JP7440666B2 - 気相成長装置及び気相成長方法 - Google Patents

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Description

本発明は、基板にガスを供給して膜の形成を行う気相成長装置及び気相成長方法に関する。
高品質な半導体膜を形成する方法として、基板の表面に気相成長により単結晶膜を形成するエピタキシャル成長技術がある。エピタキシャル成長技術を用いる気相成長装置では、常圧又は減圧に保持された反応室の中のホルダに基板を載置する。
そして、基板を加熱しながら、膜の原料を含むプロセスガスを、反応室の上部のガス導入部を経由して反応室に供給する。基板の表面ではプロセスガスの熱反応が生じ、基板の表面にエピタキシャル単結晶膜が形成される。
このような気相成長装置では、同一プロセス条件で形成する膜の特性の再現性が得られない場合がある。この原因として、例えば、ウェハ上に供給されるプロセスガスの中の膜の原料の濃度の経時変化があげられる。
特開２０１６－１６２９２１号公報
本発明が解決しようとする課題は、膜の特性の再現性を向上させることが可能な気相成長装置を提供することにある。
本発明の一態様の気相成長装置は、反応室と、前記反応室の中に設けられ基板を載置するホルダと、シリコンと塩素を含む第１のソースガスを前記反応室の中に供給する第１のソースガス流路と、シリコンと塩素を含み、前記第１のソースガスのシリコンの原子濃度よりもシリコンの原子濃度が低いパージガスを前記反応室の中に供給するパージガス流路と、を備える。
本発明の一態様の気相成長装置は、反応室と、前記反応室の中に設けられ基板を載置するホルダと、前記反応室の上に設けられたガス導入部であって、シリコンと塩素を含むソースガスが導入されるソースガス領域と、前記ソースガス領域と前記反応室との間に設けられ、塩素を含むパージガスが導入されるパージガス領域と、前記ソースガス領域と前記パージガス領域との間に設けられる第１の仕切り板と、前記パージガス領域と前記反応室との間に設けられる第２の仕切り板と、前記第１の仕切り板と前記第２の仕切り板とを貫通し、前記ソースガスを前記反応室に供給するソースガス導管と、前記第２の仕切り板を貫通し、前記ソースガス導管が挿入され、前記ソースガス導管との間隙から前記ソースガスのシリコンの原子濃度よりも低い原子濃度のシリコンを含む前記パージガスを前記反応室に供給するパージガス導管と、を含み、前記ソースガス導管と前記第１の仕切り板との間に間隙を有するガス導入部と、を備える。
本発明の一態様の気相成長方法は、反応室と、前記反応室の中に設けられ基板を載置するホルダと、ソースガスを前記反応室の中に供給するソースガス流路と、パージガスを前記反応室の中に供給するパージガス流路と、を備える気相成長装置を用いた気相成長方法であって、前記ソースガス流路から、シリコンと塩素を含むソースガスを前記反応室に供給し、前記パージガス流路から、シリコンと塩素を含み、前記ソースガスよりもシリコンの原子濃度が低いパージガスを前記反応室に供給し、前記基板の表面に炭化珪素膜を形成する。
本発明によれば、膜の特性の再現性を向上させることが可能な気相成長装置が実現できる。
第１の実施形態の気相成長装置の模式断面図。 第１の実施形態の気相成長装置のガス室の一部の拡大模式断面図。 第１の実施形態の気相成長装置のガス室の一部の拡大模式断面図。 第１の実施形態の気相成長装置のガス室の一部の拡大模式断面図。 第１の実施形態の気相成長方法の説明図。 第１の実施形態の気相成長方法の説明図。 第１の実施形態の気相成長方法の説明図。 第１の実施形態の気相成長装置の作用及び効果の説明図。 第１の実施形態の気相成長装置の作用及び効果の説明図。 第１の実施形態の気相成長装置の変形例のガス室の一部の拡大模式断面図。 第１の実施形態の気相成長方法の変形例の説明図。 第１の実施形態の気相成長装置の変形例の作用及び効果の説明図。 第２の実施形態の気相成長装置の模式断面図。 第２の実施形態の気相成長装置のガス室の一部の拡大模式断面図。 第２の実施形態の気相成長方法の説明図。 第２の実施形態の気相成長装置の作用及び効果の説明図。 第３の実施形態の気相成長装置の模式断面図。 第４の実施形態の気相成長装置のガス室の一部の拡大模式断面図。 第４の実施形態の気相成長方法の説明図。 第４の実施形態の気相成長装置のガス室の一部の拡大模式断面図。 第４の実施形態の気相成長装置の作用及び効果の説明図。
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
本明細書中、同一又は類似の部材について、同一の符号を付す場合がある。
本明細書中、気相成長装置が膜の形成が可能に設置された状態での重力方向を「下」と定義し、その逆方向を「上」と定義する。したがって、「下部」とは、基準に対し重力方向の位置、「下方」とは基準に対し重力方向を意味する。そして、「上部」とは、基準に対し重力方向と逆方向の位置、「上方」とは基準に対し重力方向と逆方向を意味する。また、「縦方向」とは重力方向である。
また、本明細書中、「プロセスガス」とは、膜の形成のために用いられるガスの総称であり、例えば、ソースガス、アシストガス、ドーパントガス、キャリアガス、パージガス、及び、それらの混合ガスを含む概念とする。
（第１の実施形態）
第１の実施形態の気相成長装置は、反応室と、反応室の中に設けられ基板を載置するホルダと、シリコンと塩素を含む第１のソースガスを反応室の中に供給する第１のソースガス流路と、シリコンと塩素を含み、第１のソースガスのシリコンの原子濃度よりもシリコンの原子濃度が低いパージガスを反応室の中に供給するパージガス流路と、を備える。
また、第１の実施形態の気相成長装置は、反応室と、反応室の中に設けられ基板を載置するホルダと、反応室の上に設けられたガス導入部であって、シリコンと塩素を含むソースガスが導入されるソースガス領域と、ソースガス領域と反応室との間に設けられ、塩素を含むパージガスが導入されるパージガス領域と、ソースガス領域とパージガス領域との間に設けられる第１の仕切り板と、パージガス領域と反応室との間に設けられる第２の仕切り板と、第１の仕切り板と第２の仕切り板とを貫通し、ソースガスを反応室に供給するソースガス導管と、第２の仕切り板を貫通し、ソースガス導管が挿入され、ソースガス導管との間隙からソースガスのシリコンの原子濃度よりも低い原子濃度のシリコンを含むパージガスを反応室に供給するパージガス導管と、を含み、ソースガス導管と第１の仕切り板との間に間隙を有するガス導入部と、を備える。
図１は、第１の実施形態の気相成長装置の模式断面図である。第１の実施形態の気相成長装置１００は、例えば、単結晶のＳｉＣ基板上に単結晶のＳｉＣ膜をエピタキシャル成長させる枚葉型のエピタキシャル成長装置である。第１の実施形態の気相成長装置１００は、ＳｉＣ基板の表面に、プロセスガスが縦方向に供給される縦型の気相成長装置である。
第１の実施形態の気相成長装置１００は、反応室１０、ガス導入部１２を備える。反応室１０は、サセプタ１４（ホルダ）、回転体１６、回転軸１８、回転駆動機構２０、第１のヒータ２２、リフレクタ２８、支持柱３０、固定台３２、固定軸３４、フード４０、第２のヒータ４２、及びガス排出口４４を含む。ガス導入部１２は、ソースガス領域５１、５２、パージガス領域５３、５４、５５、整流板６０、仕切り板６１、６２、６３、６４、天板６５、ソースガス導管７１、７２、パージガス導管７３、７４、７５、ガスキャップ７６、ソースガス導入口８１、８２、パージガス導入口８３、８４、８５を含む。
サセプタ１４は、ホルダの一例である。仕切り板６３は、第１の仕切り板の一例である。仕切り板６２は、第２の仕切り板の一例である。
ソースガス領域５１及びソースガス導管７１は、ソースガスＧ１の第１のソースガス流路を形成する。ソースガス領域５２及びソースガス導管７２は、ソースガスＧ２の第２のソースガス流路を形成する。パージガス領域５３及びパージガス導管７３、パージガス領域５４及びパージガス導管７４、パージガス領域５５及びパージガス導管７５は、それぞれパージガスＧ３のパージガス流路を形成する。
