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特許7023826連続成膜方法、連続成膜装置、サセプタユニット、及びサセプタユニットに用いられるスペーサセット
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-02-14
(45)【発行日】2022-02-22
(54)【発明の名称】連続成膜方法、連続成膜装置、サセプタユニット、及びサセプタユニットに用いられるスペーサセット
(51)【国際特許分類】
H01L 21/205 20060101AFI20220215BHJP
C23C 16/458 20060101ALI20220215BHJP
C23C 16/52 20060101ALI20220215BHJP
【ＦＩ】
H01L21/205
C23C16/458
C23C16/52
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2018229825
(22)【出願日】2018-12-07
(65)【公開番号】P2020092227
(43)【公開日】2020-06-11
【審査請求日】2021-01-18
(73)【特許権者】
【識別番号】504162958
【氏名又は名称】株式会社ニューフレアテクノロジー
(74)【代理人】
【識別番号】100108855
【弁理士】
【氏名又は名称】蔵田 昌俊
(74)【代理人】
【識別番号】100103034
【弁理士】
【氏名又は名称】野河 信久
(74)【代理人】
【識別番号】100075672
【弁理士】
【氏名又は名称】峰 隆司
(74)【代理人】
【識別番号】100153051
【弁理士】
【氏名又は名称】河野 直樹
(74)【代理人】
【識別番号】100179062
【弁理士】
【氏名又は名称】井上 正
(74)【代理人】
【識別番号】100162570
【弁理士】
【氏名又は名称】金子 早苗
(72)【発明者】
【氏名】醍醐 佳明
【審査官】宇多川 勉
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１７－２２８７０８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－２４４２７４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００１－２７４１０４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－３１９０４３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－２７７３６９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－２５８８５９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２１／２０５
Ｃ２３Ｃ １６／４５８
Ｃ２３Ｃ １６／５２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数のウェハを順次成膜処理する連続成膜方法であって、前記複数のウェハを、支持部材と、載置される前記ウェハの外周を囲むように支持部材上に設けられる側面ガイドと、前記ウェハの上面と前記側面ガイドの上面との相対高さを調整するための調整部材と、を含むサセプタユニット上に載置し、
載置された前記ウェハの上面にプロセスガスを供給しながら、前記ウェハを加熱及び回転させることにより、所定の膜を堆積させる成膜処理を順次行い、
堆積された前記所定の膜の厚さに基づいて、前記調整部材を用いて前記相対高さを調整する、
ことを含む連続成膜方法。
【請求項2】
前記調整部材は、前記側面ガイドの下部に設けられる請求項１に記載の連続成膜方法。
【請求項3】
ウェハの上面に所定の膜を堆積させ成膜処理を行う反応室と、前記反応室にプロセスガスを供給する供給口と、
前記反応室から排気ガスを排出する排気口と、
前記ウェハを加熱するヒータと、
ウェハを載置するサセプタユニットであって、支持部材と、載置される前記ウェハの外周を囲むように前記支持部材の上に設けられる側面ガイドと、堆積した前記所定の膜の厚さに基づいて前記ウェハの上面と前記側面ガイドの上面との相対高さを調整するために交換可能な調整部材と、を有するサセプタユニットと、
を備える、連続成膜装置。
【請求項4】
ウェハの上に所定の膜を堆積する成膜装置において、前記ウェハを載置するために用いられるサセプタユニットであって、支持部材と、
載置される前記ウェハの外周を囲むように前記支持部材の上に設けられる側面ガイドと、
堆積された前記所定の膜の厚さに応じて、前記側面ガイドの上面と前記ウェハの上面との相対高さが所定の範囲内となるように、予め準備された複数のスペーサの中から選択される１又は２以上のスペーサと、
を備えるサセプタユニット。
【請求項5】
ウェハの上面に所定の膜を堆積させ成膜処理を行う成膜装置において、支持部材と、載置される前記ウェハの外周を囲むように前記支持部材上に設けられる側面ガイドと、を備えるサセプタユニットに使用されるスペーサセットであって、堆積した前記所定の膜の厚さに応じて、前記支持部材と前記側面ガイドとの間、又は、前記支持部材と前記ウェハとの間に、少なくとも何れかが選択されて挿入されることにより前記側面ガイドの上面と前記ウェハの上面との相対高さを調整する複数のスペーサを含む、スペーサセット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、連続成膜方法、連続成膜装置、サセプタユニット、及びサセプタユニットに用いられるスペーサセットに関する。
【背景技術】
【0002】
エピタキシャル成長によって、ウェハ上に結晶膜を形成する成膜装置が知られている。例えば、化学気相堆積（Chemical Vapor Deposition: CVD）法を用いた成膜装置では、プロセスガスの濃度や化学反応温度などが管理された成膜チャンバが設けられる。ウェハは、サセプタに保持され、成膜チャンバの内部に配置される。成膜チャンバでは、ウェハにプロセスガスが供給され、その結果、ウェハ表面に結晶膜が形成される。
【0003】
サセプタは、例えば、カーボン、ＳｉＣ（炭化ケイ素）、ＳｉＣで被覆したカーボン、ＴａＣ（炭化タンタル）で被覆したカーボンなどで形成される。成膜装置では、ウェハ表面のみならず、サセプタにも化合物が堆積して堆積物の層が形成される。成膜処理が繰り返されると、サセプタの上面に形成される堆積物の層は厚みを増す。その結果、成膜前のウェハの表面と、堆積物の層が形成されたサセプタの上面との高さ関係が変化し、成膜条件も変化することがある。このような成膜条件の変化は、ウェハに形成される膜の厚みや性質に影響を与えることがある。
【0004】
例えば特許文献１には、ウェハ表面と、堆積物の層が形成されるサセプタの上面との高さ関係を調整するために、ウェハ表面の高さに対して、サセプタが搭載された基台の高さを相対的に変化させるモータを備えたサセプタ装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２００７－１８０１５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、サセプタユニットに堆積物の層が形成されても、ウェハに対する成膜条件を維持しつつ、安定した成膜処理を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の一態様によれば、複数のウェハを順次成膜処理する連続成膜方法は、以下のことを含む。前記複数のウェハを、支持部材と、載置される前記ウェハの外周を囲むように支持部材上に設けられる側面ガイドと、前記ウェハの上面と前記側面ガイドの上面との相対高さを調整するための調整部材と、を含むサセプタユニット上に載置する。載置された前記ウェハの上面にプロセスガスを供給しながら、前記ウェハを加熱及び回転させることにより、所定の膜を堆積させる成膜処理を順次行う。堆積された前記所定の膜の厚さに基づいて、前記調整部材を用いて前記相対高さを調整する。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、サセプタユニットに堆積物の層が形成されても、ウェハに対する成膜条件を維持しつつ、安定した成膜処理を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【発明を実施するための形態】
