JP5736291B2

JP5736291B2 - Film forming apparatus and film forming method

Info

Publication number: JP5736291B2
Application number: JP2011213505A
Authority: JP
Inventors: 拓未山田; 佐藤　裕輔; 裕輔佐藤
Original assignee: Central Research Institute of Electric Power Industry; Denso Corp; Nuflare Technology Inc; Toyota Motor Corp
Current assignee: Central Research Institute of Electric Power Industry; Denso Corp; Nuflare Technology Inc; Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-09-28
Filing date: 2011-09-28
Publication date: 2015-06-17
Anticipated expiration: 2031-09-28
Also published as: JP2013074213A

Description

本発明は、成膜装置および成膜方法に関する。 The present invention relates to a film forming apparatus and a film forming method.

従来より、ＩＧＢＴ（ＩｎｓｕｌａｔｅｄＧａｔｅＢｉｐｏｌａｒＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）など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には、エピタキシャル成長技術が利用されている。 Conventionally, an epitaxial growth technique has been used to manufacture a semiconductor element that requires a relatively large crystal film, such as a power device such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor).

エピタキシャル成長技術に使用される気相成長方法では、反応室内に基板を載置した状態で反応室内の圧力を常圧または減圧にする。そして、基板を加熱しながら、反応室内に反応性のガスを供給する。すると、基板の表面でガスが熱分解反応または水素還元反応を起こして気相成長膜が形成される。反応によって生成したガスや、反応に使用されなかったガスは、反応室に設けられた排気口を通じて外部に排出される。基板上にエピタキシャル膜を形成した後は、反応室から基板を搬出する。次いで、新しい基板を反応室内に搬入し、同様にしてエピタキシャル膜の形成を行う。 In the vapor phase growth method used for the epitaxial growth technique, the pressure in the reaction chamber is set to normal pressure or reduced pressure while the substrate is placed in the reaction chamber. Then, a reactive gas is supplied into the reaction chamber while heating the substrate. Then, a gas undergoes a thermal decomposition reaction or a hydrogen reduction reaction on the surface of the substrate to form a vapor phase growth film. A gas generated by the reaction or a gas not used in the reaction is discharged to the outside through an exhaust port provided in the reaction chamber. After the epitaxial film is formed on the substrate, the substrate is unloaded from the reaction chamber. Next, a new substrate is carried into the reaction chamber, and an epitaxial film is formed in the same manner.

膜厚の厚いエピタキシャル膜を高い歩留まりで製造するには、均一に加熱されたウェハの表面に新たな反応ガスを次々に接触させて成膜速度を向上させる必要がある。そこで、従来の成膜装置においては、ウェ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。）。 In order to manufacture a thick epitaxial film with a high yield, it is necessary to improve the film formation rate by bringing new reaction gases into contact with the uniformly heated wafer surface one after another. Therefore, in a conventional film forming apparatus, epitaxial growth is performed while rotating a wafer at a high speed (see, for example, Patent Document 1).

図３は、従来の成膜装置の模式的な断面図であり、基板が搬出（または搬入）される様子を示している。 FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a conventional film forming apparatus, and shows how a substrate is carried out (or carried in).

図３に示すように、成膜装置２００において、チャンバ２０１は、ベースプレート３０１の上にベルジャ３０２が配置された構造を有する。ベースプレート３０１の上には、ベースプレート３０１の全面を被覆する形状と大きさを備えたベースプレートカバー３０３が取り外し可能に設置されている。ベースプレートカバー３０３は、例えば、石英からなるものとすることができる。ベースプレート３０１とベルジャ３０２は、フランジ２１０によって連結されており、フランジ２１０はパッキン２１１でシールされている。気相成長反応の際には、チャンバ２０１内が極めて高い温度になる。そこで、チャンバ２０１の冷却を目的として、ベースプレート３０１とベルジャ３０２の内部には、冷却水の流路２０３が設けられている。 As shown in FIG. 3, in the film forming apparatus 200, the chamber 201 has a structure in which a bell jar 302 is disposed on a base plate 301. A base plate cover 303 having a shape and a size covering the entire surface of the base plate 301 is detachably installed on the base plate 301. The base plate cover 303 can be made of, for example, quartz. The base plate 301 and the bell jar 302 are connected by a flange 210, and the flange 210 is sealed with a packing 211. During the vapor phase growth reaction, the temperature inside the chamber 201 becomes extremely high. Therefore, for the purpose of cooling the chamber 201, a cooling water flow path 203 is provided inside the base plate 301 and the bell jar 302.

ベルジャ３０２には、反応ガス２０４を導入する供給口２０５が設けられている。一方、ベースプレート３０１には排気口２０６が設けられており、排気口２０６を通じて反応後や未反応の反応ガス２０４がチャンバ２０１の外部へ排出される。 The bell jar 302 is provided with a supply port 205 through which the reaction gas 204 is introduced. On the other hand, the base plate 301 is provided with an exhaust port 206, and after the reaction or unreacted reaction gas 204 is exhausted to the outside of the chamber 201 through the exhaust port 206.

排気口２０６は、フランジ２１３によって配管２１２と連結している。また、フランジ２１３は、パッキン２１４でシールされている。 The exhaust port 206 is connected to the pipe 212 by a flange 213. The flange 213 is sealed with a packing 214.

チャンバ２０１の内部には、ライナ２０２が配置されている。ライナ２０２の内側には、回転軸２１６と、回転軸２１６の上端に設けられた回転筒２１７とが配置されている。回転筒２１７の上にはサセプタ２０８が取り付けられており、回転軸２１６が回転すると、回転筒２１７を介してサセプタ２０８が回転するようになっている。気相成長反応時においては、基板２０７をサセプタ２０８上に載置することにより、サセプタ２０８の回転とともに基板２０７が回転する。 A liner 202 is disposed inside the chamber 201. Inside the liner 202, a rotating shaft 216 and a rotating cylinder 217 provided at the upper end of the rotating shaft 216 are arranged. A susceptor 208 is mounted on the rotating cylinder 217, and the susceptor 208 is rotated via the rotating cylinder 217 when the rotating shaft 216 rotates. During the vapor phase growth reaction, the substrate 207 is rotated along with the rotation of the susceptor 208 by placing the substrate 207 on the susceptor 208.

ライナ２０２の上部開口部には、整流板であるシャワープレート２１５が設けられている。シャワープレート２１５を通過した反応ガス２０４は基板２０７の方へ流下する。そして、基板２０７の表面で熱分解反応または水素還元反応を起こしてエピタキシャル膜を形成する。 A shower plate 215 that is a current plate is provided in the upper opening of the liner 202. The reaction gas 204 that has passed through the shower plate 215 flows down toward the substrate 207. An epitaxial film is formed by causing a thermal decomposition reaction or a hydrogen reduction reaction on the surface of the substrate 207.

基板２０７の加熱は、回転筒２１７の内部に配置されたヒータ２０９によって行われる。ヒータ２０９は、アーム形状をした導電性のブースバー２２０によって支持されている。また、ブースバー２２０は、ヒータ２０９を支持する側とは反対の側で、ヒータベース２２１によって支持されている。そして、導電性の連結部２２２によって、ブースバー２２０と電極棒２２３が連結されることにより、電極棒２２３からヒータ２０９へ給電が行われる。尚、基板２０７の表面温度は、放射温度計２２４ａ、２２４ｂによって測定される。 The substrate 207 is heated by a heater 209 disposed inside the rotary cylinder 217. The heater 209 is supported by a conductive booth bar 220 having an arm shape. The booth bar 220 is supported by the heater base 221 on the side opposite to the side supporting the heater 209. The booth bar 220 and the electrode bar 223 are connected by the conductive connecting part 222, whereby power is supplied from the electrode bar 223 to the heater 209. The surface temperature of the substrate 207 is measured by the radiation thermometers 224a and 224b.

