KR20140116818A - 성막 장치 및 성막 방법 - Google Patents

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이사호 가마타
마사히코 이토
마사미 나이토
히로아키 후지바야시
아유무 아다치
고이치 니시카와
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가부시키가이샤 뉴플레어 테크놀로지
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Abstract

기판의 반입시 및 반출시, 성막 처리가 실시되는 공간, 하부 히터 (16) 가 있는 공간, 및 상부 히터 (19) 가 있는 공간을 불활성 가스의 분위기로 한다.

Description

성막 장치 및 성막 방법{APPARATUS FOR FILM FORMATION AND METHOD FOR FILM FORMATION}
본 발명의 실시형태는 성막 장치 및 성막 방법에 관한 것이다.
최근, 고내압의 파워 반도체 디바이스로의 이용이 기대되고 있는 재료로서, SiC (탄화규소 (실리콘카바이드)) 가 있다. SiC 를 에피택셜 성장시켜 SiC 단결정 박막을 얻고자 하는 경우, 기판을 1500 ℃ 이상의 고온으로 할 필요가 있다. 이 때문에, 기판을 하방으로부터 가열하는 하부 히터와 상방으로부터 가열하는 상부 히터가 형성된다.
그리고, 이들 히터를 반응 가스 등의 부식성 가스로부터 보호하기 위해, 이들 히터는, 그 주변을 예를 들어 아르곤 가스 등의 불활성 가스로 퍼지하고 있다. 특히 카본제의 하부 히터는, 반응 가스 등의 부식성 가스에 의해 1000 ℃ 정도의 온도에서 부식되기 때문에, 성막 처리 중에는 하부 히터가 있는 공간은 완전히 불활성 가스의 분위기로 되어 있다.
그러나, 성막 처리 중에는, 하부 히터가 있는 공간과 성막 처리가 실시되는 공간이 서셉터에 재치된 기판에 의해 격리되고, 하부 히터가 있는 공간은 불활성 가스로 퍼지되어 있지만, 성막 처리 전후의 기판의 반입시나 반출시에는, 기판이 서셉터에 재치되어 있지 않기 때문에, 양 공간이 도통 상태가 되어, 반응 가스 등의 부식성 가스가 하부 히터가 있는 공간에 혼입된다. 그리고, 그 후의 성막 온도까지 가열하였을 때에 혼입된 부식성 가스에 의해 하부 히터가 부식된다. 또, 기판의 반입·반출은, 하부 히터가 부식성 가스에 의해 부식되는 온도 이하로 할 필요가 있어, 성막 처리 전후의 기판의 반입·반출을 실시할 때의 반송 온도를 높여 생산성을 향상시킬 수 없다는 문제가 있었다.
본 발명은, 이와 같은 문제를 감안하여 이루어진 것으로서, 기판의 반입시 또는 반출시에 부식성 가스가 하부 히터가 있는 공간에 혼입되는 것을 방지하여, 하부 히터가 부식성 가스에 의해 부식되는 것을 방지함과 함께, 고온하에서의 기판의 반입 또는 반출을 가능하게 함으로써 생산성의 향상을 도모할 수 있는 성막 장치 및 성막 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 양태의 성막 장치는, 반송된 기판을 성막 처리하는 성막실과, 성막실의 내벽과 성막 처리가 실시되는 공간을 구분하는 중공 통상 (中空 筒狀) 의 라이너와, 기판이 재치되는 서셉터와, 서셉터를 그 상부에서 지지하는 회전통과, 성막실의 하방에 배치되고 회전통을 회전시키는 회전축과, 회전통의 내부에 배치되고, 서셉터 및 기판을 하방으로부터 가열하는 카본제의 제 1 히터와, 라이너와 내벽 사이에 배치되고, 서셉터 및 기판을 상방으로부터 가열하는 제 2 히터와, 서셉터가 소정의 반송 온도 및 소정의 성막 온도가 되도록, 제 1 및 제 2 히터의 온도를 제어하는 온도 제어부와, 서셉터의 온도를 검출하는 온도 검출부와, 성막실의 상부에 형성되고, 라이너의 내측에 수소 가스 및 소스 가스를 