JP2019175957A - Cvd deposition device and cvd deposition method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、CVD成膜装置およびCVD成膜方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、化学蒸着(Chemical Vapor Deposition:CVD)法(以下、「CVD法」と称する。)により基板に成膜を行なう装置および方法に関する。 The present invention relates to a CVD film forming apparatus and a CVD film forming method. More specifically, the present invention relates to an apparatus and method for forming a film on a substrate by a chemical vapor deposition (CVD) method (hereinafter referred to as “CVD method”).
近年、パワーデバイス用の半導体として炭化珪素(SiC)が注目されている。炭化珪素の結晶はCVD法により製造できる。CVD法による炭化珪素の製造は、概略つぎの手順で行なわれる。まず、反応容器の内部に基板を搬入する。つぎに、基板を所定の温度まで加熱する。つぎに、反応容器内に原料ガスを供給し、基板の表面に炭化珪素の薄膜を形成する。つぎに、基板を常温程度まで冷却する。その後、成膜品(成膜された基板)を反応容器から搬出する。反応容器の内部に複数に基板を収容すれば、以上の各工程を含むバッチ処理により、成膜品を一度に複数得られる。 In recent years, silicon carbide (SiC) has attracted attention as a semiconductor for power devices. Silicon carbide crystals can be produced by a CVD method. The manufacture of silicon carbide by the CVD method is generally performed according to the following procedure. First, a substrate is carried into the reaction container. Next, the substrate is heated to a predetermined temperature. Next, a source gas is supplied into the reaction vessel, and a silicon carbide thin film is formed on the surface of the substrate. Next, the substrate is cooled to about room temperature. Thereafter, the film-formed product (film-formed substrate) is unloaded from the reaction container. If a plurality of substrates are accommodated in the reaction vessel, a plurality of film-formed products can be obtained at a time by batch processing including the above steps.
CVD法により炭化珪素を成膜する場合、基板を約1,500℃の超高温まで加熱することが一般的である(非特許文献1)。基板を超高温まで加熱することから、基板の加熱および冷却に比較的長時間を要する。 When silicon carbide is formed by a CVD method, it is common to heat the substrate to an extremely high temperature of about 1,500 ° C. (Non-patent Document 1). Since the substrate is heated to an extremely high temperature, it takes a relatively long time to heat and cool the substrate.
加熱および冷却に長時間を要すると、一回のバッチ処理に要する時間が長くなる。バッチ処理を連続して繰り返し行なう連続操業の場合には、成膜品が得られる時間間隔が長くなる。成膜品を反応容器から搬出した後は、炭化珪素膜を研磨するなどの後処理が行なわれる。成膜品が得られる時間間隔が長いと、成膜処理と後処理との連続性が損なわれ、作業効率が低下する。 If a long time is required for heating and cooling, the time required for one batch process becomes longer. In the case of continuous operation in which batch processing is continuously repeated, the time interval for obtaining a film-formed product becomes long. After the film-formed product is unloaded from the reaction vessel, post-processing such as polishing the silicon carbide film is performed. When the time interval for obtaining a film-formed product is long, the continuity between the film-forming process and the post-process is impaired, and the working efficiency is lowered.
本発明は上記事情に鑑み、短い時間間隔で成膜品が得られるCVD成膜装置およびCVD成膜方法を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a CVD film forming apparatus and a CVD film forming method capable of obtaining a film-formed product at short time intervals.