【0010】
本発明の一実施形態に係る成膜システムについて図面を参照して説明する。本実施形態の成膜システムは、ＣＶＤ法を用いて成膜を行うためのシステムである。その表面に成膜されるウェハは、サセプタユニットに保持されて成膜チャンバに設置される。成膜チャンバ内では、ウェハ上で結晶が成長する。ウェハを交換しながら次々と成膜を行う場合に、サセプタユニットの上面にも堆積物の層が形成され、成膜処理の繰り返しによってその層の厚みが増す。本実施形態は、サセプタユニットの上面に堆積物の層が形成されても、そのことよってウェハに対する成膜条件が変化しないように工夫されている。より具体的には、ウェハの表面（成膜の対象となる面）と、サセプタユニットの上面との高さ関係が許容値を超えて変化しないように、サセプタユニットに設けられたスペーサが、厚さが異なるものに適宜に交換することができる。なお、本実施形態に係る技術は、ＣＶＤ法や他の気相成長法、及びその他のエピタキシャル成長法を用いた成膜処理に用いることができる。
【0011】
［システム構成］
〈成膜システム〉
本実施形態に係る成膜システム１の構成例の概略を図１に示す。成膜システム１は、準備室１０と、トランスファチャンバ２０とを備える。また、成膜システム１は、第１のロードロックチャンバ３０ａと、第２のロードロックチャンバ３０ｂと、第１のサセプタ交換チャンバ４０ａと、第２のサセプタ交換チャンバ４０ｂと、第１の成膜チャンバ５０ａと、第２の成膜チャンバ５０ｂとを備える。第１のロードロックチャンバ３０ａと第２のロードロックチャンバ３０ｂとは同等のものであり、第１のサセプタ交換チャンバ４０ａと第２のサセプタ交換チャンバ４０ｂとは同等のものであり、第１の成膜チャンバ５０ａと第２の成膜チャンバ５０ｂとは同等のものである。すなわち、成膜システム１は、２系統の成膜装置を有する。
〈成膜システム〉
本実施形態に係る成膜システム１の構成例の概略を図１に示す。成膜システム１は、準備室１０と、トランスファチャンバ２０とを備える。また、成膜システム１は、第１のロードロックチャンバ３０ａと、第２のロードロックチャンバ３０ｂと、第１のサセプタ交換チャンバ４０ａと、第２のサセプタ交換チャンバ４０ｂと、第１の成膜チャンバ５０ａと、第２の成膜チャンバ５０ｂとを備える。第１のロードロックチャンバ３０ａと第２のロードロックチャンバ３０ｂとは同等のものであり、第１のサセプタ交換チャンバ４０ａと第２のサセプタ交換チャンバ４０ｂとは同等のものであり、第１の成膜チャンバ５０ａと第２の成膜チャンバ５０ｂとは同等のものである。すなわち、成膜システム１は、２系統の成膜装置を有する。
【0012】
第１のロードロックチャンバ３０ａは、第１のゲートバルブ３２ａを介して準備室１０とつながっており、また、第２のゲートバルブ３４ａを介してトランスファチャンバ２０とつながっている。同様に、第２のロードロックチャンバ３０ｂは、第３のゲートバルブ３２ｂを介して準備室１０とつながっており、また、第４のゲートバルブ３４ｂを介してトランスファチャンバ２０とつながっている。第１のロードロックチャンバ３０ａ及び第２のロードロックチャンバ３０ｂによって、準備室１０とトランスファチャンバ２０との間で、ウェハの出し入れを行うことができる。
【0013】
第１のサセプタ交換チャンバ４０ａは、第５のゲートバルブ４２ａを介して外部とつながっており、また、第６のゲートバルブ４４ａを介してトランスファチャンバ２０とつながっている。同様に、第２のサセプタ交換チャンバ４０ｂは、第７のゲートバルブ４２ｂを介して外部とつながっており、また、第８のゲートバルブ４４ｂを介してトランスファチャンバ２０とつながっている。第１のサセプタ交換チャンバ４０ａ及び第２のサセプタ交換チャンバ４０ｂによって、外部とトランスファチャンバ２０との間で、サセプタユニットの出し入れを行うことができる。
【0014】
第１の成膜チャンバ５０ａは、第９のゲートバルブ５２ａを介してトランスファチャンバ２０とつながっている。同様に、第２の成膜チャンバ５０ｂは、第１０のゲートバルブ５２ｂを介してトランスファチャンバ２０とつながっている。
【0015】
トランスファチャンバ２０には、ロボット２２が設けられている。ロボット２２は、ウェハ又はウェハが載せられたサセプタユニットを、第１のロードロックチャンバ３０ａ、第２のロードロックチャンバ３０ｂ、第１のサセプタ交換チャンバ４０ａ、第２のサセプタ交換チャンバ４０ｂ、第１の成膜チャンバ５０ａ、又は第２の成膜チャンバ５０ｂの内外に出し入れするように構成されている。
【0016】
準備室１０には、ロボット１２と、アライナ１４と、第１のカセット１６ａと、第２のカセット１６ｂとが設けられている。第１のカセット１６ａには、第１のロードロックチャンバ３０ａを介して出し入れされるウェハが配置される。第２のカセット１６ｂには、第２のロードロックチャンバ３０ｂを介して出し入れされるウェハが配置される。ロボット１２及びアライナ１４を用いて、ウェハは、準備室１０と第１のロードロックチャンバ３０ａとの間、及び準備室１０と第２のロードロックチャンバ３０ｂとの間で搬送される。
【0017】
第１のサセプタ交換チャンバ４０ａには、第５のゲートバルブ４２ａを介して外部からサセプタユニットが装填される。同様に、第２のサセプタ交換チャンバ４０ｂには、第７のゲートバルブ４２ｂを介して外部からサセプタユニットが装填される。
【0018】
トランスファチャンバ２０のロボット２２は、第１のロードロックチャンバ３０ａ内のウェハを第２のゲートバルブ３４ａを介して取り出し、第１のサセプタ交換チャンバ４０ａに装填されたサセプタユニットの上に載せる。ロボット２２は、第１のサセプタ交換チャンバ４０ａ内のウェハが載せられたサセプタユニットを第１のサセプタ交換チャンバ４０ａから取り出し、第１の成膜チャンバ５０ａ内に設置する。第１の成膜チャンバ５０ａ内で、例えばＣＶＤ法により、ウェハ上に、例えばＳｉＣのエピタキシャル膜が成膜される。なお、サセプタユニットは、カーボン、ＳｉＣ、ＳｉＣで被覆したカーボン、ＴａＣで被覆したカーボンなどにより形成することができる。また、サセプタユニットを構成する個々の部品は、これらの材料を目的に応じて個別に選択することができる。
【0019】
トランスファチャンバ２０のロボット２２は、成膜後のウェハを保持したサセプタユニットを第１の成膜チャンバ５０ａから取り出し、第１のサセプタ交換チャンバ４０ａ内に配置する。ロボット２２は、第１のサセプタ交換チャンバ４０ａ内で、サセプタユニットから成膜後のウェハを取り出し、第１のロードロックチャンバ３０ａ内に入れる。第１のロードロックチャンバ３０ａ内の成膜後のウェハは、準備室１０のロボット１２によって取り出され、第１のカセット１６ａに入れられる。
【0020】
このような工程が繰り返されて、複数のウェハに、順次、結晶膜が成膜される。なお、第１のロードロックチャンバ３０ａ及び第１のサセプタ交換チャンバ４０ａにカセットが設けられ、各チャンバに複数のウェハが配置される構成であってもよい。
【0021】