함유하는 반응 가스 및 불활성 가스 중 적어도 일방을 공급하는 제 1 가스 공급부와, 라이너와 내벽 사이에 불활성 가스를 공급하는 제 2 가스 공급부와, 회전통의 내부에 불활성 가스를 공급하는 제 3 가스 공급부와, 소정의 반송 온도에서 성막실에 기판을 반입하거나 또는 성막실로부터 기판을 반출하는 반송부와, 적어도 반송부에 의한 기판의 반입 또는 반출시에 제 1 내지 제 3 가스 공급부로부터 불활성 가스를 공급하고, 기판이 서셉터에 재치되고 서셉터가 소정의 성막 온도일 때, 제 1 가스 공급부로부터 반응 가스를 공급하고, 제 2 및 제 3 가스 공급부로부터 불활성 가스를 공급하도록 제어하는 가스 공급 제어부를 갖는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명의 일 양태의 성막 방법은, 기판에 성막 처리가 실시되는 성막실에 있어서, 제 1 가스 공급부로부터, 성막실의 내벽과 성막 처리가 실시되는 공간을 구분하는 중공 통상의 라이너의 내측에 불활성 가스를 공급하고, 제 2 가스 공급부로부터, 라이너와 내벽 사이에 불활성 가스를 공급하고, 제 3 가스 공급부로부터, 성막실 내에 배치되고, 기판이 재치되는 서셉터를 그 상부에서 지지하는 회전통의 내부에 불활성 가스를 공급하고, 서셉터의 온도가 소정의 반송 온도가 되도록 가열 제어하고, 기판을 반응실 내에 반입하고, 기판을 서셉터에 재치한 후, 제 1 가스 공급부로부터의 가스의 공급을 불활성 가스에서 수소 가스로 전환시키면서, 기판을 소정의 성막 온도까지 승온시키고, 기판의 온도를 소정의 성막 온도가 되도록 제어하면서 제 1 가스 공급부로부터 수소 가스와 소스 가스를 함유하는 반응 가스를 공급하여 기판 상에 소정의 성막 처리를 실시하고, 소정의 성막 처리 후, 제 1 가스 공급부로부터의 소스 가스의 공급을 정지하고, 수소 가스에서 불활성 가스로 전환시키면서, 서셉터의 온도를 소정의 반송 온도로 제어한 후, 서셉터 상으로부터 기판을 반출하는 것을 특징으로 한다.
도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 관련된 성막 장치의 단면도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시형태의 동작을 설명하기 위한 플로우 차트이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 또한, 본 발명은 이 실시형태에 한정되는 것은 아니다.
도 1 에 본 실시형태인 SiC 를 에피택셜 성장시키는 성막 장치의 단면도를 나타낸다. 도시와 같이, 기판 (W) 이 성막 처리되는 성막실 (100) 에는, 성막실 (100) 의 내벽과 성막 처리가 실시되는 공간을 구분하는 중공 통상의 라이너 (11) 가 설치되어 있다.
성막실 (100) 의 내부에는, 성막 처리되는 기판 (W) 이 재치되는 고리형의 서셉터 (13) 와, 그 서셉터 (13) 를 그 상부에서 지지하는 회전통 (14) 과, 성막실 (100) 의 하방에 배치되고 회전통 (14) 을 회전시키는 회전축 (15) 이 설치되어 있다. 그리고, 이 회전축 (15) 을 구동시키는 회전 구동부 (50) 가 설치되어 있다. 또한, 서셉터 (13) 는, 예를 들어, SiC 나 C 등의 기재의 표면이 고내열성의 SiC 층 또는 TaC 층으로 덮여 있는 것을 사용할 수 있다. 회전통 (14) 의 내부에는, 서셉터 (13) 및 기판 (W) 을 하방으로부터 가열하기 위한 카본제의 하부 히터 (16) 가 설치되어 있다. 하부 히터 (16) 의 하부에는 단열재 (17) 가 설치되어 있다. 또, 회전통 (14) 의 내부에는, 기판 (W) 을 서셉터 (13) 에 재치할 때, 또는 기판 (W) 을 서셉터 (13) 로부터 분리할 때에 작동시키는 스러스트 기구 (18) 가 설치되어 있다.