特開２００８−１０８９８３号公報JP 2008-108983 A

基板２０７の上にエピタキシャル膜を形成した後は、チャンバ２０１内のガスを水素ガスや不活性ガスなどで置換する。その後、基板２０７をチャンバ２０１の外へ搬出する。 After the epitaxial film is formed on the substrate 207, the gas in the chamber 201 is replaced with hydrogen gas, inert gas, or the like. Thereafter, the substrate 207 is carried out of the chamber 201.

ライナ２０２とベルジャ３０２には、それぞれ基板搬出入口２４６と基板搬出入口２４７が設けられている。また、チャンバ２０１には、基板搬出入口２４７を介して搬送室（図示せず）が隣接しており、この搬送室には搬送ロボットが配置されている。基板２０７を搬出する際には、回転筒２１７の内部に配置された基板支持部（図示せず）によって基板２０７が上方に突き上げられる。また、搬送ロボットのロボットハンド２４８が基板搬出入口２４６、２４７を介してチャンバ２０１の内部に挿入される。そして、基板支持部からロボットハンド２４８へ基板２０７が受け渡された後、基板搬出入口２４６、２４７を通じて基板２０７が搬出される。 The liner 202 and the bell jar 302 are provided with a substrate carry-in / out port 246 and a substrate carry-in / out port 247, respectively. In addition, a transfer chamber (not shown) is adjacent to the chamber 201 via a substrate loading / unloading port 247, and a transfer robot is disposed in the transfer chamber. When the substrate 207 is unloaded, the substrate 207 is pushed upward by a substrate support portion (not shown) disposed inside the rotary cylinder 217. A robot hand 248 of the transfer robot is inserted into the chamber 201 through the substrate carry-in / out ports 246 and 247. Then, after the substrate 207 is delivered from the substrate support unit to the robot hand 248, the substrate 207 is unloaded through the substrate loading / unloading ports 246 and 247.

また、次にエピタキシャル膜が形成される基板２０７をチャンバ２０１の内部へ搬入する際には、基板２０７を保持したロボットハンド２４８を基板搬出入口２４６、２４７からチャンバ２０１の内部へ挿入する。次いで、ロボットハンド２４８から基板支持部へ基板２０７を受け渡す。その後、基板支持部を降下させて、基板２０７をサセプタ２０８の上へ載置する。
かかる従来の成膜装置２００においては、次のような問題がある。 Further, when the substrate 207 on which the epitaxial film is to be formed next is carried into the chamber 201, the robot hand 248 holding the substrate 207 is inserted into the chamber 201 from the substrate carry-in / out ports 246 and 247. Next, the substrate 207 is delivered from the robot hand 248 to the substrate support unit. Thereafter, the substrate support portion is lowered and the substrate 207 is placed on the susceptor 208.
The conventional film forming apparatus 200 has the following problems.

上記したように、シャワープレート２１５を通過した反応ガス２０４は、ライナ２０２の内側を通って基板２０７の方へ流下する。ここで、ライナ２０２には基板搬出入口２４６が設けられている。また、ライナ２０２を構成する各部を連結する部位には、図示されない微小な隙間が形成されていることがある。そのため、基板搬出入口２４６やライナ２０２の有する各部間の隙間から、反応ガス２０４がライナ２０２の外に流出してしまうという問題があった。 As described above, the reaction gas 204 that has passed through the shower plate 215 flows down toward the substrate 207 through the liner 202. Here, the liner 202 is provided with a substrate loading / unloading port 246. In addition, a minute gap (not shown) may be formed at a portion where the respective parts constituting the liner 202 are connected. Therefore, there is a problem in that the reaction gas 204 flows out of the liner 202 from the gaps between the portions of the substrate carry-in / out port 246 and the liner 202.

このようなライナ２０２からの反応ガス２０４の流出は、気相成長反応時の条件を変動させる懸念がある。さらに、反応ガス２０４のライナ２０２の外への流出は、ライナ２０２とベルジャ３０２との間の空間における反応生成物の形成を引き起こす。そのため、従来の成膜装置２００では、そうした反応生成物の除去が必要となり、メンテナンス作業が必要となって装置の稼働率を低下させる要因となることがあった。 The outflow of the reaction gas 204 from the liner 202 may cause a change in conditions during the vapor phase growth reaction. Further, the outflow of the reaction gas 204 out of the liner 202 causes formation of reaction products in the space between the liner 202 and the bell jar 302. Therefore, in the conventional film forming apparatus 200, it is necessary to remove such reaction products, and maintenance work is required, which may cause a reduction in the operating rate of the apparatus.

ライナ２０２からの反応ガス２０４の流出を防ぐためには、基板搬出入口２４７等を利用して、ライナ２０２とベルジャ３０２との間の空間にパージガスを供給し、ライナ２０２とベルジャ３０２との間の空間をパージすることが考えられる。しかし、この方法の場合、従来の成膜装置２００においては、基板搬出入口２４７等からパージガスを供給した後、基板搬出入口２４６等を介してライナ２０２の内側の基板２０７の近傍に流入するパージガスの量を制御することは難しい。 In order to prevent the reaction gas 204 from flowing out of the liner 202, purge gas is supplied to the space between the liner 202 and the bell jar 302 using the substrate carry-in / out port 247, and the space between the liner 202 and the bell jar 302 is used. May be purged. However, in the case of this method, in the conventional film forming apparatus 200, after the purge gas is supplied from the substrate carry-in / out port 247 and the like, the purge gas flowing into the vicinity of the substrate 207 inside the liner 202 through the substrate carry-in / out port 246 and so It is difficult to control the amount.

ライナ２０２の外に流出する反応ガス２０４の量が変動し、それとともにライナ２０２の内側の基板２０７の近傍に流入するパージガスの量が変動した場合、基板２０７上での気相成長反応の条件の変動を助長する懸念がある。そして、基板上での安定した気相成長反応による成膜処理が阻害されて、エピタキシャル膜の膜厚や低効率等の物性が不安定となることが懸念される。 When the amount of the reaction gas 204 flowing out of the liner 202 fluctuates, and the amount of the purge gas flowing into the vicinity of the substrate 207 inside the liner 202 fluctuates at the same time, the conditions of the vapor phase growth reaction on the substrate 207 are satisfied. There are concerns that encourage fluctuations. Then, there is a concern that the film forming process by the stable vapor phase growth reaction on the substrate is hindered, and the physical properties such as the film thickness and low efficiency of the epitaxial film become unstable.

本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、気相成長反応が行われる空間からの反応ガスの流出を制御するとともに基板上での安定した成膜処理を可能とする成膜装置および成膜方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of these problems. That is, an object of the present invention is to provide a film forming apparatus and a film forming method capable of controlling the outflow of a reaction gas from a space where a vapor phase growth reaction is performed and enabling a stable film forming process on a substrate. It is in.

本発明の他の目的および利点は、以下の記載から明らかとなるであろう。 Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description.

