TWI438828B - Film forming apparatus and film forming method - Google Patents

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TWI438828B
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Eisuke Morisaki
Hirokatsu Kobayashi
Jun Yoshikawa
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Tokyo Electron Ltd
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Description

成膜裝置及成膜方法
本發明是關於以感應加熱來對基板上進行成膜之成膜裝置、及以感應加熱來對基板上進行成膜之成膜方法。
磊晶成長法係能夠使在基板結晶上具有與基板結晶的結晶方位相同的結晶方位之單結晶成長，應用在各種領域。
例如，日本專利文獻1及日本專利文獻2中揭示，以磊晶成長法，使Si(矽)成長，製造矽晶圓的方法。
上述的磊晶成長，由於是將原料氣體進行熱分解，故當作成膜對象的基板，最好是以高於原料氣體的分解溫度之溫度，均等地進行加熱。因而，會有基板的加熱採用例如以線圈進行感應加熱的情況。
專利文獻1：日本專利特開平9－232275號公報 專利文獻2：日本專利特開2004－323900號公報
但是，原料氣體當中還包括熱分解溫度很高的氣體，由於必須更加升高加熱溫度，會有因構成上述成膜用的成膜裝置而導致問題的情況。例如，以線圈進行感應加熱，溫度均等性優於電熱器的加熱裝置，但採用熱分解溫度很 高的氣體的情況，必須更加升高加熱溫度，會有加熱對象均等加熱變困難的情況。另外，例如，還會有對應於成膜氣體流，在成膜氣體流的上游側，基板的溫度變低，在成膜氣體流的下游側，溫度變高的情況。進而，進行感應加熱的情況，會有保持在持基板之基板保持部的中心部與周緣部產生溫度差的情況。
如此，惡化基板溫度的均等性會導致不均等的成膜，基板的面內、或不同基板之間，膜厚或膜質的差變大，擔心會導致成膜變不穩定。
於是，本發明中，提供既新型又會解決上述的問題的成膜裝置及成膜方法為總括性課題。
本發明的具體性課題係提供能夠以感應加熱來將分解溫度很高的成膜氣體予以分解，進行均等性良好的成膜之成膜裝置、及能夠以感應加熱來將分解溫度很高的成膜氣體予以分解，進行均等性良好的成膜之成膜方法。
依據本發明的第1項為提供成膜裝置，該成膜裝置，具有：對屬於減壓空間的內部供應成膜氣體之處理容器、及被設置在減壓空間且保持基板之基板保持部、及將基板保持部予以感應加熱，以使基板上生成成膜氣體所形成的膜，且被分割成複數個區域之線圈、及對複數個的每個區域，控制線圈之線圈控制部。
依據本發明的第2項為提供成膜裝置，如同第1項的 成膜裝置，其中，線圈控制部係依照前述溫度偵測器所偵測的溫度，控制線圈。
依據本發明的第3項為提供成膜裝置，如同第1或2項的成膜裝置，其中，線圈控制部具有控制對複數個的每個區域所施加之高頻電力的大小之電力控制部。
依據本發明的第4項為提供成膜裝置，如同第1至3項中任一項的成膜裝置，其中，線圈控制部具有控制對複數個的每個區域所施加之高頻電力的時序之時序控制部。
依據本發明的第5項為提供成膜裝置，如同第1至4項中任一項的成膜裝置，其中，線圈控制部具有控制對複數個的每個區域所施加之高頻電力的頻率之頻率控制部。
依據本發明的第6項為提供成膜裝置，如同第1至5項中任一項的成膜裝置，其中，線圈係對應於處理容器內的成膜氣體流來分割。
依據本發明的第7項為提供成膜裝置，線圈係沿著對應於複數片基板的配置之同心圓來分割。
依據本發明的第8項為提供成膜方法，該成膜方法，具有以下的步驟：對被設置在處理容器內的基板保持部所保持之基板，供應成膜氣體之步驟、及對複數個的每個區域，控制被分割成複數個區域的線圈來將基板保持部予以感應加熱，在基板上進行磊晶成長之步驟。
依據本發明的第9項為提供成膜方法，如同第8項的成膜方法，其中，線圈係依照經由被設置在基板保持部之溫度偵測部所偵測的溫度來進行控制。
依據本發明的第10項為提供成膜方法，如同第8或9項的成膜方法，其中，對線圈的複數個區域，控制被施加高頻電力的大小。
依據本發明的第11項為提供成膜方法，如同第8至10項中任一項的成膜方法，其中，對線圈的複數個區域，控制被施加高頻電力的時序。
依據本發明的第12項為提供成膜方法，如同第8至11項中任一項的成膜方法，其中，對線圈的複數個區域，控制被施加高頻電力的頻率。
依據本發明的第13項為提供成膜方法，如同第8至12項中任一項的成膜方法，其中，線圈係對應於處理器內的成膜氣體流來分割。
依據本發明的第14項為提供成膜方法，如同第8至12項中任一項的成膜方法，其中，線圈係沿著對應於複數片基板的配置之同心圓來分割。
