JP4345617B2

JP4345617B2 - CVD equipment

Info

Publication number: JP4345617B2
Application number: JP2004254133A
Authority: JP
Inventors: 章憲関
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-09-01
Filing date: 2004-09-01
Publication date: 2009-10-14
Anticipated expiration: 2024-09-01
Also published as: JP2006073713A

Description

本発明は、炭化ケイ素半導体を製造するためのＣＶＤ装置に関し、より詳細には、エピタキシャル成長により基板上に炭化ケイ素薄膜を堆積させるＣＶＤ装置に関する。 The present invention relates to a CVD apparatus for manufacturing a silicon carbide semiconductor, and more particularly to a CVD apparatus for depositing a silicon carbide thin film on a substrate by epitaxial growth.

炭化ケイ素（ＳｉＣ）半導体は、耐熱性及び機械的強度に優れ、青色発光ダイオードの材料等に利用されていることや、高耐圧性及び低オン抵抗性による省エネルギー化及び小型化の要求により、高出力低損失の電力用素子への応用などにおいて注目されている。前記ＳｉＣ半導体は、基板上にＳｉＣ薄膜を堆積させて形成することができる。また、ＳｉＣ薄膜を基板上に堆積させるには、例えば、ＳｉＣのエピタキシャル成長を利用することができる。 Silicon carbide (SiC) semiconductors have excellent heat resistance and mechanical strength, and are used as materials for blue light-emitting diodes, etc., and due to demands for energy saving and miniaturization due to high voltage resistance and low on-resistance, It is attracting attention in applications such as low power loss power devices. The SiC semiconductor can be formed by depositing a SiC thin film on a substrate. In order to deposit the SiC thin film on the substrate, for example, epitaxial growth of SiC can be used.

具体的に、基板上にＳｉＣ薄膜を堆積させるためには、加熱したＳｉＣウェハ表面でＨ₂ガスをキャリアガスとし、ＳｉＨ₄ガスとＣ₃Ｈ₈ガスと等を含む原料ガスを反応させ、エピタキシャル成長によってＳｉＣ薄膜を堆積させる。ＳｉＣ薄膜を形成するための装置としては、石英製の反応管を有するＣＶＤ装置を用いることができる。かかるＣＶＤ装置は、反応管を横型に設置したものと縦型に設置したものとに大別され、特に、反応管を横型に設置したＣＶＤ装置は、原料ガスの流れを制御しやすく、構造がシンプルであり、更にＳｉＣウェハを搬送しやすい等の利点が多い。 Specifically, in order to deposit a SiC thin film on a substrate, H ₂ gas is used as a carrier gas on the surface of a heated SiC wafer, and a source gas containing SiH ₄ gas and C ₃ H ₈ gas is reacted to perform epitaxial growth. To deposit a SiC thin film. As an apparatus for forming the SiC thin film, a CVD apparatus having a reaction tube made of quartz can be used. Such CVD apparatuses are roughly classified into those in which reaction tubes are installed in a horizontal type and those in which a reaction tube is installed in a vertical type. Particularly, a CVD apparatus in which a reaction tube is installed in a horizontal type can easily control the flow of source gas and has a structure. There are many advantages such as simplicity and easy transport of SiC wafers.

前記ＣＶＤ装置としては、石英製反応管内にカーボン等から構成されるサセプタを高周波により誘導加熱し、サセプタ上のＳｉＣウェハと原料ガスとを間接的に加熱することで、ＳｉＣのエピタキシャル成長を促すＣＶＤ装置が知られている。また、かかる構造を基本とし、ウェハを覆うサセプタ形状を工夫し、ウェハ上へのエピタキシャル成長の均一性を向上させたＣＶＤ装置が提案されている（例えば、特許文献１又は２及び非特許文献１又は２参照。） As the CVD apparatus, a CVD apparatus that promotes epitaxial growth of SiC by inductively heating a susceptor made of carbon or the like in a quartz reaction tube with high frequency and indirectly heating a SiC wafer and a source gas on the susceptor. It has been known. Also, a CVD apparatus based on such a structure, in which the shape of the susceptor covering the wafer is devised and the uniformity of epitaxial growth on the wafer is improved (for example, Patent Document 1 or 2 and Non-Patent Document 1 or (See 2.)

これらのＣＶＤ装置は、通常１６００〜１７００℃程度を加熱温度の上限として用いられているが、ＳｉＣ膜の品質や成長速度の向上を図るためには、より高い温度（例えば、１７００〜２０００℃程度）でエピタキシャル成長をおこなうことが求められる。しかし、従来のＣＶＤ装置において、高温加熱をおこなうと、１７００℃を超えたあたりから、反応管の原料ガス供給側（上流側）に設置されたステンレス製等の金属製シャワー板が変形若しくは変質したり、原料ガス中に含まれるＨ₂ガスと反応して腐食し、構成材料が剥離してその一部がＳｉＣ膜に混入する弊害が生じてしまう。 These CVD apparatuses are normally used at a temperature of about 1600-1700 ° C. as the upper limit of the heating temperature. However, in order to improve the quality and growth rate of the SiC film, higher temperatures (for example, about 1700-2000 ° C.) are used. ) Is required to perform epitaxial growth. However, when high-temperature heating is performed in a conventional CVD apparatus, a metal shower plate made of stainless steel or the like installed on the source gas supply side (upstream side) of the reaction tube is deformed or deteriorated from above 1700 ° C. Or reacts with the H ₂ gas contained in the raw material gas to corrode, causing the detrimental effect that the constituent materials are separated and a part thereof is mixed into the SiC film.

同様に、反応管の原料ガス排出側（下流側）においては、ステンレス等の金属からなる配管や構造部材、又は、反応管の原料ガス排出側に設置されたウェハ導入室と反応管とを仕切る仕切弁が変形若しくは変質してしまう。このため、例えば、配管の接続部のシール材が溶解し反応管の気密性が保てなくなったり、ウェハ導入室の仕切弁が変形して気密性が保てなくなると共に、その開閉ができなくなるなど種々の弊害が生じてしまう。
米国特許第５６９５５６７号明細書米国特許第５６７４３２０号明細書荒井和雄、吉田貞史著「ＳｉＣ素子の基礎と応用」オーム社、２００３年松波弘之「半導体ＳｉＣ技術の応用」日刊工業新聞社、２００３年 Similarly, on the source gas discharge side (downstream side) of the reaction tube, piping and structural members made of metal such as stainless steel, or the wafer introduction chamber installed on the source gas discharge side of the reaction tube and the reaction tube are partitioned. The gate valve is deformed or deteriorated. For this reason, for example, the sealing material at the connecting portion of the piping is dissolved, so that the airtightness of the reaction tube cannot be maintained, the gate valve of the wafer introduction chamber is deformed and the airtightness cannot be maintained, and the opening and closing cannot be performed. Various harmful effects occur.
US Pat. No. 5,695,567 US Pat. No. 5,674,320 Kazuo Arai, Sadafumi Yoshida, “Basic and Application of SiC Devices”, Ohmsha, 2003 Hiroyuki Matsunami “Application of Semiconductor SiC Technology”, Nikkan Kogyo Shimbun, 2003

上述の問題を解決すべく、本発明は、高温でエピタキシャル成長を行うことが可能なＣＶＤ装置を提供することを目的とする。 In order to solve the above-described problems, an object of the present invention is to provide a CVD apparatus capable of performing epitaxial growth at a high temperature.