第1発明のCVD成膜装置は、成膜対象の基板が収容される複数の反応容器を備え、前記複数の反応容器において、前記基板を加熱する昇温工程、前記基板に成膜する成膜工程、および前記基板を冷却する冷却工程を含む同一条件の成膜処理が、時間差を有して並列に実行され、前記複数の反応容器のうち一の反応容器において前記昇温工程が実行されている間に、他の一の反応容器において前記冷却工程が実行され、さらに他の一または複数の反応容器において前記成膜工程が実行されることを特徴とする。
第2発明のCVD成膜装置は、第1発明において、前記成膜工程で用いられる原料ガスを供給する原料ガス供給源と、前記原料ガス供給源からの前記原料ガスを、前記複数の反応容器のうち前記成膜工程が実行されている一または複数の反応容器に選択的に供給する原料ガス供給配管と、を備えることを特徴とする。
第3発明のCVD成膜装置は、第1または第2発明において、前記複数の反応容器の内部を減圧する減圧装置と、前記減圧装置と前記複数の反応容器とを選択的に接続する排気配管と、を備えることを特徴とする。
第4発明のCVD成膜装置は、第1、第2または第3発明において、前記複数の反応容器のそれぞれには、ホットウォール法により前記基板を1,300℃以上に加熱するヒータが設けられていることを特徴とする。
第5発明のCVD成膜装置は、第1、第2、第3または第4発明において、前記基板に炭化珪素を成膜することを特徴とする。
第6発明のCVD成膜方法は、成膜対象の基板が収容される複数の反応容器において、該基板を加熱する昇温工程、該基板に成膜する成膜工程、および該基板を冷却する冷却工程を含む同一条件の成膜処理を、時間差を有して並列に実行するにあたり、前記複数の反応容器のうち一の反応容器において前記昇温工程を実行している間に、他の一の反応容器において前記冷却工程を実行し、さらに他の一または複数の反応容器において前記成膜工程を実行することを特徴とする。
第7発明のCVD成膜方法は、第6発明において、前記複数の反応容器が共有する原料ガス供給源からの原料ガスを、該複数の反応容器のうち前記成膜工程が実行されている一または複数の反応容器に選択的に供給することを特徴とする。
第8発明のCVD成膜方法は、第6または第7発明において、前記複数の反応容器が共有する減圧装置により、該複数の反応容器の内部を選択的に減圧することを特徴とする。
第9発明のCVD成膜方法は、第6、第7または第8発明において、前記昇温工程において、ホットウォール法により前記基板を1,300℃以上に加熱することを特徴とする。
第10発明のCVD成膜方法は、第6、第7、第8または第9発明において、前記基板に炭化珪素を成膜することを特徴とする。
A CVD film-forming apparatus according to a first aspect of the present invention includes a plurality of reaction containers in which a substrate to be formed is accommodated, and in the plurality of reaction containers, a temperature raising step for heating the substrate, and film formation for forming a film on the substrate And a film forming process under the same conditions including a cooling process for cooling the substrate are performed in parallel with a time difference, and the temperature raising process is performed in one reaction container among the plurality of reaction containers. In the meantime, the cooling step is performed in another reaction vessel, and the film forming step is further performed in one or more other reaction vessels.
A CVD film forming apparatus according to a second invention is the CVD film forming apparatus according to the first invention, wherein a source gas supply source for supplying a source gas used in the film forming step, and the source gas from the source gas supply source are supplied to the plurality of reaction vessels. A source gas supply pipe that selectively supplies one or a plurality of reaction vessels in which the film forming step is performed.
According to a third aspect of the present invention, there is provided a CVD film forming apparatus according to the first or second aspect of the present invention, wherein a decompression device that decompresses the interior of the plurality of reaction vessels, and an exhaust pipe that selectively connects the decompression device and the plurality of reaction vessels. And.
According to a fourth aspect of the present invention, in the first, second or third aspect of the present invention, each of the plurality of reaction vessels is provided with a heater for heating the substrate to 1300 ° C. or higher by a hot wall method. It is characterized by.
A CVD film-forming apparatus according to a fifth invention is characterized in that, in the first, second, third, or fourth invention, silicon carbide is formed on the substrate.
In the CVD film forming method of the sixth invention, in a plurality of reaction vessels in which a substrate to be formed is accommodated, a temperature raising step for heating the substrate, a film forming step for forming a film on the substrate, and cooling the substrate In performing the film forming process under the same conditions including the cooling process in parallel with a time difference, while the temperature raising process is being performed in one of the plurality of reaction containers, The cooling step is performed in the reaction vessel, and the film forming step is further performed in one or more other reaction vessels.
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the CVD film forming method according to the sixth aspect, wherein the source gas from the source gas supply source shared by the plurality of reaction vessels is used as the film forming step in the plurality of reaction vessels. Alternatively, it is characterized by being selectively supplied to a plurality of reaction vessels.
The CVD film forming method of the eighth invention is characterized in that, in the sixth or seventh invention, the inside of the plurality of reaction vessels is selectively decompressed by a decompression device shared by the plurality of reaction vessels.
The CVD film forming method of the ninth invention is characterized in that, in the sixth, seventh or eighth invention, the substrate is heated to 1,300 ° C. or higher by a hot wall method in the temperature raising step.
A CVD film forming method according to a tenth aspect of the invention is characterized in that, in the sixth, seventh, eighth or ninth invention, silicon carbide is formed on the substrate.
第1発明によれば、複数の反応容器において成膜処理が時間差を有して並列に実行されるので、短い時間間隔で成膜品が得られる。
第2発明によれば、原料ガス供給源が複数の反応容器に共有されているので、CVD成膜装置の設備コストを低減できる。
第3発明によれば、減圧装置が複数の反応容器に共有されているので、CVD成膜装置の設備コストを低減できる。
第4、第5発明によれば、昇温工程および冷却工程に長時間を要しても、短い時間間隔で成膜品が得られる。
第6発明によれば、複数の反応容器において成膜処理が時間差を有して並列に実行されるので、短い時間間隔で成膜品が得られる。
第7発明によれば、原料ガス供給源が複数の反応容器に共有されているので、CVD成膜装置の設備コストを低減できる。
第8発明によれば、減圧装置が複数の反応容器に共有されているので、CVD成膜装置の設備コストを低減できる。
第9、第10発明によれば、昇温工程および冷却工程に長時間を要しても、短い時間間隔で成膜品が得られる。
According to the first invention, since the film forming processes are performed in parallel in a plurality of reaction vessels with a time difference, film forming products can be obtained at short time intervals.