依據本發明的第15項為提供成膜方法，如同第8至14項中任一項的成膜方法，其中，進行磊晶成長的步驟中，在基板上形成以Si及C為主成分之膜。
依據本發明的第16項為提供成膜方法，如同第15項的成膜方法，其中，成膜氣體包含有以CxHy(x、y為整數)表示的氣體。
依據本發明的第17項為提供成膜方法，如同第8至16項中任一項的成膜方法，其中，進行磊晶成長的步驟係前述基板保持部進行感應加熱，使前述基板變成1200℃以 上。
依據本發明，能夠提供成膜裝置及成膜方法，該成膜裝置能夠以感應加熱來將分解溫度很高的成膜氣體予以分解，進行均等性良好的成膜；該成膜方法能夠以感應加熱來將分解溫度很高的成膜氣體予以分解，進行均等性良好的成膜。
以下，參考附圖來說明本發明的實施形態。全部的附圖中，相同或相對應的構件，附註相同或相對應的圖號，其說明則省略。另外，圖面並不是以表示構件或零件之間、或各種的厚度之間的相對比為目的，因此，具體的厚度或尺寸，應依該業者來予以決定，並不侷限於以下的實施形態。第1圖為表示以磊晶成長法所形成之半導體裝置(金屬氧化半導體(MOS)電晶體)的構成的一個例子之圖。
參考第1圖，半導體裝置10具有由n型的碳化矽半導體(以下，稱為SiC)所組成之基板1、及形成在基板1上(基板1的表面上)之n型的SiC層(n型磊晶成長層)2。SiC層2係以磊晶成長法，形成為在基板結晶上具有與基板結晶的結晶方位相同的結晶方位，並變成單結晶。惟，其他的實施形態中，依照成膜裝置100所製造之半導 體裝置10的特性，SiC層2並不一定要具有與基板結晶的結晶方位相同的結晶方位，也可以是多結晶。
在SiC層2，隔著特定的間隔，形成有p型雜質擴散區域3A、3B，在p型雜質擴散區域3A、3B內，分別形成有n型雜質擴散區域4A、4B。另外，以從n型雜質擴散區域4A的一部分擴及到n型雜質擴散區域4B的一部分的方式，在SiC層2上形成閘極絕緣膜6，再在閘極絕緣膜6上形成電極7。
另外，在p型雜質擴散區域3A及n型雜質擴散區域4A上形成電極5A，同樣，在p型雜質擴散區域3B及n型雜質擴散區域4B上形成電極5B。另外，在與基板1的SiC層2相反側的面(背面)形成電極8。
上述的半導體裝置(MOS電晶體)中，例如，電極7的功能是作為閘極電極，電極5A、5B的功能是作為源極電極，電極8的功能是作為汲極電極。
上述的半導體裝置10比例如習知使用Si(矽)的半導體裝置還要更有助於使所謂的接通阻抗(漂移層的阻抗)大幅減少，因而，電力的應用效率受到改善。
第2圖為作為半導體材料來應用之Si、GaAs、以及SiC各別的特性進行比較之圖。
參考第2圖，得知：SiC具有的特徵為絕緣破壞電場強度Ec大於習知一般所使用的Si(矽)1位數以上。由於上述的接通阻抗與絕緣破壞電場強度的3次方成反比，故應用絕緣破壞電場強度Ec很大的SiC之半導體裝置， 可以減低接通阻抗來使電力的應用效率變良好。
另外，由於SiC與Si和GaAs作比較，具有很寬大的能帶隙，故應用SiC的半導體裝置，能夠在高溫下動作。例如，使用Si的半導體裝置之動作溫度的上限為150℃程度，相對於此，使用SiC的半導體裝置也可在400℃以上的高溫下動作。
因而，依據使用SiC的半導體裝置，不必例如習知所必要的半導體裝置之冷卻裝置，又能夠使用比習知更嚴酷的條件之半導體裝置。
另外，使用阻抗值很小的SiC來製作大電流使用之所謂的電力裝置的話，可以縮小裝置面積，使用電力裝置的機器因而可以小型化。
上述的SiC能夠以例如感應加熱進行氣體分解的磊晶成長法來形成，用於SiC的成膜之氣體的組合的一個例子，會有除了添加SiH4 、H2 之外，還添加分解困難之C3 H8 等的碳氫系的氣體(以CxHy(x、y為整數)表示的氣體)的情況。使用例如C3 H8 的情況，必須將基板加熱到1200℃以上的高溫，如此，基板變高溫的情況，會有造成以下的問題的情況。
例如，以感應加熱來將基板加熱的情況，基板與保持基板的基板保持部也會受到加熱，藉由來自基板保持部的輻射熱，基板也會受到加熱，但將基板保持部均等地加熱到成膜氣體(碳氫系的氣體)分解之1200℃程度以上的溫度，一般並不容易。例如，會有處理容器內流動之成膜氣 體流的方向的上游，基板的溫度變低，成膜氣體流的下游，基板的溫度變高的情況。另外，還會有保持基板之基板保持部的中心部及周緣部產生溫度差的情況。
於是，本發明的實施形態之成膜裝置中，設有：將基板保持部予以感應加熱的線圈被分割成複數個區域，並對該複數個區域控制該線圈之控制部。
如同上述，將線圈分割成複數個區域，對該複數個的每個區域進控制，以使容易改善基板保持部的感應加熱之溫度分布的均等性，被保持在基板保持部之基本溫度的均等性變良好。此結果，基板的面內或不同基板之間之膜厚或膜質的均等性變良好，且能夠穩定地進行成膜。
其次，參考第3圖，說明上述的成膜裝置之構成的一個例子，還說明使用上述的成膜裝置之成膜方法的一個例子。
<實施例1>