準備室１０、第２のロードロックチャンバ３０ｂ、第２のサセプタ交換チャンバ４０ｂ、及び第２の成膜チャンバ５０ｂの間でのウェハの出し入れも同様である。
【0022】
成膜システム１は、成膜システム１の各部の動作を制御する制御装置８０を備える。制御装置８０は、バスラインを介して互いに接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）８１と、ＲＡＭ（Random Access Memory）８２と、ＲＯＭ（Read Only Memory）８３と、ストレージ８４と、入力装置８５と、表示装置８６と、インターフェース（Ｉ／Ｆ）８７とを備える。
【0023】
ＣＰＵ８１は、各種信号処理等を行う。ＣＰＵ８１の動作は、例えば、ＲＡＭ８２、ＲＯＭ８３に記憶されたプログラムやデータに従って行われる。ストレージ８４には、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）等が用いられる。ストレージ８４には、制御装置８０の機能を実行するために必要なプログラム群、パラメータ等各種情報が記録されている。制御装置８０の動作に必要なプログラムは、ストレージ８４からＲＡＭ８２にロードされ、ＣＰＵ８１によって実行される。ＲＯＭ８３は、制御装置８０の起動時にストレージ８４からＲＡＭ８２にプログラムをロードするため、ブート処理プログラムを記憶してもよい。各デバイスには、同等の機能を有していればどのような種類のデバイスが用いられてもよい。Ｉ／Ｆ８７を介して、制御装置８０は、成膜システム１の各部の制御を行うために、成膜システム１の各部と接続され、制御のために必要な情報の入出力を行っている。
【0024】
〈成膜装置〉
図２は、第１の成膜チャンバ５０ａ及び第２の成膜チャンバ５０ｂに設けられた成膜装置１００の構成例の概略を示す図である。図２に示した成膜装置１００は、ホットウォール型熱ＣＶＤ装置である。成膜装置１００は、例えばＳｉＣエピタキシャル膜の成膜に用いられる。
図２は、第１の成膜チャンバ５０ａ及び第２の成膜チャンバ５０ｂに設けられた成膜装置１００の構成例の概略を示す図である。図２に示した成膜装置１００は、ホットウォール型熱ＣＶＤ装置である。成膜装置１００は、例えばＳｉＣエピタキシャル膜の成膜に用いられる。
【0025】
成膜装置１００は、成膜チャンバとしてのチャンバ１１２を備える。チャンバ１１２内には、例えば円筒型のホットウォール１１６が設けられ、ホットウォール１１６の内側が、反応室としての成膜領域１２０となっている。成膜領域１２０の下方には、サセプタユニット２１０に保持されたウェハ３１０が配置される。成膜領域１２０には、上方に設けられた供給口からプロセスガスが供給される。成膜装置１００では、サセプタユニット２１０に保持されたウェハ３１０上でプロセスガスが反応し、気相成長反応によって、例えばＳｉＣエピタキシャル膜が形成される。
【0026】
サセプタユニット２１０は、回転ホルダ１５０に設置される。回転ホルダ１５０は、円筒部１５２と、円筒部１５２の下部に固定された回転軸１５４とを有している。円筒部１５２は、その上部にサセプタユニット２１０が搭載されるように構成されている。円筒部１５２は、サセプタユニット２１０が配置される側に大きな開口を有する。回転軸１５４には、図示しないモータが接続されている。回転ホルダ１５０は、このモータによって回転するように構成されている。成膜時には、回転ホルダ１５０が回転することで、そこに搭載されたサセプタユニット２１０に保持されたウェハ３１０は回転する。なお、ウェハ３１０を保持しているサセプタユニット２１０は、搬入口１２６を介してチャンバ１１２に出し入れされる。
【0027】
円筒部１５２の内部には、底部ヒータ１３２が設けられている。底部ヒータ１３２は、円筒部１５２の開口とサセプタユニット２１０の下部を介して、ウェハ３１０をその裏面から加熱する。底部ヒータ１３２は、中央部に配置された円盤形のインヒータ１３３と、インヒータ１３３の外周に配置された環状のアウトヒータ１３４とを含む。インヒータ１３３及びアウトヒータ１３４には、電気抵抗による加熱ヒータを用いることができる。例えば、インヒータ１３３及びアウトヒータ１３４は、所定の抵抗値を持つカーボン、ＳｉＣ、ＳｉＣで被覆したカーボン、ＴａＣで被覆したカーボンなどで構成することができる。底部ヒータ１３２は、回転軸１５４内に設けられた図示しない配線によって給電される。
【0028】
円筒部１５２内には、底部ヒータ１３２の下方に、底部ヒータ１３２によるウェハ３１０の加熱効率を上げるためのリフレクタ１４２が設けられている。リフレクタ１４２は、カーボン、ＳｉＣ、ＳｉＣで被覆したカーボン、ＴａＣで被覆したカーボンなどの耐熱性の高い材料を用いて形成される。リフレクタ１４２は１枚の板で形成されてもよいし、複数枚の板が積層されて形成されてもよい。リフレクタ１４２は、加熱時のヒータの電力消費を抑制することに貢献する。
【0029】
また、リフレクタ１４２の下方には断熱材１４４が設けられている。リフレクタ１４２及び断熱材１４４は、底部ヒータ１３２の熱が成膜装置１００の下方に伝わることを防止する。
【0030】
チャンバ１１２内の側方に設けられたホットウォール１１６は、カーボン、ＳｉＣ、ＳｉＣで被覆したカーボン、ＴａＣで被覆したカーボンなどの耐熱性の高い材料を用いて形成されている。チャンバ１１２内のホットウォール１１６の外側には、側面ヒータ１３８が設けられている。側面ヒータ１３８にも、電気抵抗による加熱ヒータを用いることができる。側面ヒータ１３８で発生した熱は、ホットウォール１１６を介して、成膜領域１２０やウェハ３１０、サセプタユニット２１０などを加熱する。側面ヒータ１３８とチャンバ１１２の内壁との間には断熱材１１８が設けられている。断熱材１１８は、側面ヒータ１３８の熱がチャンバ１１２の壁に伝わることを防止する。
【0031】
チャンバ１１２の下部には、ガスを排気するための排気口１２２が設けられている。排気口１２２は、図示しない調整バルブ及び真空ポンプを有する排気機構に接続されている。排気機構を介して、チャンバ１１２内は所定の圧力に調整されている。
【0032】
チャンバ１１２内の成膜領域１２０の上部には、熱効率を上げるために、底部ヒータ１３２や側面ヒータ１３８からの輻射熱を反射するリフレクタ１２４が設けられている。リフレクタ１２４は、カーボン、ＳｉＣ、ＳｉＣで被覆したカーボン、ＴａＣで被覆したカーボンなどを用いた板により形成することができる。リフレクタ１２４は、１枚の板で形成されてもよいし、複数枚の板が積層されて形成されもよい。また、リフレクタ１２４に不図示の複数のガス穴を設けて、リフレクタ１２４の上部空間から成膜領域１２０へ整流ガスを導入するようにしてもよい。整流ガスを導入することで、成膜領域１２０のリフレクタ１２４近傍におけるガスの対流を抑制して、リフレクタ１２４への堆積物の付着が抑制される。リフレクタの上部空間へは不図示のガスパイプからガスを導入することができる。整流ガスとしては水素ガスやアルゴンガスなどが用いられる。
【0033】
