JP2011106007A

JP2011106007A - Film deposition system and film deposition method

Info

Publication number: JP2011106007A
Application number: JP2009264131A
Authority: JP
Inventors: Kunihiko Suzuki; 邦彦鈴木; Shinichi Mitani; 慎一三谷; Toshiro Tsumori; 利郎津守
Original assignee: Nuflare Technology Inc
Current assignee: Nuflare Technology Inc
Priority date: 2009-11-19
Filing date: 2009-11-19
Publication date: 2011-06-02

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a film deposition system in which an Si wafer as a substrate as a film deposition object can be uniformly heated at high temperature in a plane utilizing induction heating. <P>SOLUTION: The film deposition system 100 is composed using: a film deposition chamber 102; a gas feed path 103 provided at the upper part of the film deposition chamber 102; and coils 132 and radiation members 121 arranged so as to be confronted with a substrate 101 arranged at the inside of the film deposition chamber 102 held, and, while flowing down a reaction gas 115 from the gas feed path 103, the confronted radiation members 121 are subjected to induction heating by the coils 132, and the substrate 101 is heated by radiation heat from the radiation members 121, thus film deposition is performed on the substrate 101. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

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.

基板であるウェハ上にシリコンなどの単結晶膜を成長させたエピタキシャルウェハの製造には、枚葉式の成膜装置が使用されることが多い。 In manufacturing an epitaxial wafer in which a single crystal film such as silicon is grown on a wafer as a substrate, a single wafer type film forming apparatus is often used.

図４は、従来の成膜装置の模式的な横断面図である。
従来の枚葉式の成膜装置２００は、成膜室であるチャンバ２０１と、このチャンバ２０１を積載するベース２０２と、チャンバ２０１内に反応ガス２０４を供給するガス供給路２１５と、単結晶膜を成長させる基板であるウェハ２０３上に均一に反応ガス２０４を供給するための整流板２３０と、単結晶膜を成長させるときにウェハ２０３を加熱しながら行えるようウェハ加熱手段２０５とを備えている。 FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a conventional film forming apparatus.
A conventional single-wafer type film forming apparatus 200 includes a chamber 201 which is a film forming chamber, a base 202 on which the chamber 201 is loaded, a gas supply path 215 for supplying a reaction gas 204 into the chamber 201, a single crystal film A rectifying plate 230 for uniformly supplying the reaction gas 204 onto the wafer 203, which is a substrate on which the wafer is grown, and a wafer heating means 205 so that the wafer 203 can be heated while growing the single crystal film. .

チャンバ２０１の上部に設けられたこの整流板２３０は、例えば石英製である。そして、多数の貫通孔２３１が設けられ、ウェハ２０３側には噴出口２３２を有し、ガス供給路２１５より供給された反応ガス２０４は、貫通孔２３１を通過してウェハ２０３の方に流下する。こうして、ガス供給路２１５から供給された反応ガス２０４は、ウェハ２０３上に均一に供給される。
ベース２０２の下部には上方に向かってチャンバ２０１内にまで伸びる中空円筒形状の支柱２０６が取り付けられている。 The rectifying plate 230 provided on the upper portion of the chamber 201 is made of, for example, quartz. A large number of through-holes 231 are provided, the wafer 203 has a jet outlet 232, and the reaction gas 204 supplied from the gas supply path 215 passes through the through-hole 231 and flows down toward the wafer 203. . In this way, the reaction gas 204 supplied from the gas supply path 215 is uniformly supplied onto the wafer 203.
A hollow cylindrical column 206 extending upward into the chamber 201 is attached to the lower portion of the base 202.

上述のウェハ加熱手段２０５は、その支柱２０６の上端部に取り付けられている。そして、この中空円筒形状の支柱２０６の下端は、この支柱２０６の下蓋となる電極固定部２０７により閉じられており、支柱２０６の内部には、電極固定部２０７を貫通して支柱２０６に固定される二本の電極棒２０８が設けられている。この二本の電極棒２０８は、支柱２０６の上端部を抜けてチャンバ２０１内のウェハ加熱手段２０５まで伸びている。 The wafer heating means 205 described above is attached to the upper end portion of the column 206. The lower end of the hollow cylindrical column 206 is closed by an electrode fixing portion 207 that is a lower lid of the column 206. The column 206 penetrates the electrode fixing portion 207 and is fixed to the column 206. Two electrode rods 208 are provided. The two electrode rods 208 extend through the upper end portion of the support column 206 to the wafer heating means 205 in the chamber 201.

ウェハ加熱手段２０５は、抵抗加熱用のヒータ２０９とそのヒータ２０９を固定して保持する導電性のブースバー２１０とからなる。そして、ブースバー２１０は、支柱２０６の上端部に固定された連結部材２１１に固定されており、その結果、ヒータ２０９は支柱２０６に固定される構造を有している。そして、上述の二本の電極棒２０８はそれぞれ連結部材２１１に接続されている。従って、この二本の電極棒２０８を介してヒータ２０９への給電が可能となっており、ヒータ２０９を用いた抵抗加熱が可能となっている。尚、支柱２０６にはさらに、その上面部分を閉じる上蓋２１２が設けられている。 The wafer heating means 205 includes a heater 209 for resistance heating and a conductive booth bar 210 that holds the heater 209 fixedly. The booth bar 210 is fixed to a connecting member 211 fixed to the upper end portion of the column 206, and as a result, the heater 209 has a structure fixed to the column 206. The two electrode rods 208 are connected to the connecting member 211, respectively. Therefore, power can be supplied to the heater 209 via the two electrode rods 208, and resistance heating using the heater 209 is possible. The support 206 is further provided with an upper lid 212 for closing the upper surface portion.

チャンバ２０１内には、成膜対象の基板であるウェハ２０３が配置されるが、それを載置して保持するためのサセプタ２２０が設けられている。そして、このサセプタ２２０は回転可能となっている。すなわち、中空円筒形状の支柱２０６にはその周囲を囲むように中空の回転軸２２１が設けられており、この回転軸２２１はベアリング（図示されない）により支柱２０６と無関係に回転自在にベース２０２に取り付けられて別設のモータ２２２により回転が与えられるようになっている。 In the chamber 201, a wafer 203, which is a substrate to be deposited, is disposed, and a susceptor 220 for placing and holding the wafer 203 is provided. The susceptor 220 is rotatable. That is, the hollow cylindrical column 206 is provided with a hollow rotating shaft 221 so as to surround the periphery thereof, and this rotating shaft 221 is attached to the base 202 so as to be rotatable independently of the column 206 by a bearing (not shown). Thus, rotation is provided by a separate motor 222.

そしてさらに、チャンバ２０１の内部まで伸びるこの回転軸２２１の上端には回転筒２２３が配設され、この回転筒２２３には上述のサセプタ２２０が取り付けられている。したがって、サセプタ２２０は、ウェハ加熱手段２０５の上方、チャンバ２０１の内部で回転可能に配置されている。 Further, a rotating cylinder 223 is disposed at the upper end of the rotating shaft 221 extending to the inside of the chamber 201, and the above-described susceptor 220 is attached to the rotating cylinder 223. Therefore, the susceptor 220 is rotatably disposed above the wafer heating unit 205 and inside the chamber 201.

よって、このような構造の成膜装置２００では、基板であるウェハ２０３は、サセプタ２２０上に載置された状態で回転しながら、サセプタ２２０の下方に設けられたウェハ加熱手段２０５のヒータ２０９によって加熱される。そして、ガス供給路２１５を通じて反応ガス２０４がチャンバ２０１内に供給され、整流板２３０を通過してウェハ２０３に向かって流下し、ウェハ２０３上に均一に供給されることで、ウェハ２０３上に所望の特性のエピタキシャル膜が形成される。 Therefore, in the film forming apparatus 200 having such a structure, the wafer 203 as the substrate is rotated by the heater 209 of the wafer heating unit 205 provided below the susceptor 220 while rotating while being placed on the susceptor 220. Heated. Then, the reaction gas 204 is supplied into the chamber 201 through the gas supply path 215, passes through the rectifying plate 230, flows down toward the wafer 203, and is uniformly supplied onto the wafer 203, so that the desired gas is supplied onto the wafer 203. An epitaxial film having the above characteristics is formed.

