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JP5358201B2 - Deposition method - Google Patents
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a film deposition method by which, when an epitaxial film is deposited on a substrate supported by a susceptor, deformation of the substrate is suppressed, the deformation being caused in a period from carrying in of the substrate into a film deposition device to film deposition processing on the substrate. <P>SOLUTION: The film deposition method includes elevating the susceptor 20 for supporting the substrate W whose temperature has been raised from an initial position where the substrate W is subjected to the film deposition processing to receive the substrate carried in a film deposition chamber 2, lowering the susceptor 20 down to the initial position, and heating the substrate W on the susceptor 20 up to film deposition temperature to subject the substrate to vapor-phase growth reaction. In the film deposition method, the susceptor 20 whose temperature has been raised is stopped at a stop position below the carried-in substrate W before the susceptor 20 receives the substrate W. Then after the substrate W is heated by the susceptor 20 whose temperature has been raised up to predetermined temperature, the susceptor 20 is further elevated to receive the substrate W. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、成膜方法に関する。   The present invention relates to a film forming method.

従来より、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor:絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)等のパワーデバイスのように、比較的膜厚の大きい結晶膜を必要とする半導体素子の製造には、エピタキシャル成長技術が活用されている。   Conventionally, an epitaxial growth technique has been utilized for manufacturing a semiconductor element that requires a relatively large crystal film, such as a power device such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor).

膜厚の大きなエピタキシャルウェハを高い歩留まりで製造するには、均一に加熱されたウェハの表面に新たな原料ガスを次々に接触させて成膜速度を向上させる必要がある。そこで、従来成膜装置においては、例えば、ウェハを高速で回転させながらエピタキシャル成長させることが行われている(例えば、特許文献1参照。)。   In order to manufacture an epitaxial wafer having a large film thickness with a high yield, it is necessary to improve the film formation rate by bringing new raw material gases into contact with the surface of the uniformly heated wafer one after another. Therefore, in the conventional film forming apparatus, for example, epitaxial growth is performed while rotating the wafer at a high speed (see, for example, Patent Document 1).

図5は、エピタキシャル成長技術を用いる従来の成膜装置の構成を説明する模式的な断面図である。   FIG. 5 is a schematic cross-sectional view for explaining the configuration of a conventional film forming apparatus using an epitaxial growth technique.

図5に示す従来の成膜装置901では、ウェハ902を支持するサセプタ903がサセプタ支え904に嵌着されている。     In the conventional film forming apparatus 901 shown in FIG. 5, a susceptor 903 that supports a wafer 902 is fitted on a susceptor support 904.

そして、サセプタ903は、基板Wがサセプタ903上に載置されたときに基板Wの周縁部を支持するリング状の第1のサセプタ部905と、第1のサセプタ部905に接続して設けられ、リング状の第1のサセプタ部905の開口部分に密嵌される円盤状の第2のサセプタ部906とからなる。   The susceptor 903 is provided so as to be connected to the first susceptor unit 905 and a ring-shaped first susceptor unit 905 that supports the peripheral portion of the substrate W when the substrate W is placed on the susceptor 903. , And a disk-shaped second susceptor portion 906 that is closely fitted in the opening portion of the ring-shaped first susceptor portion 905.

よって、サセプタ903を構成する第1のサセプタ部905は、サセプタ支え904に嵌着されるとともに第2のサセプタ部906に接続してこれを支持する機能を備える。そして、第2のサセプタ部906は、第1のサセプタ部905の開口部分を密封するとともに、基板Wがサセプタ903上に載置されたときには、基板Wの裏面と接触して基板Wを支持する機能を備える。   Therefore, the first susceptor part 905 constituting the susceptor 903 has a function of being fitted to the susceptor support 904 and connected to and supporting the second susceptor part 906. The second susceptor portion 906 seals the opening portion of the first susceptor portion 905, and supports the substrate W by contacting the back surface of the substrate W when the substrate W is placed on the susceptor 903. It has a function.

そして、サセプタ支え904には、中空円筒状の回転軸907が接続されている。   A hollow cylindrical rotary shaft 907 is connected to the susceptor support 904.

また、回転軸907内部には、回転軸907内部を貫通する昇降ピン908が配設されている。そして、昇降ピン908の下端は、回転軸907の下方に設けられ昇降ピン908の昇降を行う昇降装置909にまで伸びている。そして、この昇降ピン908と昇降装置909とから昇降機構910が構成されている。昇降機構910では、昇降装置909を動作させて昇降ピン908を上昇もしくは下降動作させることができる。   Further, an elevating pin 908 penetrating through the rotation shaft 907 is disposed inside the rotation shaft 907. The lower end of the elevating pin 908 extends to an elevating device 909 that is provided below the rotating shaft 907 and elevates and lowers the elevating pin 908. The lifting pins 908 and the lifting device 909 constitute a lifting mechanism 910. In the lifting mechanism 910, the lifting device 909 can be operated to move the lifting pins 908 up or down.

昇降ピン908は昇降装置909による上昇によって、その上部先端部を用い、上方に設けられたサセプタ903の第2のサセプタ部906の下面に接し、下方からこれを支持する。そして、さらに上昇して第2のサセプタ部906のみを第1のサセプタ部905から引き離して、持ち上げ、成膜装置901内に搬入されたウェハ902を受け取ることが可能な位置まで上昇させる。このとき、サセプタ903の上方には、搬送用ロボット911によって支持されて成膜装置901の内部に搬入されたウェハ902が搬送用ロボット911上で支持されて待機している。よって、昇降機構910により上昇する円盤状の第2のサセプタ部906によって、ウェハ902は下面で支持されて、搬送用ロボット911から離れて上方に持ち上げられて、第2のサセプタ部906のみにより支持されるようになる。   When the lifting pin 908 is lifted by the lifting device 909, the upper tip portion of the lifting pin 908 is in contact with the lower surface of the second susceptor portion 906 of the susceptor 903 provided above and supports it from below. Then, it is further lifted, and only the second susceptor portion 906 is separated from the first susceptor portion 905, lifted, and raised to a position where the wafer 902 carried into the film forming apparatus 901 can be received. At this time, above the susceptor 903, the wafer 902 supported by the transfer robot 911 and carried into the film forming apparatus 901 is supported on the transfer robot 911 and stands by. Therefore, the wafer 902 is supported on the lower surface by the disc-shaped second susceptor unit 906 that is raised by the elevating mechanism 910, lifted upward away from the transfer robot 911, and supported only by the second susceptor unit 906. Will come to be.

その後、ウェハ902を受け渡して空となった搬送用ロボット911は成膜装置901内部から退去する。   After that, the transfer robot 911 that delivers the wafer 902 and becomes empty moves out of the film forming apparatus 901.

その後、ウェハ902を載せた第2のサセプタ部906は、昇降機構910の昇降ピン908に支持されたまま、初期位置である第1のサセプタ部905に接してこれに支持される位置まで下降する。   Thereafter, the second susceptor portion 906 on which the wafer 902 is placed is lowered to a position where it is in contact with and supported by the first susceptor portion 905 which is the initial position while being supported by the elevating pins 908 of the elevating mechanism 910. .

こうして、第2のサセプタ部906が接続する第1のサセプタ部905に支持される位置に戻ることにより、ウェハ902はサセプタ903上で成膜反応処理が可能な位置に載置されることになる。   Thus, by returning to the position where the second susceptor unit 906 is supported by the first susceptor unit 905 to which the second susceptor unit 906 is connected, the wafer 902 is placed on the susceptor 903 at a position where the film forming reaction process can be performed. .

その後、成膜装置901内に設けられたヒータ912の加熱によりウェハは1000℃程度もしくはそれ以上の成膜処理温度に加熱され、さらに、サセプタ支え904に接続する回転軸907が回転することによって回転される。そして、上記したように、加熱したウェハ902を高速で回転させながらウェハ902上でエピタキシャル膜の形成が行われる。   Thereafter, the wafer is heated to a film forming temperature of about 1000 ° C. or higher by the heating of the heater 912 provided in the film forming apparatus 901, and further rotated by rotating the rotating shaft 907 connected to the susceptor support 904. Is done. As described above, an epitaxial film is formed on the wafer 902 while rotating the heated wafer 902 at a high speed.