According to the second invention, since the source gas supply source is shared by the plurality of reaction vessels, the equipment cost of the CVD film forming apparatus can be reduced.
According to the third invention, since the decompression apparatus is shared by the plurality of reaction vessels, the equipment cost of the CVD film forming apparatus can be reduced.
According to the fourth and fifth inventions, even if the temperature raising step and the cooling step require a long time, film-formed products can be obtained at short time intervals.
According to the sixth aspect of the invention, since the film forming processes are executed in parallel in a plurality of reaction vessels with a time difference, film forming products can be obtained at short time intervals.
According to the seventh aspect, since the source gas supply source is shared by the plurality of reaction vessels, the equipment cost of the CVD film forming apparatus can be reduced.
According to the eighth invention, since the decompression device is shared by the plurality of reaction vessels, the equipment cost of the CVD film forming apparatus can be reduced.
According to the ninth and tenth inventions, a film-formed product can be obtained at short time intervals even if the temperature raising step and the cooling step require a long time.
つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
〔第1実施形態〕
(CVD成膜装置)
図1に示すように、本発明の第1実施形態に係るCVD成膜装置1は、3つの反応容器10a、10b、10cを備える。以下、3つの反応容器10a、10b、10cのそれぞれを、第1反応容器10a、第2反応容器10b、第3反応容器10cと称する。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
(CVD deposition system)
As shown in FIG. 1, the CVD film-forming apparatus 1 which concerns on 1st Embodiment of this invention is equipped with three
各反応容器10a、10b、10cには複数の基板Sが収容される。基板Sは成膜対象の部材であれば特に限定されない。熱CVD法により炭化珪素を成膜する場合、基板Sを約1,500℃に加熱する必要があることから、基板Sとしてカーボンなど高温に耐えうる素材が用いられる。なお、熱CVDとは熱エネルギーで化学反応を行なわせるCVDを意味する。
A plurality of substrates S are accommodated in each
各反応容器10a、10b、10cには基板Sを加熱するためのヒータ11が設けられている。ホットウォール法を採用する場合、ヒータ11は反応容器10a、10b、10cの外部に配置される。ヒータ11の熱を反応容器10a、10b、10cの側壁を介して基板Sに伝達させることで、基板Sを加熱する。コールドウォール法を採用する場合、ヒータ11は反応容器10a、10b、10cの内部に配置される。この場合、ヒータ11により基板Sを直接加熱する。
Each
CVD成膜装置1は各反応容器10a、10b、10cに原料ガスおよびキャリアガスを供給するガス供給系20を有する。原料ガスは膜成分を含むガスである。炭化珪素を成膜する場合、Si原料であるSiCl4、SiH4、C原料であるCH4、C2H2、C3H4、SiおよびCの両方を含むSiCl4−CCl4系、SiCl4−炭化水素系、反応速度を向上させるためにHClを添加したSiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4、CH3SiCl3などが原料ガスとして用いられる。また、キャリアガスとして水素などが用いられる。
The CVD film forming apparatus 1 has a
本実施形態のガス供給系20は、第1原料ガス供給源21、第2原料ガス供給源22、およびキャリアガス供給源23を有する。第1原料ガス供給源21と第2原料ガス供給源22とは異なる種類の原料ガスを供給する。以下、第1原料ガス供給源21が供給する原料ガスを第1原料ガス、第2原料ガス供給源22が供給する原料ガスを第2原料ガスと称する。例えば、第1原料ガスはSiCl4ガスであり、第2原料ガスはCH4ガスである。第1原料ガス供給源21、第2原料ガス供給源22、およびキャリアガス供給源23は、例えばガスボンベである。
The
