KR101228184B1 - 성막 장치와 성막 방법 - Google Patents

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신이치 미타니
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가부시키가이샤 뉴플레어 테크놀로지
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Abstract

본 발명은 기판을 가열하여 막 형성을 실시할 때 반응 가스를 효율 좋게 사용할 수 있고 막두께 균일성이 높은 고품질의 SiC막을 실현할 수 있는 성막 장치를 제공하는 것으로,
성막 장치(100)를 성막실(102)과, 성막실(102) 내에 규소의 소스 가스를 포함하는 제 1 반응 가스(131)를 SiC 웨이퍼(101) 상에 공급하는 제 1 가스 공급로(140)와, 탄소의 소스 가스를 포함하고 상기 제 1 반응 가스와는 성분이 다르며 상기 제 1 반응 가스와 반응하는 제 2 반응 가스(132)를 공급하는 제 2 가스 공급로(141)를 사용하여 구성하고, 제 1 가스 공급로(140)는 선단이 성막실(102) 내의 SiC 웨이퍼(101)의 근방까지 뻗어 있고, 제 2 가스 공급로(141)는 성막실(102) 상부에 설치되며, 제 1 가스 공급로(140)로부터 공급된 제 1 반응 가스(131)와 제 2 가스 공급로(141)로부터 공급된 제 2 반응 가스(132)를 사용하여 SiC 웨이퍼(101) 상에서 SiC(탄화규소)막의 성막을 실시하도록 하는 것을 특징으로 한다.

Description

성막 장치와 성막 방법{FILM FORMING DEVICE AND FILM FORMING METHOD}
본 발명은 성막 장치와 성막 방법에 관한 것이다.
기판인 웨이퍼상에 실리콘 등의 단결정막을 성장시킨 에피택셜 웨이퍼의 제조에는 매엽식(枚葉式)의 성막 장치가 사용되는 일이 많다.
도 3은 종래의 성막 장치의 모식적인 횡단면도이다.
종래의 매엽식의 성막 장치(200)는 성막실인 챔버(201)와, 상기 챔버(201)를 적재(積載)하는 베이스(202)와, 챔버(201) 내에 반응 가스(215)를 공급하는 가스 공급로(204)와, 단결정막을 성장시키는 기판인 웨이퍼(203) 상에 균일하게 반응 가스(215)를 공급하기 위한 정류판(230)과, 단결정막을 성장시킬 때 웨이퍼(203)를 가열하면서 실시할 수 있도록 웨이퍼 가열 수단(205)을 구비하고 있다.
챔버(201)의 상부에 설치된 이 정류판(230)은 예를 들어 석영제이다. 그리고, 다수의 관통구멍(231)이 설치되고 웨이퍼(203) 측에는 분출구(232)를 가지고, 가스 공급로(204)로부터 공급된 반응 가스(215)는 관통 구멍(231)을 관통하여 웨이퍼(203) 쪽으로 흘러내린다. 이렇게 하여 가스 공급로(204)로부터 공급된 반응 가스(215)는 웨이퍼(203) 상에 균일하게 공급된다.
베이스(202)의 하부에는 상방을 향하여 챔버(201) 내에까지 뻗어 있는 중공 원통 형상의 지주(支柱)(206)가 부착되어 있다.
상술한 웨이퍼 가열 수단(205)은 그 지주(206)의 상단부에 부착되어 있다. 그리고, 이 중공 원통 형상의 지주(206)의 하단은 상기 지주(206)의 하부 덮개가 되는 전극 고정부(207)에 의해 폐쇄되어 있고, 지주(206)의 내부에는 전극 고정부(207)를 관통하여 지주(206)에 고정되는 2개의 전극봉(208)이 설치되어 있다. 상기 2개의 전극봉(208)은 지주(206)의 상단부를 뚫고 챔버(201) 내의 웨이퍼 가열 수단(205)까지 뻗어 있다.
웨이퍼 가열 수단(205)은 저항 가열용 히터(209)와 그 히터(209)를 고정하여 유지하는 도전성 부스바(boothbar, 210)로 이루어진다. 그리고, 부스바(210)는 지주(206)의 상단부에 고정된 연결 부재(211)에 고정되고, 그 결과 히터(209)는 지주(206)에 고정되는 구조를 가진다. 그리고, 상술한 2 개의 전극봉(208)은 각각 연결 부재(211)에 접속된다. 따라서, 이 2 개의 전극봉(208)을 통하여 히터(209)로의 급전이 가능해지고, 히터(209)를 사용한 저항 가열이 가능하게 된다. 또한, 지주(206)에는 또한, 그 상면 부분을 폐쇄하는 상부 덮개(212)가 설치된다.
챔버(201) 내에는 성막 대상의 기판인 웨이퍼(203)가 배치되지만, 그것을 얹어 유지하기 위해 서셉터(220)가 설치된다. 그리고, 상기 서셉터(220)는 회전 가능하게 되어 있다. 즉, 중공 원통 형상의 지주(206)에는 그 주위를 둘러싸도록 중공의 회전축(221)이 설치되어 있고, 상기 회전축(221)은 베어링(도시되지 않음)에 의해 지주(206)와 관계없이 자유 회전하도록 베이스(202)에 부착되어 별도로 설치된 모터(222)에 의해 회전이 부여되도록 이루어져 있다.
그리고 또한 챔버(201)의 내부까지 연장되는 상기 회전축(221)의 상단에는 회전통(223)이 설치되고, 상기 회전통(223)에는 상술한 서셉터(220)가 부착된다. 따라서, 서셉터(220)는 웨이퍼 가열 수단(205)의 상방, 챔버(201)의 내부에서 회전 가능하게 배치된다.
따라서, 이와 같은 구조의 성막 장치(200)에서는 기판인 웨이퍼(203)는 서셉터(220) 상에 배치된 상태에서 회전하지만, 서셉터(220)의 하방에 설치된 웨이퍼 가열 수단(205)의 히터(209)에 의해 가열된다. 그리고, 가스 공급로(204)를 통하여 반응 가스(215)가 챔버(201) 내에 공급되고 정류판(230)을 통과하여 웨이퍼(203)를 향하여 흘러내리고 웨이퍼(203) 상에 균일하게 공급됨으로써, 웨이퍼(203) 상에 에피택셜 막이 형성된다.
특허문헌 1에는 관통 구멍이 형성되어 반응 가스가 통과 가능한 정류판과 서셉터 상에 배치된 웨이퍼와의 이간 거리를, 반응 가스가 웨이퍼의 면상에서 정류 상태가 되도록 설정된 성막 장치가 개시되어 있다.
일본 공개특허공보 제2009-21533호
이와 같은 종래의 성막 장치(200)에서는 웨이퍼(203) 사이에 에피택셜막을 형성하는 기상 성막 시에 웨이퍼 가열 수단(205)의 히터 가열에 의해 웨이퍼(203)의 온도가 1000℃를 초과하는 고온의 상태가 되는 경우가 있다.