チャンバ１１２の上部には、ガス供給部１６０が設けられている。ガス供給部１６０は、成膜領域１２０にキャリアガス、ソースガス、ドーピングガス等のプロセスガスを供給する。ガス供給部１６０は、例えば、第１のガスパイプ１６１１と、第１の仕切板１６１２と、第１のガス配管１６１と、第２のガスパイプ１６２１と、第２の仕切板１６２２と、第２のガス配管１６２と、第３のガスパイプ１６３１と、第３の仕切板１６３２と、第３のガス配管１６３とを備える。第１のガスパイプ１６１１へは、第１のガス配管１６１からガスが供給され、第２のガスパイプ１６２１へは、第２のガス配管１６２からガスが供給され、第３のガスパイプ１６３１へは、第３のガス配管１６３からガスが供給される。仕切板１６１２、１６２２、１６３２は、ガス配管１６１、１６２、１６３から導入されるガスが、ガス供給部１６０内部で混合されるのを防ぐ。例えばＳｉＣを成膜する場合、第１のガスパイプ１６１１は、成膜領域１２０に、例えば、水素ガスを供給する。第２のガスパイプ１６２１は、成膜領域１２０に、例えば、ＳｉＣソースガスとしてシランガス、成長速度向上のためのＨＣｌガス、及びそれらのキャリアガスとしての水素ガス等を供給する。第３のガスパイプ１６３１は、成膜領域１２０に、例えば、ＳｉＣソースガスとしてプロパンガス、ドーピングガスとして窒素ガス、及びそれらのキャリアガスとしての水素ガス等を供給する。なお、図２は成膜装置１００の典型的な一断面の一例を示しており、実際のガス供給部１６０は、第１のガスパイプ１６１１、第２のガスパイプ１６２１、第３のガスパイプ１６３１を、それぞれ複数本を備えることができる。また、第１のガスパイプ１６１１、第２のガスパイプ１６２１、第３のガスパイプ１６３１の配置については、特に限定されるものではなく、膜厚分布やキャリア濃度分布などの均一性を高められる配置を任意に選択することができる。
【0034】
ウェハ３１０の温度を測定する目的で、ガス供給部１６０の上部には放射温度計１７１が設けられている。放射温度計１７１は、ガス供給部１６０の上部に設けられた石英ガラスで形成された窓１７２と、パイプ１７３とを介して、ウェハ３１０の温度を測定する。放射温度計１７１は、ウェハ３１０の中央部から外周部にかけての複数個所の温度をモニタする。
【0035】
例えば、ウェハ３１０上にＳｉＣエピタキシャル膜を成膜する場合、チャンバ１１２内の圧力は、例えば２６．７ｋＰａに調整される。ウェハ３１０は、底部ヒータ１３２及び側面ヒータ１３８を用いて、１５００℃以上になるまで加熱される。ウェハ３１０の表面温度は、放射温度計１７１を用いて監視され、例えば、インヒータ１３３の出力をフィードバック制御することで、±１℃以内の精度で１６２０℃に維持される。回転ホルダ１５０によってウェハ３１０は、例えば６００ｒｐｍで回転させられる。この条件下で、ガス供給部１６０からＳｉＣソースガス及びドーピングガスがウェハ表面に供給されると、ウェハ３１０の表面にＳｉＣエピタキシャル膜が形成される。例えば約３０乃至４５分かけて、例えば５乃至１０μｍの厚さのＳｉＣ膜が成膜される。
【0036】
〈サセプタユニット〉
本実施形態に係るサセプタユニット２１０の構成例について説明する。図３は、サセプタユニット２１０の構成例の概略を示す斜視図である。図４は、サセプタユニット２１０の構成例の概略を示す断面図である。これら図に示すように、サセプタユニット２１０は、少なくとも、裏面支持部材２２１と、スペーサ２３２と、側面ガイド２３４とを有する。
本実施形態に係るサセプタユニット２１０の構成例について説明する。図３は、サセプタユニット２１０の構成例の概略を示す斜視図である。図４は、サセプタユニット２１０の構成例の概略を示す断面図である。これら図に示すように、サセプタユニット２１０は、少なくとも、裏面支持部材２２１と、スペーサ２３２と、側面ガイド２３４とを有する。
【0037】
裏面支持部材２２１は、ウェハ３１０を支持する支持部材である。一例としての裏面支持部材２２１は、おおよそ円盤形状をしている。裏面支持部材２２１は、上面と底面とが平行で平らであり、ウェハ３１０とほぼ同じ直径を有する円盤形状の中央部２２３と、中央部２２３の周囲にあり中央部２２３よりもやや薄い周縁部２２４とを有する。
【0038】
一例としてのスペーサ２３２は、円環形状をしている。スペーサ２３２は、裏面支持部材２２１の周縁部２２４の上に配置されるように構成されている。すなわち、スペーサ２３２の内径は、例えば、裏面支持部材２２１の中央部２２３の直径とほぼ同じである。スペーサ２３２の外径は、例えば、裏面支持部材２２１の外径とほぼ同じである。スペーサ２３２は、裏面支持部材２２１の中央部２２３を囲むように裏面支持部材２２１に嵌め込まれる。スペーサ２３２は、後述するとおり、厚さが異なるものが種々用意されるが、スペーサ２３２の厚さは、裏面支持部材２２１の中央部２２３と周縁部２２４との厚さの差よりも薄い。スペーサは、後述するように、ウェハ３１０の上面と側面ガイド２３４の上面との相対高さを調整するための調整部材である。
【0039】
一例としての側面ガイド２３４は、円環形状をしている。側面ガイド２３４は、スペーサ２３２の上に配置されるように構成されている。すなわち、側面ガイド２３４の内径は、例えば、裏面支持部材２２１の中央部２２３の直径とほぼ同じである。側面ガイド２３４の外径は、例えば、裏面支持部材２２１の外径とほぼ同じである。側面ガイド２３４は、裏面支持部材２２１の中央部２２３を囲むように裏面支持部材２２１に嵌め込まれる。言い換えると、側面ガイド２３４は、ウェハ３１０の成膜面に対して垂直な方向から見たときに、ウェハ３１０の外周を囲むように支持部材上に設けられるように構成されている。
【0040】
スペーサ２３２の上に側面ガイド２３４が重ねられたとき、側面ガイド２３４の上面は、裏面支持部材２２１の中央部２２３よりも高くなるように構成されている。すなわち、裏面支持部材２２１にスペーサ２３２及び側面ガイド２３４が嵌め込まれたとき、裏面支持部材２２１の中央部２２３の上に窪みができる。この窪みに、ウェハ３１０は配置される。ウェハ３１０の外周が側面ガイド２３４によって囲まれることで、成膜時に、ウェハ３１０を保持するサセプタユニット２１０が回転ホルダ１５０によって回転しても、ウェハ３１０が遠心力によってずれることがない。
【0041】
ウェハ３１０の厚さは、これに限らないが、例えば３５０μｍ程度である。スペーサ２３２の厚さは、最も厚いもので、例えば３ｍｍ程度に設定される。強度を考慮すると、スペーサ２３２の厚さは、３００μｍ以上であることが好ましい。側面ガイド２３４の厚さは、例えば１ｍｍ程度である。また、ウェハ３１０の直径は、例えば１００乃至１５０ｍｍ程度である。円環形状のスペーサ２３２及び側面ガイド２３４の幅は、例えば１０ｍｍ程度である。
【0042】
ウェハ３１０の上面を流れるプロセスガスの流れを乱さないことを考慮すると、ウェハ３１０の上面の高さは、側面ガイド２３４の上面の高さとほぼ同じ、あるいは、側面ガイド２３４の上面よりやや高いことが好ましい。一方で、ウェハ３１０が薄い場合、成膜時の回転による遠心力の影響を受けて、ウェハ３１０が側面ガイド２３４を越えてずれる可能性がある。ウェハ３１０がずれないように、側面ガイド２３４の上面の高さは、ウェハ３１０の上面の高さよりも、例えば１５０μｍ程度高くなるように調整されてもよい（図４）。すなわち、ウェハ３１０の成膜面と側面ガイド２３４の上面との高さ関係は、上記した所定の範囲内にあることが好ましい。
【0043】