第3圖為以模式表示本發明的實施例1的成膜裝置100之圖。參考第3圖，成膜裝置100具有內部隔成有減壓空間101A且成大致長方體狀(大致框體狀)的處理容器101。
在減壓空間101A設置保持基板的基板保持部(第3圖中，基板和基板保持部未圖示，第4圖中則有詳細的圖示)，在被保持在基板保持部的基板上使半導體膜進行磊晶成長。此外，有關減壓空間101A內的構造，在第3圖 未圖示，以下利用第4圖來予以詳述。
另外，在處理容器101，連接設有例如真空泵等的排氣裝置114、及由例如導通可變開關閥所組成的壓力調整器113之排氣管線112，可以將減壓空間101A內的壓力調整成低於大氣壓的壓力(減壓)。另外，在處理容器101設有壓力計111，減壓空間101A內的壓力，利用壓力調整器113，根據壓力計111所測定的壓力值來進行調整。
另外，利用氣體管線130，對處理容器101內(減壓空間101A)供應當作成膜的原料之成膜氣體。另外，在氣體管線130連接著氣體管線130A、130B、130C、130D以及130E。
具有質量流量控制器(MFC)131A、及開關閥132A之氣體管線130A，連接至供應SiH4 氣體之氣體供應源133A，將SiH4 氣體供應給處理容器101內。
同樣，質量流量控制器(MFC)131B~131E、及分別設有開關閥132B~132E之氣體管線130B~130E，分別連接到氣體供應源133B~133E。從氣體供應源133B~133E，分別供應C3 H8 氣體、H2 氣體、TMA(三甲基鋁)氣體、N2 氣體。
例如，在處理容器101內的基板上，讓SiC膜進行磊晶成長的情況，將當作成膜原料的成膜氣體之SiH4 氣體、C3 H8 氣體以及H2 氣體供應至處理容器101內即可。
另外，為了要藉由感應加熱來將基板和基板保持部( 參考第4圖，於後述)予以加熱，在處理容器101的外側設置線圈107。線圈107係以圍繞處理容器101的方式組裝在處理容器101。從高頻電源來對線圈107施加高頻電力PS，減壓空間101A內的基板保持部或基板進行感應加熱。該結果，以矽(Si)及碳(C)為主成分的膜(SiC膜)進行磊晶成長。
另外，因應於需求，也可以改成將SiH4 氣體、C3 H8 氣體以及H2 氣體，還將TMA氣體或N2 氣體供應至處理容器101內，調整所形成SiC膜的電特性。另外，上述的氣體為用於成膜之氣體的一個例子，本發明並不侷限於這些氣體，也可以使用其他的氣體來形成SiC膜。另外，並不侷限於SiC膜，也可以使用其他的氣體來形成其他的膜。
另外，利用氣體管線134，對處理容器101(減壓空間101A)，供應用來冷卻處理容器101的冷卻氣體。設有MFC 135及開關閥136的氣體管線134，連接到供應冷卻氣體(例如Ar等的惰性氣體)之氣體供應源137，可以將冷卻氣體供應至處理容器101內。有關上述的成膜氣體、冷卻氣體在處理容器101內的具體供應路徑，利用第4圖於後述。
另外，處理容器101中，成膜順序(例如開關閥的開關、或流量控制、高頻電力的施加等)，根據例如被稱為配方的程式來執行。此情況，開關閥或MFC等的動作係藉由具有CPU 121的控制裝置120來進行控制。這些連接 配線的圖示則省略。
控制裝置120具有：CPU 121、及記憶上述的程式之記憶媒體122、及鍵盤等的輸入部123、及顯示部126、及用來連接到網路等之通訊部125、及記憶體124、及進行線圈107的控制之線圈控制部127。
本實施例的成膜裝置100中，上述的線圈107被分割成複數個區域(線圈)。例如，線圈107由線圈107A、線圈107B的2個線圈(區域)所構成。進而，上述的線圈107藉由線圈控置部127來對被分割複數個的每個區域(複數個線圈107A、107B)進行控制。
利用上述的構成，即使是將例如基板加熱到成膜氣體(碳氫系的氣體、C3 H8 氣體等)分解之1200℃以上程度的高溫的情況，仍能夠使該基板溫度的均等性變良好。
例如，成膜裝置100內，從供應成膜氣體的氣體管線130，朝向成膜氣體排氣之排氣管線112的方向，形成成膜氣體流f。上述的情況，對全體線圈107一律施加高頻電力，基板(基板保持部)的溫度，則會有在成膜氣體流f的上游變低，在下游變高的情況。
本實施例中，各別控制線圈107A及線圈107B(對線圈107A及線圈107B所施加的高頻電力)，以抑制例如成膜氣體流受到溫度不均等的影響，能夠以良好的均等性來將基板加熱。
其次，參考第4圖來說明上述處理容器101的構造。第4圖為以模式表第3圖所先前說明過的處理容器101之 內部的構造之剖面圖。惟，先前說明的部分則是附註相同的圖號。參考第4圖，處理容器101的內部，設有將基板W保持在減壓空間101A之基板保持部102。
基板保持部102係利用被設置在處理容器101的外側之線圈107來進行感應加熱。基板W則是利用線圈107來進行感應加熱，並且利用來自經感應加熱過的基板保持部102之幅射或導熱來進行加熱。基板W加熱到被供應的成膜氣體分解而能夠進行表面反應(磊晶成長)程度的溫度。