第1原料ガス供給源21には第1原料ガス供給配管31が接続されている。第1原料ガス供給配管31は途中で3つに分岐し、3つの反応容器10a、10b、10cに接続している。第1原料ガス供給配管31の3つの支管には、それぞれ開閉弁31a、31b、31cが設けられている。開閉弁31aを開閉することで、第1反応容器10aへの第1原料ガスの供給、停止を切り替えることができる。同様に、開閉弁31bを開閉することで、第2反応容器10bへの第1原料ガスの供給、停止を切り替えることができる。開閉弁31cを開閉することで、第3反応容器10cへの第1原料ガスの供給、停止を切り替えることができる。すなわち、開閉弁31a、31b、31cをそれぞれ個別に開閉することで、第1原料ガスを3つの反応容器10a、10b、10cに選択的に供給できる。
A first source
第1原料ガス供給配管31の分岐部より上流側には、第1原料ガスの流量を調整する第1流量制御機構34が設けられている。第1流量制御機構34として、例えばマスフローコントローラが用いられる。第1流量制御機構34により反応容器10a、10b、10cへの第1原料ガスの供給量を制御できる。
A first flow
第2原料ガス供給源22には第2原料ガス供給配管32が接続されている。第2原料ガス供給配管32は途中で3つに分岐し、3つの反応容器10a、10b、10cに接続している。第2原料ガス供給配管32の3つの支管には、それぞれ開閉弁32a、32b、32cが設けられている。開閉弁32a、32b、32cをそれぞれ個別に開閉することで、第2原料ガスを3つの反応容器10a、10b、10cに選択的に供給できる。
A second source
第2原料ガス供給配管32の分岐部より上流側には第2流量制御機構35が設けられている。第2流量制御機構35により反応容器10a、10b、10cへの第2原料ガスの供給量を制御できる。
A second flow
キャリアガス供給源23にはキャリアガス供給配管33が接続されている。キャリアガス供給配管33は途中で3つに分岐し、3つの反応容器10a、10b、10cに接続している。キャリアガス供給配管33の3つの支管には、それぞれ開閉弁33a、33b、33cが設けられている。開閉弁33a、33b、33cをそれぞれ個別に開閉することで、キャリアガスを3つの反応容器10a、10b、10cに選択的に供給できる。
A carrier
キャリアガス供給配管33の分岐部より上流側には第3流量制御機構36が設けられている。第3流量制御機構36により反応容器10a、10b、10cへのキャリアガスの供給量を制御できる。
A third flow
第1原料ガス供給源21、第2原料ガス供給源22、およびキャリアガス供給源23のそれぞれは、3つの反応容器10a、10b、10cに共有されている。そのため、3つの反応容器10a、10b、10cのそれぞれにガス供給源を設ける場合に比べて、ガス供給系20を簡素化でき、CVD成膜装置1の設備コストを低減できる。
Each of the first source
なお、原料ガスを1種類のみ用いる場合、第2原料ガス供給源22および第2原料ガス供給配管32を設けなくてもよい。
When only one type of source gas is used, the second source
CVD成膜装置1は各反応容器10a、10b、10cの内部を減圧する排気系40を有する。減圧CVDを行なう場合、反応容器10a、10b、10cの内部を減圧する必要がある。なお、減圧CVDとは大気圧より低い減圧雰囲気中でのCVDを意味する。
The CVD film forming apparatus 1 has an
排気系40は反応容器10a、10b、10cの内部を減圧する減圧装置41を有する。減圧装置41として真空ポンプが用いられる。複数の真空ポンプを組み合わせて減圧装置41を構成してもよい。例えば、メカニカルブースターポンプとドライポンプとを組み合わせてもよい。
The
減圧装置41の吸込側には排気配管42が接続されている。排気配管42は途中で3つに分岐し、3つの反応容器10a、10b、10cに接続している。排気配管42の3つの支管には、それぞれ圧力制御弁42a、42b、42cが設けられている。圧力制御弁42a、42b、42cをそれぞれ個別に開閉することで、減圧装置41と3つの反応容器10a、10b、10cとを選択的に接続できる。
An
また、各反応容器10a、10b、10cには真空計12が設けられている。真空計12の測定値に基づいて圧力制御弁42a、42b、42cの開度を調整することで、反応容器10a、10b、10cの内部を所望の圧力に調整できる。
Each
減圧装置41は3つの反応容器10a、10b、10cに共有されている。そのため、3つの反応容器10a、10b、10cのそれぞれに減圧装置を設ける場合に比べて、排気系40を簡素化でき、CVD成膜装置1の設備コストを低減できる。
The
(CVD成膜方法)
つぎに、CVD成膜装置1を用いたCVD成膜方法を説明する。
熱CVD法による成膜処理は昇温工程、成膜工程、および冷却工程の3つの工程を含む。昇温工程は基板Sを所定の温度まで加熱する工程である。成膜工程は基板Sに成膜する工程である。冷却工程は基板Sを冷却する工程である。昇温工程、成膜工程、および冷却工程をこの順に実行することで、基板Sに成膜できる。
(CVD deposition method)
Next, a CVD film forming method using the CVD film forming apparatus 1 will be described.
The film formation process by the thermal CVD method includes three steps of a temperature raising step, a film formation step, and a cooling step. The temperature raising step is a step of heating the substrate S to a predetermined temperature. The film forming process is a process of forming a film on the substrate S. The cooling process is a process of cooling the substrate S. By performing the temperature raising step, the film forming step, and the cooling step in this order, the film can be formed on the substrate S.