このとき、ウェハ902上でのエピタキシャル膜の成膜処理を効率良く行えるよう、成膜装置901内でヒータ912は常時発熱状態に置かれているのが通常である。すなわち、ウェハ902の搬入、昇降機構910によるウェハ902の受け取り、そして、成膜反応処理の可能なサセプタ903上への載置をする間、ヒータ912は上記の成膜処理温度より少し低い温度にサセプタ903上のウェハ902を加熱できるよう発熱状態に置かれる。   At this time, the heater 912 is normally kept in a heat generating state in the film forming apparatus 901 so that the epitaxial film can be efficiently formed on the wafer 902. That is, while the wafer 902 is carried in, the wafer 902 is received by the elevating mechanism 910, and placed on the susceptor 903 capable of film formation reaction processing, the heater 912 has a temperature slightly lower than the film formation processing temperature. The wafer 902 on the susceptor 903 is placed in a heat generating state so that it can be heated.

そして、サセプタ903上にウェハ902が載置された後は、より高温である成膜処理温度にウェハ902が到達するよう、さらにヒータ加熱が行われる。   Then, after the wafer 902 is placed on the susceptor 903, the heater is further heated so that the wafer 902 reaches a higher film forming temperature.

そして、成膜反応処理後は、再び上記の成膜処理温度より低い温度にサセプタ903上のウェハ902がなるように、ヒータ912の加熱状態は緩和され、ウェハ902は昇降機構910、搬送用ロボット911によって、成膜装置901内から搬出される。   Then, after the film formation reaction process, the heating state of the heater 912 is relaxed so that the wafer 902 on the susceptor 903 is again at a temperature lower than the film formation process temperature, and the wafer 902 includes the lifting mechanism 910 and the transfer robot. 911 causes the film forming apparatus 901 to carry it out.

特開平5−152207号公報JP-A-5-152207

このとき問題となるのは、搬送用ロボット911によって成膜装置901内に搬入される前のウェハ902は、20℃〜30℃程度である常温状態の環境下にあることである。すなわち、搬送用ロボット911によって成膜装置901内に搬入されて、第2のサセプタ部906に支持されるに際し、概ね常温状態を維持した状態で、成膜処理温度より少し低い温度に加熱された第2のサセプタ部906と接触し、支持がなされることになる。   At this time, the problem is that the wafer 902 before being carried into the film forming apparatus 901 by the transfer robot 911 is in a normal temperature environment of about 20 ° C. to 30 ° C. That is, when it was carried into the film forming apparatus 901 by the transfer robot 911 and supported by the second susceptor unit 906, it was heated to a temperature slightly lower than the film forming temperature in a state where the room temperature was maintained. The second susceptor portion 906 comes into contact with and is supported.

その結果、ウェハ902は概ね室温状態から、成膜処理温度より少し低い温度に加熱された状態の第2のサセプタ部906の接触により急激に加熱されることとなる。   As a result, the wafer 902 is rapidly heated from the substantially room temperature state by the contact of the second susceptor portion 906 that is heated to a temperature slightly lower than the film forming temperature.

このようなウェハ902下面の急激な加熱は、ウェハ902の面内に歪みを生じ、反りなどの変形を発生させることがある。すなわち、サセプタ3上でいわゆるウェハ902の「はねた」状態が生じてしまうことになる。   Such rapid heating of the lower surface of the wafer 902 may cause distortion in the surface of the wafer 902 and cause deformation such as warpage. That is, a so-called “bounced” state of the wafer 902 occurs on the susceptor 3.

このような、ウェハ902がサセプタ903上「はねた」状態で、ウェハ902上でのエピタキシャル膜の成膜処理を行えば、ウェハ902はサセプタ903上で適正な位置からずれた状態で成膜処理を受ける事態を引き起こす。   When the film formation process of the epitaxial film on the wafer 902 is performed while the wafer 902 is “splashed” on the susceptor 903, the wafer 902 is formed on the susceptor 903 in a state of being shifted from an appropriate position. Causes a situation to be processed.

その結果、ウェハ902上に成膜されるエピタキシャル膜は不均一なものとなり、均一な所望特性のエピタキシャル膜が成膜されたウェハを得ることはできない。   As a result, the epitaxial film formed on the wafer 902 becomes non-uniform, and it is impossible to obtain a wafer on which an epitaxial film having uniform desired characteristics is formed.

また、ウェハ902の変形を防止するため、ウェハ902の搬入、昇降機構910によるウェハ902の受け取り、そして、成膜反応処理の可能なサセプタ903上への載置の間のヒータ加熱をより低い温度、すなわち、ウェハ変形を抑制可能な500℃以下程度の温度に設定しようとすれば、サセプタ903上へのウェハ902の載置の後、成膜処理温度までのウェハ加熱にかかる時間が長時間化し、ウェハ902上へのエピタキシャル膜形成処理のスループットは大きく低下してしまうことになる。   In order to prevent the deformation of the wafer 902, the heating of the heater during the loading of the wafer 902, the reception of the wafer 902 by the elevating mechanism 910, and the placement on the susceptor 903 capable of film formation reaction processing is performed at a lower temperature. That is, if an attempt is made to set the temperature to about 500 ° C. or less at which wafer deformation can be suppressed, it takes a long time to heat the wafer to the film forming temperature after placing the wafer 902 on the susceptor 903. As a result, the throughput of the epitaxial film formation process on the wafer 902 is greatly reduced.

したがって、サセプタを備えた成膜装置を使用して行う、ウェハ等基板上へのエピタキシャル膜の成膜方法において、成膜装置内へのウェハ等基板の搬入からウェハ等基板上での成膜処理までの間で発生する恐れがあるウェハの変形を抑制し、均一な高性能のエピタキシャル膜をウェハ等基板上に成膜することが急務となっていた。   Accordingly, in a method for forming an epitaxial film on a substrate such as a wafer, which is performed using a film forming apparatus equipped with a susceptor, the film forming process on the substrate such as a wafer from the loading of the substrate such as the wafer into the film forming apparatus is performed. It has been an urgent task to suppress the deformation of the wafer that may occur in the meantime, and to form a uniform high-performance epitaxial film on a substrate such as a wafer.

そしてさらに、ウェハ等基板上へのエピタキシャル膜の成膜方法において、スループットを低下させること無く、均一かつ高性能のエピタキシャル膜をウェハ等基板上に成膜することが急務となっていた。   Furthermore, in the method of forming an epitaxial film on a substrate such as a wafer, there has been an urgent need to form a uniform and high-performance epitaxial film on the substrate such as a wafer without reducing the throughput.

本発明は、こうした課題に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、ウェハ等基板の変形を防止し、より高温の環境下でのウェハ等基板の成膜装置内への搬入や、サセプタ上の成膜処理を行う位置への基板の設置を可能とすることである。
そして、その結果、スループットを低下させることなく、高均一かつ高特性のエピタキシャル膜を基板上に成膜することを可能とする成膜方法を提供することにある。
The present invention has been made in view of these problems. That is, an object of the present invention is to prevent deformation of a substrate such as a wafer, and to bring a substrate such as a wafer into a film forming apparatus in a higher temperature environment or to a position where a film forming process is performed on a susceptor. It is possible to install.
As a result, it is an object of the present invention to provide a film forming method capable of forming a highly uniform and high characteristic epitaxial film on a substrate without reducing the throughput.

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、成膜室内で加熱されて昇温したサセプタを昇降機構により初期位置から上昇させ、成膜室内の搬入位置にある基板を受け取り、基板を受け取ったサセプタを昇降機構により下降させて、初期位置に復帰させ、初期位置でサセプタ上の基板を成膜温度に加熱し、基板上で気相成長反応を行う成膜方法であって、昇温したサセプタを初期位置から上昇させ、搬入位置にある基板を受け取る前、基板下方の停止位置でサセプタを停止させ、基板をサセプタの発熱により加熱し、加熱の後にさらにサセプタを上昇させて基板を受け取ることを特徴とするものである。   According to a first aspect of the present invention, a susceptor heated and heated in a film forming chamber is lifted from an initial position by an elevating mechanism, a substrate at a loading position in the film forming chamber is received, and the susceptor receiving the substrate is moved up and down. Is lowered to return to the initial position, and the substrate on the susceptor is heated to the deposition temperature at the initial position, and the vapor phase growth reaction is performed on the substrate. Before raising the substrate in the loading position and before receiving the substrate, the susceptor is stopped at the stop position below the substrate, the substrate is heated by the heat generated by the susceptor, and after the heating, the susceptor is further raised to receive the substrate It is.