ソースガスＧ１は、第１のソースガスの一例である。ソースガスＧ２は、第２のソースガスの一例である。
反応室１０は、例えば、ステンレス製である。反応室１０は、円筒形状の壁を有する。反応室１０内で、ウェハＷ上にＳｉＣ膜を形成する。ウェハＷは基板の一例である。
サセプタ１４は、反応室１０の中に設けられる。サセプタ１４には、ウェハＷが載置可能である。サセプタ１４には、中心部に開口部が設けられていても構わない。サセプタ１４は、ホルダの一例である。
サセプタ１４は、例えば、ＳｉＣやカーボン、又は、ＳｉＣやＴａＣでコートしたカーボン等の耐熱性の高い材料で形成される。
サセプタ１４は、回転体１６の上部に固定される。回転体１６は、回転軸１８に固定される。サセプタ１４は、間接的に回転軸１８に固定される。
回転軸１８は、回転駆動機構２０によって回転可能である。回転駆動機構２０により、回転軸１８を回転させることによりサセプタ１４を回転させることが可能である。サセプタ１４を回転させることにより、サセプタ１４に載置されたウェハＷを回転させることが可能である。
回転駆動機構２０により、例えば、ウェハＷを３００ｒｐｍ以上３０００ｒｐｍ以下の回転速度で回転させることが可能である。回転駆動機構２０は、例えば、モータとベアリングで構成される。
第１のヒータ２２は、サセプタ１４の下に設けられる。第１のヒータ２２は、回転体１６内に設けられる。第１のヒータ２２は、サセプタ１４に保持されたウェハＷを下方から加熱する。第１のヒータ２２は、例えば、抵抗加熱ヒータである。第１のヒータ２２は、例えば、櫛形のパターンが施された円板状である。なお、第１のヒータ２２は、ウェハの外周部を加熱する外周ヒータと、ウェハの内周部を加熱する内周ヒータとに分割されていてもよい（不図示）。
リフレクタ２８は、第１のヒータ２２の下に設けられる。リフレクタ２８とサセプタ１４との間に、第１のヒータ２２が設けられる。
リフレクタ２８は、第１のヒータ２２から下方に放射される熱を反射し、ウェハＷの加熱効率を向上させる。また、リフレクタ２８は、リフレクタ２８より下方の部材が加熱されるのを防止する。リフレクタ２８は、例えば、円板状である。リフレクタ２８は、例えば、ＳｉＣで被覆したカーボン等の耐熱性の高い材料で形成される。
リフレクタ２８は、例えば、複数の支持柱３０によって、固定台３２に固定される。固定台３２は、例えば、固定軸３４によって支持される。
回転体１６内には、サセプタ１４を回転体１６から脱着させるために、突き上げピン（図示せず）が設けられる。突き上げピンは、例えば、リフレクタ２８、及び、第１のヒータ２２を貫通する。
第２のヒータ４２は、フード４０と反応室１０の内壁との間に設けられる。第２のヒータ４２は、サセプタ１４に保持されたウェハＷを上方から加熱する。ウェハＷを第１のヒータ２２に加えて第２のヒータ４２で加熱することにより、ウェハＷをＳｉＣ膜の成長に必要とされる温度、例えば、１５００℃以上の温度に加熱することが可能となる。第２のヒータ４２は、例えば、抵抗加熱ヒータである。
フード４０は、例えば、円筒形状である。フード４０は、第２のヒータ４２にプロセスガスが接することを防ぐ機能を備える。フード４０は、例えば、ＳｉＣで被覆したカーボン等の耐熱性の高い材料で形成される。
ガス排出口４４は、反応室１０の底部に設けられる。ガス排出口４４は、ウェハＷ表面でソースガスが反応した後の余剰の反応生成物、及び、余剰のプロセスガスを反応室１０の外部に排出する。ガス排出口４４は、例えば、図示しない真空ポンプに接続される。
また、反応室１０には、図示しないウェハ出入口及びゲートバルブが設けられている。ウェハ出入口及びゲートバルブにより、ウェハＷを反応室１０内に搬入したり、反応室１０外に搬出したりすることが可能である。
ガス導入部１２は、反応室１０の上に設けられる。
ガス導入部１２には、ソースガスＧ１をガス導入部１２の中に導入するための、ソースガス導入口８１が設けられる。第１のソースガスであるソースガスＧ１は、ソースガス導入口８１からソースガス領域５１に導入される。
ガス導入部１２には、ソースガスＧ２をガス導入部１２の中に導入するための、ソースガス導入口８２が設けられる。第２のソースガスであるソースガスＧ２は、ソースガス導入口８２からソースガス領域５２に導入される。
ガス導入部１２には、パージガスＧ３をガス導入部１２の中に導入するための、パージガス導入口８３、８４、８５が設けられる。パージガスＧ３は、パージガス導入口８３からパージガス領域５３に導入される。パージガスＧ３は、パージガス導入口８４からパージガス領域５４に導入される。また、パージガスＧ３は、パージガス導入口８５からパージガス領域５５に導入される。
なお、パージガス導入口８３、８４、８５から、それぞれ、パージガス領域５３、５４、５５に導入されるパージガスＧ３は、ソースガスを含まないガスである。また、パージガス導入口８３、８４、８５から、それぞれ、パージガス領域５３、５４、５５に導入されるパージガスＧ３は、図１において同一の符号で表されているが、アシストガスやキャリアガスなどの流量が独立に制御されてもよい。
ソースガスＧ１は、シリコン（Ｓｉ）のソースガスである。ソースガスＧ１は、シリコン（Ｓｉ）及び塩素（Ｃｌ）を含む。ソースガスＧ１は、例えば、シラン（ＳｉＨ４）、塩化水素（ＨＣｌ）、及び水素ガス（Ｈ２）の混合ガスである。
塩化水素（ＨＣｌ）は、シリコンのクラスター化を抑制するアシストガスである。また、塩化水素は、ソースガスＧ１の流路に堆積するシリコンを含む副生成物をエッチングする機能を有する。
水素ガス（Ｈ２）は、キャリアガスである。キャリアガスとして、例えば、アルゴンガス（Ａｒ）を用いることも可能である。
ソースガスＧ２は、炭素（Ｃ）のソースガスである。ソースガスＧ２は、炭素（Ｃ）を含む。ソースガスＧ２は、例えば、炭化水素を含む。ソースガスＧ２は、例えば、プロパン（Ｃ３Ｈ８）及び水素ガス（Ｈ２）の混合ガスである。
ソースガスＧ２は、例えば、ｎ型不純物のドーパントガスを含む。ｎ型不純物のドーパントガスは、例えば、窒素ガスである。
パージガスＧ３は、反応室１０に供給されたソースガスが、パージガス導管７３、７４、７５の内部に反応室１０側から回り込むことを抑制する機能を有する。すなわち、パージガスＧ３を供給することによって、パージガス導管７３、７４、７５の内部に反応室１０側からソースガスが回り込み、パージガス導管７３、７４、７５の内部に堆積物が形成されることを抑制する。また、パージガスＧ３は、塩素（Ｃｌ）を含む。パージガスＧ３は、例えば、塩化水素（ＨＣｌ）を含む。パージガスＧ３は、例えば、塩化水素（ＨＣｌ）と水素ガス（Ｈ２）の混合ガスである。
塩化水素（ＨＣｌ）は、シリコンを含む副生成物のエッチングガスである。水素ガス（Ｈ２）にかえて、例えば、アルゴンガス（Ａｒ）を用いることも可能である。
パージガスＧ３の塩素の原子濃度は、例えば、第１のソースガスの塩素の原子濃度よりも低い。パージガスＧ３の塩素の原子濃度は、例えば、第１のソースガスの塩素の原子濃度の５分の１以下である。なお、パージガスＧ３は、パージガス領域５３、５４、５５で、それぞれ異なる混合比、異なるガス種を用いてもよい。
ソースガス領域５１には、ソースガスＧ１が導入される。ソースガス領域５１は、パージガス領域５４とパージガス領域５５との間に設けられる。
ソースガス領域５２には、ソースガスＧ２が導入される。ソースガス領域５２は、ソースガス領域５１と反応室１０との間に設けられる。また、ソースガス領域５２は、パージガス領域５３とパージガス領域５４との間に設けられる。
パージガス領域５３には、パージガスＧ３が導入される。パージガス領域５３は、パージガス領域５４と反応室１０との間に設けられる。また、パージガス領域５３は、ソースガス領域５２と反応室１０との間に設けられる。
