JP5564311B2 - 半導体装置の製造方法、基板処理装置及び基板の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法、基板処理装置及び基板の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、半導体装置の製造方法、基板処理装置及び基板の製造方法に関する。
炭化珪素（以下、ＳｉＣ又はシリコンカーバイドとも言う）は、珪素（以下、Ｓｉ又はシリコンとも言う）に比べエネルギーバンドギャップが広いこと、絶縁耐圧が高いこと、熱伝導性が高いことなどから、特にパワーデバイス用素子材料として注目されている。一方でＳｉＣは、常圧下での液相を持たないこと、不純物拡散係数が小さいことなどから、Ｓｉに比べて結晶基板や半導体装置の作製が難しいことが知られている。例えば、Ｓｉのエピタキシャル成膜温度が９００℃〜１２００℃であるのに比べ、ＳｉＣのエピタキシャル成膜温度は１５００℃〜１８００℃程度と高いことから、ＳｉＣエピタキシャル膜を成膜する基板処理装置では、耐熱構造や原料の分解抑制に技術的な工夫が必要である。また、ＳｉＣエピタキシャル膜を成膜する基板処理装置では、ＳｉとＣ（以下、炭素ともいう）との２元素を用いた成膜を行うため、膜厚や組成の均一性の確保やドーピングレベルの制御にも、Ｓｉ膜を成膜する基板処理装置には無い工夫が必要となる。
ＳｉＣエピタキシャル膜を成膜する量産用の基板処理装置として市場に供されている装置のほとんどは、いわゆる「パンケーキ型」と称される形態の装置である。エピタキシャル膜は、高周波等で成膜温度まで加熱したサセプタ上に数枚〜十数枚程度の基板を並べ、かかる基板上にシリコン含有ガス（以下Ｓｉ原料ガスともいう）、炭素含有ガス（以下Ｃ原料ガスともいう）、キャリアガスを供給する方法で成膜できる。Ｃ原料ガスとしてＣ３Ｈ８（プロパン）ガスやＣ２Ｈ４（エチレン）ガス、Ｓｉ原料ガスとしてＳｉＨ４（モノシラン）ガスが多く使用されており、キャリアガスとしてＨ２（水素）ガスが使用されている。気相中でのＳｉ核形成の抑制や結晶の品質向上を狙って、原料ガスに塩化水素（ＨＣｌ）ガスを添加したり、Ｓｉ原料として塩素（Ｃｌ）ガスを構造中に含むトリクロルシラン（ＳｉＨＣｌ３）ガス、テトラクロルシラン（ＳｉＣｌ４、四塩化珪素）ガスなどを使ったりする場合もある（例えば非特許文献１参照）。
しかしながら、ＳｉＣエピタキシャル膜を成膜する量産用の基板処理装置には、以下のような課題があった。図１に、パンケーキ型サセプタの構造と基板との位置関係を模式的に例示する。図１に例示するように、サセプタ上に載置できる基板の径や枚数は、サセプタの直径によって制限を受ける。そのため、基板の径を大きくしようとすれば、一度に処理できる基板の枚数が減ってしまい、処理できる総面積が減ることになる。例えば図１の場合、サセプタ上に並べる基板の直径を１．５倍に増やすと、一度に処理できる基板の枚数が２０枚から８枚に減ってしまい、処理できる総面積が１割程度減ることになる。したがって、パンケーキ型で大量生産を行おうとすれば、基板処理装置の台数そのものを増やすか、一台あたりのサセプタ面積、すなわち基板処理装置のフットプリントを大型化せざるを得ず、生産コストが大幅に増加してしまう場合があった。
そこで、Ｓｉ膜の成膜に用いられている基板処理装置のように、例えば直径３００ｍｍの基板を縦方向に１００枚以上積層して一括して処理できる縦型構造を持つようにすれば、基板処理装置の台数を増やしたり、フットプリントを広げたりする必要がなくなり、生産コストの増加を抑制することができる。上述の縦型の基板処理装置では、積層された基板にそれぞれ均一に原料ガスを供給するように原料ガスを誘導するガス供給ノズルを、反応室内に設ける。これにより、縦方向に積層された複数枚の基板のそれぞれに効率的かつ均一に原料ガスを供給することができ、基板間及び基板面内の膜厚均一性を向上させることができる。
Ｐ．ＶＡＮ ＤＥＲ ＰＵＴＴＥ、Ｌ．Ｊ．ＧＩＬＩＮＧ ａｎｄ Ｊ．ＢＬＯＥＭ、「ＧＲＯＷＴＨ ＡＮＤ ＥＴＣＨＩＮＧ ＯＦ ＳＩＬＩＣＯＮ ＩＮ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＶＡＰＯＵＲ ＤＥＰＯＳＩＴＩＯＮ ＳＹＳＴＥＭＳ； ＴＨＥ ＩＮＦＬＵＥＮＣＥ ＯＦ ＴＨＥＲＭＡＬ ＤＩＦＦＵＳＩＯＮ ＡＮＤ ＴＥＭＰＥＲＡＴＵＲＥ ＧＲＡＤＩＥＮＴ」、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｇｒｏｗｔｈ、３１巻、１９７５年、ｐ．２９９−３０７
しかしながら、ＳｉＣエピタキシャル膜を成膜する基板処理装置に、複数枚の基板を縦方向に積層して一括して処理する上述の縦型構造を適用する場合、問題となるのはＳｉ原料ガスの分解温度である。Ｓｉ原料ガスは、その組成にもよるが、一般的に用いられるモノシラン（ＳｉＨ４）ガスでは９５０℃〜１０５０℃、塩素を含むテトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４）ガスでも１１５０℃〜１２５０℃程度で分解するとされている。これに対し、ＳｉＣエピタキシャル膜の成長は１５００℃〜１８００℃程度で行われるのが一般的である。各種Ｓｉ原料ガスの物性を図９に例示する。
ＳｉＣエピタキシャル膜を成膜する基板処理装置に上述の縦型構造を適用する場合、反応室内にＳｉ原料ガスを供給するガス供給ノズルは、基板が積層されて一括に処理できる領域、つまり基板の配列領域に延在するように設置される。そのため、ガス供給ノズル内の温度は、反応室内と同等の温度、すなわちＳｉ原料ガスの分解温度を越えるような温度となる。その結果、反応室内へ供給されるＳｉ原料ガスは、ガス供給ノズルを通過する間に分解され、反応室内へのＳｉ原料ガスの供給量が不足してしまうことがある。また、Ｓｉ原料ガスの分解によってガス供給ノズルの内壁面等にＳｉが析出し、堆積したＳｉがガス供給ノズル内を閉塞させたり、ガス供給ノズルに設けられた噴出孔を閉塞させたりし、反応室内へのＳｉ原料ガスの供給が不可能となってしまうことがある。また、ガス供給ノズルに堆積したＳｉが異物として反応室内に進入してしまうことがある。また、ガス供給ノズル内の温度は析出したＳｉの融点を超える温度であるため、析出したＳｉの一部が液化して基板に到達し、基板表面で結晶欠陥を作る原因となることがある。
本発明は、反応室内で複数枚の基板を縦方向に積層して処理する縦型構造を持つ基板処理装置を用い、反応室内の基板の配列領域に設置されたガス供給ノズル内の温度がＳｉ原料ガスの分解温度を越えるような装置構成でＳｉＣエピタキシャル膜の成膜をする際に、ガス供給ノズル内でのＳｉ原料ガスの分解や、ガス供給ノズルの内壁面等へのＳｉの析出を抑制することが可能な基板処理装置、半導体装置の製造方法及び基板の製造方法を提供することを目的とする。
本発明の一態様によれば、所定の間隔で積層された複数の基板を処理する反応室と、少なくともシリコン含有ガス及び塩素含有ガス、若しくは、シリコン及び塩素含有ガスを供給する第１のガス供給系と、前記第１のガス供給系に接続される第１のガス供給部であって、前記反応室内の前記基板の主面に対して平行方向にガスを供給する第１のガス供給口を有する第１のガス供給部と、少なくとも還元ガスを供給する第２のガス供給系と、前記第２のガス供給系に接続される第２のガス供給部であって、少なくとも第２のガス供給口を有する第２のガス供給部と、少なくとも炭素含有ガスを供給する第３のガス供給系であって、少なくとも前記第１のガス供給部又は前記第２のガス供給部のいずれかに接続される第３のガス供給系と、前記第１のガス供給系が前記第１のガス供給部の前記第１のガス供給口から少なくとも前記シリコン含有ガス及び前記塩素含有ガス、若しくは、前記シリ
コン及び塩素含有ガスを前記反応室内へ供給し、前記第２のガス供給系が前記第２のガス供給部の前記第２のガス供給口から少なくとも前記還元ガスを前記反応室内へ供給し、前記第３のガス供給系が前記第１のガス供給部の前記第１のガス供給口又は前記第２のガス供給部の前記第２のガス供給口から少なくとも前記炭素含有ガスを前記反応室内へ供給し、前記基板に炭化珪素膜を形成するよう制御する制御部と、を備える基板処理装置が提供される。
本発明の他の態様によれば、所定の間隔で積層された複数の基板を反応室内に搬入する工程と、前記反応室内の前記基板の主面に対して平行方向にガスを供給する第１のガス供給口を有する第１のガス供給部の該第１のガス供給口から少なくともシリコン含有ガス及び塩素含有ガス、若しくは、シリコン及び塩素含有ガスを前記反応室内へ供給し、第２のガス供給部の第２のガス供給口から少なくとも還元ガスを前記反応室内へ供給し、前記第１のガス供給部の前記第１のガス供給口または前記第２のガス供給部の前記第２のガス供給口から少なくとも炭素含有ガスを前記反応室内へ供給し、前記基板に炭化珪素膜を形成する工程と、前記反応室から前記基板を搬出する工程と、を有する半導体装置の製造方法が提供される。
本発明の更に他の態様によれば、所定の間隔で積層された複数の基板を反応室内に搬入する工程と、前記反応室内の前記基板の主面に対して平行方向にガスを供給する第１のガス供給口を有する第１のガス供給部の該第１のガス供給口から少なくともシリコン含有ガス及び塩素含有ガス、若しくは、シリコン及び塩素含有ガスを前記反応室内へ供給し、第２のガス供給部の第２のガス供給口から少なくとも還元ガスを前記反応室内へ供給し、前記第１のガス供給部の前記第１のガス供給口または前記第２のガス供給部の前記第２のガス供給口から少なくとも炭素含有ガスを前記反応室内へ供給し、前記基板に炭化珪素膜を形成する工程と、前記反応室から前記基板を搬出する工程と、を有する基板の製造方法が提供される。