本発明のＣＶＤ装置は、両端に開口部を有する反応管内で原料ガスを反応させ基板上に炭化ケイ素（ＳｉＣ）薄膜を堆積させるＣＶＤ装置であって、前記反応管の一端の開口部から前記原料ガスを供給する供給手段と、前記反応管の内部に設置され且つ前記基板を加熱する加熱手段と、前記反応管内で前記基板上を通過した前記原料ガスを前記反応管の他端の開口部から排出する排出手段と、透過した光量を低減する不透明減光部材からなり、前記反応管内で生じた輻射光の光量を低減する減光手段と、を備えて構成される。 The CVD apparatus of the present invention is a CVD apparatus for reacting a source gas in a reaction tube having openings at both ends to deposit a silicon carbide (SiC) thin film on a substrate, from the opening at one end of the reaction tube. Supply means for supplying gas; heating means installed in the reaction tube and for heating the substrate; and the source gas that has passed over the substrate in the reaction tube from the opening at the other end of the reaction tube A discharge means for discharging and an opaque light-reducing member for reducing the amount of transmitted light, and a light-reducing means for reducing the amount of radiation light generated in the reaction tube are provided.

上述のように１７００℃を越す高温で基板を加熱すると、種々の弊害が発生する。これは、サセプタを高温に加熱した際、その発熱温度に対応した光量及びエネルギーを有する輻射光が発生し、かかる輻射光にさらされた部位が加熱されることに起因する。本発明のＣＶＤ装置は、透過した光量を低減する不透明減光部材からなり、前記反応管内で生じた輻射光の光量を低減する減光手段を備えることで、例えば、加熱手段から放射される輻射熱が供給手段に設置されたシャワー板や原料ガスの排出側に備えられた配管等に達する前にその光量を低減することができる。これにより、反応管の原料ガスの供給側及び排出側に設置した部材が輻射光によって加熱されるのを防止できるため、高温で基板を加熱することができ、ＳｉＣ薄膜の成長速度を高め、均一で高品質な薄膜を形成することができる。 As described above, when the substrate is heated at a high temperature exceeding 1700 ° C., various adverse effects occur. This is because, when the susceptor is heated to a high temperature, radiation light having an amount of light and energy corresponding to the heat generation temperature is generated, and a portion exposed to the radiation light is heated. The CVD apparatus of the present invention comprises an opaque dimming member that reduces the amount of transmitted light, and includes a dimming unit that reduces the amount of radiant light generated in the reaction tube, for example, radiant heat radiated from a heating unit. The amount of light can be reduced before reaching the shower plate installed in the supply means or the piping provided on the discharge side of the source gas. Thereby, since it can prevent that the member installed in the supply side and discharge side of the source gas of a reaction tube is heated by radiation light, a substrate can be heated at high temperature, the growth rate of a SiC thin film is raised, and it is uniform. A high-quality thin film can be formed.

ここで、不透明減光部材とは、不透明減光材料に照射された吸収又は散乱することによって、波長４００〜２０００ｎｍの光の透過量を入射光の光量に対して０．２〜８０％とすることができる部材を意味する。尚、不透明減光部材を複数並べて用いる場合には、それらの全てを合わせて、輻射光の光量を前記範囲内に低減させることができればよい。また、耐熱性を有する金属など透過性のない部材を用いると、輻射光を反射して反応管内が過熱されてしまい、構成部材の変形等を防ぐことができず、また、金属の表面を黒色にして輻射光を吸収するものであっても、完全に輻射光を吸収してしまうと、輻射光から生じる熱までも完全に吸収することとなり、その部材の劣化が激しくなってしまう。このため本発明における不透明減光部材には、金属等完全に不透明な部材は含まれない。 Here, the opaque light reducing member absorbs or scatters the light applied to the opaque light reducing material, thereby setting the amount of transmitted light having a wavelength of 400 to 2000 nm to 0.2 to 80% with respect to the amount of incident light. Means a member that can. In the case where a plurality of opaque dimming members are used side by side, it is sufficient that all of them can be combined to reduce the amount of radiated light within the above range. In addition, if a non-permeable member such as a metal having heat resistance is used, the inside of the reaction tube is overheated by reflecting the radiation light, so that deformation of the constituent members cannot be prevented, and the surface of the metal is black. Even if it absorbs radiant light, if it completely absorbs radiant light, the heat generated from the radiant light is also completely absorbed, and the deterioration of the member becomes severe. For this reason, the opaque dimming member in the present invention does not include a completely opaque member such as metal.

本発明のＣＶＤ装置によれば、前記減光手段を、前記供給手段に備えられ且つ前記原料ガスが通過する複数の孔を有する不透明減光シャワー板として構成することができる。本発明のＣＶＤ装置は、供給手段に設けられるシャワー板を、不透明減光部材で構成することで、シャワー板が輻射光によって加熱され変形若しくは変質するのを防止することができるとともに、供給手段に備えられた他の部材に到達する輻射光の光量を低減することができる。また、前記供給手段に例えば、ガス拡散用シャワー板やガス混合用シャワー板等複数のシャワー板を設ける場合、前記不透明減光シャワー板は、反応管側に最も近い場所に位置するシャワー板として用いることが好ましい。例えば、供給手段がガス混合用シャワー板によって原料ガスを均一に混合させた後、前記拡散用シャワー板から反応管に原料ガスを供給する場合には、少なくとも前記拡散用シャワー板に前記不透明減光シャワー板を適用することが好ましい。 According to the CVD apparatus of the present invention, the dimming means can be configured as an opaque dimming shower plate provided in the supply means and having a plurality of holes through which the source gas passes. In the CVD apparatus of the present invention, the shower plate provided in the supply means is composed of an opaque dimming member, so that the shower plate can be prevented from being deformed or altered by being heated by the radiant light. It is possible to reduce the amount of radiant light that reaches other members provided. Further, when the supply means is provided with a plurality of shower plates such as a gas diffusion shower plate and a gas mixing shower plate, the opaque dimming shower plate is used as a shower plate located closest to the reaction tube side. It is preferable. For example, when the source gas is supplied from the diffusion shower plate to the reaction tube after the supply means uniformly mixes the source gas with the gas mixing shower plate, at least the opaque dimming is applied to the diffusion shower plate. It is preferable to apply a shower plate.

また、本発明のＣＶＤ装置においては、前記供給手段に複数の前記不透明減光シャワー板を備えることができる。前記供給手段に複数の前記不透明減光シャワー板を備えることで、前記加熱手段から発生する輻射光の光量を更に低減させることができると共に、前記不透明減光シャワー一枚当たりの光量低減負担を低下させることができる。従って、例えば前記混合用シャワー板や拡散用シャワー板の２枚のシャワー板を供給手段に設置する場合には、２枚とも前記不透明減光シャワー板とすることができる。 In the CVD apparatus of the present invention, the supply means can be provided with a plurality of the opaque dimming shower plates. By providing the supply means with a plurality of opaque dimming shower plates, the amount of radiant light generated from the heating means can be further reduced, and the burden of reducing the amount of light per opaque dimming shower is reduced. Can be made. Therefore, for example, when two shower plates such as the mixing shower plate and the diffusion shower plate are installed in the supply means, both of them can be used as the opaque dimming shower plate.

従来においてシャワー板としてはステンレス製のものが多く用いられているが、本発明のＣＶＤ装置は、前記供給手段に、高融点金属からなるシャワー板を備えることができる。前記高融点金属からなるシャワー板は、前記不透明減光シャワー板と組み合わせて用いることが好ましい。前記高融点金属とは、融点が２０００℃以上の金属を意味し、例えば、Ｗ（タングステン）、Ｍｏ（モリブテン）、Ｔａ（タンタル）等が挙げられる。 Conventionally, a stainless steel shower plate is often used, but the CVD apparatus of the present invention can include a shower plate made of a refractory metal in the supply means. The shower plate made of the refractory metal is preferably used in combination with the opaque dimming shower plate. The high melting point metal means a metal having a melting point of 2000 ° C. or higher, and examples thereof include W (tungsten), Mo (molybdenum), Ta (tantalum) and the like.