例如，先前說明過的C3 H8 氣體，會在大約1200℃開始分解，故基板W被加熱到至少1200C以上(例如，1550℃~1650℃程度)。此情況，基板保持部102也會被加熱到相同程度的溫度。
另外，在基板保持部102(基板W)與處理容器101之間，設置將從經感應加熱而變成高溫的基板保持部102(基板W)與處理容器101予以隔熱之隔熱材105。
因而，即使基板保持部102(基板W)被加熱到上述的溫度程度的情況，仍可以將被加熱的部分與處理容器101維持很大的溫度差，以抑制處理容器101的損壞或放出氣體的發生等。
另外、處理容器101內變成高溫的部分與處理容器101有優異的隔熱性，故構成處理容器101的材料之選擇自由度提高。上述的處理容器101由例如石英所構成。石英為介電損失很小，適合用於感應加熱。另外，石英為純 度很高，即使在減壓狀態下進行加熱的情況，成膜的污染源之放出氣體的量仍會很少，故形成構成高性能裝置的膜時，適合作為隔成減壓空間的材料來使用。
另外，減壓空間101A中之隔熱材105及被加熱成高溫的基板保持部102，最好是由加熱時不容易發生分解．變質，又加熱時不容易放出污染物質之既穩定又潔淨的(純度很高)材料所構成。例如，上述的基板保持部102及隔熱材105，也可以均用碳(石墨)來形成。
另外，基板保持部102最好是以密度很高的碳材來製作，以使容易以感應加熱來進行加熱，又可以利用輻射來將基板加熱。這種碳材的密度最好是大到例如被稱為塊材(bulk material)的程度。
一方面，為了提高隔熱性，隔熱材105最好是由密度很低的碳材所形成。這種碳材最好是具有明顯比上述塊材的空隙率還要更大的空隙率。具體上，適合用於這種隔熱的碳材，例如為目視就可以確認空隙的程度則更加理想。本文中會有不論空隙的形狀，將這些材料稱為呈多孔狀形成的材料的情況。
另外，因應於需求，也可以採用添加有不會造成成膜污染源的程度之用來控制碳的導熱率的物質之碳材，構成隔熱材105。
即是上述的基板保持部102及隔熱材105均為在減壓狀態下加熱的情況適合使用的材料且是以相同材料(碳)為主成分所構成，主要是導熱率會因該密度(材料微小構 造)的不同而有所不同。
另外，也可以在基板保持部102或隔熱材105的表面形成特定的塗佈層。本實施例的情況，例如基板保持部102的表面塗佈SiC膜，一方面，隔熱材105的表面塗佈具有比隔熱材105的密度還要更高密度的碳膜。形成這種塗膜來保護材料，並且可以抑制顆粒的產生或隔熱材表面與氣體起反應。
另外，以覆蓋隔熱材105的方式，在隔熱材105的外側形成由石英所組成的隔熱材保持構造體106。隔熱材保持構造體106則是以遠離處理容器101來保持隔熱材105的方式構成。因而，在處理容器101與隔熱材105之間隔成有隔熱空間101b，有效地抑制處理容器101的溫度上升。隔熱材保持構造體106係被載置在處理容器101的底面且藉由柱狀的支持部106A來支撐。
另外，從氣體管線134(第3圖)，對隔熱空間101b，供應冷卻氣體(例如，氬氣(Ar)等)。即使藉由該氣體進行冷卻來抑制處理容器101的溫度。
另外，從氣體管線130(第3圖)，對在隔熱材保持構造體106的內側所隔成的設置基板保持部102及隔熱材105之成膜氣體供應空間101a，供應成膜氣體。即是藉由隔熱材保持構造體106，防止減壓空間101A內之成膜氣體的擴散，有效地對基板W供應成膜氣體，使成膜氣體的利用效率變良好。
換言之，隔熱材保持構造體106，將減壓空間101A 實質地分離成2個空間(成膜氣體供應空間101a、隔熱空間101b)。因而，可以有效地抑制處理容器101的溫度上升，並且提高成膜氣體的利用效率。此情況，成膜氣體流f形成為：在從成膜氣體的供應口(氣體管線130(第3圖)的送往處理容器101的連接部)，朝向成膜氣體的排出口的方向(排氣管線112(第3圖)之與處理容器101的連接部)的方向上，與基板W大致成平行。
另外，基板保持部102具有載置基板W之載置台103、及形成在載置台103的周圍之被加熱構造體104。
載置台103為大致圓盤形狀，表面具有凹部。在該凹部載置載置有複數片基板W之大致圓盤狀的搬送板110。複數片基板W被載置在板送板110且載置有複數片基板W之搬送板110，利用搬送臂等的搬送部(後述)來進行搬送，載置在載置台103的凹部。
另外，載置台103以軸部108插入該中心部所形成的中心孔的方式所構成。軸部108可以藉由稼動部109來向上下運動，又可以進行迴轉。在軸部108的前端，形成具有階差形狀之大致圓盤狀的前端部，形成為該前端部能夠嵌合在搬送板110的中心所形成的中心孔，將搬送板110予以升起。搬送板110搬送時，藉由軸部108來升起搬送板110。
另外，成膜時，以軸部108為中心軸，迴轉載置台103(搬送板110)。因而，複數片基板W之間之成膜(成膜速度、膜厚、膜質)的偏差、或各別基阪W的面內 之成膜的偏差受到抑制。