本発明にかかる基板処理装置、半導体装置の製造方法及び基板の製造方法によれば、反応室内で複数枚の基板を縦方向に積層して処理する縦型構造を持つ基板処理装置を用い、反応室内の基板の配列領域に設置されたガス供給ノズル内の温度がＳｉ原料ガスの分解温度を越えるような装置構成でＳｉＣエピタキシャル膜の成膜をする際に、ガス供給ノズル内でのＳｉ原料ガスの分解や、ガス供給ノズルの内壁面等へのＳｉの析出を抑制することが可能となる。
パンケーキ型サセプタ構造と基板の位置関係を例示する模式図である。 本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置１０の斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置１０が備える処理炉４０の側面断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置１０が備える処理炉４０の上面断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置１０が備える処理炉４０及びその周辺構造の概略図である。 本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置１０を構成する各部の制御構成を例示するブロック図である。 ＳｉＣｌ４ガス−Ｈ２ガス反応系のガス濃度と成長速度との関係を例示するグラフ図である。 ＳｉＨ４ガス−Ｈ２ガス反応系の平衡濃度の計算結果を例示するグラフ図である。 各種Ｓｉ原料ガスの物性を例示する表図である。 Ｈ２ガスをキャリアガスとして用いた場合の反応種の平衡濃度の計算結果を例示するグラフ図である。 Ａｒガスをキャリアガスとして用いた場合の反応種の平衡濃度の計算結果を例示するグラフ図である。 本発明の第１の実施形態に係る基板処理装置１０が備えるガス供給系を例示する構成図である。 本発明の第３の実施形態に係る基板処理装置１０が備えるガス供給系を例示する構成図である。
＜本発明の第１の実施形態＞
次に本発明の第１の実施形態を図面に基づいて説明する。
（１）基板処理装置の構成
図２は、本実施形態に係る炭化珪素（ＳｉＣ）膜を成膜する基板処理装置１０の一例であり、斜視図にて示す。基板処理装置１０は、バッチ式縦型熱処理装置として構成されている。基板処理装置１０は、内部に処理炉４０等の主要部が配置される筐体１２を備えている。基板処理装置１０には、例えばシリコン（Ｓｉ）又は炭化珪素（ＳｉＣ）等で構成された基板としてのウエハ１４（図２参照）を収納する基板収納器としてのフープ（以下、ポッドという）１６が、ウエハキャリアとして使用される。筐体１２の正面側（図１の右側）には、ポッドステージ１８が配置されている。ポッドステージ１８上には、ポッド１６が搬送されて載置される。ポッド１６内には、例えば２５枚のウエハ１４が収納されるように構成されている。ポッド１６は、図示しない蓋が閉じられた状態でポッドステージ１８上に載置されるように構成されている。
筐体１２内の正面側であって、ポッドステージ１８に対向する位置には、ポッド搬送装置２０が配置されている。ポッド搬送装置２０の近傍には、ポッド棚２２、ポッドオープナ２４及び基板枚数検知器２６がそれぞれ配置されている。ポッド棚２２は、ポッドオープナ２４の上方に配置され、ポッド１６を複数個載置した状態で保持するように構成されている。基板枚数検知器２６は、ポッドオープナ２４に隣接して配置されている。ポッド搬送装置２０は、ポッドステージ１８とポッド棚２２とポッドオープナ２４との間でポッド１６を搬送するように構成されている。ポッドオープナ２４は、ポッド１６の蓋を開けるように構成されている。基板枚数検知器２６は、蓋を開けられたポッド１６内のウエハ１４の枚数を検知するように構成されている。
筐体１２内には、基板移載機２８、基板支持具としてのボート３０が配置されている。基板移載機２８は、例えば５枚のウエハ１４を取り出すことができるアーム（ツィーザ）３２を有している。図示しない駆動手段によりアーム３２を上下回転動作させることにより、ポッドオープナ２４の位置に置かれたポッド１６及びボート３０間にてウエハ１４を搬送させることが可能なように構成されている。
ボート３０は、例えばカーボングラファイトや炭化珪素等の耐熱性材料で構成されており、複数枚のウエハ１４を水平姿勢でかつ互いに中心を揃えた状態で整列させて縦方向に積層して保持するように構成されている。なお、ボート３０の下部には、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料で構成された円盤形状の断熱部材としてのボート断熱部３４が配置されており、後述するサセプタ４８からの熱が処理炉４０の下方側に伝わりにくくなるように構成されている（図３参照）。
筐体１２内の背面側上部には処理炉４０が配置されている。処理炉４０内には、複数枚
のウエハ１４を装填した上述のボート３０が、下方から搬入されるように構成されている。
図３は、本実施形態に係る基板処理装置１０が備える処理炉４０の側面断面図であり、図４は、かかる処理炉４０の上面断面図である。
処理炉４０は、円筒形状の反応管としてのアウターチューブ４２を備える。アウターチューブ４２は、石英（ＳｉＯ２）または炭化珪素（ＳｉＣ）等の耐熱材料で構成されており、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されている。アウターチューブ４２の内側の筒中空部には、反応室４４が形成されている。反応室４４は、シリコン又は炭化珪素等で構成されたウエハ１４を、ボート３０によって水平姿勢でかつ互いに中心を揃えた状態で整列させて縦方向に積み上げて保持した状態で収納可能に構成されている。
アウターチューブ４２の下方には、アウターチューブ４２と同心円状にマニホールド４６が配設されている。マニホールド４６は例えばステンレス等で構成されており、上端及び下端が開口した円筒形状に形成されている。マニホールド４６は、アウターチューブ４２を下方から支持するように設けられている。なお、マニホールド４６とアウターチューブ４２との間には、シール部材としてのＯリングが設けられている。マニホールド４６が図示しない保持体に支持されることにより、アウターチューブ４２は垂直に据えつけられた状態になっている。主に、アウターチューブ４２とマニホールド４６とにより反応容器が形成されている。
処理炉４０は、発熱体としてのサセプタ４８及び磁場発生部としての磁気コイル（誘導コイル）５０を備えている。サセプタ４８は円筒状に構成され、ボート３０に保持されたウエハ１４を囲うように反応室４４内に配設されている。磁気コイル５０はアウターチューブ４２の外側にアウターチューブ４２を囲うように設けられている。サセプタ４８は、磁気コイル５０により発生される磁場によって発熱させられる構成となっている。サセプタ４８が発熱することにより、反応室４４内が輻射熱で加熱される。
サセプタ４８の近傍には、反応室４４内の温度を検出する温度検出体としての図示しない温度センサが設けられている。磁気コイル５０及び温度センサには、電気的に温度制御部５２（図６参照）が接続されている。温度制御部５２は、温度センサにより検出された温度情報に基づき磁気コイル５０への通電具合を調節し、反応室４４内の温度が所望の温度分布となるよう所望のタイミングにて制御するように構成されている。
サセプタ４８とアウターチューブ４２との間には、サセプタ４８の熱がアウターチューブ４２あるいはアウターチューブ４２の外側へ伝達するのを抑制する内側断熱壁５４が設けられている。また、磁気コイル５０の外側には、反応室４４内の熱が外側に伝達するのを抑制する例えば水冷構造である外側断熱壁５６が、反応室４４を囲むように設けられている。外側断熱壁５６の外側には、磁気コイル５０により発生された磁場が外側に漏れるのを防止する磁気シールド５８が設けられている。
マニホールド４６には、第１のガス供給部としての第１ガス供給ノズル６０ａ、第２のガス供給部としての第２ガス供給ノズル６０ｂ、及び第４のガス供給部としての第４ガス供給ノズル６０ｄが接続されている。第１ガス供給ノズル６０ａ、第２ガス供給ノズル６０ｂ及び第４ガス供給ノズル６０ｄは、それぞれＬ字型に構成されている。第１ガス供給ノズル６０ａ、第２ガス供給ノズル６０ｂ及び第４ガス供給ノズル６０ｄの上流側は、それぞれマニホールド４６の側壁を水平に貫通している。第１ガス供給ノズル６０ａ及び第２ガス供給ノズル６０ｂの下流側は、サセプタ４８の内壁に沿って立ち上がり、ボート３０の上端付近まで延在するように配設されている。第４ガス供給ノズル６０ｄの下流側は
、アウターチューブ４２の内壁に沿って立ち上がり、ボート３０の下端付近まで延在するように配設されている。第１ガス供給ノズル６０ａ、第２ガス供給ノズル６０ｂ及び第４ガス供給ノズル６０ｄの内部には、それぞれガス流通路が構成されている。
第１ガス供給ノズル６０ａ、第２ガス供給ノズル６０ａの鉛直部分の側壁には、ボート３０に保持された各ウエハ１４の主面に対して平行方向にガスを供給する第１のガス供給口としての第１ガス供給孔６８ａ、第２のガス供給口としての第２ガス供給孔６８ｂが、鉛直方向に複数配列されるようにそれぞれ開口されている。また、第４ガス供給ノズル６０ｄの下流端には、鉛直方向にガスを供給する第４のガス供給口としての第４ガス供給孔６８ｄが開口されている。なお、ボート３０に支持されたウエハ１４毎に第１ガス供給孔６８ａ、第２ガス供給孔６８ｂを設けることで、ウエハ１４それぞれの膜厚面内均一性を制御しやすくなるため好ましい。