パージガス領域５４には、パージガスＧ３が導入される。パージガス領域５４は、ソースガス領域５１と反応室１０との間に設けられる。また、パージガス領域５４は、ソースガス領域５１とソースガス領域５２との間に設けられる。
パージガス領域５５には、パージガスＧ３が導入される。パージガス領域５５と反応室１０との間に、ソースガス領域５１が設けられる。
整流板６０は、反応室１０とパージガス領域５３との間に設けられる。整流板６０は、複数の穴６０ａと複数の穴６０ｂを有する。
仕切り板６１は、パージガス領域５３とソースガス領域５２の間に設けられる。仕切り板６１は、複数の穴６１ａを有する。
仕切り板６２は、パージガス領域５４と反応室１０との間に設けられる。仕切り板６２は、ソースガス領域５２とパージガス領域５４との間に設けられる。仕切り板６２は、複数の穴６２ａを有する。
仕切り板６３は、ソースガス領域５１とパージガス領域５４との間に設けられる。仕切り板６３は、穴６３ａを有する。
仕切り板６４は、パージガス領域５５とソースガス領域５１との間に設けられる。仕切り板６４は、複数の穴６４ａを有する。
天板６５は、パージガス領域５５の上に設けられる。
図２は、第１の実施形態の気相成長装置のガス導入部の一部の拡大模式断面図である。図２は、ソースガス導管７１及びパージガス導管７４を含む断面図である。
ソースガス導管７１は、反応室にソースガスＧ１を供給する。ソースガス導管７１は、穴６０ａ、６１ａ、６２ａ、６３ａに挿入される。ソースガス導管７１は、整流板６０、仕切り板６１、６２、６３を貫通する。
ソースガス導管７１は、上端に環状のフランジ７１ａを有する。ソースガス導管７１は、仕切り板６３に対して取り外し可能である。ソースガス導管７１は、フランジ７１ａが仕切り板６３に載置されることで自重を支える。
反応室１０からガス導入部１２への入熱によって、ソースガス導管７１や仕切り板６３は熱膨張するため、ソースガス導管７１と仕切り板６３とは、ねじ等によって固定されていない。ソースガス導管７１と仕切り板６３とをねじ等によって固定してしまうと、熱膨張や歪の違いによって、ソースガス導管７１や仕切り板６３が割れることがあり、好ましくない。したがって、フランジ７１ａと仕切り板６３との接触面において、ソースガス領域５１とパージガス領域５４との間の、完全な気密性を得ることができない。
ソースガス導管７１の外壁は、仕切り板６３と離間する。ソースガス導管７１と仕切り板６３との間に間隙がある。ソースガス導管７１の外壁と仕切り板６３との間の距離（図２中のｄ１）は、例えば、１００μｍ以上１ｍｍ以下である。距離ｄ１は、ソースガス導管７１の中心軸と、穴６３ａの中心とが一致する場合の距離である。
ソースガス導管７１の外壁と仕切り板６３との間の領域、及び、フランジ７１ａと仕切り板６３との接触面は、プロセスガスのリーク経路として機能することがある。例えば、ソースガスＧ１が、フランジ７１ａと仕切り板６３との接触面、及び、ソースガス導管７１の外壁と仕切り板６３との間の領域を通って、ソースガス領域５１からパージガス領域５４にリークすることがある。ソースガスＧ１がパージガス領域５４にリークすることにより、パージガス領域５４にソースガスＧ１が混合する。
パージガス導管７４は、反応室１０にパージガスＧ３を供給する。パージガス導管７４は、穴６０ａ、６１ａ、６２ａに挿入される。パージガス導管７４は、整流板６０、仕切り板６１、６２を貫通する。
パージガス導管７４は、上端に環状のフランジ７４ａを有する。パージガス導管７４は、仕切り板６２に対して取り外し可能である。パージガス導管７４は、フランジ７４ａが仕切り板６２に載置されることで自重を支える。パージガス導管７４の外壁は、仕切り板６２と離間する。
反応室１０からガス導入部１２への入熱によって、パージガス導管７４や仕切り板６２は熱膨張するため、パージガス導管７４と仕切り板６２とは、ねじ等によって固定されていない。パージガス導管７４と仕切り板６２とをねじ等によって固定してしまうと、熱膨張や歪の違いによって、パージガス導管７４や仕切り板６２が割れることがあり、好ましくない。したがって、フランジ７４ａと仕切り板６２との接触面において、ソースガス領域５２とパージガス領域５４との間の、完全な気密性を得ることができない。
パージガス導管７４の内側には、ソースガス導管７１が挿入される。パージガス導管７４とソースガス導管７１は離間する。パージガス導管７４とソースガス導管７１との間に間隙がある。パージガス導管７４とソースガス導管７１との間の間隙が、パージガスＧ３の流路となる。
ガスキャップ７６は、穴６４ａに挿入され、穴６４ａを塞ぐ。ガスキャップ７６はパージガス領域５５とソースガス領域５１との間のプロセスガスの移動を抑制する。
ガスキャップ７６は、上端に環状のフランジ７６ａを有する。ガスキャップ７６は、反応室１０へ向かう導管を有さないことから、反応室１０からガス導入部１２へ入熱する熱量が伝わりにくく、熱膨張も小さい。このためガスキャップ７６は、ガスキャップ７６に備えられた図示しない固定部によって、フランジ７６ａと仕切り板６４との接触面における気密性が得られるよう、固定されてもよい。ガスキャップ７６は取り外し可能である。
図３は、第１の実施形態の気相成長装置のガス導入部の一部の拡大模式断面図である。図３は、ソースガス導管７２及びパージガス導管７３を含む断面図である。
ソースガス導管７２は、反応室にソースガスＧ２を供給する。ソースガス導管７２は、穴６０ａ、穴６１ａに挿入される。ソースガス導管７２は、整流板６０及び仕切り板６１を貫通する。
ソースガス導管７２は、上端に環状のフランジ７２ａを有する。ソースガス導管７２は、仕切り板６１に対して取り外し可能である。ソースガス導管７２は、フランジ７２ａが仕切り板６１に載置されることで自重を支える。ソースガス導管７２の外壁は、仕切り板６１と離間する。
反応室１０からガス導入部１２への入熱によって、ソースガス導管７２や仕切り板６１は熱膨張するため、ソースガス導管７２と仕切り板６１とは、ねじ等によって固定されていない。ソースガス導管７２と仕切り板６１とをねじ等によって固定してしまうと、熱膨張や歪の違いによって、ソースガス導管７２や仕切り板６１が割れることがあり、好ましくない。したがって、フランジ７２ａと仕切り板６１との接触面において、ソースガス領域５２とパージガス領域５３との間の、完全な気密性を得ることができない。
パージガス導管７３は、反応室１０にパージガスＧ３を供給する。パージガス導管７３は、穴６０ａに挿入される。パージガス導管７３は、整流板６０を貫通する。
パージガス導管７３は、上端に環状のフランジ７３ａを有する。パージガス導管７３は、整流板６０に対して取り外し可能である。パージガス導管７３は、フランジ７３ａが整流板６０に載置されることで自重を支える。パージガス導管７３の外壁は、整流板６０と離間する。
パージガス導管７３の内側には、ソースガス導管７２が挿入される。パージガス導管７３とソースガス導管７２は離間する。パージガス導管７３とソースガス導管７２との間が、パージガスＧ３の流路となる。なお、パージガス導管７３は、整流板６０の穴６０ａで置き換えることもできる。
図４は、第１の実施形態の気相成長装置のガス導入部の一部の拡大模式断面図である。図４は、パージガス導管７５及びパージガス導管７４を含む断面図である。
パージガス導管７５は、反応室にパージガスＧ３を供給する。パージガス導管７５は、穴６０ａ、６１ａ、６２ａ、６３ａ、６４ａに挿入される。パージガス導管７５は、整流板６０、仕切り板６１、６２、６３、６４を貫通する。
パージガス導管７５は、上端に環状のフランジ７５ａを有する。パージガス導管７５は、仕切り板６４に対して取り外し可能である。パージガス導管７５は、フランジ７５ａが仕切り板６４に載置されることで自重を支える。