本発明の第１の態様は、反応ガスが供給されて成膜処理が行われる反応室と、
反応室内に設けられた中空筒状のライナとを有する成膜装置であって、
反応室の内壁とライナとの間に形成される空間の上端部と下端部とを塞ぐシールと、
その空間内にパージガスを導入するパージガス供給部とを有し、
ライナは、基板搬出入口を有し、空間内に導入されたパージガスが、基板搬出入口からライナの内部に流入するよう構成されたことを特徴とする成膜装置に関する。 A first aspect of the present invention includes a reaction chamber in which a reaction gas is supplied and film formation is performed,
A film forming apparatus having a hollow cylindrical liner provided in a reaction chamber,
A seal that closes the upper and lower ends of the space formed between the inner wall of the reaction chamber and the liner;
A purge gas supply unit for introducing purge gas into the space;
The liner has a substrate carry-in / out port , and the purge gas introduced into the space is configured to flow into the liner from the substrate carry-in / out port.

本発明の第１の態様において、シールは、ライナの上部および下部のそれぞれの周囲に配置された管状部材からなることが好ましい。 In the first aspect of the present invention, the seal preferably comprises a tubular member disposed around each of the upper and lower portions of the liner.

本発明の第２の態様は、反応室内に設けられた中空筒状のライナの内部に基板を載置し、ライナの上部開口部を塞ぐ位置に整流板を配置して、反応室内に反応ガスを供給し、この反応ガスを整流板を介してライナの内部に導入し、基板の上に所定の膜を形成する成膜方法において、
反応室の内壁とライナとの間に形成される空間の上端部と下端部とをシールで塞ぐとともに、この空間内にパージガスを導入し、ライナは基板搬出入口を有し、基板搬出入口からライナの内部にそのパージガスが流入するようにして、基板の上に所定の膜を形成することを特徴とするものである。 According to a second aspect of the present invention, a substrate is placed inside a hollow cylindrical liner provided in a reaction chamber, a rectifying plate is disposed at a position closing the upper opening of the liner, and a reaction gas is placed in the reaction chamber. In this film forming method, the reaction gas is introduced into the liner via a rectifying plate and a predetermined film is formed on the substrate.
With closing the upper and lower ends of the space seal formed between the inner wall and the liner of the reaction chamber, the introduced purge gas into the space, the liner has a substrate gate, the liner from the substrate transfer port A predetermined film is formed on the substrate so that the purge gas flows into the substrate.

本発明の第１の態様によれば、反応室の内壁とライナとの間に形成される空間の上端部と下端部が塞がれて、その空間に導入されるパージガスが基板のあるライナの内部に向かうようになり、反応ガスの流出とパージガスの流入が制御されて、基板上での安定した気相成長反応による成膜処理を可能にする。 According to the first aspect of the present invention, the upper end and the lower end of the space formed between the inner wall of the reaction chamber and the liner are closed, and the purge gas introduced into the space is supplied to the liner with the substrate. Inwardly, the outflow of the reaction gas and the inflow of the purge gas are controlled, and the film forming process by the stable vapor phase growth reaction on the substrate is enabled.

本発明の第２の態様によれば、反応室の内壁とライナとの間に形成される空間の上端部と下端部を塞いで、その空間に導入されるパージガスが基板のあるライナの内部に向かうようにし、反応ガスの流出とパージガスの流入を制御して、基板上での安定した気相成長反応による成膜処理を可能にする。 According to the second aspect of the present invention, the upper and lower ends of the space formed between the inner wall of the reaction chamber and the liner are closed, and the purge gas introduced into the space is placed inside the liner with the substrate. In this manner, the outflow of the reaction gas and the inflow of the purge gas are controlled to enable the film formation process by the stable vapor phase growth reaction on the substrate.

本実施の形態の成膜装置の模式的な断面図である。It is typical sectional drawing of the film-forming apparatus of this Embodiment. 本実施の形態の成膜装置に用いる管状部材の一例を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows typically an example of the tubular member used for the film-forming apparatus of this Embodiment. 従来の成膜装置の模式的な断面図である。It is typical sectional drawing of the conventional film-forming apparatus.

図１は、本実施の形態の成膜装置の模式的な断面図である。尚、この図では、説明のために必要な構成以外を省略している。また、縮尺についても、各構成部を明確に視認できるよう原寸大のものとは変えている。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the film forming apparatus of the present embodiment. In this figure, components other than those necessary for explanation are omitted. Also, the scale is changed from the original scale so that each component can be clearly seen.

図１に示すように、成膜装置１００は、反応室としてのチャンバ１を有する。チャンバ１は、ベースプレート１０１の上にベルジャ１０２が配置された構造を有する。ベースプレート１０１の上には、ベースプレート１０１の全面を被覆する形状と大きさを備えたベースプレートカバー１０３が取り外し可能に設置されている。ベースプレートカバー１０３は、例えば、石英からなるものとすることができる。ベースプレート１０１とベルジャ１０２は、フランジ１０によって連結されており、フランジ１０はパッキン１１でシールされている。ベースプレート１０１は、例えば、ＳＵＳ（ＳｔｅｅｌＵｓｅＳｔａｉｎｌｅｓｓ：ステンレス鋼）からなるものとすることができる。 As shown in FIG. 1, the film forming apparatus 100 has a chamber 1 as a reaction chamber. The chamber 1 has a structure in which a bell jar 102 is disposed on a base plate 101. On the base plate 101, a base plate cover 103 having a shape and a size covering the entire surface of the base plate 101 is detachably installed. The base plate cover 103 can be made of, for example, quartz. The base plate 101 and the bell jar 102 are connected by a flange 10, and the flange 10 is sealed with a packing 11. The base plate 101 can be made of, for example, SUS (Steel Use Stainless).

気相成長反応の際には、チャンバ１内が極めて高い温度になる。そこで、チャンバ１の冷却を目的として、ベースプレート１０１とベルジャ１０２の内部には、冷却水の流路３が設けられている。 During the vapor phase growth reaction, the temperature in the chamber 1 becomes extremely high. Therefore, for the purpose of cooling the chamber 1, a cooling water flow path 3 is provided inside the base plate 101 and the bell jar 102.

ベルジャ１０２には、反応ガス４を導入する供給口５が設けられている。一方、ベースプレート１０１には排気口６が設けられており、排気口６を通じて反応後や未反応の反応ガス４がチャンバ１の外部へ排出される。 The bell jar 102 is provided with a supply port 5 for introducing the reaction gas 4. On the other hand, the base plate 101 is provided with an exhaust port 6, and after the reaction or unreacted reaction gas 4 is exhausted to the outside of the chamber 1 through the exhaust port 6.

また、チャンバ１を構成するベルジャ１０２には、パージガス５２を導入するパージガス供給口５０が設けられている。パージガス５２としては、不活性ガスを使用することが可能である。不活性ガスとしては、ヘリウム（Ｈｅ）ガス、ネオン（Ｎｅ）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス、クリプトン（Ｋｒ）ガスおよびキセノン（Ｘｅ）ガス等の使用が可能である。尚、本実施の形態では、ベルジャ１０２にパージガス供給口５０を設けることは必須ではなく、例えば、後述するベルジャ１０２の基板搬出入口４７をパージガス５２の導入に利用することも可能である。 The bell jar 102 constituting the chamber 1 is provided with a purge gas supply port 50 for introducing the purge gas 52. An inert gas can be used as the purge gas 52. As the inert gas, helium (He) gas, neon (Ne) gas, argon (Ar) gas, krypton (Kr) gas, xenon (Xe) gas, or the like can be used. In the present embodiment, it is not essential to provide the purge gas supply port 50 in the bell jar 102. For example, a substrate carry-in / out port 47 of the bell jar 102 described later can be used for introducing the purge gas 52.