第１ガス供給ノズル６０ａの上流端には、少なくともシリコン及び塩素含有ガスとしてのテトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４）ガスを供給する第１ガス供給管６２ａの下流端と、少なくとも炭素含有ガスとしてのプロパン（Ｃ３Ｈ８）ガスを供給する第３ガス供給管６２ｃの下流端と、が合流するように接続されている。また、第２ガス供給ノズル６０ｂの上流端には、少なくとも還元ガスとしての水素（Ｈ２）ガスを供給する第２ガス供給管６２ｂの下流端が接続されている。また、第４ガス供給ノズル６０ｄの上流端には、パージガスとしての希ガスであるアルゴン（Ａｒ）ガスを供給する第４ガス供給管６２ｄの下流端が接続されている。
第１ガス供給管６２ａ、第２ガス供給管６２ｂ、第３ガス供給管６２ｃ及び第４ガス供給管６２ｄの構成を図１２に示す。
第１ガス供給管６２ａの上流側には、キャリアガスとしてのＡｒガスを供給するＡｒガス供給管７２ａの下流端、キャリアガス（或いは還元ガス）としての水素含有ガスであるＨ２ガスを供給するＨ２ガス供給管８２ａの下流端、及びシリコン及び塩素含有ガスとしてのＳｉＣｌ４ガスを供給するＳｉＣｌ４ガス供給管９２ａの下流端がそれぞれ接続されている。Ａｒガス供給管７２ａには、上流側から順に、Ａｒガス供給源７５ａ、ガス流量制御装置としてのＭＦＣ（Ｍａｓｓ Ｆｌｏｗ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）７４ａ及びバルブ７３ａが設けられている。Ｈ２ガス供給管８２ｂには、上流側から順に、Ｈ２ガス供給源８５ａ、ＭＦＣ８４ａ及びバルブ８３ａが設けられている。ＳｉＣｌ４ガス供給管９２ａには、上流側から順に、ＳｉＣｌ４ガス供給源９５ａ、ＭＦＣ９４ａ及びバルブ９３ａが設けられている。
第２ガス供給管６２ｂには、上流側から順に、Ｈ２ガス供給源６５ｂ、ガス流量制御装置としてのＭＦＣ６４ｂ、バルブ６３ｂが設けられている。
第３ガス供給管６２ｃの上流側には、キャリアガス（或いは還元ガス）としての水素含有ガスであるＨ２ガスを供給するＨ２ガス供給管７２ｃの下流端、及び炭素含有ガスとしてのプロパン（Ｃ３Ｈ８）ガスを供給するＣ３Ｈ８ガス供給管８２ｃの下流端がそれぞれ接続されている。Ｈ２ガス供給管７２ｃには、上流側から順に、Ｈ２ガス供給源７５ｃ、ガス流量制御装置としてのＭＦＣ７４ｃ、バルブ７３ｃが設けられている。Ｃ３Ｈ８ガス供給管８２ｃには、上流側から順に、Ｃ３Ｈ８ガス供給源８５ｃ、ＭＦＣ８４ｃ、バルブ８３ｃが設けられている。
第４ガス供給管６２ｄには、上流側から順に、Ａｒガス供給源６５ｄ、ガス流量制御装置としてのＭＦＣ６４ｄ、バルブ６３ｄが設けられている。
バルブ７３ａ，８３ａ，９３ａ，６３ｂ，７３ｃ，８３ｃ，６３ｄ、ＭＦＣ７４ａ，８４ａ，９４ａ，６４ｂ，７４ｃ，８４ｃ，６４ｄには、ガス流量制御部７８（図６参照）が電気的に接続されている。ガス流量制御部７８は、供給するガスの流量が所望の流量となるよう、所望のタイミングで制御するように構成されている（図６参照）。
主に、第１ガス供給管６２ａ、Ａｒガス供給管７２ａ、Ｈ２ガス供給管８２ａ、ＳｉＣｌ４ガス供給管９２ａ、Ａｒガス供給源７５ａ、Ｈ２ガス供給源８５ａ、ＳｉＣｌ４ガス供給源９５ａ、ＭＦＣ７４ａ，８４ａ，９４ａ及びバルブ７３ａ，８３ａ，９３ａにより、本実施形態に係る第１のガス供給系が構成されている。また、主に、第２ガス供給管６２ｂ、Ｈ２ガス供給源６５ｂ、ＭＦＣ６４ｂ及びバルブ６３ｂにより、本実施形態に係る第２のガス供給系が構成されている。また、主に、第３ガス供給管６２ｃ、Ｈ２ガス供給管７２ｃ、Ｃ３Ｈ８ガス供給管８２ｃ、Ａｒガス供給源７５ａ、Ｈ２ガス供給源７５ｃ、Ｃ３Ｈ８ガス供給源８５ｃ、ＭＦＣ７４ｃ，８４ｃ及びバルブ７３ｃ，８３ｃにより、本実施形態に係る第３のガス供給系が構成されている。また、主に、第４ガス供給管６２ｄ、Ａｒガス供給源６５ｄ、ＭＦＣ６４ｄ及びバルブ６３ｄにより、本実施形態に係る第４のガス供給系が構成されている。なお、本実施形態では、少なくとも炭素含有ガスを供給する第３のガス供給系を構成する第３ガス供給管６２ｃが、第１のガス供給部としての第１ガス供給ノズル６０ａに接続されている。
図３に示すように、マニホールド４６には、第１ガス供給ノズル６０ａ、第２ガス供給ノズル６０ｂの対向面に位置するようにガス排気管９２が設けられている。ガス排気管９２は、マニホールド４６の側壁を貫通するように設けられている。ガス排気管９２の上流側には、第１ガス排気ノズル９０ａの下流端、及び第２ガス排気ノズル９０ｂの下流端がそれぞれ接続されている。第１ガス排気ノズル９０ａの上流端には、サセプタ４８内の空間の下方に開口した第１ガス排気口９８ａが設けられている。第２ガス排気ノズル９０ｂの上流端には、内側断熱壁５４とアウターチューブ４２との間の空間の下方に開口した第２ガス排気口９８ｂが設けられている。ガス排気管９２の下流側には、圧力検出器としての図示しない圧力センサ、圧力調整器としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ９４及び真空ポンプ等の真空排気装置８６が設けられている。圧力センサ及びＡＰＣバルブ９４には、圧力制御部９８（図６参照）が電気的に接続されている。圧力制御部９８は、圧力センサにより検出された圧力に基づいてＡＰＣバルブ９４の開度を調整し、反応室４４内の圧力が所望の圧力になるよう、所望のタイミングにて制御するように構成されている。
以上のように構成されることで、第１ガス供給ノズル６０ａ及び第２ガス供給ノズル６０ｂから供給されたガスは、ウエハ１４の主面に平行に流れた後、主に第１ガス排気口９８ａから反応室４４外に排出される。そして、シリコン又は炭化珪素等で構成されたウエハ１４全体が、効率的にかつ均一にガスに晒される。なお、第２ガス供給ノズル６０ｂから供給されたガスは、反応室４４内に拡散した後、主に第１ガス排気口９８ａから反応室４４外に排出される。これにより、第１ガス供給ノズル６０ａ内及び反応室４４内のガス組成比がそれぞれ適切に調整される。すなわち、後述するように、Ｈ２ガスのガス分圧ＰＨ２に対するＳｉＣｌ４ガスのガス分圧ＰＳｉＣｌ４の比率ＰＳｉＣｌ４／ＰＨ２を、第１ガス供給ノズル６０ａ内と反応室４４内とでそれぞれ適切な値に独立に調整できる。
また、第４ガス供給孔６８ｄから噴出されたガスは、アウターチューブ４２と内側断熱壁５４との間の空間をパージし、主に第２ガス排気口９８ｂから反応室４４外に排出される。これにより、第１ガス供給ノズル６０ａ及び第２ガス供給ノズル６０ｂから供給されたガスが、係る空間内に進入することが抑制され、アウターチューブ４２の内壁等に不要な生成物が付着するのが防止される。
図５は、本実施形態に係る処理炉４０及びその周辺構造の略図である。
図５に示すように、処理炉４０の下方には、予備室としてのロードロック室１１０が設けられている。ロードロック室１１０を構成する側壁の外面には、ボートエレベータ１１５が設けられている。ボートエレベータ１１５は、下基板１１２、ガイドシャフト１１６、ボール螺子１１８、上基板１２０、昇降モータ１２２、昇降基板１３０、及びベローズ１２８を備えている。下基板１１２は、ロードロック室１１０を構成する側壁の外面に水平姿勢で固定されている。下基板１１２には、昇降台１１４と嵌合するガイドシャフト１１６、及び昇降台１１４と螺合するボール螺子１１８がそれぞれ鉛直姿勢で設けられている。ガイドシャフト１１６及びボール螺子１１８の上端には、上基板１２０が水平姿勢で固定されている。ボール螺子１１８は、上基板１２０に設けられた昇降モータ１２２により回転させられるように構成されている。ガイドシャフト１１６は、昇降台１１４の上下動を許容しつつ水平方向の回転を抑制するように構成されている。ボール螺子１１８を回転させることにより、昇降台１１４が昇降するように構成されている。
昇降台１１４には、中空の昇降シャフト１２４が垂直姿勢で固定されている。昇降台１１４と昇降シャフト１２４との連結部は、気密に構成されている。昇降シャフト１２４は、昇降台１１４と共に昇降するように構成されている。昇降シャフト１２４の下方側端部は、ロードロック室１１０を構成する天板１２６を貫通している。ロードロック室１１０の天板１２６に設けられる貫通穴の内径は、昇降シャフト１２４と天板１２６とが接触することのない様に、昇降シャフト１２４の外径よりも大きく構成されている。ロードロック室１１０と昇降台１１４との間には、昇降シャフト１２４の周囲を覆うように、伸縮性を有する中空伸縮体としてのベローズ１２８が設けられている。昇降台１１４とベローズ１２８との連結部、及び天板１２６とベローズ１２８との連結部はそれぞれ気密に構成されており、ロードロック室１１０内の気密が保持されるように構成されている。ベローズ１２８は、昇降台１１４の昇降量に対応できる充分な伸縮量を有している。ベローズ１２８の内径は、昇降シャフト１２４とベローズ１２８とが接触することのない様に、昇降シャフト１２４の外径よりも充分に大きく構成されている。
ロードロック室１１０内に突出した昇降シャフト１２４の下端には、昇降基板１３０が水平姿勢で固定されている。昇降シャフト１２４と昇降基板１３０との連結部は、気密に構成されている。昇降基板１３０の上面には、Ｏリング等のシール部材を介してシールキャップ１０２が気密に取付けられている。シールキャップ１０２は、例えばステンレス等の金属で構成され、円盤状に形成されている。昇降モータ１２２を駆動してボール螺子１１８を回転させ、昇降台１１４、昇降シャフト１２４、昇降基板１３０、及びシールキャップ１０２を上昇させることにより、反応室４４内にボート３０が搬入（ボートローディング）されると共に、処理炉４０の開口部（炉口）がシールキャップ１０２により閉塞されるよう構成されている。また、昇降モータ１２２を駆動してボール螺子１１８を回転させ、昇降台１１４、昇降シャフト１２４、昇降基板１３０、及びシールキャップ１０２を下降させることにより、反応室４４内からボート３０が搬出（ボートアンローディング）されるよう構成されている。昇降モータ１２２には、駆動制御部１０８（図６参照）が電気的に接続されている。駆動制御部１０８は、ボートエレベータ１１５が所望のタイミングにて所望の動作をするよう制御する。