성막실 (100) 의 내벽과 라이너 (11) 로 형성된 공간에는, 서셉터 (13) 및 기판 (W) 을 상방으로부터 가열하기 위한 상부 히터 (19) 가 설치되어 있다. 상부 히터 (19) 와 성막실 (100) 의 내벽 사이에는 단열재 (20) 가 설치되어 있다.
성막실 (100) 의 상방에는, 내부의 성막 처리가 실시되는 라이너 (11) 의 내측의 공간에 가스를 공급하는 복수의 가스 공급구 (1a, 1b, 1c, 1d) 가 설치되어 있다. 가스 공급구 (1a, 1b) 에는, 유량 조정용 밸브 (21) 를 통하여 불활성 가스와, 유량 조정용 밸브 (22a) 를 통하여 수소 가스, 밸브 (22b) 를 통하여 형성되는 막인 SiC 의 소스 가스 (이하 SiC 소스 가스로 기재한다) 를 함유하는 가스가, 각각 유량이 제어되어 반응 가스로서 공급된다. 가스 공급구 (1c, 1d) 에는, 유량 조정용 밸브 (23) 를 통하여 불활성 가스가 그 유량이 제어되어 공급된다. 또, 성막실 (100) 의 하방에는, 가스를 배출하는 가스 배출구 (12) 가 설치되어 있다. 또한, 밸브 (22a, 22b) 는 가스 공급구 (1a, 1b) 에 가까운 곳에 설치되는 것이 바람직하다.
성막실 (100) 의 내벽과 라이너 (11) 로 형성된 공간의 성막실 (100) 의 측벽에는, 이 공간에 불활성 가스를 공급하는 가스 공급구 (2) 가 설치되어 있다. 가스 공급구 (2) 에는, 유량 조정용 밸브 (24) 를 통하여 불활성 가스가 그 유량이 제어되어 공급된다.
회전통 (14) 의 저부로부터 회전통 (14) 내부에 불활성 가스를 공급하는 가스 공급구 (3) 가 설치되어 있다. 가스 공급구 (3) 에는, 유량 조정용 밸브 (25) 를 통하여 불활성 가스가 그 유량이 제어되어 공급되도록 구성되어 있다.
가스 공급구 (1a, 1b, 1c, 1d, 2, 3) 에 공급되는 가스의 유량을 제어하기 위해, 유량 조정용 밸브 (21, 22a, 22b, 23, 24, 25) 를 제어하는 가스 공급 제어부 (30) 가 설치되어 있다. 또한, 유량 조정용 밸브 (21, 22a, 22b, 23, 24, 25) 는, 각각 유량 컨트롤러와 밸브가 1 세트로 된 부품을 사용해도 된다.
성막실 (100) 의 상방에는, 예를 들어 방사 온도계 등에 의해 구성되고, 기판 (W) 및 서셉터 (13) 의 온도를 검출하는 온도계 (26) 가 설치되어 있다. 이 온도계 (26) 는, 하부 히터 (16) 및 상부 히터 (19) 의 온도를 제어하는 온도 제어부 (40) 에 접속되어 있다.
성막실 (100) 의 측벽에는, 기판 (W) 을 외부에서 성막실 (100) 로 반입하거나, 또는 기판 (W) 을 성막실 (100) 에서 외부로 반출하기 위한 게이트 (4) 가 설치되어 있다. 성막실 (100) 의 외부에는, 게이트 (4) 를 통하여 기판 (W) 을 성막실 (100) 에 반입하여 서셉터 (13) 에 재치하거나, 또는 기판 (W) 을 서셉터 (13) 로부터 분리하여 성막실 (100) 로부터 반출하기 위한 반송 암 (5) 을 갖는 반송부 (60) 가 설치되어 있다. 또한, 반송 암 (5) 의 핸드부 (5a) 는, 예를 들어, 고내열성의 C, SiC 및 석영 중 적어도 어느 재료를 포함하는 것을 사용할 수 있다.