本発明の第1の態様においては、用いるサセプタが、基板の周縁部を支持するリング状の第1のサセプタ部と、第1のサセプタ部に接続して設けられ、第1のサセプタ部の開口部分に密嵌される円盤状の第2のサセプタ部とからなることが好ましく、昇降機構により、初期位置にある昇温したサセプタから第2のサセプタ部のみを分離して上昇させ、昇温した第2のサセプタ部を停止位置で停止させて基板を加熱し、加熱後にさらに第2のサセプタ部を上昇させるものであることが好ましい。   In the first aspect of the present invention, the susceptor to be used is provided by being connected to the ring-shaped first susceptor portion that supports the peripheral portion of the substrate and the first susceptor portion, and the opening of the first susceptor portion. It is preferable that the second susceptor part is a disc-like shape that is closely fitted to the part, and only the second susceptor part is separated and raised from the heated susceptor at the initial position by the lifting mechanism. It is preferable that the second susceptor unit is stopped at the stop position to heat the substrate, and the second susceptor unit is further raised after the heating.

また、本発明の第1の態様において、成膜室内の搬入位置にある基板とサセプタの停止位置との距離は、サセプタの初期位置とサセプタの停止位置との間の距離より小さいことが好ましい。   In the first aspect of the present invention, the distance between the substrate at the loading position in the film forming chamber and the susceptor stop position is preferably smaller than the distance between the susceptor initial position and the susceptor stop position.

そして、本発明の第1の態様において、昇降機構による初期位置からのサセプタの上昇は、初期位置での加熱によりサセプタの温度が成膜温度より200℃〜300℃低い温度に到達した後に開始することが好ましい。   And in the 1st aspect of this invention, the raise of the susceptor from the initial position by the raising / lowering mechanism is started after the temperature of a susceptor reaches 200 degreeC-300 degreeC lower than film-forming temperature by the heating in an initial position. It is preferable.

そしてさらに、本発明の第1の態様において、停止位置でのサセプタの加熱により搬入位置にある基板が到達する温度は、成膜温度より400℃〜600℃低い温度であることが好ましい。   Furthermore, in the first aspect of the present invention, the temperature at which the substrate at the carry-in position reaches by heating the susceptor at the stop position is preferably 400 ° C. to 600 ° C. lower than the film formation temperature.

本発明の第1の態様によれば、成膜装置の成膜室内に搬入された基板をサセプタが受け取る際に、高温に昇温したサセプタがいきなりサセプタより低い温度の、すなわち常温状態の基板に接触してそれを支持するということを無くすことができる。   According to the first aspect of the present invention, when the susceptor receives the substrate carried into the film forming chamber of the film forming apparatus, the susceptor heated to a high temperature suddenly becomes a substrate having a temperature lower than that of the susceptor, that is, a substrate in a normal temperature state. It is possible to eliminate contact and support.

その結果、本発明の第1の態様によれば、成膜室内へのウェハの搬入からウェハ上での成膜処理までの間で発生する恐れがあるサセプタ上でのウェハの変形を抑制することが可能となる。   As a result, according to the first aspect of the present invention, it is possible to suppress deformation of the wafer on the susceptor that may occur between the time when the wafer is carried into the film formation chamber and the film formation process on the wafer. Is possible.

また、本発明の第1の態様によれば、より高温の環境下でのウェハ等基板の成膜装置の成膜室内への搬入や、サセプタ上の成膜処理を行う位置への基板の設置を可能とすることができる。   Further, according to the first aspect of the present invention, the substrate is placed at a position for carrying the substrate, such as a wafer, into the film forming chamber in a higher temperature environment or performing the film forming process on the susceptor. Can be made possible.

そして、その結果、本発明の第1の態様によれば、スループットを低下させることなく、高均一かつ高特性のエピタキシャル膜を基板上に成膜できる成膜方法を提供することが可能となる。   As a result, according to the first aspect of the present invention, it is possible to provide a film forming method capable of forming a highly uniform and high characteristic epitaxial film on a substrate without reducing the throughput.

本実施の形態である成膜方法を実施する成膜装置の成膜室内に設けられた昇降機構の動作を説明するための成膜室の模式的な断面図である。It is typical sectional drawing of the film-forming chamber for demonstrating operation | movement of the raising / lowering mechanism provided in the film-forming chamber of the film-forming apparatus which implements the film-forming method which is this Embodiment. 本実施の形態である成膜方法の実施に用いる成膜装置の模式的な平面図である。It is a typical top view of the film-forming apparatus used for implementation of the film-forming method which is this Embodiment. 本実施の形態である成膜方法を実施する成膜装置の成膜室の構成を説明する模式的な断面図である。It is typical sectional drawing explaining the structure of the film-forming chamber of the film-forming apparatus which enforces the film-forming method which is this Embodiment. 第2のサセプタ部が搬送用ロボット上の基板Wを支持する際の相互の関係を模式的に説明する平面図である。It is a top view explaining typically a mutual relation at the time of a 2nd susceptor part supporting substrate W on a robot for conveyance. 従来の成膜装置の構成を説明する模式的な断面図である。It is typical sectional drawing explaining the structure of the conventional film-forming apparatus.

図2は、本実施の形態である成膜方法を実施に用いる成膜装置の模式的な平面図である。尚、図2においては、成膜装置1の動作を説明するため、便宜上、同じ基板Wが複数個所に記載されている。   FIG. 2 is a schematic plan view of a film forming apparatus that uses the film forming method according to the present embodiment. In FIG. 2, for the sake of convenience, the same substrate W is illustrated at a plurality of locations in order to explain the operation of the film forming apparatus 1.

図2に示すように、本実施の形態である成膜方法を実現する成膜装置1は、サセプタ20を内蔵し、サセプタ20上に載置された基板Wの表面に膜を形成する成膜室2と、第1の開閉部3を介して成膜室2に接続する基板搬送室4と、第2の開閉部11を介して基板搬送室4に接続されており、成膜室2から基板搬送室4を通って取り出された基板Wを待機させる基板待機室8と、基板搬送室内4に設けられ、成膜室2と基板待機室8との間で基板Wを搬送する搬送手段である搬送用ロボット17とを備える。   As shown in FIG. 2, a film forming apparatus 1 that realizes the film forming method according to the present embodiment includes a susceptor 20 and forms a film on the surface of a substrate W placed on the susceptor 20. A chamber 2, a substrate transfer chamber 4 connected to the film forming chamber 2 via the first opening / closing unit 3, and a substrate transfer chamber 4 connected to the substrate transfer chamber 4 via the second opening / closing unit 11. A substrate standby chamber 8 for waiting for the substrate W taken out through the substrate transfer chamber 4 and a transfer means provided in the substrate transfer chamber 4 for transferring the substrate W between the film forming chamber 2 and the substrate standby chamber 8. And a certain transfer robot 17.

本実施の形態である成膜方法を具体的に実現する成膜室2では、例えば、反応ガスが導入されて基板の表面にエピタキシャル膜が形成される。また、蒸着やスパッタによって基板上に膜が形成されるようにしてもよい。   In the film forming chamber 2 that specifically realizes the film forming method according to the present embodiment, for example, a reactive gas is introduced to form an epitaxial film on the surface of the substrate. Further, a film may be formed on the substrate by vapor deposition or sputtering.

次に、本実施形態である成膜方法を実現する成膜装置1の主要部分の構成と動作について図2から図4を用いて説明する。そして特に、基板W上に成膜処理を行う成膜室2の構成と動作について詳しく説明する。   Next, the configuration and operation of the main part of the film forming apparatus 1 that realizes the film forming method according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. In particular, the configuration and operation of the film formation chamber 2 that performs film formation on the substrate W will be described in detail.