昇降基板１３０の下面には、Ｏリング等のシール部材を介して駆動部カバー１３２が気密に取付けられている。昇降基板１３０と駆動部カバー１３２とにより駆動部収納ケース１３４が構成されている。駆動部収納ケース１３４の内部は、ロードロック室１１０内の雰囲気と隔離されている。駆動部収納ケース１３４の内部には、回転機構１０４が設けられている。回転機構１０４には電力供給ケーブル１３８が接続されている。電力供給ケーブル１３８は、昇降シャフト１２４の上端から昇降シャフト１２４内を通って回転機構１
０４まで導かれており、回転機構１０４に電力を供給するように構成されている。回転機構１０４が備える回転軸１０６の上端部は、シールキャップ１０２を貫通して、基板保持具としてのボート３０を下方から支持するように構成されている。回転機構１０４を作動させることにより、ボート３０に保持されたウエハ１４を反応室４４内で回転させることが可能なように構成されている。回転機構１０４には、駆動制御部１０８（図６参照）が電気的に接続されている。駆動制御部１０８は、回転機構１０４が所望のタイミングにて所望の動作をするよう制御する。
また、駆動部収納ケース１３４の内部であって回転機構１０４の周囲には、冷却機構１３６が設けられている。冷却機構１３６及びシールキャップ１０２には冷却流路１４０が形成されている。冷却流路１４０には冷却水を供給する冷却水配管１４２が接続されている。冷却水配管１４２は、昇降シャフト１２４の上端から昇降シャフト１２４内を通って冷却流路１４０まで導かれ、冷却流路１４０にそれぞれ冷却水を供給するように構成されている。
図６は、上述の基板処理装置１０を構成する各部の制御構成を示すブロック図である。制御部としてのコントローラ１５２は、温度制御部５２、ガス流量制御部７８、圧力制御部９８、駆動制御部１０８及び主制御部１５０を備えている。主制御部１５０は、操作部及び入出力部を構成し、基板処理装置１０全体を制御する。温度制御部５２、ガス流量制御部７８、圧力制御部９８及び駆動制御部１０８は、主制御部１５０に電気的に接続されている。
（２）基板処理工程
次に、上述の基板処理装置１０を用い、半導体装置の製造工程の一工程として、シリコンや炭化珪素で構成された基板としてのウエハ１４上に、例えば炭化珪素（ＳｉＣ（シリコンカーバイド））膜を形成する基板処理工程について説明する。
なお、本実施形態では、後述するように、第１ガス供給ノズル６０ａからＳｉＣｌ４ガス、Ｈ２ガス及びＣ３Ｈ８ガスの混合ガス（第１混合ガス）を供給し、第２ガス供給ノズル６０ｂからＨ２ガスを供給することで、ＳｉＣ膜を形成する。なお、以下の説明において、基板処理装置１０を構成する各部の動作は、コントローラ１５２により制御される。
（ウエハ搬入工程（Ｓ１））
まず、ポッドステージ１８に複数枚のウエハ１４を収容したポッド１６を載置する。そして、ポッド搬送装置２０によりポッド１６をポッドステージ１８からポッド棚２２上に移載する。そして、ポッド搬送装置２０により、ポッド棚２２上に載置されたポッド１６をポッドオープナ２４に搬送する。そして、ポッドオープナ２４によりポッド１６の蓋を開き、ポッド１６に収容されているウエハ１４の枚数を基板枚数検知器２６により検知する。
次に、基板移載機２８により、ポッドオープナ２４の位置にあるポッド１６からウエハ１４を取り出し、ボート３０に移載する。複数枚のウエハ１４がボート３０に装填されると、昇降モータ１２２による昇降台１１４及び昇降シャフト１２４の上昇動作により、複数枚のウエハ１４を保持したボート３０を反応室４４内に搬入（ボートローディング）する。この状態で、シールキャップ１０２はＯリングを介してマニホールド４６の下端をシールした状態となる。
（圧力調整工程（Ｓ２）及び昇温工程（Ｓ３））
反応室４４内が所望の圧力（真空度）となるように真空排気装置８６によって真空排気される。この際、反応室４４内の圧力は圧力センサで測定され、この測定された圧力に基
づきガス排気管９２に設けられたＡＰＣバルブ９４がフィードバック制御される（Ｓ２）。
また、図示しない交流電源から磁気コイル５０に例えば１０〜１００ｋＨｚ、１０〜２００ｋＷの交流電力を供給し、サセプタ４８に交流磁場を加えてサセプタ４８に誘導電流を流し、サセプタ４８を発熱させる。そして、サセプタ４８から発せられる輻射熱により、ボート３０に保持されたウエハ１４や反応室４４内を例えば１５００℃〜１８００℃の温度範囲に加熱する。この際、反応室４４内が所定の温度分布となるように、温度センサが検出した温度情報に基づき磁気コイル５０への通電具合をフィードバック制御する（Ｓ３）。なお、このとき、第１ガス供給ノズル６０ａ、第２ガス供給ノズル６０ｂ内も同様に例えば１５００℃〜１８００℃の温度に加熱される。
続いて、回転機構２１８によるボート３０及びウエハ１４の回転を開始させる。ウエハ１４の回転は、後述するウエハ１４の搬出まで継続する。
（ガス供給工程（Ｓ４））
続いて、バルブ８３ａ，９３ａを開き、ＭＦＣ８４ａ，９４ａにより流量制御された還元ガスとしてのＨ２ガスと、シリコン及び塩素含有ガスとしてのテトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４）ガスとを、第１ガス供給管６２ａ、第１ガス供給ノズル６０ａ及び第１ガス供給孔６８ａを介して反応室４４内に導入する。また、バルブ７３ｃ，８３ｃを開き、ＭＦＣ７４ｃ，８４ｃにより流量制御された還元ガスとしてのＨ２ガスと、炭素含有ガスとしてのプロパン（Ｃ３Ｈ８）ガスとを、第３ガス供給管６２ｃ、第１ガス供給ノズル６０ａ及び第１ガス供給孔６８ａを介して反応室４４内に供給する。
また、このときバルブ６３ｂを開き、ＭＦＣ６４ｂにより流量制御された還元ガスとしてのＨ２ガスを、第２ガス供給管６２ｂ、第２ガス供給ノズル６０ｂ及び第２ガス供給孔６８ｂを介して反応室４４内に供給する。
第１ガス供給ノズル６０ａ及び第２ガス供給ノズル６０ｂから反応室４４内に供給されたガスは、反応室４４内で混合し、ウエハ１４の主面に対して平行に流れた後、主に第１ガス排気口９８ａから反応室４４外に排出される。第１ガス供給ノズル６０ａ及び第２ガス供給ノズル６０ｂから供給されたガスが反応室４４内を通過する際にウエハ１４と接触することで、ウエハ１４にＳｉＣ膜がエピタキシャル成長される。
このように、本実施形態では、第１ガス供給ノズル６０ａから反応室４４内にＳｉＣｌ４ガス、Ｈ２ガス、Ｃ３Ｈ８ガスの混合ガスを供給する際に、第２ガス供給ノズル６０ｂから反応室４４内にＨ２ガスを供給するようにしている。すなわち、Ｈ２ガスのガス分圧ＰＨ２に対するＳｉＣｌ４ガスのガス分圧ＰＳｉＣｌ４の比率ＰＳｉＣｌ４／ＰＨ２を、第１ガス供給ノズル６０ａ内と反応室４４内とでそれぞれ適切な値に独立に調整するようにしている。その結果、第１ガス供給ノズル６０ａ内でのＳｉＣｌ４ガスの分解や、第１ガス供給ノズル６０ａ内壁へのＳｉの析出が抑制しつつ、ウエハ１４上へＳｉＣ膜を成長させることができる。かかる様子については後述する。
なお、第１ガス供給ノズル６０ａ及び第２ガス供給ノズル６０ｂからガスを供給する際には、バルブ６３ｄを開き、ＭＦＣ６４ｄにより流量調整されたＡｒガスを、第４ガス供給管６２ｄ及び第４ガス供給ノズル６０ｄを介してアウターチューブ４２と内側断熱壁５４との間の空間に供給する。第４ガス供給ノズル６０ｄから供給されたＡｒガスは、反応室４４内の内側断熱壁５４の外側を通り、主に第２ガス排気口９８ｂから反応室４４外に排出される。これにより、第１ガス供給ノズル６０ａ及び第２ガス供給ノズル６０ｂから供給されたガスが係る空間内に進入することが抑制され、アウターチューブ４２の内壁等
に不要な生成物が付着するのが防止される。
（降温工程（Ｓ５）及び大気圧復帰工程（Ｓ６））
予め設定されたエピタキシャル成長時間が経過したら、磁気コイル５０への交流電力の供給を停止する。そして、サセプタ４８、ボート３０及びウエハ１４の温度を所定の温度（例えば６００℃程度）にまで降温させる（Ｓ５）。
また、バルブ８３ａ，９３ａ，６３ｂ，７３ｃ，８３ｃを閉じ、反応室４４内へのＳｉＣｌ４ガス、Ｈ２ガス、Ｃ３Ｈ８ガスの供給を停止すると共に、バルブ７３ａを開け、反応室４４内への不活性ガスとしてのＡｒガスの供給を開始することで、反応室４４内をＡｒガスに置換すると共に、反応室４４内の圧力を常圧に復帰させる（Ｓ６）。
（ウエハ搬出工程（Ｓ７））
その後、昇降モータ１２２によりシールキャップ１０２を下降させて、マニホールド４６の下端を開口させると共に、処理済のウエハ１４を保持したボート３０を、マニホールド４６の下端からアウターチューブ４２の外部に搬出（ボートアンローディング）する。そして、ボート３０に支持されたすべてのウエハ１４が所定温度（例えば室温程度）に冷却されるまで、ボート３０を所定位置で待機させる。待機させたウエハ１４が所定温度まで冷却されると、基板移載機２８によりボート３０からウエハ１４を取り出し、ポッドオープナ２４に載置されている空のポッド１６にウエハ１４を搬送して収容する。その後、ポッド搬送装置２０により、ウエハ１４が収容されたポッド１６をポッド棚２２上又はポッドステージ１８上に搬送する。このようにして、本実施形態に係る基板処理工程が完了する。