反応室１０からガス導入部１２への入熱によって、パージガス導管７５や仕切り板６４は熱膨張するため、パージガス導管７５と仕切り板６４とは、ねじ等によって固定されていない。パージガス導管７５と仕切り板６４とをねじ等によって固定してしまうと、熱膨張や歪の違いによって、パージガス導管７５や仕切り板６４が割れることがあり、好ましくない。したがって、フランジ７５ａと仕切り板６４との接触面において、パージガス領域５５とソースガス領域５１との間の、完全な気密性を得ることができない。
パージガス導管７５の外壁は、仕切り板６３及び仕切り板６４と離間する。パージガス導管７５の外壁と仕切り板６３との間の距離（図４中のｄ２）、パージガス導管７５の外壁と仕切り板６４との間の距離（図４中のｄ２）は、例えば、１００μｍ以上１ｍｍ以下である。距離ｄ２は、パージガス導管７５の中心軸と、穴６３ａの中心とが一致する場合の距離である。距離ｄ２は、パージガス導管７５の中心軸と、穴６４ａの中心とが一致する場合の距離である。
パージガス導管７５の外壁と仕切り板６４との間の領域、及び、フランジ７５ａと仕切り板６４との接触面は、プロセスガスのリーク経路として機能することがある。例えば、ソースガス領域５１に導入されたソースガスＧ１が、フランジ７５ａと仕切り板６４との接触面、及び、パージガス導管７５の外壁と仕切り板６４との間の領域を通って、ソースガス領域５１からパージガス領域５５にリークすることがある。ソースガスＧ１がパージガス領域５５にリークすることにより、パージガス領域５５にソースガスＧ１が混合する。
パージガス導管７４の内側には、パージガス導管７５が挿入される。パージガス導管７４とパージガス導管７５は離間する。パージガス導管７４とパージガス導管７５との間に間隙がある。パージガス導管７４とパージガス導管７５との間の間隙が、パージガスＧ３の流路となる。
ソースガス導管７１、７２、パージガス導管７３、７４、７５、及びガスキャップ７６は、耐熱性の高い材料、例えば、ＳｉＣで被覆したカーボンで形成される。また、整流板６０、仕切り板６１、６２、６３、６４は、耐熱性の高い材料、例えば、ＳｉＣで被覆したカーボンで形成される。
次に、第１の実施形態の気相成長方法について説明する。第１の実施形態の気相成長方法は、反応室と、反応室の中に設けられ基板を載置するホルダと、ソースガスを反応室の中に供給するソースガス流路と、パージガスを反応室の中に供給するパージガス流路と、を備える気相成長装置を用いた気相成長方法であって、ソースガス流路から、シリコンと塩素を含むソースガスを反応室に供給し、パージガス流路から、シリコンと塩素を含み、ソースガスよりもシリコンの原子濃度が低いパージガスを反応室に供給し、基板の表面に炭化珪素膜を形成する。
第１の実施形態の気相成長方法は、図１に示す気相成長装置１００を用いる。単結晶ＳｉＣのウェハＷの表面に、単結晶のＳｉＣ膜１１（炭化珪素膜）を形成する場合を例に説明する。
図５、図６、及び図７は、第１の実施形態の気相成長方法の説明図である。
最初に、ウェハＷを載置したサセプタ１４を、反応室１０内に搬入する。ウェハＷは、単結晶ＳｉＣである。
次に、ウェハＷを回転駆動機構２０により３００ｒｐｍ以上の回転速度で回転させる。そして、ウェハＷを第１のヒータ２２、及び、第２のヒータ４２により加熱する。
次に、ソースガス導入口８１からソースガスＧ１をソースガス領域５１に導入する。また、ソースガス導入口８２からソースガスＧ２をソースガス領域５２に導入する。また、パージガス導入口８３、８４、８５からパージガスＧ３を、パージガス領域５３、５４、５５に導入する。
以下、ソースガスＧ１がシラン（ＳｉＨ４）、塩化水素（ＨＣｌ）、及び水素ガス（Ｈ２）の混合ガス、ソースガスＧ２がプロパン（Ｃ３Ｈ８）及び水素ガス（Ｈ２）の混合ガス、パージガスＧ３が塩化水素（ＨＣｌ）と水素ガス（Ｈ２）の混合ガスの場合を例に説明する。
後述するように、パージガス領域５４には、ソースガス導管７１の外壁と仕切り板６３との間の領域、及び、フランジ７１ａと仕切り板６３との接触面を介して、ソースガス領域５１から、ソースガスＧ１が混合しやすい。また、パージガス領域５５には、パージガス導管７５の外壁と仕切り板６４との間の領域、及び、フランジ７５ａと仕切り板６４との接触面を介して、ソースガス領域５１から、ソースガスＧ１が混合しやすい。したがって、パージガス領域５４、５５には、シランが少量含まれやすい。すなわち、パージガス領域５４、５５には、シリコンが少量含まれることがある。
パージガス領域５４、５５の中のパージガスＧ３のシリコンの原子濃度は、ソースガス領域５１の中のソースガスＧ１のシリコンの原子濃度よりも低い。パージガス領域５４、５５の中のパージガスＧ３のシリコンの原子濃度は、例えば、ソースガス領域５１のソースガスＧ１のシリコンの原子濃度の１００分の１以下である。
図５に示すように、ソースガスＧ１として供給するシラン、塩化水素、及び水素ガスの混合ガスは、ソースガス領域５１からソースガス導管７１を通って、反応室１０に供給される。ソースガス領域５１及びソースガス導管７１がソースガスＧ１のソースガス流路を形成する。ソースガスＧ１のソースガス流路は、第１のソースガス流路の一例である。
また、図５に示すように、パージガスＧ３である塩化水素と水素ガスの混合ガスは、パージガス領域５４からパージガス導管７４を通って、反応室１０に供給される。パージガスＧ３は、パージガス導管７４とソースガス導管７１との間の間隙を通って、反応室１０に供給される。パージガス領域５４とパージガス導管７４がパージガスＧ３のパージガス流路を形成する。
また、図５に示すように、パージガスＧ３である塩化水素と水素ガスの混合ガスは、パージガス領域５３から整流板６０の穴６０ｂを通って、反応室１０に供給される。
図６に示すように、ソースガスＧ２であるプロパン及び水素ガスの混合ガスは、ソースガス領域５２からソースガス導管７２を通って、反応室１０に供給される。ソースガス領域５２及びソースガス導管７２がソースガスＧ２のソースガス流路を形成する。ソースガスＧ２のソースガス流路は、第２のソースガス流路の一例である。
また、図６に示すように、パージガスＧ３である塩化水素と水素ガスの混合ガスは、パージガス領域５３からパージガス導管７３を通って、反応室１０に供給される。
図７に示すように、パージガスＧ３である塩化水素と水素ガスの混合ガスは、パージガス領域５５からパージガス導管７５を通って、反応室１０に供給される。パージガス領域５５及びパージガス導管７５がパージガスＧ３のパージガス流路を形成する。また、パージガスＧ３である塩化水素と水素ガスの混合ガスは、パージガス領域５４からパージガス導管７４を通って、反応室１０に供給される。パージガス領域５４及びパージガス導管７４がパージガスＧ３のパージガス流路を形成する。
ガス導入部１２から反応室１０に供給されたソースガスＧ１、ソースガスＧ２、及びパージガスＧ３は、ウェハＷの表面に向かうガス流となる。ソースガスＧ１に含まれるＳｉ原子とソースガスＧ２に含まれるＣ原子とが、ウェハＷの表面で反応することにより、ウェハＷの表面に単結晶のＳｉＣ膜１１が形成される。
ＳｉＣ膜１１を形成した後、第１のヒータ２２、及び、第２のヒータ４２による加熱を停止し、ウェハＷの温度を下げる。その後、サセプタ１４とともにウェハＷを反応室１０から搬出する。
次に、第１の実施形態の気相成長装置、及び、気相成長方法の作用及び効果について説明する。
第１の実施形態の気相成長装置１００は、図５に示すように、パージガス導管７４の内側に、ソースガス導管７１が挿入される。ソースガス導管７１とパージガス導管７４が二重管構造を備える。
ソースガス導管７１から反応室１０にソースガスＧ１を供給する際に、ソースガスＧ１を囲むように、パージガス導管７４からパージガスＧ３が反応室１０に供給される。
第１の実施形態の気相成長装置１００は、図６に示すように、パージガス導管７３の内側に、ソースガス導管７２が挿入される。ソースガス導管７２とパージガス導管７３が二重管構造を備える。
ソースガス導管７２から反応室１０にソースガスＧ２を供給する際に、ソースガスＧ２を囲むように、パージガス導管７３からパージガスＧ３が反応室１０に供給される。