第5圖為表示被載置在載置台103之搬送板110、及被載置在搬送板110之複數片基板W之上面圖。另外，在搬送板110的中心孔，嵌合軸部108的前端部。此外，本圖中，表示以隔著等角度間隔載置的8片基板W為例，但基板的載置方法、載置的片數並不侷限於此。另外，為了要在減壓空間110A內進行感應加熱，搬送板110最好是由與載置台103相同的材料(碳材)所形成。
第6圖為表示與上述的載置台103一起來構成基板保持部102的被加熱構造體104之立體圖。參考第6圖，被加熱構造體104例如形成為大致框狀體(長方體)，以圍繞載置載置台103的方式，配置在載置台103的周圍。
另外，形成為與長方體的相互對向的2個面所對應的部分予以開口，從2個開口當中的其中一方的開口，供應成膜氣體，從另一方的開口，排出成膜氣體之構造。利用這樣的構造，供應至成膜氣體供應空間101a(第4圖)之成膜氣體，實質上沿著與基板W成平行的方向流動，從處理容器101排出。
本實施例的成膜裝置100中，在處理容器101內設置上述的被加熱構造體104及受到感應加熱的載置台103，能夠將基板W更有效率且更良好的均等性地予以加熱。例如，基板W利用感應加熱來進行加熱，並且還藉由來自載置台103(搬送板110)的輻射來進行加熱，但設有體積大於基板W之被加熱構造體104，故會更有效率地進 行加熱。另外，基板W藉由被加熱構造體104的幅射，從基板W的周圍(複數個方向)開始進行加熱。因而，基板W受到更均等的加熱。
本實施例的成膜裝置100係如先前所說明過，用來進行感應加熱的線圈107A，由被分割的複數個線圈107A、107B所構成。此情況，線圈107A配置在成膜氣體流f的上游側，線圈107B配置在成膜氣體流f的下游側。
例如，成膜氣體的上游側，含有多量未分解的成膜氣體，且流入溫度很低的氣體，故基板W的溫度容易降低，不過對線圈107A投入比線圈107B還大的電力，使基板W的溫度維持在特定的成膜溫度。一方面，成膜氣體的下游側，由於上游側經一定程度加熱過的成膜氣體到達，故基板W的溫度不容易降低。
因此，即使供應至線圈107B的電力低於供應至線圈107A的電力，下游側之基板W的溫度仍被維持在與上游側的溫度相同之特定的溫度。
如此，構成為沿著成膜氣體流來將線圈107分割成複數個區域，對被分割的每個區域進行控制，能夠提高基板W的面內或不同基板W間之溫度的均等性，進行偏差很少之高品質的成膜。
另外，如同上述的溫度，最好是利用被設置在基板保持部102(載置台103)的溫度偵測器P1、P2，偵測基板保持部102(載置台103)的溫度，根據被偵側的溫度來進行控制，基板的溫度控制則會更加正確。例如，溫度偵 測器可以設置在基板保持部102的一個部位，不過也可以如同第4圖所示，設置在複數個部位(例如，2個部位，溫度偵測器P1、P2)。
另外，將線圈107A、107B各別予以控制的情況，不僅是高頻電力的大小，就連施加例如高頻電力的時序、或施加高頻電力的頻率等，這些線圈107A、107B之間也可以不相同。
第7圖為以模式表示控制上述的線圈107(線圈107A、107B)之線圈控制部127(第3圖的圖示)的一個例子之圖。此外，這些的構成為線圈控制部127之構成的一個例子，並不一定代表線圈控制部必須要有以下的全部構成。
參考第7圖，線圈控制部127具有例如電力控制部127A、時序控制部127B、以及頻率控制部127C。
電力控制部127A係控制對線圈107A、107B所施加的高頻電力。即是藉由電力控制部127A來各別(例如，線圈107A、107B之間有所不同)控制對線圈107A、107B所施加的高頻電力。
另外，時序控制部127B係控制對線圈107A、107B施加高頻電力的時序。即是藉由時序控制部127B來各別(例如，線圈107A、107B之間有所不同)控制高頻電力施加給線圈107A、107B的時序(施加開始、施加結束、施加期間等)。
另外，頻率控制部127C係控制施加給線圈107A、 107B之高頻電力的頻率。即是藉由頻率控制部127C來各別(例如，線圈107A、107B之間有所不同)控制對線圈107A、107B所施加之高頻電力的頻率。另外，頻率控制部127C也可以內建在高頻電源PS中。
另外，當要進行上述的控制，可以以1台高頻電源PS來將高頻電力分配到複數個線圈(區域)，還可以對應於複數個線圈(區域)來備妥複數個高頻電源。
另外，對複數個線圈(區域)各別施加高頻電力的情況，最好是例如如同以下線圈進行控制，該複數個線圈(區域)之間之高頻干擾的影響受到抑制。如此，複數個線圈之間之高頻干擾的影響受到抑制，基板之溫度控制的精度則會變良好，可以更加提高基板加熱的均等性。
例如，藉由上述的時序控制部127B，使對複數個線圈107A、107B所施加之高頻電力的時序不同，可以抑制複數個線圈之間之高頻干擾的影響。例如，先使最初對線圈107A所施加的高頻電力變成接通(ON)，經過特定的時間後，對線圈107A所施加的高頻電力切斷(OFF)之後，對線圈107B所施加的高頻電力變成接通(ON)即可。如此，使對複數個線圈施加高頻電力的時序錯開，可以抑制高頻干擾的影響。