なお、本実施形態に係る基板処理工程の処理条件としては、
処理温度：１５００〜１７００℃、
処理圧力：１０〜２００Ｔｏｒｒ、
ＳｉＣｌ４ガス供給流量（合計）：０．１〜１．０ＳＬＭ、
Ｃ３Ｈ８ガス供給流量（合計）：０．１〜１．０ＳＬＭ、
Ｈ２ガス供給量（合計）：１００〜２００ＳＬＭ、
が例示される。それぞれの処理条件を、それぞれの範囲内のある値で一定に維持することで、ウエハ１４上にＳｉＣ膜がエピタキシャル成長される。
また、本実施形態に係る基板処理工程の他の処理条件としては、
処理温度：１５００〜１７００℃、
処理圧力：１〜１００Ｔｏｒｒ、
ＳｉＣｌ４ガス供給流量（合計）：０．１〜１．０ＳＬＭ、
Ｃ３Ｈ８ガス供給流量（合計）：０．１〜１．０ＳＬＭ、
Ｈ２ガス供給量（合計）：１００〜２００ＳＬＭ、
が例示される。それぞれの処理条件を、それぞれの範囲内のある値で一定に維持することで、ウエハ１４上にＳｉＣ膜がエピタキシャル成長される。また、処理圧力をこのような圧力とすることで、成膜速度をさらに高めることが出来る。
（３）ガスの分解及び析出抑制
上述したように、本実施形態では、第１ガス供給ノズル６０ａから反応室４４内にＳｉＣｌ４ガス、Ｈ２ガス、Ｃ３Ｈ８ガスの混合ガス（第１混合ガス）を供給する際に、第２ガス供給ノズル６０ｂから反応室４４内にＨ２ガスを供給するようにしている。すなわち、Ｈ２ガスのガス分圧ＰＨ２に対するＳｉＣｌ４ガスのガス分圧ＰＳｉＣｌ４の比率ＰＳｉＣｌ４／ＰＨ２を、第１ガス供給ノズル６０ａ内と反応室４４内とでそれぞれ適切な値に独立に調整する。
ここで、ＳｉＣｌ４ガスとＨ２ガスとの混合ガス中における水素（Ｈ）原子数に対する塩素（Ｃｌ）原子数の比率（以下、Ｃｌ／Ｈ値と言う）と、ＳｉＣｌ４ガスとＨ２ガスとの反応によるＳｉの析出速度（成長速度）との間には、図７に例示するような関係がある。図７は、ＳｉＣｌ４ガス−Ｈ２ガス反応系のガス濃度と成長速度との関係を例示するグラフ図である。
図７の横軸は混合ガス中におけるＣｌ／Ｈ値を、縦軸はＳｉの析出による成膜速度をそれぞれ表している。図７に示すように、Ｃｌ／Ｈ値が０から徐々に大きくなると、すなわちＨ２ガスに対するＳｉＣｌ４ガスの濃度が徐々に高くなる又はＳｉＣｌ４ガスの供給量が徐々に大きくなると、Ｓｉの析出による成膜速度は正の方向に次第に増大することが分かる（図中ａの範囲）。そして、Ｈ２ガスに対するＳｉＣｌ４ガスの濃度が更に高くなる又はＳｉＣｌ４ガスの供給量が更に大きくなると、成長速度は次第に低下することが分かる（図中ｂの範囲）。そして、Ｈ２ガスに対するＳｉＣｌ４ガスの濃度が更に高くなる又はＳｉＣｌ４ガスの供給量が更に大きくなると、成長速度は負の方向に次第に大きくなる、つまり析出により成膜されたＳｉ膜のエッチングが起こることが分かる（図中ｃの範囲）。
この系の反応は、ＳｉＣｌ４＋２Ｈ２→Ｓｉ＋４ＨＣｌという化学式で示される。詳細な反応計算によれば、Ｃｌ／Ｈ値が所定値より小さい場合（例えば図７のａおよびｂの範囲内）には、ＳｉＣｌ４の水素還元反応による分解が優勢となり、Ｓｉの析出、堆積がおきる方向に化学平衡が移動することが示される。一方、Ｃｌ／Ｈ値が所定値より大きい場合（例えば図７のｃの範囲内）には、ＳｉＣｌ４の水素還元反応による分解が抑制され、Ｈ原子とＣｌ原子とが反応することで生成されたＨＣｌによるＳｉのエッチング反応が、Ｓｉの析出よりも優勢となる方向に平衡状態が進むことが示される。
このようなＳｉＣｌ４−Ｈ２の反応平衡を利用することで、すなわち第１ガス供給ノズル６０ａ内と反応室４４内とでＣｌ／Ｈ値が異なる値になるよう調整することで、第１ガス供給ノズル６０ａ内でのＳｉＣｌ４ガスの分解や、第１ガス供給ノズル６０ａ内壁へのＳｉの析出を抑制しつつ、ウエハ１４上へＳｉＣ膜を成長させることができる。
すなわち、本実施形態では、第１ガス供給ノズル６０ａから反応室４４内にＳｉＣｌ４ガス、Ｈ２ガス及びＣ３Ｈ８ガスの混合ガスを供給する際に、ＳｉＣｌ４ガスに対するＨ２ガスの濃度を小さくするか、流量を少なくする。すなわち、第１ガス供給ノズル６０ａ内におけるＣｌ／Ｈ値を、反応室４４内におけるＣｌ／Ｈ値より大きくし、図７のｃに例示する範囲内となるような値に設定する。これにより、第１ガス供給ノズル６０ａ内において、ＳｉＣｌ４の水素還元反応による分解を抑制でき、ＨＣｌによるＳｉのエッチング反応をＳｉの析出反応よりも優勢とし、第１ガス供給ノズル６０ａ内壁へのＳｉの析出を抑制することができる。
また、本実施形態では、第１ガス供給ノズル６０ａから反応室４４内にＳｉＣｌ４ガス、Ｈ２ガス及びＣ３Ｈ８ガスの混合ガスを供給する際に、第２ガス供給ノズル６０ｂから反応室４４内にＨ２ガスを供給する。すなわち、反応室４４内におけるＣｌ／Ｈ値を、第１ガス供給ノズル６０ａ内におけるＣｌ／Ｈ値よりも小さくし、図７のａやｂに例示する範囲内、好ましくは成膜速度が最大となるような値に設定する。これにより、反応室４４内において、ＳｉＣｌ４ガスの水素還元反応による分解を促進させ、Ｓｉの析出反応を、ＨＣｌによるＳｉのエッチング反応よりも優勢とし、ウエハ１４上へＳｉＣ膜を効率的にエピタキシャル成長させることができる。
なお、上述のＣｌ／Ｈ値は、エピタキシャル成長時の成長温度や反応室４４内の圧力等
のＳｉＣエピタキシャル膜の成膜条件により異なる。
（４）本実施形態に係る効果
本実施形態によれば、以下に示す効果のうち少なくとも１つ以上の効果を奏する。
（ａ）本実施形態によれば、第１ガス供給ノズル６０ａから反応室４４内にＳｉＣｌ４ガス、Ｈ２ガス及びＣ３Ｈ８ガスの混合ガスを供給する際に、ＳｉＣｌ４ガスに対するＨ２ガスの濃度を小さくするか、流量を少なくする。また、第１ガス供給ノズル６０ａから反応室４４内にＳｉＣｌ４ガス、Ｈ２ガス及びＣ３Ｈ８ガスの混合ガスを供給する際に、第２ガス供給ノズル６０ｂから反応室４４内にＨ２ガスを供給する。これにより、第１ガス供給ノズル６０ａ内におけるＣｌ／Ｈ値を、反応室４４内におけるＣｌ／Ｈ値より大きくする。その結果、第１ガス供給ノズル６０ａ内におけるＳｉＣｌ４ガスの熱分解を抑制でき、第１ガス供給ノズル６０ａ内におけるＳｉの析出を抑制することができる。
（ｂ）本実施形態によれば、第１ガス供給ノズル６０ａから供給するシリコン及び塩素含有ガスとして、ＳｉＣｌ４ガスのように分子中に水素原子を含まないガスを供給する。これにより、シリコン及び塩素含有ガスの熱分解を抑制でき、第１ガス供給ノズル６０ａ内におけるＳｉの析出を抑制できる。これに対し、分子中に水素原子を含むＳｉＨ４ガス等を第１ガス供給ノズル６０ａから供給することとすれば、ＳｉＨ４は比較的低温（例えば９５０℃〜１０５０℃）で熱分解してしまうことから、反応室４４内に供給されるＳｉＨ４ガスが不足してしまったり、第１ガス供給ノズル６０ａ内でのＳｉの析出量が増加してしまったりすることになる。図８は、ＳｉＨ４ガス−Ｈ２ガス反応系の平衡濃度の計算結果を例示するグラフ図であり、図９は、各種Ｓｉ原料ガスの物性を例示する表図である。
（ｃ）本実施形態によれば、上記（ａ）や（ｂ）により、析出したＳｉにより第１ガス供給ノズル６０ａ内が閉塞してしまうことを抑制でき、反応室４４内に安定してガスを供給することができる。
（ｄ）本実施形態によれば、上記（ａ）や（ｂ）により、第１ガス供給ノズル６０ａ内におけるＳｉＣｌ４ガスの分解による消費を抑制でき、ウエハ１４上に供給されるＳｉＣｌ４ガスの不足を抑制することができる。
（ｅ）本実施形態によれば、上記（ａ）や（ｂ）により、第１ガス供給ノズル６０ａ内における異物発生を抑制することができる。そして、反応室４４内への異物の拡散を抑制でき、基板処理の品質を向上させることができる。
（ｆ）本実施形態によれば、上記（ａ）や（ｂ）により、第１ガス供給ノズル６０ａ内をＳｉの融点を越える温度に加熱した場合においても、液化したＳｉが反応室４４内に進入してしまうことを抑制でき、ウエハ１４表面で結晶欠陥が生じる可能性を低減できる。
（ｇ）本実施形態によれば、シリコン及び塩素含有ガスとしてのＳｉＣｌ４ガスと、炭素含有ガスとしてのＣ３Ｈ８ガスとを、第１ガス供給管６２ａ内及び第１ガス供給ノズル６０ａ内で予備混合するようにしている。このため、ウエハ１４に達する前にＳｉＣｌ４ガスとＣ３Ｈ８ガスとを充分に混合させることができ、ＳｉとＣとの組成比率が均一なＳｉＣ膜を形成することができる。なお、例えば炭素含有ガス中に含まれる水素成分によって、シリコン及び塩素含有ガスの水素還元反応が起こるおそれがある場合には、好ましくは、第１ガス供給管６２ａ内及び第１ガス供給ノズル６０ａ内に、塩素を含むガス（例えばＨＣｌガスやＣｌ２ガス）を更に供給することによって、係る水素還元反応を抑制することができる。
（ｈ）本実施形態によれば、第１ガス供給ノズル６０ａの下流側は、サセプタ４８の内壁に沿って立ち上がり、ボート３０の上端付近まで延在するように配設されている。また、第１ガス供給ノズル６０ａの鉛直部分の側壁には、ボート３０に保持された各ウエハ１４の主面に対して平行方向にガスを供給する第１ガス供給孔６８ａが、鉛直方向に複数配列されるように開口されている。これにより、所定の間隔で配列された複数枚のウエハ１４の表面に、効率的かつ均一にガスを供給することができ、ウエハ１４間及びウエハ１４の面内の膜厚均一性をそれぞれ向上させることができる。
（ｉ）本実施形態によれば、第１ガス供給ノズル６０ａ及び第２ガス供給ノズル６０ｂからガスを供給する際に、アウターチューブ４２と内側断熱壁５４との間の空間にＡｒガスを供給する。これにより、第１ガス供給ノズル６０ａ及び第２ガス供給ノズル６０ｂから供給されたガスが、係る空間内に進入してしまうことを抑制でき、アウターチューブ４２の内壁等に不要な生成物が付着してしまうことが防止される。