図2に示すように、本実施の形態である成膜方法にしたがって成膜処理が行われる基板Wは、外部のカセット(図示せず)から取り出され、成膜装置1の第3の開閉部12を通して基板待機室8にある基板支持台(図示せず)上に載置される。また、基板Wとしては、例えば、シリコンウェハ、特にパワー半導体などの用途で使用される300mmのシリコンウェハなどを挙げることができる。   As shown in FIG. 2, the substrate W on which the film forming process is performed according to the film forming method of the present embodiment is taken out from an external cassette (not shown), and the third opening / closing unit of the film forming apparatus 1 12 is placed on a substrate support (not shown) in the substrate standby chamber 8. Examples of the substrate W include silicon wafers, particularly 300 mm silicon wafers used for applications such as power semiconductors.

尚、基板待機室8は、第2の開閉部11を介して基板搬送室4に接続している。そして上記のように第3の開閉部12または第4の開閉部22を開くことにより、外部から基板Wを基板待機室8内に搬出入することができる。   The substrate standby chamber 8 is connected to the substrate transfer chamber 4 via the second opening / closing part 11. Then, by opening the third opening / closing part 12 or the fourth opening / closing part 22 as described above, the substrate W can be carried into and out of the substrate standby chamber 8 from the outside.

したがって、上述した基板Wを基板待機室8内に載置する際には、第2の開閉部11を閉じた状態で第3の開閉部12または第4の開閉部22を開き、これらを基板待機室8内に搬入することができる。基板待機室8を設けることにより、外部の空気が成膜室2に直接侵入しないようにすることができる。すなわち、空気中の水分や有機物が成膜室2内に入り込んで、成膜処理に悪影響を及ぼすのを防ぐことができる。   Therefore, when the above-described substrate W is placed in the substrate standby chamber 8, the third opening / closing portion 12 or the fourth opening / closing portion 22 is opened with the second opening / closing portion 11 closed, and these are opened. It can be carried into the waiting room 8. By providing the substrate standby chamber 8, it is possible to prevent external air from directly entering the film formation chamber 2. That is, it is possible to prevent moisture and organic substances in the air from entering the film forming chamber 2 and adversely affecting the film forming process.

基板Wを基板待機室8に搬入した後は、第3の開閉部12および第4の開閉部22を閉じる。そして、真空ポンプなどを用いて排気口13から基板待機室8内の空気を排出する。次いで、導入口14を通じて基板待機室8内に窒素ガスを導入することができる。尚、窒素ガスに代えてプロセスに応じて水素ガスやアルゴンガスなどを導入してもよい。   After carrying the substrate W into the substrate standby chamber 8, the third opening / closing part 12 and the fourth opening / closing part 22 are closed. Then, the air in the substrate standby chamber 8 is discharged from the exhaust port 13 using a vacuum pump or the like. Next, nitrogen gas can be introduced into the substrate standby chamber 8 through the inlet 14. Instead of nitrogen gas, hydrogen gas or argon gas may be introduced according to the process.

そしてその後、基板Wは、搬送用ロボット17により搬送され、第2の開閉部11を通って基板搬送室4内に搬入される。ここで、基板Wの搬送には、例えば、気体を噴出することにより非接触の状態で基板を搬送可能なベルヌーイチャックなどの方式を採用することができる。   Thereafter, the substrate W is transported by the transport robot 17 and is transported into the substrate transport chamber 4 through the second opening / closing part 11. Here, for transporting the substrate W, for example, a Bernoulli chuck or the like that can transport the substrate in a non-contact state by ejecting gas can be employed.

尚、基板搬送室4にも、導入口15と排気口16が設けられている。導入口15は、配管(図示せず)を通じて窒素ガスが入ったボンベに接続しており、基板搬送室4内に窒素ガスを導入できるようになっている。尚、窒素ガスに代えて、プロセスに応じて水素ガスやアルゴンガスなどを導入してもよい。また、排気口16は、配管(図示せず)を通じて真空ポンプ(図示せず)に接続しており、基板搬送室4内のガスがここから排出されるようになっている。   The substrate transfer chamber 4 is also provided with an introduction port 15 and an exhaust port 16. The introduction port 15 is connected to a cylinder containing nitrogen gas through a pipe (not shown) so that the nitrogen gas can be introduced into the substrate transfer chamber 4. Instead of nitrogen gas, hydrogen gas or argon gas may be introduced according to the process. Further, the exhaust port 16 is connected to a vacuum pump (not shown) through a pipe (not shown), and the gas in the substrate transfer chamber 4 is discharged from here.

そして、基板搬送室4の中に設けられ、基板Wの搬送を行う搬送用ロボット17は、例えば、カーボンにシリコンコートされた耐熱性の材料や石英材などから構成することができる。   The transfer robot 17 that is provided in the substrate transfer chamber 4 and transfers the substrate W can be made of, for example, a heat-resistant material such as carbon coated with silicon or a quartz material.

搬送用ロボット17を用いて基板Wを基板搬送室内4に搬入した後、引き続き、基板Wは、第1の開閉部3を通って成膜室2へと搬入される。   After the substrate W is transferred into the substrate transfer chamber 4 using the transfer robot 17, the substrate W is subsequently transferred into the film forming chamber 2 through the first opening / closing unit 3.

成膜室2には、導入口18と排気口19が設けられている。導入口18は、配管(図示せず)を通じて反応ガスが入ったボンベや希釈ガスが入ったボンベに接続しており、必要に応じてこれらのガスを適量供給することができるようになっている。また、排気口19は、配管(図示せず)を通じて真空ポンプ(図示せず)に接続しており、成膜室2内のガスをここから排出することができる。   The film forming chamber 2 is provided with an introduction port 18 and an exhaust port 19. The introduction port 18 is connected to a cylinder containing a reaction gas or a cylinder containing a dilution gas through a pipe (not shown), and an appropriate amount of these gases can be supplied as necessary. . Further, the exhaust port 19 is connected to a vacuum pump (not shown) through a pipe (not shown), and the gas in the film forming chamber 2 can be discharged from here.

図3は、本実施の形態であるエピタキシャル成長技術を用いた成膜方法を実施する成膜装置について、その成膜室の構成をより詳細に説明する模式的な断面図である。   FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining in more detail the configuration of the film forming chamber of the film forming apparatus for performing the film forming method using the epitaxial growth technique according to the present embodiment.

図3に示す、本実施形態である成膜方法を実現する成膜装置1の成膜室2では、基板Wを支持するサセプタ20が内蔵されている。   In the film forming chamber 2 of the film forming apparatus 1 that realizes the film forming method according to the present embodiment shown in FIG. 3, a susceptor 20 that supports the substrate W is incorporated.

基板Wを支持するサセプタ20は、サセプタ支え24に嵌着されている。そして、サセプタ20は、基板Wがサセプタ20上に載置されたときに基板Wの周縁部を支持するリング状の第1のサセプタ部25と、第1のサセプタ部25に接続して設けられ、リング状の第1のサセプタ部25の開口部分を密嵌するように設けられた円盤状の第2のサセプタ部26とからなる。   The susceptor 20 that supports the substrate W is fitted to the susceptor support 24. The susceptor 20 is connected to the ring-shaped first susceptor portion 25 that supports the peripheral edge of the substrate W when the substrate W is placed on the susceptor 20, and the first susceptor portion 25. And a disc-shaped second susceptor portion 26 provided so as to closely fit the opening portion of the ring-shaped first susceptor portion 25.

すなわち、サセプタ20を構成する第1のサセプタ部25が、サセプタ支え24に嵌着して基板Wを周縁部で支持し、さらに、第2のサセプタ部26に接続してこれを支持するという機能を備える。そして、第2のサセプタ部26は、第1のサセプタ部25の開口部分を密封するとともに、基板Wがサセプタ20上に載置されたときには、基板Wの裏面と接触して基板Wを支持する機能を備える。   That is, the first susceptor portion 25 constituting the susceptor 20 is fitted to the susceptor support 24 to support the substrate W at the peripheral portion, and further connected to the second susceptor portion 26 to support it. Is provided. The second susceptor portion 26 seals the opening portion of the first susceptor portion 25 and supports the substrate W by contacting the back surface of the substrate W when the substrate W is placed on the susceptor 20. It has a function.

したがって、上記の機能をそれぞれ備えた第1のサセプタ部25と第2のサセプタ部26とから、基板Wを裏面から支持する一のサセプタ20を構成している。   Accordingly, the first susceptor portion 25 and the second susceptor portion 26 each having the above functions constitute one susceptor 20 that supports the substrate W from the back surface.