昇温工程における急激な温度変化は基板Sが損傷する原因となるため、昇温は時間をかけてゆっくりと行なわれる。そのため、ホットウォール法により基板Sを1,300℃以上に加熱する場合、昇温工程に比較的長時間を要する。例えば、基板Sに炭化珪素を成膜する場合、基板Sを約1,500℃まで加熱することが一般的である。この場合、昇温工程に約24時間を要する。 Since a rapid temperature change in the temperature raising process causes damage to the substrate S, the temperature rise is performed slowly over time. Therefore, when the substrate S is heated to 1,300 ° C. or higher by the hot wall method, a relatively long time is required for the temperature raising step. For example, when silicon carbide is formed on the substrate S, the substrate S is generally heated to about 1,500 ° C. In this case, the temperature raising process takes about 24 hours.
冷却工程において、基板Sを強制的に冷却したり、高温のまま大気開放したりすると、急激な温度変化により基板Sおよび膜にクラックが発生することがある。そこで、ヒータ11をオフにて基板Sを100℃以下まで自然冷却することが一般的である。そのため、基板Sを1,300℃以上の超高温まで加熱した場合、冷却工程にも比較的長時間、例えば約24時間を要する。
In the cooling step, if the substrate S is forcibly cooled or opened to the atmosphere with a high temperature, cracks may occur in the substrate S and the film due to a rapid temperature change. Therefore, it is common to naturally cool the substrate S to 100 ° C. or less with the
成膜工程にも約24時間を要するとすると、成膜処理全体で約3日を要する。ただしこの場合、昇温工程、成膜工程、および冷却工程のそれぞれに要する時間がほぼ同じとなる。そこで、本実施形態では、3つの反応容器10a、10b、10cにおいて、成膜処理を1工程ずつずらして並列に実行する。
If it takes about 24 hours for the film forming process, the entire film forming process takes about 3 days. However, in this case, the time required for each of the temperature raising step, the film forming step, and the cooling step is substantially the same. Therefore, in the present embodiment, the film formation process is performed in parallel in the three
具体的には、図2に示すように、第1反応容器10aにおいて、昇温工程HS、成膜工程DS、冷却工程CSをこの順に行なう1プロセスの成膜処理を、連続して繰り返し行なう。第2、第3反応容器10b、10cにおいても、成膜処理を連続して繰り返し行なう。
Specifically, as shown in FIG. 2, in the
なお、昇温工程HSの直前には反応容器10a、10b、10cへの基板Sの搬入、および反応容器10a、10b、10cの減圧が行なわれる。また、冷却工程CSの直後には反応容器10a、10b、10cの大気圧までの昇圧、および反応容器10a、10b、10cからの成膜品(成膜された基板S)の搬出が行なわれる。すなわち、一の成膜処理の終了と、それに続く一の成膜処理の開始との間には、昇圧、搬出、搬入、減圧がこの順に行なわれる。
Immediately before the temperature raising step HS, the substrate S is carried into the
3つの反応容器10a、10b、10cにおいて行なわれる成膜処理は同一条件である。ここで、同一条件とは、基板Sの素材、成膜物質、成膜時の基板Sの温度が、製品管理上許容される誤差の範囲で同一であることを意味する。同一条件の成膜処理であることから、3つの反応容器10a、10b、10cにおいて、昇温工程HS、成膜工程DS、冷却工程CSそれぞれに要する時間が許容される誤差の範囲で同一となる。
The film forming processes performed in the three
3つの反応容器10a、10b、10cにおける成膜処理は時間差を有して並列に実行される。第1反応容器10aにおける昇温工程HSが終了した後に、第2反応容器10bにおいて昇温工程HSが開始される。第2反応容器10bにおける昇温工程HSが終了した後に、第3反応容器10cにおいて昇温工程HSが開始される。
The film forming processes in the three
同様に、第1反応容器10aにおける成膜工程DSが終了した後に、第2反応容器10bにおいて成膜工程DSが開始される。第2反応容器10bにおける成膜工程DSが終了した後に、第3反応容器10cにおいて成膜工程DSが開始される。第1反応容器10aにおける冷却工程CSが終了した後に、第2反応容器10bにおいて冷却工程CSが開始される。第2反応容器10bにおける冷却工程CSが終了した後に、第3反応容器10cにおいて冷却工程CSが開始される。
Similarly, after the film formation process DS in the
すなわち、3つの反応容器10a、10b、10cのうち一の反応容器10aにおいて昇温工程HSが実行されている間に、他の一の反応容器10bにおいて冷却工程CSが実行され、さらに他の一の反応容器10cにおいて成膜工程DSが実行される。
That is, while the temperature raising step HS is being executed in one
換言すれば、昇温工程HSは常に3つの反応容器10a、10b、10cのうちのいずれか一つで行なわれる。成膜工程DSは常に3つの反応容器10a、10b、10cのうちのいずれか一つで行なわれる。冷却工程CSは常に3つの反応容器10a、10b、10cのうちのいずれか一つで行なわれる。
