KR20120134049A - Substrate processing apparatus and method of processing substrate - Google Patents

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히사시 노무라
요헤이 노구치
토모시 타니야마
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가부시키가이샤 히다치 고쿠사이 덴키
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Abstract

PURPOSE: A substrate processing apparatus and method are provided to reduce processing costs by recycling a substrate on which formation of a film whose thickness is uncontrollable is completed. CONSTITUTION: A substrate(200) is processed in a process chamber(201). A gas supply unit supplies source gas and cleaning gas forming an epitaxial film within the process chamber. A control unit(280) controls temperature and pressure within the process chamber. The control unit controls the gas supply unit to supply the cleaning gas within the process chamber when the inside of the process chamber reaches predetermined temperature and pressure.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND METHOD OF PROCESSING SUBSTRATE}Substrate processing apparatus and substrate processing method {SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND METHOD OF PROCESSING SUBSTRATE}

본 발명은 반도체 디바이스의 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a substrate processing apparatus and a substrate cleaning method of a semiconductor device.

질화갈륨(GaN) 등의 화합물 반도체의 에피택셜막은, 처리실 내에서 기판을 한 장의 서셉터 상에 올려, 히터를 사용해서 기판을 가열하고, 처리실 내에 원료 가스를 공급하여 고온 하에서 성장시키고 있다(특허문헌 1. 참조).In epitaxial films of compound semiconductors such as gallium nitride (GaN), a substrate is placed on a single susceptor in a processing chamber, the substrate is heated using a heater, and a source gas is supplied into the processing chamber to grow under high temperature. See Document 1.).

1. 일본 특개 2009-117618호 공보1. Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-117618

하지만, 이와 같은 구성의 장치를 사용하여 기판 상에 막 형성시켰을 경우, 원료 가스를 분출하는 분출구에 반응물이 부착되어버리고, 연속적으로 처리를 수행하면 이 분출구에 부착된 반응물의 영향을 받아버리기 때문에, 성막량이 변동해버린다는 문제가 생기고 있었다.However, when the film is formed on the substrate using the apparatus having such a configuration, the reactant adheres to the ejection outlet through which the raw material gas is ejected, and if the treatment is carried out continuously, the reactant attached to the ejection outlet is affected. There was a problem that the amount of film formation fluctuated.

또한, 이와 같은 성막량의 변동을 방지하기 위하여 반응로(反應爐) 내의 셀프 클리닝을 수행하면, 클리닝 가스가 장치의 처리실 내에 잔류해버려, 다음 처리에 있어서 막 두께가 변동해버리거나, 가스가 휘발해버리는 문제가 생기고 있었다.In addition, when self-cleaning in the reactor is performed to prevent such variations in the film formation amount, the cleaning gas remains in the processing chamber of the apparatus, and the film thickness fluctuates in the next treatment or the gas volatilizes. There was a problem.

또한, 막을 형성한 후에 막으로부터 캐리어 기판을 박리(剝離)하여 재생시킬 경우, 막으로부터 박리한 캐리어 기판 표면에는 형성된 막이 잔류해버리기 때문에 캐리어 기판을 재생하기 위해서는 캐리어 기판 표면을 연마할 필요가 있었다. 하지만, 기판 표면 상을 연마해버리면, 캐리어 기판 자체를 삭감하는 것이 되기 때문에, 캐리어 기판 자체의 두께가 얇아져버려, 소정의 강도를 유지할 수 없게 되어버리기 때문에 폐기 처리되기 쉬워져서, 운영비가 비싸져 버린다는 문제가 생기고 있었다.When the carrier substrate is peeled off and regenerated from the film after the film is formed, the formed film remains on the carrier substrate surface peeled from the film, so that the carrier substrate surface needs to be polished in order to regenerate the carrier substrate. However, if the surface of the substrate is polished, the carrier substrate itself is reduced, so that the thickness of the carrier substrate itself becomes thin, and the predetermined strength cannot be maintained, so that it becomes easy to be disposed of and the operation cost becomes expensive. Was having a problem.

본 발명은, 이와 같은 문제를 개선하기 위하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은, 처리실 내의 셀프 클리닝을 가능하게 함으로서 막 형성의 연속 처리를 가능하게 하고, 또한 막 두께 제어가 곤란한 성막 완료된 기판을 재생 처리하여 비용 저감을 도모하고, 생산성을 향상시킬 수 있는 반도체 디바이스의 제조 방법 및 기판 처리 장치를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to enable self-cleaning in a processing chamber to enable continuous processing of film formation, and to regenerate a film-formed substrate having difficulty in controlling film thickness. The invention provides a method for manufacturing a semiconductor device and a substrate processing apparatus that can reduce costs and improve productivity.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 기재한 일 실시예는, 에피택셜막을 가지는 기판을 처리하는 기판 처리 장치로서, 상기 기판을 처리하는 처리실; 적어도 상기 처리실 내의 온도 및 압력을 제어하는 제어 수단; 상기 처리실 내에서 상기 기판에 상기 에피택셜막을 형성하기 위한 에피택셜막 형성 수단; 상기 형성 수단에 의해 상기 처리실 내에 부착된 부착물을 클리닝하는 클리닝 수단;을 포함하고, 상기 클리닝 수단은, 상기 제어 수단에 의해 상기 처리실 내가 미리 정해진 온도 및 압력이 되면 상기 처리실 내를 클리닝하기 위한 제1 가스를 공급하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, an embodiment described in the present invention, a substrate processing apparatus for processing a substrate having an epitaxial film, the processing chamber for processing the substrate; Control means for controlling at least a temperature and a pressure in said processing chamber; Epitaxial film forming means for forming the epitaxial film on the substrate in the processing chamber; And cleaning means for cleaning the deposit attached to the process chamber by the forming means, wherein the cleaning means comprises: a first means for cleaning the inside of the process chamber when the inside of the process chamber reaches a predetermined temperature and pressure by the control means; It is characterized by supplying a gas.

또한, 본 발명의 또 다른 일 실시예는, 반도체 기판을 처리하기 위한 처리실을 구비하는 기판 처리 장치에 있어서의 기판 처리 방법으로서, 상기 처리실 내를 클리닝하기 위한 처리실 내 클리닝 공정; 상기 반도체 기판을 재생하는 기판 재생 공정; 및 상기 처리실 내 클리닝 공정과 상기 기판 재생 공정 중의 어느 일방 또는 양방(兩方)이 실시되었을 때에 사용되는 클리닝 가스를 제거하는 클리닝 가스 제거 공정;을 포함하는 것을 특징으로 한다.In still another aspect of the present invention, there is provided a substrate processing method in a substrate processing apparatus having a processing chamber for processing a semiconductor substrate, comprising: a processing chamber cleaning process for cleaning the interior of the processing chamber; A substrate regeneration step of regenerating the semiconductor substrate; And a cleaning gas removing step of removing the cleaning gas used when any one or both of the in-process cleaning step and the substrate regeneration step are performed.

본 발명에 따르면, 생산성을 향상시킬 수 있는 기판의 제조 방법, 반도체 디바이스의 제조 방법 및 기판 처리 장치를 제공할 수 있다.According to this invention, the manufacturing method of the board | substrate, the manufacturing method of a semiconductor device, and the substrate processing apparatus which can improve productivity can be provided.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 기판 처리 장치의 개략 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 기판 처리 장치가 구비하는 처리로의 종단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 기판 처리 장치가 구비하는 이너 튜브의 사시도.
도 4는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 기판 처리 장치가 구비하는 프로세스 튜브의 횡단면도.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 따른 기판 처리 방법의 하나인 기판의 클리닝 시에 있어서의 가스 공급의 시퀀스도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The schematic block diagram of the substrate processing apparatus which concerns on one Embodiment of this invention.
2 is a longitudinal sectional view of a processing furnace of the substrate processing apparatus according to the embodiment of the present invention.
The perspective view of the inner tube with which the substrate processing apparatus which concerns on one Embodiment of this invention is equipped.
4 is a cross-sectional view of a process tube included in the substrate processing apparatus according to one embodiment of the present invention.
5 is a sequence diagram of a gas supply during cleaning of a substrate which is one of the substrate processing methods according to one embodiment of the present invention.

<제1 실시 형태><1st embodiment>

이하에 본 발명의 일 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, one Embodiment of this invention is described in detail with reference to drawings.

(1) 기판 처리 장치의 구성(1) Structure of Substrate Processing Apparatus

우선, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(101)의 구성예에 대하여, 도 1을 사용하여 설명한다.First, the structural example of the substrate processing apparatus 101 which concerns on one Embodiment of this invention is demonstrated using FIG.

도 1에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(101)는 광체(111, 筐體)를 구비하고 있다. 실리콘이나 Al2O3(사파이어) 등으로부터 이루어지는 웨이퍼(200, 기판)를 광체(111) 내외로 반송하기 위해서는, 복수의 웨이퍼(200)를 수납하는 웨이퍼 캐리어(기판 수납 용기)로서의 카세트(110)가 사용된다. 광체(111) 내측의 전방(도 1 중 우측)에는, 카세트 스테이지(114)[기판 수납 용기 수도대(受渡臺)]가 설치되어 있다. 카세트(110)는, 도시되지 않은 공정 내 반송 장치에 의하여 카세트 스테이지(114) 상에 재치(載置)되고, 또한, 카세트 스테이지(114) 상으로부터 광체(111) 밖으로 반출되도록 구성되어 있다.As shown in FIG. 1, the substrate processing apparatus 101 according to the present embodiment includes an optical body 111. In order to convey the wafer 200 (substrate) made of silicon, Al 2 O 3 (sapphire), or the like into or out of the housing 111, the cassette 110 as a wafer carrier (substrate storage container) for storing the plurality of wafers 200. Is used. In the front (right side in FIG. 1) inside the housing 111, a cassette stage 114 (substrate storage container tap) is provided. The cassette 110 is mounted on the cassette stage 114 by an in-process conveying apparatus (not shown), and is configured to be carried out of the housing 111 from the cassette stage 114.

카세트(110)는, 공정 내 반송 장치에 의해, 카세트(110) 내의 웨이퍼(200)가 수직 자세로 되고, 카세트(110)의 웨이퍼 출입구가 상방향을 향하도록, 카세트 스테이지(114) 상에 재치된다. 카세트 스테이지(114)는, 카세트(110)를 기판 처리를 수행하기 위해서 이동하는 방향, 즉 광체(111)의 후방(도 1 중 좌측)을 향하여 종방향(縱方向)으로 90° 회전시켜, 카세트(110) 내의 웨이퍼(200)를 수평 자세로 하여, 카세트(110)의 웨이퍼 출입구를 광체(111) 내의 후방을 향하게 하는 것이 가능하도록 구성되어 있다.The cassette 110 is placed on the cassette stage 114 by the in-process transport apparatus so that the wafers 200 in the cassette 110 are in a vertical position, and the wafer entrance and exit of the cassette 110 faces upward. do. The cassette stage 114 rotates the cassette 110 by 90 ° in the longitudinal direction toward the direction in which the cassette 110 is moved to perform substrate processing, that is, the rear side of the housing 111 (left side in FIG. 1), It is comprised so that the wafer 200 in 110 may be made into a horizontal position, and the wafer entrance / exit of the cassette 110 may be rearward inside the housing 111.

광체(111) 내의 전후 방향의 대략 중앙부에는, 카세트 선반(105, 기판 수납 용기 재치 선반)이 설치되어 있다. 카세트 선반(105)에는, 복수 단, 복수 열로 복수 개의 카세트(110)가 보관되도록 구성되어 있다. 카세트 선반(105)에는, 후술하는 웨이퍼 이재(移載) 기구(125)의 반송 대상이 되는 카세트(110)가 수납되는 이재 선반(123)이 설치되어 있다. 또한, 카세트 스테이지(114)의 상방에는, 예비 카세트 선반(107)이 설치되어, 예비적으로 카세트(110)를 보관하도록 구성되어 있다.The cassette shelf 105 (substrate storage container placing shelf) is provided in the substantially center part of the front-back direction in the housing 111. The cassette shelf 105 is configured such that a plurality of cassettes 110 are stored in a plurality of stages and a plurality of rows. The cassette shelf 105 is provided with a transfer shelf 123 in which the cassette 110 to be conveyed by the wafer transfer mechanism 125 described later is accommodated. In addition, a preliminary cassette shelf 107 is provided above the cassette stage 114, and is configured to store the cassette 110 preliminarily.

카세트 스테이지(114)와 카세트 선반(105) 사이에는, 카세트 반송 장치(118, 기판 수납 용기 반송 장치)가 설치되어 있다. 카세트 반송 장치(118)는, 카세트(110)를 보지(保持)한 채 승강 가능한 카세트 엘리베이터(118a, 기판 수납 용기 승강 기구)와, 카세트(110)를 보지한 채 수평 이동 가능한 반송 기구로서의 카세트 반송 기구(118b, 기판 수납 용기 반송 기구)를 구비하고 있다. 이들 카세트 엘리베이터(118a)와 카세트 반송 기구(118b)의 연계 동작에 의해, 카세트 스테이지(114), 카세트 선반(105), 예비 카세트 선반(107), 이재 선반(123) 사이에서, 카세트(110)를 반송하도록 구성되어 있다.The cassette conveyance apparatus 118 (substrate storage container conveyance apparatus) is provided between the cassette stage 114 and the cassette shelf 105. The cassette conveyance apparatus 118 conveys the cassette elevator 118a which can lift up and hold | maintains the cassette 110, and the cassette conveyance as a conveyance mechanism which can move horizontally with the cassette 110 hold | maintained. The mechanism 118b and the board | substrate storage container conveyance mechanism are provided. The cassette 110 is interposed between the cassette stage 114, the cassette shelf 105, the spare cassette shelf 107, and the transfer shelf 123 by the linking operation of the cassette elevator 118a and the cassette conveyance mechanism 118b. It is configured to convey.