另外，上述高頻干擾的影響，經由使對複數個線圈所施加的頻率不同仍會受到抑制。例如，藉由上述的頻率控制部127C，使對線圈107A、107B所施加之高頻電力的頻率不同，可以抑制線圈107A、107B之間之干涉的影響。 另外，如同先前所說明過，頻率控制部127C也可以內建在高頻電力PS中。另外，也可以藉由頻率控制部127C來控制頻率不同的複數個高頻電源，使對線圈107A、107B所施加之高頻電力的頻率不同。
另外，時序控制部127B和頻率控制部127C併用，能夠進一步抑制複數個線圈之間之高頻干涉的影響，故更加理想。
即是時序控制部127B及頻率控制部127C併用，基板W會均等的加熱，且有助於抑制高頻的干涉。
其次，參照第8圖所示的流程圖來說明使用實施例1的成膜裝置100之成膜方法的一個例子。
首先，步驟S1中，朝向基板W供應成膜氣體，該基板W則是已被配置在處理容器101內的減壓空間101A所設置的基板保持部102。例如，如同參考第3圖所說明過，將SiH4 氣體、C3 H8 氣體以及H2 氣體作為成膜氣體，供應至處理容器101內(成膜氣體供應空間101a)。另外，因應於所需，也可以一併供應TMA氣體或N2 氣體。
例如，各別的成膜氣體之流量，其一個例子是SiH4 氣體為10 sccm(標準立方公分/每分)至30 sccm，C3 H8 氣體為10 sccm至20s ccm，H2 氣體為50 slm(標準公升/每分)至200 slm，但並不侷限於這些數值。
其次，步驟S2中，對該複數個的每個區域，控制被配置在處理容器101的外側，且被分割成複數個區域的線圈107(線圈107A、107B)，基板保持部102(基板W) 進行感應加熱，將基板加熱到1550℃至1650℃程度。
此情況，如同先前所說明過，例如也可以藉由電力控制部127A，各別(例如，線圈107A、107B之間有所不同)控制對線圈107A、107B所施加之高頻電力的大小。
另外，也可以例如藉由時序控制部127B，各別(例如，線圈107A、107B之間有所不同)控制高頻電力施加給線圈107A、107B的時序(施加開始、施加結束、施加期間等)。
另外，也可以藉由頻率控制部127C，各別(例如，線圈107A、107B之間有所不同)控制施加給線圈107A、107B之高頻電力的頻率。
該結果，可以利用磊晶成長，將良好的均等性且以Si及C為主成分的膜(SiC膜)形成在基板W上。
另外，步驟S1開始及步驟S2開始的順序也可以是交替，又步驟S1及步驟S2也可以同時開始。另外，各別步驟的時間經適度調整，則可以形成預期厚度的SiC膜。
另外，線圈的設置方法及線圈的區域的分割方法，並不侷限於上述的例子，能夠予以各種的變形/變更。
第9圖為表示也是線圈107的變形例之線圈107C之上面圖。線圈107也可以以與基板W(載置台102)相對向的方式，安裝在處理容器101(第4圖)的外側。第9圖也是表示基板保持部102(載置台103、被加熱構造體104)及基板W相對於線圈107C的位置關係。
參考第9圖，線圈107C具有分別呈螺旋狀形成的2 個線圈107a、107b。換言之，線圈107C被分割成線圈107a及107b。線圈107a被配置在線圈107b的內側。另外，線圈107a和線圈107b的中心則是與載置台103的中心相對應。利用這種構成，線圈107C整體上變成對應於通過被載置台102之複數個基板W的中心之圓的形狀。
即使對線圈107C進行與先前說明過的線圈107同樣的控制，仍可以獲得與線圈107同樣的效果。即是線圈107C的線圈107a、107b分別對應於線圈107的線圈107A、107B。即使是線圈107C，仍各別控制線圈107a、107b，則能夠進行基板W的面內或不同基板W間之溫度均等性良好且偏差很少之高品質的成膜。
另外，線圈107或線圈107C，也可以不是分割成2個線圈，而是例如分割成3個線圈、或4個線圈、或更多的線圈。
其次，針對將搬送室連接到處理容器101來構成成膜裝置的例子進行說明。例如，將半導體裝置形成在基板上的情況，一般，採用搬送基板(載置基板的搬送板)之搬送室。因而，如同以下的說明，成膜裝置為具有上述的搬送室之構造。
第10圖為以模式表示將先前說明過的處理容器101與具有搬送臂(搬送部)210A的搬送室201予以連接而構成成膜裝置的例子之立體圖。惟，先前說明過的部分，附註相同的圖號，詳細的說明則省略。另外，與處理容器101相連接的排氣管線等也省略圖示。
參考第10圖，參考第4圖並進行說明過的處理容器101，經由內部有搬送臂之搬送室201、及處理容器101B來相連接。另外，在處理容器101B的下面，設置用來供應先前說明過的成膜氣體之氣體噴嘴(成膜氣體供應裝置)101C。成膜氣體從上述的氣體噴嘴101C供應至成膜氣體供應空間101a(第4圖)。另外，線圈107(線圈107A、107B)的匝數能夠進行各種的變更。