In other words, the temperature raising step HS is always performed in any one of the three
原料ガスは成膜工程DSのみにおいて用いられる。そこで、原料ガスを3つの反応容器10a、10b、10cのうち成膜工程DSが実行されている一の反応容器10a、10b、10cに選択的に供給する。
The source gas is used only in the film forming process DS. Therefore, the source gas is selectively supplied to one
成膜工程DSは常にいずれか一の反応容器10a、10b、10cにおいてのみ実行される。そのため、ガス供給系20は一の反応容器10a、10b、10cに原料ガスを供給する能力を有すればよい。そのため、ガス供給系20の設備コストを低減できる。
The film forming process DS is always performed only in any one of the
排気系40は3つの反応容器10a、10b、10cの内部を選択的に減圧する。具体的には、各反応容器10a、10b、10cにおいて、昇温工程HSの直前に減圧を行ない、冷却工程CSの直後に大気圧までの昇圧を行なう。昇温工程HS、成膜工程DS、および冷却工程CSの間は減圧状態を維持する。
The
本実施形態によれば、3つの反応容器10a、10b、10cにおいて成膜処理が1工程に相当する時間差を有して並列に実行される。そのため、1工程ごとの短い時間間隔で成膜品が得られる。成膜品が得られる時間間隔が短いことから、成膜処理と後処理との連続性を維持でき、作業効率が向上する。
According to the present embodiment, the film forming process is performed in parallel in the three
また、反応容器を1つのみ有する装置に比べれば、単位時間当たりの生産量を維持しつつ、各反応容器10a、10b、10cの容量を1/3にできる。反応容器10a、10b、10cが小型であるほど、原料ガスの分布を均一にしやすく、温度を均一にしやすい。そのため、成膜品の品質を向上できる。また、反応容器10a、10b、10cの内部に配置される部材は、膜成分が付着することから使い捨てである場合が多い。反応容器10a、10b、10cの内壁を保護するため、使い捨てのインナーチャンバーを用いる場合もある。反応容器10a、10b、10cが小型であれば、使い捨ての部材も小さくでき、交換作業が容易となる。
Moreover, compared with the apparatus which has only one reaction container, the capacity | capacitance of each
〔第2実施形態〕
つぎに、図3に基づき、本発明の第2実施形態に係るCVD成膜装置2を説明する。
本実施形態のCVD成膜装置2は、第1実施形態のCVD成膜装置1において、ガス供給系20の構成を変更したものである。その余の構成は第1実施形態と同様であるので、同一部材に同一符号を付して説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a CVD
The CVD
本実施形態のガス供給系20は、第1原料ガス供給源21、第2原料ガス供給源22、およびキャリアガス供給源23を有する。また、ガス供給系20は原料ガス供給配管37を有している。
The
原料ガス供給配管37は上流側で3つに分岐し、第1原料ガス供給源21、第2原料ガス供給源22、およびキャリアガス供給源23に接続している。また、原料ガス供給配管37は下流側で3つに分岐し、3つの反応容器10a、10b、10cに接続している。原料ガス供給配管37の上流側の3つの支管には、第1、第2、第3流量制御機構34、35、36が設けられている。原料ガス供給配管37の下流側の3つの支管には、それぞれ開閉弁37a、37b、37cが設けられている。
The source
第1原料ガス、第2原料ガス、およびキャリアガスは、原料ガス供給配管37で混合された後に、反応容器10a、10b、10cに供給される。また、開閉弁37a、37b、37cをそれぞれ個別に開閉することで、混合ガスを3つの反応容器10a、10b、10cに選択的に供給できる。
The first source gas, the second source gas, and the carrier gas are mixed in the source
開閉弁37a、37b、37cを開閉するだけで、第1原料ガス、第2原料ガス、キャリアガスの供給先を同時に切り替えることができる。そのため、ガスの制御が簡便である。
The supply source of the first source gas, the second source gas, and the carrier gas can be switched simultaneously by simply opening and closing the on-off
〔第3実施形態〕
つぎに、本発明の第3実施形態に係るCVD成膜装置3を説明する。
(CVD成膜装置)
図4に示すように、本実施形態のCVD成膜装置3は、4つの反応容器10a、10b、10c、10dを備える。以下、4つの反応容器10a、10b、10c、10dのそれぞれを、第1反応容器10a、第2反応容器10b、第3反応容器10c、第4反応容器10dと称する。
[Third Embodiment]
Next, a CVD
(CVD deposition system)
As shown in FIG. 4, the CVD
第1原料ガス供給配管31は途中で4つに分岐し、4つの反応容器10a、10b、10c、10dに接続している。第1原料ガス供給配管31の4つの支管には、それぞれ開閉弁31a、31b、31c、31dが設けられている。開閉弁31a、31b、31c、31dをそれぞれ個別に開閉することで、第1原料ガスを4つの反応容器10a、10b、10c、10dに選択的に供給できる。
The first source
第2原料ガス供給配管32は途中で4つに分岐し、4つの反応容器10a、10b、10c、10dに接続している。第2原料ガス供給配管32の4つの支管には、それぞれ開閉弁32a、32b、32c、32dが設けられている。開閉弁32a、32b、32c、32dをそれぞれ個別に開閉することで、第2原料ガスを4つの反応容器10a、10b、10c、10dに選択的に供給できる。
The second source
キャリアガス供給配管33は途中で4つに分岐し、4つの反応容器10a、10b、10c、10dに接続している。キャリアガス供給配管33の4つの支管には、それぞれ開閉弁33a、33b、33c、33dが設けられている。開閉弁33a、33b、33c、33dをそれぞれ個別に開閉することで、キャリアガスを4つの反応容器10a、10b、10c、10dに選択的に供給できる。
The carrier