또한, 가스 공급 제어부 (30), 온도 제어부 (40), 회전 구동부 (50), 및 반송부 (60) 에 접속되고, 이들을 통괄하여 제어하는 주제어 장치 (70) 가 설치되어 있다.
이와 같은 구성의 성막 장치를 사용하여, 기판 (W) 에 SiC 를 에피택셜 성장시키는 성막 방법에 대해, 도 2 에 나타내는 플로우 차트를 사용하여 설명한다.
주제어 장치 (70) 로부터 가스 공급 제어부 (30) 에 대하여, 가스 공급구 (1c, 1d, 2, 3) 에 불활성 가스가 공급되도록 지시한다. 또한, 불활성 가스로는, Ar 가스 및 He 가스 중 적어도 일방을 함유하는 것이 바람직하다. 이 지시에 기초하여, 가스 공급 제어부 (30) 는, 가스 공급구 (1a, 1b) 에 반응 가스를 공급하는 경로에 있는 밸브 (22a, 22b) 를 닫음과 함께, 가스 공급구 (1c, 1d) 에 불활성 가스를 공급하는 경로에 있는 밸브 (23), 가스 공급구 (2) 에 불활성 가스를 공급하는 경로에 있는 밸브 (24), 및 가스 공급구 (3) 에 불활성 가스를 공급하는 경로에 있는 밸브 (25) 를 연다. 이로써, 성막실 (100) 내부의 성막 처리가 실시되는 공간, 회전통 (14) 내부의 카본제의 하부 히터 (16) 가 수용되어 있는 공간, 및 성막실 (100) 의 내벽과 라이너 (11) 로 형성되고 상부 히터 (19) 가 수용되어 있는 공간 전부에 불활성 가스가 공급되고, 이들 공간은 불활성 가스의 분위기로 된다 (STEP 1).
그리고, 주제어 장치 (70) 로부터 온도 제어부 (40) 에 대하여, 서셉터 (13) 가 소정의 반송 온도가 되도록 지시한다. 이 지시에 기초하여 온도 제어부 (40) 는, 하부 히터 (16) 및 상부 히터 (19) 를 제어하여, 온도계 (26) 에 의해 검출되는 서셉터 (13) 의 온도가 소정의 반송 온도, 예를 들어 1000 ℃ 가 될 때까지 가열한다 (STEP 2).
서셉터 (13) 의 온도가 소정의 반송 온도에 도달하면 (STEP 3), 주제어 장치 (70) 는 반송부 (60) 에 대하여, 기판 (W) 의 반입 지시를 내린다. 이 지시에 기초하여 반송부 (60) 는, 반송 암 (5) 에 의해 게이트 (4) 를 통하여 기판 (W) 을 성막실 (100) 내에 반입하고, 스러스트 기구 (18) 를 사용하여 기판 (W) 을 서셉터 (13) 에 재치한다 (STEP 4).
기판 (W) 이 서셉터 (13) 에 재치되면, 주제어 장치 (70) 는, 가스 공급 제어부 (30) 에 대하여, 가스 공급구 (1a, 1b) 에 공급하는 가스를 불활성 가스에서 수소 가스로 전환시키는 지시를 실시한다. 이 지시에 기초하여, 가스 공급 제어부 (30) 는, 밸브 (22a, 23) 를 제어하여 성막실 (100) 내에 공급되는 가스를 불활성 가스에서 수소 가스로 전환시킨다. 이 때, 성막실 (100) 내의 압력 변동이 400 ㎩ 이내가 되도록, 밸브 (23) 를 제어하여 가스 공급구 (1c, 1d) 에 공급되는 불활성 가스의 비율을 점차 감소시킴과 함께, 밸브 (22a) 를 제어하여 가스 공급구 (1a, 1b) 에 공급되는 수소 가스의 비율을 점차 증가시켜, 최종적으로는 성막실 (100) 내에 수소 가스만이 공급된다. 또한, 이 때, 가스 공급구 (2, 3) 에 대한 불활성 가스의 공급은 계속된다. 이와 같은 가스의 전환과 병행하여, 온도 제어부 (40) 에 대하여, 서셉터 (13) 및 기판 (W) 의 온도가 소정의 성막 온도가 되도록 지시한다. 이 지시에 기초하여, 온도 제어부 (40) 는 하부 히터 (16) 및 상부 히터 (19) 를 제어하여, 온도계 (26) 에 의해 검출되는 서셉터 (13) 및 기판 (W) 의 온도가 소정의 성막 온도, 예를 들어 1600 ℃ 가 될 때까지 가열한다 (STEP 5).