그리고, 웨이퍼(203) 상에 형성되는 에피택셜막의 종류에 따라서는 예를 들어 1500℃ 또는 그 이상의 온도 등, 웨이퍼(203)를 보다 고온으로 승온할 필요가 있는 경우가 있다.
예를 들어, SiC(탄화규소(실리콘 카바이드))는 Si(실리콘) 및 GaAs(갈륨 비소)라는 종래의 반도체 재료와 비교하여 에너지 갭이 2~3 배 크고, 절연 파괴 전계가 약 한 자리수 크다는 특징이 있으므로, 고내압(高耐壓)의 파워 반도체 디바이스로의 이용이 기대되고 있는 반도체 재료이다. 그리고, 기판상에 SiC 결정을 성장시켜 SiC 에피택셜막 형성 기판을 얻고자 하는 경우, 기판을 1600 ℃ 정도로까지 승온할 필요가 있고 바람직하게는 1700 ℃ 이상에서 성막 대상이 되는 기판을 균일하게 승온할 필요가 있었다.
그러나, 웨이퍼(203)를 이와 같은 고온의 상태로 하기 위해 히터 가열을 실시하는 경우, 히터(209)로부터의 복사열은 웨이퍼(203)뿐만 아니라, 성막 장치(200)를 구성하는 다른 부재에 전달되어, 이들을 승온시킨다. 특히, 웨이퍼(203)나 히터(209)와 같은 고온이 되는 부분의 근방에 있는 성막 장치(200)의 구성 부재나 챔버(201)의 내벽에서 현저하다.
그리고, 이러한 챔버(201) 내에 발생한 고온 부위에 반응 가스(215)가 접촉되면, 고온 가열된 웨이퍼(203)의 표면과 동일하게, 반응 가스(215)의 열분해 반응이 일어난다.
예를 들어, 웨이퍼 등의 기판 표면에 상술한 SiC 에피택셜막을 형성하고자 하는 경우, 반응 가스(215)로서는 Si 소스로서의 실란(SiH4)이나 C 소스로서의 프로판(C3H8)이나 캐리어 가스로서의 수소 가스 등을 포함하여 조제된 혼합 가스가 사용된다. 그리고, 챔버(201) 상부에 있는 가스 공급로(204)로부터 챔버(201) 내에 공급되고, 고온 가열된 웨이퍼(203) 표면에 도달하여 분해되고, SiC 에피택셜막의 형성에 사용된다.
그러나, 이와 같은 조성을 갖고 반응성이 풍부한 반응 가스(215)는 설령 그곳이 웨이퍼(203)상이 아니라도 일정한 온도 조건을 만족하는 부재에 접촉되어, 고온 상태에 놓인 경우 분해 반응을 일으킨다. 그 결과, 반응 가스(215)에 접촉되어 가열되고, 분해 반응을 발생시킨 챔버(201) 내의 부재에는 반응 가스(215)의 구성 성분에 유래하는 결정성 찌꺼기가 형성되어 부착된다.
즉, 반응 가스의 일부는 웨이퍼(203) 상에서의 에피택셜막 형성에는 이용되지 않고, 부생성물이 되어 불필요하게 소비된다.
또한, 이러한 부생성물은 성막 장치(200)의 가동에 따른 승온, 강온이 반복됨으로써 조각이 박리되고, 챔버(201) 내에 파티클로서 체류한다. 그리고, 후에 생산되는 반도체 기판에 성막되는 기상 성장막을 오염시켜 품질을 저하시키는 요인이 된다.
따라서, 파티클을 제거하는 관리 작업을 빈번하게 실시할 필요성이 있는 종래의 성막 장치(200)에서는 가동률을 어느 일정 이상으로 향상시킬 수 없게 된다.
이상과 같이 종래의 성막 장치(200)에는 반응 가스가 불필요하게 소비되는 문제나, 웨이퍼상에 형성되는 에피택셜막의 품질에 대한 문제, 장치의 관리 작업 때문에 발생하는 가동률의 저하라는 문제가 있었다.
그리고, 이러한 문제는 사용하는 반응 가스가 그 자체로 반응성이 풍부하고, 또한 웨이퍼를 1500 ℃ 정도 또는 그 이상이라는 매우 고온으로 가열할 필요가 있는 상술한 SiC막의 경우에, 보다 현저했다.
따라서, 반응 가스가 챔버내의 승온된 웨이퍼가 아닌 다른 구성 부재에 접촉되고, 그 결과 분해 반응을 일으켜 쓸데없이 소비되는 것을 억제하는 것이 가능한 새로운 성막 장치 및 성막 방법이 요구되고 있다. 즉, 좋은 효율로 반응 가스를 웨이퍼 표면에서의 에피택셜막 형성에 사용하는 것이 가능하고, 또한 막 두게 균일성이 높고 고품질의 에피택셜막의 형성을 가능하게 하는 새로운 구성의 성막 장치 및 성막 방법이 요구되고 있다.
그리고 특히, 매우 높은 고온에서의 가열이 필요해지는 SiC막을 형성하고자 하는 경우에, 그러한 새로운 성막 장치나 성막 방법으로의 요구는 강한 것이 된다.
본 발명은 이러한 종래 성막 장치나 성막 방법의 문제를 감안하여 이루어진 것이다. 즉, 발명의 목적은 성막 대상인 웨이퍼 등의 기판을 가열하면서 기판 표면에 막 형성을 실시할 때 불필요한 분해 반응을 억제하고 반응 가스를 좋은 효율로 사용할 수 있으며, 또한 형성되는 막의 막두께 균일성이 높고 고품질의 막형성을 실현할 수 있는 성막 장치 및 성막 방법을 제공하는 데에 있다.
그리고, 본 발명의 다른 목적은 기판을 매우 고온으로 가열하여 SiC막을 기판상에 형성하는 경우에도 반응 가스의 불필요한 분해 반응을 억제하여 반응 가스를 효율 좋게 에피택셜막 형성에 사용할 수 있으며, 또한 형성되는 막의 막두께 균일성이 높고 고품질의 막형성을 실현할 수 있는 성막 장치 및 성막 방법을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 다른 목적 및 이점은 이하의 기재로부터 분명해질 것이다.
