枚）の小径のウェハＷを同時に保持するように構成することもできる。
ウェハ保持部１３の下面には、多重環状の吸引溝３１が１２０度間隔で３つ形成され、その中心に吸引路３０が連通している。
かかる構成においても、上述したような各種設計を採用することにより、各小径のウェハＷの成膜面Ｗ１に均一且つ均質な膜を形成することができる。
以上のような本発明では、排気配管内での不要堆積物の発生を防止又は抑制して、清掃する頻度（メンテナンスの頻度）を低減可能な成膜装置及び膜付きウェハの製造方法を提供することができる。
さらに、次に記載の各態様で提供されてもよい。

（１）ウェハの成膜面に膜を形成する成膜装置であって、前記成膜面を下方に向けて、前記ウェハを保持するように構成されたウェハ保持部と、前記膜の原料を含む成膜ガスを、前記成膜面に向けて吹出すように構成されたガス吹出部と、未反応の前記成膜ガスを排気する排気機構とを備え、前記排気機構は、前記ガス吹出部を収納するハウジングと、前記ハウジングに接続された排気配管と、前記排気配管に前記成膜ガスとの反応性がないか又は乏しい洗浄ガスを供給する洗浄ガス供給部とを有する、成膜装置。

（２）上記（１）に記載の成膜装置において、前記排気機構は、さらに、前記排気配管の途中に設けられた圧力調整弁を有し、前記洗浄ガス供給部は、前記ハウジングと前記圧力調整弁との間において、前記排気配管に接続されている、成膜装置。

（３）上記（１）又は（２）に記載の成膜装置において、前記排気機構は、さらに、前記排気配管の途中に設けられた清掃ポートを有し、前記排気配管の内側を清掃する際に、前記清掃ポートを介して、前記排気配管内にアクセスするように構成されている、成膜装置。

（４）上記（３）に記載の成膜装置において、前記排気機構は、さらに、前記排気配管の途中に設けられた圧力調整弁を有し、前記清掃ポートは、前記ハウジングと同じ側、且つ前記洗浄ガス供給部の接続箇所より下流側に設けられている、成膜装置。

（５）上記（１）～（４）のいずれか１項に記載の成膜装置において、前記洗浄ガスは、不活性ガスを主成分とする、成膜装置。

（６）上記（１）～（５）のいずれか１項に記載の成膜装置において、前記洗浄ガスの温度は、室温である、成膜装置。

（７）上記（１）～（６）のいずれか１項に記載の成膜装置において、前記排気機構の前記ハウジングは、前記ウェハ保持部に保持された前記ウェハの前記成膜面より下方に位置している、成膜装置。

（８）上記（１）～（７）のいずれか１項に記載の成膜装置において、前記ガス吹出部と前記ウェハとの離間距離をＤ［ｍｍ］とし、前記ウェハの厚さをｔ［ｍｍ］としたとき、前記ハウジングは、前記ガス吹出部より前記ウェハ側に０ｍｍ以上（Ｄ－ｔ）ｍｍ以下で突出している、成膜装置。

（９）上記（１）～（８）のいずれか１項に記載の成膜装置において、前記ガス吹出部は、その内部に循環する冷媒により冷却されるように構成されている、成膜装置。

（１０）ウェハの成膜面に膜が形成されてなる膜付きウェハの製造方法であって、前記成膜面を下方に向けて、ウェハ保持部により前記ウェハを保持する工程と、前記膜の原料を含む成膜ガスを、ガス吹出部から前記成膜面に向けて吹出す工程と、未反応の前記成膜ガスを、排気配管を有する排気機構を介して排気する工程とを備え、前記未反応の成膜ガスを排気する工程において、前記排気配管に前記成膜ガスとの反応性がないか又は乏しい洗浄ガスを供給する、膜付きウェハの製造方法。
もちろん、この限りではない。

既述のとおり、本発明に係る種々の実施形態を説明したが、これらは、例として提示したものであり、発明の範囲を何ら限定するものではない。当該新規な実施形態は、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、変更を行うことができる。当該実施形態やその変形は、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ものである。

例えば、本発明の成膜装置及び膜付きウェハの製造方法は、上記実施形態に対して、他の任意の追加の構成（工程）を有していてもよく、同様の機能を発揮する任意の構成（工程）と置換されていてよく、一部の構成（工程）が省略されていてもよい。
また、ウェハＷの形状は、円形状であってもよい。
さらに、チャック１８は、周方向に沿って回転可能に構成されていてもよい。