이 가스의 전환과 승온이 완료되면 (STEP 6), 주제어 장치로부터의 지시로, 가스 공급 제어부 (30), 온도 제어부 (40) 및 회전 구동부 (50) 의 제어에 의해 소정 조건에서 기판 (W) 의 성막 처리가 실시된다 (STEP 7).
이 성막 처리에 있어서는, 온도 제어부 (40) 의 제어에 의해 서셉터 (13) 및 기판 (W) 의 온도가 소정의 성막 온도, 예를 들어 1600 ℃ 로 유지된 상태에서, 회전 구동부 (50) 에 의해 서셉터 (13) 및 기판 (W) 이 소정의 회전 속도로 회전된다. 그리고, 가스 공급 제어부 (30) 의 제어에 의해 밸브 (22a, 22b) 가 제어되어, 가스 공급구 (1a, 1b) 에서 성막실 (100) 내로 수소 가스에 추가하여 SiC 소스 가스가 반응 가스로서 공급된다. 공급된 반응 가스가 기판 (W) 상에 도달함으로써, 기판 (W) 상에 SiC 의 에피택셜막이 형성된다. 그리고, 잉여의 반응 가스는 가스 배출구 (12) 로부터 배출된다. 또한, 이 성막 처리 중에도 가스 공급구 (1c, 1d, 2, 3) 에 대한 불활성 가스의 공급은 계속되고 있어, 회전통 (14) 내부의 카본제의 하부 히터 (16) 가 수용되어 있는 공간, 및 성막실 (100) 의 내벽과 라이너 (11) 로 형성되고 상부 히터 (19) 가 수용되어 있는 공간이 불활성 가스의 분위기로 되어 있다.
성막 처리가 종료되면 (STEP 8), 주제어 장치 (70) 는, 가스 공급 제어부 (30) 에 성막실 (100) 내에 공급하는 가스를 반응 가스에서 불활성 가스로 전환시키는 지시를 실시한다. 이 지시에 기초하여, 가스 공급 제어부 (30) 는, 먼저, 밸브 (22b) 를 제어하여 수소 가스를 공급한 채로 SiC 소스 가스의 공급을 정지한다. 그리고, 밸브 (22a, 23) 를 제어하여 성막실 (100) 내에 공급되는 가스를 수소 가스에서 불활성 가스로 전환시킨다. 이 때, 성막실 (100) 내의 압력 변동이 400 ㎩ 이내가 되도록, 밸브 (23) 를 제어하여 가스 공급구 (1c, 1d) 에 공급되는 불활성 가스의 비율을 점차 증가시킴과 함께, 밸브 (22a) 를 제어하여 가스 공급구 (1a, 1b) 에 공급되는 수소 가스의 비율을 점차 감소시켜, 최종적으로는 가스 공급구 (1a, 1b) 에 불활성 가스만이 공급된다. 또한, 밸브 (21) 를 제어하여 가스 공급구 (1a, 1b) 에 불활성 가스를 공급하고, 경로 중에 잔존하는 수소 가스를 성막실 (100) 내로 배출한다. 또한, 이 때, 가스 공급구 (1c, 1d, 2, 3) 에 대한 불활성 가스의 공급은 계속된다. 이 가스의 전환과 병행하여, 주제어 장치 (70) 는, 온도 제어부 (40) 에 서셉터 (13) 및 기판 (W) 의 온도를 소정의 반송 온도, 예를 들어 1000 ℃ 로 하도록 지시를 실시한다. 이 지시에 기초하여 온도 제어부 (40) 는 하부 히터 (16) 및 상부 히터 (19) 를 제어하여, 온도계 (26) 에 의해 검출되는 서셉터 (13) 및 기판 (W) 의 온도가 소정의 반송 온도가 되도록 강온시킨다 (STEP 9).