排気口６は、フランジ１３によって配管１２と連結している。また、フランジ１３は、パッキン１４でシールされている。尚、パッキン１１およびパッキン１４には、３００℃程度の耐熱温度を有するフッ素ゴムなどが用いられる。 The exhaust port 6 is connected to the pipe 12 by a flange 13. The flange 13 is sealed with a packing 14. The packing 11 and the packing 14 are made of fluorine rubber having a heat resistant temperature of about 300 ° C.

チャンバ１の内部には、中空筒状のライナ２が配置されている。ライナ２は、チャンバ１の内壁１ａと、基板７上での気相成長反応が行われる空間Ａとを仕切る目的で設けられる。これにより、チャンバ１の内壁１ａが反応ガス４で腐食されるのを防ぐことができる。そして、ライナ２の上部と下部の周囲には、ライナ２とチャンバ１の内壁１ａとの間に形成された空間Ｂの上端部と下端部を塞ぐようにシール５１が設けられている。 Inside the chamber 1, a hollow cylindrical liner 2 is arranged. The liner 2 is provided for the purpose of partitioning the inner wall 1a of the chamber 1 and the space A in which the vapor phase growth reaction on the substrate 7 is performed. Thereby, it is possible to prevent the inner wall 1a of the chamber 1 from being corroded by the reaction gas 4. A seal 51 is provided around the upper portion and the lower portion of the liner 2 so as to close the upper end portion and the lower end portion of the space B formed between the liner 2 and the inner wall 1 a of the chamber 1.

気相成長反応は高温下で行われるので、ライナ２は、高い耐熱性を備える材料によって構成される。例えば、ＳｉＣ（炭化珪素）部材またはカーボンにＳｉＣをコートして構成された部材の使用が可能である。シール５１はフッ素ゴム等を使用して構成することが可能である。そして、フッ素ゴム等の材料を用いてＯリング状の形状を有する管状部材５１ａを形成し、シール５１を構成することも可能である。 Since the vapor phase growth reaction is performed at a high temperature, the liner 2 is made of a material having high heat resistance. For example, a SiC (silicon carbide) member or a member formed by coating SiC on carbon can be used. The seal 51 can be configured using fluorine rubber or the like. The seal 51 can also be configured by forming a tubular member 51 a having an O-ring shape using a material such as fluororubber.

図２は、本実施の形態の成膜装置に用いる管状部材の一例を模式的に示す斜視図である。 FIG. 2 is a perspective view schematically showing an example of a tubular member used in the film forming apparatus of the present embodiment.

本実施の形態の成膜装置１００では、例えば、図２に示すＯリング状の管状部材５１ａをライナ２の上部と下部の周囲を囲むように配置し、この管状部材５１ａをシールとして使用することにより、空間Ｂの上端部と下端部を塞ぐようにすることも可能である。 In the film forming apparatus 100 of the present embodiment, for example, an O-ring shaped tubular member 51a shown in FIG. 2 is arranged so as to surround the upper and lower portions of the liner 2, and this tubular member 51a is used as a seal. Thus, it is possible to close the upper end portion and the lower end portion of the space B.

本実施の形態では、便宜上、ライナ２を胴部２ａと頭部２ｂの２つの部分に分けて称する。胴部２ａは、内部にサセプタ８が配置される部分であり、頭部２ｂは、胴部２ａより内径の小さい部分である。胴部２ａと頭部２ｂは、一体となってライナ２を構成しており、頭部２ｂは胴部２ａの上方に位置する。 In the present embodiment, for convenience, the liner 2 is divided into two parts, a body part 2a and a head part 2b. The body part 2a is a part in which the susceptor 8 is disposed, and the head part 2b is a part having an inner diameter smaller than that of the body part 2a. The trunk portion 2a and the head portion 2b integrally constitute the liner 2, and the head portion 2b is located above the trunk portion 2a.

頭部２ｂの上部開口部には、整流板であるシャワープレート１５が設けられている。シャワープレート１５は、基板７の表面に反応ガス４を均一に供給する機能を有する。このため、シャワープレート１５には、複数個の貫通孔１５ａが設けられており、供給口５からチャンバ１に導入された反応ガス４は、貫通孔１５ａを通って基板７の方へ流下する。ここで、反応ガス４は、無駄に拡散することなく、効率よく基板７の表面に到達することが好ましい。それ故、頭部２ｂの内径は胴部２ａより小さく設計されている。具体的には、頭部２ｂの内径は、貫通孔１５ａの位置と基板７の大きさを考慮して決められる。 A shower plate 15 that is a rectifying plate is provided in the upper opening of the head 2b. The shower plate 15 has a function of uniformly supplying the reaction gas 4 to the surface of the substrate 7. For this reason, the shower plate 15 is provided with a plurality of through holes 15a, and the reaction gas 4 introduced from the supply port 5 into the chamber 1 flows down toward the substrate 7 through the through holes 15a. Here, it is preferable that the reaction gas 4 efficiently reaches the surface of the substrate 7 without vainly diffusing. Therefore, the inner diameter of the head 2b is designed to be smaller than that of the body 2a. Specifically, the inner diameter of the head 2 b is determined in consideration of the position of the through hole 15 a and the size of the substrate 7.

また、チャンバ１の内部、具体的には、ライナ２の胴部２ａに、基板７を支持するサセプタ８が配置されている。サセプタ８は、高耐熱性の材料で構成される。例えば、基板７の上にＳｉＣをエピタキシャル成長させる場合、基板７は１５００℃以上の高温にする必要がある。このため、サセプタ８には、例えば、等方性黒鉛の表面にＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によってＳｉＣを被覆したものなどが用いられる。尚、サセプタ８の形状は、基板７を載置可能な形状であれば特に限定されるものではなく、リング状や円盤状などから適宜選択して用いられる。 Further, a susceptor 8 that supports the substrate 7 is disposed inside the chamber 1, specifically, in the body 2 a of the liner 2. The susceptor 8 is made of a high heat resistant material. For example, when SiC is epitaxially grown on the substrate 7, the substrate 7 needs to have a high temperature of 1500 ° C. or higher. For this reason, for example, a surface of isotropic graphite coated with SiC by a CVD (Chemical Vapor Deposition) method is used for the susceptor 8. The shape of the susceptor 8 is not particularly limited as long as the substrate 7 can be placed thereon, and is appropriately selected from a ring shape or a disk shape.

基板７の加熱は、回転筒１７の内部に配置されたヒータ９によって行われる。ヒータ９は、抵抗加熱型のヒータとすることができ、円盤状のインヒータ９ａと、環状のアウトヒータ９ｂとを有する。インヒータ９ａは、基板７に対応する位置に配置される。アウトヒータ９ｂは、インヒータ９ａの上方であって、基板７の外周部に対応する位置に配置される。基板７の外周部は中央部に比べて温度が低下しやすいため、アウトヒータ９ｂを設けることで外周部の温度低下を防ぐことができる。 The substrate 7 is heated by a heater 9 disposed inside the rotary cylinder 17. The heater 9 can be a resistance heating type heater, and includes a disc-shaped in-heater 9a and an annular out-heater 9b. The in-heater 9 a is disposed at a position corresponding to the substrate 7. The outheater 9 b is disposed above the inheater 9 a and at a position corresponding to the outer peripheral portion of the substrate 7. Since the temperature of the outer peripheral portion of the substrate 7 is likely to be lower than that of the central portion, the temperature decrease of the outer peripheral portion can be prevented by providing the outheater 9b.