特許文献１には、貫通孔が形成されて反応ガスを整流する整流板と、その整流板に対して上方に所定距離だけ離間して設けられ、整流板を通過する反応ガスの流量を制御するガス遮蔽板とを備える成膜装置が開示されている。 In Patent Document 1, a rectifying plate that rectifies a reaction gas by forming a through hole, and a predetermined distance above the rectifying plate is provided to be separated from the rectifying plate, and the flow rate of the reaction gas that passes through the rectifying plate is controlled. A film forming apparatus including a gas shielding plate is disclosed.

特開２００９−７１０１７号公報JP 2009-71017 A

成膜装置２００では、ウェハ２０３上にエピタキシャル膜を形成する気相成膜時において、ウェハ加熱手段２０５のヒータ加熱によってウェハ２０３の温度が１０００℃を超えるような高温の状態となる場合がある。
そして、ウェハ２０３上に形成されるエピタキシャル膜の種類によっては、ウェハ２０３を、例えば１５００℃若しくはそれ以上の温度など、より高温に昇温する必要がある場合がある。 In the film forming apparatus 200, during the vapor phase film formation for forming an epitaxial film on the wafer 203, the temperature of the wafer 203 may reach a high temperature exceeding 1000 ° C. due to the heater heating of the wafer heating unit 205.
Depending on the type of epitaxial film formed on the wafer 203, it may be necessary to raise the temperature of the wafer 203 to a higher temperature, for example, 1500 ° C. or higher.

例えば、ＳｉＣ（炭化珪素（シリコンカーバイト））は、Ｓｉ（シリコン）およびＧａＡｓ（ガリウム砒素）といった従来の半導体材料と比較してエネルギーギャップが２〜３倍大きく、絶縁破壊電界が約１桁大きいといった特徴があるため、高耐圧のパワー半導体デバイスへの利用が期待されている半導体材料である。そして、基板上にＳｉＣ結晶を成長させてＳｉＣ単結晶基板を得ようとする場合、基板を１５００℃以上にまで昇温する必要があり、望ましくは１７００℃以上で成膜対象基板を均一に昇温する必要があった。 For example, SiC (silicon carbide (silicon carbide)) has an energy gap that is two to three times larger than conventional semiconductor materials such as Si (silicon) and GaAs (gallium arsenide), and the dielectric breakdown electric field is about one order of magnitude larger. Therefore, it is a semiconductor material that is expected to be used in high breakdown voltage power semiconductor devices. When an SiC single crystal substrate is to be obtained by growing an SiC crystal on the substrate, it is necessary to raise the temperature of the substrate to 1500 ° C. or higher. Desirably, the film formation target substrate is uniformly raised at 1700 ° C. or higher. It was necessary to warm.

しかしながら、このような著しく高温での加熱は、従来の抵抗加熱用のヒータにより行おうとしても、一般にヒータと電極とを電気的に接続するために設けられた接合用の部材の耐熱性が低いため、困難を要していた。すなわち、抵抗加熱によりウェハに対し１５００℃や、それを超える、例えば１７００℃で加熱することは困難であった。 However, even if such heating at a remarkably high temperature is performed by a conventional heater for resistance heating, generally the heat resistance of a joining member provided for electrically connecting the heater and the electrode is low. Therefore, it was difficult. That is, it is difficult to heat the wafer at 1500 ° C. or higher, for example, 1700 ° C. by resistance heating.

したがって、基板を１７００℃程度の高温で加熱し、その基板上にＳｉＣ結晶を成長させてＳｉＣ単結晶基板を得ようとする場合、従来の抵抗加熱によるヒータを用いた成膜装置や成膜方法では不十分であり、十分な加熱を基板の面内で均一に行うことのできる新たな構成の成膜装置および成膜方法が求められている。 Therefore, when a SiC single crystal substrate is obtained by heating a substrate at a high temperature of about 1700 ° C. and growing a SiC crystal on the substrate, a conventional film forming apparatus or film forming method using a heater by resistance heating However, there is a need for a film forming apparatus and a film forming method having a new configuration that can perform sufficient heating uniformly in the plane of the substrate.

本発明は、こうした点に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、成膜対象であるウェハ等の基板を加熱する際において、基板温度を１５００℃以上の昇温、望ましくは１７００℃までの昇温を可能とするとともに、優れた特性のエピタキシャル膜成長を実現するために基板の面内温度分布の均一化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 points. That is, it is an object of the present invention to enable a substrate temperature to be raised to 1500 ° C. or higher, preferably to 1700 ° C., and to have excellent characteristics when heating a substrate such as a wafer to be deposited. An object of the present invention is to provide a film forming apparatus and a film forming method capable of making the in-plane temperature distribution of the substrate uniform in order to realize the epitaxial film growth.

また、本発明の別の目的は、成膜対象であるウェハ等の基板に対して、より高温での加熱を可能とする誘導加熱を利用した加熱を行い、基板温度を１５００℃以上の昇温、望ましくは１７００℃までの昇温を可能とするとともに基板の面内温度分布の均一化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。 Another object of the present invention is to heat a substrate such as a wafer to be deposited using induction heating that enables heating at a higher temperature to raise the substrate temperature to 1500 ° C. or higher. An object of the present invention is to provide a film forming apparatus and a film forming method capable of raising the temperature to 1700 ° C. and making the in-plane temperature distribution of the substrate uniform.

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、成膜室と、成膜室内に反応ガスを供給するガス供給路と、成膜室内に設けられたコイルと、そのコイルに対向して配置された輻射部材とを有し、コイルにより輻射部材を誘導加熱して、そのコイルと輻射部材に挟まれた基板を加熱しながら基板上に所定の膜を形成することを特徴とするものである。 A first aspect of the present invention includes a film forming chamber, a gas supply path for supplying a reaction gas into the film forming chamber, a coil provided in the film forming chamber, and a radiation member disposed to face the coil. The radiation member is induction-heated by a coil, and a predetermined film is formed on the substrate while heating the substrate sandwiched between the coil and the radiation member.

そして、反応ガスがコイルの導体間に設けられた隙間から基板に向けて流下するように構成されたものであることが好ましい。 And it is preferable that the reaction gas is configured to flow toward the substrate from a gap provided between the conductors of the coil.

また、輻射部材は、カーボンからなる基材にタンタルカーバイト（ＴａＣ）をコートして構成されたものであることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the radiation member is configured by coating a base material made of carbon with tantalum carbide (TaC).

本発明の第２の態様は、成膜室内に基板を載置し、成膜室上部に設けられたガス供給路から反応ガスを基板に向けて流下させて、基板の表面に所定の膜を形成する成膜方法であって、記基板を挟んで対向するようコイルと輻射部材とを配置し、そのコイルにより輻射部材を誘導加熱して発生した輻射部材からの輻射熱により基板を加熱することを特徴とするものである。
そして、輻射部材の厚みを変えて基板に加わる温度を制御することが好ましい。 In the second aspect of the present invention, a substrate is placed in a film formation chamber, and a reaction gas is caused to flow down from a gas supply path provided in the upper part of the film formation chamber toward the substrate, thereby forming a predetermined film on the surface of the substrate. A film forming method for forming a coil and a radiation member so as to face each other with the substrate interposed therebetween, and heating the substrate by radiation heat from the radiation member generated by induction heating of the radiation member by the coil. It is a feature.
And it is preferable to control the temperature applied to a board | substrate by changing the thickness of a radiation member.