이 가스의 전환과 강온이 완료되면 (STEP 10), 주제어 장치 (70) 는 반송부 (60) 에 대하여, 기판 (W) 의 반출을 지시한다. 이 지시에 기초하여 반송부 (60) 는, 스러스트 기구 (18) 를 사용하여 기판 (W) 을 서셉터 (13) 로부터 분리하고, 반송 암 (5) 에 의해 게이트 (4) 를 통하여 기판 (W) 을 성막실 (100) 밖으로 반출한다. 또한, 기판 (W) 을 서셉터 (13) 로부터 분리할 때부터 소정 시간이 경과할 때까지의 동안, 주제어 장치 (70) 의 지시에 의해, 가스 공급 제어부 (30) 는 밸브 (25) 를 제어하여 가스 공급구 (3) 에 공급되는 불활성 가스의 공급량을 약간 증가시킨다. 이와 같이, 가스 공급구 (3) 에 공급되는 불활성 가스의 공급량을 약간 증가시킴으로써, 기판 (W) 을 서셉터 (13) 로부터 분리한 것에 기인하여 성막실 (100) 내부의 성막 처리가 실시되는 공간에 잔존하는 반응 가스가, 회전통 (14) 내부의 카본제의 하부 히터 (16) 가 수용되어 있는 공간에 유입되는 것을 방지할 수 있다 (STEP 11).
기판 (W) 이 반출되면, 주제어 장치 (70) 로부터 가스 공급 제어부 (30) 에 가스 공급구 (1c, 1d, 2, 3) 에 대한 불활성 가스의 공급이 계속되도록 지시하고, 이 지시에 기초하여 가스 공급 제어부 (30) 는, 가스 공급구 (1a, 1b) 에 반응 가스를 공급하는 경로에 있는 밸브 (22a, 22b) 는 닫힌 상태, 가스 공급구 (1c, 1d) 에 불활성 가스를 공급하는 경로에 있는 밸브 (23), 가스 공급구 (2) 에 불활성 가스를 공급하는 경로에 있는 밸브 (24), 및 가스 공급구 (3) 에 불활성 가스를 공급하는 경로에 있는 밸브 (25) 는 열린 상태를 계속한다. 이로써, 성막실 (100) 내부의 성막 처리가 실시되는 공간, 회전통 (14) 내부의 카본제의 하부 히터 (16) 가 수용되어 있는 공간, 및 성막실 (100) 의 내벽과 라이너 (11) 로 형성되고 상부 히터 (19) 가 수용되어 있는 공간 전부가 불활성 가스의 분위기의 상태를 계속한다 (STEP 12).
또한, 그 후, 다음 기판 (W) 의 성막 처리를 실시하려면, 상기 STEP 4 로 되돌아가 속행하면 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 의하면, 기판 (W) 이 서셉터 (13) 에 재치되어 있는 경우뿐만 아니라, 기판 (W) 이 서셉터 (13) 에 재치되기 전과 기판 (W) 이 서셉터 (13) 로부터 분리된 후의, 성막실 (100) 내부의 성막 처리가 실시되는 공간과 회전통 (14) 내부의 카본제의 하부 히터 (16) 가 수용되어 있는 공간이 도통하는 상태인 경우에도, 회전통 (14) 내부의 카본제의 하부 히터 (16) 가 수용되어 있는 공간에 반응 가스가 혼입되지 않아, 이 공간은 불활성 가스의 분위기로 되어 있다. 따라서, 카본제의 하부 히터 (16) 가 반응 가스에 노출되지 않기 때문에, 반응성 가스에 함유되는 수소 가스에 의한 부식이 억제된다.