第１の実施形態の気相成長装置１００において、図２に示すように、ソースガス導管７１の外壁は、仕切り板６３と距離ｄ１だけ離間している。このため、例えば、ソースガス導管７１が反応室１０側の端部からヒータ４２により加熱され、熱膨張したとしても、ソースガス導管７１又は仕切り板６３が破損することが抑制される。
また、第１の実施形態の気相成長装置１００において、図４に示すように、パージガス導管７５の外壁は、仕切り板６３、６４とそれぞれ距離ｄ２だけ離間している。このため、例えば、パージガス導管７５が反応室１０側の端部から第２のヒータ４２により加熱され、熱膨張したとしても、パージガス導管７５、仕切り板６３、６４が破損することが抑制される。
図８及び図９は、第１の実施形態の気相成長装置の作用及び効果の説明図である。図８は、図５に対応する図である。図９は、図６に対応する図である。
図８に示す構成は、パージガスＧ３が塩素を含まない点で、第１の実施形態の気相成長装置１００と異なる。パージガスＧ３は、例えば、水素ガスである。
図８に示すように、フランジ７１ａと仕切り板６３の接触面、及び、ソースガス導管７１の外壁と仕切り板６３との間の領域は、ガスのリーク経路として機能することがある。すなわち、ソースガスＧ１が、図８において点線矢印で示すように、ソースガス導管７１の外壁と仕切り板６３との間の領域を通って、ソースガス領域５１からパージガス領域５４にリークすることがある。ソースガスＧ１がパージガス領域５４にリークすることにより、パージガス領域５４にソースガスＧ１が混合する。
パージガス領域５４に、ソースガスＧ１であるシラン、塩化水素、及び水素ガスの混合ガスが混合されることにより、図８に示すように、ソースガス導管７１とパージガス導管７４との間に、シリコンを含む副生成物９０が堆積する。
ソースガス導管７１とパージガス導管７４との間に、シリコンを含む副生成物９０が堆積することは、パージガス導管７４を介して反応室１０へ供給されるガスに含まれるシリコンの原子濃度が減少することを意味する。すなわち、反応室１０に供給されるシリコンの量が減少する。したがって、ウェハＷの表面に供給されるシリコンの量も減少する。また、ソースガス導管７１とパージガス導管７４との間に、シリコンを含む副生成物９０が堆積すると、パージガス導管７４を介して反応室１０へ供給されるガスに含まれるシリコンと、シリコンを含む副生成物９０との反応が加速され、パージガス導管７４を介して反応室１０へ供給されるガスに含まれるシリコンの原子濃度が経時的に減少する。よって、ウェハＷの表面に形成されるＳｉＣ膜１１の特性の再現性が低下する。例えば、ＳｉＣ膜１１の膜厚の再現性や、キャリア濃度の再現性が低下する。
図９の構成は、パージガスＧ３が塩素を含まない点で、第１の実施形態の気相成長装置１００と異なる。パージガスＧ３は、例えば、水素ガスである。
図９に示すように、フランジ７５ａと仕切り板６４の接触面、及び、パージガス導管７５の外壁と仕切り板６４との間の領域は、ガスのリーク経路として機能することがある。また、パージガス導管７５の外壁と仕切り板６３との間の領域は、ガスのリーク経路として機能することがある。すなわち、ソースガスＧ１が、図９において点線矢印で示すように、パージガス導管７５の外壁と仕切り板６４との間の領域や、パージガス導管７５の外壁と仕切り板６３との間の領域を通って、ソースガス領域５１からパージガス領域５４、５５にリークすることがある。ソースガスＧ１がパージガス領域５４、５５にリークすることにより、パージガス領域５４、５５にソースガスＧ１が混合する。
特に、パージガス導管７５は、仕切り板６４と接するフランジ７５ａを有しているため、加工精度や熱変形の影響で、仕切り板６３とも同時に接するフランジを備えることができない。したがって、例えば、図８で示した場合と比較してリーク量が大きくなり、パージガス領域５４に混合するソースガスＧ１の量が多くなる。
パージガス領域５４、５５に、ソースガスＧ１であるシラン、塩化水素、及び水素ガスの混合ガスが混合されることにより、図９に示すように、パージガス導管７５の内部、及び、パージガス導管７５とパージガス導管７４との間に、シリコンを含む副生成物９０が堆積する。
パージガス導管７５の内部や、パージガス導管７５とパージガス導管７４との間に、シリコンを含む副生成物９０が堆積すると、反応室１０に供給されるシリコンの量が減少する。したがって、ウェハＷの表面に供給されるシリコンの量も減少する。また、パージガス導管７５の内部や、パージガス導管７５とパージガス導管７４との間に、シリコンを含む副生成物９０が堆積すると、パージガス導管７５やパージガス導管７４を介して反応室１０へ供給されるガスに含まれるシリコンと、シリコンを含む副生成物９０との反応が加速され、パージガス導管７５やパージガス導管７４を介して反応室１０へ供給されるガスに含まれるシリコンの原子濃度が経時的に減少する。よって、ウェハＷの表面に形成されるＳｉＣ膜１１の特性の再現性が低下する。例えば、ＳｉＣ膜１１の膜厚の再現性や、キャリア濃度の再現性が低下する。
第１の実施形態の気相成長装置１００及び気相成長方法では、パージガスＧ３が塩素を含む。パージガスＧ３は、例えば、塩化水素（ＨＣｌ）と水素ガス（Ｈ２）の混合ガスである。
パージガスＧ３が塩素を含むことにより、ソースガスＧ１のリークにより、パージガス領域５４、５５にシリコンを含むガスが混在しても、シリコンの副生成物は塩素によりエッチングされる。したがって、シリコンを含む副生成物９０が反応室１０へのガス流路に堆積することが抑制される。よって、ウェハＷの表面に形成されるＳｉＣ膜１１の特性の再現性が向上する。例えば、ＳｉＣ膜１１の膜厚の再現性や、キャリア濃度の再現性が向上する。
ソースガスＧ１が混合した後のパージガス領域５４、５５におけるパージガスＧ３のシリコンの原子濃度は、ソースガスＧ１のシリコンの原子濃度よりも低い。また、ソースガスＧ１が混合した後のパージガスＧ３の塩素の原子濃度は、ソースガスＧ１の塩素の原子濃度よりも低い。
シリコンのクラスター化を抑制する観点から、ソースガスＧ１の塩素の原子濃度はソースガスＧ１のシリコンの原子濃度の２倍以上であることが好ましく、５倍以上であることがより好ましい。
また、ＳｉＣ膜１１の成長速度の低下を抑制する観点からパージガスＧ３の塩素の原子濃度は、ソースガスＧ１の塩素の原子濃度よりも低いことが好ましい。パージガスＧ３の塩素の原子濃度は、ソースガスＧ１の塩素の原子濃度の２分の１以下であることが好ましく、５分の１以下であることがより好ましい。
シリコンを含む副生成物９０の形成を抑制する観点から、パージガスＧ３の塩素の原子濃度は、ソースガスＧ１の塩素の原子濃度の１００分の１以上であることが好ましく、５０分の１以上であることがより好ましい。
ソースガス導管７１又は仕切り板６３が破損することを抑制する観点から、ソースガス導管７１の外壁と仕切り板６３との間の距離ｄ１は、１００μｍ以上であることが好ましく、２５０μｍ以上であることがより好ましい。
ソースガス導管７１とパージガス導管７４との中心軸のずれを抑制する観点から、ソースガス導管７１の外壁と第３の仕切り板６３との間の距離ｄ１は、１ｍｍ以下であることが好ましく７５０μｍ以下であることがより好ましい。
（変形例）
図１０は、第１の実施形態の気相成長装置の変形例のガス導入部の一部の拡大模式断面図である。図１０は、パージガス導管７５、７４を含む断面図である。図１０は、図４に対応する断面である。
パージガス導管７５は、反応室にパージガスＧ３を供給する。パージガス導管７５は、穴６０ａ、６１ａ、６２ａ、６３ａ、６４ａに挿入される。パージガス導管７５は、整流板６０、仕切り板６１、６２、６３、６４を貫通する。
パージガス導管７５は、上端と下端の間に環状のフランジ７５ａを有する。パージガス導管７５は、仕切り板６３に対して取り外し可能である。パージガス導管７５は、フランジ７５ａが仕切り板６３に載置されることで自重を支える。