インヒータ９ａとアウトヒータ９ｂは、アーム形状をした導電性のブースバー２０によって支持されている。ブースバー２０は、例えば、カーボンをＳｉＣで被覆してなる部材によって構成される。また、ブースバー２０は、インヒータ９ａとアウトヒータ９ｂを支持する側とは反対の側で、石英製のヒータベース２１によって支持されている。そして、モリブデンなどの金属からなる導電性の連結部２２によって、ブースバー２０と電極棒２３が連結されることにより、電極棒２３からインヒータ９ａとアウトヒータ９ｂへ給電が行われる。具体的には、電極棒２３からこれらのヒータ９の発熱体に通電がなされて発熱体が発熱する。 The in-heater 9a and the out-heater 9b are supported by a conductive booth bar 20 having an arm shape. The booth bar 20 is configured by a member formed by coating carbon with SiC, for example. The booth bar 20 is supported by a quartz heater base 21 on the side opposite to the side supporting the in-heater 9a and the out-heater 9b. Then, the booth bar 20 and the electrode bar 23 are connected by the conductive connecting part 22 made of a metal such as molybdenum, so that power is supplied from the electrode bar 23 to the in-heater 9a and the out-heater 9b. Specifically, electricity is applied from the electrode rods 23 to the heating elements of these heaters 9, and the heating elements generate heat.

基板７の表面温度は、放射温度計２４ａ、２４ｂによって測定することができる。図１において、放射温度計２４ａは、基板７の中央部付近の温度を測定するのに用いられる。一方、放射温度計２４ｂは、基板７の外周部の温度を測定するのに用いられる。これらの放射温度計は、図１に示すように、チャンバ１の上部に設けることができる。この場合、ベルジャ１０２の上部とシャワープレート１５を透明石英製とすることにより、これらによって放射温度計２４ａ、２４ｂによる温度測定が妨げられないようにすることができる。 The surface temperature of the substrate 7 can be measured by the radiation thermometers 24a and 24b. In FIG. 1, a radiation thermometer 24 a is used to measure the temperature near the center of the substrate 7. On the other hand, the radiation thermometer 24 b is used to measure the temperature of the outer peripheral portion of the substrate 7. These radiation thermometers can be provided in the upper part of the chamber 1 as shown in FIG. In this case, by making the upper part of the bell jar 102 and the shower plate 15 made of transparent quartz, it is possible to prevent the temperature measurement by the radiation thermometers 24a and 24b from being hindered by these.

測定した温度データは、図示しない制御機構に送られ、インヒータ９ａとアウトヒータ９ｂの各出力制御にフィードバックすることができる。一例として、ＳｉＣエピタキシャル成長を行う場合、各ヒータの設定温度は次のようにすることができる。これにより、基板７を１６５０℃程度に加熱することが可能である。
インヒータ９ａの温度：１６８０℃
アウトヒータ９ｂの温度：１７５０℃ The measured temperature data is sent to a control mechanism (not shown) and can be fed back to each output control of the in-heater 9a and the out-heater 9b. As an example, when SiC epitaxial growth is performed, the set temperature of each heater can be set as follows. Thereby, it is possible to heat the board | substrate 7 to about 1650 degreeC.
Temperature of inheater 9a: 1680 ° C
Temperature of outheater 9b: 1750 ° C

ライナ２の胴部２ａには、回転軸１６と、回転軸１６の上端に設けられた回転筒１７とが配置されている。サセプタ８は、回転筒１７に取り付けられており、回転軸１６が回転すると、回転筒１７を介してサセプタ８が回転するようになっている。気相成長反応時においては、基板７をサセプタ８上に載置することにより、サセプタ８の回転とともに基板７が回転する。 A rotating shaft 16 and a rotating cylinder 17 provided at the upper end of the rotating shaft 16 are disposed on the body 2 a of the liner 2. The susceptor 8 is attached to the rotary cylinder 17, and the susceptor 8 rotates via the rotary cylinder 17 when the rotary shaft 16 rotates. During the vapor phase growth reaction, the substrate 7 is rotated together with the rotation of the susceptor 8 by placing the substrate 7 on the susceptor 8.

シャワープレート１５を通過した反応ガス４は、頭部２ｂを通って基板７の方へ流下する。基板７が回転していることにより、反応ガス４は基板７に引きつけられ、シャワープレート１５から基板７に至る領域で縦フローになる。基板７に到達した反応ガス４は、基板７の表面で乱流を形成することなく、水平方向に略層流となって流れる。このようにして、基板７の表面には、新たな反応ガス４が次々と接触する。そして、基板７の表面で熱分解反応または水素還元反応を起こしてエピタキシャル膜を形成する。尚、成膜装置１００では、基板７の外周部からライナ２までの距離を狭くして、基板７の表面における反応ガス４の流れがより均一になるようにしている。 The reaction gas 4 that has passed through the shower plate 15 flows down toward the substrate 7 through the head 2b. Due to the rotation of the substrate 7, the reactive gas 4 is attracted to the substrate 7 and becomes a vertical flow in the region from the shower plate 15 to the substrate 7. The reaction gas 4 that has reached the substrate 7 flows in a substantially laminar flow in the horizontal direction without forming a turbulent flow on the surface of the substrate 7. In this way, new reaction gases 4 come into contact with the surface of the substrate 7 one after another. Then, a thermal decomposition reaction or a hydrogen reduction reaction is caused on the surface of the substrate 7 to form an epitaxial film. In the film forming apparatus 100, the distance from the outer periphery of the substrate 7 to the liner 2 is narrowed so that the flow of the reaction gas 4 on the surface of the substrate 7 becomes more uniform.

以上の構成とすることで、基板７を加熱し且つ回転させながら気相成長反応を行うことができる。基板７を回転させることにより、基板７の表面全体に効率よく反応ガス４が供給され、膜厚均一性の高いエピタキシャル膜を形成することが可能となる。また、新たな反応ガス４が次々と供給されるので、成膜処理における成膜速度の向上が図れる。 With the above configuration, the vapor phase growth reaction can be performed while heating and rotating the substrate 7. By rotating the substrate 7, the reaction gas 4 is efficiently supplied to the entire surface of the substrate 7, and an epitaxial film with high film thickness uniformity can be formed. In addition, since new reaction gases 4 are supplied one after another, the film forming speed in the film forming process can be improved.

反応ガス４のうちで気相成長反応に使用されなかったガスや、気相成長反応により生成したガスは、ベースプレート１０１に設けられた排気口６から排出される。 Of the reaction gas 4, a gas that is not used for the vapor phase growth reaction and a gas generated by the vapor phase growth reaction are discharged from the exhaust port 6 provided in the base plate 101.

基板７の上にエピタキシャル膜を形成した後は、チャンバ１内のガスを水素ガスや不活性ガスなどで置換する。その後、基板７をチャンバ１の外へ搬出する。 After the epitaxial film is formed on the substrate 7, the gas in the chamber 1 is replaced with hydrogen gas or inert gas. Thereafter, the substrate 7 is carried out of the chamber 1.