그리고, 이와 같이 카본제의 하부 히터 (16) 의 부식이 억제되기 때문에, 성막 온도가 1500 ℃ ∼ 1700 ℃ 로 고온이어도, 예를 들어 히터 온도를 1000 ℃ 로 하였을 때의 서셉터 온도 900 ℃ 이상이고 성막 온도 이하에서의 기판의 반입 및 반출이 가능해져, 생산성의 향상을 도모하는 것이 가능해진다.
또, 성막실 (100) 내에 공급되는 가스를 불활성 가스에서 반응 가스 (수소 가스) 로 전환시킬 때, 반응 가스 (수소 가스) 에서 불활성 가스로 전환시킬 때에 성막실 (100) 내의 압력 변동을 400 ㎩ 이내로 하였는데, 압력 변동을 400 ㎩ 이내로 억제함으로써, 성막실 (100) 내에 부착된 반응 생성물의 말아 올림에 의한 파티클의 발생을 억제하는 것이 가능해진다.
또, 상기 설명에서는, SiC 를 에피택셜 성장시키는 경우에 대해 설명하였는데, SiC 의 에피택셜 성장과 같이, 고온에서의 성막이 실시되는 경우에 특히 바람직하게 사용할 수 있다. 그러나, 이것에 한정되는 것은 아니며, 성막실 내에 반응 가스를 공급하고, 성막실 내에 재치되는 기판을 가열하여 기판의 표면에 막을 형성하는 성막 장치 또는 성막 방법이면 적용할 수 있다.
또, 상기 실시형태에서는, 기판을 회전시키면서 성막하는 예에 대해 서술하였는데, 이것에 한정되는 것은 아니며, 기판을 회전시키지 않고 성막하는 경우에도 본 발명을 적용할 수 있다. 그 밖에, 본 발명의 요소를 구비하고, 당업자가 적절히 설계 변경할 수 있는 모든 성막 장치 및 각 부재의 형상은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (15)

  1. 반송된 기판을 성막 처리하는 성막실과,
    상기 성막실의 내벽과 성막 처리가 실시되는 공간을 구분하는 중공 통상 (中空 筒狀) 의 라이너와,
    상기 기판이 재치되는 서셉터와,
    상기 서셉터를 그 상부에서 지지하는 회전통과,
    상기 성막실의 하방에 배치되고 상기 회전통을 회전시키는 회전축과,
    상기 회전통의 내부에 배치되고, 상기 서셉터 및 상기 기판을 하방으로부터 가열하는 카본제의 제 1 히터와,
    상기 라이너와 상기 내벽 사이에 배치되고, 상기 서셉터 및 상기 기판을 상방으로부터 가열하는 제 2 히터와,
    상기 서셉터가 소정의 반송 온도 및 소정의 성막 온도가 되도록, 상기 제 1 및 제 2 히터의 온도를 제어하는 온도 제어부와,
    상기 서셉터의 온도를 검출하는 온도 검출부와,
    상기 성막실의 상부에 형성되고, 상기 라이너의 내측에 수소 가스 및 소스 가스를 함유하는 반응 가스 및 불활성 가스 중 적어도 일방을 공급하는 제 1 가스 공급부와,
    상기 라이너와 상기 내벽 사이에 불활성 가스를 공급하는 제 2 가스 공급부와,
    상기 회전통의 내부에 불활성 가스를 공급하는 제 3 가스 공급부와,
    상기 소정의 반송 온도에서 상기 성막실에 상기 기판을 반입하거나 또는 상기 성막실로부터 상기 기판을 반출하는 반송부와,
    적어도 상기 반송부에 의한 상기 기판의 반입 또는 반출시에 상기 제 1 내지 제 3 가스 공급부로부터 상기 불활성 가스를 공급하고, 상기 기판이 상기 서셉터에 재치되고 상기 서셉터가 상기 소정의 성막 온도일 때, 상기 제 1 가스 공급부로부터 상기 반응 가스를 공급하고, 상기 제 2 및 제 3 가스 공급부로부터 불활성 가스를 공급하도록 제어하는 가스 공급 제어부를 갖는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 반송부는, 상기 온도 검출부에 의해 검출된 상기 서셉터의 온도가 900 ℃ 이상 1700 ℃ 이하일 때에 상기 성막실에 상기 기판을 반입하거나 또는 상기 성막실로부터 상기 기판을 반출하는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 가스 공급 제어부는, 상기 성막실 내의 압력 변동이 400 ㎩ 이내가 되도록, 상기 제 1 가스 공급부로부터 공급되는 상기 불활성 가스 및 상기 수소 가스의 공급량을 각각 제어하고, 상기 불활성 가스와 상기 수소 가스의 전환을 실시하는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 온도 제어부는, 상기 가스 공급 제어부에 의한 상기 제 1 가스 공급부로부터 