본 발명의 제 1 형태는 성막실과, 성막실 내에 규소의 소스 가스를 포함하는 제 1 반응 가스를 공급하는 제 1 가스 공급로와, 성막실 내에 탄소의 소스 가스를 포함하고 상기 제 1 반응 가스와는 성분이 다르며 상기 제 1 반응 가스와 반응하는 제 2 반응 가스를 공급하는 제 2 가스 공급로를 구비하고, 제 1 반응 가스 및 제 2 반응 가스를 사용하여 성막실 내에 배치되는 기판상에 SiC(탄화 규소)막의 성막을 실시하는 성막 장치로서, 상기 성막실의 내부에 설치되고 복수의 관통구멍을 구비하며 상기 성막실을 버퍼 영역과 반응 영역으로 구분하는 정류판을 추가로 구비하고, 상기 제 1 가스 공급로는 그 선단이 상기 반응 영역에 위치하고 또한 상기 반응 영역에 배치되는 상기 기판의 근방까지 뻗어 있는 구조를 갖고, 상기 제 2 가스 공급로는 그 선단이 상기 버퍼 영역에 위치하고 상기 제 2 반응 가스를 상기 관통구멍을 통하여 상기 반응 영역에 공급하는 것을 특징으로 하는 것이다.
그리고, 제 2 가스 공급로는 성막실의 상부에 설치되어 있고, 제 2 반응 가스를 흘러 내리게 하여 기판상에서 제 1 반응 가스와의 반응이 일어나도록 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 제 1 가스 공급로는 성막실내에 배치되어 있는 부분이 내부관과 외부관으로 이루어진 제 2 중관 구조를 갖고, 그 내부관에는 제 1 반응 가스를 공급하고, 외부관에는 그 제 1 반응 가스와 다른 조성의 가스를 공급하도록 구성되는 것이 바람직하다.
그리고, 성막실에는 또한 다른 가스 공급로가 하나 이상 설치되어 있고, 다른 가스 공급로는 그 선단이 상기 기판의 근방까지 연장되는 구조인 것이 바람직하다.
본 발명의 제 2 형태는 복수의 관통구멍을 갖는 정류판에 의해 버퍼 영역과 반응 영역으로 구분된 성막실의 상기 반응 영역 내에 기판을 배치하고, 선단이 상기 반응 영역에 위치하고 또한 기판의 근방까지 뻗어 있는 제 1 가스 공급로로부터 규소의 소스 가스를 포함하는 제 1 반응 가스를 공급하고, 또한 성막실의 상부에 설치되고 선단이 상기 버퍼 영역에 위치하는 제 2 가스 공급로로부터 탄소의 소스 가스를 포함하며, 상기 제 1 반응 가스와는 성분이 다르며 상기 제 1 반응 가스와 반응하는 제 2 반응 가스를 상기 버퍼 영역에 공급하여 이를 상기 관통구멍을 통하여 기판을 향하여 흘러내리게 함으로써 기판상에 SiC막을 형성하는 것을 특징으로 하는 성막 방법에 관한 것이다.
본 발명의 제 1 형태에 의하면 기판 표면에서의 SiC막 형성을 위한 반응에 사용하는 가스의 성분을 분리하고, 각각 소스 가스를 다른 가스 공급로를 이용하여 성막실내에 공급하는 것을 가능하게 하고 있다. 또한, 반응성이 풍부한 규소의 소스 가스를 포함하는 가스에 대해서는 기판 근방에 공급하는 것을 가능하게 하고, 기판 근방에서 다른 공급로로부터 공급된 소스 가스끼리 만나, 소스 가스 사이에서 반응이 일어나도록 성막 장치가 구성된다.
따라서, SiC막을 기판 표면에 형성하는 경우에, 반응 가스에 사용되는 소스 가스의 불필요한 분해 반응을 억제하고 반응 가스를 효율 좋게 막 형성에 사용할 수 있는 성막 장치가 제공된다. 그리고, 형성되는 SiC막의 막두께 균일성을 높게 하는 것이 가능해져, 고품질의 SiC막 형성을 실현할 수 있는 성막 장치가 제공된다.
본 발명의 제 2 형태에 의하면 기판 표면에서의 SiC막 형성을 위한 반응에 사용하는 가스의 성분을 분리하고, 규소의 소스 가스와 탄소의 소스 가스를 별도의 가스 공급로를 이용하여 성막실내에 공급하는 것을 가능하게 하고 있다. 또한, 반응성이 풍부한 규소의 소스 가스를 포함하는 가스를 기판 근방에 공급하고, 기판 근방에서 다른 공급로로부터 공급된 탄소의 소스 가스와 만나게 하여, 소스 가스 사이에서 반응을 일으키는 것이 가능해진다.
따라서, SiC막을 기판 표면에 형성하는 경우에, 반응 가스에 사용되는 소스 가스의 불필요한 분해 반응을 억제하고, 반응 가스를 좋은 효율로 막 형성에 사용할 수 있는 성막 방법이 제공된다. 그리고, 형성되는 SiC 막의 막두께 균일성을 높게 하는 것이 가능해져, 고품질의 SiC막 형성을 실현할 수 있는 성막 방법이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시 형태의 성막 장치의 모식적인 횡단면도,
도 2는 본 발명의 실시 형태의 성막 장치를 갖는 제 1 가스 공급로의 다른 예의 구조를 설명하는 단면도, 및
도 3은 종래의 성막 장치의 모식적인 횡단면도이다.
도 1은 본 발명의 실시 형태의 성막 장치의 모식적인 횡단면도이다. 본 실시 형태의 성막 장치(100)는 기판의 표면에 SiC(탄화규소) 에피택셜막 형성을 실시하는 것이다. 기판으로서 예를 들어 SiC 웨이퍼(101)를 사용한다. 단, 이에 한정되는 것은 아니고, 경우에 따라서 다른 재료로 이루어진 웨이퍼 등을 사용해도 좋다. 예를 들어, SiC 웨이퍼를 대신하여 Si 웨이퍼로 해도 좋고, 또한 SiO2(석영) 등의 다른 절연성 기판이나 고저항의 GaAs 등의 반절연성 기판 등을 사용해도 좋다.
성막 장치(100)는 SiC 웨이퍼(101)로의 막 형성을 실시하는 성막실로서의 챔버(102)를 갖는다.
이 때, 도 3에 도시한 종래의 성막 장치(200)에서는 반응 가스(215)로서 실란(SiH4) 등의 Si(규소)의 소스 가스와 프로판(C3H8) 등의 C(탄소)의 소스 가스와 캐리어 가스로서의 수소 가스와 혼합한 혼합 가스를 사용하고, 하나의 가스 공급로(204)로부터 챔버(201)내에 도입하고, 웨이퍼(203) 상에서의 SiC 에피택셜막 형성을 실시하도록 구성되어 있었다.
한편, 본 발명의 실시 형태의 성막 장치(100)는 SiC 웨이퍼(101) 표면에서의 에피택셜 막 형성을 위한 반응에 사용하는 가스의 성분을 분리하고, 각각을 다른 가스 공급로를 이용하여 챔버 내에 공급할 수 있도록 구성되어 있다. 또한, 반응성이 풍부한 소스 가스를 포함하는 가스에 대해서는 후술한 바와 같이, SiC 웨이퍼(101)의 바로 위 근방에 공급하는 것을 가능하게 하고, SiC 웨이퍼(101)의 바로 위에서 주로, 소스 가스 사이에서 반응이 일어나도록 구성되어 있다.