そして、サセプタ支え24には、中空円筒状の回転軸27が接続されている。そして、この回転軸27は、回転機構28を具備する。   A hollow cylindrical rotary shaft 27 is connected to the susceptor support 24. The rotating shaft 27 includes a rotating mechanism 28.

したがって、サセプタ支え24に接続する回転軸27が回転機構28により回転することによって、サセプタ20上の基板Wを回転することができるよう構成されている。そして、基板Wを高速で回転させながら基板W上でエピタキシャル膜の形成が行えるように構成されている。   Therefore, the rotation shaft 27 connected to the susceptor support 24 is rotated by the rotation mechanism 28 so that the substrate W on the susceptor 20 can be rotated. An epitaxial film can be formed on the substrate W while rotating the substrate W at a high speed.

また、回転軸27の内部には、回転軸27内部を貫通する昇降ピン29が配設されている。そして、昇降ピン29の下端は、回転軸27の下方に設けられ昇降ピン29の昇降を制御する昇降装置30にまで伸びている。そして、この昇降ピン29と昇降装置30とから昇降機構31が構成されている。   Further, an elevating pin 29 penetrating through the rotary shaft 27 is disposed inside the rotary shaft 27. And the lower end of the raising / lowering pin 29 is extended to the raising / lowering apparatus 30 which is provided under the rotating shaft 27 and controls raising / lowering of the raising / lowering pin 29. As shown in FIG. A lifting mechanism 31 is composed of the lifting pins 29 and the lifting device 30.

昇降機構31では、昇降装置30を動作させて昇降ピン29を上昇もしくは下降させることができる。そしてさらに、昇降機構31は、昇降または下降の途中、任意の位置で昇降ピン29を停止する動作をさせることができる。   In the elevating mechanism 31, the elevating device 30 can be operated to raise or lower the elevating pin 29. Further, the elevating mechanism 31 can operate to stop the elevating pin 29 at an arbitrary position during the elevating or lowering.

図1は、本実施の形態である成膜方法を実施する成膜装置について、その成膜室2内に設けられた昇降機構31の動作を説明するための成膜室2の模式的な断面図である。   FIG. 1 is a schematic cross section of a film forming chamber 2 for explaining the operation of an elevating mechanism 31 provided in the film forming chamber 2 of the film forming apparatus for performing the film forming method according to the present embodiment. FIG.

昇降機構31は、昇降装置30による昇降ピン29の上昇によって、昇降ピン29の上部先端部を用い、上方に設けられたサセプタ20の第2のサセプタ部26に下面から当接し、下方から第2のサセプタ部26を支持することができる。   The elevating mechanism 31 uses the upper end portion of the elevating pin 29 by the elevating of the elevating pin 29 by the elevating device 30, and comes into contact with the second susceptor portion 26 of the susceptor 20 provided above from the lower surface. The susceptor portion 26 can be supported.

そして、昇降機構31は、昇降ピン29をさらに上昇させることができ、第2のサセプタ部26のみを第1のサセプタ部25から引き離し、サセプタ20から第2のサセプタ部26を分離して持ち上げ、成膜装置1の成膜室2内に搬入された基板Wを受け取ることが可能な位置まで上昇させることができる。   The elevating mechanism 31 can further raise the elevating pin 29, pulls only the second susceptor part 26 away from the first susceptor part 25, separates the second susceptor part 26 from the susceptor 20, and lifts it up. The substrate W loaded into the film forming chamber 2 of the film forming apparatus 1 can be raised to a position where it can be received.

この第2のサセプタ部26の上昇に際し、第2のサセプタ部26の上方には、搬送用ロボット17によって支持されて成膜室2内部に搬入された基板Wを、搬送用ロボット17上で支持されたまま待機させておくことができる。   When the second susceptor unit 26 is raised, the substrate W supported by the transfer robot 17 and carried into the film forming chamber 2 is supported on the transfer robot 17 above the second susceptor unit 26. Can be kept waiting.

図4は、第2のサセプタ部26が搬送用ロボット17に支持された基板Wを支持する際の相互の関係を模式的に説明する平面図である。図4では、基板Wを便宜的に点線で示し、基板Wを支持する搬送用ロボット17と上昇してきた第2のサセプタ部26との関係を明確にするように図示してある。   FIG. 4 is a plan view schematically illustrating the mutual relationship when the second susceptor unit 26 supports the substrate W supported by the transfer robot 17. In FIG. 4, the substrate W is indicated by a dotted line for the sake of convenience, and is illustrated so as to clarify the relationship between the transfer robot 17 that supports the substrate W and the second susceptor unit 26 that has been raised.

よって、昇降機構31の昇降ピン29に支持されて上昇する円盤状の第2のサセプタ部26により、基板Wは下面から支持される。その結果、基板Wを搬送用ロボット17上から引き離し、より上方に持ち上げることができる。こうして、第2のサセプタ部26のみにより基板Wを支持するようにすることができる。   Therefore, the substrate W is supported from the lower surface by the disc-shaped second susceptor portion 26 that is supported and lifted by the lifting pins 29 of the lifting mechanism 31. As a result, the substrate W can be pulled away from the transfer robot 17 and lifted upward. Thus, the substrate W can be supported only by the second susceptor portion 26.

その後、基板Wを受け渡して空となった搬送用ロボット17は、第1の開閉部3を通して成膜室2内から退去させることができる。   Thereafter, the transfer robot 17 that has been emptied after delivering the substrate W can be removed from the film forming chamber 2 through the first opening / closing part 3.

そして、基板Wが載った第2のサセプタ部26を、昇降機構31の昇降ピン29で支持したまま、初期位置まで下降させることができる。初期位置は、第2のサセプタ部26が上記の上昇をされる前、第1のサセプタ部25に接してこれに支持されていた初期の位置である。   Then, the second susceptor portion 26 on which the substrate W is placed can be lowered to the initial position while being supported by the lifting pins 29 of the lifting mechanism 31. The initial position is an initial position where the second susceptor part 26 is in contact with and supported by the first susceptor part 25 before the second susceptor part 26 is raised.

こうして、基板Wを支持する第2のサセプタ部26を初期位置に戻すことにより、基板Wをサセプタ20上の成膜反応処理が可能な位置に載置することが可能となる。   Thus, by returning the second susceptor portion 26 supporting the substrate W to the initial position, the substrate W can be placed on the susceptor 20 at a position where the film forming reaction process can be performed.

基板Wがサセプタ20の上の適正な位置に載置された後、成膜装置1では、基板Wの表面に成膜処理を行うことができる。すなわち、成膜装置1の成膜室2では、上記したように、例えば、反応ガスが導入されて基板Wの表面にエピタキシャル膜の形成が可能である。また、蒸着やスパッタによって基板上に膜が形成されるようにしてもよい。   After the substrate W is placed at an appropriate position on the susceptor 20, the film forming apparatus 1 can perform a film forming process on the surface of the substrate W. That is, in the film forming chamber 2 of the film forming apparatus 1, as described above, for example, a reactive gas is introduced and an epitaxial film can be formed on the surface of the substrate W. Further, a film may be formed on the substrate by vapor deposition or sputtering.

このとき、成膜室2には、サセプタ20の裏面側にインヒータ35とアウトヒータ36の二種のヒータが設けられている。よって、基板Wは、成膜室2中のインヒータとアウトヒータによって加熱できるようになっている。   At this time, in the film forming chamber 2, two types of heaters of an in-heater 35 and an out-heater 36 are provided on the back surface side of the susceptor 20. Therefore, the substrate W can be heated by the in-heater and the out-heater in the film formation chamber 2.

ここで、アウトヒータ36により基板Wの周縁部とサセプタ20の第1のサセプタ部25を主に加熱することができる。そして、インヒータ35は、アウトヒータ36の下部に配置され、基板Wの周縁部意外とサセプタ20の第2のサセプタ部26を主に加熱することができる。このようにヒータを二種設けることにより基板Wを加熱する場合、基板Wの面内の温度分布の均一性を向上することができる。   Here, the peripheral portion of the substrate W and the first susceptor portion 25 of the susceptor 20 can be mainly heated by the outheater 36. The in-heater 35 is disposed below the out-heater 36 and can mainly heat the peripheral portion of the substrate W and the second susceptor portion 26 of the susceptor 20. Thus, when the substrate W is heated by providing two types of heaters, the uniformity of the temperature distribution in the surface of the substrate W can be improved.