なお、第2実施形態と同様に、第1原料ガス、第2原料ガス、およびキャリアガスの配管を共通の原料ガス供給配管37としてもよい。この場合、原料ガス供給配管37は下流側で4つに分岐し、4つの反応容器10a、10b、10c、10dに接続する。原料ガス供給配管37の下流側の4つの支管に設けられた開閉弁をそれぞれ個別に開閉することで、原料ガスを4つの反応容器10a、10b、10c、10dに選択的に供給できる。
As in the second embodiment, the common source
排気系40の排気配管42は途中で4つに分岐し、4つの反応容器10a、10b、10c、10dに接続している。排気配管42の4つの支管には、それぞれ圧力制御弁42a、42b、42c、42dが設けられている。圧力制御弁42a、42b、42c、42dの開度をそれぞれ個別に調整することで、反応容器10a、10b、10c、10dの内部をそれぞれ所望の圧力に調整できる。
The
(CVD成膜方法)
つぎに、CVD成膜装置3を用いたCVD成膜方法を説明する。
図5に示すように、4つの反応容器10a、10b、10c、10dのそれぞれにおいて、成膜処理を連続して繰り返し行なう。ここで、本実施形態の成膜工程DSは昇温工程HSおよび冷却工程CSそれぞれに要する時間の約2倍の時間を要する。
(CVD deposition method)
Next, a CVD film forming method using the CVD
As shown in FIG. 5, the film formation process is continuously repeated in each of the four
4つの反応容器10a、10b、10c、10dにおける成膜処理は時間差を有して並列に実行される。第1反応容器10aにおける昇温工程HSが終了した後に、第2反応容器10bにおいて昇温工程HSが開始される。第2反応容器10bにおける昇温工程HSが終了した後に、第3反応容器10cにおいて昇温工程HSが開始される。第3反応容器10cにおける昇温工程HSが終了した後に、第4反応容器10dにおいて昇温工程HSが開始される。
The film forming processes in the four
第1反応容器10aにおける成膜工程DSの途中で、第2反応容器10bにおいて成膜工程DSが開始される。第2反応容器10bにおける成膜工程DSの途中で、第3反応容器10cにおいて成膜工程DSが開始される。第3反応容器10cにおける成膜工程DSの途中で、第4反応容器10dにおいて成膜工程DSが開始される。第1反応容器10aにおける冷却工程CSが終了した後に、第2反応容器10bにおいて冷却工程CSが開始される。第2反応容器10bにおける冷却工程CSが終了した後に、第3反応容器10cにおいて冷却工程CSが開始される。第3反応容器10cにおける冷却工程CSが終了した後に、第4反応容器10dにおいて冷却工程CSが開始される。
In the middle of the film forming process DS in the
すなわち、4つの反応容器10a、10b、10c、10dのうち一の反応容器10aにおいて昇温工程HSが実行されている間に、他の一の反応容器10bにおいて冷却工程CSが実行され、さらに他の二の反応容器10c、10dにおいて成膜工程DSが実行される。
That is, while the temperature raising step HS is being executed in one
換言すれば、昇温工程HSは常に4つの反応容器10a、10b、10c、10dのうちのいずれか一つで行なわれる。成膜工程DSは常に4つの反応容器10a、10b、10c、10dのうちのいずれか二つで行なわれる。冷却工程CSは常に4つの反応容器10a、10b、10c、10dのうちのいずれか一つで行なわれる。
In other words, the temperature raising step HS is always performed in any one of the four
成膜工程DSは常にいずれか2つの反応容器10a、10b、10c、10dにおいてのみ実行される。そのため、ガス供給系20は2つの反応容器10a、10b、10c、10dに原料ガスを供給する能力を有すればよい。そのため、ガス供給系20の設備コストを低減できる。
The film forming process DS is always executed only in any two
本実施形態のように、成膜工程DSが昇温工程HSおよび冷却工程CSよりも長時間を要する場合、反応容器10a、10b、10c、10dの数を増やせばよい。同時に成膜工程DSを行なう反応容器10a、10b、10c、10dを複数にすることで、成膜処理を昇温工程HSまたは冷却工程CSに要する時間分ずつずらして並列に実行できる。これにより、短い時間間隔で成膜品が得られる。
As in the present embodiment, when the film formation process DS requires a longer time than the temperature raising process HS and the cooling process CS, the number of
1、2、3 CVD成膜装置
10a、10b、10c 反応容器
20 ガス供給系
21 第1原料ガス供給源
22 第2原料ガス供給源
23 キャリアガス供給源
31 第1原料ガス供給配管
32 第2原料ガス供給配管
33 キャリアガス供給配管
40 排気系
41 減圧装置
42 排気配管
1, 2, 3 CVD
Claims (10)
前記複数の反応容器において、前記基板を加熱する昇温工程、前記基板に成膜する成膜工程、および前記基板を冷却する冷却工程を含む同一条件の成膜処理が、時間差を有して並列に実行され、
前記複数の反応容器のうち一の反応容器において前記昇温工程が実行されている間に、他の一の反応容器において前記冷却工程が実行され、さらに他の一または複数の反応容器において前記成膜工程が実行される
ことを特徴とするCVD成膜装置。 Comprising a plurality of reaction containers in which substrates to be deposited are accommodated;
In the plurality of reaction vessels, a film forming process under the same conditions including a heating step for heating the substrate, a film forming step for forming a film on the substrate, and a cooling step for cooling the substrate is performed in parallel with a time difference. Run on