ライナ２とベルジャ１０２には、それぞれ基板搬出入口４６と基板搬出入口４７が設けられている。また、チャンバ１には、基板搬出入口４７を介して搬送室（図示せず）が隣接しており、この搬送室には搬送ロボットが配置されている。基板７を搬出する際には、回転筒１７の内部に配置された基板支持部（図示せず）によって基板７が上方に突き上げられる。また、搬送ロボットのロボットハンド（図示せず）が基板搬出入口４６、４７を介してチャンバ１の内部に挿入される。そして、基板支持部からロボットハンドへ基板７が受け渡された後、基板搬出入口４６、４７を通じて基板７が搬出される。 The liner 2 and the bell jar 102 are provided with a substrate carry-in / out port 46 and a substrate carry-in / out port 47, respectively. Further, a transfer chamber (not shown) is adjacent to the chamber 1 via a substrate carry-in / out port 47, and a transfer robot is arranged in this transfer chamber. When the substrate 7 is carried out, the substrate 7 is pushed upward by a substrate support portion (not shown) disposed inside the rotary cylinder 17. Further, a robot hand (not shown) of the transfer robot is inserted into the chamber 1 through the substrate loading / unloading ports 46 and 47. Then, after the substrate 7 is transferred from the substrate support unit to the robot hand, the substrate 7 is unloaded through the substrate unloading ports 46 and 47.

また、次にエピタキシャル膜が形成される基板７をチャンバ１の内部へ搬入する際には、基板７を保持したロボットハンドを基板搬出入口４６、４７からチャンバ１の内部へ挿入する。次いで、ロボットハンドから基板支持部へ基板７を受け渡す。その後、基板支持部を降下させて、基板７をサセプタ８の上へ載置する。 Further, when the substrate 7 on which the epitaxial film is to be formed next is carried into the chamber 1, the robot hand holding the substrate 7 is inserted into the chamber 1 through the substrate carry-in / out ports 46 and 47. Next, the substrate 7 is delivered from the robot hand to the substrate support unit. Thereafter, the substrate support portion is lowered and the substrate 7 is placed on the susceptor 8.

本実施の形態の成膜装置１００は、ライナ２とチャンバ１の内壁１ａとの間に形成された空間Ｂにパージガス５２を導入するためのパージガス供給口５０が設けられるとともに、ライナ２の上部と下部の周囲にシール５１が設けられ、空間Ｂの上端部と下端部が塞がれる構造を有することを特徴とする。
かかる構造とすることにより、成膜装置１００は、空間Ｂをパージガス５２によりパージすることが可能となり、基板７上への気相成長反応が行われる空間Ａに供給された反応ガス４が、基板搬出入口４６やライナ２の各部間の隙間から、空間Ｂに流入することを抑制することができる。 The film forming apparatus 100 of the present embodiment is provided with a purge gas supply port 50 for introducing a purge gas 52 into a space B formed between the liner 2 and the inner wall 1a of the chamber 1, and an upper portion of the liner 2. A seal 51 is provided around the lower portion, and the upper and lower ends of the space B are closed.
With this structure, the film forming apparatus 100 can purge the space B with the purge gas 52, and the reaction gas 4 supplied to the space A in which the vapor phase growth reaction on the substrate 7 is performed is performed on the substrate 7. It is possible to suppress the flow into the space B from the gap between the parts of the carry-in / out port 46 and the liner 2.

そして、空間Ｂ内に導入されたパージガス５２を空間Ａに流入させるように制御することができる。すなわち、パージガス５２を、基板搬出入口４６やライナ２の各部間の隙間から、基板７上への気相成長反応が行われる空間Ａに流入させることができる。その結果、空間Ａに流入するパージガス５２の量を把握するとともにその流量の保持が容易となり、空間Ａに流入するパージガス５２の量を考慮した上で、基板７上での気相成長反応の条件をより好ましい設定にすることができる。 The purge gas 52 introduced into the space B can be controlled to flow into the space A. That is, the purge gas 52 can be flowed into the space A where the vapor phase growth reaction on the substrate 7 is performed from the gaps between the parts of the substrate carry-in / out port 46 and the liner 2. As a result, the amount of the purge gas 52 flowing into the space A can be grasped and the flow rate thereof can be easily maintained, and the conditions for the vapor phase growth reaction on the substrate 7 in consideration of the amount of the purge gas 52 flowing into the space A are considered. Can be set to a more preferable setting.

このとき、基板搬出入口４６の開口部の面積を制御することにより、空間Ｂ内に導入されたパージガス５２の主要な流路として基板搬出入口４６を使用することが可能であり、パージガス５２の大部分を、基板搬出入口４６を通して空間Ａに流入させることが可能となる。こうすることにより、空間Ａ内で、特に基板７近傍に流入するパージガス５２の量の把握がより容易且つ正確にできるようになる。その結果、パージガス５２の量を考慮した上で、基板７上での気相成長反応の条件を最適化することができる。 At this time, by controlling the area of the opening of the substrate loading / unloading port 46, the substrate loading / unloading port 46 can be used as a main flow path of the purge gas 52 introduced into the space B. The portion can be introduced into the space A through the substrate carry-in / out port 46. By doing so, it becomes possible to more easily and accurately grasp the amount of the purge gas 52 flowing into the space A, particularly in the vicinity of the substrate 7. As a result, the conditions for the vapor phase growth reaction on the substrate 7 can be optimized in consideration of the amount of the purge gas 52.

以上のように、成膜装置１００では、ライナ２内部の空間Ａからライナ２外部の空間Ｂへの反応ガス４の流出と、空間Ｂから空間Ａへのパージガス５２の供給を制御して、基板７上での安定した気相成長反応を可能にし、高精度な成膜処理を可能とする。 As described above, in the film forming apparatus 100, the outflow of the reaction gas 4 from the space A inside the liner 2 to the space B outside the liner 2 and the supply of the purge gas 52 from the space B to the space A are controlled. 7 enables a stable vapor phase growth reaction on the substrate 7 and enables highly accurate film formation.

次に、図１を参照しながら、本実施の形態における成膜方法の一例について説明する。 Next, an example of a film forming method in the present embodiment will be described with reference to FIG.

本実施の形態の成膜装置１００は、例えば、ＳｉＣエピタキシャル成長膜の形成に好適である。そこで、以下では、ＳｉＣエピタキシャル膜の形成を例にとる。 The film forming apparatus 100 of the present embodiment is suitable for forming a SiC epitaxial growth film, for example. Therefore, in the following, the formation of a SiC epitaxial film is taken as an example.

基板７としては、例えば、ＳｉＣウェハを用いることができる。但し、これに限られるものではなく、場合に応じて、他の材料からなるウェハなどを用いてもよい。例えば、Ｓｉウェハ、ＳｉＯ_２（石英）などの他の絶縁性基板、高抵抗のＧａＡｓなどの半絶縁性基板などを用いることもできる。 As the substrate 7, for example, a SiC wafer can be used. However, the present invention is not limited to this, and a wafer made of another material may be used depending on the case. For example, another insulating substrate such as a Si wafer, SiO ₂ (quartz), a semi-insulating substrate such as high-resistance GaAs, or the like can be used.

反応ガス４としては、例えば、プロパン（Ｃ_３Ｈ_８）、シラン（ＳｉＨ_４）およびキャリアガスとしての水素ガスを用いることができる。この場合、シランに代えて、ジシラン（ＳｉＨ_６）、モノクロロシラン（ＳｉＨ_３Ｃｌ）、ジクロロシラン（ＳｉＨ_２Ｃｌ_２）、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ_３）、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ_４）などを使用することも可能である。 As the reaction gas 4, for example, propane (C ₃ H ₈ ), silane (SiH ₄ ), and hydrogen gas as a carrier gas can be used. In this case, disilane (SiH ₆ ), monochlorosilane (SiH ₃ Cl), dichlorosilane (SiH ₂ Cl ₂ ), trichlorosilane (SiHCl ₃ ), tetrachlorosilane (SiCl ₄ ), or the like may be used instead of silane. Is possible.