したがって、基板Wは成膜室2内のサセプタ20上に置かれた後、成膜室2中のインヒータ35とアウトヒータ36との協調した加熱によって、均一に加熱され、第1の開閉部3を閉じた状態で所定の成膜処理を行うことができる。   Therefore, after the substrate W is placed on the susceptor 20 in the film forming chamber 2, the substrate W is uniformly heated by the coordinated heating of the in-heater 35 and the out-heater 36 in the film-forming chamber 2. A predetermined film forming process can be performed in a state in which is closed.

次に、本実施の形態である成膜方法について説明する。本実施の形態である成膜方法は、上記した図2〜図4に構成と動作が示される成膜装置1を最適な条件で使用して実現される。   Next, a film forming method according to this embodiment will be described. The film forming method according to the present embodiment is realized by using the above-described film forming apparatus 1 whose configuration and operation are shown in FIGS.

このとき、成膜処理を施す基板Wについては、例えば、シリコンウェハ、特にパワー半導体などの用途で使用される300mmのシリコンウェハなどを対象とすることができる。   At this time, the substrate W on which the film forming process is performed can be, for example, a silicon wafer, particularly a 300 mm silicon wafer used for applications such as a power semiconductor.

先ず、基板Wについて、搬送用ロボット17を用い、基板待機室8から第2の開閉部11を通して基板搬送室内4に搬送する。基板待機室4では、排気口16から排気し、導入口15から窒素ガスを導入することにより、室内を窒素雰囲気とすることができる。尚、窒素ガスに代えて、プロセスに応じて水素ガスやアルゴンガスなどを導入してもよい。   First, the substrate W is transferred from the substrate standby chamber 8 to the substrate transfer chamber 4 through the second opening / closing unit 11 using the transfer robot 17. In the substrate standby chamber 4, exhausting from the exhaust port 16 and introducing nitrogen gas from the introduction port 15 makes it possible to create a nitrogen atmosphere in the chamber. Instead of nitrogen gas, hydrogen gas or argon gas may be introduced according to the process.

次に、搬送用ロボット17を用い、基板Wを第1の開閉部3を通して成膜室2へと搬入する。搬入後、基板Wを搬送用ロボット17で支持したまま、成膜室2内の基板の搬入位置に配置する。   Next, the substrate W is carried into the film forming chamber 2 through the first opening / closing unit 3 using the transfer robot 17. After the carry-in, the substrate W is placed at the carry-in position of the substrate in the film forming chamber 2 while being supported by the transfer robot 17.

このとき、基板Wの搬入前、成膜室2で、インヒータ35とアウトヒータ36を作動させ、第1のサセプタ部25と第2のサセプタ部26とからなるサセプタ20の加熱を開始しておく。   At this time, before the substrate W is carried in, the in-heater 35 and the out-heater 36 are operated in the film forming chamber 2 and heating of the susceptor 20 including the first susceptor portion 25 and the second susceptor portion 26 is started. .

したがって、サセプタ20の第2のサセプタ部26は、第1のサセプタ部25に支持されて初期位置にあるため、インヒータ35とアウトヒータ36の働きにより加熱が開始されている。そして、基板Wに対し成膜処理を行う際の成膜温度より200℃〜300℃低い規定の温度となるようにインヒータ35とアウトヒータ36により加熱される。   Therefore, since the second susceptor portion 26 of the susceptor 20 is supported by the first susceptor portion 25 and is in the initial position, heating is started by the action of the in-heater 35 and the out-heater 36. And it heats by the in-heater 35 and the out-heater 36 so that it may become a regulation temperature 200 to 300 degreeC lower than the film-forming temperature at the time of performing the film-forming process with respect to the board | substrate W. FIG.

次に、基板Wの搬入後、サセプタ20の第2のサセプタ部26の温度が上記の成膜温度より200℃〜300℃低い規定温度に到達した後に、昇降機構31を作動させる。   Next, after the substrate W is carried in, the elevating mechanism 31 is operated after the temperature of the second susceptor portion 26 of the susceptor 20 reaches a specified temperature that is 200 ° C. to 300 ° C. lower than the film forming temperature.

すなわち、昇降機構31の昇降装置30により昇降ピン29の上昇を開始させる。   That is, the elevating device 29 of the elevating mechanism 31 starts raising the elevating pin 29.

そして、上昇する昇降ピン29により、上方に設けられたサセプタ20の第2のサセプタ部26を支持する。そして、昇降ピン29をさらに上昇させ、第2のサセプタ部26を第1のサセプタ部25から持ち上げて引き離す。すなわち、上記の加熱により昇温したサセプタ20から第2のサセプタ部26を分離して持ち上げ、昇温した第2のサセプタ部26の初期位置からの上昇を開始する。   And the 2nd susceptor part 26 of the susceptor 20 provided upward is supported by the raising / lowering pin 29 which raises. And the raising / lowering pin 29 is further raised, the 2nd susceptor part 26 is lifted from the 1st susceptor part 25, and is pulled apart. That is, the second susceptor part 26 is separated and lifted from the susceptor 20 that has been heated by the above heating, and the rising of the heated second susceptor part 26 from the initial position is started.

次に、搬入位置に置かれた基板Wの下方側、規定の停止位置で、昇降機構31により制御して、第2のサセプタ部26を停止させる。そして、上記加熱により昇温した第2のサセプタ部26の発熱により、搬送用ロボット17に支持された基板Wの予備加熱を行う。   Next, the second susceptor unit 26 is stopped under the control of the elevating mechanism 31 at a predetermined stop position on the lower side of the substrate W placed at the carry-in position. Then, the substrate W supported by the transfer robot 17 is preheated by the heat generated by the second susceptor section 26 that has been heated by the heating.

搬送用ロボット17は、図4に示すように、基板Wを支持する部分がU字形状を有し、中央部分が大きく開口しているため、支持する基板Wの下方側からの加熱を効率良く行うことができる。   As shown in FIG. 4, the transfer robot 17 has a U-shaped portion that supports the substrate W and a large opening at the central portion, so that heating from the lower side of the supporting substrate W is efficiently performed. It can be carried out.

この昇温した第2のサセプタ26による基板Wの予備加熱は、上記した成膜温度より400℃〜600℃低い規定の温度に基板Wが到達するまで行われる。このとき、この予備加熱の時間は、5秒間から30秒間となるようにする。   The preheating of the substrate W by the heated second susceptor 26 is performed until the substrate W reaches a specified temperature that is 400 ° C. to 600 ° C. lower than the film forming temperature. At this time, the preheating time is set to 5 seconds to 30 seconds.

ここで、第2のサセプタ部26の、搬入位置に置かれた基板Wの下方側の規定の停止位置は、搬入位置にある基板Wと当該停止位置との距離が、第2のサセプタ部26の初期位置と当該停止位置との間の距離より小さくなるように設定する。   Here, the prescribed stop position of the second susceptor section 26 on the lower side of the substrate W placed at the loading position is the distance between the substrate W at the loading position and the stop position, and the second susceptor section 26. Is set to be smaller than the distance between the initial position and the stop position.

そして、昇温した第2のサセプタ部26による下方側からの基板Wの加熱により、上記した規定の温度に基板Wが到達するまでの時間は、上記の5秒間から30秒間となるように調整する。   Then, the time until the substrate W reaches the specified temperature by the heating of the substrate W from the lower side by the heated second susceptor section 26 is adjusted to be 5 seconds to 30 seconds. To do.

次に、基板Wの下方側の離れた規定位置からの加熱により、基板Wの温度が規定の温度に到達した後、昇降機構31により制御して、第2のサセプタ部26を再び上昇させる。   Next, after the temperature of the substrate W reaches a specified temperature by heating from a specified position apart from the lower side of the substrate W, the second susceptor section 26 is raised again by controlling by the elevating mechanism 31.