また、前記高融点金属からなるシャワー板と前記不透明減光シャワー板とを適宜組み合わせて、２枚以上のシャワー板を前記供給手段に設置すること場合には、少なくとも前記不透明減光シャワー板を１枚用い、更に、前記不透明減光シャワー板の全てが前記高融点金属からなるシャワー板よりも反応管の近くに設置されることが好ましい。 In the case where two or more shower plates are installed in the supply means by appropriately combining the shower plate made of the refractory metal and the opaque dimming shower plate, at least the opaque dimming shower plate is 1 In addition, it is preferable that all of the opaque dimming shower plate is installed closer to the reaction tube than the shower plate made of the refractory metal.

本発明のＣＶＤ装置は、前記反応管との連結部に仕切弁を有し且つ前記反応管に前記基板を導入する基材導入手段を備えることができ、且つ、前記減光手段を前記反応管と前記仕切弁との間に設けられる不透明減光板として構成することができる。本発明のＣＶＤ装置は、前記不透明減光板を基材導入手段の仕切弁と反応管との間に設けることで、仕切弁に到達する輻射光の光量を低減することができる。 The CVD apparatus of the present invention may include a base material introducing means for introducing a substrate into the reaction tube, having a gate valve at a connection portion with the reaction tube, and the dimming means as the reaction tube. And an opaque dimming plate provided between the gate valve and the gate valve. The CVD apparatus of the present invention can reduce the amount of radiant light reaching the gate valve by providing the opaque light-reducing plate between the gate valve of the base material introducing means and the reaction tube.

また、本発明のＣＶＤ装置は、前記反応管と前記仕切弁との間に複数の前記不透明減光板を設けることができる。これにより、前記仕切弁に到達する輻射光の光量を更に低減することができると共に、不透明減光板一枚当たりの光量低減負担を低減させることができる。 In the CVD apparatus of the present invention, a plurality of the opaque light-reducing plates can be provided between the reaction tube and the gate valve. As a result, the amount of radiant light reaching the gate valve can be further reduced, and the burden of reducing the amount of light per opaque dimming plate can be reduced.

また、前記不透明減光板は、前記基板導入手段から基板を反応管内に設置する際、基板の搬路を確保するために、スライド等を利用した格納式としたり、基板搬送時に搬送方向に倒れるように構成することもできる。 Further, the opaque light-reducing plate may be of a retractable type using a slide or the like to secure a substrate carrying path when the substrate is installed in the reaction tube from the substrate introducing means, or may be tilted in the conveying direction when the substrate is conveyed. It can also be configured.

本発明のＣＶＤ装置において、前記不透明減光部材としては、石英、又は、サファイアガラスを用いることができ、その他ジルコニアガラス等も好適に用いることができる。また、前記不透明減光部材には、光吸収性及び／又は光散乱性を有する不純物を含有させることができる。更に、前記不透明減光部材としては表面に粗状処理を施したものを用いることができる。これらにより、更に、減光手段の減光能力を向上させることができる。 In the CVD apparatus of the present invention, quartz or sapphire glass can be used as the opaque dimming member, and other zirconia glass can also be suitably used. Further, the opaque light reducing member may contain impurities having light absorption and / or light scattering properties. Further, as the opaque light-reducing member, one having a roughened surface can be used. As a result, the dimming ability of the dimming means can be further improved.

前記不透明減光部材に含むことのできる不純物は光吸収性及び／又は光散乱性を有するものであれば特に限定はされず、例えば、燐酸塩などを挙げることができる。また、前記粗状処理としては、公知の方法を用いるこができる。この際、不透明減光部材の表面は砂板粗さ２４０〜１５００で粗状処理を施したものが好ましい。 The impurities that can be contained in the opaque light-reducing member are not particularly limited as long as they have light absorption and / or light scattering properties, and examples thereof include phosphates. Moreover, a publicly known method can be used as the rough treatment. At this time, the surface of the opaque dimming member is preferably subjected to a rough treatment with a sand plate roughness of 240 to 1500.

また、不純物を含有した前記不透明減光部材としては、例えば市販品の熱線吸収フィルター（商品名：ＨＡＦ、シグマ光機（株）製）、近赤外線吸収フィルター（商品名：ＣＣＦ、シグマ光機（株）製）等を挙げることができる。また、表面に粗状処理が施された前記不透明減光部材としては、例えば市販品のフロスト型拡散板（商品名：ＤＦＢ、シグマ光機）等を挙げることができる。 Examples of the opaque light reducing member containing impurities include a commercially available heat ray absorption filter (trade name: HAF, manufactured by Sigma Koki Co., Ltd.), a near infrared absorption filter (trade name: CCF, Sigma Koki ( And the like). Examples of the opaque light-reducing member whose surface has been roughened include a commercially available frosted diffusion plate (trade name: DFB, Sigma Kogyo).

本発明によれば、高温でエピタキシャル成長を行うことが可能なＣＶＤ装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the CVD apparatus which can perform epitaxial growth at high temperature can be provided.

（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態について図１を用いて説明する。図１は、本発明のＣＶＤ装置を示す概略的断面図である。図１においてＣＶＤ装置１０は、供給管１２と、ミキシングチャンバ１４と、反応管１６と、排出管１８と、基板導入室２０と、から構成される。本実施の形態においては、ミキシングチャンバ１４に備えられた混合用シャワー板を不透明な石英で構成し、且つ、反応管１６の基板導入室２０側に、不透明な石英で形成された減光板５０を備えることで、反応管１６内で発生した輻射光の光量を低減できるように構成されている。 (First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a CVD apparatus of the present invention. In FIG. 1, the CVD apparatus 10 includes a supply pipe 12, a mixing chamber 14, a reaction pipe 16, a discharge pipe 18, and a substrate introduction chamber 20. In the present embodiment, the mixing shower plate provided in the mixing chamber 14 is made of opaque quartz, and the light reducing plate 50 made of opaque quartz is provided on the reaction tube 16 on the substrate introduction chamber 20 side. By providing, it is comprised so that the light quantity of the radiant light which generate | occur | produced in the reaction tube 16 can be reduced.

供給管１２は、Ｈ₂ガスが供給される供給管１２ａ、ＳｉＨ₄ガスが供給される供給管１２ｂ及びＣ₃Ｈ₈ガスが供給される供給管１２ｃの各々の一端と連結しており、各供給管から供給されたガスの混合ガスを、ミキシングチャンバ１４に供給するように構成されている。また、供給管１２ａ，１２ｂ及び１２ｃには、各々ＭＦＣ１３ａ，１３ｂ及び１３ｃが備えられており、各ガスの供給量を調整できるようになっている。 The supply pipe 12 is connected to one end of each of a supply pipe 12a to which H ₂ gas is supplied, a supply pipe 12b to which SiH ₄ gas is supplied, and a supply pipe 12c to which C ₃ H ₈ gas is supplied. A mixed gas of the gas supplied from the supply pipe is configured to be supplied to the mixing chamber 14. The supply pipes 12a, 12b and 12c are provided with MFCs 13a, 13b and 13c, respectively, so that the supply amount of each gas can be adjusted.