While the temperature raising step is being performed in one reaction vessel among the plurality of reaction vessels, the cooling step is performed in another reaction vessel, and the composition is performed in another one or more reaction vessels. A CVD film forming apparatus, wherein a film process is performed.
前記原料ガス供給源からの前記原料ガスを、前記複数の反応容器のうち前記成膜工程が実行されている一または複数の反応容器に選択的に供給する原料ガス供給配管と、を備える
ことを特徴とする請求項1記載のCVD成膜装置。 A source gas supply source for supplying a source gas used in the film forming step;
A source gas supply pipe that selectively supplies the source gas from the source gas supply source to one or a plurality of reaction vessels in which the film forming step is performed among the plurality of reaction vessels. 2. The CVD film forming apparatus according to claim 1, wherein
前記減圧装置と前記複数の反応容器とを選択的に接続する排気配管と、を備える
ことを特徴とする請求項1または2記載のCVD成膜装置。 A decompression device for decompressing the inside of the plurality of reaction vessels;
The CVD film forming apparatus according to claim 1, further comprising an exhaust pipe that selectively connects the decompression device and the plurality of reaction vessels.
ことを特徴とする請求項1、2または3記載のCVD成膜装置。 4. The CVD film forming apparatus according to claim 1, wherein each of the plurality of reaction vessels is provided with a heater for heating the substrate to 1300 ° C. or higher by a hot wall method.
ことを特徴とする請求項1、2、3または4記載のCVD成膜装置。 5. The CVD film forming apparatus according to claim 1, wherein silicon carbide is formed on the substrate.
前記複数の反応容器のうち一の反応容器において前記昇温工程を実行している間に、他の一の反応容器において前記冷却工程を実行し、さらに他の一または複数の反応容器において前記成膜工程を実行する
ことを特徴とするCVD成膜方法。 In a plurality of reaction vessels in which a substrate to be deposited is accommodated, a film forming process under the same conditions including a temperature raising step for heating the substrate, a film forming step for forming a film on the substrate, and a cooling step for cooling the substrate Are executed in parallel with a time difference,
While the temperature raising step is being performed in one reaction vessel among the plurality of reaction vessels, the cooling step is performed in another reaction vessel, and the formation is performed in another one or more reaction vessels. A CVD film forming method characterized by performing a film process.
ことを特徴とする請求項6記載のCVD成膜方法。 A source gas from a source gas supply source shared by the plurality of reaction vessels is selectively supplied to one or a plurality of reaction vessels in which the film forming step is performed among the plurality of reaction vessels. The CVD film forming method according to claim 6.
ことを特徴とする請求項6または7記載のCVD成膜方法。 The CVD film forming method according to claim 6 or 7, wherein the inside of the plurality of reaction vessels is selectively decompressed by a decompression device shared by the plurality of reaction vessels.
ことを特徴とする請求項6、7または8記載のCVD成膜方法。 9. The CVD film forming method according to claim 6, wherein the substrate is heated to 1,300 [deg.] C. or higher by a hot wall method in the temperature raising step.
ことを特徴とする請求項6、7、8または9記載のCVD成膜方法。 10. The CVD film forming method according to claim 6, 7, 8 or 9, wherein silicon carbide is formed on the substrate.
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