（ｊ）本実施形態によれば、上記（ａ）〜（ｊ）により、反応室４４内で複数枚のウエハ１４を縦方向に積層して処理する縦型構造を持つ基板処理装置において、ＳｉＣエピタキシャル膜の成膜を行うことが可能になり、安定してＳｉＣエピタキシャル膜を成長させることが可能になる。つまり、基板処理の生産性を向上（スループット向上）させることができる。
＜本発明の第２の実施形態＞
本実施形態では、第１ガス供給ノズル６０ａからＳｉＣｌ４ガス、Ａｒガス及びＣ３Ｈ８ガスの混合ガス（第２混合ガス）を供給し、第２ガス供給ノズル６０ｂからＨ２ガスを供給する点が、上述の実施形態とは異なる。すなわち、第１ガス供給ノズル６０ａ内にキャリアガス（或いは還元ガス）としてのＨ２ガスを供給せず、キャリアガスとしてのＡｒガスを供給する点が、上述の実施形態とは異なる。なお、本実施形態に係る基板処理装置の構成は、第１の実施形態における基板処理装置１０の構成と同一であるため、ここではその説明を省略する。
本実施形態に係るガス供給工程（Ｓ４）では、バルブ７３ａ，９３ａを開き、ＭＦＣ７４ａ，９４ａにより流量制御されたキャリアガスとしてのＡｒガスと、シリコン及び塩素含有ガスとしてのテトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４）ガスとを、第１ガス供給管６２ａ、第１ガス供給ノズル６０ａ及び第１ガス供給孔６８ａを介して反応室４４内に導入する。また、バルブ８３ｃを開き、ＭＦＣ８４ｃにより流量制御された炭素含有ガスとしてのプロパン（Ｃ３Ｈ８）ガスを、第３ガス供給管６２ｃ、第１ガス供給ノズル６０ａ及び第１ガス供給孔６８ａを介して反応室４４内に供給する。このとき、バルブ８３ａ，７３ｃは閉じておく。すなわち、本実施形態では、第１ガス供給ノズル６０ａ内にはＨ２ガスを供給しない。
また、このときバルブ６３ｂを開き、ＭＦＣ６４ｂにより流量制御された還元ガスとしてのＨ２ガスを、第２ガス供給管６２ｂ、第２ガス供給ノズル６０ｂ及び第２ガス供給孔６８ｂを介して反応室４４内に供給する。第２ガス供給管６２ｂからＨ２ガスを供給することで、反応室４４内においてＳｉＣｌ４ガスの水素還元反応を生じさせ、ウエハ１４上へＳｉＣ膜を効率的にエピタキシャル成長させることができる。
なお、本実施形態に係る基板処理工程の処理条件としては、
処理温度：１５００〜１７００℃、
処理圧力：１０〜２００Ｔｏｒｒ、
ＳｉＣｌ４ガス供給流量（合計）：０．１〜１．０ＳＬＭ、
Ｃ３Ｈ８ガス供給流量（合計）：０．１〜１．０ＳＬＭ、
Ａｒガス供給量（合計）：１０〜２０ＳＬＭ、
Ｈ２ガス供給量（合計）：１００〜２００ＳＬＭ、
が例示される。それぞれの処理条件を、それぞれの範囲内のある値で一定に維持することで、ウエハ１４上にＳｉＣ膜がエピタキシャル成長される。
また、本実施形態に係る基板処理工程の他の処理条件としては、
処理温度：１５００〜１７００℃、
処理圧力：１〜１００Ｔｏｒｒ、
ＳｉＣｌ４ガス供給流量（合計）：０．１〜１．０ＳＬＭ、
Ｃ３Ｈ８ガス供給流量（合計）：０．１〜１．０ＳＬＭ、
Ａｒガス供給量（合計）：１０〜２０ＳＬＭ、
Ｈ２ガス供給量（合計）：１００〜２００ＳＬＭ、
が例示される。それぞれの処理条件を、それぞれの範囲内のある値で一定に維持することで、ウエハ１４上にＳｉＣ膜がエピタキシャル成長される。また、処理圧力をこのような圧力とすることで、成膜速度をさらに高めることが出来る。
本実施形態においても、第１ガス供給ノズル６０ａ内におけるＣｌ／Ｈ値が、反応室４４内におけるＣｌ／Ｈ値より大きくなるため、第１の実施形態と同様の効果を奏する。
更に、本実施形態によれば、第１ガス供給ノズル６０ａ内にキャリアガスとしてのＨ２ガスを供給しないため、ＳｉＣｌ４ガスは水素還元反応によって分解され難くなり、主に熱分解によって分解されることとなる。その結果、第１ガス供給ノズル６０ａ内におけるＳｉＣｌ４の分解やＳｉの析出をより効果的に抑制できる。そして、第１ガス供給ノズル６０ａ内を高温（例えば１５００℃以上１７００℃以下）とした場合においても、ＳｉＣｌ４ガスの分解やＳｉの析出をより効果的に抑制できる。図１０は、Ｈ２ガスをキャリアガスとして用いた場合の反応種の平衡濃度の計算結果を例示するグラフ図であり、図１１は、Ａｒガスをキャリアガスとして用いた場合の反応種の平衡濃度の計算結果を例示するグラフ図である。これらの図を比較すると分かるように、Ａｒガスをキャリアガスとして用いた場合には、Ｈ２ガスをキャリアガスとして用いた場合と比べ、例えば１５００℃以上１７００℃以下の温度範囲においても、ＳｉＣｌ４ガスの分解をより効果的に抑制できている。
＜本発明の第３の実施形態＞
本実施形態に係る基板処理装置では、第３のガス供給系が、第１のガス供給部ではなく第２のガス供給部に接続される点が上述の実施形態と異なる。すなわち、第３ガス供給管６２ｃの下流端が、第１ガス供給ノズル６０ａではなく、第２ガス供給ノズル６０ｂの上流端に接続される点が、上述の実施形態と異なる。図１３は、本実施形態に係る基板処理装置１０が備えるガス供給系を例示する構成図である。その他の構成は、第１の実施形態における基板処理装置１０の構成と同一であるため、ここではその説明を省略する。
そして、本実施形態では、第１ガス供給ノズル６０ａからＳｉＣｌ４ガス及びＡｒガスの混合ガス（第３混合ガス）を供給し、第２ガス供給ノズル６０ｂからＣ３Ｈ８ガス及びＨ２ガスの混合ガス（第４混合ガス）を供給する点が上述の実施形態と異なる。つまり、分子中に水素原子を含むＣ３Ｈ８ガスを、第１ガス供給ノズル６０ａではなく、第２ガス供給ノズル６０ｂから供給する点が、上述の実施形態とは異なる。
本実施形態に係るガス供給工程（Ｓ４）では、バルブ７３ａ，９３ａを開き、ＭＦＣ７４ａ，９４ａにより流量制御されたキャリアガスとしてのＡｒガスと、シリコン及び塩素含有ガスとしてのテトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４）ガスとを、第１ガス供給管６２ａ、第１ガス供給ノズル６０ａ及び第１ガス供給孔６８ａを介して反応室４４内に導入する。
また、このときバルブ６３ｂ，７３ｃ，８３ｃを開き、ＭＦＣ６４ｂ，７４ｃ，８４ｃにより流量制御された還元ガスとしてのＨ２ガスと、炭素含有ガスとしてのプロパン（Ｃ３Ｈ８）ガスとを、第２ガス供給管６２ｂ、第２ガス供給ノズル６０ｂ及び第２ガス供給孔６８ｂを介して反応室４４内に供給する。
なお、本実施形態に係る基板処理工程の処理条件としては、
処理温度：１５００〜１７００℃、
処理圧力：１０〜２００Ｔｏｒｒ、
ＳｉＣｌ４ガス供給流量（合計）：０．１〜１．０ＳＬＭ、
Ａｒガス供給量（合計）：１０〜２０ＳＬＭ、
Ｃ３Ｈ８ガス供給流量（合計）：０．１〜１．０ＳＬＭ、
Ｈ２ガス供給量（合計）：１００〜２００ＳＬＭ、
が例示される。それぞれの処理条件を、それぞれの範囲内のある値で一定に維持することで、ウエハ１４上にＳｉＣ膜がエピタキシャル成長される。
なお、本実施形態に係る基板処理工程の他の処理条件としては、
処理温度：１５００〜１７００℃、
処理圧力：１〜１００Ｔｏｒｒ、
ＳｉＣｌ４ガス供給流量（合計）：０．１〜１．０ＳＬＭ、
Ａｒガス供給量（合計）：１０〜２０ＳＬＭ、
Ｃ３Ｈ８ガス供給流量（合計）：０．１〜１．０ＳＬＭ、
Ｈ２ガス供給量（合計）：１００〜２００ＳＬＭ、
が例示される。それぞれの処理条件を、それぞれの範囲内のある値で一定に維持することで、ウエハ１４上にＳｉＣ膜がエピタキシャル成長される。また、処理圧力をこのような圧力とすることで、成膜速度をさらに高めることが出来る。
本実施形態においても、第１ガス供給ノズル６０ａ内におけるＣｌ／Ｈ値が、反応室４４内におけるＣｌ／Ｈ値より大きくなるため、第１及び第２の実施形態と同様の効果を奏する。
更に、本実施形態によれば、第１ガス供給ノズル６０ａ内にキャリアガスとしてのＨ２ガスを供給しないだけではなく、分子中に水素原子を含むＣ３Ｈ８ガスを供給しない。そのため、Ｃ３Ｈ８ガスに含まれる水素成分によってＳｉＣｌ４ガスの水素還元反応が生じてしまうことを回避でき、第１ガス供給ノズル６０ａ内におけるＳｉＣｌ４ガスの分解やＳｉの析出をより効果的に抑制することができる。
＜本発明の第４の実施形態＞
本実施形態では、第１の実施形態に係るガス供給工程（Ｓ３）において、第１ガス供給ノズル６０ａから反応室４４内にＳｉＣｌ４ガス、Ｈ２ガス及びＣ３Ｈ８ガスの混合ガス（第１混合ガス）を供給する際に、バルブ７３ａを更に開き、第１ガス供給ノズル６０ａから反応室４４内にＡｒガスを追加供給するようにする。
本実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果を奏する。
更に、本実施形態によれば、このようにＡｒガスを追加供給することで、第１ガス供給ノズル６０ａ内におけるＣｌ／Ｈ値を変えることなく、第１ガス供給ノズル６０ａから反応室４４内に供給されるガスの総流量を変更することが可能となり、反応室４４内のガスの流速等を自由に調整することが可能となる。なお、Ａｒガスの流量は、例えば１０〜２０ＳＬＭとすることができる。
＜本発明の他の実施形態＞
上述の実施形態では、第２のガス供給口としての第２ガス供給孔６８ｂから塩化水素（ＨＣｌ）ガスをさらに供給するようにしてもよい。この場合、第２ガス供給管６２ｂのバルブ６３ｂの下流側に、ＨＣｌガス供給管の下流端を接続する。ＨＣｌガス供給管には、上流側から順に、ＨＣｌガス供給源、ＭＦＣ及びバルブを設ける（いずれも図示せず）。第２ガス供給孔６８ｂからＨＣｌガスを供給することで、反応室４４内におけるＣｌ量を自在に調整することが可能となり好ましい。