１ ：成膜装置
２ ：チャンバ
２ａ ：空間
２ｂ ：排気路
３ ：原料供給源
３ａ ：供給路
４ ：吸引手段
５ ：除害装置
６ ：洗浄ガス供給源
６ａ ：供給路
１０ ：成膜部
１０ａ ：処理空間
１１ ：ガス吹出部
１２ ：ヒータ
１３ ：ウェハ保持部
１３１ ：サセプタ
１３２ ：ガイドリング
１３３ ：境界部
１４ ：ハウジング
１５ ：ノズルプレート
１５ａ ：導入凹部
１５ｂ ：吹出凹部
１６ ：導入路
１７ ：スリット
１８ ：チャック
１８ａ ：第１の領域
１８ｂ ：第２の領域
１９ ：ディスパージョンヘッド
２０ ：排気機構
２０ａ ：排気導入路
２１ ：排気配管
２２ ：圧力調整弁
２３ ：洗浄ガス供給ポート
２４ ：清掃ポート
３０ ：吸引路
３１ ：吸引溝
４０ ：エレベータ
４１ ：伸縮シャフト
４２ ：スポーク
Ｄ ：離間距離
Ｐ ：ポンプ
Ｗ ：ウェハ
Ｗ１ ：成膜面

Claims (6)

1. 膜の原料を含む成膜ガスの熱による反応により、ウェハの成膜面に前記膜を形成する成膜装置であって、
   前記成膜面を下方に向けて、前記ウェハを保持するように構成されたウェハ保持部と、
   前記成膜ガスを、前記成膜面に向けて吹出すように構成されたガス吹出部と、
   未反応の前記成膜ガスを排気する排気機構とを備え、
   前記排気機構は、前記ガス吹出部を収納するハウジングと、前記ハウジングに接続された排気配管と、前記排気配管の途中に設けられた圧力調整弁と、前記排気配管の途中に設けられ、前記排気配管の内側を清掃する際に、前記排気配管内にアクセスするように構成された清掃ポートと、前記排気配管に前記成膜ガスとの反応性がないか又は乏しい洗浄ガスを供給する洗浄ガス供給部とを有し、
   前記洗浄ガス供給部は、前記ハウジングと前記圧力調整弁との間において、前記排気配管に接続され、
   前記清掃ポートは、前記圧力調整弁と前記洗浄ガス供給部の接続箇所との間に設けられ、
   室温の前記洗浄ガスを前記排気配管に供給することにより、前記排気配管内を通過する前記成膜ガスを希釈して、前記成膜ガスの反応による不要堆積物の発生を防止又は抑制する、成膜装置。
2. 請求項１に記載の成膜装置において、
   前記洗浄ガスは、不活性ガスを主成分とする、成膜装置。
3. 請求項１に記載の成膜装置において、
   前記排気機構の前記ハウジングは、前記ウェハ保持部に保持された前記ウェハの前記成膜面より下方に位置している、成膜装置。
4. 請求項１に記載の成膜装置において、
   前記ガス吹出部と前記ウェハとの離間距離をＤ［ｍｍ］とし、前記ウェハの厚さをｔ［ｍｍ］としたとき、前記ハウジングは、前記ガス吹出部より前記ウェハ側に０ｍｍ以上（Ｄ－ｔ）ｍｍ以下で突出している、成膜装置。
5. 請求項１に記載の成膜装置において、
   前記ガス吹出部は、その内部に循環する冷媒により冷却されるように構成されている、成膜装置。
6. 膜の原料を含む成膜ガスの熱による反応により、ウェハの成膜面に前記膜が形成されてなる膜付きウェハの製造方法であって、
   前記成膜面を下方に向けて、ウェハ保持部により前記ウェハを保持する工程と、
   前記成膜ガスを、ガス吹出部から前記成膜面に向けて吹出す工程と、
   未反応の前記成膜ガスを、排気配管を有する排気機構を介して排気する工程とを備え、
   前記未反応の成膜ガスを排気する工程において、前記排気配管に前記成膜ガスとの反応性がないか又は乏しい室温の洗浄ガスを供給することにより、前記排気配管内を通過する前記成膜ガスを希釈して、前記成膜ガスの反応による不要堆積物の発生を防止又は抑制し、
   前記排気機構は、前記ガス吹出部を収納するハウジングと、前記ハウジングに接続された前記排気配管と、前記排気配管の途中に設けられた圧力調整弁と、前記排気配管の途中に設けられ、前記排気配管の内側を清掃する際に、前記排気配管内にアクセスするように構成された清掃ポートと、前記排気配管に前記洗浄ガスを供給する洗浄ガス供給部とを有し、
   前記洗浄ガス供給部は、前記ハウジングと前記圧力調整弁との間において、前記排気配管に接続され、
   前記清掃ポートは、前記圧力調整弁と前記洗浄ガス供給部の接続箇所との間に設けられる、膜付きウェハの製造方法。

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