本発明の第１の態様によれば、成膜室内で、基板を挟んでコイルと輻射部材とが対向するように配置されており、コイルによる輻射部材の誘導加熱を利用して、輻射部材からの輻射熱により基板を高温に加熱することが可能となる。よって、非常に高い温度での加熱を基板の面内で均一に行うことができる成膜装置が提供される。 According to the first aspect of the present invention, the coil and the radiating member are disposed so as to face each other with the substrate sandwiched in the film forming chamber, and the radiating member is induced using the induction heating of the radiating member by the coil. The substrate can be heated to a high temperature by the radiant heat. Therefore, a film forming apparatus that can uniformly perform heating at a very high temperature within the surface of the substrate is provided.

本発明の第２の態様によれば、成膜室内で対向するように配設されたコイルと輻射部材との間に基板を配置し、コイルへの高周波電流の供給による輻射部材の誘導加熱を利用して、その輻射部材からの輻射熱で基板を高温に加熱することが可能となる。よって、非常に高い温度での加熱を基板の面内で均一に行うことができる成膜方法が提供される。 According to the second aspect of the present invention, the substrate is disposed between the coil and the radiation member arranged to face each other in the film forming chamber, and induction heating of the radiation member by supplying a high-frequency current to the coil is performed. Utilizing it, it becomes possible to heat the substrate to a high temperature by the radiant heat from the radiating member. Therefore, a film forming method is provided that can perform heating at a very high temperature uniformly in the plane of the substrate.

本発明の実施形態の成膜装置の模式的な横断面図である。1 is a schematic cross-sectional view of a film forming apparatus according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態の成膜装置の有するコイル支持体の一部を拡大して模式的に説明する横断面図である。It is a cross-sectional view which expands and typically illustrates a part of coil support which the film-forming apparatus of embodiment of this invention has. 本発明の実施形態の別の成膜装置の要部構造を説明する模式的な断面図である。It is typical sectional drawing explaining the principal part structure of another film-forming apparatus of embodiment of this invention. 従来の成膜装置の模式的な横断面図である。It is a typical cross-sectional view of the conventional film-forming apparatus.

図１は、本発明の実施形態の成膜装置の模式的な横断面図である。本実施の形態においては、基板としてＳｉＣウェハ１０１を用いる。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、ＳｉＣウェハに代えてＳｉウェハとしてもよく、また、ＳｉＯ_２（石英）などの他の絶縁性基板や、高抵抗のＧａＡｓなどの半絶縁性基板などを用いてもよい。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a film forming apparatus according to an embodiment of the present invention. In the present embodiment, SiC wafer 101 is used as the substrate. 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, instead of the SiC wafer, a Si wafer may be used, or another insulating substrate such as SiO ₂ (quartz) or a semi-insulating substrate such as high-resistance GaAs may be used.

成膜装置１００は、成膜室としてのチャンバ１０２を有する。そして、チャンバ１０２を積載するベース１０４を備えている。ベース１０４の下面側には上方に向かってチャンバ１０２内にまで伸びる円柱状の非導電性の支柱１０５が取り付けられている。 The film formation apparatus 100 includes a chamber 102 as a film formation chamber. A base 104 on which the chamber 102 is loaded is provided. A cylindrical non-conductive column 105 extending upward into the chamber 102 is attached to the lower surface side of the base 104.

チャンバ１０２の上部には、加熱されたＳｉＣウェハ１０１の表面に結晶膜を成膜するための反応ガス１１５を供給するガス供給路１０３が接続している。このとき、目的とする結晶膜は、例えばＳｉＣからなる。本実施の形態の成膜装置１００においては、反応ガス１１５としてプロパン（Ｃ_３Ｈ_８）とシラン（ＳｉＨ_４）を用いることができ、キャリアガスとしての水素ガスと混合した状態でガス供給路１０３からチャンバ１０２内部のバッファ領域１０６に導入することができる。尚、シランの代わりにジクロロシランやトリクロロシランを使用することも可能である。 Connected to the upper part of the chamber 102 is a gas supply path 103 for supplying a reaction gas 115 for forming a crystal film on the surface of the heated SiC wafer 101. At this time, the target crystal film is made of, for example, SiC. In the film forming apparatus 100 of this embodiment, propane (C ₃ H ₈ ) and silane (SiH ₄ ) can be used as the reaction gas 115, and the gas supply path 103 is mixed with hydrogen gas as a carrier gas. To the buffer region 106 inside the chamber 102. Note that dichlorosilane or trichlorosilane may be used instead of silane.

本発明の実施形態である成膜装置１００は、基板であるＳｉＣウェハ１０１上にエピタキシャル膜を形成する気相成膜時において、ＳｉＣウェハ１０１を加熱し、ＳｉＣウェハ１０１の表面に膜を形成することが可能である。 The film forming apparatus 100 according to the embodiment of the present invention heats the SiC wafer 101 and forms a film on the surface of the SiC wafer 101 at the time of vapor phase film formation for forming an epitaxial film on the SiC wafer 101 as a substrate. It is possible.

そして、ＳｉＣウェハ１０１の加熱には、誘導加熱を利用する。誘導加熱は、高周波電流の流れるコイルの近くに置かれた導体（通電性を持つ部材）が、電磁誘導作用によって導体内に生じる渦電流損による発熱と、ヒステリシス損によって導体内に生じる発熱により急速に加熱される現象を利用している。 Then, induction heating is used for heating SiC wafer 101. Induction heating is rapid because of the heat generated by the eddy current loss generated in the conductor by the electromagnetic induction action and the heat generated in the conductor by the hysteresis loss when the conductor (conductive member) placed near the coil through which high-frequency current flows. The phenomenon of being heated is used.

そのため、チャンバ１０２のガス供給路１０３の下方には、コイル支持体１３０が設けられている。そして、このコイル支持体１３０は、チャンバ１０２内をバッファ領域１０６と反応領域１０７とに区分している。そして、反応領域１０７には、後述するように、ＳｉＣウェハ１０１を挟んで、コイル支持体１３０を構成するコイル１３２と対向するよう輻射部材１２１が配設されている。 Therefore, a coil support 130 is provided below the gas supply path 103 in the chamber 102. The coil support 130 divides the chamber 102 into a buffer area 106 and a reaction area 107. As will be described later, a radiation member 121 is disposed in the reaction region 107 so as to face the coil 132 constituting the coil support 130 with the SiC wafer 101 interposed therebetween.

図２は、本発明の実施形態の成膜装置の有するコイル支持体の一部を拡大して模式的に説明する横断面図である。 FIG. 2 is a cross-sectional view schematically illustrating an enlarged part of a coil support included in the film forming apparatus according to the embodiment of the present invention.

図２に示すように、コイル支持体１３０は、ステンレス製の基板１３１とコイル１３２とを有して構成される。そして、コイル１３２は高周波誘導加熱用の丸型コイルであり、導体１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃの部分で、ねじ１３３により基板１３１にねじ止め固定されている。すなわち、基板１３１に対しねじ１３３を用いた導体部分のねじ止めにより、基板１３１の下方側に吊り下げられた状態にある。このとき、コイル１３２を基板１３１に止めるねじ１３３を調整することにより、コイル１３２は基板１３１に対し位置を変えることができる。すなわち、コイル１３２は、上下に位置を変えることが可能となっている。 As shown in FIG. 2, the coil support 130 includes a stainless steel substrate 131 and a coil 132. The coil 132 is a round coil for high-frequency induction heating, and is fixed to the substrate 131 with screws 133 at portions of the conductors 132a, 132b, and 132c. In other words, the conductor 131 is hung on the lower side of the substrate 131 by screwing the conductor portion using the screw 133 to the substrate 131. At this time, the position of the coil 132 can be changed with respect to the substrate 131 by adjusting a screw 133 for fixing the coil 132 to the substrate 131. That is, the position of the coil 132 can be changed up and down.