카세트 선반(105)의 후방에는, 웨이퍼 이재 기구(125, 기판 이재 기구)가 설치되어 있다. 웨이퍼 이재 기구(125)는, 웨이퍼(200)를 수평 방향으로 회전 내지 직동(直動) 가능한 웨이퍼 이재 장치(125a, 기판 이재 장치)와, 웨이퍼 이재 장치 (125a)를 승강시키는 웨이퍼 이재 장치 엘리베이터(125b, 기판 이재 장치 승강 기구)를 구비하고 있다. 한편, 웨이퍼 이재 장치(125a)는, 웨이퍼(200)를 수평 자세로 보지하는 트위저(125c, 기판 이재용 치구)를 구비하고 있다. 이들 웨이퍼 이재 장치(125a)와 웨이퍼 이재 장치 엘리베이터(125b)의 연계 동작에 의해, 웨이퍼(200)를 이재 선반(123) 상의 카세트(110) 내로부터 픽업하여 후술하는 보트(217, 기판 보지구)에 장전(裝塡, charging)하거나, 웨이퍼(200)를 보트(217)로부터 탈장(脫裝, discharging)하여 이재 선반(123) 상의 카세트(110) 내에 수납하거나 하도록 구성되어 있다.Behind the cassette shelf 105, a wafer transfer mechanism 125 (substrate transfer mechanism) is provided. The wafer transfer mechanism 125 includes a wafer transfer apparatus 125a (substrate transfer apparatus) capable of rotating or directing the wafer 200 in a horizontal direction, and a wafer transfer apparatus elevator for lifting and lowering the wafer transfer apparatus 125a ( 125b, board | substrate transfer apparatus elevating mechanism). On the other hand, the wafer transfer device 125a includes a tweezer 125c (a jig for substrate transfer) for holding the wafer 200 in a horizontal position. By the interlocking operation of the wafer transfer device 125a and the wafer transfer device elevator 125b, the boat 200 is picked up from the cassette 110 on the transfer shelf 123 and the boat 217 (substrate holding tool) described later. It is configured to charge, or to discharging the wafer 200 from the boat 217 and to store it in the cassette 110 on the transfer shelf 123.

광체(111)의 후부 상방에는, 처리로(202)가 설치되어 있다. 처리로(202)의 하단에는 개구[노구(爐口)]가 설치되고, 이러한 개구는 노구 셔터(147, 노구 개폐 기구)에 의해 개폐되도록 구성되어 있다. 또한, 처리로(202)의 구성에 대해서는 후술한다.The processing furnace 202 is provided above the rear part of the housing 111. An opening (furnace) is provided at the lower end of the processing furnace 202, and the opening is configured to be opened and closed by a furnace mouth shutter 147 (furnace opening and closing mechanism). In addition, the structure of the process furnace 202 is mentioned later.

처리로(202)의 하방에는, 보트(217)를 승강시켜 처리로(202) 내외로 반송하는 승강 기구로서의 보트 엘리베이터(115, 기판 보지구 승강 기구)가 설치되어 있다. 보트 엘리베이터(115)의 승강대(昇降臺)에는, 연결구로서의 암(128)이 설치되어 있다. 암(128) 상에는, 보트(217)를 수직으로 지지하는 것과 함께 보트 엘리베이터(115)에 의해 보트(217)가 상승하였을 시에 처리로(202)의 하단을 기밀하게 폐색(閉塞)하는 개체(蓋體)로서의 원반 형상의 씰 캡(219)이 수평 자세로 설치되어 있다.Below the processing furnace 202, a boat elevator 115 (substrate holding tool lifting mechanism) is provided as a lifting mechanism that lifts and lowers the boat 217 and transfers it into and out of the processing furnace 202. An arm 128 as a connecting port is provided on the platform of the boat elevator 115. On the arm 128, while supporting the boat 217 vertically, an object that hermetically closes the lower end of the processing furnace 202 when the boat 217 is raised by the boat elevator 115 ( The disk-shaped seal cap 219 is provided in a horizontal position.

보트(217)는 복수 개의 보지 부재를 구비하고 있어, 복수 매(예컨대, 50장?150장 정도)의 웨이퍼(200)를, 수평 자세로 또한 그 중심을 맞춘 상태로 수직 방향으로 정렬시켜 다단으로 보지하도록 구성되어 있다. 보트(217)의 상세한 구성에 대해서는 후술한다.The boat 217 is provided with a plurality of holding members, and the plurality of wafers 200 (for example, about 50 to 150 sheets) are aligned in the vertical direction in a horizontal posture and centered in the vertical direction. It is configured to hold. The detailed structure of the boat 217 is mentioned later.

카세트 선반(105)의 상방에는, 공급 팬과 방진 필터를 구비한 클린 유닛(134a)이 설치되어 있다. 클린 유닛(134a)은, 청정화된 분위기인 클린 에어를 광체(111)의 내부에 유통시키도록 구성되어 있다.Above the cassette shelf 105, the clean unit 134a provided with the supply pan and the dustproof filter is provided. The clean unit 134a is configured to distribute clean air, which is a clean atmosphere, into the housing 111.

또한, 웨이퍼 이재 장치 엘리베이터(125b) 및 보트 엘리베이터(115)측과 반대측인 광체(111)의 좌측 단부에는, 클린 에어를 공급하도록 공급 팬과 방진 필터를 구비한 클린 유닛(도시되지 않음)이 설치되어 있다. 도시되지 않은 상기 클린 유닛으로부터 취출(吹出)된 클린 에어는, 웨이퍼 이재 장치(125a) 및 보트(217)의 주위를 유통한 후에, 도시되지 않은 배기 장치에 흡입(吸入)되어, 광체(111)의 외부에 배기되도록 구성되어 있다.In addition, a clean unit (not shown) provided with a supply fan and a dustproof filter is provided at the left end of the housing 111 on the opposite side from the wafer transfer device elevator 125b and the boat elevator 115 side. It is. The clean air taken out from the clean unit, not shown, flows around the wafer transfer device 125a and the boat 217, and is sucked into the exhaust device, not shown, to form the housing 111. It is configured to be exhausted to the outside of the.

(2) 기판 처리 장치의 동작(2) operation of the substrate processing apparatus

다음으로, 본 실시 형태에 따른 기판 처리 장치(101)의 동작에 대하여 설명한다.Next, operation | movement of the substrate processing apparatus 101 which concerns on this embodiment is demonstrated.

우선, 카세트(110)가, 도시되지 않은 공정 내 반송 장치에 의해, 웨이퍼(200)가 수직 자세로 되어 카세트(110)의 웨이퍼 출입구가 상방향을 향하도록, 카세트 스테이지(114) 상에 재치된다. 그 후, 카세트(110)는, 카세트 스테이지(114)에 의해, 광체(111)의 후방을 향하여 종방향으로 90ㅀ 회전시켜진다. 그 결과, 카세트(110) 내의 웨이퍼(200)는 수평 자세가 되고, 카세트(110)의 웨이퍼 출입구는 광체(111) 내의 후방을 향한다.First, the cassette 110 is placed on the cassette stage 114 by the in-process conveying apparatus (not shown) so that the wafer 200 is in a vertical position and the wafer entrance and exit of the cassette 110 faces upward. . Thereafter, the cassette 110 is rotated by 90 degrees in the longitudinal direction toward the rear of the housing 111 by the cassette stage 114. As a result, the wafer 200 in the cassette 110 is in a horizontal position, and the wafer entrance and exit of the cassette 110 faces rearward in the housing 111.

카세트(110)는, 카세트 반송 장치(118)에 의해, 카세트 선반(105) 내지 예비 카세트 선반(107)의 지정된 선반 위치에 자동적으로 반송되어 수도되고 일시적으로 보관된 후, 카세트 선반(105) 또는 예비 카세트 선반(107)으로부터 이재 선반(123)에 이재되거나, 또는 직접 이재 선반(123)에 반송된다.The cassette 110 may be automatically conveyed to the designated shelf position of the cassette shelf 105 to the spare cassette shelf 107 by the cassette conveying apparatus 118, and temporarily stored therein, and then the cassette shelf 105 or It is transferred to the transfer shelf 123 from the spare cassette shelf 107, or is directly conveyed to the transfer shelf 123.

카세트(110)가 이재 선반(123)에 이재되면, 웨이퍼(200)는, 웨이퍼 이재 장치(125a)의 트위저(125c)에 의해, 웨이퍼 출입구를 통하여 카세트(110)로부터 픽업되고, 웨이퍼 이재 장치(125a)와 웨이퍼 이재 장치 엘리베이터(125b)의 연속 동작에 의해 이재실(124)의 후방에 있는 보트(217)에 장전(charging)된다. 보트(217)에 웨이퍼(200)를 수도한 웨이퍼 이재 기구(125)는, 카세트(110)에 돌아가, 다음 웨이퍼(200)를 보트(217)에 장전한다.When the cassette 110 is transferred to the transfer rack 123, the wafer 200 is picked up from the cassette 110 through the wafer entrance and exit by the tweezers 125c of the wafer transfer apparatus 125a, and the wafer transfer apparatus ( The boat 217 at the rear of the transfer room 124 is charged by the continuous operation of the 125a and the wafer transfer device elevator 125b. The wafer transfer mechanism 125 which transfers the wafer 200 to the boat 217 returns to the cassette 110 and loads the next wafer 200 into the boat 217.

미리 지정된 매수의 웨이퍼(200)가 보트(217)에 장전되면, 노구 셔터(147)에 의해 닫아져 있었던 처리로(202)의 하단이, 노구 셔터(147)에 의해 개방된다. 계속해서, 씰 캡(219)이 보트 엘리베이터(115)에 의해 상승되는 것에 의해, 웨이퍼(200)군(群)을 보지한 보트(217)가 처리로(202) 내에 반입(로딩)된다. 로딩 후는, 처리로(202)에서 웨이퍼(200)에 임의의 처리가 실시된다. 이러한 처리에 대해서는 후술한다. 처리 후는, 웨이퍼(200) 및 카세트(110)는, 전술한 순서와는 반대의 순서로 광체(111)의 외부에 불출(拂出)된다.When a predetermined number of wafers 200 are loaded in the boat 217, the lower end of the processing furnace 202 closed by the furnace shutter 147 is opened by the furnace bulb 147. Subsequently, as the seal cap 219 is lifted by the boat elevator 115, the boat 217 holding the wafer 200 group is loaded into the processing furnace 202 (loading). After loading, an arbitrary process is performed on the wafer 200 in the processing furnace 202. This processing will be described later. After the processing, the wafer 200 and the cassette 110 are discharged to the outside of the housing 111 in an order opposite to that described above.

(3) 처리로의 구성(3) Configuration to processing

계속해서, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 처리로(202)의 구성에 대하여, 도 2, 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한다.Subsequently, the configuration of the processing furnace 202 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2, 3, and 4.

(처리실)(Processing room)

본 발명의 일 실시 형태에 따른 처리로(202)는, 반응관으로서의 프로세스 튜브(205)와, 매니폴드(209)를 구비하고 있다. 프로세스 튜브(205)는, 기판으로서의 웨이퍼(200)가 수용되는 이너 튜브(204)와, 이너 튜브(204)를 둘러싸는 아우터 튜브(203)로부터 구성된다. 이너 튜브(204) 및 아우터 튜브(203)는, 각각 예컨대 석영(SiO2)이나 탄화규소(SiC) 등의 내열성을 가지는 비금속 재료로부터 구성되고, 상단이 폐색되고 하단이 개방된 원통 형상으로 되어 있다. 매니폴드(209)는, 예컨대 SUS 등의 금속 재료로부터 구성되고, 상단 및 하단이 개방된 원통 형상으로 되어 있다. 이너 튜브(204) 및 아우터 튜브(203)는, 매니폴드(209)에 의해 하단측으로부터 종방향으로 지지되어 있다. 이너 튜브(204, 아우터 튜브(203) 및 매니폴드(209)는, 서로 동심원 형상으로 배치되어 있다. 매니폴드(209)의 하단(노구)은, 전술한 보트 엘리베이터(115)가 상승하였을 때에, 씰 캡(219)에 의해 기밀하게 봉지(封止)되도록 구성되어 있다. 매니폴드(209)의 하단과 씰 캡(219) 사이에는, 이너 튜브(204) 내를 기밀하게 봉지하는 O링 등의 봉지 부재(도시되지 않음)가 설치되어 있다.The process furnace 202 which concerns on one Embodiment of this invention is equipped with the process tube 205 as a reaction tube, and the manifold 209. The process tube 205 is comprised from the inner tube 204 which accommodates the wafer 200 as a board | substrate, and the outer tube 203 which surrounds the inner tube 204. The inner tube 204 and the outer tube 203 are each made of a non-metallic material having heat resistance such as quartz (SiO 2 ) or silicon carbide (SiC), respectively, and have a cylindrical shape in which the upper end is closed and the lower end is open. . The manifold 209 is comprised from metal materials, such as SUS, for example, and is made into the cylindrical shape which opened the upper end and the lower end. The inner tube 204 and the outer tube 203 are supported in the longitudinal direction from the lower end side by the manifold 209. The inner tube 204, the outer tube 203, and the manifold 209 are arranged concentrically with each other. The lower end (furnace) of the manifold 209, when the above-mentioned boat elevator 115 rises, It is comprised so that it may be sealed airtight by the seal cap 219. The O-ring etc. which hermetically seal the inner tube 204 inside are sealed between the lower end of the manifold 209 and the seal cap 219. An encapsulation member (not shown) is provided.