따라서, 챔버(102)의 상부에는 SiC 에피택셜막 형성에 사용하는 소스 가스를 포함하는 가스를 공급하기 위한 제 1 가스 공급로(140)와 제 2 가스 공급로(141)라는 다른 계통의 가스 공급로가 접속되어 있다.
그리고, 본 발명의 실시 형태의 성막 장치(100)는 기판으로서의 SiC 웨이퍼(101) 표면에 SiC 에피택셜막을 형성하므로, 반응에 사용하는 가스에는 Si(규소)소스 가스와 C(탄소) 소스 가스를 포함하는 가스를 사용한다.
따라서, 본 실시 형태의 성막 장치(100)에서는 제 1 가스 공급로(140)에 공급되는 제 1 반응 가스(131)를 Si 소스 가스 포함하는 가스로 한다. 그리고, 제 2 가스 공급로(141)에 공급되는 제 2 반응 가스(132)를 C(탄소)의 소스 가스를 포함하는 가스로 한다. 즉, 성분이 다른 2 종류의 반응 가스를 각각 다른 가스 공급로에 공급한다.
또한, 제 1 반응 가스(131)에서는 실란을 소스 가스로 하는 것이 가능하다. 또한, 실란 대신 디클로로실란이나 트리클로로실란을 소스 가스로서 사용하는 것도 가능하다. 또한, 제 2 반응 가스(132)에서는 프로판을 소스 가스로 하는 것이 가능하다. 또한, 프로판 대신 아세틸렌을 소스 가스로서 사용하는 것도 가능하다. 그리고, 제 1 반응 가스(131) 및 제 2 반응 가스에는 각각 캐리어 가스로서의 수소 가스가 함유되어 있다.
그리고, 실란을 포함하는 제 1 반응 가스(131)는 실란 공급부(133)로부터 공급되는 실란과 예를 들어 수소 봄베인 수소 가스 공급부(도시되지 않음)로부터 공급되는 수소 가스가 혼합되어 제 1 가스 공급로(140)에 공급되고, 챔버(102)내에 공급되는 것이다.
프로판을 포함하는 제 2 반응 가스(132)는 프로판 가스 공급부(134)로부터 공급되는 프로판 가스와, 수소 가스 공급부(도시되지 않음)로부터 공급되는 수소 가스가 혼합되어, 제 2 가스 공급로(141)에 공급되고, 챔버(102)내에 공급되는 것이다.
본 실시 형태의 성막 장치(100)에서는 챔버(102) 내에 정류판(135)을 구비하고 있다. 그리고, 상기 정류판(135)이 경계가 되고, 챔버(102) 내를, 버퍼 영역(136)과 SiC 웨이퍼(101)를 배치하여 에피택셜막 형성을 실시하는 반응 영역(137)으로 구분하고 있다.
이 때, 정류판(135)은 도 1에 도시한 바와 같이 정류판(135) 자체를 상하로 관통하는 관통 구멍(138)을 갖고 있다. 상기 관통 구멍(138)은 적당한 간격(間隔)으로 정류판(135)에서 다수 설치되어 있다.
따라서, 제 2 가스 공급로(141)에 공급되어 챔버(102) 내에 공급된 제 2 반응 가스(132)는 우선 버퍼 영역(136)내에 공급된다.
그리고, 버퍼 영역(136)에 공급된 제 2 반응 가스(132)는 정류판(135)의 관통 구멍(138)을 통과하여, 반응 영역(137)에 균등하게 공급되고, 하방의 SiC 웨이퍼(101)를 향하여 흘러내린다.
그리고, 본 실시 형태의 성막 장치(100)에서는 챔버(102) 내의 버퍼 영역(136)에 공급되고, 정류판(135)의 관통 구멍(138)을 통과하여 SiC 웨이퍼(101)를 향하여 흘러내리는 제 2 반응 가스(132)가 SiC 웨이퍼(101) 면상에서 정류상태(整流狀態)가 되도록 정류판(135)과 SiC 웨이퍼(101)의 이간 거리(H)가 설정되어 있다.
즉, 정류판(135)의 관통 구멍(138)을 관통하여 정류되고, 하방의 SiC 웨이퍼(101)를 향하여 거의 연직으로 흘러내리는 제 2 반응 가스(132)는, 소위 세로 플로우를 형성한다. 그리고, 후술한 바와 같이 고속 회전하는 SiC 웨이퍼(101)의 끌어당기는 효과에 의해 끌어 당겨져 SiC 웨이퍼(101)와 부딪히고, 그 후 난류(亂流)를 형성하는 일 없이, SiC 웨이퍼(101) 상면을 따라서 수평인 방향으로 거의 층류(層流)로서 정류되어 흐른다. SiC 웨이퍼(101)의 표면에서의, 반응에 사용되는 가스의 이와 같은 정류 상태의 형성에 의해, SiC 웨이퍼(101) 표면에는 막두께 균일성이 높고 고품질의 에피택셜막의 형성이 가능해진다.
또한, 정류판(135)과 SiC 웨이퍼(101)의 이간(離間) 거리(H)의 설정에 대해서는, 후술하는 반응 영역(137)에서 성막 반응시에 SiC 웨이퍼(101)가 배치되는 링 형상의 서셉터(110)의 직경의 5 배 이하가 되도록 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 이간 거리(H)를 설정함으로써 상술한 서셉터(110) 상의 SiC 웨이퍼(101) 표면에서의 정류 상태의 형성이 용이해진다.
다음에, 챔버(102)내에 제 1 반응 가스(131)를 공급하기 위한 제 1 가스 공급로(140)는 선단이 SiC 웨이퍼(101)의 근방까지 연장되도록 구성되어 있다. 즉, 제 1 가스 공급로(140)는 챔버(120) 내에 배치되는 부분이 관 형상을 가지며, 버퍼 영역(136)과 반응 영역(137)을 구분하는 정류판(135)을 관통하도록 설치되어 있다. 그리고, 공급된 제 1 반응 가스(131)를 분출시키는 하부의 개구 부분의 위치는 SiC 웨이퍼(101)의 상방으로, SiC 웨이퍼(101)의 근방으로 설정된다.
또한, 제 1 가스 공급로(140)의 하부 개구부와 SiC 웨이퍼(101)의 이간 거리는 SiC 웨이퍼(101) 표면에 형성되는 SiC 에피택셜막의 두께의 2 배부터 10 배 정도가 바람직하고, 특히 3 배 정도가 바람직하다. 상기 이간 거리의 설정은 반응에 사용하는 가스의 정류 상태에 영향을 주지 않도록, 후에 설명하는 SiC 웨이퍼(101)의 가열에 의한 근방의 기상(氣相)의 온도, 및 SiC 웨이퍼(101)의 회전 속도에 따라서 정해진다.