反応管１６の原料ガス供給側に備えられたミキシングチャンバ１４には、供給管１２の他端が連結されており、Ｈ₂ガスとＳｉＨ₄ガスとＣ₃Ｈ₈ガスとの混合ガスが供給される。かかる混合ガスは、基板上にＳｉＣ薄膜を堆積させるための原料ガスとなる。ミキシングチャンバ１４には複数の孔が設けられた混合用高融点シャワー板２２と複数の孔が設けられた拡散用減光シャワー板２４が設置されている。ミキシングチャンバ１４に供給された原料ガスは、混合用高融点シャワー板２２の各孔を通過することによって濃度分布が均一になるように混合される。ここで、混合用高融点シャワー板２２は、高融点金属であるタングステン（Ｗ）から形成されており、ステンレス製のシャワー板等に比して耐熱性が高められている。混合用高融点シャワー板２２に設けられる孔の径や数は、原料ガスの原料及び混合の程度等を考慮して適宜選定することができる。 The other end of the supply pipe 12 is connected to the mixing chamber 14 provided on the source gas supply side of the reaction tube 16, and a mixed gas of H ₂ gas, SiH ₄ gas, and C ₃ H ₈ gas is supplied. The Such a mixed gas serves as a source gas for depositing a SiC thin film on the substrate. The mixing chamber 14 is provided with a high melting point shower plate 22 for mixing having a plurality of holes and a light reducing shower plate 24 for diffusion having a plurality of holes. The raw material gas supplied to the mixing chamber 14 is mixed so that the concentration distribution becomes uniform by passing through each hole of the high melting point shower plate 22 for mixing. Here, the high melting point shower plate 22 for mixing is made of tungsten (W), which is a high melting point metal, and has higher heat resistance than a stainless steel shower plate or the like. The diameter and number of holes provided in the high melting point shower plate 22 for mixing can be appropriately selected in consideration of the raw material gas, the degree of mixing, and the like.

混合用高融点シャワー板２２によって混合された原料ガスは、さらに拡散用減光シャワー板２４の各孔を通過することによって拡散されながら反応管１６に供給される。拡散用減光シャワー板２４に設けられる孔の径及び数は、原料ガスが均一に拡散するように混合用高融点シャワー板２２との関係によって適宜選定することができる。 The raw material gas mixed by the high melting point shower plate 22 for mixing is supplied to the reaction tube 16 while being diffused by passing through the holes of the light reducing shower plate 24 for diffusion. The diameter and number of holes provided in the diffusion light reducing shower plate 24 can be appropriately selected according to the relationship with the high melting point shower plate 22 for mixing so that the source gas diffuses uniformly.

本実施の形態において拡散用減光シャワー板２４は、波長４００〜２０００ｎｍの入射光の光量を５０％低減できる不透明な石英で構成されている。このため、反応管１６内に設置されるサセプタから放射される輻射光の光量を５０％程度低減することができる。これにより、混合用高融点シャワー板２２や供給管１２等が輻射光によって加熱され変形又は変質するのを防止することができる。また、拡散用減光シャワー板２４に用いられる不透明な石英としては、例えば、市販品のフロスト型拡散板（商品名：ＤＦＢ，シグマ光機（株）製）を用いることができる。 In the present embodiment, the diffusion light reducing shower plate 24 is made of opaque quartz that can reduce the amount of incident light having a wavelength of 400 to 2000 nm by 50%. For this reason, the light quantity of the radiant light radiated | emitted from the susceptor installed in the reaction tube 16 can be reduced about 50%. Thereby, it can prevent that the high melting point shower board 22 for mixing, the supply pipe | tube 12, etc. are heated and deform | transformed or changed by radiation light. Further, as the opaque quartz used for the light reducing shower plate 24 for diffusion, for example, a commercially available frost type diffusion plate (trade name: DFB, manufactured by Sigma Koki Co., Ltd.) can be used.

拡散用減光シャワー板２４の輻射光の進行方向における厚み（本実施の形態においては、原料ガスの進行方向における厚み）は特に限定されず、前記光量低減能力及び原料ガスの拡散効果を考慮して適宜選定することができる。 The thickness in the traveling direction of the radiant light of the light reducing shower plate 24 for diffusion (in the present embodiment, the thickness in the traveling direction of the source gas) is not particularly limited, taking into consideration the light quantity reducing ability and the diffusion effect of the source gas. Can be selected as appropriate.

更に本実施の形態においてミキシングチャンバ内に設置する混合用高融点シャワー板２２はミキシングチャンバ内を駆動可能なように設計してもよい。これにより、ミキシングチャンバ内で原料ガスの供給量及び圧力を自由に調整することができ、素材選択の自由度を高めることができる。 Further, in the present embodiment, the high melting point shower plate 22 for mixing installed in the mixing chamber may be designed so as to be able to drive in the mixing chamber. Thereby, the supply amount and pressure of the raw material gas can be freely adjusted in the mixing chamber, and the degree of freedom in selecting the raw material can be increased.

反応管１６内では、ミキシングチャンバ１４から供給された原料ガスがＳｉＣで形成された基板３０の表面で反応することによって、基板３０上にＳｉＣ薄膜が堆積される。反応管１６は反応管外部に輻射光が漏れるのを防止すべく遮光性の石英で形成されており、内部に断熱材２６とサセプタ２８とを備える。更に、サセプタ２８には石英製の支持台２９が備えられており、その上に基板３０が載置されている。 In the reaction tube 16, the raw material gas supplied from the mixing chamber 14 reacts on the surface of the substrate 30 formed of SiC, whereby a SiC thin film is deposited on the substrate 30. The reaction tube 16 is made of light-shielding quartz to prevent radiation light from leaking outside the reaction tube, and includes a heat insulating material 26 and a susceptor 28 inside. Further, the susceptor 28 is provided with a support 29 made of quartz, and a substrate 30 is placed thereon.

断熱材２６は、グラスウールで構成されており、サセプタ２８の熱が反応管１６に伝わらないように断熱する役割を担っている。また、断熱材２６は、反応管１６の内壁に密着するように設置されており、図１におけるＡＡ’断面がドーナツ状となる形状を有する。更に、断熱材２６の中心側にはサセプタ２８が固定されている。図２は、反応管１６のＡＡ’断面図である。図２に示すように、基板３０は、サセプタ２８に囲まれるように載置されており、サセプタ２８は断熱材２６を介して反応管１６に設置されている。 The heat insulating material 26 is made of glass wool, and plays a role of heat insulation so that the heat of the susceptor 28 is not transmitted to the reaction tube 16. Moreover, the heat insulating material 26 is installed so that it may contact | adhere to the inner wall of the reaction tube 16, and has a shape in which the AA 'cross section in FIG. 1 becomes donut shape. Further, a susceptor 28 is fixed to the center side of the heat insulating material 26. FIG. 2 is an AA ′ cross-sectional view of the reaction tube 16. As shown in FIG. 2, the substrate 30 is placed so as to be surrounded by the susceptor 28, and the susceptor 28 is installed in the reaction tube 16 via a heat insulating material 26.

サセプタ２８は、炭化ケイ素でコーティングされたグラファイト製の部材で形成されており、チューブ状（筒状）の形態を有している。サセプタ２８は、筒状内部に載置された基板３０を加熱するために設けられ、筒状の形態によって均一に基板３０を加熱することができる。本実施の形態におけるサセプタ２８の壁厚は、原料ガスの供給側から排出側に向かって均一に構成されており、その厚みは断熱材２６との関係で適宜決定される。また、サセプタ２８は、反応管１６の外部に設置されたＲＦコイル３２の誘電加熱によって発熱して、間接的に基板を加熱できるようになっている。ＲＦコイル３２は、高周波の磁束を発生して、サセプタ２８に渦電流を誘導し、渦電流によりジュール熱でサセプタ２８を発熱させる。 The susceptor 28 is formed of a graphite member coated with silicon carbide, and has a tubular shape (tubular shape). The susceptor 28 is provided to heat the substrate 30 placed inside the cylindrical shape, and can uniformly heat the substrate 30 according to the cylindrical shape. The wall thickness of the susceptor 28 in the present embodiment is configured uniformly from the source gas supply side to the discharge side, and the thickness is appropriately determined in relation to the heat insulating material 26. Further, the susceptor 28 generates heat due to dielectric heating of the RF coil 32 installed outside the reaction tube 16 and can indirectly heat the substrate. The RF coil 32 generates a high-frequency magnetic flux, induces an eddy current in the susceptor 28, and causes the susceptor 28 to generate heat by Joule heat due to the eddy current.