공급되는 가스의 상기 불활성 가스에서 상기 수소 가스로의 전환에 수반하여, 상기 기판의 온도를 1500 ℃ ∼ 1700 ℃ 까지 승온시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 불활성 가스는, Ar 가스 및 He 가스 중 적어도 일방을 함유하는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 서셉터는, 그 표면에 SiC 층 또는 TaC 층을 갖는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 반송부는 반송 암을 갖고, 상기 반송 암의 핸드부는 C, SiC 및 석영 중 적어도 어느 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 성막 장치.
  8. 기판에 성막 처리가 실시되는 성막실에서,
    제 1 가스 공급부로부터, 상기 성막실의 내벽과 성막 처리가 실시되는 공간을 구분하는 중공 통상의 라이너의 내측에 불활성 가스를 공급하고,
    제 2 가스 공급부로부터, 상기 라이너와 상기 내벽 사이에 불활성 가스를 공급하고,
    제 3 가스 공급부로부터, 상기 성막실 내에 배치되고, 상기 기판이 재치되는 서셉터를 그 상부에서 지지하는 회전통의 내부에 불활성 가스를 공급하고,
    상기 서셉터의 온도가 소정의 반송 온도가 되도록 가열 제어하고,
    상기 기판을 상기 반응실 내에 반입하고,
    상기 기판을 상기 서셉터에 재치한 후, 상기 제 1 가스 공급부로부터의 가스의 공급을 상기 불활성 가스에서 수소 가스로 전환시키면서, 상기 기판을 소정의 성막 온도까지 승온시키고,
    상기 기판의 온도를 상기 소정의 성막 온도가 되도록 제어하면서 상기 제 1 가스 공급부로부터 상기 수소 가스와 소스 가스를 함유하는 반응 가스를 공급하여 상기 기판 상에 소정의 성막 처리를 실시하고,
    상기 소정의 성막 처리 후, 상기 제 1 가스 공급부로부터의 소스 가스의 공급을 정지하고,
    상기 수소 가스에서 상기 불활성 가스로 전환시키면서, 상기 서셉터의 온도를 소정의 반송 온도로 제어한 후, 상기 서셉터 상으로부터 상기 기판을 반출하는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 소정의 반송 온도는, 900 ℃ 이상 상기 소정의 성막 온도 이하인 것을 특징으로 하는 성막 방법.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 성막실 내의 압력 변동이 400 ㎩ 이내가 되도록, 상기 불활성 가스 및 상기 수소 가스의 공급량을 각각 제어하고, 상기 불활성 가스와 상기 수소 가스의 전환을 실시하는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
  11. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 소정의 성막 온도는, 1500 ℃ ∼ 1700 ℃ 인 것을 특징으로 하는 성막 방법.
  12. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 불활성 가스는, Ar 가스 및 He 가스 중 적어도 일방을 함유하는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
  13. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 서셉터는, 그 표면에 SiC 층 또는 TaC 층을 갖는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
  14. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 기판의 반입 및 반출은, C, SiC 및 석영 중 적어도 어느 것을 포함하는 핸드부를 갖는 반송 암을 사용하여 실시되는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
  15. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 반응 가스는, SiC 소스 가스를 함유하는 것을 특징으로 하는 성막 방법.
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