そして、コイル支持体１３０においては、コイル１３２の導体１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃの間の隙間部分に二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）からなる支持体１３５が設けられている。そして、この支持体１３５に支持されて、コイル１３２の下面側、すなわち、ＳｉＣウェハ１０１の配置される方向である下面の側を覆うように、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）からなる保護層１３４が設けられている。この保護層１３４は、支持体１３５により支持され、基板１３１と適当な間隔が開くよう、基板１３１と離間して設けられており、コイル１３２をその下面側から保護する。 In the coil support 130, a support 135 made of silicon dioxide (SiO ₂ ) is provided in a gap portion between the conductors 132 a, 132 b and 132 c of the coil 132. Then, a protective layer 134 made of silicon dioxide (SiO ₂ ) is provided so as to cover the lower surface side of the coil 132, that is, the lower surface side in the direction in which the SiC wafer 101 is arranged, supported by the support 135. It has been. The protective layer 134 is supported by the support 135 and is provided to be separated from the substrate 131 so as to have an appropriate distance from the substrate 131, and protects the coil 132 from the lower surface side.

このとき、コイル１３２の導体１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃの部分は、離間する基板１３１と保護層１３４との間に配され、支持体１３５によって基板１３１と保護層１３４の間に形成された空間内に配置されることになる。 At this time, the conductors 132 a, 132 b, and 132 c of the coil 132 are arranged between the substrate 131 and the protective layer 134 that are separated from each other, and in the space formed between the substrate 131 and the protective layer 134 by the support 135. Will be placed.

したがって、コイル１３２は、支持体１３５をスペーサーとして、互いに離間するよう配置された基板１３１と保護層１３４との間に配され、基板１３１に上方側をカバーされるとともに上下動可能に支持され、一方、保護層１３４によって下方側をカバーされ、外部雰囲気から隔絶されている。 Therefore, the coil 132 is disposed between the substrate 131 and the protective layer 134 that are arranged so as to be separated from each other using the support 135 as a spacer, and is covered by the substrate 131 so as to be movable up and down. On the other hand, the lower side is covered by the protective layer 134 and is isolated from the external atmosphere.

そして、コイル１３２の導体１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃの隙間部分であって、支持体１３５が設けられている位置には、基板１３１と支持体１３５と保護層１３４とを貫通する貫通孔１３６が設けられている。 A through hole 136 that penetrates the substrate 131, the support body 135, and the protective layer 134 is provided in a gap portion between the conductors 132 a, 132 b, and 132 c of the coil 132 and at a position where the support body 135 is provided. ing.

尚、貫通孔１３６は、支持体１３５を貫通するように設けられており、上述のコイル１３２の導体１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃの部分の周囲の空間がこの貫通孔１３６を通じてコイル支持体１３０の周囲の空間と通じることは無い。 The through hole 136 is provided so as to penetrate the support body 135, and the space around the conductors 132 a, 132 b, and 132 c of the coil 132 described above is provided around the coil support body 130 through the through hole 136. There is no communication with space.

そして、チャンバ１０２のバッファ領域１０６に導入された反応ガス１１５は、この貫通孔１３６を通って、コイル支持体１３０を通過し、コイル支持体１３０の下方に広がるチャンバ１０２の反応領域１０７に到達する。したがって、この貫通孔１３６の保護層側の下方開口部は、チャンバ１０２のバッファ領域１０６に導入された反応ガス１１５を反応領域１０７に供給するための反応ガス１１５の噴出口１３７となっている。 Then, the reaction gas 115 introduced into the buffer region 106 of the chamber 102 passes through the through hole 136, passes through the coil support 130, and reaches the reaction region 107 of the chamber 102 spreading below the coil support 130. . Therefore, the lower opening on the protective layer side of the through hole 136 serves as a spout 137 for the reaction gas 115 for supplying the reaction gas 115 introduced into the buffer region 106 of the chamber 102 to the reaction region 107.

尚、反応ガス１１５が貫通孔１３６を通過するに際し、上述のように支持体１３５が障壁となっているため、コイル１３２の導体１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃの周囲に設けられた空間に反応ガス１１５が侵入し、導体１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃと接触することは無い。 When the reaction gas 115 passes through the through hole 136, the support 135 serves as a barrier as described above, so that the reaction gas 115 is in the space provided around the conductors 132a, 132b, 132c of the coil 132. There is no intrusion and contact with the conductors 132a, 132b, 132c.

また、コイル支持体１３０は、チャンバ１０２内をバッファ領域１０６と反応領域１０７との境界となってそれらを区分しているが、より詳細には、チャンバ１０２内のコイル支持体１３０の噴出口１３７の形成面より下方の領域が反応領域１０７であり、その形成面より上方の領域がバッファ領域１０６となる。従って、コイル支持体１３０を構成するコイル１３２は、チャンバ１０２のバッファ領域１０６に配設されることになる。 In addition, the coil support 130 forms a boundary between the buffer region 106 and the reaction region 107 in the chamber 102 and separates them, but more specifically, the spout 137 of the coil support 130 in the chamber 102. The region below the formation surface is the reaction region 107, and the region above the formation surface is the buffer region 106. Therefore, the coil 132 constituting the coil support 130 is disposed in the buffer region 106 of the chamber 102.

そして、コイル支持体１３０において、基板１３１と支持体１３５と保護層１３４とを貫通する貫通孔１３６は適当な間隔で多数設けられている。このため、バッファ領域１０６に供給された反応ガス１１５は、コイル支持体１３０の貫通孔１３６を通過し、噴出口１３７から出て反応領域１０７に均等に供給され、ＳｉＣウェハ１０１の方に流下する。 In the coil support 130, a large number of through holes 136 that penetrate the substrate 131, the support 135, and the protective layer 134 are provided at appropriate intervals. For this reason, the reaction gas 115 supplied to the buffer region 106 passes through the through-hole 136 of the coil support 130, exits from the ejection port 137, is evenly supplied to the reaction region 107, and flows down toward the SiC wafer 101. .

以上のように、本実施の形態の成膜装置１００では、有するコイル支持体１３０が、反応ガスの整流を行うためのガス整流板の役割も果たしている。 As described above, in the film forming apparatus 100 according to the present embodiment, the coil support 130 that is included also serves as a gas rectifying plate for rectifying the reaction gas.

図１に示すように、チャンバ１０２の下部である反応領域１０７には、ＳｉＣウェハ１０１が載置されるサセプタ１１０が、中空の回転筒１１１の上に設けられている。サセプタ１１０は、比較的高い耐熱性を有する炭化珪素（ＳｉＣ）コートされたカーボン基材から構成され、回転筒１１１はＳｉＣ材料からなる。回転筒１１１は、回転軸１１２に支持されて、ベース１０４の下面からチャンバ１０２内に伸びる円柱状の支柱１０５の周囲を囲むように設けられている。 As shown in FIG. 1, a susceptor 110 on which a SiC wafer 101 is placed is provided on a hollow rotating cylinder 111 in a reaction region 107 which is a lower portion of a chamber 102. The susceptor 110 is composed of a carbon base material coated with silicon carbide (SiC) having a relatively high heat resistance, and the rotating cylinder 111 is composed of a SiC material. The rotating cylinder 111 is supported by the rotating shaft 112 and is provided so as to surround the periphery of the columnar column 105 extending from the lower surface of the base 104 into the chamber 102.