上述的構造中，如第5圖所示，載置基板W的搬送板110，利用搬送臂201A，從搬送室201，搬入到處理容器101內。即是搬送板110，藉由搬送臂201A，從被加熱構造體104(本圖中省略圖示)的開口，送入成膜氣體供應空間101a(第4圖)內，載置在載置台103上。另外，對基板W上進行成膜結束之後，以同樣方式，利用搬送臂201A，搬送板110從處理容器101搬送到搬送室201。
第11圖為以模式表示將複數個處理容器101(成膜裝置100)連接至搬送室201所構成之成膜裝置1000的例子之平面圖。惟，先前說明過的部分，附註相同圖號，其說明則省略。
參考第11圖，成膜裝置1000具有：載置搭載有搬送板110的載具(未圖示)之進出口205A~205C、及也是該載具的搬送區域之裝載區203。
另外，裝載區203連接到投入搬送板110之承載室202A、202B，進而承載室202A、202B與先前在第8圖說明過的搬送室201相連接。
在上述的搬送室201連接著2個先前所示的處理容器101。此外，成膜裝置100中，除了處理容器101以外的構造(線圈、高頻電源、排氣管線、氣體管線等)則省略圖示。
進出口205A~205C中任一個所載置的搬送板110(基板W)，經由裝載區203，搬入承載室202A或承載室202B。進而，搬送板110從承載室202A、202B中的任一個，經過搬送室201，搬送到成膜裝置100(處理容器101)。另外，因應於所需，也能夠以被設置裝載區203之對位機構204，進行搬送板的對位。
成膜裝置100結束成膜之後，搬送板110(基板W)，再度經由搬送室201，搬送到承載室202A或承載室202B中的任何一個，進而經由裝載區203，返回到進出口205A~205C中的任何一個。
如此，將用來搬送搬送室201等的搬送板(基板)之構造，連接到成膜裝置100(處理容器101)來使用，能夠連續又效率良好地實施基板的成膜。
另外，例如，基板處理裝置1000並不侷限上述的構成，能夠進行各種的變形/變更。例如，連接到搬送室201的成膜裝置100(處理容器101)，並不侷限於2種情況，例如也可以3種或4種的連接。以此方式，因應於所需，變更基板處理裝置的構成，能夠使基板處理(成膜)的效率變良好。
以上，已用理想的實施例說明了本發明，不過本發明 並不侷限於上述特定的實施例，能夠在申請專利範圍所述的精神內進行各種的變形/變更。
 ［產業上的可利用性］
依據本發明，能夠提供成膜裝置及成膜方法，該成膜 裝置能夠以感應加熱來將分解溫度很高的成膜氣體予以分解，進行均等性良好的成膜；該成膜方法能夠以感應加熱來將分解溫度很高的成膜氣體予以分解，進行均等性良好的成膜。
本提案申請係根據2006年12月25日所提案之日本專利提案第2006－348456號主張優先權，本提案中則是沿用該全部內容。
101‧‧‧處理容器
101A‧‧‧減壓空間
101B‧‧‧處理容器
101C‧‧‧氣體供應部
101a‧‧‧成膜氣體供應空間
101b‧‧‧隔熱空間
102‧‧‧基板保持台
103‧‧‧載置台
104‧‧‧被加熱構造體
104A、104B、104C‧‧‧溝部
105‧‧‧隔熱材
106‧‧‧隔熱材保持構造體
107、107A、107B、107C、107a、107b‧‧‧線圈
108‧‧‧軸部
109‧‧‧稼動部
110‧‧‧搬送板
111‧‧‧壓力計
112‧‧‧排氣管線
113‧‧‧壓力調整部
114‧‧‧排氣部
120‧‧‧控制部
121‧‧‧CPU
122‧‧‧記憶媒體
123‧‧‧輸入部
124‧‧‧記憶體
125‧‧‧通訊部
126‧‧‧顯示部
127‧‧‧線圈控制部
127A‧‧‧電力控制部
127B‧‧‧時序控制部
127C‧‧‧頻率控制部
130、130A、130B、130C、130D、130E、130F、130G、134‧‧‧氣體管線
131A、131B、131C、131D、131E、131F、131G、135‧‧‧質量流量控制器(MFC)
132A、132B、132C、132D、132E、132F、132G、136‧‧‧開關閥
133A、133B、133C、133D、133E、133F、133G、137‧‧‧氣體供應源
PS‧‧‧高頻電源
第1圖為以磊晶成長進行成膜所形成之半導體裝置的一個例子。
第2圖為比較半導體材料的特性之圖。
第3圖為以模式表示實施例1的成膜裝置之概要圖。
第4圖為以模式表示第3圖的成膜裝置之處理容器內部的構造之剖面圖。
第5圖為表示第4圖的處理容器內部所設置的基板保持部之圖。
第6圖為表示第4圖的處理容器內部所設置的基板保持部之其他圖。
第7圖為第3圖的成膜裝置所使用的線圈控制部之模式圖。
第8圖為表示實施例1的成膜方法之流程圖。
第9圖為第3圖的成膜裝置所使用的線圈之變形例。
第10圖為表示搬送室連接到處理容器的例子之圖。
第11圖為複數個處理容器連接到搬送室的例子之圖。
100‧‧‧成膜裝置
101‧‧‧處理容器
101A‧‧‧減壓空間
107、107A、107B‧‧‧線圈