裏面支持部材２２１は、例えばカーボン、ＳｉＣ、ＳｉＣで被覆したカーボン、ＴａＣで被覆したカーボンなどで形成することができる。ウェハ３１０上にＳｉＣエピタキシャル膜を成膜する場合、裏面支持部材２２１としては、カーボン又はＴａＣで被覆したカーボンが好ましく用いられる。これは、ＳｉＣ又はＳｉＣで被覆したカーボンは、高温でＳｉＣが昇華し、ウェハ３１０の裏面に昇華したＳｉＣが転写する恐れがあるためである。また、側面ガイド２３４は、例えばカーボン、ＳｉＣ、ＳｉＣで被覆したカーボン、ＴａＣで被覆したカーボンなどで形成することができる。このとき、スペーサ２３２は、例えばカーボン、ＳｉＣ、ＳｉＣで被覆したカーボン、ＴａＣで被覆したカーボンなどで形成することができる。ウェハ３１０上にＳｉＣエピタキシャル膜を成膜する場合、側面ガイド２３４としてはＳｉＣが好ましく用いられる。これは、カーボン、ＳｉＣで被覆したカーボン、ＴａＣで被覆したカーボンは、側面ガイド２３４上に成膜される堆積物（ＳｉＣ）との熱膨張係数差により、冷却時に反りやすいためである。また、このとき、スペーサ２３２としては、カーボン又はＴａＣで被覆したカーボンが好ましく用いられる。これは、ＳｉＣ、ＳｉＣで被覆したカーボンは、側面ガイド２３４のＳｉＣとの間で、一方のＳｉＣが昇華し、他方に転写しやすいためである。さらに、成膜時のウェハ３１０の温度分布の制御を容易にするために、側面ガイド２３４とスペーサ２３２とは比熱が同等であり、熱伝導性も同等である物質であることが好ましい。側面ガイド２３４の比熱とスペーサ２３２の比熱との差は、例えば0.3J/gK以下であることが好ましい。例えばＳｉＣの比熱は製法によっても異なるが、おおよそ0.65－0.67J/gKであるのに対して、カーボンの比熱は、製法によっても異なるが、おおよそ0.60－0.85J/gKである。このように、ＳｉＣとカーボンとの組み合わせは適切である。なお、サセプタユニット２１０を構成する部材は、成膜処理時の温度に耐えられるような耐熱性を有する必要がある。また、スペーサ２３２の比熱と成膜される材料の比熱とも同等であることが好ましい。スペーサ２３２の比熱と成膜される材料の比熱との差は、例えば0.3J/gK以下であることが好ましい。なお、側面ガイド２３４に、ＳｉＣを用いる場合は、ＣＶＤで形成したＳｉＣとすることができる。
【0044】
図５Ａは、成膜時のウェハ３１０の表面におけるプロセスガス３３２の流れを模式的に示す図である。プロセスガス３３２は、ウェハ３１０の表面に沿って中央から外側に向けて流れる。ウェハ３１０の上面と側面ガイド２３４の上面との高低差が小さいとき、プロセスガス３３２は、側面ガイド２３４の周辺においても乱れることなくサセプタユニット２１０の外側へと滑らかに流れる。この場合、ウェハ３１０の周辺部においてプロセスガス３３２が滞留することがなく、ウェハ３１０の成膜面において膜厚分布やキャリア濃度分布がよい膜を形成することができる。
【0045】
成膜処理においては、ウェハ３１０の表面に膜が形成されるのはもちろんのこと、側面ガイド２３４の上面にも同様の堆積物の層が形成される。成膜処理が繰り返し行われると、側面ガイド２３４の上面に堆積物の層が次々と堆積し、次第に厚い堆積物の層となる。
【0046】
図５Ｂに示すように、側面ガイド２３４の上面に形成される堆積物の層３３４の厚さが増してくると、堆積物の層３３４が形成された側面ガイド２３４の上面と、成膜処理の度に交換される成膜処理前のウェハ３１０の上面との高低差は次第に大きくなる。この高低差が大きくなってくると、プロセスガス３３２の流れに乱れが生じる。例えば、図５Ｂに示すように、ウェハ３１０の周辺部でプロセスガス３３２の滞留が生じる。このようなプロセスガス３３２の流れの変化は、ウェハ３１０上に形成される膜の膜厚分布、キャリア濃度分布等を変化させるおそれがある。
【0047】
そこで、本実施形態に係るサセプタユニット２１０では、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、堆積物の層３３４が厚くなるに従って、スペーサ２３２が薄いものに交換される。このようにして、堆積物の層が形成された側面ガイド２３４の上面と、成膜面であるウェハ３１０の上面との高低差は、所定の範囲内に収まるように調整される。
【0048】
例えば、堆積物の層３３４の厚さが１５０乃至５００μｍ増加したら、スペーサ２３２が交換される。例えば、堆積物の層３３４の厚さが１５０μｍ増加したときにスペーサ２３２が交換される場合、例えば１回の成膜処理で１０μｍの膜が形成されるとすると、１５回の成膜処理ごとにスペーサ２３２が交換される。この例では、最も厚いスペーサ２３２の厚さが３ｍｍ（３０００μｍ）であるとすると、次に交換されるスペーサは、２８５０μｍの厚みのスペーサになる。例えば、厚さが異なる複数種類のスペーサ２３２が用意され、それらが成膜処理の回数に応じて交換されることになる。このように、本実施形態では、複数のスペーサ２３２を有するスペーサセットが用意されている。
【0049】
なお、上述の例では、裏面支持部材２２１が一つの部材で形成されている例を示したが、これに限らない。裏面支持部材２２１が複数の部材から形成されていてもよい。例えば、ウェハ３１０のサセプタユニット２１０への設置及びサセプタユニット２１０からの取り出しが容易となるように、裏面支持部材２２１は中央部分が持ち上がるように構成されていてもよい。この場合、持ち上がる中央部分とその他の部分とは別体として形成され、全体として裏面支持部材２２１として機能する。また、図６Ａ、６Ｂは、裏面支持部材２２１の上面がウェハ３１０の裏面と接する態様を示す。しかし、裏面支持部材２２１の上面とウェハ３１０の裏面との間に空間を設けるように、裏面支持部材２２１が、例えば、裏面支持部材２２１の上面に階段状の構造を持つなどの構成であってもよい。
【0050】
［システムの動作］
本実施形態に係る成膜システム１を用いた複数のウェハの順次成膜処理について説明する。ここで説明する方法は、スペーサ２３２及び側面ガイド２３４の交換を含む連続成膜方法である。ここに示す処理の全てが、制御装置８０の制御下で全自動的に行われてもよい。このとき、制御装置８０は、動作を行う各部に制御のための信号を出力する。また、ここに示す処理の一部がオペレータによって手動で行われてもよい。このとき、制御装置８０は、表示装置８６に、オペレータが行うべき作業に関する情報を提示してもよい。すなわち、制御装置８０は、その情報を表示するためのデータや信号を、表示装置８６に出力する。
本実施形態に係る成膜システム１を用いた複数のウェハの順次成膜処理について説明する。ここで説明する方法は、スペーサ２３２及び側面ガイド２３４の交換を含む連続成膜方法である。ここに示す処理の全てが、制御装置８０の制御下で全自動的に行われてもよい。このとき、制御装置８０は、動作を行う各部に制御のための信号を出力する。また、ここに示す処理の一部がオペレータによって手動で行われてもよい。このとき、制御装置８０は、表示装置８６に、オペレータが行うべき作業に関する情報を提示してもよい。すなわち、制御装置８０は、その情報を表示するためのデータや信号を、表示装置８６に出力する。
【0051】
ステップＳ１において、側面ガイド２３４の上面に堆積している堆積物の層の厚さを示す合計膜厚が初期値に設定される。成膜処理に新しい側面ガイド２３４が用いられるとき、又は、後述するクリーニング処理によって堆積物の層が除去された側面ガイド２３４が用いられるときには（ステップＳ９）、合計膜厚は０に設定される。後述するステップＳ８に示されるように、合計膜厚の値は、合計膜厚が初期値に再設定される（ステップＳ９→ステップＳ１）まで、成膜処理が行われる度に、合計膜厚に所定値が累積加算される。ウェハ３１０に対する１回の成膜処理によって、ウェハ３１０に形成される膜の厚さと同程度の厚みをもった堆積物の層が、側面ガイド２３４の上面に形成される場合、合計膜厚に加算される所定値は、この設計値であってよい。すなわち、ウェハ３１０に対する１回の成膜処理でウェハ３１０に形成される膜の厚さは設計値として既知であるので、合計膜厚には、成膜処理を繰り返す度に、この設計値の厚さが加算される。また、ウェハ３１０に対する１回の成膜処理によって、ウェハ３１０に形成される膜の厚さと、側面ガイド２３４の上面に形成される堆積物の層の厚みとが大きく異なる場合は、ウェハ３１０に形成される膜の厚さと、側面ガイド２３４の上面に形成される堆積物の厚みの関係性を事前に調べておくことで、合計膜厚を設定することができる。
【0052】
ステップＳ１において、厚さが異なる複数のスペーサのうち何れのスペーサが用いられているかを示すスペーサ種別のインジケータも、最初に使用されるスペーサの種別に設定される。新しい側面ガイド２３４が用いられ、最も厚いスペーサ２３２が用いられるときには、最も厚いスペーサを示すインジケータに設定される。他のスペーサ２３２が用いられるときには、その種別のスペーサに対応するインジケータに設定される。