まず、サセプタ８の上に基板７を載置する。 First, the substrate 7 is placed on the susceptor 8.

次に、チャンバ１の内部を常圧または適当な減圧にした状態で、基板７を回転させる。基板７が載置されたサセプタ８は、回転筒１７の上端に配置されている。したがって、回転軸１６を通じて回転筒１７を回転させると、サセプタ８が回転し、同時に基板７も回転する。回転数は、例えば５０ｒｐｍ程度とすることができる。 Next, the substrate 7 is rotated while the inside of the chamber 1 is at a normal pressure or an appropriate reduced pressure. The susceptor 8 on which the substrate 7 is placed is disposed at the upper end of the rotating cylinder 17. Therefore, when the rotating cylinder 17 is rotated through the rotating shaft 16, the susceptor 8 is rotated and the substrate 7 is also rotated at the same time. The number of rotations can be about 50 rpm, for example.

次に、ヒータ９によって基板７を加熱する。ＳｉＣエピタキシャル成長では、基板７は、例えば、１５００℃〜１７００℃までの間の所定の温度に加熱される。また、基板７の加熱によってチャンバ１内は高温になるので、ベースプレート１０１とベルジャ１０２の内部に設けた流路３に冷却水を流す。これにより、チャンバ１が過度に昇温するのを防止できる。 Next, the substrate 7 is heated by the heater 9. In SiC epitaxial growth, the substrate 7 is heated to a predetermined temperature between 1500 ° C. and 1700 ° C., for example. Further, since the inside of the chamber 1 becomes high temperature due to the heating of the substrate 7, cooling water is supplied to the flow path 3 provided inside the base plate 101 and the bell jar 102. Thereby, it can prevent that the chamber 1 heats up excessively.

放射温度計２４ａ、２４ｂにより、基板７の温度が例えば１６５０℃に達したことを確認した後は、基板７の回転数を徐々に上げていく。例えば、９００ｒｐｍ程度の回転数まで上げることができる。また、供給口５より反応ガス４を導入する。併せて、パージガス供給口５０より空間Ｂにパージガス５２を導入する。 After confirming that the temperature of the substrate 7 has reached, for example, 1650 ° C. by the radiation thermometers 24a and 24b, the rotational speed of the substrate 7 is gradually increased. For example, the rotational speed can be increased to about 900 rpm. Further, the reaction gas 4 is introduced from the supply port 5. At the same time, the purge gas 52 is introduced into the space B from the purge gas supply port 50.

反応ガス４は、シャワープレート１５の貫通孔１５ａを通り、基板７への気相成長反応が行われる空間Ａへ流入する。シャワープレート１５を通過することで、反応ガス４は整流され、下方で回転する基板７へ向かって略鉛直に流下して、いわゆる縦フローを形成する。また、空間Ｂ内に導入されたパージガス５２は、空間Ｂ内をパージし、反応ガス４が空間Ｂ内に流入することを抑制する。このとき、空間Ｂは上端部と下端部とがシール５１により塞がれており、空間Ｂ内に導入されたパージガス５２は、例えば、基板搬出入口４６等、空間Ｂと空間Ａとが連通する部分を通って空間Ａへと向かって流れる。そして、空間Ａの内部に流入したパージガス５２は、排気口６を通じてチャンバ１の外部へ排出される。 The reactive gas 4 flows through the through hole 15a of the shower plate 15 and into the space A where the vapor phase growth reaction to the substrate 7 is performed. By passing through the shower plate 15, the reaction gas 4 is rectified and flows substantially vertically toward the substrate 7 that rotates below, forming a so-called vertical flow. The purge gas 52 introduced into the space B purges the space B and suppresses the reaction gas 4 from flowing into the space B. At this time, the upper end portion and the lower end portion of the space B are closed by the seal 51, and the purge gas 52 introduced into the space B communicates between the space B and the space A such as the substrate carry-in / out port 46, for example. It flows toward the space A through the part. Then, the purge gas 52 that has flowed into the space A is discharged to the outside of the chamber 1 through the exhaust port 6.

一方、基板７に向かって流下し、基板７の表面に到達した反応ガス４は、この表面で熱分解反応または水素還元反応を起こしてＳｉＣエピタキシャル膜を形成する。気相成長反応に使用されなかった余剰の反応ガス４や、気相成長反応により生成したガスは、チャンバ１の下方に設けられた排気口６を通じて外部に排気される。 On the other hand, the reaction gas 4 that flows down toward the substrate 7 and reaches the surface of the substrate 7 causes a thermal decomposition reaction or a hydrogen reduction reaction on this surface to form a SiC epitaxial film. Excess reaction gas 4 that has not been used in the vapor phase growth reaction and gas generated by the vapor phase growth reaction are exhausted to the outside through an exhaust port 6 provided below the chamber 1.

基板７の上に、所定の膜厚のＳｉＣ膜を形成した後は、反応ガス４の供給を終了する。続いて、ヒータ９による加熱を停止し、基板７が所定の温度まで下がるのを待つ。また、チャンバ１内のガスを水素ガスや不活性ガスなどで置換し、パージガス５２の供給を停止する。尚、基板７が所定の温度以下となるまで、供給口５からキャリアガスの供給を続けてもよい。 After the SiC film having a predetermined thickness is formed on the substrate 7, the supply of the reaction gas 4 is terminated. Subsequently, heating by the heater 9 is stopped, and the substrate 7 waits for the temperature to drop to a predetermined temperature. Further, the gas in the chamber 1 is replaced with hydrogen gas or inert gas, and the supply of the purge gas 52 is stopped. Note that the supply of the carrier gas from the supply port 5 may be continued until the substrate 7 becomes a predetermined temperature or lower.

放射温度計２４ａ、２４ｂにより、基板７が所定の温度まで冷却されたことを確認した後は、チャンバ１の外部に基板７を搬出する。 After confirming that the substrate 7 has been cooled to a predetermined temperature by the radiation thermometers 24 a and 24 b, the substrate 7 is carried out of the chamber 1.

すなわち、図１の状態から基板支持部（図示せず）を上方に移動させて基板７に接触させた後、さらにそのまま移動させる。これにより、基板７が上方へ突き上げられる。 That is, after the substrate support (not shown) is moved upward from the state of FIG. 1 to contact the substrate 7, it is further moved as it is. As a result, the substrate 7 is pushed upward.

次いで、基板支持部（図示せず）からロボットハンド（図示せず）へ基板７が受け渡される。その後、基板７は、ロボットハンドに保持された状態で基板搬出入口４７からチャンバ１の外部へと搬出される。 Next, the substrate 7 is delivered from a substrate support portion (not shown) to a robot hand (not shown). Thereafter, the substrate 7 is unloaded from the substrate loading / unloading port 47 to the outside of the chamber 1 while being held by the robot hand.

続いて成膜処理を行う際には、新たな基板７をチャンバ１の内部へ搬入する。 Subsequently, when performing a film forming process, a new substrate 7 is carried into the chamber 1.