이너 튜브(204)의 내부에는 웨이퍼(200)를 처리하는 처리실(201, 기판 처리 영역)이 형성되어 있다. 이너 튜브(204) 내[처리실(201) 내]에는 기판 보지구(保持具)로서의 보트(217)가 하방으로부터 삽입되도록 구성되어 있다. 이너 튜브(204) 및 매니폴드(209)의 내경은, 웨이퍼(200)를 장전한 보트(217)의 최대 외형보다도 크게 되도록 구성되어 있다.In the inner tube 204, a processing chamber 201 (substrate processing region) for processing the wafer 200 is formed. In the inner tube 204 (in the processing chamber 201), the boat 217 as the substrate holding tool is inserted from below. The inner diameter of the inner tube 204 and the manifold 209 is comprised so that it may become larger than the maximum external shape of the boat 217 which loaded the wafer 200. As shown in FIG.

보트(217)는, 상하로 한 쌍의 단판(217c)과, 한 쌍의 단판(217c) 사이에 수직으로 가설된 복수 개(예컨대 3개)의 지주(217a)를 구비하고 있다. 단판(217c) 및 지주(217a)는, 석영이나 탄화규소 등의 내열성을 가지는 비금속 재료로부터 구성되어 있다. 각 지주(217a)에는, 복수의 보지 홈[溝](217b)이, 지주(217a)의 길이[長手] 방향을 따라 등간격(等間隔)으로 배열하도록 각각 형성되어 있다. 각 지주(217a)는, 각 지주(217a)에 형성된 보지 홈(217b)이 서로 대향하도록 각각 배치되어 있다. 각 보지 홈(217b)에 웨이퍼(200)의 외주부(外周部)를 삽입하는 것에 의해, 복수 매(예컨대 75장부터 100장)의 웨이퍼(200)가, 대략 수평 자세로 소정의 극간(隙間, 기판 피치 간격)을 가지고 다단으로 보지되도록 구성되어 있다. 이와 같이 복수 매의 웨이퍼(200)를 종방향으로 배치하는 것에 의해, 처리하는 기판의 매수를 증대시키고, 생산성을 향상시킬 수 있다.The boat 217 has a pair of end plates 217c up and down, and a plurality of props 217a vertically interposed between the pair of end plates 217c. The end plate 217c and the strut 217a are comprised from the nonmetallic material which has heat resistance, such as quartz and silicon carbide. In each support 217a, a plurality of holding grooves 217b are formed so as to be arranged at equal intervals along the length direction of the support 217a. Each support 217a is arrange | positioned so that the holding groove 217b formed in each support 217a may mutually face each other. By inserting the outer circumferential portion of the wafer 200 into each of the holding grooves 217b, a plurality of wafers 200 (for example, 75 to 100 sheets) of the wafer 200 are arranged in a predetermined gap in a substantially horizontal posture. The board | substrate pitch space | interval) is comprised so that it may be hold | maintained in multiple stages. By arranging the plurality of wafers 200 in the longitudinal direction as described above, the number of substrates to be processed can be increased and productivity can be improved.

또한, 보트(217)는, 열전도를 차단하는 단열 캡(218) 상에 탑재되어 있다.Moreover, the boat 217 is mounted on the heat insulation cap 218 which interrupts heat conduction.

단열 캡(218)은, 회전축(255)에 의해 하방으로부터 지지되어 있다. 회전축(255)은, 이너 튜브(204) 내의 기밀을 보지하면서, 씰 캡(219)의 중심부를 관통하도록 설치되어 있다. 씰 캡(219)의 하방에는, 회전축(255)을 회전시키는 회전 기구(267)가 설치되어 있다. 회전 기구(267)에 의해 회전축(255)을 회전시키는 것에 의해, 이너 튜브(204) 내의 기밀을 보지한 채, 복수 매의 웨이퍼(200)를 탑재한 보트(217)를 회전시킬 수 있도록 구성되어 있다.The heat insulation cap 218 is supported from below by the rotation shaft 255. The rotating shaft 255 is provided to penetrate the central portion of the seal cap 219 while keeping the airtight inside the inner tube 204. Below the seal cap 219, the rotation mechanism 267 which rotates the rotating shaft 255 is provided. By rotating the rotating shaft 255 by the rotating mechanism 267, while maintaining the airtight in the inner tube 204, it is comprised so that the boat 217 equipped with the several wafer 200 may be rotated. have.

프로세스 튜브(205)[아우터 튜브(203)]의 외주에는, 프로세스 튜브(205)와 동심원 형상으로 가열 기구로서의 히터(207)가 설치되어 있다. 히터(207)는 원통 형상이며, 보지판으로서의 히터 베이스(도시되지 않음)에 지지되는 것에 의해 수직으로 설치되어 있다. 히터(207)의 외주부 및 상단에는, 단열재(207a)가 설치되어 있다. 또한, 아우터 튜브(203) 내에는 처리실(201) 내의 온도를 검출하는 온도 검출체로서의 온도 검출 센서(도시되지 않음)가 설치되어 있다.On the outer circumference of the process tube 205 (outer tube 203), a heater 207 as a heating mechanism is provided concentrically with the process tube 205. The heater 207 is cylindrical in shape, and is vertically provided by being supported by a heater base (not shown) as the holding plate. The heat insulating material 207a is provided in the outer peripheral part and the upper end of the heater 207. In addition, the outer tube 203 is provided with a temperature detection sensor (not shown) as a temperature detector for detecting the temperature in the processing chamber 201.

(예비실 및 가스 노즐)(Spare chamber and gas nozzle)

이너 튜브(204)의 측벽에는, 웨이퍼(200)가 적재되는 방향(연직 방향)을 따라, 이너 튜브(204)의 측벽보다도 이너 튜브(204)의 경방향(徑方向) 외측[아우터 튜브(203)의 측벽측]으로 돌출한 예비실(201a)이 설치되어 있다. 예비실(201a)과 처리실(201) 사이에는 격벽이 설치되어 있지 않아, 예비실(201a) 내와 처리실(201) 내는 가스의 유통이 가능하도록 연통하고 있다.On the side wall of the inner tube 204, along the direction (vertical direction) in which the wafer 200 is placed, the radially outer side of the inner tube 204 (outer tube 203) than the side wall of the inner tube 204. The preliminary chamber 201a which protrudes to the side wall of the side) is provided. A partition wall is not provided between the preliminary chamber 201a and the processing chamber 201 so that the gas can be communicated between the preliminary chamber 201a and the processing chamber 201.

예비실(201a) 내에는, 제1 가스 노즐(233a)과, 제2 가스 노즐(233b)이, 이너 튜브(204)의 주방향(周方向)을 따라 각각 배설(配設)되어 있다. 제1 가스 노즐(233a) 및 제2 가스 노즐(233b)은, 수직부와 수평부를 포함하는 L자 형상으로 각각 구성되어 있다. 제1 가스 노즐(233a) 및 제2 가스 노즐(233b)의 수직부는, 웨이퍼(200)가 적층되는 방향을 따라, 예비실(201a) 내에 각각 배설[연재(延在)]되어 있다. 제1 가스 노즐(233a) 및 제2 가스 노즐(233b)의 수평부는, 매니폴드(209)의 측벽을 관통하도록 각각 설치되어 있다.In the preliminary chamber 201a, the 1st gas nozzle 233a and the 2nd gas nozzle 233b are arrange | positioned along the circumferential direction of the inner tube 204, respectively. The 1st gas nozzle 233a and the 2nd gas nozzle 233b are each comprised by L shape including a vertical part and a horizontal part. The vertical portions of the first gas nozzle 233a and the second gas nozzle 233b are disposed (extended) in the preliminary chamber 201a along the direction in which the wafers 200 are stacked. The horizontal parts of the 1st gas nozzle 233a and the 2nd gas nozzle 233b are respectively provided so that the side wall of the manifold 209 may penetrate.

제1 가스 노즐(233a) 및 제2 가스 노즐(233b)의 수직부 측면에는, 제1 가스 분출구(248a) 및 제2 가스 분출구(248b)가, 웨이퍼(200)가 적층되는 방향(연직방향)을 따라 각각 복수 개씩 개설(開設)되어 있다. 또한, 제1 가스 분출구(248a) 및 제2 가스 분출구(248b)는, 복수 매의 웨이퍼(200)의 각각에 대응하는 위치(높이 위치)에 개설되어 있다. 또한, 제1 가스 분출구(248a) 및 제2 가스 분출구(248b)의 개구경(開口經)은, 이너 튜브(204) 내의 가스의 유량 분포나 속도 분포를 적정화하도록 적절히 조정할 수 있고, 하부로부터 상부에 걸쳐 동일하게 하여도 좋으며, 하부로부터 상부에 걸쳐 서서히 크게 하여도 좋다. 또한, 제1 가스 노즐(233a) 및 제2 가스 노즐(233b)은 각각 1개씩 설치하여도 좋으며, 복수 개씩 설치되어 있어도 좋다.On the vertical side surfaces of the first gas nozzle 233a and the second gas nozzle 233b, the first gas ejection port 248a and the second gas ejection port 248b are arranged in the direction in which the wafers 200 are stacked (vertical direction). A plurality of these are opened. In addition, the 1st gas ejection port 248a and the 2nd gas ejection port 248b are established in the position (height position) corresponding to each of several wafer 200. As shown in FIG. The opening diameters of the first gas ejection port 248a and the second gas ejection port 248b can be appropriately adjusted so as to optimize the flow rate distribution and the velocity distribution of the gas in the inner tube 204. It may be the same over and may be gradually enlarged from the bottom to the top. The first gas nozzle 233a and the second gas nozzle 233b may be provided one by one, or may be provided in plural numbers.

(가스 공급 유닛)(Gas supply unit)

매니폴드(209)의 측벽으로부터 돌출한 제1 가스 노즐(233a)의 수평단(端)(상류측)에는, 제1 가스 공급관(243a)이 접속되어 있다. 제1 가스 공급관(243a)의 상류측에는, 개폐 밸브(241a) 및 개폐 밸브(24lb), 개폐 밸브(241c)가 설치되어 있다. 또한, 개폐 밸브(241a)의 상류에는, 유량 컨트롤러(242a, 이하, 「MFC」라고 부른다.)를 개재하여, 암모니아(NH3)의 공급원(240a)이 설치되어 있다. 또한, 개폐 밸브(24lb)의 상류에는, MFC(242b)를 개재한 수소(H2) 가스의 공급원(240b)과, MFC(242c)를 개재한 질소(N2) 가스의 공급원(240c)이 설치되어 있다.The first gas supply pipe 243a is connected to the horizontal end (upstream side) of the first gas nozzle 233a protruding from the side wall of the manifold 209. On the upstream side of the first gas supply pipe 243a, an on-off valve 241a, an on-off valve 24lb, and an on-off valve 241c are provided. Further, a supply source 240a of ammonia (NH 3 ) is provided upstream of the on-off valve 241a via a flow controller 242a (hereinafter referred to as "MFC"). Further, upstream of the on-off valve 24lb, a supply source 240b of hydrogen (H 2 ) gas via the MFC 242b and a supply source 240c of nitrogen (N 2 ) gas through the MFC 242c are provided. It is installed.

한편, 제2 가스 노즐(233b)의 수평단(상류측)에는, 제2 가스 공급관(243b)이 접속되어 있다. 제2 가스 공급관(243b)의 상류측에는, 개폐 밸브(241d), 개폐 밸브(241e) 및 개폐 밸브(241f)가 설치되어 있다. 또한, 개폐 밸브(241d)의 상류에는, MFC(242d)를 개재하여 염화수소 가스(HCL)의 공급원(240d)이 설치되어 있으며, 또한, 개폐 밸브(241f)의 상류에는, MFC(242f)를 개재하여, 불활성 가스 [예컨대, 아르곤(Ar)]의 공급원(240f)이 설치되어 있다. 개폐 밸브(241e)의 상류에는, 갈륨 원료가 되는 예컨대 염화갈륨(GaCl3)이 저장되는 탱크(245)가 설치되어 있다. 염화갈륨은, 상온에서는 고체이지만, 융점인 78℃ 이상으로 가열하는 것에 의해, 액화되어 저장되어 있다. 또한, 이 탱크(245)에는, 불활성 가스(예컨대 Ar)가 MFC(242g) 및 개폐 밸브(241g)를 개재하여 공급된다. 탱크(245) 내의 액체상(液體狀)의 염화갈륨으로부터 증발한 기체상(氣體狀)의 염화갈륨 가스는, 탱크(245)에 공급되는 캐리어 가스로서의 불활성 가스와 함께 개폐 밸브(241e)를 개재하여 제2 가스 공급관(243b)에 공급된다.On the other hand, the second gas supply pipe 243b is connected to the horizontal end (upstream side) of the second gas nozzle 233b. On the upstream side of the second gas supply pipe 243b, an on-off valve 241d, an on-off valve 241e and an on-off valve 241f are provided. Moreover, the supply source 240d of hydrogen chloride gas (HCL) is provided upstream of the on-off valve 241d via the MFC 242d, and the MFC 242f is upstream of the on / off valve 241f. Thus, a source 240f of inert gas (eg, argon (Ar)) is provided. Upstream of the opening / closing valve 241e, a tank 245 for storing gallium chloride (GaCl 3 ) serving as a gallium raw material is provided. Although gallium chloride is solid at normal temperature, it is liquefied and stored by heating to 78 degreeC or more which is melting | fusing point. In addition, an inert gas (for example, Ar) is supplied to the tank 245 via the MFC 242g and the on / off valve 241g. The gaseous gallium chloride gas evaporated from the liquid gallium chloride in the tank 245 is provided via an on / off valve 241e together with an inert gas as a carrier gas supplied to the tank 245. It is supplied to the 2nd gas supply line 243b.