【0053】
なお、合計膜厚及びスペーサ種別のインジケータの情報は、例えばＲＡＭ８２又はストレージ８４に記憶され、処理に用いられる。ＲＡＭ８２又はストレージ８４に記憶されたこれらの情報は、後述するステップＳ５、ステップＳ８、ステップＳ９の処理で更新することができる。
【0054】
ステップＳ２において、現在の合計膜厚の値に基づいて、堆積物の層３３４が形成された側面ガイド２３４の上面（初期状態では、堆積物の層３３４がないので、側面ガイド２３４の上面）と、成膜面であるウェハ３１０の上面との高低差が算出される。側面ガイド２３４の上面の高さは、使用されているスペーサ２３２の種別に対応するスペーサ２３２の厚みと側面ガイド２３４の厚みがわかっているので、合計膜厚に基づいて求まる。ウェハ３１０の上面の高さも、既知であるウェハ３１０の厚さによって求まる。
【0055】
ステップＳ３において、ステップＳ２で算出された高低差が許容値よりも大きいか否かが判定される。高低差が許容値以下であるとき、成膜処理を行うことが可能であるので、処理はＳ６に進み、後述するように成膜準備が行われて成膜処理が実行される。
【0056】
ステップＳ３において、高低差が許容値よりも大きいと判定されたとき、処理はステップＳ４に進む。ステップＳ４において、交換可能なスペーサがあるか否かが判定される。交換可能なスペーサとは、現在使用しているスペーサよりも薄いスペーサである。
【0057】
ステップＳ４において、交換可能なスペーサがあると判定されたとき、処理はステップＳ５に進む。ステップＳ５において、スペーサ２３２が交換される。すなわち、サセプタ交換チャンバにおいて、側面ガイド２３４とスペーサ２３２とが裏面支持部材２２１から取り外され、それまで使用していたスペーサの代わりに、より薄いスペーサが設置され、その上に取り外した使用中の側面ガイド２３４が設置される。このとき、使用中のスペーサの種別を示す記憶されたインジケータは、交換後のスペーサの種別を示すインジケータに変更される。なお、スペーサ２３２の交換は、オペレータによって手作業で行われてもよいし、専用の装置が設けられてもよい。その後、処理はステップＳ６に進む。すなわち、次に示すように、成膜準備が行われて成膜処理が実行される。
【0058】
成膜処理の開始前に、ステップＳ６において、ウェハ３１０及びサセプタユニット２１０のチャンバ１１２内への搬送、チャンバ１１２内の温度の調整などの成膜準備が行われる。ステップＳ７において、成膜処理が実行される。すなわち、適温に加熱されたチャンバ１１２内で、回転ホルダ１５０を用いてサセプタユニット２１０が回転させられる。この状態でプロセスガスが供給され、ウェハ３１０上に例えばＳｉＣの結晶膜といった膜が形成される。同時に、側面ガイド２３４の上面にも、例えばＳｉＣの堆積物の層が形成される。
【0059】
ステップＳ７の成膜処理が終了すると、側面ガイド２３４上に新たな堆積物の層が堆積したことになるので、ステップＳ８において、合計膜厚にステップＳ７の成膜処理でウェハ３１０上に形成された膜の厚さ、又は、事前に調べられたウェハ３１０に形成される膜の厚さと、側面ガイド２３４の上面に形成される堆積物の厚みとの関係性から求められる、側面ガイド２３４の上面に形成される堆積物の厚みが加算される。すなわち、記憶された合計膜厚は、当該成膜処理後の側面ガイド２３４上の堆積物の層の厚さを示す値に更新される。その後、処理はステップＳ２に戻り、高低差を算出して次の成膜が許容されるか判断される。
【0060】
ステップＳ４において、交換可能なスペーサがないと判定されたとき、処理はステップＳ９に進む。これは、側面ガイド２３４に堆積している堆積物の層３３４の厚さが、スペーサ２３２の交換では対応できないほど厚い場合である。そこで、ステップＳ９において、側面ガイド２３４とスペーサ２３２とが交換される。すなわち、スペーサ交換チャンバにおいて、今まで使用されていた側面ガイド２３４とスペーサ２３２とが裏面支持部材２２１から取り外され、代わりに、最も厚いスペーサ２３２が設置され、その上に堆積物の層３３４が形成されていない新しい又はクリーニング済みの側面ガイド２３４が設置される。なお、今まで使用されていたスペーサは、繰り返し用いることができる。その後、処理はステップＳ１に進む。すなわち、記憶された合計膜厚は０にリセットされ、最も厚いスペーサの種別に対応するインジケータが、使用中のスペーサの種別を示す記憶されたインジケータに設定される。その後の処理は、上述と同様である。これらの手順は、一連の成膜処理が繰り返されている間は繰り返され、一連の成膜処理が終了すれば終了する。
【0061】
以上のような本実施形態によれば、スペーサ２３２の交換によって側面ガイド２３４の上面（堆積物の層３３４の上面）とウェハ３１０の上面との高低差が所定範囲内に収まる。したがって、成膜処理において、ウェハ３１０の上面におけるプロセスガスの流れは、成膜処理が繰り返されても、形成される膜の膜厚や性質に影響するような変化をすることがなくなる。
【0062】
さらに、前述のように、スペーサ２３２、側面ガイド２３４、及び堆積物の層３３４の比熱がほとんど同じである。また、堆積物の層３３４の厚みが増したとしても、スペーサ２３２、側面ガイド２３４、及び堆積物の層３３４を合計した体積は、許容の範囲内にある。したがって、スペーサ２３２、側面ガイド２３４、及び堆積物の層３３４を合わせた熱容量は、堆積物の層３３４の厚みが増したとしても、許容の範囲内で一定となる。すなわち、ウェハ３１０の外周部の温度を、許容の範囲内で一定とすることができる。
【0063】
さらに、成膜処理の対象となるウェハ３１０の表面のチャンバ１１２における位置は、繰り返される成膜処理を通じて変化しない。また、ウェハ３１０がサセプタユニット２１０上に搭載される形態も変わらない。以上のことから、堆積物の層３３４の厚みが増したとしても、あるいは、スペーサ２３２を交換したとしても、繰り返される成膜処理を通して成膜条件を一定とすることができる。その結果、ウェハ３１０上に形成される膜も均質なものとなる。
【0064】
前述のように、成膜処理の対象となるウェハ３１０のチャンバ１１２における位置は、繰り返される成膜処理を通じて変化しない。すなわち、成膜処理が繰り返されても、成膜の対象となるウェハ３１０の上面の高さは、チャンバ１１２の他の構成要素に対して変化することがない。このことは、例えば、放射温度計１７１による温度計測など、成膜プロセスの状態を把握するための情報取得も安定的に行われやすくなることを意味する。この点も、ウェハ３１０上に形成される膜を均質なものとすることに寄与する。
【0065】
本実施形態は、特にＳｉＣ膜を形成する場合において効果を奏する。堆積物の層３３４が形成された側面ガイド２３４に対し、クリーニング処理を施して、堆積物を除去することが考えられる。クリーニング処理とは、化学的な処理によって、あるいは、機械的に削りとるといった処理によって、側面ガイド２３４に形成された堆積物の層を除去する処理である。側面ガイド２３４の上面に形成された堆積物の層３３４の組成がＳｉ又はＧａＮの場合には、成膜処理に引き続いて、その場でガスエッチングなどの方法で堆積物を除去することが可能である（ｉｎ－ｓｉｔｕクリーニング）。しかし、堆積物の層３３４の組成がＳｉＣの場合は、そのようなガスによるクリーニング手法が確立されていない。したがって、ＳｉＣの堆積物の層が形成された側面ガイド２３４は、例えば研磨によって、ＳｉＣの堆積物の層を除去する必要がある。機械的なクリーニングは手間がかかり、側面ガイド２３４にダメージを与えるおそれもある。また、化学的な処理であっても、例えば、堆積物の組成がＳｉＣで、側面ガイド２３４もＳｉＣで形成されている場合、堆積物の除去とともに側面ガイドの一部も除去されてしまう（オーバーエッチング）おそれがある。すなわち、側面ガイド２３４の上面に形成されたＳｉＣの堆積物の層のみを除去することが困難であり、また、可能であったとしても、高コストである。