パージガス導管７５の外壁は、仕切り板６３、６４と離間する。パージガス導管７５と仕切り板６３、６４との間に間隙がある。
パージガス導管７４の内側には、パージガス導管７５が挿入される。パージガス導管７４とパージガス導管７５は離間する。パージガス導管７４とパージガス導管７５との間の間隙は、パージガスＧ３の流路となる。
図１１は、第１の実施形態の気相成長方法の変形例の説明図である。
ウェハＷの表面にＳｉＣ膜１１を形成する際に、図１１に示すように、パージガスＧ３である塩化水素と水素ガスの混合ガスは、パージガス領域５５からパージガス導管７５を通って、反応室１０に供給される。また、パージガスＧ３である塩化水素と水素ガスの混合ガスは、パージガス領域５４からパージガス導管７４を通って、反応室１０に供給される。
図１２は、第１の実施形態の気相成長装置の変形例の作用及び効果の説明図である。図１２は、図１１に対応する図である。
図１２は、パージガスＧ３が塩素を含まない点で、第１の実施形態の気相成長装置１００の変形例と異なる。パージガスＧ３は、例えば、水素ガスである。
図１２に示すように、フランジ７５ａと仕切り板６３の接触面、及び、パージガス導管７５の外壁と仕切り板６３との間の領域は、ガスのリーク経路として機能することがある。また、パージガス導管７５の外壁と仕切り板６４との間の領域は、ガスのリーク経路として機能することがある。すなわち、ソースガスＧ１が、図１２において点線矢印で示すように、パージガス導管７５の外壁と仕切り板６３との間の領域や、パージガス導管７５の外壁と仕切り板６４との間の領域を通って、ソースガス領域５１からパージガス領域５４、５５にリークすることがある。ソースガスＧ１がパージガス領域５４、５５にリークすることにより、パージガス領域５４、５５にソースガスＧ１が混合する。
特に、パージガス導管７５は、仕切り板６３と接するフランジ７５ａを有しているため、加工精度や熱変形の影響で、仕切り板６４とも同時に接するフランジを備えることができない。したがって、例えば、図９で示した場合と比較して、パージガス領域５５のパージガスＧ３に混合するソースガスＧ１の量が多くなる。
パージガス領域５４、５５に、ソースガスＧ１であるシラン、塩化水素、及び水素ガスの混合ガスが混合されることにより、図１２に示すように、パージガス導管７５の内部、及び、パージガス導管７５とパージガス導管７４との間に、シリコンを含む副生成物９０が堆積する。
パージガス導管７５の内部や、パージガス導管７５とパージガス導管７４との間に、シリコンを含む副生成物９０が堆積すると、反応室１０に供給されるシリコンの量が減少する。したがって、ウェハＷの表面に供給されるシリコンの量も減少する。また、パージガス導管７５の内部や、パージガス導管７５とパージガス導管７４との間に、シリコンを含む副生成物９０が堆積すると、パージガス導管７５やパージガス導管７４を介して反応室１０へ供給されるガスに含まれるシリコンと、シリコンを含む副生成物９０との反応が加速され、パージガス導管７５やパージガス導管７４を介して反応室１０へ供給されるガスに含まれるシリコンの原子濃度が経時的に減少する。よって、ウェハＷの表面に形成されるＳｉＣ膜１１の特性の再現性が低下する。
第１の実施形態の気相成長装置１００及び気相成長方法の変形例では、パージガスＧ３が塩素を含む。パージガスＧ３は、例えば、塩化水素（ＨＣｌ）と水素ガス（Ｈ２）の混合ガスである。
パージガスＧ３が塩素を含むことにより、ソースガスＧ１のリークにより、パージガス領域５４、５５にシリコンを含むガスが混在しても、シリコンの副生成物は塩素によりエッチングされる。したがって、シリコンを含む副生成物９０がガス流路に堆積することが抑制される。よって、ウェハＷの表面に形成されるＳｉＣ膜１１の特性の再現性が向上する。例えば、ＳｉＣ膜１１の膜厚の再現性や、キャリア濃度の再現性が向上する。
以上、第１の実施形態の気相成長装置及び気相成長方法及び変形例によれば、ガス流路におけるシリコンを含む副生成物の堆積を抑制できる。したがって、第１の実施形態の気相成長装置及び気相成長方法によれば、膜の特性の再現性を向上させることが可能となる。
（第２の実施形態）
第２の実施形態の気相成長装置及び気相成長方法は、ソースガスが１種類である点で第１の実施形態の紀伊相成長装置及び気相成長方法と異なる。以下、第１の実施形態と重複する内容については、一部記述を省略する場合がある。
図１３は、第２の実施形態の気相成長装置の模式断面図である。第２の実施形態の気相成長装置２００は、例えば、単結晶のＳｉＣ基板上に単結晶のＳｉＣ膜をエピタキシャル成長させる枚葉型のエピタキシャル成長装置である。第２の実施形態の気相成長装置２００は、ＳｉＣ基板の表面に、プロセスガスが縦方向に供給される縦型の気相成長装置である。
第２の実施形態の気相成長装置２００は、反応室１０、ガス導入部１２を備える。反応室１０は、サセプタ１４（ホルダ）、回転体１６、回転軸１８、回転駆動機構２０、第１のヒータ２２、リフレクタ２８、支持柱３０、固定台３２、固定軸３４、フード４０、第２のヒータ４２、及びガス排出口４４を含む。ガス導入部１２は、ソースガス領域５６、パージガス領域５７、整流板６０、仕切り板６６、天板６５、ソースガス導管７７、パージガス導管７８、ソースガス導入口８６、パージガス導入口８７を含む。
サセプタ１４は、ホルダの一例である。整流板６０は、第２の仕切り板の一例である。仕切り板６６は、第１の仕切り板の一例である。
ソースガス領域５６及びソースガス導管７７は、第１のソースガス流路を形成する。パージガス領域５７及びパージガス導管７８は、パージガス流路を形成する。
ガス導入部１２は、反応室１０の上に設けられる。
ガス導入部１２には、ソースガスＧｘをガス導入部１２の中に導入するための、ソースガス導入口８６が設けられる。ソースガスＧｘは、ソースガス導入口８６からソースガス領域５６に導入される。
ガス導入部１２には、パージガスＧｙをガス導入部１２の中に導入するための、パージガス導入口８７が設けられる。パージガスＧｙは、パージガス導入口８７からパージガス領域５７に導入される。
ソースガスＧｘは、第１のソースガスの一例である。
ソースガスＧｘは、シリコン（Ｓｉ）、炭素（Ｃ）、及び塩素（Ｃｌ）を含む。ソースガスＧｘは、例えば、シラン（ＳｉＨ４）、プロパン（Ｃ３Ｈ８）、塩化水素（ＨＣｌ）、及び水素ガス（Ｈ２）の混合ガスである。
塩化水素（ＨＣｌ）は、シリコンのクラスター化を抑制するアシストガスである。また、塩化水素は、ソースガスＧｘのガス流路に堆積するシリコンを含む副生成物をエッチングする機能を有する。
水素ガス（Ｈ２）は、キャリアガスである。キャリアガスとして、例えば、アルゴンガス（Ａｒ）を用いることも可能である。
ソースガスＧｘは、例えば、ｎ型不純物のドーパントガスを含む。ｎ型不純物のドーパントガスは、例えば、窒素ガスである。
パージガスＧｙは、反応室１０の中の、ソースガスＧｘの流れを安定化させる機能を有する。パージガスＧｙは、塩素（Ｃｌ）を含む。パージガスＧｙは、例えば、塩化水素（ＨＣｌ）を含む。パージガスＧｙは、例えば、塩化水素（ＨＣｌ）と水素ガス（Ｈ２）の混合ガスである。
塩化水素（ＨＣｌ）は、シリコンを含む副生成物のエッチングガスである。水素ガス（Ｈ２）にかえて、例えば、アルゴンガス（Ａｒ）を用いることも可能である。
パージガスＧｙの塩素の原子濃度は、例えば、ソースガスＧｘの塩素の原子濃度よりも低い。パージガスＧｙの塩素の原子濃度は、例えば、ソースガスＧｘの塩素の原子濃度の５分の１以下である。
ソースガス領域５６には、ソースガスＧｘが導入される。
パージガス領域５７には、パージガスＧｙが導入される。パージガス領域５７は、ソースガス領域５６と反応室１０との間に設けられる。
図１４は、第２の実施形態の気相成長装置のガス導入部の一部の拡大模式断面図である。図１４は、ソースガス導管７７及びパージガス導管７８を含む断面図である。