그리고, 제 1 가스 공급로(140)는 하부 개구부와 SiC 웨이퍼(101)의 이간 거리가 원하는 설정값이 되도록, 챔버(102)로의 배설 성태를 조정 가능하다. 즉, 제 1 가스 공급로(140)는 그 하부 개구부의 위치를 상하로 가변할 수 있도록 구성되어 있다.
또한, 제 1 가스 공급로(140)의, 챔버(102) 내에 배치되는 관 부분은 카본 기재에 SiC 코팅이 실시되어 구성된다.
그리고, 챔버(102)내로 공급하도록 제 1 가스 공급로(140)에 공급된 제 1 반응 가스(131)는 버퍼 영역(136)에 공급되지 않고 직접 반응 영역(137)의 SiC 웨이퍼(101)의 바로 위에 공급된다.
따라서, 버퍼 영역(136)에서는 실질적으로 제 1 반응 가스(131)와 제 2 반응 가스(132)가 접촉하여 섞이는 일은 없다. 따라서, 버퍼 영역(136) 내에서 제 1 반응 가스(131)와 제 2 반응 가스(132) 사이에서 반응을 일으키는 일이 없다.
그리고, 제 1 가스 공급로(140)는 제 1 반응 가스(131)를 공급하는 선단이 반응 영역(137)에 있는 SiC 웨이퍼(101)의 근방까지 연장되어 있다. 따라서, 제 1 반응 가스(131)와 제 2 반응 가스(132)는 반응 영역(137)의 SiC 웨이퍼(101)의 근방에서 처음 섞이게 된다. 즉, 성분이 다른 2 종류의 반응 가스는 SiC 웨이퍼(101)로 도달 직전까지 혼합되지 않고 SiC 웨이퍼(101) 상으로 공급되는 것이 가능해진다.
이 때, 상술한 바와 같이 반응 영역(137)에서는 SiC 웨이퍼(101)를 향하여 흘러내리는 제 2 반응 가스(132)가 SiC 웨이퍼(101) 면상에서 정류 상태가 되어 있고, 제 1 가스 공급로(140)로부터 공급된 제 1 반응 가스(131)는 이 흐름을 타고 흘러 제 2 반응 가스(132)와 SiC 웨이퍼(101)의 근방에서 섞이고, 제 2 반응 가스(132)와 반응하여 SiC 웨이퍼(101) 표면에 SiC 에피택셜막을 형성한다.
그리고, 미반응의 제 1 반응 가스(131) 및 제 2 반응 가스(132) 및 반응에 의해 생성된 가스는 챔버(102)의 저부에 설치된 배기로(139)로부터 챔버(102) 밖으로 배출된다.
또한, 본 실시 형태의 성막 장치(100)에서 제 1 가스 공급로(140)에 공급되는 제 1 반응 가스(131)에 C(탄소)의 소스 가스를 포함하는 가스를 사용하고, 제 2 가스 공급로(141)에 공급되는 제 2 반응 가스에 Si의 소스 가스를 포함하는 가스를 사용하는 것도 가능하다.
그러나, 실란이나 디클로로실란이나 트리클로로실란은 반응성이 높고, 한편 프로판 등 C의 소스 가스는 Si 소스 가스에 비해 안정성이 높으므로, 성막 장치(100)와 같이 제 1 가스 공급로(140)에 공급되는 제 1 반응 가스(131)에 Si의 소스 가스를 포함하는 가스를 사용하고, 제 2 가스 공급로(141)에 공급되는 제 2 반응 가스에 C(탄소)의 소스 가스를 포함하는 가스를 사용하는 것이 바람직하다.
즉, Si 소스 가스인 실란 등은 가열되어 단독으로 분해하는 분해 반응을 일으키지만, 프로판 등 C 소스 가스는 비교적 안정적이고, 고온으로 승온된 챔버(102)내에서도 다른 구성 부재 등 접촉되어, 스스로 분해 반응을 일으킬 염려가 적다. 따라서, 상술한 바와 같이 프로판 등 C 소스 가스를 포함하는 제 2 반응 가스(132)는 반응 영역(137)내의 고온으로 가열된 SiC 웨이퍼(101)의 상방에서, 반응에 사용하는 가스의 세로 플로우를 형성시키는 데에 바람직하다.
본 실시 형태의 성막 장치(100)는 챔버(102)를 적재하는 베이스(104)를 구비하고 있다. 베이스(104)의 하면측에는 상방을 향하여 챔버(102)내까지 뻗어있는 원주 형상의 비도전성 지주(105)가 부착된다.
챔버(102)의 내부의 반응 영역(137)에는 SiC 웨이퍼(101)가 배치되는 링 형상의 서셉터(110)가 중공의 회전통(111) 상에 설치된다. 회전통(111)은 회전축(112)에 지지되고, 베이스(104)의 하면으로부터 챔버(102)내에 뻗어 있는 중공 원통 형상의 지주(105)의 주위를 둘러싸도록 설치된다.
그리고, 회전축(112)은 베어링(도시하지 않음)에 의해 지주(105)와 관계없이 자유 회전하도록 베이스(104)에 부착되고, 별도로 설치된 모터(113)에 의해 회전이 부여되도록 이루어진다. 즉, 회전축(112)이 모터(113)를 통하여 회전되면 회전축(112)에 부착된 회전통(111)이 회전하여, 회전통(111) 상에 설치된 서셉터(110)도 회전한다.
그리고, 챔버(102) 내에 뻗어 있는 중공 원통 형상의 지주(105)의 상면에는 SiC 웨이퍼(101) 표면에서의 기상 성막시에 SiC 웨이퍼(101)를 가열 가능하게 하도록, 웨이퍼 가열 수단(120)이 부착되어 있다. 또한, 지주(105)의 상단은 상부 덮개(106)로 폐쇄되어 있다.
가열에 의해 변화되는 SiC 웨이퍼(101)의 표면 온도는 챔버(102)의 상부에 설치된 방사 온도계(도시하지 않음)에 의해 측정된다. 이 때문에, 챔버(102) 및 필요한 정류판(도시하지 않음)은 석영으로 구성되는 것이 바람직하다. 이에 의해, 방사 온도계(도시하지 않음)에 의한 온도 측정이 챔버(102) 및 정류판(도시하지 않음)으로 방해받지 않도록 할 수 있다. 측정된 온도 데이터는 제어 장치(도시하지 않음)에 보내진다.