図１に示すように、サセプタ２８は断熱材２６を介して、サセプタ２８の長尺方向が反応管１６の内壁と平行になるように設置される。また、サセプタ２８は、間接的に基板３０を加熱して、１０００〜２３００℃程度まで加熱することができる。サセプタ２８の加熱温度は、図示を省略する制御手段にて、サセプタ２８と基板３０との表面温度に基づいて制御される。 As shown in FIG. 1, the susceptor 28 is installed via a heat insulating material 26 so that the longitudinal direction of the susceptor 28 is parallel to the inner wall of the reaction tube 16. Moreover, the susceptor 28 can heat the board | substrate 30 indirectly and can be heated to about 1000-2300 degreeC. The heating temperature of the susceptor 28 is controlled by control means (not shown) based on the surface temperature of the susceptor 28 and the substrate 30.

基板３０は、ＳｉＣで構成されており、サセプタ２８上に反応管１６の内壁と平行になるように載置される。ＳｉＣ薄膜を成長させる際、基板３０は、サセプタ２８によって１４００℃以上に加熱されることが好ましく、１７００〜２３００℃程度にまで加熱されることが更に好ましい。 The substrate 30 is made of SiC, and is placed on the susceptor 28 so as to be parallel to the inner wall of the reaction tube 16. When growing the SiC thin film, the substrate 30 is preferably heated to 1400 ° C. or higher by the susceptor 28, and more preferably heated to about 1700 to 2300 ° C.

反応管１６のガス排出側には、排出管１８の一端が連結されており、基板３０上を通過した原料ガスを排出できるように構成されている。また、排出管１８には、排気量調整用バルブＶ１が備えられており、バルブＶ１の開度を調節することで、反応管内の圧力を制御することができる。 One end of a discharge pipe 18 is connected to the gas discharge side of the reaction tube 16 so that the source gas that has passed over the substrate 30 can be discharged. Further, the exhaust pipe 18 is provided with an exhaust amount adjustment valve V1, and the pressure in the reaction pipe can be controlled by adjusting the opening degree of the valve V1.

また、排出管１８には、ポンプ３４が備えられており、反応管１６内の原料ガスを装置外に排出できるように構成されている。反応管１６内の原料ガスの流量は、供給管１２ａ〜１２ｃからのガスの供給量、ミキシングチャンバ１４の壁面と混合用高融点シャワー板２２との距離及び混合用高融点シャワー板２２に設けられた孔の径及び数、排出管１８に備えられたバルブＶ１の開度、並びに、ポンプ３４から排出される原料ガスの排出量の各々を調整することによって、基板３０表面に原料ガスが均一に供給されるように制御することができる。また、反応管１６の排出側には、連結部３６を介して基板導入室２０が備えられている。 In addition, the discharge pipe 18 is provided with a pump 34 so that the source gas in the reaction pipe 16 can be discharged out of the apparatus. The flow rate of the source gas in the reaction tube 16 is provided in the supply amount of the gas from the supply tubes 12a to 12c, the distance between the wall surface of the mixing chamber 14 and the high melting point shower plate 22 for mixing, and the high melting point shower plate 22 for mixing. By adjusting each of the diameter and number of holes, the opening of the valve V1 provided in the discharge pipe 18, and the discharge amount of the source gas discharged from the pump 34, the source gas is made uniform on the surface of the substrate 30. It can be controlled to be supplied. Further, a substrate introduction chamber 20 is provided on the discharge side of the reaction tube 16 via a connecting portion 36.

図３を用いて基板導入室２０について説明する。図３は、仕切弁３８が開状態の基板導入室２０を示す概略断面図である。図３に示すように基板導入室２０には、仕切弁３８と、搬送ロッド４０と、真空ジャケット４１と、ポンプ４２を備えた排気管４４の一端とが備えられている。仕切弁３８は、紙面上下方向に開閉可能なように構成されるゲートバルブ構造を有しており、閉状態の際には反応管１６と基板導入室２０とを仕切り、両者を密封できるように構成されている。また、図３に示すように仕切弁３８が開状態の際には、基板導入室２０から反応管１６への基板３０の移動が可能となっている。仕切弁３８はステンレスで構成されており、閉状態の際に反応管１６の開口部と基板導入室２０とを密封できるようにその縁部にＯリング４６が備えられている。また、基板導入室２０にはポンプ４２を備えた排気管４４の一端が連結されており、基板導入室２０内を真空状態にできるように構成されている。 The substrate introduction chamber 20 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the substrate introduction chamber 20 with the gate valve 38 open. As shown in FIG. 3, the substrate introduction chamber 20 includes a gate valve 38, a transfer rod 40, a vacuum jacket 41, and one end of an exhaust pipe 44 provided with a pump 42. The gate valve 38 has a gate valve structure configured to be openable and closable in the vertical direction on the paper surface. When the gate valve is closed, the reaction tube 16 and the substrate introduction chamber 20 are partitioned so that both can be sealed. It is configured. In addition, as shown in FIG. 3, when the gate valve 38 is in an open state, the substrate 30 can be moved from the substrate introduction chamber 20 to the reaction tube 16. The gate valve 38 is made of stainless steel, and an O-ring 46 is provided at the edge so that the opening of the reaction tube 16 and the substrate introduction chamber 20 can be sealed when closed. Further, one end of an exhaust pipe 44 provided with a pump 42 is connected to the substrate introduction chamber 20 so that the inside of the substrate introduction chamber 20 can be evacuated.

基板導入室２０から反応管１６に基板３０を導入する際、まず、開閉式ハッチが備えられた導入口４８から基板導入室２０内に支持台２９と共に基板３０を導入し、搬送ロッド４０上に載置する。搬送ロッド４０は、基板導入室と連結した真空ジャケット４１内に搭載されており、モータ又は磁石等の動力により上下左右に駆動可能となっている。この際、仕切弁３８は閉じた状態となっている。次いで、ポンプ４２の駆動により、排気管４４から基板導入室２０内の空気を排出し、基板導入室２０内を真空状態とする。ここで、例えば反応管１６内がアルゴンガス雰囲気である場合には、基板導入室２０に導入管を連結し、かかる導入管からアルゴンガスを供給して、基板導入室２０内をアルゴンガス雰囲気とする構成としてもよい。尚、基板３０が移動する際に減光板５０は、基板３０の移動を阻害しないように可動部５１を軸として倒れた状態となっている。 When the substrate 30 is introduced from the substrate introduction chamber 20 into the reaction tube 16, first, the substrate 30 is introduced into the substrate introduction chamber 20 from the introduction port 48 provided with an openable hatch together with the support base 29, and is placed on the transfer rod 40. Place. The transfer rod 40 is mounted in a vacuum jacket 41 connected to the substrate introduction chamber, and can be driven up and down and left and right by the power of a motor or a magnet. At this time, the gate valve 38 is closed. Next, by driving the pump 42, air in the substrate introduction chamber 20 is discharged from the exhaust pipe 44, and the substrate introduction chamber 20 is evacuated. Here, for example, when the inside of the reaction tube 16 is an argon gas atmosphere, the introduction tube is connected to the substrate introduction chamber 20, the argon gas is supplied from the introduction tube, and the inside of the substrate introduction chamber 20 is changed to an argon gas atmosphere. It is good also as composition to do. When the substrate 30 moves, the light reducing plate 50 is in a state of being tilted about the movable portion 51 so as not to hinder the movement of the substrate 30.