そして、回転軸１１２はベアリング（図示せず）により支柱１０５と無関係に回転自在にベース１０４に取り付けられおり、別設のモータ１１３により回転が与えられるようになっている。すなわち、回転軸１１２がモータ１１３を通じて回転すると、回転軸１１２に取り付けられた回転筒１１１が回転し、回転筒１１１の上に設けられたサセプタ１１０も回転する。 The rotating shaft 112 is rotatably attached to the base 104 by a bearing (not shown) independently of the support column 105, and is rotated by a separate motor 113. That is, when the rotating shaft 112 rotates through the motor 113, the rotating cylinder 111 attached to the rotating shaft 112 rotates, and the susceptor 110 provided on the rotating cylinder 111 also rotates.

そして、チャンバ１０２内に伸びる支柱１０５の上面には、後述するように、コイル支持体１３０のコイル１３２と協働してＳｉＣウェハ１０１を加熱するための輻射加熱手段１２０が取り付けられている。 A radiant heating means 120 for heating the SiC wafer 101 in cooperation with the coil 132 of the coil support 130 is attached to the upper surface of the support column 105 extending into the chamber 102 as will be described later.

加熱によって変化するＳｉＣウェハ１０１の表面温度は、チャンバ１０２の上部に設けられた放射温度計（図示せず）によって測定される。このため、チャンバ１０２および必要な整流板（図示せず）は石英で構成されることが好ましい。これにより、放射温度計（図示せず）による温度測定が、チャンバ１０２および整流板（図示せず）で妨げられないようにすることができる。測定された温度データは制御装置（図示せず）に送られる。 The surface temperature of SiC wafer 101 that changes due to heating is measured by a radiation thermometer (not shown) provided at the top of chamber 102. For this reason, it is preferable that the chamber 102 and a necessary baffle plate (not shown) are made of quartz. Thereby, temperature measurement by a radiation thermometer (not shown) can be prevented from being hindered by the chamber 102 and the current plate (not shown). The measured temperature data is sent to a control device (not shown).

制御装置（図示せず）は、水素ガスの流路に設けられた３方弁（図示せず）の動作を制御する。すなわち、ＳｉＣウェハ１０１が所定の温度以上となった場合には、制御装置（図示せず）は３方弁（図示せず）を動かして、チャンバ１０２への水素ガスの供給量を制御する。尚、制御装置（図示せず）は、コイル１３２への電流供給も制御する。 A control device (not shown) controls the operation of a three-way valve (not shown) provided in the hydrogen gas flow path. That is, when the SiC wafer 101 reaches a predetermined temperature or higher, a control device (not shown) moves a three-way valve (not shown) to control the supply amount of hydrogen gas to the chamber 102. A control device (not shown) also controls the current supply to the coil 132.

次に、輻射加熱手段１２０の構造を説明する。
輻射加熱手段１２０は、支柱１０５に支持されてチャンバ１０２内の反応領域１０７に配設されている。そして、輻射加熱手段１２０は、支柱１０５の上端部に配設された支持部材１２４と、支持部材１２４に立設された支持バー１２３と、支持バー１２３に支持されてサセプタ１１０上のＳｉＣウェハ１０１の下方に配置される円盤状の輻射部材１２１とから構成される。この円盤状の輻射部材１２１は、コイル支持体１３０のコイル１３２と対向するように所定の間隔があけられて配置されており、コイル１３２との間でサセプタ１１０上に載置されたＳｉＣウェハ１０１を挟むように構成されている。 Next, the structure of the radiant heating means 120 will be described.
The radiant heating means 120 is supported by the support column 105 and disposed in the reaction region 107 in the chamber 102. The radiant heating means 120 includes a support member 124 disposed at the upper end of the support column 105, a support bar 123 erected on the support member 124, and a SiC wafer 101 on the susceptor 110 supported by the support bar 123. It is comprised from the disk-shaped radiation member 121 arrange | positioned under this. The disk-shaped radiation member 121 is disposed at a predetermined interval so as to face the coil 132 of the coil support 130, and the SiC wafer 101 placed on the susceptor 110 with the coil 132. It is comprised so that it may be pinched | interposed.

円盤状の輻射部材１２１は、カーボンからなる基材にタンタルカーバイト（ＴａＣ）をコートして構成されたものである。そして、支持バー１２３は、比較的高い耐熱性を有するＳｉＣからなる。 The disk-shaped radiation member 121 is configured by coating a base material made of carbon with tantalum carbide (TaC). The support bar 123 is made of SiC having a relatively high heat resistance.

次に、コイル支持体１３０のコイル１３２と輻射部材１２１を用いたサセプタ１１０上のＳｉＣウェハ１０１の加熱方法について説明する。 Next, a method of heating SiC wafer 101 on susceptor 110 using coil 132 of coil support 130 and radiation member 121 will be described.

サセプタ１１０上に載置されたＳｉＣウェハ１０１は、コイル支持体１３０のコイル１３２と、それに対向する輻射部材１２１とにより上下から挟まれるように配置される。そして、コイル１３２に高周波電流を供給することによって、コイル１３２によりＳｉＣウェハ１０１下方の輻射部材１２１を誘導加熱する。そうして加熱された輻射部材１２１からの輻射熱が発せられ、その上方に配置されるＳｉＣウェハ１０１が加熱される。 The SiC wafer 101 placed on the susceptor 110 is disposed so as to be sandwiched from above and below by the coil 132 of the coil support 130 and the radiation member 121 opposed thereto. Then, by supplying a high-frequency current to the coil 132, the radiation member 121 below the SiC wafer 101 is induction-heated by the coil 132. The radiant heat from the radiant member 121 thus heated is emitted, and the SiC wafer 101 disposed above the radiant heat is heated.

このとき、輻射部材１２１は上述のように、ＴａＣコートされたカーボン基材により構成されるが、ＳｉＣウェハ１０１を載置するサセプタ１１０や回転筒１１１はＳｉＣを用いて構成されており、輻射部材１２１はサセプタ１１０や回転筒１１１より誘導加熱量が多い。 At this time, the radiating member 121 is composed of a TaC-coated carbon base material as described above, but the susceptor 110 and the rotating cylinder 111 on which the SiC wafer 101 is placed are composed of SiC, and the radiating member 121 has a larger amount of induction heating than the susceptor 110 and the rotating cylinder 111.

また、ＴａＣは融点が約４０００度であり、ＳｉＣの融点が２８００℃であることから、ＳｉＣをコートするのに比較してＴａＣコートは耐熱温度が高い。よって、ＴａＣコートされた輻射部材１２１は、非常に優れた耐熱性を備える。例えば、ＳｉＣからなる部材の耐熱温度の上限は、１７００℃程度であるが、ＴａＣをコートした輻射部材１２１の場合、２０００℃程度までの耐熱性を有する。 Further, TaC has a melting point of about 4000 ° C., and SiC has a melting point of 2800 ° C., so that TaC coating has a higher heat resistance temperature compared to coating SiC. Therefore, the TaC-coated radiation member 121 has very excellent heat resistance. For example, the upper limit of the heat resistant temperature of a member made of SiC is about 1700 ° C., but the radiation member 121 coated with TaC has heat resistance up to about 2000 ° C.

尚、輻射部材１２１をカーボン基材のみから構成し、高温で加熱がなされた場合、カーボン基材からは不純物ガスが発生する懸念があり、ＳｉＣウェハ上で行う成膜を汚染する恐れがある。従って、そのような懸念の無いＴａＣコートは、カーボン基材からの脱ガスを防止するという観点からも使用することが好ましい。 In addition, when the radiating member 121 is comprised only from a carbon base material and it heats at high temperature, there exists a possibility that impurity gas may generate | occur | produce from a carbon base material, and there exists a possibility that the film-forming performed on a SiC wafer may be contaminated. Therefore, it is preferable to use a TaC coat without such a concern from the viewpoint of preventing degassing from the carbon substrate.