여기서, 일반적으로는, 갈륨(Ga)의 원료 가스로서는 상기한 염화갈륨 이외에, 트리메틸갈륨(이하, 「TMG」라고 부른다.)이나 트리에틸갈륨(이하, 「TEG」라고 부른다.)과 같은 유기 금속계의 원료 가스를 사용하는 일이 많다. 그 한편으로, 본 발명과 같이 복수의 웨이퍼를 종방향으로 배열하여, 생산성의 향상을 실현하려 할 경우, 복수의 웨이퍼 간의 면간(面間) 균일성을 유지하기 위해서는, 종방향으로 연재하는 가스 노즐을 설치할 필요가 있다. 이 경우, 전술한 유기 금속계의 원료 가스를 사용하면 원료 가스의 하류측(처리실의 상부측)에 도달하는 도중에, 열에 의해 분해되어버려, 원료 가스의 상류측과 하류측에서 반응 속도를 제어할 수 없다. 거기서, 본 발명에서는, 고온에서도 원료가 분해되기 어려운 갈륨의 염화물(예컨대, GaCl3)을 사용한다. 이에 의해, 생산성을 향상시키면서, 면간 균일성이 높은 GaN막을 형성하는 것이 가능해진다.Generally, as a source gas of gallium (Ga), in addition to gallium chloride mentioned above, organometallic systems, such as trimethylgallium (henceforth "TMG") and triethylgallium (henceforth "TEG"), are referred to. Often, raw material gas is used. On the other hand, when the plurality of wafers are arranged in the longitudinal direction as in the present invention and the productivity is to be improved, in order to maintain the uniformity between the surfaces of the plurality of wafers, the gas nozzles are extended in the longitudinal direction. You need to install In this case, when the above-mentioned organometallic raw material gas is used, it is decomposed by heat while reaching the downstream side (the upper side of the processing chamber) of the raw material gas, and the reaction rate can be controlled upstream and downstream of the raw material gas. none. In the present invention, there is used a chloride of gallium (for example, GaCl 3 ) which is difficult to decompose the raw material even at a high temperature. Thereby, it becomes possible to form GaN film with high interplanar uniformity, improving productivity.

또한, 제1 가스 노즐에는, 암모니아 가스와 함께 수소 가스와 질소 가스를 공급할 수 있는 구성으로 되어 있으며, 암모니아 가스의 농도가 조정 가능하게 되어 있다. 또한, 제2 가스 노즐에는, GaCl3과 함께 희석용의 불활성 가스를 공급하는 구성으로 되어 있어서, GaCl3의 농도가 조정 가능하게 되어 있다.The first gas nozzle is configured to be capable of supplying hydrogen gas and nitrogen gas together with ammonia gas, and the concentration of the ammonia gas can be adjusted. In addition, the second gas nozzle, the method is configured to supply an inert gas for dilution, the concentration of the GaCl 3 is adjustably with GaCl 3.

여기서 전술한 가스 공급 유닛은, 적어도 제1 가스 공급관(243a), 제2 가스 공급관(243b), 가스 공급원(240a), 가스 공급원(240b), 가스 공급원(240c), 가스 공급원(240d), 가스 공급원(240e), 가스 공급원(240f), 개폐 밸브(241a), 개폐 밸브(241b), 개폐 밸브(241c), 개폐 밸브(241d), 개폐 밸브(241e), 개폐 밸브(241f), 개폐 밸브(241g), MFC(242a), MFC(242b), MFC(242c), MFC(242d), MFC(242e), MFC(242f), MFC(242g) 중의 어느 하나 이상을 포함한 구성을 나타내고 있다.The gas supply unit described above includes at least a first gas supply pipe 243a, a second gas supply pipe 243b, a gas supply source 240a, a gas supply source 240b, a gas supply source 240c, a gas supply source 240d, and a gas. Supply source 240e, gas supply source 240f, open / close valve 241a, open / close valve 241b, open / close valve 241c, open / close valve 241d, open / close valve 241e, open / close valve 241f, open / close valve ( 241g, MFC 242a, MFC 242b, MFC 242c, MFC 242d, MFC 242e, MFC 242f, and the structure containing any one or more of MFC 242g are shown.

(가스 배기부 및 가스 배기구)(Gas exhaust section and gas exhaust port)

이너 튜브(204)의 측벽에는, 웨이퍼(200)가 적재되는 방향을 따라, 이너 튜브(204)의 측벽의 일부를 구성하는 가스 배기부(204b)가 설치되어 있다. 가스 배기부(204b)는, 이너 튜브(204) 내에 수용된 웨이퍼(200)를 개재하여, 이너 튜브(204) 내에 배설된 복수 개의 가스 노즐과 대향하는 위치에 설치되어 있다. 또한, 이너 튜브(204)의 주방향에 있어서의 가스 배기부(204b)의 폭은, 이너 튜브(204) 내에 배설된 복수 개의 가스 노즐에 있어서의 양단(兩端)의 가스 노즐 간의 폭보다도 넓게 되도록 구성되어 있다. 본 실시 형태에 있어서, 가스 배기부(204b)는, 웨이퍼(200)를 개재하여 제1 가스 노즐(233a) 및 제2 가스 노즐(233b)과 대향하는 위치[제1 가스 노즐(233a) 및 제2 가스 노즐(233b)과 180° 반대측의 위치]에 설치되어 있다. 또한, 이너 튜브(204)의 주방향에 있어서의 가스 배기부(204b)의 폭은, 제1 가스 노즐(233a)과 제2 가스 노즐(233b) 사이의 거리보다도 넓게 되도록 구성되어 있다.The gas exhaust part 204b which comprises a part of the side wall of the inner tube 204 is provided in the side wall of the inner tube 204 along the direction in which the wafer 200 is mounted. The gas exhaust unit 204b is provided at a position facing the plurality of gas nozzles disposed in the inner tube 204 via the wafer 200 accommodated in the inner tube 204. In addition, the width | variety of the gas exhaust part 204b in the circumferential direction of the inner tube 204 is wider than the width | variety between the gas nozzle of the both ends in the some gas nozzle arrange | positioned in the inner tube 204. It is configured to be. In the present embodiment, the gas exhaust unit 204b is positioned to face the first gas nozzle 233a and the second gas nozzle 233b via the wafer 200 (the first gas nozzle 233a and the first gas nozzle 233b). 2 gas nozzles 233b and the position opposite to 180 °. In addition, the width | variety of the gas exhaust part 204b in the circumferential direction of the inner tube 204 is comprised so that it may become wider than the distance between the 1st gas nozzle 233a and the 2nd gas nozzle 233b.

가스 배기부(204b)의 측벽에는 가스 배기구(204a)가 개설되어 있다. 가스 배기구(204a)는, 웨이퍼(200)를 개재하여 기화 가스 분출구(248a) 및 반응 가스 분출구(248b)와 대향하는 위치[예컨대, 기화 가스 분출구(248a) 및 반응 가스 분출구(248b)와 약 180° 반대측의 위치]에 개설되어 있다. 본 실시 형태에 따른 가스 배기구(204a)는, 구멍(穴) 형상이며, 복수 매의 웨이퍼(200)의 각각에 대응하는 위치(높이 위치)에 개설되어 있다. 따라서, 아우터 튜브(203)와 이너 튜브(204)에 개재되는 공간(203a)은, 가스 배기구(204a)를 개재하여 이너 튜브(204) 내의 공간에 연통하게 된다. 또한, 가스 배기구(204a)의 구멍 지름[穴徑]은, 이너 튜브(204) 내의 가스의 유량 분포나 속도 분포를 적정화하도록 적절히 조정할 수 있고, 예컨대, 하부로부터 상부에 걸쳐 동일하게 하여도 좋으며, 하부로부터 상부에 걸쳐 서서히 크게 하여도 좋다.The gas exhaust port 204a is formed in the side wall of the gas exhaust part 204b. The gas exhaust port 204a is disposed at a position facing the vaporization gas outlet 248a and the reactive gas outlet 248b via the wafer 200 (for example, about 180 degrees with the vaporization gas outlet 248a and the reactive gas outlet 248b). ° on the opposite side]. The gas exhaust port 204a according to the present embodiment has a hole shape and is formed at a position (height position) corresponding to each of the plurality of wafers 200. Therefore, the space 203a interposed between the outer tube 203 and the inner tube 204 communicates with the space in the inner tube 204 via the gas exhaust port 204a. In addition, the hole diameter of the gas exhaust port 204a can be appropriately adjusted so as to optimize the flow rate distribution and velocity distribution of the gas in the inner tube 204, for example, may be the same from the lower part to the upper part, You may increase gradually from a lower part to an upper part.

또한, 가스 배기부(204b)의 하단의 높이 위치는, 처리실(201) 내에 반입되는 웨이퍼(200) 중의 최하단의 웨이퍼(200)의 높이 위치에 대응시키는 것이 바람직하다. 마찬가지로, 가스 배기부(204b)의 상단의 높이 위치는, 처리실(201) 내에 반입되는 웨이퍼(200) 중의 최상단의 웨이퍼(200)의 높이 위치에 대응시키는 것이 바람직하다. 웨이퍼(200)가 존재하지 않는 영역에까지 가스 배기부(204b)가 설치되어 있으면, 웨이퍼(200) 사이를 흘러야 할 가스가 웨이퍼(200)가 존재하지 않는 영역에 흘러버려, 전술한 사이드 플로우/사이드 벤트 방식의 효과가 감소해버릴 경우가 있기 때문이다.In addition, it is preferable that the height position of the lower end of the gas exhaust part 204b corresponds to the height position of the lowest wafer 200 in the wafer 200 carried in the process chamber 201. Similarly, it is preferable that the height position of the upper end of the gas exhaust part 204b corresponds to the height position of the uppermost wafer 200 in the wafer 200 carried in the process chamber 201. If the gas exhaust unit 204b is provided to the region where the wafer 200 does not exist, the gas to flow between the wafers 200 flows into the region where the wafer 200 does not exist, and the above-described side flow / side This is because the effect of the vent method may decrease.

(배기 유닛)(Exhaust unit)

매니폴드(209)의 측벽에는 배기관(231)이 접속되어 있다. 배기관(231)에는, 상류측으로부터 순서대로, 압력 검출기로서의 압력 센서(245), 압력 조정기로서의 APC(Auto Pressure Controller) 밸브(231a), 진공 배기 장치로서의 진공 펌프(23lb), 배기 가스 중에서 유해 성분을 제거하는 제해(除害) 설비(231c)가 설치되어 있다. 진공 펌프(23lb)를 작동시키면서, APC 밸브(231a)의 개폐 밸브의 개도(開度)를 조정하는 것에 의해, 이너 튜브(204) 내를 원하는 압력으로 하는 것이 가능하도록 구성되어 있다. 주로, 배기관(231), 압력 센서(245), APC 밸브(231a), 진공 펌프(23lb), 제해 설비(231c)에 의해, 배기 유닛이 구성된다.The exhaust pipe 231 is connected to the side wall of the manifold 209. The exhaust pipe 231 has a harmful component from a pressure sensor 245 as a pressure detector, an APC (Auto Pressure Controller) valve 231a as a pressure regulator, a vacuum pump 23lb as a vacuum exhaust device, and exhaust gas in order from the upstream side. The decontamination apparatus 231c which removes this is provided. It is comprised so that the inside pressure of the inner tube 204 can be made to the desired pressure by adjusting the opening degree of the opening / closing valve of the APC valve 231a, operating the vacuum pump 23lb. The exhaust unit is mainly configured by the exhaust pipe 231, the pressure sensor 245, the APC valve 231a, the vacuum pump 23lb, and the decontamination facility 231c.

전술한 바와 같이, 아우터 튜브(203)와 이너 튜브(204)에 개재되는 공간(203a)은, 가스 배기구(204a)를 개재하여 이너 튜브(204) 내의 공간에 연통하고 있다. 그렇기 때문에, 제1 가스 노즐(233a) 또는 제2 가스 노즐(233b)을 개재하여 이너 튜브(204) 내에 가스를 공급하면서, 배기 유닛에 의해 아우터 튜브(203)와 이너 튜브(204)에 개재되는 공간(203a)을 배기하는 것에 의해, 제1 가스 분출구(248a) 및 제2 가스 분출구(248b)로부터 가스 배기구(204a)로 향하는 수평 방향의 가스류(10)가, 이너 튜브(204) 내에 생성된다.As described above, the space 203a interposed between the outer tube 203 and the inner tube 204 communicates with the space in the inner tube 204 via the gas exhaust port 204a. Therefore, while the gas is supplied into the inner tube 204 via the first gas nozzle 233a or the second gas nozzle 233b, the exhaust unit is interposed between the outer tube 203 and the inner tube 204 by the exhaust unit. By exhausting the space 203a, a horizontal gas flow 10 directed from the first gas ejection port 248a and the second gas ejection port 248b to the gas exhaust port 204a is generated in the inner tube 204. do.