基板導入室２０内が真空状態となった後、基板導入室２０の仕切弁３６を開き、支持台２９ごと基板３０を反応管１６内に移動し、サセプタ２８上に載置する。基板３０及び支持台２９の移動は、搬送ロッド４０の駆動により行われる。また、基板３０の搬送は、例えば、支持台２９と脱着可能な他図示を省略する支持棒を用いてもよいし、サセプタ２８と搬送ロッド４０との間に図示を省略するレールを設け、その上をスライドさせて移動させてもよい。前記レールは、仕切弁３８の開閉を阻害しないように設置し、更に、耐熱性の高い部材で形成することが好ましい。 After the inside of the substrate introduction chamber 20 is in a vacuum state, the gate valve 36 of the substrate introduction chamber 20 is opened, and the substrate 30 together with the support base 29 is moved into the reaction tube 16 and placed on the susceptor 28. The substrate 30 and the support base 29 are moved by driving the transport rod 40. The substrate 30 may be transported using, for example, a support rod (not shown) that can be attached to and detached from the support base 29, or a rail (not shown) is provided between the susceptor 28 and the transport rod 40. You may slide it up and move it. It is preferable that the rail is installed so as not to obstruct the opening and closing of the gate valve 38 and is formed of a member having high heat resistance.

図１に示すように、本実施の形態においては、サセプタ２８と基板導入室２０の仕切弁３８との間には、減光板５０が備えられている。減光板５０は、サセプタ２８の加熱によって発生した基板導入室２０方向の輻射光を減光できるように反応管１６内に設置されており、仕切弁３８など反応管１６の下流側（原料ガス排出側）に設置される部材にまで到達する輻射光の光量を低減させることができる。これにより、１７００℃を超える高温で基板を加熱した場合であっても、仕切弁３８等が輻射光による加熱によって変形や変質を起こすことを防止することができる。 As shown in FIG. 1, in the present embodiment, a dimming plate 50 is provided between the susceptor 28 and the gate valve 38 of the substrate introduction chamber 20. The light reducing plate 50 is installed in the reaction tube 16 so as to be able to reduce the radiation in the direction of the substrate introduction chamber 20 generated by the heating of the susceptor 28, and the downstream side of the reaction tube 16 such as the gate valve 38 (source gas discharge). The amount of radiant light reaching the member installed on the side) can be reduced. Thereby, even when the substrate is heated at a high temperature exceeding 1700 ° C., it is possible to prevent the gate valve 38 and the like from being deformed or altered due to heating by radiation light.

減光板５０は、不透明であり波長４００〜２０００ｎｍの入射光の光量を５０％低減できる不透明な石英で構成されている。このため、反応管１６内に設置されるサセプタから放射される輻射光の光量を５０％程度低減することができる。また、減光板５０に用いられる不透明な石英としては、例えば、市販品のフロスト型拡散板（商品名：ＤＦＢ、シグマ光機（株）製）を用いることができる。 The light reducing plate 50 is made of opaque quartz that is opaque and can reduce the amount of incident light having a wavelength of 400 to 2000 nm by 50%. For this reason, the light quantity of the radiant light radiated | emitted from the susceptor installed in the reaction tube 16 can be reduced about 50%. Further, as the opaque quartz used for the light reducing plate 50, for example, a commercially available frost type diffusion plate (trade name: DFB, manufactured by Sigma Kogyo Co., Ltd.) can be used.

減光板５０の輻射光の進行方向における厚み（本実施の形態においては、原料ガスの進行方向における厚み）は特に限定されず、前記光量低減能力等を考慮して適宜選定することができる。また、減光板５０のサイズについても特に限定はされず、反応管１６の径に合わせて、輻射光の漏れが少ないように適宜設定すればよい。更に、本実施の形態においては減光板５０として板状の部材を用いたが、複数の孔などを設け、原料ガスが通過可能な構造としてもよい。 The thickness of the dimming plate 50 in the traveling direction of the radiant light (in the present embodiment, the thickness in the traveling direction of the source gas) is not particularly limited, and can be appropriately selected in consideration of the light amount reducing ability and the like. Further, the size of the light reducing plate 50 is not particularly limited, and may be appropriately set according to the diameter of the reaction tube 16 so as to reduce the leakage of radiant light. Furthermore, in the present embodiment, a plate-like member is used as the light reducing plate 50. However, a plurality of holes and the like may be provided so that the source gas can pass therethrough.

本実施の形態において減光板５０は、図４に示すように、可動部５１を軸として約９０°倒すことが可能な構造を有している。図４は、本実施の形態における減光板５０の構造を説明するための概略図である。上述の通り、基板３０をサセプタ２８内に載置する際、減光板５０を図４における矢印の方向に倒すことで、基板３０の移動を遮ることなく、基板３０をサセプタ２８に載置することができる。 In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the light reduction plate 50 has a structure that can be tilted about 90 ° with the movable portion 51 as an axis. FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the structure of the light reducing plate 50 in the present embodiment. As described above, when the substrate 30 is placed in the susceptor 28, the substrate 30 is placed on the susceptor 28 without blocking the movement of the substrate 30 by tilting the light reducing plate 50 in the direction of the arrow in FIG. Can do.

次に、本発明のＣＶＤ装置１０によるＳｉＣ半導体の製造過程（ＳｉＣ薄膜の形成過程）について説明する。まず、供給管１２ａ〜１２ｃから供給されたＨ₂ガス、ＳｉＨ₄ガス及びＣ₃Ｈ₈ガスは、供給管１２を介してミキシングチャンバ１４に供給される。この際、ミキシングチャンバ１４に供給されるＨ₂ガス、ＳｉＨ₄ガス及びＣ₃Ｈ₈ガスの比率は、体積比率でおよそ１０００／２／３（＝Ｈ₂／ＳｉＨ₄／Ｃ₃Ｈ₈）程度である。 Next, the manufacturing process of SiC semiconductor (formation process of SiC thin film) by the CVD apparatus 10 of the present invention will be described. First, H ₂ gas, SiH ₄ gas, and C ₃ H ₈ gas supplied from the supply pipes 12 a to 12 c are supplied to the mixing chamber 14 through the supply pipe 12. At this time, the ratio of H ₂ gas, SiH ₄ gas and C ₃ H ₈ gas supplied to the mixing chamber 14 is about 1000/2/3 (= H ₂ / SiH ₄ / C ₃ H ₈ ) in volume ratio. It is.

ミキシングチャンバ１４に供給された各ガス（原料ガス）は、混合用高融点シャワー板２２に設けられて複数の孔を通過すると共に混合された後、拡散用減光シャワー板２４に設けられた孔を通過して拡散しながら反応管１６に供給される。この際、原料ガスは混合用高融点シャワー板２２及び拡散用減光シャワー板２４によって濃度分布が均一になるように十分に混合されている。 Each gas (raw material gas) supplied to the mixing chamber 14 is provided in the high melting point shower plate 22 for mixing, passes through a plurality of holes and mixed, and then provided in the dimming shower plate 24 for diffusion. And is supplied to the reaction tube 16 while diffusing. At this time, the source gas is sufficiently mixed by the high melting point shower plate 22 for mixing and the dimming shower plate 24 for diffusion so that the concentration distribution becomes uniform.

反応管１６に供給された原料ガスは、サセプタ２８付近にまで流通すると、原料ガスもサセプタ２８によって加熱され、約２０００℃にまで加熱された基板３０表面で反応し、基板３０上にＳｉＣが堆積し、ＳｉＣ薄膜が形成される。 When the source gas supplied to the reaction tube 16 flows to the vicinity of the susceptor 28, the source gas is also heated by the susceptor 28, reacts on the surface of the substrate 30 heated to about 2000 ° C., and SiC is deposited on the substrate 30. Then, a SiC thin film is formed.