また、上述のように、コイル支持体１３０のコイル１３２は、それを支持する基板１３１に対し位置を変えることができる。すなわち、コイル１３２は、上下に位置を変えることが可能となっている。よって、コイル１３２の高さ調節を行うことにより、下方の輻射部材１２１との間の距離を変えることができる。この距離を変えることにより、コイル１３２による輻射部材１２１での誘導加熱量を調節でき、輻射部材１２１での発熱、ひいてはＳｉＣウェハ１０１の温度を調節することが可能となる。 Further, as described above, the position of the coil 132 of the coil support 130 can be changed with respect to the substrate 131 that supports the coil 132. That is, the position of the coil 132 can be changed up and down. Therefore, the distance from the lower radiation member 121 can be changed by adjusting the height of the coil 132. By changing this distance, it is possible to adjust the amount of induction heating in the radiating member 121 by the coil 132, and it is possible to adjust the heat generated by the radiating member 121 and thus the temperature of the SiC wafer 101.

次に、図１に示すように、本実施の形態の成膜装置１００は、輻射部材１２１に加えリング状の第二の輻射部材１２５を設けることも可能である。この第二の輻射部材１２５は、支持部材１２４に立設された第二の支持バー１２６に支持されている。そして、サセプタ１１０の下方であって、その近傍に位置するように配置することが好ましい。 Next, as shown in FIG. 1, the film forming apparatus 100 according to the present embodiment can be provided with a ring-shaped second radiation member 125 in addition to the radiation member 121. The second radiation member 125 is supported by a second support bar 126 erected on the support member 124. And it is preferable to arrange | position so that it may be under the susceptor 110 and its vicinity.

この第二の輻射部材１２５は、円盤状の輻射部材１２１と同様、ＴａＣコートされたカーボン基材により構成される。そして、コイル１３２に高周波電流を供給することによって、コイル１３２により誘導加熱される。そうして加熱された第二の輻射部材１２５からは輻射熱が発せられ、その上方に位置しているサセプタ１１０とサセプタ１１０上に載置されるＳｉＣウェハ１０１の周縁部を下方から加熱する。すなわち、第二の輻射部材１２５は、成膜装置１００におけるアウトヒータの役割を果たす。 The second radiating member 125 is made of a TaC-coated carbon base material, like the disc-shaped radiating member 121. The coil 132 is induction heated by supplying a high frequency current to the coil 132. Radiant heat is emitted from the second radiating member 125 thus heated, and the susceptor 110 positioned above and the peripheral portion of the SiC wafer 101 placed on the susceptor 110 are heated from below. That is, the second radiation member 125 serves as an outheater in the film forming apparatus 100.

サセプタ１１０上に載置されたＳｉＣウェハ１０１を加熱しようとする場合、サセプタ１１０と接するＳｉＣウェハ１０１の周縁部は熱が逃げやすく、冷却されやすい。そのため、ＳｉＣウェハ１０１の加熱時にＳｉＣウェハ１０１の面内で均一な加熱状態を実現することは難しい。したがって、上述のように、第二の輻射部材１２５によってサセプタ１１０とＳｉＣウェハ１０１の周縁部を別に加熱することができれば、ＳｉＣウェハ１０１の加熱時にＳｉＣウェハ１０１の面内で均一な加熱状態を実現することが容易となる。 When the SiC wafer 101 placed on the susceptor 110 is to be heated, the peripheral portion of the SiC wafer 101 in contact with the susceptor 110 is likely to escape heat and is easily cooled. Therefore, it is difficult to realize a uniform heating state in the surface of the SiC wafer 101 when the SiC wafer 101 is heated. Therefore, as described above, if the peripheral portions of the susceptor 110 and the SiC wafer 101 can be separately heated by the second radiating member 125, a uniform heating state in the surface of the SiC wafer 101 is realized when the SiC wafer 101 is heated. Easy to do.

よって、この第二の輻射部材１２５は、ＳｉＣウェハ１０１の面内均一な加熱をより確かに実現することができる。 Therefore, this second radiation member 125 can more surely realize in-plane uniform heating of the SiC wafer 101.

また、ＳｉＣウェハ１０１の加熱時において、ＳｉＣウェハ１０１の面内の均一な加熱状態を可能とするためには、輻射部材の形状を改善することで実現をすることも可能である。 In order to enable a uniform heating state within the surface of the SiC wafer 101 when the SiC wafer 101 is heated, it is also possible to realize by improving the shape of the radiation member.

図３は、本発明の実施形態の別の成膜装置の要部構造を説明する模式的な断面図である。
本発明の実施形態の別の成膜装置１５０は、輻射加熱手段１７０を有し、その輻射加熱手段１７０の構造が異なる以外は、コイル支持体の構造や配置など、上述の成膜装置１００と同様の構造を有する。よって、図３を使用し、要部構造のみを説明する。 FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating the main structure of another film forming apparatus according to the embodiment of the present invention.
Another film forming apparatus 150 according to the embodiment of the present invention includes a radiation heating unit 170, and the structure and arrangement of the coil support are different from those of the film forming apparatus 100 described above except that the structure of the radiation heating unit 170 is different. It has a similar structure. Therefore, only the main part structure will be described with reference to FIG.

図３に示すように、チャンバ（図示されない）の下部である反応領域１５７には、ＳｉＣウェハ１５１が載置されるサセプタ１６０が、中空の回転筒１６１の上に設けられている。サセプタ１６０はカーボン基材にＳｉＣコートをして構成され、回転筒１６１はＳｉＣからなる。回転筒１６１は、回転軸１６２に支持されて、ベース（図示されない）の下面からチャンバ内に伸びる円柱状の支柱１５５の周囲を囲むように設けられている。 As shown in FIG. 3, a susceptor 160 on which a SiC wafer 151 is placed is provided on a hollow rotating cylinder 161 in a reaction region 157 that is a lower portion of a chamber (not shown). The susceptor 160 is configured by applying a SiC coating to a carbon base material, and the rotating cylinder 161 is made of SiC. The rotating cylinder 161 is supported by the rotating shaft 162 and is provided so as to surround the periphery of a columnar column 155 extending from the lower surface of a base (not shown) into the chamber.

輻射加熱手段１７０は、支柱１５５に支持されてチャンバ内の反応領域１５７に配設されている。そして、輻射加熱手段１７０は、支柱１５５の上端部に配設された支持部材１７４と、支持部材１７４に立設された支持バー１７３と、支持バー１７３に支持されてサセプタ１６０上のＳｉＣウェハ１５１の下方に配置される円盤状の輻射部材１７１とから構成される。支持バー１７３はＳｉＣからなる。 The radiant heating means 170 is supported by the support column 155 and disposed in the reaction region 157 in the chamber. The radiant heating means 170 includes a support member 174 disposed on the upper end of the support column 155, a support bar 173 erected on the support member 174, and an SiC wafer 151 on the susceptor 160 supported by the support bar 173. It is comprised from the disk-shaped radiation member 171 arrange | positioned under this. The support bar 173 is made of SiC.

この円盤状の輻射部材１７１は、コイル支持体１８０のコイル１８２と対向するように所定の間隔があけられて配置されており、コイル１８２との間でサセプタ１６０上に載置されたＳｉＣウェハ１５１を挟むように構成されている。
円盤状の輻射部材１７１は、カーボンからなる基材にタンタルカーバイト（ＴａＣ）をコートして構成されたものである。 The disk-shaped radiation member 171 is disposed at a predetermined interval so as to face the coil 182 of the coil support 180, and the SiC wafer 151 placed on the susceptor 160 with the coil 182. It is comprised so that it may be pinched | interposed.
The disc-shaped radiation member 171 is configured by coating a base material made of carbon with tantalum carbide (TaC).