【0066】
ＳｉＣの場合、一回の成膜処理でウェハ３１０に形成される膜の厚さが一般に５μｍ以上と比較的厚い。ウェハ３１０に形成される膜の膜厚分布などに影響を与えない側面ガイド２３４上の堆積物の層３３４の厚みは、１５０乃至５００μｍ程度が限度である。したがって、少ない回数の成膜処理で限度に達してしまうので、図５Ｂを参照して説明したような、側面ガイド２３４の上面とウェハ３１０の上面との高低差が問題になりやすい。したがって、何も対策をとらないと、側面ガイド２３４の交換頻度が高くなり、そのコストも問題になる。
【0067】
本実施形態によれば、以上のような問題が、モータを用いた昇降機構などの特別な機構をサセプタユニット２１０又は成膜装置１００に設けることなく解決することができる。また、本実施形態によれば、サセプタユニット２１０と、例えばヒータ、ガス供給部１６０、放射温度計１７１などといった成膜装置１００の構成要素との位置関係は変わらない。したがって、ウェハ３１０に対する成膜装置１００の設定条件を維持しつつ、スペーサ２３２の交換という簡単な手法で上記の問題を解決することができる。
【0068】
また、本実施形態に係る成膜装置１００の構成では、サセプタユニット２１０の下方に底部ヒータ１３２が設けられており、サセプタユニット２１０の下方から加熱が行われている。本実施形態では、サセプタユニット２１０の下部が変化しない。例えば、裏面支持部材２２１とアウトヒータ１３４との位置関係、又は、裏面支持部材２２１とウェハ３１０との位置関係が変化しない。このため、成膜処理の繰り返しを通じて各種条件が変わらず、成膜条件の調整が不要又は容易になるという効果が得られる。
【0069】
なお、本実施形態では、スペーサ２３２として、厚さが異なる複数のスペーサが用意されており、形成された堆積物の層３３４の厚さに応じて、使用されるスペーサが選択される。しかしながら、これに限らない。堆積物の層３３４の厚さに応じて、スペーサ２３２の挿入の有無が選択されてもよい。また、サセプタユニット２１０に同時に挿入されるスペーサ２３２の数は、１枚に限らない。複数枚のスペーサ２３２が挿入されてもよいし、スペーサ２３２の枚数で厚さが調整されてもよい。ただし、スペーサ２３２は、ある程度の厚さがあった方が、取り扱いが容易であり、また耐久性が高い。したがって、複数のスペーサ２３２が用いられる場合には、取り扱いやすさも考慮してスペーサ２３２の厚さが決定されるべきである。何れの場合にも、スペーサ２３２は、堆積物の層の厚さに応じて選択的に挿入される。
【0070】
［変形例］
上述の実施形態にいくつかの変形例を示す。ここでは、上述の実施形態との相違点について説明し、同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。
上述の実施形態にいくつかの変形例を示す。ここでは、上述の実施形態との相違点について説明し、同一の部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【0071】
〈第１の変形例〉
上述の実施形態では、側面ガイド２３４の上面とウェハ３１０の上面との位置関係を調整するために、側面ガイド２３４の下に、すなわち、側面ガイド２３４と裏面支持部材２２１との間に配置されたスペーサの厚さを変更している。これに対して本実施形態では、裏面支持部材２２１とウェハ３１０との間にスペーサ２４２を挿入する。すなわち、スペーサ２４２の厚さによってウェハ３１０の上面の高さを上げることで、側面ガイド２３４の上面とウェハ３１０の上面との位置関係を調整する。
上述の実施形態では、側面ガイド２３４の上面とウェハ３１０の上面との位置関係を調整するために、側面ガイド２３４の下に、すなわち、側面ガイド２３４と裏面支持部材２２１との間に配置されたスペーサの厚さを変更している。これに対して本実施形態では、裏面支持部材２２１とウェハ３１０との間にスペーサ２４２を挿入する。すなわち、スペーサ２４２の厚さによってウェハ３１０の上面の高さを上げることで、側面ガイド２３４の上面とウェハ３１０の上面との位置関係を調整する。
【0072】
本変形例の模式図を図８Ａ、図８Ｂ及び図８Ｃに示す。図８Ａに示すように、側面ガイド２３４の上に堆積物の層がないとき、裏面支持部材２２１の上にウェハ３１０が配置される。図８Ｂに示すように、側面ガイド２３４の上に堆積物の層３３４が形成されたとき、その厚さに応じた厚さを有するスペーサ２４２が裏面支持部材２２１の上に配置され、その上にウェハ３１０が配置される。図８Ｃに示すように、堆積物の層３３４の厚さがさらに厚くなったとき、それに応じてスペーサ２４２は、さらに厚い物に交換される。なお、スペーサ２４２の形状は、リング状など、ウェハ３１０の背面の全面を支持しなくてもよい。
【0073】
本変形例によっても、側面ガイド２３４の上の堆積物の層３３４の上面とウェハ３１０の上面との高低差は、所定の範囲内に収まる。したがって、上述の実施形態と同様に、ウェハ３１０の上面におけるプロセスガスの流れについて、繰り返される成膜処理を通じて、許容できないような乱れなどの変化は生じない。したがって、ウェハ３１０上に形成される膜は均質なものとなる。
【0074】
〈第２の変形例〉
上述の実施形態のようにスペーサ２４２を用いるのではなく、裏面支持部材２２１が交換されてもよい。すなわち、図９Ａ、図９Ｂ及び図９Ｃに示すように、側面ガイド２３４の上の堆積物の層３３４の厚さに応じて、中央部２２３又は周縁部２２４、あるいは中央部２２３及び周縁部２２４の両方の厚さが異なる複数の裏面支持部材２２１の中から、適切な裏面支持部材２２１が選択されてもよい。なお、裏面支持部材２２１は、ウェハ３１０の背面の全面を支持する構造でなくてもよい。
上述の実施形態のようにスペーサ２４２を用いるのではなく、裏面支持部材２２１が交換されてもよい。すなわち、図９Ａ、図９Ｂ及び図９Ｃに示すように、側面ガイド２３４の上の堆積物の層３３４の厚さに応じて、中央部２２３又は周縁部２２４、あるいは中央部２２３及び周縁部２２４の両方の厚さが異なる複数の裏面支持部材２２１の中から、適切な裏面支持部材２２１が選択されてもよい。なお、裏面支持部材２２１は、ウェハ３１０の背面の全面を支持する構造でなくてもよい。
【0075】
本変形例によっても、側面ガイド２３４の上面とウェハ３１０の上面との高低差が所定範囲内に収まる。したがって、ウェハ３１０の上面におけるプロセスガスの流れについて、繰り返される成膜処理を通じて、許容できないような乱れなどの変化は生じない。さらに、裏面支持部材２２１、側面ガイド２３４及び堆積物の層３３４を合わせた大きさがほとんど同じになるように調整されることで、それらの熱容量、ウェハ３１０の表面高さ、ウェハ３１０の裏面側の構成などが変化しない。その結果、ウェハ３１０に対する成膜装置１００の設定条件を変える必要がなくなり、ウェハ３１０上に形成される膜も均質なものとなる。
【0076】
本変形例のように、スペーサを用いないことで、部品点数を減らすことができる。一方で、スペーサを用いることで、裏面支持部材２２１を共通化することができる。
【0077】
なお、上述の実施形態と、第１の変形例と、第２の変形例とは、組み合わせて用いられてもよい。すなわち、裏面支持部材２２１と側面ガイド２３４との間に挿入されるスペーサ２３２と、裏面支持部材２２１とウェハ３１０との間に挿入されるスペーサ２４２とが同時に用いられたり、さらに裏面支持部材２２１が交換されたりしてもよい。
【0078】
〈第３の変形例〉