具体的には、基板７を保持したロボットハンドを基板搬出入口４７からチャンバ１の内部へ挿入する。次いで、ロボットハンドから基板支持部へ基板７を受け渡す。その後、基板搬出入口４７よりチャンバ１の外部へロボットハンドを退出させる。 Specifically, the robot hand holding the substrate 7 is inserted into the chamber 1 from the substrate carry-in / out port 47. Next, the substrate 7 is delivered from the robot hand to the substrate support unit. Thereafter, the robot hand is moved out of the chamber 1 through the substrate loading / unloading port 47.

次に、基板支持部を降下させて、基板７をサセプタ８の上へ載置する。以降は、上述した手順にしたがって、基板７の上へエピタキシャル膜を形成する。 Next, the substrate support portion is lowered and the substrate 7 is placed on the susceptor 8. Thereafter, an epitaxial film is formed on the substrate 7 according to the procedure described above.

以上の本実施の形態の成膜方法では、基板７上での気相成長反応時に、空間Ａに反応ガス４を供給するとともに、パージガス供給口５０より空間Ｂにパージガス５２を導入する。そのため、空間Ａに供給された反応ガス４が、基板搬出入口４６やライナ２の各部間の隙間から、空間Ｂに流入することを抑制することができる。 In the film forming method of the present embodiment described above, the reactive gas 4 is supplied to the space A and the purge gas 52 is introduced into the space B from the purge gas supply port 50 during the vapor phase growth reaction on the substrate 7. Therefore, the reaction gas 4 supplied to the space A can be prevented from flowing into the space B from the gaps between the portions of the substrate carry-in / out port 46 and the liner 2.

そして、空間Ｂ内に導入されたパージガス５２を空間Ａに流入させるように制御することができる。すなわち、パージガス５２を、基板搬出入口４６やライナ２の各部間の隙間から、基板７上への気相成長反応が行われる空間Ａに流入させることができる。その結果、空間Ａに流入するパージガス５２の量を把握するとともにその量を保持して成膜処理を行うことができる。すなわち、空間Ａに流入するパージガス５２の量を考慮した上で、基板７上での気相成長反応の条件をより好ましい設定にして成膜処理を行うことができる。 The purge gas 52 introduced into the space B can be controlled to flow into the space A. That is, the purge gas 52 can be flowed into the space A where the vapor phase growth reaction on the substrate 7 is performed from the gaps between the parts of the substrate carry-in / out port 46 and the liner 2. As a result, the amount of the purge gas 52 flowing into the space A can be grasped and the film forming process can be performed while maintaining the amount. That is, in consideration of the amount of the purge gas 52 flowing into the space A, the film forming process can be performed with the vapor growth reaction conditions on the substrate 7 being set more preferably.

本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、上述の実施の形態では、基板を回転させながら基板上に膜を形成する例について述べたが、本発明では、基板を回転させない状態で膜を形成してもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the example in which the film is formed on the substrate while rotating the substrate has been described. However, in the present invention, the film may be formed without rotating the substrate.

また、上記実施の形態では、成膜装置の一例としてエピタキシャル成長装置を挙げ、ＳｉＣ結晶膜の形成について説明したが、これに限られるものではない。反応室内に反応ガスを供給し、反応室内に載置される基板を加熱して基板の表面に膜を形成するものであれば、他の成膜装置であってもよく、また、他のエピタキシャル膜の形成に用いることもできる。 Moreover, although the epitaxial growth apparatus was mentioned as an example of the film-forming apparatus in the said embodiment and the formation of the SiC crystal film was demonstrated, it is not restricted to this. As long as the reaction gas is supplied into the reaction chamber and the substrate placed in the reaction chamber is heated to form a film on the surface of the substrate, other film forming apparatuses may be used. It can also be used to form a film.

さらに、装置の構成や制御の手法など、本発明に直接必要としない部分などについては記載を省略したが、必要とされる装置の構成や、制御の手法などを適宜選択して用いることができる。 In addition, although descriptions of parts that are not directly required for the present invention, such as apparatus configuration and control method, are omitted, the required apparatus configuration, control method, and the like can be appropriately selected and used. .

その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更し得る全ての成膜装置および各部材の形状は、本発明の範囲に包含される。 In addition, all film forming apparatuses and elements having various elements that can be appropriately modified by those skilled in the art are included in the scope of the present invention.

１、２０１チャンバ
１ａ内壁
２、２０２ライナ
２ａ胴部
２ｂ頭部
３、２０３流路
４、２０４反応ガス
５、２０５供給口
６、２０６排気口
７、２０７基板
８、２０８サセプタ
９、２０９ヒータ
９ａインヒータ
９ｂアウトヒータ
１０、１３、２１０、２１３フランジ
１１、１４、２１１、２１４パッキン
１２、２１２配管
１５、２１５シャワープレート
１５ａ貫通孔
１６、２１６回転軸
１７、２１７回転筒
２０、２２０ブースバー
２１、２２１ヒータベース
２２、２２２連結部
２３、２２３電極棒
２４ａ、２４ｂ、２２４ａ、２２４ｂ放射温度計
４６、４７、２４６、２４７基板搬出入口
５０パージガス供給口
５１シール
５１ａ管状部材
５２パージガス
１００、２００成膜装置
１０１、３０１ベースプレート
１０２、３０２ベルジャ
１０３、３０３ベースプレートカバー
２４８ロボットハンド 1, 201 Chamber 1a Inner wall 2, 202 Liner 2a Body 2b Head 3, 203 Flow path 4, 204 Reactive gas 5, 205 Supply port 6, 206 Exhaust port 7, 207 Substrate 8, 208 Susceptor 9, 209 Heater 9a In-heater 9b Outheater 10, 13, 210, 213 Flange 11, 14, 211, 214 Packing 12, 212 Pipe 15, 215 Shower plate 15a Through hole 16, 216 Rotating shaft 17, 217 Rotating cylinder 20, 220 Booth bar 21, 221 Heater base 22, 222 Connecting portion 23, 223 Electrode rod 24a, 24b, 224a, 224b Radiation thermometer 46, 47, 246, 247 Substrate carry-in / out port 50 Purge gas supply port 51 Seal 51a Tubular member 52 Purge gas 100, 200 Film forming apparatus 101, 301 Bae Plates 102 and 302 bell jar 103,303 base plate cover 248 robot hand

Claims

A film forming apparatus having a reaction chamber in which a reaction gas is supplied and a film forming process is performed, and a hollow cylindrical liner provided in the reaction chamber,
A seal that closes an upper end and a lower end of a space formed between the inner wall of the reaction chamber and the liner;
A purge gas supply unit for introducing purge gas into the space;
The liner has a substrate carry-in / out port , and a purge gas introduced into the space is configured to flow into the liner from the substrate carry-in / out port.

The film forming apparatus according to claim 1 , wherein the seal is formed of a tubular member disposed around each of an upper portion and a lower portion of the liner.

A substrate is placed inside a hollow cylindrical liner provided in the reaction chamber, a rectifying plate is disposed at a position closing the upper opening of the liner, a reaction gas is supplied into the reaction chamber, and the reaction gas In the film forming method of introducing a predetermined film on the substrate by introducing the inside of the liner through the rectifying plate,
The upper and lower ends of the space formed between the inner wall of the reaction chamber and the liner are sealed with a seal, and purge gas is introduced into the space. The liner has a substrate carry-in / out port, and the substrate A film forming method comprising: forming a predetermined film on the substrate so that the purge gas flows into the liner from a carry-in / out port.