そして、輻射部材１７１は、ＳｉＣウェハ１５１下方に位置する中心部とサセプタ１６０の下方に位置する周縁部の厚さが異なっている。すなわち、図３に示すように、輻射部材１７１は中心部に比べて周縁部の厚さが薄くなる円盤形状を有する。このように輻射部材１７１において、周縁部の厚みを薄くする場合、その部分の断面積は小さくなり、その結果、輻射部材１７１の周縁部分は中心部に比べて抵抗値が大きくなる。よって、コイル１８２によって誘導加熱された場合、中心部に比べ、周縁部で誘導加熱量が大きくなり、周縁部でより高温に加熱されるようになる。 And the radiation member 171 differs in the thickness of the peripheral part located under the center part located under the SiC wafer 151, and the susceptor 160 below. That is, as shown in FIG. 3, the radiating member 171 has a disk shape in which the thickness of the peripheral portion is thinner than that of the central portion. As described above, when the thickness of the peripheral portion of the radiating member 171 is reduced, the cross-sectional area of the portion is reduced, and as a result, the peripheral portion of the radiating member 171 has a larger resistance value than the central portion. Therefore, when induction heating is performed by the coil 182, the amount of induction heating is larger at the peripheral portion than at the central portion, and the peripheral portion is heated to a higher temperature.

よって、ＳｉＣウェハ１５１に触れるサセプタ１６０をより高温に加熱することが可能となり、サセプタ１６０によってＳｉＣウェハ１５１が冷却されることを防止できる。したがって、ＳｉＣウェハ１５１の加熱時にＳｉＣウェハ１５１の面内で均一な加熱状態を実現することがより容易となる。 Therefore, it becomes possible to heat susceptor 160 which touches SiC wafer 151 to a higher temperature, and it is possible to prevent SiC wafer 151 from being cooled by susceptor 160. Therefore, it becomes easier to realize a uniform heating state within the surface of SiC wafer 151 when SiC wafer 151 is heated.

よって、この輻射加熱手段１７０は、ＳｉＣウェハ１５１の面内均一な加熱をより確かに実現することができる。 Therefore, this radiant heating means 170 can more surely realize in-plane uniform heating of the SiC wafer 151.

このとき、上述の例のように、輻射部材の厚さを輻射部材の各部位で適宜変えることにより、その断面積を変化させてその部分の抵抗値を制御することも可能である。すなわち、輻射部材の厚さを調節することにより、輻射部材の面内で生じる誘導加熱量が好みの分布を示すよう調整することも可能である。 At this time, as in the above-described example, by appropriately changing the thickness of the radiating member in each part of the radiating member, the cross-sectional area can be changed to control the resistance value of that portion. That is, by adjusting the thickness of the radiating member, the induction heating amount generated in the plane of the radiating member can be adjusted to show a desired distribution.

次に、コイル支持体１８０のコイル１８２と輻射部材１７１を用いた、サセプタ１６０上のＳｉＣウェハ１５１の加熱方法を説明する。 Next, a method for heating SiC wafer 151 on susceptor 160 using coil 182 of coil support 180 and radiation member 171 will be described.

サセプタ１６０上に載置されたＳｉＣウェハ１５１は、コイル支持体１８０のコイル１８２と、それに対向する輻射部材１７１とにより上下から挟持される。そして、コイル１８２に高周波電流を供給することによって、コイル１８２によりＳｉＣウェハ１５１下方の輻射部材１７１を誘導加熱する。そうして加熱された輻射部材１７１からの輻射熱が発せられ、その上方に配置されるＳｉＣウェハ１５１を加熱する。 The SiC wafer 151 placed on the susceptor 160 is sandwiched from above and below by the coil 182 of the coil support 180 and the radiation member 171 opposed thereto. Then, by supplying a high-frequency current to the coil 182, the radiation member 171 below the SiC wafer 151 is induction-heated by the coil 182. Radiant heat from the radiant member 171 thus heated is emitted, and the SiC wafer 151 disposed above the radiant heat is heated.

特に輻射部材１７１では、中心部に比べて、サセプタ１６０の下方に位置する周縁部の厚さが薄くなる円盤形状を有するため、中心部に比べ、周縁部で誘導加熱量が大きくなり、周縁部でより高温に加熱される。 In particular, the radiation member 171 has a disk shape in which the thickness of the peripheral portion located below the susceptor 160 is thinner than that of the central portion. Therefore, the induction heating amount is increased in the peripheral portion as compared with the central portion. At higher temperatures.

よって、ＳｉＣウェハ１５１に触れるサセプタ１６０をより高温に加熱することが可能となり、サセプタ１６０によってＳｉＣウェハ１５１が冷却されることを防止し、ＳｉＣウェハ１５１の面内で均一な加熱状態を実現することが可能となる。 Accordingly, the susceptor 160 that touches the SiC wafer 151 can be heated to a higher temperature, and the susceptor 160 can prevent the SiC wafer 151 from being cooled, thereby realizing a uniform heating state within the surface of the SiC wafer 151. Is possible.

次に、本発明の実施形態の成膜方法について、図１に示す成膜装置１００を参照しながら説明する。
ＳｉＣウェハ１０１上へのＳｉＣなどのエピタキシャル膜の形成は、以下のようにして行われる。 Next, a film forming method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to a film forming apparatus 100 shown in FIG.
Formation of an epitaxial film such as SiC on the SiC wafer 101 is performed as follows.

まず、ＳｉＣウェハ１０１をチャンバ１０２の内部に搬入する。次いで、サセプタ１１０の上にＳｉＣウェハ１０１を載置する。このとき、ＳｉＣウェハ１０１を挟んで対向するようにコイル支持体１３０と輻射部材１２１とが配置される。そして、回転筒１１１に付随させて、サセプタ１１０上に載置されたＳｉＣウェハ１０１を５０ｒｐｍ程度で回転させる。 First, the SiC wafer 101 is carried into the chamber 102. Next, SiC wafer 101 is placed on susceptor 110. At this time, the coil support 130 and the radiation member 121 are arranged so as to face each other with the SiC wafer 101 interposed therebetween. Then, the SiC wafer 101 placed on the susceptor 110 is rotated at about 50 rpm in association with the rotating cylinder 111.

次に、輻射部材１２１とともにＳｉＣウェハ１０１を挟むように配置されたコイル支持体１３０のコイル１３２に高周波電流を供給し、ＳｉＣウェハ１０１を挟んで対向する輻射部材１２１を誘導加熱する。すなわち、ＳｉＣウェハ１０１を加熱する手段である輻射部材１２１から発熱をさせて、ＳｉＣウェハ１０１の加熱を開始する。例えば、成膜温度である１５００℃〜１７００℃までの間の所定の温度に達するまで徐々に加熱する。 Next, a high frequency current is supplied to the coil 132 of the coil support body 130 disposed so as to sandwich the SiC wafer 101 together with the radiation member 121, and the radiation member 121 facing the SiC wafer 101 is induction-heated. That is, heat is generated from radiation member 121 that is a means for heating SiC wafer 101, and heating of SiC wafer 101 is started. For example, the film is gradually heated until reaching a predetermined temperature between 1500 ° C. and 1700 ° C. which is the film forming temperature.

放射温度計（図示せず）による測定でＳｉＣウェハ１０１の温度が所定温度に達したことを確認した後は、徐々にＳｉＣウェハ１０１の回転数を上げていく。そして、ガス供給路１０３からプロパン（Ｃ_３Ｈ_８）とシラン（ＳｉＨ_４）を含む反応ガス１１５をチャンバ１０２のバッファ領域１０６に供給する。 After confirming that the temperature of SiC wafer 101 has reached a predetermined temperature by measurement with a radiation thermometer (not shown), the rotational speed of SiC wafer 101 is gradually increased. A reaction gas 115 containing propane (C ₃ H ₈ ) and silane (SiH ₄ ) is supplied from the gas supply path 103 to the buffer region 106 of the chamber 102.