(컨트롤러)(controller)

제어부인 컨트롤러(280)는, 히터(207), APC 밸브(231a), 진공 펌프(23lb), 회전 기구(267), 보트 엘리베이터(215), 개폐 밸브(241), MFC(242) 등에 각각 접속되어 있다. 컨트롤러(280)에 의해, 히터(207)의 온도 조정 동작, APC 밸브(231a)의 개폐 및 압력 조정 동작, 진공 펌프(23lb)의 기동ㅇ정지, 회전 기구(267)의 회전 속도 조절, 보트 엘리베이터(215)의 승강 동작, 개폐 밸브(241)의 개폐 동작, MFC(242)의 유량 조정 등의 제어가 수행된다.The controller 280 serving as the control unit is connected to the heater 207, the APC valve 231a, the vacuum pump 23lb, the rotary mechanism 267, the boat elevator 215, the opening / closing valve 241, the MFC 242, and the like, respectively. It is. The controller 280 controls the temperature of the heater 207, the opening and closing of the APC valve 231a and the pressure adjusting operation, the starting and stopping of the vacuum pump 23lb, the rotational speed of the rotating mechanism 267, the boat elevator. Control of the lifting operation 215, the opening and closing operation of the on-off valve 241, the flow rate adjustment of the MFC 242, and the like are performed.

(기판 처리 공정)(Substrate processing step)

다음으로 본 발명의 LED 등의 반도체 디바이스의 제조 공정의 하나인 기판의 제조 공정의 일 실시 형태를 설명한다. 또한, 이하의 기판의 제조 공정에서는, 캐리어 기판으로서 사파이어 기판을 사용한 제조 공정을 일 예로서 기재한 것이며, 전술한 기판 처리 장치의 각각의 부재를 컨트롤러(280)가 제어하는 것으로 수행된다.Next, one Embodiment of the manufacturing process of the board | substrate which is one of the manufacturing processes of semiconductor devices, such as LED of this invention, is described. In addition, in the manufacturing process of the following board | substrates, the manufacturing process which used the sapphire substrate as a carrier substrate was described as an example, and it is performed by the controller 280 controlling each member of the above-mentioned substrate processing apparatus.

각 공정에 대해서는, 뒤에 상세히 서술하지만, 본 실시예에 있어서의 기판 처리 공정은, 주로 (1) 기판 표면을 클리닝하는 기판 표면 처리 공정, (2) GaN의 어모퍼스 박막을 형성하는 초기층 형성 공정, (3) 초기층 상에 GaN의 에피택셜층(이하, 「에피층」이라고 부른다.)을 형성하는 에피층 형성 공정의 순서대로 수행된다.Although each process is explained in full detail later, the substrate processing process in a present Example mainly consists of (1) the substrate surface treatment process of cleaning a substrate surface, (2) the initial layer formation process of forming the amorphous thin film of GaN, (3) The epitaxial layer of GaN (hereinafter referred to as an "epitaxial layer") is formed on the initial layer in the order of the epi layer forming process.

여기서, 어모퍼스 박막을 형성하는 초기층 형성 공정으로 있어서, 에피층 형성 공정에 사용되는 갈륨의 염화물의 대표인 GaCl3 및 NH3을 사용하면, GaCl3의 NH3과의 반응은 폭발적이며, 또한, 그 성막 레이트는 20nm/min 정도로 대단히 고속이기 때문에, 막 두께의 제어성이 나빠질 가능성이 있다. 거기서, 본 실시예에서는, 이 막 두께의 제어성을 고려하여, 초기층 형성 공정에 있어서, 갈륨염화물 가스(예컨대 GaCl3)와 암모니아 가스를 동시에 공급하지 않고, 사이에 퍼지를 개재하여 공급하도록 수행한다. 더욱 구체적으로는, GaCl3을 포함하는 가스를 공급하여 GaCl3 분자를 기판에 포화 흡착시키는 스텝 1, 불활성 가스를 공급 또는 진공 흡입(吸入)하여, 기판에 흡착하지 않고 노(爐) 내 등에 잔류하는 GaCl3을 제거하는 스텝 2, NH3을 포함하는 가스를 공급하여 기판에 흡착하고 있는 GaCl3과 반응시켜 GaN막을 형성하는 스텝 3, 불활성 가스를 공급 또는 진공 흡입하여 노 내에 잔류하는 NH3을 제거하는 스텝 4의 사이클을 반복함으로서 초기층을 형성하도록 하고 있다. 이에 의해, 에피층 형성 공정과 같은 원료 가스를 사용하면서도, 막 두께의 제어성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 4가지 스텝을 1회 수행하는 것에 의해 원하는 막 두께를 실현할 수 있으면 반복할 필요는 없다.Here, in the initial layer forming step of forming the amorphous thin film, when GaCl 3 and NH 3 which are representative of gallium chloride used in the epi layer forming step are used, the reaction of GaCl 3 with NH 3 is explosive, Since the film formation rate is very high at about 20 nm / min, the controllability of the film thickness may deteriorate. In this embodiment, in consideration of the controllability of the film thickness, in the initial layer forming step, the gallium chloride gas (eg, GaCl 3 ) and ammonia gas are not supplied at the same time, but are supplied through a purge therebetween. do. More specifically, the step 1, and an inert gas or vacuum (吸入), not adsorbed to the substrate furnace (爐) residue on my back to adsorb saturate the GaCl 3 molecules to the substrate by a gas containing GaCl 3 Step 2 of removing GaCl 3, and gas 3 including NH 3 , reacting with GaCl 3 adsorbed to the substrate to form GaN film, NH 3 remaining in the furnace by supplying or inhaling inert gas The initial layer is formed by repeating the cycle of step 4 to be removed. Thereby, controllability of a film thickness can be improved, using the same source gas as an epi layer formation process. In addition, there is no need to repeat if the desired film thickness can be realized by performing the above four steps once.

이하, 각 공정에 대하여 상세히 서술한다.Hereinafter, each process is explained in full detail.

여기서, 도 5에 기재되어 있는 각 이벤트는, "Load"는 후술하는 기판 반입 공정을 나타내고, "Pump"는 후술하는 감압 공정과 대기압에 복귀시키는 승압 처리를 나타내고, "Temp up"은 후술하는 승온 공정을 나타내고, "HCI Cleaning"은 에피층 형성 공정 후의 후술하는 처리실 내 클리닝 공정을 나타내고, "Temp down"은 클리닝 공정 후와 후술하는 퍼지 공정 후의 강온 처리를 나타내고, "NH3 Purge"는 후술하는 클리닝 가스 제거 공정을 나타내고, "After Purge"는 후술하는 퍼지 처리를 나타내고, "Unload"는 기판 반입 공정에 의해 반입된 보트를 반출하는 처리를 나타낸다.Here, each event described in FIG. 5 represents a substrate loading process described below with "Load", "Pump" represents a decompression process described later and a boosting process for returning to atmospheric pressure, and "Temp up" represents a temperature rising below. "HCI Cleaning" indicates a process in the processing chamber to be described later after the epi layer formation process, "Temp down" indicates the temperature-fall treatment after the cleaning process and after the purge process described later, and "NH 3 Purge" A cleaning gas removal process is shown, "After Purge" shows a purge process mentioned later, and "Unload" shows the process of carrying out the boat carried in by the board | substrate loading process.

(기판 반입 공정)(Substrate import process)

우선, 복수 매의 웨이퍼(200)를 보트(217)에 장전(웨이퍼 차지)한다. 그리고, 복수 매의 웨이퍼(200)를 보지한 보트(217)를, 보트 엘리베이터(215)에 의해 들어 올려서 이너 튜브(204) 내에 반입(보트 로딩)한다. 이 상태로, 씰 캡(219)은 O링(220b)을 개재하여 매니폴드(209)의 하단을 실링한 상태가 된다.First, a plurality of wafers 200 are loaded into a boat 217 (wafer charge). Then, the boat 217 holding the plurality of wafers 200 is lifted up by the boat elevator 215 and loaded into the inner tube 204 (boat loading). In this state, the seal cap 219 is in the state which sealed the lower end of the manifold 209 via the O-ring 220b.

(감압 및 승온 공정)(Decompression and temperature increase process)

계속해서, 이너 튜브(204) 내[처리실(201) 내]가 원하는 처리 압력(진공도)이 되도록, 진공 펌프(23lb)에 의해 배기한다. 이 때, 압력 센서(245)로 측정한 압력에 기초하여, APC 밸브(231a)의 개도를 피드백 제어한다. 또한, 웨이퍼(200) 표면이 원하는 처리 온도가 되도록 히터(207)에의 통전량(通電量)을 조정한다. 이 때, 온도 센서가 검출한 온도 정보에 기초하여, 히터(207)에의 통전 상태를 피드백 제어한다. 그리고, 회전 기구(267)에 의해, 보트(217) 및 웨이퍼(200)를 회전시킨다.Subsequently, the inside of the inner tube 204 (in the processing chamber 201) is evacuated by a vacuum pump 23 lb so as to have a desired processing pressure (vacuum degree). At this time, the opening degree of the APC valve 231a is feedback-controlled based on the pressure measured by the pressure sensor 245. In addition, the amount of current supplied to the heater 207 is adjusted so that the surface of the wafer 200 reaches a desired processing temperature. At this time, the electricity supply state to the heater 207 is feedback-controlled based on the temperature information detected by the temperature sensor. Then, the boat 217 and the wafer 200 are rotated by the rotating mechanism 267.

또한, 감압 및 승온 공정 종료 시의 조건으로서는, 예컨대, 이하가 예시된다.In addition, as a condition at the end of a pressure reduction and a temperature rising process, the following is illustrated, for example.

처리 압력: 133?13,300Pa, 바람직하게는 1,330?6,650PaTreatment pressure: 133-13,300 Pa, preferably 1,330-6,650 Pa

처리 온도: 800?1,200℃, 바람직하게는 900?1,100℃Treatment temperature: 800-1,200 degreeC, Preferably 900-1,100 degreeC

(기판 표면 처리 공정)(Substrate surface treatment process)

다음으로 처리실(201) 내가 원하는 온도로 안정된 후, 개폐 밸브(24lb)를 열어, 에칭 가스로서의 수소 가스를 제1 가스 노즐(233a)을 개재하여 처리실(201)에 공급하여, 기판 표면의 클리닝을 수행한다. 수소 가스의 유량은, MFC(242b)를 제어하는 것에 의해 정해진다.Next, after the process chamber 201 has stabilized to a desired temperature, the open / close valve 24 lb is opened to supply hydrogen gas as an etching gas to the process chamber 201 via the first gas nozzle 233a to clean the surface of the substrate. To perform. The flow rate of the hydrogen gas is determined by controlling the MFC 242b.

(초기층 형성 공정)(Initial Layer Forming Step)

계속해서, 이너 튜브(204) 내[처리실(201) 내]가 원하는 압력(진공도)이 되도록, 진공 펌프나 APC 밸브(231a)를 제어한다. 또한, 병행하여, 이너 튜브(204) 내의 온도를 원하는 온도가 되도록 제어한다. 구체적으로는, 미리 설정된 클리닝 시간이 경과하면, 처리실(201) 내의 온도를 다음 공정에 있어서의 처리 온도, 예컨대, 500℃이상 700℃이하 사이의 소정 온도까지의 강온이 이루어진다. 또한, 수소 가스는 계속해서 처리실(201) 내에 공급되고, 원하는 압력이 되도록 진공 배기된다. 이 때도, 감압 및 승온 공정 시와 마찬가지로, 압력 센서, 온도 센서에 의한 검출치에 기초하여 피드백 제어가 이루어져 온도 및 압력 관리가 수행된다. 또한, 원하는 압력 및 온도는, 이하가 예시된다.Subsequently, the vacuum pump or the APC valve 231a is controlled so that the inner tube 204 (in the processing chamber 201) becomes a desired pressure (vacuum degree). In parallel, the temperature in the inner tube 204 is controlled to be a desired temperature. Specifically, when the preset cleaning time elapses, the temperature in the processing chamber 201 is lowered to a predetermined temperature between the processing temperature in the next step, for example, 500 ° C or more and 700 ° C or less. In addition, hydrogen gas is continuously supplied into the process chamber 201 and evacuated to a desired pressure. At this time, as in the depressurization and temperature raising process, feedback control is performed based on the detection values by the pressure sensor and the temperature sensor, and temperature and pressure management are performed. In addition, the following is illustrated as a desired pressure and temperature.

처리 압력: 66?13,330Pa, 바람직하게는 66?1,333Pa,Treatment pressure: 66? 13,330Pa, preferably 66? 1,333Pa,

처리 온도: 450?650℃, 바람직하게는 550℃Treatment temperature: 450 ° to 650 ° C., preferably 550 ° C.

원하는 압력 및 온도에 안정된 후, 초기층이 되는 하지용(下地用) 버퍼막의 형성을 수행하기 위해서 원료 가스의 공급을 개시(開始)한다. 본 실시예에서는, 우선 먼저 개폐 밸브(241e, 241f)를 개방하고, 제2 가스 노즐(233b)을 개재하여, 갈륨염화물 가스(예컨대, GaCl3) 및 필요하면 희석용의 불활성 가스(예컨대, Ar)를 MFC(242f)를 개재하여 공급한다(갈륨 원료 가스 공급 공정). 또한, 갈륨염화물 가스는, 액체상의 갈륨염화물이 저장된 탱크(245)에 MFC(242g), 개폐 밸브(241g)를 개재하여 캐리어 가스(예컨대, Ar)를 공급하는 것에 의해, 탱크 내에서 기화하고 있는 갈륨염화물 가스를 캐리어 가스와 함께 반출함으로서 공급된다.After stabilization at a desired pressure and temperature, the supply of source gas is started to form the underlying buffer film serving as an initial layer. In this embodiment, first, the opening / closing valves 241e and 241f are first opened, and the gallium chloride gas (eg, GaCl 3 ) and, if necessary, an inert gas (eg, Ar) via the second gas nozzle 233b. ) Is supplied via the MFC 242f (gallium source gas supply step). The gallium chloride gas is vaporized in the tank by supplying a carrier gas (eg, Ar) to the tank 245 in which the liquid gallium chloride is stored via the MFC 242g and the on / off valve 241g. The gallium chloride gas is supplied by carrying out together with the carrier gas.