第１ガス供給ノズル６０ａや第２ガス供給ノズル６０ｂから供給するガスは、上記に限らず、目的に応じて適宜変更することができる。
例えば、シリコン及び塩素含有ガスとしてテトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４）ガスを用いたが、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ３）ガス又はジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）ガスを用いても良い。また、シリコン及び塩素含有ガスに代えて、シリコン含有ガスと塩素含有ガスとの混合ガスを用いても良い。シリコン含有ガスとしては、例えばジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）ガス又はトリシラン（Ｓｉ３Ｈ８）ガス等を供給することができる。また、塩素含有ガスとしては、塩化水素（ＨＣｌ）ガス又は塩素（Ｃｌ２）ガス等を供給することができる。なお、上述したように、シリコン及び塩素含有ガス、或いはシリコン含有ガスとしては、例えばＳｉＣｌ４ガスのように、分子中に水素原子を含まないガスを供給することが好ましい。
また、還元ガスとしてＨ２ガスを用いたが、例えばアンモニア（ＮＨ３）ガス等の他の水素含有ガスを用いても良い。
また、上述の実施形態では炭素含有ガスとしてＣ３Ｈ８ガスを用いたが、例えばエチレン（Ｃ２Ｈ４）ガス、プロピレン（Ｃ３Ｈ６）ガス等を用いても良い。
また、キャリアガスあるいはパージガスとして希ガスであるアルゴン（Ａｒ）ガスを用いたが、例えばヘリウム（Ｈｅ）ガス、ネオン（Ｎｅ）ガス、クリプトン（Ｋｒ）ガス、キセノン（Ｘｅ）ガス等を用いても良い。また、希ガスの中でも、原子量が小さい希ガス元素であるＨｅガス、Ｎｅガス、Ａｒガス等を用いることが好ましく、更には安価であるＡｒガスを用いることが好ましい。
また、第１ガス供給ノズル６０ａや第２ガス供給ノズル６０ｂは、それぞれ１本ずつ設ける場合に限られず、複数本ずつ設けても良い。また、第２ガス供給ノズル６０ｂの構成は、上記に限られず、第４ガス供給ノズル６０ｄのようにボート３０の下端付近まで延在するような構成としても良い。また、第１ガス供給ノズル６０ａや第２ガス供給ノズル６０ｂの配置を入れ替えても良い。
また、図示しないが、ｎ型ドープ層を形成するドーパントガスを供給するドーパントガス供給ノズルを反応室４４内に設けてもよい。ドーパントガス供給ノズルは、第１ガス供給ノズル６０ａや第２ガス供給ノズル６０ｂと同様の形状に構成することができる。ドーパントガスとしては、ｎ型ドープ層を形成する例えば窒素（Ｎ２）ガス、ｐ型ドープ層を形成するホウ素含有ガス、アルミニウム含有ガス等を用いることができる。
また、上述の実施形態では、ボート３０に支持されたウエハ１４毎に第１ガス供給孔６８ａ、第２ガス供給孔６８ｂを設けることとしていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、第１ガス供給孔６８ａ又は第２ガス供給孔６８ｂを、少なくともボート３０に支
持されたウエハ１４の側方、例えば磁気コイル５０とウエハ１４との間に、１つ以上設けても良い。また、少なくともボート３０に支持されたウエハ１４の側方に、ウエハ１４数枚ごとに設けても良い。
また、上述の実施形態ではＳｉＣエピタキシャル膜を成長させる場合について説明したが、本発明は係る形態に限定されない。すなわち、シリコン含有ガスを材料として用い、他のエピタキシャル膜、ＣＶＤ膜、ＡＬＤ膜等を成長させる場合にも、本発明は好適に適用可能である。
以上、本発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
＜本発明の好ましい形態＞
以下に、本実施形態に係る好ましい態様を付記する。
［付記１］
所定の間隔で積層された複数の基板を処理する反応室と、
少なくともシリコン含有ガス及び塩素含有ガス、若しくは、シリコン及び塩素含有ガスを供給する第１のガス供給系と、
前記第１のガス供給系に接続される第１のガス供給部であって、前記反応室内の前記基板の主面に対して平行方向にガスを供給する第１のガス供給口を有する第１のガス供給部と、
少なくとも還元ガスを供給する第２のガス供給系と、
前記第２のガス供給系に接続される第２のガス供給部であって、少なくとも第２のガス供給口を有する第２のガス供給部と、
少なくとも炭素含有ガスを供給する第３のガス供給系であって、少なくとも前記第１のガス供給部又は前記第２のガス供給部のいずれかに接続される第３のガス供給系と、
前記第１のガス供給系が前記第１のガス供給部の前記第１のガス供給口から少なくとも前記シリコン含有ガス及び前記塩素含有ガス、若しくは、前記シリコン及び塩素含有ガスを前記反応室内へ供給し、前記第２のガス供給系が前記第２のガス供給部の前記第２のガス供給口から少なくとも前記還元ガスを前記反応室内へ供給し、前記第３のガス供給系が前記第１のガス供給部の前記第１のガス供給口又は前記第２のガス供給部の前記第２のガス供給口から少なくとも前記炭素含有ガスを前記反応室内へ供給し、前記基板に炭化珪素膜を形成するよう制御する制御部と、
を備える基板処理装置。
［付記２］
所定の間隔で積層された複数の基板を反応室内に搬入する工程と、
前記反応室内の前記基板の主面に対して平行方向にガスを供給する第１のガス供給口を有する第１のガス供給部の該第１のガス供給口から少なくともシリコン含有ガス及び塩素含有ガス、若しくは、シリコン及び塩素含有ガスを前記反応室内へ供給し、第２のガス供給部の第２のガス供給口から少なくとも還元ガスを前記反応室内へ供給し、前記第１のガス供給部の前記第１のガス供給口または前記第２のガス供給部の前記第２のガス供給口から少なくとも炭素含有ガスを前記反応室内へ供給し、前記基板に炭化珪素膜を形成する工程と、
前記反応室から前記基板を搬出する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
［付記３］
所定の間隔で積層された複数の基板を反応室内に搬入する工程と、
前記反応室内の前記基板の主面に対して平行方向にガスを供給する第１のガス供給口を有する第１のガス供給部の該第１のガス供給口から少なくともシリコン含有ガス及び塩素含有ガス、若しくは、シリコン及び塩素含有ガスを前記反応室内へ供給し、第２のガス供給部の第２のガス供給口から少なくとも還元ガスを前記反応室内へ供給し、前記第１のガス供給部の前記第１のガス供給口または前記第２のガス供給部の前記第２のガス供給口から少なくとも炭素含有ガスを前記反応室内へ供給し、前記基板に炭化珪素膜を形成する工程と、
前記反応室から前記基板を搬出する工程と、
を有する基板の製造方法。
［付記４］
前記第１のガス供給系は、更に希ガスをも供給するように構成されており、
前記制御部は、前記第１のガス供給系が前記第１のガス供給部の前記第１のガス供給口から少なくとも前記シリコン含有ガスと前記塩素含有ガスとともに前記希ガス、若しくは、前記シリコン及び塩素含有ガスとともに前記希ガスを前記反応室内へ供給するよう制御する付記１に記載の基板処理装置。
［付記５］
前記第１のガス供給系は、更にアルゴンガスをも供給するように構成されており、
前記制御部は、前記第１のガス供給系が前記第１のガス供給部の前記第１のガス供給口から少なくとも前記シリコン含有ガス及び前記塩素含有ガスとともに前記アルゴンガス、若しくは、前記シリコン及び塩素含有ガスとともに前記アルゴンガスを前記反応室内へ供給するよう制御する付記１に記載の基板処理装置。
［付記６］
前記第２のガス供給部は、前記第２のガス供給口が前記反応室内の前記基板の主面に対して平行方向にガスを供給するように構成されている付記１に記載の基板処理装置。
［付記７］
前記第２のガス供給系は、前記還元ガスとして水素ガスを供給するように構成されており、前記制御部は、前記第２のガス供給系が前記第２のガス供給部の前記第２のガス供給口から少なくとも前記水素ガスを前記反応室内へ供給するよう制御する付記１に記載の基板処理装置。
［付記８］
前記第１のガス供給部は、前記反応室内に設けられた、内部にガス流通路を有する第１のガス供給ノズルで構成され、前記第２のガス供給部は、前記反応室内に設けられた内部にガス流通路を有する第２のガス供給ノズルで構成されている付記６に記載の基板処理装置。
［付記９］
前記シリコン含有ガスは、シランガス又はジシラン又はトリシランガスであり、
前記塩素含有ガスは、塩化水素ガス又は塩素ガスであり、
前記炭素含有ガスは、プロパンガス又はエチレンガス又はプロピレンガスであり、
前記シリコン及び塩素含有ガスは、テトラクロロシランガス又は、トリクロロシランガス又はジクロロシランガスである付記１に記載の基板処理装置。
［付記１０］
前記反応室内の温度は、１５００℃以上１７００℃以下であり、
前記反応室内の圧力は、１０Ｔｏｒｒ以上２００Ｔｏｒｒである付記１に記載の基板処
理装置。
［付記１１］
所定の間隔で配列された複数枚の基板を反応室内に搬送する工程と、反応室内に設けられたガス供給ノズルの基板の配列領域に設けられた第１のガス供給口から少なくともシリコン含有ガスと炭素含有ガスと塩素含有ガスを供給し、ガス供給ノズルとは異なる箇所であって、反応室内に設けられた第２のガス供給口から少なくとも還元ガスを供給して基板上に炭化珪素膜を成膜する工程と、を有する半導体装置の製造方法。
［付記１２］