整流板６０は、反応室１０とパージガス領域５７との間に設けられる。整流板６０は、複数の穴６０ａと複数の穴６０ｂを有する。穴６０ａの内側に、パージガス導管７８及びソースガス導管７７が設けられる。パージガス導管７８は、整流板６０の穴６０ａで置き換えることもできる。
仕切り板６６は、パージガス領域５７とソースガス領域５６との間に設けられる。仕切り板６６は、複数の穴６６ａを有する。穴６６ａの内側に、ソースガス導管７７が設けられる。
ソースガス導管７７は、反応室１０にソースガスＧｘを供給する。ソースガス導管７７は、穴６０ａ、６６ａに挿入される。ソースガス導管７７は、整流板６０及び仕切り板６６を貫通する。
ソースガス導管７７は、上端に環状のフランジ７７ａを有する。ソースガス導管７７は、仕切り板６６に対して取り外し可能である。
ソースガス導管７７の外壁は、仕切り板６６と離間する。ソースガス導管７７と仕切り板６６との間に間隙がある。ソースガス導管７７の外壁と仕切り板６６との間の距離（図１４中のｄ３）は、例えば、１０μｍ以上１００μｍ以下である。距離ｄ３は、ソースガス導管７７の中心軸と、穴６６ａの中心とが一致する場合の距離である。
パージガス導管７８は、反応室１０にパージガスＧｙを供給する。パージガス導管７８は、穴６０ａに挿入される。パージガス導管７８は、整流板６０を貫通する。
パージガス導管７８は、上端に環状のフランジ７８ａを有する。パージガス導管７８は、整流板６０に対して取り外し可能である。パージガス導管７８の外壁は、整流板６０と離間する。
パージガス導管７８の内側には、ソースガス導管７７が挿入される。パージガス導管７８とソースガス導管７７は離間する。パージガス導管７８とソースガス導管７７との間の間隙が、パージガスＧｙの流路となる。
図１５は、第２の実施形態の気相成長方法の説明図である。
以下、ソースガスＧｘがシラン（ＳｉＨ４）、プロパン（Ｃ３Ｈ８）、塩化水素（ＨＣｌ）、及び水素ガス（Ｈ２）の混合ガス、パージガスＧｙが塩化水素（ＨＣｌ）と水素ガス（Ｈ２）の混合ガスの場合を例に説明する。
図１５に示すように、ソースガスＧｘであるシラン、プロパン、塩化水素、及び水素ガスの混合ガスは、ソースガス領域５６からソースガス導管７７を通って、反応室１０に供給される。
また、図１５に示すように、パージガスＧｙである塩化水素と水素ガスの混合ガスは、パージガス領域５７からパージガス導管７８を通って、反応室１０に供給される。
図１６は、第２の実施形態の気相成長装置の作用及び効果の説明図である。図１６は、図１５に対応する図である。
図１６に示す構成は、パージガスＧｙが塩素を含まない点で、第２の実施形態の気相成長装置２００と異なる。パージガスＧｙは、例えば、水素ガスである。
図１６に示すように、フランジ７７ａと仕切り板６６の接触面、及び、ソースガス導管７７の外壁と仕切り板６６との間の領域は、ガスのリーク経路として機能することがある。すなわち、ソースガスＧｘが、図１６において点線矢印で示すように、ソースガス導管７７の外壁と仕切り板６６との間の領域を通って、ソースガス領域５６からパージガス領域５７にリークすることがある。ソースガスＧｘがパージガス領域５７にリークすることにより、パージガス領域５７にソースガスＧｘが混合する。
パージガス領域５７に、ソースガスＧｘであるシラン、プロパン、塩化水素、及び水素ガスの混合ガスが混合されることにより、図１６に示すように、ソースガス導管７７とパージガス導管７８との間に、シリコンを含む副生成物９０が堆積する。
ソースガス導管７７とパージガス導管７８との間に、シリコンを含む副生成物９０が堆積することは、パージガス導管７８を介して反応室１０へ供給されるガスに含まれるシリコンの原子濃度が減少することを意味する。すなわち、反応室１０に供給されるシリコンの量が減少する。したがって、ウェハＷの表面に供給されるシリコンの量も減少する。また、ソースガス導管７７とパージガス導管７８との間に、シリコンを含む副生成物９０が堆積すると、パージガス導管７８を介して反応室１０へ供給されるガスに含まれるシリコンと、シリコンを含む副生成物９０との反応が加速され、パージガス導管７８を介して反応室１０へ供給されるガスに含まれるシリコンの原子濃度が経時的に減少する。よって、ウェハＷの表面に形成されるＳｉＣ膜１１の特性の再現性が低下する。例えば、ＳｉＣ膜１１の膜厚の再現性や、キャリア濃度の再現性が低下する。
ソースガスＧｘが混合した後のパージガス領域５７におけるパージガスＧｙのシリコンの原子濃度は、ソースガスＧｘのシリコンの原子濃度よりも低い。また、ソースガスＧｘが混合した後のパージガスＧｙの塩素の原子濃度は、ソースガスＧｘの塩素の原子濃度よりも低い。
シリコンのクラスター化を抑制する観点から、ソースガスＧｘの塩素の原子濃度はソースガスＧｘのシリコンの原子濃度の２倍以上であることが好ましく、５倍以上であることがより好ましい。
ＳｉＣ膜１１の欠陥密度を低減し、ＳｉＣ膜１１の成長速度の低下を抑制する観点からパージガスＧｙの塩素の原子濃度は、ソースガスＧｘの塩素の原子濃度よりも低いことが好ましい。パージガスＧｙの塩素の原子濃度は、ソースガスＧｘの塩素の原子濃度の２分の１以下であることが好ましく、５分の１以下であることがより好ましい。
シリコンを含む副生成物９０の形成を抑制する観点から、パージガスＧｙの塩素の原子濃度は、ソースガスＧｘの塩素の原子濃度の１００分の１以上であることが好ましく、５０分の１以上であることがより好ましい。
ソースガス導管７７又は仕切り板６６が破損することを抑制する観点から、ソースガス導管７７の外壁と仕切り板６６との間の距離ｄ３は、１００μｍ以上であることが好ましく２５０μｍ以上であることがより好ましい。
ソースガス導管７７とパージガス導管７８との中心軸のずれを抑制する観点から、ソースガス導管７７の外壁と仕切り板６６との間の距離ｄ３は、１ｍｍ以下であることが好ましく７５０μｍ以下であることがより好ましい。
以上、第２の実施形態の気相成長装置及び気相成長方法によれば、ガス流路におけるシリコンを含む副生成物の堆積を抑制できる。したがって、第２の実施形態の気相成長装置及び気相成長方法によれば、膜の特性の再現性を向上させることが可能となる。
（第３の実施形態）
第３の実施形態の気相成長装置及び気相成長方法は、気相成長装置が横型の気相成長装置である点で、第２の実施形態の気相成長装置及び気相成長方法と異なる。以下、第１の実施形態又は第２の実施形態と重複する内容については、一部記述を省略する場合がある。
図１７は、第３の実施形態の気相成長装置の模式断面図である。第３の実施形態の気相成長装置３００は、例えば、単結晶のＳｉＣ基板上に単結晶のＳｉＣ膜をエピタキシャル成長させるエピタキシャル成長装置である。第３の実施形態の気相成長装置２００は、ＳｉＣ基板の表面に、プロセスガスがＳｉＣ基板の表面に横方向から供給される横型の気相成長装置である。
第３の実施形態の気相成長装置３００は、反応室１０、ガス導入部１２を備える。反応室１０は、サセプタ１４（ホルダ）、回転軸１８、回転駆動機構２０、ヒータ２３、及びガス排出口４４を含む。ガス導入部１２は、ソースガス領域５６、パージガス領域５７、仕切り板６６、６７、天板６５、ソースガス導管７７、パージガス導管７８、ソースガス導入口８６、パージガス導入口８７を含む。
サセプタ１４は、ホルダの一例である。仕切り板６７は、第２の仕切り板の一例である。仕切り板６６は、第１の仕切り板の一例である。
ソースガス領域５６及びソースガス導管７７は、第１のソースガス流路を形成する。パージガス領域５７及びパージガス導管７８は、パージガス流路を形成する。
サセプタ１４は、反応室１０の中に設けられる。サセプタ１４には、複数のウェハＷが同時に載置可能である。
サセプタ１４は、回転軸１８に固定される。回転駆動機構２０により、回転軸１８を回転させることによりサセプタ１４を回転させることが可能である。サセプタ１４の上に載置された複数のウェハＷが、それぞれ自転する構成とすることも可能である。