여기서, 소정 시간, 갈륨염화물을 포함하는 가스를 흘리는 것에 의해, 기판 표면에 GaCl3이 흡착한다. 다음으로 개폐 밸브(241f, 241e)를 닫고, 진공 펌프 및 APC 밸브(231a)를 제어하는 것에 의해, 처리실(201) 내에 있는 갈륨염화물 가스 및 희석용 불활성 가스를 퍼지한다(퍼지 공정). 또한, 퍼지 공정에서는, 개폐 밸브(241f)를 닫지 않고, 또는 개폐 밸브(241c)를 개방하고, 또는 그 양방(兩方)에 의해 불활성 가스인 질소 가스(N2)를 공급하여도 좋다.Here, the predetermined period of time, by passing the gas containing the gallium chloride, GaCl 3 and adsorbed to the substrate surface. Next, the opening-closing valves 241f and 241e are closed and the gallium chloride gas and the dilution inert gas in the processing chamber 201 are purged by controlling the vacuum pump and the APC valve 231a (purge step). In addition, in the purge process, the on-off valve 241f may not be closed, or the on-off valve 241c may be opened, or both may be supplied with nitrogen gas N 2 , which is an inert gas.

갈륨염화물 가스를 배기한 후, 개폐 밸브(241a, 24lb)를 개방하여, 암모니아 가스(NH3) 및 필요하면 수소 가스(H2)을 공급한다. NH3가스 및 수소 가스의 유량은, MFC(242a, 242b)에 의해 제어된다. 이에 의해, 기판 표면에 흡착한 GaCl3 중의 염소 원자가 NH3의 질소 원자와 치환되어, 기판 표면에는 GaN막이 형성된다(암모니아 가스 공급 공정). 또한, 치환된 염소 원자는, 수소 원자와 반응하여 HCl의 형태로 배기된다.After the gallium chloride gas is exhausted, the open / close valves 241a and 24 lb are opened to supply ammonia gas NH 3 and hydrogen gas H 2 if necessary. The flow rates of the NH 3 gas and the hydrogen gas are controlled by the MFCs 242a and 242b. Thereby, the chlorine atom in GaCl 3 adsorbed on the substrate surface is replaced with the nitrogen atom of NH 3 , and a GaN film is formed on the substrate surface (ammonia gas supplying step). In addition, the substituted chlorine atom reacts with the hydrogen atom and is exhausted in the form of HCl.

계속해서, 개폐 밸브(241a, 24lb)를 닫고, 진공 펌프 및 APC 밸브(231a)를 제어하는 것에 의해, 처리실(201) 내에 있는 암모니아 및 수소 가스를 퍼지한다(퍼지 공정). 또한, 퍼지 공정에서는, 개폐 밸브(241f)를 닫지 않고, 또는 개폐 밸브(241c)를 개방하고, 또는 그 양방에 의하여 불활성 가스인 질소 가스(N2)를 공급하여도 좋다.Subsequently, the ammonia and hydrogen gas in the processing chamber 201 are purged by purging the on / off valves 241a and 24lb and controlling the vacuum pump and the APC valve 231a. In addition, in the purge process, the on / off valve 241f may be closed, or the on / off valve 241c may be opened, or both may be supplied with nitrogen gas N 2 , which is an inert gas.

이상의 "갈륨 원료 가스 공급 공정"→"퍼지 공정"→"암모니아 가스 공급 공정"→"퍼지 공정"의 일련의 공정을 반복 수행함으로서 원하는 두께(예컨대, 10?100nm, 바람직하게는 20?50nm)의 초기층을 형성한다. 또한, 초기층은, 온도가 낮은 영역에서 형성되기 때문에 어모퍼스 상태로 형성된다.By repeating the above series of "gallium raw material gas supply process" → "purge process" → "ammonia gas supply process" → "purge process", the desired thickness (e.g., 10-100 nm, preferably 20-50 nm) Form an initial layer. In addition, since an initial layer is formed in the area | region where temperature is low, it is formed in amorphous state.

초기층 형성 공정에 있어서의 조건의 예시는 아래와 같다.Examples of the conditions in the initial layer forming step are as follows.

GaCl3 유량: 5?500 sccmGaCl 3 flow rate: 5 to 500 sccm

(캐리어 Ar: 10?5,000 sccm)(Carrier Ar: 10-5,000 sccm)

희석Ar 유량: 100?5,000 sccmDilute Ar flow rate: 100 to 5,000 sccm

NH3 유량: 100?50,000 sccmNH 3 flow rate: 100 to 50,000 sccm

H2 유량: 100?50,000 sccmH 2 flow rate: 100 to 50,000 sccm

(에피층 형성 공정)(Epi layer formation process)

계속해서, 이너 튜브(204) 내[처리실(201) 내]가 원하는 압력(진공도)이 되도록, 진공 펌프나 APC 밸브(231a)를 제어한다. 또, 병행하여, 이너 튜브(204) 내의 온도를 원하는 온도가 되도록 제어한다. 또한, 원하는 압력 및 온도는, 이하가 예시된다.Subsequently, the vacuum pump or the APC valve 231a is controlled so that the inner tube 204 (in the processing chamber 201) becomes a desired pressure (vacuum degree). In parallel, the temperature in the inner tube 204 is controlled to be a desired temperature. In addition, the following is illustrated as a desired pressure and temperature.

처리 압력: 20?13,300Pa, 바람직하게는 2,660Pa,Treatment pressure: 20-13,300Pa, preferably 2,660Pa,

처리 온도: 850?1,150℃, 바람직하게는 1,050℃Treatment temperature: 850-1,150 degreeC, Preferably 1,050 degreeC

원하는 압력 및 온도에 안정된 후, 개폐 밸브(241a, 24lb, 241c, 241d)를 개방하는 것에 의해, 갈륨염화물 가스, 희석용 불활성 가스, 암모니아 가스, 수소 가스를 병행하여 공급한다. 이에 의해, 갈륨염화물 가스 및 암모니아 가스가 반응하여, 초기층 형성 시와 비교하여 빠른 속도로 GaN 에피택셜층(이하, 「에피층」이라고 부른다.)이 형성된다. 에피층 형성 공정은, 원하는 두께의 에피층이 형성될 때까지 계속된다.After being stabilized at a desired pressure and temperature, the opening / closing valves 241a, 24lb, 241c and 241d are opened to supply gallium chloride gas, inert gas for dilution, ammonia gas and hydrogen gas in parallel. As a result, the gallium chloride gas and the ammonia gas react to form a GaN epitaxial layer (hereinafter referred to as an "epitaxial layer") at a faster rate than in the initial layer formation. The epi layer formation process is continued until the epi layer of desired thickness is formed.

에피층 형성 공정에 있어서의 조건의 예시는 아래와 같다.Examples of the conditions in the epi layer formation step are as follows.

압력: 20?13,300PaPressure: 20? 13,300Pa

온도: 850?1,150℃Temperature: 850? 1,150 ℃

GaCl3 유량: 5?500 sccmGaCl 3 flow rate: 5 to 500 sccm

(캐리어 Ar: 10?5,000 sccm)(Carrier Ar: 10-5,000 sccm)

희석 Ar 유량: 100?50,000 sccmDilute Ar flow rate: 100 to 50,000 sccm

NH3 유량: 100?50,000 sccmNH 3 flow rate: 100 to 50,000 sccm

H2 유량: 100?50,000 sccmH 2 flow rate: 100 to 50,000 sccm

(승강 공정, 기판 반출 공정)(Elevation process, substrate removal process)

웨이퍼(200) 상에 원하는 두께의 GaN막을 형성한 후, APC 밸브(231a)의 개도를 작게 하여, 프로세스 튜브(205) 내[이너 튜브(204) 내 및 아우터 튜브(203) 내]의 압력을 대기압으로 한다. 그리고, 기판 반입 공정과 거의 반대의 순서에 의해, 성막 완료된 웨이퍼(200)를 이너 튜브(204) 내로부터 반출한다.After forming a GaN film having a desired thickness on the wafer 200, the opening degree of the APC valve 231a is made small so that the pressure in the process tube 205 (in the inner tube 204 and the outer tube 203) is reduced. Atmospheric pressure. And the film-completed wafer 200 is carried out from the inner tube 204 by the procedure substantially opposite to a board | substrate loading process.

이상의 공정에서 기판 상에 GaN막을 형성하는 것에 의해, 기판을 종방향으로 배열하여 처리를 수행하는, 소위 종형(縱型) 뱃치(batch)식 기판 처리 장치에 의한 GaN막의 형성이 가능해진다.By forming a GaN film on the substrate in the above steps, the GaN film can be formed by a so-called vertical batch type substrate processing apparatus in which the substrate is arranged in the longitudinal direction to perform the treatment.

처리실 내 및 캐리어 기판 표면의 클리닝에 대하여, 또한 도 5를 사용하여 설명한다.Cleaning of the inside of the processing chamber and the surface of the carrier substrate will also be described with reference to FIG. 5.

(처리실 내 클리닝 공정)(Cleaning Process in Process Room)

에피층 형성 후, 처리실(201) 내의 셀프 클리닝을 수행한다. 처리실(201) 내의 클리닝을 실시할 경우에는, 웨이퍼(200)를 미실장(未實裝)의 상태, 또는 더미 웨이퍼를 실장한 상태의 보트(217)를 처리실(201)에 반송하여, 처리실(201)이 보트 반입에 의해 봉지된 상태가 되면 처리실(201) 내를 소정의 온도까지 승온하고, 또한 분위기를 소정의 압력까지 높이고, 클리닝을 실시 가능한 처리실(201) 내의 조건으로 한다. 처리실(201) 내가 미리 정해진 조건이 되면, 반응 가스인 염소계 가스(예컨대 HCl)와 수소 가스(H2) 및 질소 가스(N2)를 공급하며, 처리실 내 부품 표면에 부착된 GaN막을 포함시킨 부착물이 완전히 에칭될 때까지 반응 가스를 계속해서 공급한다. 에칭의 소정의 시간이 경과하면 반응 가스의 공급을 멈추고, 불활성 가스를 공급하여 처리실(201) 내의 분위기를 치환한다. 분위기 치환후, 소정의 온도까지 강온하고, 압력을 대기압까지 복귀시킨다. 이 공정을 수행하여 처리실 내 부품 표면의 부착물이 에칭되어, 부착물에 의한 성막 처리에의 영향을 억제하는 것이 가능해진다. 이상의 처리실 내의 클리닝 공정은, GaN막을 형성 처리 후에 매회 실시하여도 좋으며, 소정 회수 간격으로 실시하여도 좋다.After the epi layer is formed, self cleaning in the processing chamber 201 is performed. When cleaning in the processing chamber 201, the boat 217 in an unmounted state or a state in which a dummy wafer is mounted is conveyed to the processing chamber 201 to process the processing chamber ( When 201) is sealed by boat loading, the inside of the processing chamber 201 is heated up to a predetermined temperature, the atmosphere is raised to a predetermined pressure, and the conditions in the processing chamber 201 where cleaning can be performed. When the processing chamber 201 is in a predetermined condition, a chlorine-based gas (for example, HCl), hydrogen gas (H 2 ), and nitrogen gas (N 2 ), which are reactive gases, are supplied and a deposit including a GaN film attached to the surface of the component in the processing chamber. The reaction gas is continuously supplied until this is completely etched. When a predetermined time of etching has elapsed, the supply of the reaction gas is stopped, the inert gas is supplied, and the atmosphere in the processing chamber 201 is replaced. After replacing the atmosphere, the temperature is lowered to a predetermined temperature, and the pressure is returned to atmospheric pressure. By carrying out this step, the deposit on the surface of the component in the processing chamber is etched, whereby the influence on the film forming process by the deposit can be suppressed. The above cleaning process in the processing chamber may be performed every time after the formation process of the GaN film, or may be performed at predetermined intervals.

처리실 내 클리닝 공정에 있어서의 조건의 예시는 아래와 같다.Examples of conditions in the cleaning process in the processing chamber are as follows.

압력: 0.5?500TorrPressure: 0.5? 500Torr

온도: 800?1,050℃Temperature: 800? 1,050 ℃

HCl 유량: 0.05?5.00 slmHCl flow rate: 0.05 to 5.00 slm

N2 유량: 0?10 slmN 2 flow rate: 0 to 10 slm

H2 유량: 0?10 slmH 2 flow rate: 0 to 10 slm

여기서 전술한 처리실 내 클리닝 공정에서의 조건 중, 특히 압력이 5~400Torr, 온도가 800~1,000℃의 범위에서 실시하는 것이 바람직하다. It is preferable to perform especially in the range of the pressure of 5-400 Torr and temperature of 800-1,000 degreeC among the conditions in the above-mentioned process chamber cleaning process here.