その結果、昇降ピン29に支持されて上昇する第2のサセプタ部26により、基板Wを下面から支持する。そして、基板Wを搬送用ロボット17上から引き離し、より上方に持ち上げる。こうして、第2のサセプタ部26のみにより基板Wを支持するようにして、基板Wを第2のサセプタ部26により受け取る。   As a result, the substrate W is supported from the lower surface by the second susceptor portion 26 that is supported by the elevating pins 29 and moves up. Then, the substrate W is pulled away from the transfer robot 17 and lifted upward. In this way, the substrate W is received by the second susceptor unit 26 so that the substrate W is supported only by the second susceptor unit 26.

その後、基板Wを受け渡して空となった搬送用ロボット17は、第1の開閉部3を通して成膜室2内から退去させる。   Thereafter, the transfer robot 17 that has been emptied after delivering the substrate W is moved out of the film forming chamber 2 through the first opening / closing part 3.

そして、基板Wを受け取った第2のサセプタ部26を、昇降機構31の昇降ピン29で支持したまま、初期位置まで5秒間から70秒間かけて下降させる。このとき、上記したインヒータ35とアウトヒータ36は、第2のサセプタ26の上昇と下降の間、加熱状態のまま維持されている。よって、基板Wの上記時間をかけた下降により、基板Wは徐々にインヒータ35とアウトヒータ36に近づくことになって、徐々に加熱される。したがって、基板温度は下降に従い、徐々に上昇することになる。   Then, the second susceptor portion 26 that has received the substrate W is lowered to the initial position over 5 to 70 seconds while being supported by the lifting pins 29 of the lifting mechanism 31. At this time, the above-described in-heater 35 and out-heater 36 are maintained in a heated state while the second susceptor 26 is raised and lowered. Therefore, the substrate W gradually approaches the in-heater 35 and the out-heater 36 as the substrate W descends over the above time, and is gradually heated. Therefore, the substrate temperature gradually increases as it decreases.

こうして、基板Wを支持する第2のサセプタ部26を初期位置に戻すことにより、適度に昇温した基板Wをサセプタ20上の成膜反応処理が可能な位置に載置する。   Thus, by returning the second susceptor portion 26 that supports the substrate W to the initial position, the substrate W that has been appropriately heated is placed on the susceptor 20 at a position where the film formation reaction process is possible.

次に、インヒータ35とアウトヒータ36とを併用して、さらに加熱を行い、サセプタ20上の基板Wを上記した成膜温度に到達するまで加熱する。このとき、加熱時間は、60秒間から300秒間とするように、インヒータ35とアウトヒータ36の加熱条件を調整する。   Next, the in-heater 35 and the out-heater 36 are used in combination, and further heating is performed to heat the substrate W on the susceptor 20 until the film formation temperature described above is reached. At this time, the heating conditions of the in-heater 35 and the out-heater 36 are adjusted so that the heating time is from 60 seconds to 300 seconds.

そして、成膜温度に基板Wが到達後、成膜室2内で所定の成膜処理を行う。   Then, after the substrate W reaches the film formation temperature, a predetermined film formation process is performed in the film formation chamber 2.

基板Wの成膜処理では、例えば、成膜室2に設けられた導入口18と排気口19を利用し、数10〜数100torrの減圧下で反応ガスを流しながら、インヒータ35とアウトヒータ36とを併用して基板Wを成膜温度である1000℃〜1200℃に加熱する。そして、必要な場合、反応ガスを導入しつつサセプタ20を、回転機構28を利用して回転させることにより、全ての基板Wの上に均一な厚さのシリコンのエピタキシャル層を成長させる。   In the film forming process of the substrate W, for example, the inlet 18 and the outlet 19 provided in the film forming chamber 2 are used to flow the reaction gas under a reduced pressure of several tens to several hundreds of torr, and the in-heater 35 and the out-heater 36. And the substrate W is heated to a film forming temperature of 1000 ° C. to 1200 ° C. Then, if necessary, the susceptor 20 is rotated using the rotation mechanism 28 while introducing the reaction gas, so that an epitaxial layer of silicon having a uniform thickness is grown on all the substrates W.

このとき、例えば、パワー半導体の用途では、300mmのシリコンウェハ上に10μm以上、多くは10μm〜100μm程度の厚膜が形成される。厚膜を形成するには、成膜時において基板Wを回転させることが好適である。そして、基板Wの回転数を高くするのがよく、例えば、900rpm程度の回転数とするのがよい。   At this time, for example, in a power semiconductor application, a thick film having a thickness of 10 μm or more, most often about 10 μm to 100 μm, is formed on a 300 mm silicon wafer. In order to form a thick film, it is preferable to rotate the substrate W during film formation. And it is good to make the rotation speed of the board | substrate W high, for example, it is good to set it as the rotation speed of about 900 rpm.

成膜処理を終えた後は、再び昇降機構31を用いて第2のサセプタ部26に載置した状態のまま基板Wを上昇させる。そして、第1の開閉部3を開き、成膜室2内に搬送用ロボット17を侵入させ、基板Wを受け渡す。その後、搬送用ロボット17によって、基板Wを成膜室2から基板搬送室4内に移動させる。   After the film forming process is finished, the substrate W is raised using the lifting mechanism 31 again while being placed on the second susceptor portion 26. Then, the first opening / closing part 3 is opened, the transfer robot 17 is inserted into the film forming chamber 2, and the substrate W is delivered. Thereafter, the substrate W is moved from the film formation chamber 2 into the substrate transfer chamber 4 by the transfer robot 17.

以上のような基板Wに対する成膜方法を行うことにより、成膜装置1の成膜室2内に搬入された基板Wをサセプタ20の第2のサセプタ部26が受け取る際に、高温に昇温した第2のサセプタ部26がいきなりサセプタより低い温度の、すなわち常温状態の基板Wに接触してそれを支持するということを無くすことができる。   By performing the film forming method on the substrate W as described above, the temperature is raised to a high temperature when the second susceptor unit 26 of the susceptor 20 receives the substrate W carried into the film forming chamber 2 of the film forming apparatus 1. Thus, the second susceptor section 26 can be prevented from suddenly coming into contact with and supporting the substrate W at a temperature lower than that of the susceptor, that is, at room temperature.

その結果、成膜室2内への基板Wの搬入から基板W上での成膜処理までの間で発生する恐れがあるサセプタ20上での基板Wの変形を抑制することが可能となる。   As a result, it is possible to suppress the deformation of the substrate W on the susceptor 20 that may occur between the loading of the substrate W into the film forming chamber 2 and the film forming process on the substrate W.

また、より高温に成膜室2内の各部の温度を昇温させた状態で、基板Wの成膜室2内への搬入や、サセプタ20上の成膜処理を行う位置への基板の設置を可能とすることができる。その結果、成膜室2内に搬入された基板Wを処理するまでの加熱時間を短縮することができ、基板Wの成膜処理のスループットを低下させることなく、高均一かつ高特性のエピタキシャル膜を基板上に成膜することを可能とする。   In addition, with the temperature of each part in the film formation chamber 2 raised to a higher temperature, the substrate W is carried into the film formation chamber 2 and the substrate is placed at a position where the film formation process on the susceptor 20 is performed. Can be made possible. As a result, the heating time until the substrate W carried into the film formation chamber 2 is processed can be shortened, and the epitaxial film having high uniformity and high characteristics can be obtained without reducing the throughput of the film formation processing of the substrate W. Can be formed on the substrate.

基板Wを取り出した後は、第1の開閉部3を閉じ、基板Wの温度を徐々に下げていく。基板Wが十分に冷却したら、第2の開閉部11を開け、搬送用ロボット17によって、基板Wを基板待機室8内に搬送する。   After taking out the substrate W, the first opening / closing part 3 is closed, and the temperature of the substrate W is gradually lowered. When the substrate W is sufficiently cooled, the second opening / closing part 11 is opened, and the substrate W is transferred into the substrate standby chamber 8 by the transfer robot 17.

次に、第2の開閉部11を閉じ、導入口14から窒素ガスを流して基板−サセプタ載置部8内を大気圧まで戻す。次いで、第3の開閉部12を開けて、搬送用ロボット(図示せず)で成膜済の基板Wをカセット(図示せず)に収納する。   Next, the second opening / closing part 11 is closed, and nitrogen gas is supplied from the introduction port 14 to return the inside of the substrate-susceptor mounting part 8 to atmospheric pressure. Next, the third opening / closing part 12 is opened, and the film-formed substrate W is stored in a cassette (not shown) by a transfer robot (not shown).