チャンバ１０２のバッファ領域１０６に導入された反応ガス１１５は、チャンバ１０２内をバッファ領域１０６と反応領域１０７とに区分するコイル支持体１３０に設けられた多数の貫通孔１３６を通過し、噴出口１３７から出て、コイル支持体１３０の下方に広がるチャンバ１０２の反応領域１０７に到達する。 The reaction gas 115 introduced into the buffer region 106 of the chamber 102 passes through a large number of through holes 136 provided in the coil support 130 that divides the inside of the chamber 102 into the buffer region 106 and the reaction region 107, and the ejection port 137. And reaches the reaction region 107 of the chamber 102 extending below the coil support 130.

このとき、多数の貫通孔１３６を有するコイル支持体１３０は、ガス整流板として作用し、コイル支持体１３０を通過した反応ガス１１５を均一にＳｉＣウェハ１０１の上に流下させる。 At this time, the coil support 130 having a large number of through holes 136 acts as a gas rectifying plate, and causes the reaction gas 115 that has passed through the coil support 130 to flow uniformly onto the SiC wafer 101.

そして、コイル支持体１３０のコイル１３２への高周波電流の供給により、対向する輻射部材１２１が誘導加熱され、その輻射熱によりＳｉＣウェハ１０１が所定温度に加熱されており、ＳｉＣウェハ１０１表面に所望のエピタキシャル膜が形成される。尚、ＳｉＣウェハ１０１の加熱時において、コイル１３２自体の発熱はほとんど無いため、コイル支持体１３０を通過する反応ガス１１５が加熱されて反応してしまうことは無い。 Then, by supplying a high-frequency current to the coil 132 of the coil support 130, the opposing radiation member 121 is induction-heated, and the SiC wafer 101 is heated to a predetermined temperature by the radiation heat, and a desired epitaxial surface is formed on the surface of the SiC wafer 101. A film is formed. In addition, since the coil 132 itself hardly generates heat when the SiC wafer 101 is heated, the reaction gas 115 passing through the coil support 130 is not heated and reacted.

ＳｉＣウェハ１０１の上に、例えばＳｉＣなど、所定の膜厚のエピタキシャル膜を形成した後は、反応ガス１１５の供給を終了する。キャリアガスの供給も、反応ガス１１５の供給終了とともに終了することができるが、放射温度計（図示せず）による測定により、ＳｉＣウェハ１０１が所定の温度より低くなったのを確認してから終了するようにしてもよい。 After the epitaxial film having a predetermined thickness such as SiC is formed on the SiC wafer 101, the supply of the reaction gas 115 is finished. The supply of the carrier gas can also be terminated upon completion of the supply of the reaction gas 115, but is terminated after confirming that the SiC wafer 101 has become lower than a predetermined temperature by measurement with a radiation thermometer (not shown). You may make it do.

その後は、ＳｉＣウェハ１０１が所定の温度まで冷却されたのを確認してから、チャンバ１０２の外部にＳｉＣウェハ１０１を搬出する。 Thereafter, after confirming that SiC wafer 101 has been cooled to a predetermined temperature, SiC wafer 101 is carried out of chamber 102.

尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内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、成膜装置の一例としてエピタキシャル成長装置を挙げたが、これに限られるものではない。成膜室内に反応ガスを供給し、成膜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成膜装置であれば、他の成膜装置であってもよい。 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, an epitaxial growth apparatus is described as an example of a film forming apparatus, but the present invention is not limited to this. Any other film forming apparatus may be used as long as it supplies a reactive gas into the film forming chamber and heats the substrate placed in the film forming chamber to form a film on the surface of the substrate.

また、本実施の形態の成膜装置では、成膜対象である基板に対し、コイルを上方、輻射部材を下方に配置し、その基板を挟持する構成を有するが、コイルを下方、輻射部材を上方に配置し、基板を挟持する構成とすることも可能である。その場合、コイルがチャンバ内の反応領域に配置されることになり、エピタキシャル膜の成膜における汚染源とならないよう、コイルを構成する構成部材を選択し、また、汚染を防止する保護部材を配した構成を実現する必要がある。 In addition, the film forming apparatus of the present embodiment has a configuration in which the coil is disposed above and the radiation member is disposed below and the substrate is sandwiched with respect to the substrate to be deposited, but the coil is disposed below and the radiation member is disposed. It is also possible to adopt a configuration in which the substrate is sandwiched between them. In that case, the coil is arranged in the reaction region in the chamber, and the constituent members constituting the coil are selected so as not to become a contamination source in the formation of the epitaxial film, and a protective member for preventing the contamination is arranged. A configuration needs to be realized.

１００、１５０、２００成膜装置
１０１、１５１ＳｉＣウェハ
１０２、２０１チャンバ
１０３、２１５ガス供給路
１０４、２０２ベース
１０５、１５５、２０６支柱
１０６バッファ領域
１０７、１５７反応領域
１１０、１６０、２２０サセプタ
１１１、１６１、２２３回転筒
１１２、１６２、２２１回転軸
１１３、２２２モータ
１１５、２０４反応ガス
１２０、１７０輻射加熱手段
１２１、１７１輻射部材
１２３、１７３支持バー
１２４、１７４支持部材
１２５第二の輻射部材
１２６第二の支持バー
１３０、１８０コイル支持体
１３１基板
１３２、１８２コイル
１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃ導体
１３３ねじ
１３４保護層
１３６、２３１貫通孔
１３７、２３２噴出口
２０３ウェハ
２０５ウェハ加熱手段
２０７電極固定部
２０８電極棒
２０９ヒータ
２１０ブースバー
２１１連結部材
２１２上蓋
２３０整流板

100, 150, 200 Film formation apparatus 101, 151 SiC wafer 102, 201 Chamber 103, 215 Gas supply path 104, 202 Base 105, 155, 206 Support column 106 Buffer area 107, 157 Reaction area 110, 160, 220 Susceptor 111, 161 223 Rotating cylinder 112, 162, 221 Rotating shaft 113, 222 Motor 115, 204 Reaction gas 120, 170 Radiation heating means 121, 171 Radiation member 123, 173 Support bar 124, 174 Support member 125 Second radiation member 126 Second Support bar 130, 180 Coil support 131 Substrate 132, 182 Coil 132a, 132b, 132c Conductor 133 Screw 134 Protective layer 136, 231 Through hole 137, 232 Jet port 203 Wafer 205 Wafer heating hand 207 electrode fixing portion 208 electrode rod 209 heater 210 bus bar 211 connecting member 212 top cover 230 rectifying plate

Claims

A deposition chamber;
A gas supply path for supplying a reaction gas into the film forming chamber;
A coil provided in the film forming chamber;
A radiating member disposed to face the coil;
A film forming apparatus, wherein the radiation member is induction-heated by the coil to form a predetermined film on the substrate while heating the substrate sandwiched between the coil and the radiation member.

The film forming apparatus according to claim 1, wherein the reaction gas is configured to flow toward the substrate from a gap provided between conductors of the coil.

The film forming apparatus according to claim 1, wherein the radiation member is configured by coating a base material made of carbon with tantalum carbide (TaC).

A film forming method in which a substrate is placed in a film forming chamber, a reaction gas is caused to flow toward the substrate from a gas supply path provided in the upper part of the film forming chamber, and a predetermined film is formed on the surface of the substrate. There,
A film forming method comprising: arranging a coil and a radiation member so as to face each other with the substrate interposed therebetween; and heating the substrate by radiation heat generated from the radiation member generated by induction heating of the radiation member by the coil. .

The film forming method according to claim 4, wherein a temperature applied to the substrate is controlled by changing a thickness of the radiation member.