(캐리어 기판 재생 공정)(Carrier Substrate Regeneration Process)

처리실(201) 내의 클리닝 공정이 종료되면, GaN막 박리후의 캐리어 기판의 재생 공정을 수행한다. 처리실(201) 내의 클리닝 공정 종료 후, GaN막 박리 후의 캐리어 기판을 실장한 보트를 처리실(201)에 반송하고, 처리실(201)이 보트 반입에 의하여 봉지된 상태가 되면 처리실(201)을 소정의 온도로 승온하고, 처리실 내 분위기를 소정의 압력까지 높여서, 소정의 조건으로 한다. 처리실(201) 내가 미리 정해진 조건이 되면, 반응 가스인 염화계 가스(예컨대 HCl), 수소 가스(H2) 및 질소 가스(N2)를 공급하고, 처리실 내 부품 표면에 부착된 GaN막을 포함하는 부착물이 완전히 에칭될 때까지 반응 가스를 계속해서 공급한다. 에칭의 소정의 시간이 경과하면 반응 가스의 공급을 멈추고, 불활성 가스를 공급하여 처리실(201) 내의 분위기를 치환한다. 분위기 치환 후, 소정의 온도까지 강온하고, 압력을 대기압까지 복귀시킨다. 이상의 공정을 수행함으로서 캐리어 기판 상의 GaN막이 에칭되어, 캐리어 기판의 재생이나 프로세스 공정으로서 운용하는 것이 가능해진다.When the cleaning process in the processing chamber 201 is finished, the regeneration process of the carrier substrate after peeling off of the GaN film is performed. After completion of the cleaning process in the processing chamber 201, the boat on which the carrier substrate after the GaN film is peeled off is conveyed to the processing chamber 201, and when the processing chamber 201 is sealed by boat loading, the processing chamber 201 is prescribed. The temperature is raised to a temperature, the atmosphere in the processing chamber is raised to a predetermined pressure, and the predetermined condition is set. When the processing chamber 201 becomes a predetermined condition, the reaction gas is supplied with a chlorine-based gas (eg, HCl), hydrogen gas (H 2 ), and nitrogen gas (N 2 ), and includes a GaN film attached to the surface of the component in the processing chamber. The reaction gas is continuously supplied until the deposit is completely etched. When a predetermined time of etching has elapsed, the supply of the reaction gas is stopped, the inert gas is supplied, and the atmosphere in the processing chamber 201 is replaced. After replacing the atmosphere, the temperature is lowered to a predetermined temperature, and the pressure is returned to atmospheric pressure. By performing the above steps, the GaN film on the carrier substrate is etched, so that the carrier substrate can be operated as a regeneration or a process step.

캐리어 기판 재생 공정에 있어서의 조건의 예시는 아래와 같다.Examples of the conditions in the carrier substrate regeneration step are as follows.

압력: 0.5?500 TorrPressure: 0.5? 500 Torr

온도: 800?1,050℃Temperature: 800? 1,050 ℃

HCl 유량: 0.05?5.00 slmHCl flow rate: 0.05 to 5.00 slm

N2 유량: 0?10 slmN 2 flow rate: 0 to 10 slm

H2 유량: 0?10 slmH 2 flow rate: 0 to 10 slm

여기서 전술한 캐리어 기판 재생 공정에서의 조건 중, 특히 압력이 5~500Torr, 온도가 850~1,000℃의 범위에서 실시하는 것이 바람직하다.It is preferable to implement in the range of the pressure of 5-500 Torr and temperature of 850-1,000 degreeC especially among the conditions in the carrier substrate regeneration process mentioned above here.

(클리닝 가스 제거 공정)(Cleaning gas removal process)

상기의 처리실 내 클리닝 공정과, 캐리어 기판 재생 공정이 종료되면, 이들의 공정에서 사용한 반응 가스에 의해 처리실 내 부품이나 캐리어 기판에 부착된 염소계 가스(Cl원소)를 제거하는 공정을 수행한다. 캐리어 기판 재생 공정이 종료되면, 암모니아 가스(NH3)의 공급을 시작한다. 공급된 암모니아 가스는 처리실 내 부품이나 캐리어 기판에 부착된 염소계 가스와 반응하여 염화암모늄(NH4Cl)을 형성한다. 그 후, 형성된 염화암모늄을 휘발시키기 위하여 처리실 내의 압력, 온도, 암모니아 가스 유량, 질소 가스 유량을 소정의 조건으로 하여 퍼지 처리시킴으로서 내열성 비금속 부재나 캐리어 기판 표면에의 Cl 부착을 저감시킨다. 휘발한 염화암모늄을 배기시키기 위하여, 불활성 가스에 의해 처리실 내의 분위기를 치환하고, 그 후, 강온시키고, 압력을 대기압에 복귀시킨다.When the above-described cleaning process in the process chamber and the carrier substrate regeneration process are completed, a process of removing chlorine-based gas (Cl element) adhered to the components in the process chamber or the carrier substrate by the reaction gas used in these processes is performed. When the carrier substrate regeneration process is completed, supply of ammonia gas (NH 3 ) is started. The supplied ammonia gas reacts with the chlorine gas attached to the components in the process chamber or the carrier substrate to form ammonium chloride (NH 4 Cl). Subsequently, in order to volatilize the formed ammonium chloride, purge treatment is performed under a predetermined condition of pressure, temperature, ammonia gas flow rate, and nitrogen gas flow rate in the processing chamber to reduce Cl adhesion to the heat-resistant nonmetal member or carrier substrate surface. In order to exhaust the volatilized ammonium chloride, the atmosphere in the processing chamber is replaced with an inert gas, after which the temperature is lowered, and the pressure is returned to atmospheric pressure.

클리닝 가스 제거 공정에 있어서의 조건의 예시는 아래와 같다.Examples of the conditions in the cleaning gas removing step are as follows.

압력: 0.5?50 TorrPressure: 0.5? 50 Torr

온도: 600?800℃Temperature: 600? 800 ℃

NH3 유량: 0.05?5.00 slmNH 3 flow rate: 0.05-5.00 slm

N2 유량: 0?10 slmN 2 flow rate: 0 to 10 slm

<제2 실시 형태>&Lt; Second Embodiment >

다음으로 본 발명의 제2 실시 형태에 대하여 설명한다. 제2 실시 형태는, 미리 GaN막을 성막하고, GaN막과 캐리어 기판과의 박리를 끝낸 기판을 사용하여 다시 사파이어 기판을 재생하고, 재생한 사파이어 기판에 GaN막을 형성시키는 점에서 제1 실시 형태와 다르다.Next, a second embodiment of the present invention will be described. The second embodiment differs from the first embodiment in that a GaN film is formed in advance, the sapphire substrate is regenerated using a substrate which has been separated from the GaN film and the carrier substrate, and a GaN film is formed on the regenerated sapphire substrate. .

즉, GaN막의 형성 프로세스의 공정으로서 사파이어 기판의 재생 공정을 편입시킴으로서 1회의 처리로 사파이어 기판의 재생과 GaN막의 형성을 수행하는 것이 가능해진다. 바꾸어 말하면 사파이어 기판의 재생 공정 후에 통상대로 GaN막을 형성하는 공정을 계속해서 처리함으로서 사파이어 기판의 재생과 재생된 사파이어 기판을 사용하여 GaN막을 형성하는 것이 가능해진다.That is, by incorporating a regeneration step of the sapphire substrate as a step of the GaN film formation process, the regeneration of the sapphire substrate and the formation of the GaN film can be performed in one process. In other words, the GaN film can be formed using the regenerated sapphire substrate and the regenerated sapphire substrate by continuing the process of forming the GaN film as usual after the sapphire substrate regeneration step.

구체적으로는, 우선 처리실(201) 내의 클리닝 공정을 실시한다. 처리실(201) 내의 클리닝이 종료되면, 다음으로 GaN막과 캐리어 기판과의 박리를 끝낸 사용 완료된 캐리어 기판의 재생 공정을 실시하고, 캐리어 기판의 재생 공정 종료 후, 클리닝 가스 공정을 실시한다. 여기서, 처리실 내 클리닝 공정, 캐리어 기판 재생 공정, 클리닝 가스 공정에 있어서의 각 공정의 처리 조건, 처리 순서 등은 전술한 제1 실시 형태와 같기 때문에, 상세히 서술하는 것을 생략한다.Specifically, first, a cleaning process in the processing chamber 201 is performed. When the cleaning in the processing chamber 201 is completed, a regeneration process of the used carrier substrate which has finished peeling the GaN film and the carrier substrate is performed next, and after the regeneration process of the carrier substrate is completed, a cleaning gas process is performed. Here, since the process conditions, process order, etc. of each process in a process chamber cleaning process, a carrier substrate regeneration process, and a cleaning gas process are the same as that of 1st Embodiment mentioned above, detailed description is abbreviate | omitted.

이상과 같이, 에피막을 성막한 후에 수행하는 처리실 내의 셀프 클리닝과, 막 두께를 제어할 수 없었던 성막 완료된 기판을 처리실의 셀프 클리닝과 같은 공정으로 에칭을 하는 것에 의해, 에칭 조건을 변경하는 것만으로도 처리하는 것이 가능해지고, 프로세스 공정으로서 사용하는 것이 가능해진다. 또한, 셀프 클리닝에 의해 처리실 부품 표면에 부착된 염소 가스를 암모니아 가스에 의한 후처리를 하는 것에 의해, 다음 처리에의 영향을 억제하는 것이 가능해진다. 또한, 기판 처리 장치에 사용하는 웨이퍼를 사용 완료된 사파이어 기판을 사용하고, 처음에 캐리어 기판 재생 처리를 수행하는 것에 의해, GaN막 박리 후의 사파이어 기판의 반출 등을 수행할 일 없이, 일련의 프로세스 공정으로서 기판 처리를 수행하는 것이 가능해지기 때문에, 기판 처리의 스루풋 향상에도 기여하는 것이 가능해진다.As described above, even if the etching conditions are changed only by self-cleaning in the processing chamber performed after the epitaxial film is formed and etching the film-formed substrate whose film thickness cannot be controlled by a process such as self-cleaning of the processing chamber. It becomes possible to process and can use as a process process. Moreover, by performing post-treatment with ammonia gas on the chlorine gas adhering to the surface of the process chamber parts by self-cleaning, it becomes possible to suppress the influence on the next process. In addition, by using the sapphire substrate which used the wafer used for a substrate processing apparatus, and performing a carrier substrate regeneration process initially, carrying out a sapphire substrate after GaN film peeling, etc. as a series of process process is carried out. Since it becomes possible to perform a substrate process, it becomes possible to contribute also to the throughput improvement of a substrate process.

<제3 실시 형태>&Lt; Third Embodiment >

다음으로 본 발명의 제3 실시 형태에 대하여 설명한다.Next, a third embodiment of the present invention will be described.

제3 실시 형태는, 제1 실시 형태에서 사용한 클리닝 가스를 HCl가스로부터 Cl2가스로 변경하여 공급하는 점에서 제1 실시 형태와 다르다. 즉, 클리닝 가스를 HCl가스로부터 Cl2가스로 변경하여 공급함으로서 저온에서 클리닝을 수행하는 것이 가능해지고, 효율적으로 사파이어 기판 재생을 수행하는 것이 가능해진다.The third embodiment differs from the first embodiment in that the cleaning gas used in the first embodiment is changed from HCl gas to Cl 2 gas and supplied. That is, it is possible to perform cleaning at low temperature by supplying the cleaning gas by changing from HCl gas to Cl 2 gas, and it becomes possible to efficiently perform sapphire substrate regeneration.

구체적으로는, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 에피층 형성 후, 처리실(201) 내 클리닝 공정, 캐리어 기판 재생 공정, 클리닝 가스 제거 공정을 수행하여, 사파이어 기판을 재생시킨다. 여기서, 클리닝 가스 제거 공정의 처리 조건은 제1 실시예와 동일하다.Specifically, similarly to the first embodiment, after the epi layer is formed, the cleaning process, the carrier substrate regeneration process, and the cleaning gas removal process in the process chamber 201 are performed to regenerate the sapphire substrate. Here, the processing conditions of the cleaning gas removing step are the same as in the first embodiment.

Cl2가스를 공급하는 것에 의해 이하의 연쇄 반응이 야기되어, HCl을 주도(周到)한 에칭 특성으로 에칭 레이트의 향상을 도모할 수 있다.By supplying Cl 2 gas, the following chain reaction is caused, and the etching rate can be improved by the etching characteristic which led HCl.

?Cl2(기체)→2Cl(열분해)Cl 2 (gas) → 2Cl (pyrolysis)

?H2(기체)+Cl2(기체)→HCl(기체)+ (H)+ (Cl)H 2 (gas) + Cl 2 (gas) → HCl (gas) + (H) + (Cl)

?2GaN(고체)+2HCl(기체)→2GaCl(기체)+H2(기체)+N2(기체)2GaN (solid) + 2HCl (gas) → 2GaCl (gas) + H 2 (gas) + N 2 (gas)

?2GaN(고체)+Cl2(기체)→2GaCl(기체)+N2(기체)2GaN (solid) + Cl 2 (gas) → 2GaCl (gas) + N 2 (gas)

?2GaN(고체)+2H2(기체)→Ga+GaH(기체)+1/2N2(기체)+NH3(기체)2GaN (solid) + 2H 2 (gas) → Ga + GaH (gas) + 1 / 2N 2 (gas) + NH 3 (gas)

또한, 처리실 내 클리닝 공정에 있어서의 조건의 예시는 아래와 같다.In addition, an example of the conditions in the process chamber cleaning process is as follows.

압력: 0.5?400TorrPressure: 0.5? 400Torr

온도: 600?950℃Temperature: 600? 950 ℃

Cl2: 유량 0.05?5.00 slmCl 2 : Flow rate 0.05 to 5.00 slm

N2: 유량 0?10 slmN 2 : Flow rate 0-10 slm

H:2 유량 0?10 slmH: 2 flow rate 0-10 slm

여기서 전술한 처리실 내 클리닝 공정에 있어서의 조건 중, 특히 압력이 5~400Torr의 범위에서 실시하는 것이 바람직하다.It is preferable to perform especially in the range of 5-400 Torr among the conditions in the above-mentioned process chamber cleaning process here.