그리고, SiC 웨이퍼(101)가 소정 온도 이상이 된 경우, 제어 장치(도시하지 않음)가 수소 가스 공급부(도시하지 않음)를 제어하여 챔버(102)로의 수소 가스의 공급량을 제어한다. 또한, 제어 장치(도시하지 않음)는 후술하는 히터(121)의 출력도 제어한다.
지주(105)의 상면의 형상에 대해서는 도 1에 도시한 바와같이 지주(105)의 원통 형상으로 구멍이 설치된 도우넛 형상의 원반을 합친 형상, 즉 원통형 부재로부터 불거지도록 돌출된 부분을 갖는 형상 또는 플랜지 형상으로 해도 좋고, 또한 돌출된 부분의 주위에는 상방을 향하여 세워진 가장자리를 구비하고 있어도 좋다. 지주(105)의 상단 부분이 이러한 형상을 구비함으로써, 이하에서 설명하는 웨이퍼 가열 수단(120)의 부착을 보다 확실한 것으로 할 수 있다.
그리고, 중공 원통 형상의 지주(105)의 내부에는 2 개의 전극이 설치되어 있다. 이들 전극은 모두, 금속 몰리브덴(Mo)제의 전극봉(108)과, 전극봉(108)의 상단 부분에 고정되고 또한 부스바(123)를 지지하는 연결 부재(124)로 이루어진다.
전극의 연결 부재(124)는 전극봉(108)의 상단 부분으로부터 지주(105)의 주위 방향으로 연장되는 형상을 갖고 있다. 그 때문에, 전극봉(108)과 연결 부재(124)로 이루어진 전극은 전체로서 L자 형상의 형상을 갖고 있다. 그리고, 연결 부재(124)는 금속 몰리브덴제이고 L자 형상의 전극은 전체로서 금속 몰리브덴제이다.
지주(105)의 하단에는 전극 고정부(109)가 설치되어 있다. 전극봉(108)은 이 전극 고정부(109)를 관통하여 지주(105)의 상단측에 연장되고 또한 지주(105)에 그 하단부에서 고정된다. 또한, 전극 고정부(109)는 중공 원통 형상의 지주(105)의 하부 덮개로서의 기능도 수행하고 지주(105)의 하측을 폐쇄하고 있다.
본 발명의 실시 형태인 성막 장치(100)는 상술한 바와 같이 웨이퍼 가열 수단(120)을 갖고, 기판인 SiC 웨이퍼(101) 상에 에피택셜막을 형성하는 기상 성장시에서 SiC 웨이퍼(101)를 가열하고, SiC 웨이퍼(101)의 표면에 막을 형성하는 것이 가능하다.
웨이퍼 가열 수단(120)은 SiC 웨이퍼(101)를 가열하는 히터(121)와, 히터(121)를 고정하여 이를 지지하는 암 형상의 부스바(123)로 이루어진다. 부스바(123)는 히터(121)를 지지하는 측과는 반대측의 단부에서 상술한 연결 부재(124)에 지지되어 있다. 그리고, 볼트 고정 등에 의해 부스바(123)는 연결 부재(124)와 고정되어 일체가 되어 있다.
그리고, 히터(121)는 SiC로 구성되고, 히터(121)를 지지하는 2개의 암 형상의 부스바(123)은 도전성이고, 예를 들어 SiC를 코팅한 카본재로 이루어진다. 그리고, 상술한 바와 같이 연결 부재(124)는 전극봉(108)과 동일하게 몰리브덴에 의해 구성되어 있다. 따라서, 부스바(123)를 통하여 전극(107)으로부터 히터(121)로의 급전이 가능해져 있다.
그리고, 고정되어 일체가 된 부스바(123)와 연결 부재(124)에서는 연결 부재(124)의 하면이 지주(105) 상면, 즉 지주(105)의 원통형 부재로부터 불거지도록 돌출된 부분의 상면 중 적어도 일부와 접하고 있다. 또한, 부스바(123)와 연결 부재(124)의 적어도 한쪽이, 상술한 지주(105)의 상면의 가장자리와도 접하고 있고, 적어도 2 점의 지주에 의해 지주(105)에 고정되는 구조로 되어 있다.
전극 고정부(109)는 지주(105)의 하단 부분에 배치되어 있지만, 챔버(102)의 외측이므로, 그렇게 고온에는 노출되지 않는 것이 된다. 따라서, 내열성의 관점에서 비교적 넓은 범위로부터 재료의 선택을 하는 것이 가능하고, 적절한 내열성과 유연성을 구비한 부재를 사용하는 것이 바람직하다.
그와 같은 특성의 부재로서는 수지재가 바람직하고, 상기 조건의 온도 환경하에서도 열화되지 않고 사용이 가능한 불소 수지를 사용하여 전극 고정부(109)를 구성하는 것이 바람직하다.
다음에, 본 실시 형태의 성막 장치(100)는 챔버(102) 내에 배치된 제 1 가스 공급로(140)의 관 부분의 구조를 2중관 구조로 하는 것도 가능하다.
도 2는 본 발명의 실시 형태의 성막 장치가 갖는 제 1 가스 공급로의 다른 예의 구조를 설명하는 단면도이다.
상술한 바와 같이 성막 장치(100)에서는 제 1 가스 공급로(140)는 선단이 SiC 웨이퍼(101)의 근방까지 연장되도록 구성되어 있다. 그리고, 제 1 가스 공급로(140)는 챔버(102)내에 배치되는 부분이 관 형상 구조를 갖고 있다. 따라서, 실란 등의 Si의 소스 가스와 캐리어 가스로서의 수소 가스를 포함하는 가스를 제 1 반응 가스(131)로 하고, 제 1 가스 공급로(140)에 공급하고, SiC 웨이퍼(101)의 바로 위에 Si 소스 가스를 공급하는 것을 가능하게 하고 있다.
이 때, 도 2에 도시한 바와 같이 챔버(102) 내에 배치되는 관 부분(147)을 내부관(148)과 외부관(149)으로 이루어진 2중관 구조로 하고, 내부관(148)에 공급하는 가스와 외부관(149)에 공급되는 가스의 조성을 다른 것으로 하는 것이 가능하다. 즉, 내부관(148)에는 예를 들어 실란 등의 Si의 소스 가스와 캐리어 가스로서의 수소 가스를 포함하는 가스를 공급하고, 외부관(149)에는 예를 들어 수소 가스를 공급하도록 하여 사용하는 것이 가능하다.
이와 같이 관 구조를 2 중 구조로 함으로써 하나의 가스 공급로로 2 종의 가스를 SiC 웨이퍼(101) 표면에 공급할 수 있는 것 이외에, 관 부분(147)의 외부관(149)을 흐르는 가스의 작용에 의해 외부관(149) 자신과 함께 내부관(148)을 냉각할 수 있다. 그리고, 그 결과 내부관(148)에 공급되는 실란 등의 소스 가스를 포함하는 가스를 냉각시킬 수 있다. 따라서, 챔버(102) 내의 반응 영역(137)의 승온에 의해 실란 등 반응성이 높은 가스가 제 1 가스 고급로(140)의 관 부분(147)에서 분해 반응을 일으키는 것을 억제할 수 있다.