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。   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.

すなわち、本発明の成膜装置の一例として、エピタキシャル成長装置について説明したが、これに限るものではなく、シリコンウェハ表面に所定の結晶膜を気相成長させるための装置であれば構わない。例えば、ポリシリコン膜を成長させることを目的とした成膜装置であっても本発明と同様の作用効果を得ることができる。   That is, the epitaxial growth apparatus has been described as an example of the film forming apparatus of the present invention. However, the present invention is not limited to this, and any apparatus for vapor-depositing a predetermined crystal film on the silicon wafer surface may be used. For example, even a film forming apparatus for growing a polysilicon film can obtain the same effects as those of the present invention.

さらに、装置の構成や制御の手法など、本発明に直接必要としない部分などについては記載を省略したが、必要とされる装置の構成や、制御の手法などを適宜選択して用いることができる。   In addition, although descriptions of parts that are not directly required for the present invention, such as apparatus configuration and control method, are omitted, the required apparatus configuration, control method, and the like can be appropriately selected and used. .

また、本発明を説明するために示した図において、説明のために必要な構成以外は省略し、縮尺等に就いても原寸大のものとは一致させず、明確に視認できるよう適宜変更した。   Also, in the drawings shown for explaining the present invention, components other than those necessary for the explanation are omitted, and the scales and the like are appropriately changed so that they can be clearly seen without matching with the original ones. .

その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての気相成長装置、および各部材の形状は、本発明の範囲に包含される。   In addition, all the vapor phase growth apparatuses that include the elements of the present invention and can be appropriately modified by those skilled in the art, and the shapes of the respective members are included in the scope of the present invention.

1、901 成膜装置
2 成膜室
3 第1の開閉部
4 基板搬送室
8 基板待機室
11 第2の開閉部
12 第3の開閉部
13、16、19 排気口
14、15、18 導入口
17、911 搬送用ロボット
20、903 サセプタ
22 第4の開閉部
24、904 サセプタ支え
25、905 第1のサセプタ部
26、906 第2のサセプタ部
27、907 回転軸
28 回転機構
29、908 昇降ピン
30、909 昇降装置
31、910 昇降機構
35 インヒータ
36 アウトヒータ
902 ウェハ
912 ヒータ
W 基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,901 Film-forming apparatus 2 Film-forming chamber 3 1st opening / closing part 4 Substrate transfer chamber 8 Substrate waiting room 11 2nd opening / closing part 12 3rd opening-and-closing part 13, 16, 19 Exhaust port 14, 15, 18 Inlet 17, 911 Transfer robot 20, 903 Susceptor 22 Fourth opening / closing part 24, 904 Susceptor support 25, 905 First susceptor part 26, 906 Second susceptor part 27, 907 Rotating shaft 28 Rotating mechanism 29, 908 Lifting pin 30, 909 Lifting device 31, 910 Lifting mechanism 35 In-heater 36 Out-heater 902 Wafer 912 Heater W Substrate

Claims (6)

成膜室内において、基板を成膜温度に加熱し前記基板上で気相成長反応を行う成膜方法であって、
前記成膜室内の初期位置においてサセプタを下方からヒータにより加熱し、
前記成膜室内の搬入位置へ前記基板を搬入し、
加熱された前記サセプタを前記初期位置から上昇させて前記ヒータから引き離し、
前記基板が搬入された前記搬入位置の下方の停止位置に加熱された前記サセプタを停止させ、
前記搬入位置へ搬入された前記基板を、加熱された前記サセプタにより加熱し、
前記サセプタが加熱された前記基板を受け取り、
前記基板を受け取った前記サセプタを漸次下降させて前記初期位置に復帰させ、
前記初期位置において前記基板を前記ヒータにより前記成膜温度に加熱することを特徴とする成膜方法。
In a film forming chamber, a film forming method for heating a substrate to a film forming temperature and performing a vapor phase growth reaction on the substrate,
The susceptor is heated from below by a heater at an initial position in the film formation chamber,
Carrying the substrate to a loading position in the film formation chamber;
Raising the heated susceptor from the initial position and pulling it away from the heater;
Stop the heated susceptor at a stop position below the loading position where the substrate is loaded,
Heating the substrate carried into the carry-in position with the heated susceptor;
The susceptor receives the heated substrate;
The susceptor that has received the substrate is gradually lowered to return to the initial position,
A film forming method, wherein the substrate is heated to the film forming temperature by the heater at the initial position.
前記サセプタに接続して前記サセプタを支持するリング状の他のサセプタを備えることを特徴とする請求項1に記載の成膜方法。   The film forming method according to claim 1, further comprising a ring-shaped susceptor that is connected to the susceptor and supports the susceptor. 前記成膜室内の搬入位置にある前記基板と前記サセプタの停止位置との距離は、前記サセプタの初期位置と前記サセプタの停止位置との間の距離より小さいことを特徴とする請求項1または2に記載の成膜方法。   The distance between the substrate at the loading position in the film forming chamber and the stop position of the susceptor is smaller than the distance between the initial position of the susceptor and the stop position of the susceptor. 2. The film forming method described in 1. 前記昇降機構による前記初期位置からの前記サセプタの上昇は、前記初期位置での加熱により前記サセプタの温度が前記成膜温度より200℃〜300℃低い温度に到達した後に開始することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の成膜方法。   The raising of the susceptor from the initial position by the elevating mechanism starts after the temperature of the susceptor reaches 200 ° C. to 300 ° C. lower than the film formation temperature due to heating at the initial position. The film-forming method of any one of Claims 1-3. 前記停止位置での前記サセプタの加熱により前記搬入位置にある前記基板が到達する温度は、前記成膜温度より400℃〜600℃低い温度であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の成膜方法。   The temperature at which the substrate at the carry-in position reaches by the heating of the susceptor at the stop position is 400 to 600 ° C lower than the film formation temperature. 2. The film forming method according to item 1. 成膜室内において、基板を成膜温度に加熱し前記基板上で気相成長反応を行う成膜方法であって
記基板の周縁部を支持するリング状の第1のサセプタ部に接続して設けられ、前記第1のサセプタ部の開口部分に密嵌可能な円盤状の第2のサセプタ部を、前記成膜室内の初期位置においてヒータにより加熱し、前記第2のサセプタ部を、前記成膜室内に設けられた昇降機構により前記初期位置から上昇させて前記ヒータから引き離し、
前記基板が搬入された前記搬入位置の下方の停止位置に、前記第2のサセプタ部を停止させ、
前記搬入位置へ搬入された前記基板を昇温した前記第2のサセプタ部の発熱により加熱し、
前記基板が前記第2のサセプタ部により加熱された後に、前記基板の下面を支持して前記基板を受け取るように前記第2のサセプタ部をさらに上昇させ、
前記基板を受け取った前記第2のサセプタ部を前記昇降機構により漸次下降させて前記初期位置に復帰させ、前記基板の周縁部を前記第1のサセプタ部により支持し、
記基板を前記ヒータにより前記成膜温度に加熱することを特徴とする成膜方法。
In a film forming chamber, a film forming method for heating a substrate to a film forming temperature and performing a vapor phase growth reaction on the substrate ,
Arranged in connection with the first susceptor portion annular supporting the peripheral portion of the front Stories substrate, the second susceptor portion to the opening portion of the closely fitted possible disk-shaped first susceptor portion, the formed Heated by a heater at an initial position in the film chamber, the second susceptor portion is lifted from the initial position by an elevating mechanism provided in the film formation chamber, and separated from the heater,
The stop position below said loading position in which the substrate is conveyed, prior Symbol stops the second susceptor portion,
The substrate that has been carried into the loading position, and heated by heat generation of the second susceptor portion heated,
After the substrate has been heated by the second susceptor portion, further raising the second susceptor portion as before Symbol receive pre Symbol substrate supports the lower surface of the substrate,
The second susceptor part that has received the substrate is gradually lowered by the elevating mechanism and returned to the initial position, and the peripheral part of the substrate is supported by the first susceptor part,
Film forming method characterized by heating the film formation temperature of the pre-Symbol substrate by said heater.
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