111‧‧‧壓力計
112‧‧‧排氣管線
113‧‧‧壓力調整部
114‧‧‧真空泵
120‧‧‧控制部
121‧‧‧CPU
122‧‧‧記憶媒體
123‧‧‧輸入部
124‧‧‧記憶體
125‧‧‧通訊部
126‧‧‧顯示部
PS‧‧‧高頻電源
130、130A、130B、130C、130D、130E、134‧‧‧氣體管線
131A、131B、131C、131D、131E、135‧‧‧質量流量控制器(MFC)
132A、132B、132C、132D、132E、136‧‧‧開關閥
133A、133B、133C、133D、133E、137‧‧‧氣體供應源

Claims (17)

  1. 一種成膜裝置，其特徵為具有：對於內部，維持減壓空間，供應成膜氣體之處理容器；及被設置在前述處理容器的內部，保持基板之基板保持部；及用於以感應加熱來將前述基板保持部加熱，具有複數個線圈之線圈部；及各別控制前述複數個線圈之線圈控制部，前述基板保持部係具備：可保持複數個前述被處理基板的載置台；及被加熱構造體，其形成長方體狀，用以包圍前述載置台的上面、下面及一對側面，並且與相互對向的2個面對應之部分形成開口，前述被加熱構造體係從與前述2個面相對應的開口中的其中一方側供給前述成膜氣體，而從另一方側排出該成膜氣體。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之成膜裝置，其中，還具備有被配置在前述基板保持部，偵測該基板保持部的溫度之溫度偵測器，前述線圈控制部係依照前述溫度偵測器所偵測的溫度，控制前述複數個線圈。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之成膜裝置，其中，前述線圈控制部具有控制對前述複數個的每個線圈所施加的高頻電力之電力控制部。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之成膜裝置，其中，前述線圈控制部具有控制對前述複數個的每個線圈所施加之高頻電力的時序之時序控制部。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之成膜裝置，其中，前述線圈控制部具有控制對前述複數個的每個線圈所施加之高頻電力的頻率之頻率控制部。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之成膜裝置，其中，前述複數個線圈係對應於前述處理容器內的前述成膜氣體流來配置。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之成膜裝置，其中，前述複數個線圈係對應於複數片前述基板的配置來相互呈同心圓狀配置。
  8. 一種成膜方法，其特徵為包含以下的步驟：對被設置在處理容器內的基板保持部所保持之基板，供應成膜氣體之步驟；及各別控制感應加熱用的複數個線圈，以感應加熱來將前述基板保持部加熱之步驟，前述基板保持部係具備：可保持複數個前述被處理基板的載置台；及被加熱構造體，其形成長方體狀，用以包圍前述載置台的上面、下面及一對側面，並且與相互對向的2個面對應之部分形成開口，前述供應成膜氣體之步驟係從前述被加熱構造體之與前述2個面相對應的開口中的其中一方側供給前述成膜氣體，而從另一方側排出被供給之該成膜氣體。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之成膜方法，其中，前述複數個線圈係依照經由被設置在前述基板保持部之溫度偵測部所偵測的溫度來進行控制。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之成膜方法，其中，對前述複數個的每個線圈，控制被施加高頻電力的大小。
  11. 如申請專利範圍第8項所述之成膜方法，其中，對前述複數個的每個線圈，控制被施加高頻電力的時序。
  12. 如申請專利範圍第8項所述之成膜方法，其中，對前述複數個的每個線圈，控制被施加高頻電力的頻率。
  13. 如申請專利範圍第8項所述之成膜方法，其中，前述複數個線圈係依照前述處理器內的前述成膜氣體流來配置。
  14. 如申請專利範圍第8項所述之成膜方法，其中，前述複數個線圈係對應於複數片前述基板的配置來相互呈同心圓狀配置。
  15. 如申請專利範圍第8項所述之成膜方法，其中，前述成膜氣體，能夠將以矽和碳為主成分的膜形成在前述基板上。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之成膜方法，其中，前述成膜氣體包含有以CxHy(x、y為整數)表示的氣體。
  17. 如申請專利範圍第8項所述之成膜方法，其中，前述進行加熱的步驟係前述基板保持部進行感應加熱，使前述基板變成1200℃以上。
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