또한, 도 2에 도시한 바와 같이 제 1 가스 공급로(140)의 관 부분의 구조를 2 중관 구조로 하고 외부관(149)에 수소 가스를 공급하는 경우, 내부관(148)에 공급되는 가스에서의 수소 가스의 농도는 적절하게 조정되는 것이 바람직하다. 즉, 제 1 가스 공급로(140)의 구조를 2 중관 구조로 하지 않은 예에서 공급되는 제 1 반응 가스(131)의 수소 가스 농도에 비해, 제 1 가스 공급로(140)의 구조를 2 중관 구조로 하는 경우에, 내부관(148)에 공급되는 가스의 수소 가스 농도를 낮아지도록 조정하는 것이 바람직하다. 수소 가스는 외부관(149)으로부터 별도로 SiC 웨이퍼(101) 상으로 공급되므로 그 공급분을 고려하여 내부관(148)에 공급되는 가스의 수소 가스 농도를 설정하는 것이 바람직하다.
또한, 도 1에 도시한 바와 같이 본 실시 형태의 성막 장치(100)에서는 성막 대상인 SiC 웨이퍼(101)의 바로 위까지 선단이 연장되는 가스 공급로(140)가 하나 설치되어 있지만, 동일한 가스 공급관을 복수개 설치하는 것도 가능하다.
그리고, 각각의 가스 공급관에 다른 조성의 가스를 공급하는 것이 가능하다. 예를 들어 동일한 구조의 가스 공급로를 복수개 설치한 경우, 하나에 대해서는 상기한 예와 동일하게 실란 등의 Si 소스 가스를 SiC 웨이퍼(101) 상에 공급하기 위해 사용한다. 그리고, 남은 가스 공급로에 대해서는 도펀트(dopant) 가스 공급부(도시되지 않음)로부터 공급되는 도펀트 가스를, 캐리어 가스로서의 수소 가스와 함께 SiC 웨이퍼(101) 상에 공급하기 위해 사용하는 것이 가능하다. 이와 같은 도펀트 가스의 공급에 의해 불순물이 도입된 SiC 에피택셜막을 SiC 웨이퍼(101) 상에 형성하는 것이 가능해진다.
그 경우, 도펀트 가스로서는 예를 들어 TMA(트리메틸알루미늄) 가스나 TMI(트리메틸인듐) 가스 등, p형 SiC막을 형성하기 위한 도펀트 가스를 사용하는 것이 가능하다. 당연히, 그 밖의 도펀트 가스를 사용하는 것도 가능하다.
또한, 상술한 바와 같이 SiC 웨이퍼(101) 바로 위의 근방까지 연장되는 가스 공급로를 Si 소스 가스용이나 도펀트 가스용으로 복수(複數)도 받음으로써, 그것을 순차 에피택셜막 형성에 활용하여 조성이 다른 SiC 에피택셜막을 SiC 웨이퍼(101) 상에 순차 적층하여 구성된 다층막을 얻는 것도 가능해진다.
또한, 상술한 바와 같이 가스 공급로를 챔버(102)에 복수도 받는 경우에서, 예를 들어 하나가 도펀트 가스인 TMI 가스용으로 설치되어 있는 경우, TMI 가스는 상온에서도 분해될 염려가 있는 매우 반응성이 높은 가스이므로, 상기한 바와 같이 가스 공급로의 관 부분을 2중관 구조로 하는 것이 바람직하다.
즉, 2중관의 내부관에 TMI 가스를 공급하고 외부관에는 수소 가스를 공급하며, 외부관의 작용에 의해 내부관을 흐르는 TMI 가스를 냉각하고, 그 분해를 억제하는 것이 가능해진다. 동일하게 반응성이 높은 가스를 사용하여 가스 공급로의 관 부분을 통하여 SiC 웨이퍼상에 공급하고자 하는 경우, 가스 공급로의 관 부분의 구조를 2 중관 구조로 하는 것이 바람직하다.
다음에, 본 발명의 실시 형태의 성막 방법에 대해서 도 1에 도시한 성막 장치(100)를 참조하면서 설명한다.
SiC 웨이퍼(101) 상으로의 SiC 에피택셜막의 형성은 이하와 같이 하여 실시된다.
우선, SiC 웨이퍼(101)를 챔버(102)의 내부에 반입한다. 이어서, 서셉터(110) 상에 SiC 웨이퍼(101)를 배치한다. 그리고, 회전통(111)에 부수시키고, 서셉터(110) 상에 배치된 SiC 웨이퍼(101)를 50 rpm 정도로 회전시킨다.
다음에, 웨이퍼 가열 수단(120)의 히터(121)를 작동시켜 SiC 웨이퍼(101)를 가열한다. 예를 들어, 성막 온도인 1600 ℃까지 서서히 가열한다. 방사 온도계(도시되지 않음)에 의한 측정에서 SiC 웨이퍼(101)의 온도가 1600 ℃에 도달한 것을 확인한 후는 서서히 SiC 웨이퍼(101)의 회전수를 높여 간다.
제 2 가스 공급로(141)에서는 프로판 가스 공급부(134)로부터 공급되는 프로판 가스와 수소 가스 공급부(도시되지 않음)로부터 공급되는 수소 가스로 이루어진, 프로판을 포함하는 제 2 반응 가스(132)가 제 2 가스 공급로(141)에 공급된다. 그리고, 그 제 2 가스 공급로(141)로부터 정류판(도시하지 않음)을 통하여 반응 가스(115)를 반응 영역(137)에 있는 SiC 웨이퍼(101) 상에 흐르게 한다.
이 때, 제 2 반응 가스(132)가 SiC 웨이퍼(101) 면상에서 정류 상태가 되도록 정류판(135)과 SiC 웨이퍼(101)의 이간 거리(H)가 설정되어 있다.
즉, 정류판(135)의 관통 구멍(138)을 통과하여 정류되고, 하방의 SiC 웨이퍼(101)를 향하여 거의 연직으로 흐르게 하는 제 2 반응 가스(132)는 소위 세로 플로우를 형성한다.
한편, 제 1 가스 공급로(140)에서는 실란 공급부(133)로부터 공급되는 실란과 수소 가스 공급부(도시하지 않음)로부터 공급되는 수소 가스로 이루어진, 실란을 포함하는 제 1 반응 가스(131)가 제 1 가스 공급로(140)에 공급된다.