基板３０上を通過した原料ガスは、反応管１６内を下流方向へ流通し、排出管１８及びポンプ３４を介して装置外に排出される。また、供給管１２ａ〜１２ｃに備えられたＭＦＣ１３ａ〜１３ｃ、ミキシングチャンバ１４、バルブＶ１及びポンプ３４は図示を省略するＣＰＵ等の制御手段によって各々制御されており、基板３０上を通過する原料ガスの流れや濃度が均一になるように、前記制御手段によって反応管１６内の原料ガスの流量及び圧力が調整されている。 The source gas that has passed over the substrate 30 flows through the reaction tube 16 in the downstream direction, and is discharged out of the apparatus through the discharge tube 18 and the pump 34. Further, the MFCs 13a to 13c, the mixing chamber 14, the valve V1 and the pump 34 provided in the supply pipes 12a to 12c are respectively controlled by control means such as a CPU (not shown), and the source gas passing over the substrate 30 is controlled. The flow rate and pressure of the source gas in the reaction tube 16 are adjusted by the control means so that the flow and concentration are uniform.

尚、前記ＳｉＣ半導体の製造過程においては、前処理として、原料ガスを導入するに先だってキャリアガス及びエッチングガスを導入して、基板３０表面をエッチングする工程を施してもよい。その際、ＳｉＣ基板は表面温度が１３００〜１５００℃程度に加熱されている。前記キャリアガスとしてはＨ₂ガスが挙げられ、前記エッチングガスとしては、塩化水素及びＨ₂ガスが挙げられる。 In the manufacturing process of the SiC semiconductor, as a pretreatment, a carrier gas and an etching gas may be introduced before the source gas is introduced to etch the surface of the substrate 30. At that time, the surface temperature of the SiC substrate is heated to about 1300 to 1500 ° C. Examples of the carrier gas include H ₂ gas, and examples of the etching gas include hydrogen chloride and H ₂ gas.

前記ＳｉＣ薄膜のサセプタ２８が１７００〜２０００℃付近にまで加熱されると、熱量に伴った光量とエネルギーとを有する輻射光がサセプタ２８を中心に放射状に生じる。本発明においては、上流側に照射された輻射光については、拡散用減光シャワー板２４よって減光して、ミキシングチャンバ１４内の部材が過熱されるのを防止することができる。また、下流側に照射された輻射光については、減光板５０によって減光し、減光板５０よりも下流側に位置する基板導入室２０の仕切弁３８等が過熱されるのを防止することができる。このように、本実施の形態のＣＶＤ装置においては、１７００℃を超える高温で基板３０を加熱した場合であっても、シャワー板等の変形又は変質や、仕切弁３８が変形して開閉不可能になるなどの弊害がない。このため、本実施の形態のＣＶＤ装置においては、約２０００℃で結晶成長を行うことができ、成長速度を速めることができると共に、電気特性等の均一性に優れた高品質なＳｉＣ薄膜を得ることができる。 When the susceptor 28 of the SiC thin film is heated to around 1700 to 2000 ° C., radiant light having a light amount and energy associated with the amount of heat is generated radially around the susceptor 28. In the present invention, the radiant light irradiated on the upstream side can be dimmed by the diffusing dimming shower plate 24 to prevent overheating of the members in the mixing chamber 14. Further, the radiation light irradiated to the downstream side is attenuated by the light reducing plate 50, and it is possible to prevent the gate valve 38 and the like of the substrate introduction chamber 20 positioned downstream from the light reducing plate 50 from being overheated. it can. As described above, in the CVD apparatus according to the present embodiment, even when the substrate 30 is heated at a high temperature exceeding 1700 ° C., the shower plate or the like is deformed or altered, or the gate valve 38 is deformed so that it cannot be opened and closed. There are no harmful effects such as. For this reason, in the CVD apparatus of the present embodiment, crystal growth can be performed at about 2000 ° C., the growth rate can be increased, and a high-quality SiC thin film having excellent uniformity in electrical characteristics and the like is obtained. be able to.

（第２の実施の形態）
次に本発明の第２の実施の形態について図を用いて説明する。図５は、本発明のＣＶＤ装置の他の態様を示す概略的断面図である。尚、第１の実施の形態における図１に示す要素と重複するものについては同様の番号を付してその説明を省略する。 (Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing another embodiment of the CVD apparatus of the present invention. In addition, the same number is attached | subjected about the element which overlaps with the element shown in FIG. 1 in 1st Embodiment, and the description is abbreviate | omitted.

図５に示すように本実施の形態におけるＣＶＤ装置１００は、ミキシングチャンバ１４内に、混合用高融点シャワー板２２と、拡散用減光シャワー板５２とを備え、更にこれらの間に、減光シャワー板５４を備える。拡散用減光シャワー板５２と減光シャワー板５４とは、不純物を含み表面に粗状処理が施されたサファイアガラスから構成されている。拡散用減光シャワー板５２及び減光シャワー板５４に用いられるサファイアガラスは、波長４００〜２０００ｎｍの入射光の光量を５０％低減できるため、拡散用減光シャワー板５２と減光シャワー板５４との各々でサセプタから放射される輻射光の光量を各々約５０％づつ低減することができる。従って、これらの減光シャワーを２つ併せると約２５％の光量を低減することができる。これにより、一枚当たりの光量低減負担が減少し、部材の劣化防止を図ることができる。また、前記不純物を含み表面に粗状処理が施されたサファイアガラスとしては、例えば古河機械金属（株）製のサファイア基板を用いることができる。 As shown in FIG. 5, the CVD apparatus 100 in the present embodiment includes a mixing high melting point shower plate 22 and a diffusion light reducing shower plate 52 in the mixing chamber 14. A shower plate 54 is provided. The diffusing dimming shower plate 52 and the dimming shower plate 54 are made of sapphire glass containing impurities and having a roughened surface. Since the sapphire glass used for the light reducing shower plate 52 and the light reducing shower plate 54 can reduce the amount of incident light having a wavelength of 400 to 2000 nm by 50%, the light reducing shower plate 52 for diffusion and the light reducing shower plate 54 The amount of radiation emitted from the susceptor can be reduced by about 50%. Therefore, when these two dimming showers are combined, the amount of light can be reduced by about 25%. Thereby, the burden of reducing the amount of light per sheet can be reduced, and deterioration of the members can be prevented. In addition, as the sapphire glass including the impurities and having a roughened surface, for example, a sapphire substrate manufactured by Furukawa Machine Metal Co., Ltd. can be used.

また、本発明のＣＶＤ装置１００の下流側には、減光板５６，５８が備えられている。減光板５６，５８は、不純物を含み表面に粗状処理が施されたジルコニアガラスから構成されている。減光板５６，５８に用いられるジルコニアガラスは、波長４００〜２００ｎｍの入射光の光量を５０％低減できるため、減光板５６，５８の各々でサセプタ２８から放射される輻射光の光量を約５０％づつ低減することができる。従って、２つの減光板を併せると約２５％の光量を低減することができる。これにより、一枚当たりの光量低減負担が減少し、部材の劣化防止を図ることができる。 Moreover, the light reduction plates 56 and 58 are provided on the downstream side of the CVD apparatus 100 of the present invention. The dimming plates 56 and 58 are made of zirconia glass containing impurities and having a roughened surface. Since the zirconia glass used for the light reducing plates 56 and 58 can reduce the amount of incident light having a wavelength of 400 to 200 nm by 50%, the light amount of radiation emitted from the susceptor 28 in each of the light reducing plates 56 and 58 is about 50%. It can be reduced step by step. Therefore, when the two light-reducing plates are combined, the amount of light can be reduced by about 25%. Thereby, the burden of reducing the amount of light per sheet can be reduced, and deterioration of the members can be prevented.