또한, 캐리어 기판 재생 공정에 있어서의 조건의 예시는 아래와 같다.In addition, an example of the conditions in a carrier substrate regeneration process is as follows.

압력: 0.5?500 TorrPressure: 0.5? 500 Torr

온도: 650?1,050℃Temperature: 650? 1,050 ℃

Cl2: 유량 0.05?5.00 slmCl 2 : Flow rate 0.05 to 5.00 slm

N2: 유량 0?10 slmN 2 : Flow rate 0-10 slm

H2: 유량 0?10 slmH 2 : Flow rate 0-10 slm

여기서 전술한 캐리어 기판 재생 공정에 있어서의 조건 중, 특히 압력이 5~400Torr의 범위에서 실시하는 것이 바람직하다.It is preferable to perform especially in the range of 5-400 Torr among the conditions in the carrier substrate regeneration process mentioned above here.

이상과 같이 제3 실시예에 있어서, 사용하는 클리닝 가스를 Cl2로 함으로서 처리 온도를 저온으로 하는 것이 가능해지고, 안전하게 고효율적으로 사파이어 기판을 재생하는 것이 가능해진다. 또한, Cl2가스를 단독으로 공급하는 것도 가능하지만, H2가스와 동시에 공급함으로서 HCl을 주도(周到)한 에칭 특성을 가지고 효율 향상시키는 것도 가능해진다.As described above, in the third embodiment, by using the cleaning gas to be Cl 2 , the processing temperature can be lowered, and the sapphire substrate can be safely and efficiently recycled. In addition, it is also possible to supply Cl 2 gas alone, but by simultaneously supplying H 2 gas, it is also possible to improve the efficiency with the etching characteristics that led HCl.

이상, 실시예를 따라서 본 발명을 설명하였으나, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변경이 가능하다. 예컨대, 본 발명은, 소위 종형 뱃치(batch)식 기판 처리 장치를 사용한 GaN막의 형성을 검토하는 과정에 있어서 창생(創生)된 것이기 때문에, 종형 뱃치식 기판 처리 장치를 예시하여 설명하였다. 하지만, 1장씩 처리하는 소위 매엽식(枚葉式) 장치나, 평면 형상으로 복수의 기판을 배열하는 다매엽식 장치도, 본 발명을 사용하는 것에 의해 연속 처리가 가능해지기 때문에, 기판 처리의 스루풋이 향상한다고 생각된다. As mentioned above, although this invention was demonstrated according to the Example, various changes are possible in the range which does not deviate from the meaning of this invention. For example, since the present invention was created in the course of examining the formation of a GaN film using a so-called vertical batch substrate processing apparatus, the vertical batch substrate processing apparatus has been described as an example. However, the so-called sheet-fed type apparatus which processes one by one, and the multi-sheet type apparatus which arrange | positions a some board | substrate in planar shape also become continuous processing by using this invention, and therefore the throughput of substrate processing I think it improves.

또한, 처리실 내 클리닝 공정과 캐리어 기판 재생 공정은 일정의 조건 하에서 동시에 수행하는 것도 가능하다.In addition, the cleaning process in the process chamber and the carrier substrate regeneration process may be performed simultaneously under a predetermined condition.

이하, 본 실시예에 포함되는 발명의 형태를 예시한다.Hereinafter, the form of invention contained in a present Example is illustrated.

(부기1)(Annex 1)

반도체 제조 장치에서 기판 상에 후막(厚膜) GaN막을 형성하였을 경우, 클리닝 가스인 HCl을 일정 조건 하에서 공급하는 것에 의해, 성막 후의 내열성 비금속 부재의 표면에 부착된 부착물을 제거하는 것이 가능한 반도체 제조 장치.When a thick film GaN film is formed on a substrate in a semiconductor manufacturing apparatus, by supplying HCl, which is a cleaning gas, under certain conditions, a semiconductor manufacturing apparatus capable of removing deposits on the surface of the heat-resistant nonmetal member after film formation. .

이에 의해, GaN 성막 후, 처리실 내의 셀프 클리닝을 수행하는 것을 가능하게 하고, 연속해서 성막 처리를 수행하는 것이 가능해진다.Thereby, after GaN film-forming, it becomes possible to perform self-cleaning in a process chamber, and it becomes possible to perform film-forming process continuously.

(부기2)(Annex 2)

부기1에 있어서, 성막 후의 내열성 비금속 부재의 표면에 부착된 부착물을 제거한 후, GaN막을 박리시킨 후의 기판을 클리닝 가스인 HCl을 사용해서 클리닝하는 것에 의해, 기판 표면에 부착된 GaN막을 제거하는 것이 가능한 반도체 제조 장치.In Appendix 1, after removing the deposit adhered to the surface of the heat-resistant nonmetal member after film formation, the GaN film adhered to the substrate surface can be removed by cleaning the substrate after the GaN film is peeled off using HCl as a cleaning gas. Semiconductor manufacturing apparatus.

이에 의해, 캐리어 기판을 연마하는 일 없이 효율적으로 재생시키는 것이 가능해진다.This makes it possible to efficiently reproduce the carrier substrate without polishing it.

(부기3)(Annex 3)

부기1 또는 부기2에 있어서, 클리닝 조건은 감압으로 하는 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.The semiconductor manufacturing apparatus according to Appendix 1 or 2, wherein the cleaning condition is reduced pressure.

이에 의해, GaN막으로부터 탈리(脫離)한 부생성물을 재빠르게 배기시키고, 또한 금속 부품으로의 데미지를 저감시키는 제어가 가능해진다.This makes it possible to quickly exhaust the by-products detached from the GaN film and to reduce the damage to the metal parts.

(부기4)(Note 4)

반도체 기판을 처리하기 위한 처리실을 구비하는 기판 처리 장치에서의 반도체 장치의 제조 방법으로서, 상기 처리실 내를 클리닝하기 위한 처리실 내 클리닝 공정; 상기 반도체 기판을 재생하는 기판 재생 공정; 및 상기 처리실 내 클리닝 공정과 상기 기판 재생 공정 중의 어느 일방 또는 양방이 실시되었을 때에 사용되는 클리닝 가스를 제거하는 클리닝 가스 제거 공정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.A manufacturing method of a semiconductor device in a substrate processing apparatus having a processing chamber for processing a semiconductor substrate, comprising: a processing chamber cleaning step for cleaning the inside of the processing chamber; A substrate regeneration step of regenerating the semiconductor substrate; And a cleaning gas removing step of removing a cleaning gas to be used when any one or both of the in-process cleaning step and the substrate regeneration step are carried out.

(부기5)(Note 5)

부기4에 있어서, 상기 클리닝 가스는 HCl 또는 Cl2을 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.The method of manufacturing the semiconductor device according to Appendix 4, wherein the cleaning gas uses HCl or Cl 2 .

(부기6)(Supplementary Note 6)

부기4 및 부기5에 있어서, 상기 처리실 내 클리닝 공정을 수행하기 전에 처리실 내를 감압하는 감압 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.The method according to appendices 4 and 5, further comprising a depressurization process for depressurizing the inside of the process chamber before performing the process of cleaning the process chamber.

(부기7)(Note 7)

에피택셜 막을 포함하는 기판을 처리하는 기판 처리 장치로서, 상기 기판을 처리하는 처리실; 상기 처리실 내에서 상기 기판에 상기 에피택셜막을 형성하기 위한 에피택셜막 형성 수단; 상기 형성 수단에 의해 상기 처리실 내에 부착된 부착물을 클리닝하는 클리닝 수단; 및 적어도 상기 처리실 내의 온도 및 압력을 제어하는 제어 수단;을 포함하고, 상기 제어 수단은, 상기 처리실 내가 미리 정해진 온도 및 압력이 되면 상기 처리실 내를 클리닝하기 위한 클리닝 가스를 공급하도록 상기 클리닝 수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.A substrate processing apparatus for processing a substrate including an epitaxial film, comprising: a processing chamber for processing the substrate; Epitaxial film forming means for forming the epitaxial film on the substrate in the processing chamber; Cleaning means for cleaning deposits adhered to the processing chamber by the forming means; And control means for controlling at least a temperature and a pressure in the processing chamber, wherein the control means controls the cleaning means to supply a cleaning gas for cleaning the inside of the processing chamber when the processing chamber reaches a predetermined temperature and pressure. The substrate processing apparatus characterized by the above-mentioned.

(부기8)(Supplementary Note 8)

부기7에 있어서, 상기 에피택셜막을 포함하는 기판은, GaN막을 포함하는 사파이어 기판인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.The substrate processing apparatus according to Appendix 7, wherein the substrate including the epitaxial film is a sapphire substrate including a GaN film.

101: 기판 처리 장치 200: 웨이퍼(기판)
201: 처리실 201a: 예비실
203: 아우터 튜브 204: 이너 튜브
204a: 가스 배기구 204b: 가스 배기부
205: 프로세스 튜브 233a: 기화 가스 노즐
233b: 반응 가스 노즐 248a: 기화 가스 분출구
248b: 반응 가스 분출구 280: 컨트롤러(제어부)101: substrate processing apparatus 200: wafer (substrate)
201: treatment chamber 201a: reserve chamber
203: outer tube 204: inner tube
204a: gas exhaust port 204b: gas exhaust port
205: process tube 233a: vaporized gas nozzle
233b: reaction gas nozzle 248a: vaporization gas outlet
248b: reactant gas outlet 280: controller (control unit)

Claims (8)

반도체 기판을 처리하기 위한 처리실을 구비하는 기판 처리 장치에 있어서의 기판 처리 방법으로서,
상기 처리실 내를 클리닝하기 위한 처리실 내 클리닝 공정;
상기 반도체 기판을 재생하는 기판 재생 공정; 및
상기 처리실 내 클리닝 공정과 상기 기판 재생 공정 중의 어느 일방 또는 양방(兩方)이 실시되었을 때에 사용되는 클리닝 가스를 제거하는 클리닝 가스 제거 공정;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치의 기판 처리 방법.As a substrate processing method in the substrate processing apparatus provided with the processing chamber for processing a semiconductor substrate,
A process chamber cleaning process for cleaning the process chamber;
A substrate regeneration step of regenerating the semiconductor substrate; And
A cleaning gas removing step of removing a cleaning gas used when either or both of the in-process cleaning step and the substrate regeneration step are performed;
Substrate processing method of a substrate processing apparatus comprising a. 제1항에 있어서, 상기 클리닝 가스는 HCl 또는 Cl2을 사용하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.The method of claim 1, wherein the cleaning gas uses HCl or Cl 2 . 제1항에 있어서, 상기 처리실 내 클리닝 공정을 수행하기 전에 처리실 내를 감압하는 감압 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.The substrate processing method of claim 1, further comprising a depressurizing process of depressurizing the inside of the process chamber before performing the process of cleaning the process chamber. 반도체 기판을 처리하기 위한 처리실을 구비하는 기판 처리 장치에 있어서의 반도체 장치의 제조 방법으로서,
상기 처리실 내를 클리닝하기 위한 처리실 내 클리닝 공정;
상기 반도체 기판을 재생하는 기판 재생 공정; 및
상기 처리실 내 클리닝 공정과 상기 기판 재생 공정 중의 어느 일방 또는 양방이 실시되었을 때에 사용되는 클리닝 가스를 제거하는 클리닝 가스 제거 공정;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.As a manufacturing method of the semiconductor device in the substrate processing apparatus provided with the process chamber for processing a semiconductor substrate,
A process chamber cleaning process for cleaning the process chamber;
A substrate regeneration step of regenerating the semiconductor substrate; And
A cleaning gas removal step of removing a cleaning gas used when either or both of the in-process cleaning step and the substrate regeneration step are performed;
And forming a second insulating film on the semiconductor substrate. 제4항에 있어서, 상기 클리닝 가스는 HCl 또는 Cl2을 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein the cleaning gas uses HCl or Cl 2 . 제4항에 있어서, 상기 처리실 내 클리닝 공정을 수행하기 전에 처리실 내를 감압하는 감압 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 장치의 제조 방법.The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, further comprising a depressurization step of depressurizing the inside of the process chamber before performing the process of cleaning the process chamber. 에피택셜 막을 포함하는 기판을 처리하는 기판 처리 장치로서,
상기 기판을 처리하는 처리실;
상기 처리실 내에 적어도 상기 에피택셜 막을 형성하는 원료 가스와 클리닝 가스를 공급하는 가스 공급 유닛; 및
상기 처리실 내의 적어도 온도와 압력을 제어하는 제어부;
를 포함하고,
상기 제어부는, 상기 처리실 내가 미리 정해진 온도 및 압력이 되면 상기 처리실 내에 상기 클리닝 가스를 공급하도록 상기 가스 공급 유닛을 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.A substrate processing apparatus for processing a substrate including an epitaxial film,
A processing chamber for processing the substrate;
A gas supply unit supplying at least a source gas and a cleaning gas for forming the epitaxial film in the processing chamber; And
A control unit controlling at least temperature and pressure in the processing chamber;
Including,
And the control unit controls the gas supply unit to supply the cleaning gas into the processing chamber when the processing chamber reaches a predetermined temperature and pressure. 제7항에 있어서, 상기 에피택셜막을 포함하는 기판은, GaN막을 포함하는 사파이어 기판인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.The substrate processing apparatus according to claim 7, wherein the substrate including the epitaxial film is a sapphire substrate including a GaN film.
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