그리고, 제 1 가스 공급로(140)는 제 1 반응 가스(131)를 분출하는 선단이 반응 영역(137)에 있는 SiC 웨이퍼(101)의 근방까지 뻗어 있고, 반응 영역(137)의 SiC 웨이퍼(101) 바로 위 근방에서 제 1 반응 가스(131)와 제 2 반응 가스(132)는 처음 만나, 섞이게 된다. 즉, 성분이 다른 2 종류의 반응 가스를 SiC 웨이퍼(101)로의 도달 직전까지 혼합시키지 않고 SiC 웨이퍼(101)상으로의 공급을 실시한다.
이 때, 상술한 바와 같이 반응 영역(137)에서는 SiC 웨이퍼(101)를 향하여 흘러내리게 하는 제 2 반응 가스(132)가, SiC 웨이퍼(101)면상에서 정류 상태가 되어 있다. 따라서, 제 1 가스 공급로(140)로부터 공급된 실란을 포함하는 제 1 반응 가스(131)는 이 흐름을 타고 흘러, 제 2 반응 가스(132)와 SiC 웨이퍼(101)의 근방에서 섞여 가열되어 제 2 반응 가스(132)와 반응하고, SiC 웨이퍼(101) 표면에 SiC 에피택셜막을 형성한다.
SiC 웨이퍼(101) 상에 소정의 막두께의 SiC 에피택셜막을 형성한 후에는 제 1 반응 가스(131)와 제 2 반응 가스(132)의 공급을 종료한다. 캐리어 가스인 수소 가스의 공급도 에피택셜막의 형성의 종료와 함께 종료할 수 있지만, 방사 온도계(도시하지 않음)에 의한 측정에 의해 SiC 웨이퍼(101)가 소정의 온도보다 낮아진 것을 확인하고 나서 종료하도록 해도 좋다.
그 후에는 SiC 웨이퍼(101)가 소정의 온도까지 냉각된 것을 확인하고 나서 챔버(102)의 외부로 SiC 웨이퍼(101)를 반출한다.
이렇게 하여 SiC 에피택셜막을 SiC 웨이퍼 표면에 형성하는 경우에 반응 가스에 사용되는 소스 가스의 불필요한 분해 반응을 억제하고, 반응 가스를 좋은 효율로 에피택셜막 형성에 사용할 수 있다. 그리고, 형성되는 SiC 에피택셜막의 막두께 균일성을 높게 하는 것이 가능해지고 고품질의 SiC 에피택셜막 형성을 실현할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 변형하여 실시할 수 있다. 예를 들어, 상술한 실시 형태에서는 성막 장치의 일례로서 에피택셜 성장 장치를 들었지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 성막실내에 2 이상의 가스 성분을 포함하는 반응 가스를 공급하고, 성막실내에 배치되는 기판을 가열하여 기판의 표면에 막을 형성하는 성막 장치이면 다른 성막 장치이어도 좋다.
100, 200: 성막 장치 101: SiC 웨이퍼
102, 201: 챔버 104, 202: 베이스
105, 206: 지주 106, 212: 상부 덮개
108, 208: 전극봉 109, 207: 전극 고정부
110, 220: 서셉터 111, 223: 회전통
112, 221: 회전축 113, 222: 모터
120, 205: 웨이퍼 가열 수단 121, 209: 히터
123, 210: 부스바 124, 211: 연결 부재
131: 제 1 반응 가스 132: 제 2 반응 가스
133: 실란 공급부 134: 프로판 가스 공급부
135, 230: 정류판 136: 버퍼 영역
137: 반응 영역 138, 231: 관통 구멍
139: 배기로 140: 제 1 가스 공급로
141: 제 2 가스 공급로 147: 관부분
148: 내부관 149: 외부관
203: 웨이퍼 204: 가스 공급로
215: 반응 가스 232: 분출구

Claims (5)

  1. 성막실,
    상기 성막실 내에 규소의 소스 가스를 포함하는 제 1 반응 가스를 공급하는 제 1 가스 공급로, 및
    상기 성막실 내에 탄소의 소스 가스를 포함하고, 상기 제 1 반응 가스와는 성분이 다르며, 상기 제 1 반응 가스와 반응하는 제 2 반응 가스를 공급하는 제 2 가스 공급로를 구비하고,
    상기 제 1 반응 가스 및 상기 제 2 반응 가스를 사용하여 상기 성막실 내에 배치되는 기판상에 SiC(탄화규소)막의 성막을 실시하는 성막 장치에 있어서,
    상기 성막실의 내부에 설치되고 복수의 관통구멍을 구비하며, 상기 성막실을 버퍼 영역과 반응 영역으로 구분하는 정류판을 추가로 구비하고,
    상기 제 1 가스 공급로는 그 선단이 상기 반응 영역에 위치하고 또한 상기 반응 영역에 배치되는 상기 기판의 근방까지 뻗어 있는 구조를 갖고,
    상기 제 2 가스 공급로는 그 선단이 상기 버퍼 영역에 위치하고 상기 제 2 반응 가스를 상기 관통구멍을 통하여 상기 반응 영역에 공급하는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
  2. 제 1 항에 잇어서,
    상기 제 2 가스 공급로는 상기 성막실의 상부에 설치되어 있고,
    상기 제 2 반응 가스를 흘러내리게 하여 상기 기판상에서 상기 제 1 반응 가스와의 반응이 일어나도록 구성된 것을 특징으로 하는 성막 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 가스 공급로는 상기 성막실 내에 배치되어 있는 부분이 내부관과 외부관으로 이루어진 2중관 구조를 갖고,
    상기 내부관에는 상기 제 1 반응 가스를 공급하고, 상기 외부관에는 상기 제 1 반응 가스와 다른 조성의 가스를 공급하도록 구성된 것을 특징으로 하는 성막 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 성막실에는 추가로 별도의 가스 공급로가 1 이상 설치되어 있고, 상기 별도의 가스 공급로는 그 선단이 상기 기판의 근방까지 뻗어 있는 구조인 것을 특징으로 하는 성막 장치.
  5. 복수의 관통구멍을 갖는 정류판에 의해 버퍼 영역과 반응 영역으로 구분된 성막실의 상기 반응 영역 내에 기판을 배치하고, 선단이 상기 반응 영역에 위치하고 또한 상기 기판의 근방까지 뻗어 있는 제 1 가스 공급로로부터 규소의 소스 가스를 포함하는 제 1 반응 가스를 공급하고, 또한 상기 성막실의 상부에 설치되고 선단이 상기 버퍼 영역에 위치하는 제 2 가스 공급로로부터 탄소의 소스 가스를 포함하며 상기 제 1 반응 가스와는 성분이 다르고 상기 제 1 반응 가스와 반응하는 제 2 반응 가스를 상기 버퍼 영역에 공급하여 이를 상기 관통구멍을 통하여 상기 기판을 향하여 흘러내리게 함으로써 상기 기판상에 SiC막을 형성하는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
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