所定の間隔で配列された複数枚の基板を反応室内に搬送する工程と、反応室内に設けられたガス供給ノズルの基板の配列領域に設けられた第１のガス供給口から少なくともシリコン含有ガスと炭素含有ガスと塩素含有ガスと希ガスとを供給し、ガス供給ノズルとは異なる箇所であって、反応室内に設けられた第２のガス供給口から少なくとも還元ガスを供給して基板上に炭化珪素膜を成膜する工程と、を有する半導体装置の製造方法。
［付記１３］
付記１１及び１２において、更に第１の供給口から還元ガスを供給する半導体装置の製造方法。
［付記１４］
付記１１及び１２において、還元ガスは水素ガス又は水素含有ガスであり、好ましくは水素ガスを用いる半導体装置の製造方法。
［付記１５］
付記１２において、希ガスは、ヘリウムガス又はネオンガス又はアルゴンガス又はクリプトンガス又はキセノンガスであり、好ましくはアルゴンガスを用いる半導体装置の製造方法。
［付記１６］
付記１１及び１２において、基板上に炭化珪素膜を成膜する工程では、基板が誘導加熱する半導体装置の製造方法。
［付記１７］
付記１１及び１２において、基板の配列領域に至るまでガス供給ノズルが延在しており、該配列領域に第１のガス供給口が設けられる半導体装置の製造方法。
［付記１８］
付記１１乃至１３において、第１のガス供給口から供給される還元ガスの供給量は、第２のガス供給口から供給される還元ガスの供給量より少ない半導体装置の製造方法。
［付記１９］
付記１１乃至１８において基板上に炭化珪素膜を成膜する工程における基板は１５００℃以上１７００℃以下の温度に加熱されて基板上に炭化珪素膜を成膜する半導体装置の製造方法。
［付記２０］
付記１１乃至１８において、基板上に炭化珪素膜を成膜する工程における反応室内は１０Ｔｏｒｒ以上２００Ｔｏｒｒ以下の圧力で基板上に炭化珪素膜を成膜する半導体装置の製造方法。
［付記２１］
基板を処理する反応室と、反応室内に少なくともシリコン含有ガスと炭素含有ガスと塩素含有ガスとを供給する第１のガス供給系と、反応室内に少なくとも還元ガスを供給する第２のガス供給系と、反応室内に設けられたガス供給ノズルの基板の配列領域に設けられた第１のガス供給口と、反応室内にガス供給ノズルとは異なる箇所に設けられた第２のガス供給口と、第１のガス供給系が反応室内に第１のガス供給口から少なくともシリコン含有ガスと炭素含有ガスと塩素含有ガスを供給し、第２のガス供給系が反応室内に第２のガス供給口から少なくとも還元ガスを供給して基板上に炭化珪素膜を成膜するよう制御するコントローラと、を備える基板処理装置。
［付記２２］
基板を処理する反応室と、反応室内に少なくともシリコン含有ガスと炭素含有ガスと塩素含有ガスと希ガスとを供給する第１のガス供給系と、反応室内に少なくとも還元ガスを供給する第２のガス供給系と、反応室内に設けられたガス供給ノズルの基板の配列領域に設けられた第１のガス供給口と、反応室内にガス供給ノズルとは異なる箇所に設けられた第２のガス供給口と、第１のガス供給系が反応室内に第１のガス供給口から少なくともシリコン含有ガスと炭素含有ガスと塩素含有ガスと希ガスとを供給し、第２のガス供給系が反応室内に第２のガス供給口から少なくとも還元ガスを供給して基板上に炭化珪素膜を成膜するよう制御するコントローラと、を備える基板処理装置。
１０ 基板処理装置
１４ ウエハ（基板）
４４ 反応室
６０ａ 第１ガス供給ノズル（第１のガス供給部）
６０ｂ 第２ガス供給ノズル（第２のガス供給部）
６８ａ 第１ガス供給孔（第１のガス供給口）
６８ｂ 第２ガス供給孔（第２のガス供給口）
１５２ コントローラ（制御部）

Claims (8)

  1. 所定の間隔で積層された複数の基板を処理する反応室と、
    原料ガスとして少なくともシリコン含有ガス及び塩素含有ガス、若しくは、シリコン及び塩素含有ガスを供給する第１のガス供給系と、
    前記第１のガス供給系に接続される第１のガス供給部であって、前記反応室内の前記基板の主面に対して平行方向にガスを供給する第１のガス供給口を有する第１のガス供給部と、
    還元ガスとして少なくとも水素ガスまたは水素含有ガスを供給する第２のガス供給系と、
    前記第２のガス供給系に接続される第２のガス供給部であって、前記反応室内の前記基板の主面に対して平行方向にガスを供給する第２のガス供給口を有する第２のガス供給部と、
    少なくとも炭素含有ガスを供給する第３のガス供給系であって、少なくとも前記第１のガス供給部又は前記第２のガス供給部のいずれかに接続される第３のガス供給系と、
    前記第１のガス供給系が前記第１のガス供給部の前記第１のガス供給口から少なくとも前記原料ガスを前記反応室内へ供給し、前記第２のガス供給系が前記第２のガス供給部の前記第２のガス供給口から少なくとも前記還元ガスを前記反応室内へ供給し、前記第３のガス供給系が前記第１のガス供給部の前記第１のガス供給口又は前記第２のガス供給部の前記第２のガス供給口から少なくとも前記炭素含有ガスを前記反応室内へ供給し、
    供給された塩素と水素の比率によってシリコンの析出による成膜速度が変化することを利用し、シリコンの析出を起こす領域とシリコンの析出を起こさない領域を設定するように前記塩素と水素の比率を制御することで、前記基板に炭化珪素膜を形成するよう制御する制御部と、
    を備える基板処理装置。
  2. 前記第１のガス供給系は、更に希ガスをも供給するように構成されており、
    前記制御部は、前記第１のガス供給系が前記第１のガス供給部の前記第１のガス供給口から少なくとも前記シリコン含有ガスと前記塩素含有ガスとともに前記希ガス、若しくは、前記シリコン及び塩素含有ガスとともに前記希ガスを前記反応室内へ供給するよう制御する請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 前記第１のガス供給系は、更にアルゴンガスをも供給するように構成されており、
    前記制御部は、前記第１のガス供給系が前記第１のガス供給部の前記第１のガス供給口から少なくとも前記シリコン含有ガス及び前記塩素含有ガスとともに前記アルゴンガス、若しくは、前記シリコン及び塩素含有ガスとともに前記アルゴンガスを前記反応室内へ供給するよう制御する請求項１または請求項２に記載の基板処理装置。
  4. 前記第１のガス供給部内における水素原子数に対する塩素原子数の比率を、前記第１のガス供給部内で生じるシリコンのエッチング反応が前記第１のガス供給部内で生じるシリコンの析出反応よりも優勢となるような比率とし、
    前記反応室内における水素原子数に対する塩素原子数の比率を、前記反応室内で生じるシリコンの析出反応が前記反応室内で生じるシリコンのエッチング反応よりも優勢となるような比率とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の基板処理装置。
  5. 前記第１のガス供給部内における前記還元ガスの分圧に対する前記原料ガスの分圧の比率を、前記反応室内における前記還元ガスの分圧に対する前記原料ガスの分圧の比率よりも大きくする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の基板処理装置。
  6. 前記反応室内の温度は、１５００℃以上１７００℃以下であり、
    前記反応室内の圧力は、１０Ｔｏｒｒ以上２００Ｔｏｒｒ以下である請求項１乃至５のいずれか１つに記載の基板処理装置。
  7. 所定の間隔で積層された複数の基板を反応室内に搬入する工程と、
    前記反応室内の前記基板の主面に対して平行方向にガスを供給する第１のガス供給口を有する第１のガス供給部の該第１のガス供給口から原料ガスとして少なくともシリコン含有ガス及び塩素含有ガス、若しくは、シリコン及び塩素含有ガスを前記反応室内へ供給し、前記反応室内の前記基板の主面に対して平行方向にガスを供給する第２のガス供給口を有する第２のガス供給部の該第２のガス供給口から還元ガスとして少なくとも水素ガスまたは水素含有ガスを前記反応室内へ供給し、前記第１のガス供給部の前記第１のガス供給口または前記第２のガス供給部の前記第２のガス供給口から少なくとも炭素含有ガスを前記反応室内へ供給し、前記基板に炭化珪素膜を形成する工程と、
    前記反応室から前記基板を搬出する工程と、を有し、
    前記炭化珪素膜を形成する工程では、供給された塩素と水素の比率によってシリコンの析出による成膜速度が変化することを利用し、シリコンの析出を起こす領域とシリコンの析出を起こさない領域を設定するように前記塩素と水素の比率を制御する
    半導体装置の製造方法。
  8. 所定の間隔で積層された複数の基板を反応室内に搬入する工程と、
    前記反応室内の前記基板の主面に対して平行方向にガスを供給する第１のガス供給口を有する第１のガス供給部の該第１のガス供給口から原料ガスとして少なくともシリコン含有ガス及び塩素含有ガス、若しくは、シリコン及び塩素含有ガスを前記反応室内へ供給し、前記反応室内の前記基板の主面に対して平行方向にガスを供給する第２のガス供給口を有する第２のガス供給部の該第２のガス供給口から還元ガスとして少なくとも水素ガスまたは水素含有ガスを前記反応室内へ供給し、前記第１のガス供給部の前記第１のガス供給口または前記第２のガス供給部の前記第２のガス供給口から少なくとも炭素含有ガスを前記反応室内へ供給し、前記基板に炭化珪素膜を形成する工程と、
    前記反応室から前記基板を搬出する工程と、を有し、
    前記炭化珪素膜を形成する工程では、供給された塩素と水素の比率によってシリコンの析出による成膜速度が変化することを利用し、シリコンの析出を起こす領域とシリコンの析出を起こさない領域を設定するように前記塩素と水素の比率を制御する
    基板の製造方法。
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