また、減光板５６，５８は、基板３０の搬入時にスライドさせることにより、格納可能なように構成されている。図６を用いて、減光板５６，５８の格納構造について説明する。図６は、減光板５６．５８の格納構造を説明するための概略図である。図６において、減光板５６，５８はレール６２，６４に沿ってスライドさせることで格納部６０に格納可能なように構成されている。このため、基板３０を基板導入室２０から反応管１６に搬送する際に、減光板５６，５８をスライドさせて格納部６０に格納することで、基板３０の搬送路を確保することができる。 The dimming plates 56 and 58 are configured to be retractable by sliding when the substrate 30 is carried in. The storage structure of the light reduction plates 56 and 58 will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a schematic diagram for explaining the storage structure of the light reduction plate 56.58. In FIG. 6, the dimming plates 56 and 58 are configured to be stored in the storage unit 60 by sliding along the rails 62 and 64. For this reason, when transporting the substrate 30 from the substrate introduction chamber 20 to the reaction tube 16, the transport path of the substrate 30 can be secured by sliding the light reducing plates 56 and 58 and storing them in the storage unit 60.

本実施の形態によれば、減光シャワー板及び減光板を複数備えることで、更に輻射光による部材の加熱を防止できると共に、減光負担を分散させることで各減光部材の劣化をも抑制することができる。これにより本実施の形態におけるＣＶＤ装置においても、約２０００℃で結晶成長を行うことができ、成長速度を速めることができると共に、電気特性等の均一性に優れた高品質なＳｉＣ薄膜を得ることができる。 According to the present embodiment, by providing a plurality of dimming shower plates and dimming plates, it is possible to further prevent heating of the member due to radiant light, and to suppress deterioration of each dimming member by dispersing the dimming burden. can do. Thereby, also in the CVD apparatus in the present embodiment, crystal growth can be performed at about 2000 ° C., the growth rate can be increased, and a high-quality SiC thin film excellent in uniformity such as electrical characteristics can be obtained. Can do.

本発明のＣＶＤ装置を示す概略的断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the CVD apparatus of this invention. 図１における反応管のＡＡ’断面図である。It is AA 'sectional drawing of the reaction tube in FIG. 仕切弁が開状態の基板導入室を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the board | substrate introduction chamber of a gate valve in an open state. 第１の実施の形態における減光板の構造を説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating the structure of the light reduction plate in 1st Embodiment. 本発明のＣＶＤ装置の他の態様を示す概略的断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the other aspect of the CVD apparatus of this invention. 第２の実施の形態における減光板の格納構造を説明するための概略図である。It is the schematic for demonstrating the storage structure of the light reduction plate in 2nd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

１０，１００ＣＶＤ装置
１２供給管
１４ミキシングチャンバ
１６反応管
１８排出管
２０基板導入室
２２混合用高融点シャワー板
２４，５２，５４拡散用減光シャワー板
２８サセプタ
３０基板
３６連結部
３８仕切弁
５０，５６，５８減光板 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,100 CVD apparatus 12 Supply pipe 14 Mixing chamber 16 Reaction pipe 18 Exhaust pipe 20 Substrate introduction chamber 22 Mixing high melting point shower plates 24, 52, 54 Diffusion dimming shower plate 28 Susceptor 30 Substrate 36 Connecting portion 38 Gate valve 50 , 56, 58 Light reduction plate

Claims

両端に開口部を有する反応管内で原料ガスを反応させ基板上に炭化ケイ素薄膜を堆積させるＣＶＤ装置であって、
前記反応管の一端の開口部から前記原料ガスを供給する供給手段と、
前記反応管の内部に設置され且つ前記基板を加熱する加熱手段と、
前記反応管内で前記基板上を通過した前記原料ガスを前記反応管の他端の開口部から排出する排出手段と、
透過した光量を低減する不透明減光部材からなり前記反応管内で生じた輻射光の光量を低減する減光手段と、
前記反応管との連結部に仕切弁を有し前記反応管に前記基板を導入する基材導入手段と、
を備え、
且つ、前記減光手段が、前記反応管と前記仕切弁との間に設けられる不透明減光板であるＣＶＤ装置。 A CVD apparatus for depositing a silicon carbide thin film on a substrate by reacting a source gas in a reaction tube having openings at both ends,
Supply means for supplying the source gas from an opening at one end of the reaction tube;
A heating means installed inside the reaction tube and heating the substrate;
A discharge means for discharging the source gas that has passed over the substrate in the reaction tube from an opening at the other end of the reaction tube;
A dimming means comprising an opaque dimming member for reducing the amount of transmitted light, and reducing the amount of radiant light generated in the reaction tube ;
A base material introducing means for introducing a substrate into the reaction tube having a gate valve at a connecting portion with the reaction tube;
With
And the CVD apparatus whose said light reduction means is an opaque light reduction board provided between the said reaction tube and the said gate valve .

前記反応管と前記仕切弁との間に複数の前記不透明減光板が設けられた請求項１に記載のＣＶＤ装置。 The CVD apparatus according to claim 1 , wherein a plurality of the opaque light-reducing plates are provided between the reaction tube and the gate valve.

透過した光量を低減する不透明減光部材からなり前記反応管内で生じた輻射光の光量を低減する減光手段が、更に前記供給手段に備えられ、
且つ前記供給手段に備えられた該減光手段は、前記原料ガスが通過する複数の孔を有する不透明減光シャワー板である請求項１又は２に記載のＣＶＤ装置。 A dimming means for reducing the quantity of radiant light generated in the reaction tube, comprising an opaque dimming member that reduces the amount of transmitted light, is further provided in the supply means,
3. The CVD apparatus according to claim 1 , wherein the dimming means provided in the supply means is an opaque dimming shower plate having a plurality of holes through which the source gas passes.

前記供給手段が、複数枚の前記不透明減光シャワー板を、軸方向で並列に備えた請求項３に記載のＣＶＤ装置。 It said supply means, CVD apparatus according a plurality of said opaque dimming shower plate, to claim 3 comprising in parallel in the axial direction.

前記供給手段が、前記不透明減光シャワー板のほか更に高融点金属からなるシャワー板を備え、
前記不透明減光シャワー板と前記高融点金属からなるシャワー板とが、軸方向で並列に配置された請求項３又は４に記載のＣＶＤ装置。 The supply means includes a shower plate made of a refractory metal in addition to the opaque dimming shower plate ,
The CVD apparatus according to claim 3 or 4 , wherein the opaque dimming shower plate and the shower plate made of the refractory metal are arranged in parallel in the axial direction .

前記不透明減光部材が、石英である請求項１から５のいずれか１項に記載のＣＶＤ装置。 The opaque dimming member, CVD apparatus according to claim 1, any one of 5 is quartz.

前記不透明減光部材が、サファイアガラスである請求項１から５のいずれか１項に記載のＣＶＤ装置。 The opaque dimming member, CVD apparatus according to any one of claims 1 to 5 is a sapphire glass.

前記不透明減光部材が、光吸収性及び／又は光散乱性を有する不純物を含有する請求項１から７のいずれか１項に記載のＣＶＤ装置。 The opaque dimming member, CVD apparatus according to any one of claims 1 containing a light-absorbing and / or impurities having a light scattering property 7.

前記不透明減光部材の表面に粗状処理が施された請求項１から８のいずれか１項に記載のＣＶＤ装置。 The CVD apparatus according to any one of claims 1 to 8 , wherein a rough treatment is performed on a surface of the opaque dimming member.