プロセスガスによる反応生成物は、側面ガイド２３４の上面のみならず、側面ガイド２３４及びスペーサ２３２の側面にも、付着することがある。さらに、スペーサ２３２と側面ガイド２３４との加工バラつきによって、スペーサ２３２と側面ガイド２３４との間にも、反応生成物は侵入することがある。側面ガイド２３４とスペーサ２３２との間に反応生成物が侵入し、側面ガイド２３４とスペーサ２３２との何れか一方に反応生成物が付着すると、スペーサ２３２と側面ガイド２３４との密着性が徐々に悪くなり、側面ガイド２３４がスペーサ２３２から一部浮いている状態になることがある。このような状態は、側面ガイド２３４とスペーサ２３２との間にがたつきを生じさせ、回転ホルダ１５０によって高速回転されたときの安定性に悪い影響を与える。また、側面ガイド２３４とスペーサ２３２との接触面積が異なることになり、ウェハ３１０の外周部の温度を、許容の範囲内で一定に保つことが困難になる。
プロセスガスによる反応生成物は、側面ガイド２３４の上面のみならず、側面ガイド２３４及びスペーサ２３２の側面にも、付着することがある。さらに、スペーサ２３２と側面ガイド２３４との加工バラつきによって、スペーサ２３２と側面ガイド２３４との間にも、反応生成物は侵入することがある。側面ガイド２３４とスペーサ２３２との間に反応生成物が侵入し、側面ガイド２３４とスペーサ２３２との何れか一方に反応生成物が付着すると、スペーサ２３２と側面ガイド２３４との密着性が徐々に悪くなり、側面ガイド２３４がスペーサ２３２から一部浮いている状態になることがある。このような状態は、側面ガイド２３４とスペーサ２３２との間にがたつきを生じさせ、回転ホルダ１５０によって高速回転されたときの安定性に悪い影響を与える。また、側面ガイド２３４とスペーサ２３２との接触面積が異なることになり、ウェハ３１０の外周部の温度を、許容の範囲内で一定に保つことが困難になる。
【0079】
そこで、図１０Ａに示す本変形例のように、側面ガイド２３４の周縁部の形状は、スペーサ２３２に覆いかぶさるような形状であってもよい。側面ガイド２３４の周縁部の形状をこのようにすることで、図１０Ｂ及び図１０Ｃに示すように、反応生成物３３５が、側面ガイド２３４とスペーサ２３２との界面に侵入しにくくなる。
【0080】
〈第４の変形例〉
図１１Ａに示す本変形例のように、スペーサ２３２及び側面ガイド２３４は、スペーサ２３２の外径が変更できるように構成されていてもよい。側面ガイド２３４の周縁部の形状がスペーサ２３２に覆いかぶさるような形状である点は、第３の変形例と同様である。図１１Ｂに示すように、反応生成物３３５が側面ガイド２３４の外周下側に回り込まないときには、スペーサ２３２の外径は変更されない。反応生成物３３５の付着がさらに増して、側面ガイド２３４の外周下側に回り込むときには、スペーサ２３２は、外径が小さいものに交換される。このようにスペーサ２３２の外径を小さくすることで、付着した反応生成物３３５が側面ガイド２３４とスペーサ２３２との界面に影響を与えないように、スペーサ２３２及び側面ガイド２３４は構成されてもよい。
図１１Ａに示す本変形例のように、スペーサ２３２及び側面ガイド２３４は、スペーサ２３２の外径が変更できるように構成されていてもよい。側面ガイド２３４の周縁部の形状がスペーサ２３２に覆いかぶさるような形状である点は、第３の変形例と同様である。図１１Ｂに示すように、反応生成物３３５が側面ガイド２３４の外周下側に回り込まないときには、スペーサ２３２の外径は変更されない。反応生成物３３５の付着がさらに増して、側面ガイド２３４の外周下側に回り込むときには、スペーサ２３２は、外径が小さいものに交換される。このようにスペーサ２３２の外径を小さくすることで、付着した反応生成物３３５が側面ガイド２３４とスペーサ２３２との界面に影響を与えないように、スペーサ２３２及び側面ガイド２３４は構成されてもよい。
【0081】
なお、ウェハ３１０の側面と、側面ガイド２３４の内側面との間には、加工バラつきや熱膨張、ウェハの搬送精度等を考慮した隙間が設けられていてもよい。また、スペーサ２３２及び側面ガイド２３４の内側面と、裏面支持部材２２１における中央部２２３の側面との間には、加工バラつきや熱膨張を考慮した隙間が設けられていてもよい。
【0082】
また、堆積物の層３３４は、側面ガイド２３４の上面のみならず、側面ガイド２３４の内側面にも形成され、側面ガイド２３４の内周方向に堆積物の層３３４がせり出してくることがある。このような場合、ウェハ３１０と干渉し、サセプタユニット２１０からウェハ３１０が取り外せなくなることがある。したがって、図７のステップＳ３に示す高低差の許容値として、高低差だけでなく、せり出し量も考慮した値を決めることもできる。せり出し量は、事前にウェハ３１０に形成される膜の厚さとの関係性を求めておくことで、図７のステップＳ３における許容値に反映させることができる。また、このような堆積物の層３３４のせり出した部分であれば、簡易的な研削装置により短時間で除去ができるため、ステップＳ３とステップＳ４との間に、一時的に側面ガイド２３４を取り出し、堆積物の層３３４のせり出した部分を研削するステップを追加しても良い。
【0083】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、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。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、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。
【符号の説明】
【0084】
１…成膜システム、１０…準備室、１２…ロボット、１４…アライナ、１６ａ…第１のカセット、１６ｂ…第２のカセット、２０…トランスファチャンバ、２２…ロボット、３０ａ…第１のロードロックチャンバ、３０ｂ…第２のロードロックチャンバ、３２ａ…第１のゲートバルブ、３２ｂ…第３のゲートバルブ、３４ａ…第２のゲートバルブ、３４ｂ…第４のゲートバルブ、４０ａ…第１のサセプタ交換チャンバ、４０ｂ…第２のサセプタ交換チャンバ、４２ａ…第５のゲートバルブ、４２ｂ…第７のゲートバルブ、４４ａ…第６のゲートバルブ、４４ｂ…第８のゲートバルブ、５０ａ…第１の成膜チャンバ、５０ｂ…第２の成膜チャンバ、５２ａ…第９のゲートバルブ、５２ｂ…第１０のゲートバルブ、８０…制御装置、８１…ＣＰＵ、８２…ＲＡＭ、８３…ＲＯＭ、８４…ストレージ、８５…入力装置、８６…表示装置、８７…インターフェース（Ｉ／Ｆ）、１００…成膜装置、１１２…チャンバ、１１６…ホットウォール、１１８…断熱材、１２０…成膜領域、１２２…排気口、１２４…リフレクタ、１２６…搬入口、１３２…底部ヒータ、１３３…インヒータ、１３４…アウトヒータ、１３８…側面ヒータ、１４２…リフレクタ、１４４…断熱材、１５０…回転ホルダ、１５２…円筒部、１５４…回転軸、１６０…ガス供給部、１６１…第１のガス配管、１６１１…第１のガスパイプ、１６１２…第１の仕切板、１６２…第２のガス配管、１６２１…第２のガスパイプ、１６２２…第２の仕切板、１６３…第３のガス配管、１６３１…第３のガスパイプ、１６３２…第３の仕切板、１７１…放射温度計、１７２…窓、１７３…パイプ、２１０…サセプタユニット、２２１…裏面支持部材、２２３…中央部、２２４…周縁部、２３２…スペーサ、２３４…側面ガイド、２４２…スペーサ、３１０…ウェハ、３３２…プロセスガス、３３４…堆積物の層、３３５…反応生成物。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図6A】
【図6B】
【図7】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【図9A】
【図9B】
【図9C】
【図10A】
【図10B】
【図10C】
【図11A】
【図11B】
【図11C】