ヒータ２３は、サセプタ１４の下に設けられる。ヒータ２３は、例えば、抵抗加熱ヒータである。また、ヒータ２３は誘導加熱式のコイルであってもよい。
ガス排出口４４は、反応室１０の側面に設けられる。ガス排出口４４は、ウェハＷ表面でソースガスが反応した後の余剰の反応生成物、及び、余剰のプロセスガスを反応室１０の側面から外部に排出する。
ガス導入部１２は、反応室１０の上に設けられる。ガス導入部１２の構成は第２の実施形態の気相成長装置２００と同様である。ただし、仕切り板６７は、パージガス導管７８に対応する穴と、それ以外の複数のガス穴を設けた構造であっても良いが、パージガス導管７８に対応する穴だけを設けた構造でも良い。
複数のウェハＷの表面にＳｉＣ膜１１を形成する際、ガス導入部１２から反応室１０に供給されるソースガスＧｘ及びパージガスＧｙは、ウェハＷの表面の水平方向から供給される。
以上、第３の実施形態の気相成長装置及び気相成長方法によれば、第２の実施形態と同様、ガス流路におけるシリコンを含む副生成物の堆積を抑制できる。したがって、第３の実施形態の気相成長装置及び気相成長方法によれば、膜の特性の再現性を向上させることが可能となる。
（第４の実施形態）
第４の実施形態の気相成長装置は、ガス導入部は、ソースガス導管に取り付けられるコンダクタンス調整機構を、更に含む点で、第１の実施形態の気相成長装置と異なる。以下、第１の実施形態と重複する内容については、一部記述を省略する場合がある。
図１８は、第４の実施形態の気相成長装置のガス導入部の一部の拡大模式断面図である。図１８は、ソースガス導管７１及びパージガス導管７４を含む断面図である。図１８は、第１の実施形態の図２に対応する図である。図１８には、反応室１０の外に設けられるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）及び制御部も模式的に図示している。
ソースガス導管７１は、上部にコンダクタンス調整機構７９が取り付けられる。コンダクタンス調整機構７９は、ソースガス導管７１とコンダクタンス調整機構７９との合成コンダクタンスを、ソースガス導管７１に比べて小さくする機能を有する。ソースガス導管７１にコンダクタンス調整機構７９が取り付けられることで、ソースガス導管７１を通って反応室１０に供給されるソースガスＧ１の供給量が低減する。
コンダクタンス調整機構７９は、例えば、所定の内径を有する環状部材である。コンダクタンス調整機構７９の一部は、例えば、ソースガス導管７１に挿入される。
コンダクタンス調整機構７９は、例えば、上端に環状のフランジを有する。コンダクタンス調整機構７９は、ソースガス導管７１に対して取り外し可能である。コンダクタンス調整機構７９は、例えば、フランジがソースガス導管７１のフランジ７１ａに載置されることで自重を支える。
第４の実施形態の気相成長装置は、例えば、ソースガス領域５１及びパージガス領域５４のそれぞれが、圧力センサ９１、９２を有する。圧力センサ９１、９２により、ソースガス領域５１の内圧及びパージガス領域５４の内圧を独立して計測することが可能である。
図１９は、第４の実施形態の気相成長方法の説明図である。
図１９に示すように、ソースガスＧ１として供給するシラン、塩化水素、及び水素ガスの混合ガスは、ソースガス領域５１からコンダクタンス調整機構７９が取り付けられたソースガス導管７１を通って、反応室１０に供給される。ソースガス領域５１及びソースガス導管７１がソースガスＧ１のソースガス流路を形成する。ソースガスＧ１のソースガス流路は、第１のソースガス流路の一例である。
また、図１９に示すように、パージガスＧ３である塩化水素と水素ガスの混合ガスは、パージガス領域５４からパージガス導管７４を通って、反応室１０に供給される。パージガスＧ３は、パージガス導管７４とソースガス導管７１との間の間隙を通って、反応室１０に供給される。パージガス領域５４とパージガス導管７４がパージガスＧ３のパージガス流路を形成する。
また、図１９に示すように、パージガスＧ３である塩化水素と水素ガスの混合ガスは、パージガス領域５３から整流板６０の穴６０ｂを通って、反応室１０に供給される。
第４の実施形態の気相成長方法では、例えば、制御部９３によりパージガス領域５４に供給するパージガスＧ３の中の水素ガスの供給量をマスフローコントローラ９４で調整する。パージガス領域５４に供給するパージガスＧ３の水素ガスの供給量を調整することで、パージガス領域５４の内圧を調整することができる。パージガス領域５４に供給するパージガスＧ３の中の水素ガスの供給量を調整することで、パージガス領域５４の内圧と、ソースガス領域５１の内圧との差を調整することができる。例えば、パージガス領域５４に供給するパージガスＧ３の水素ガスの供給量を増加させることで、パージガス領域５４の内圧を、ソースガス領域５１の内圧と等しく又は高くすることができる。なお、ソースガスＧ１の水素ガス流量をマスフローコントローラ９５で調整してもよい。
図２０は、第４の実施形態の気相成長装置のガス導入部の一部の拡大模式断面図である。図２０は、図１８に対応する図である。
第４の実施形態の気相成長方法では、例えば、コンダクタンス調整機構７９の内径を調整する。コンダクタンス調整機構７９の内径を調整することで、ソースガス導管７１とコンダクタンス調整機構７９との合成コンダクタンスを調整することができる。ソースガス導管７１とコンダクタンス調整機構７９との合成コンダクタンスを調整することで、ソースガス領域５１の内圧を調整することができる。ソースガス導管７１とコンダクタンス調整機構７９との合成コンダクタンスを調整することで、パージガス領域５４の内圧と、ソースガス領域５１の内圧との差を調整することができる。
図２０に示すコンダクタンス調整機構７９の内径は、図１８に示すコンダクタンス調整機構７９の内径よりも大きい。コンダクタンス調整機構７９の内径を大きくすることで、ソースガス導管７１とコンダクタンス調整機構７９との合成コンダクタンスを大きくすることができる。ソースガス導管７１とコンダクタンス調整機構７９との合成コンダクタンスを大きくすることで、ソースガス領域５１の内圧を低くすることができる。ソースガス導管７１とコンダクタンス調整機構７９との合成コンダクタンスを大きくすることで、パージガス領域５４の内圧を、ソースガス領域５１の内圧と等しく又は高くすることができる。
第４の実施形態の気相成長方法では、例えば、独立して計測されるソースガス領域５１の内圧及びパージガス領域５４の内圧に基づき、パージガス領域５４の内圧と、ソースガス領域５１の内圧との差を調整する。
第４の実施形態の気相成長方法では、例えば、ウェハＷの表面に供給されるシリコン含有パーティクルの量に基づき、パージガス領域５４の内圧と、ソースガス領域５１の内圧との差を調整する。このような調整を行う場合、シリコン含有パーティクルの密度が少なくなるように、パージガス領域５４に供給するパージガスＧ３の中の水素ガスの供給量や、ソースガス領域５１に供給するソースガスＧ１の中の水素ガスの供給量、コンダクタンス調整機構７９の内径などを調整すればよいので、ソースガス領域５１及びパージガス領域５４のそれぞれが、圧力センサ９１、９２を備えてなくても良い。ウェハＷの表面に供給されるシリコン含有パーティクルの密度は、例えば、気相成長装置１００にウェハＷを導入し、その後、ウェハＷをＳｉＣ膜の成長温度付近まで昇温させ、更に、ＳｉＣ膜を成長させずに気相成長装置１００から搬出したウェハＷに対して、ラマン分光法や光学顕微鏡などの測定を行うことで評価することができる。ウェハＷの表面に供給されるシリコン含有パーティクルの密度は、１００個／ｃｍ２以下であることが望ましく、１０個／ｃｍ２以下であることがより望ましく、１．０個／ｃｍ２以下であることが更に望ましい。
ソースガス導管７１にコンダクタンス調整機構７９が取り付けられた場合、ウェハＷの表面に形成された単結晶のＳｉＣ膜に、小さなピットやバンプが生じるおそれがある。
図２１は、第４の実施形態の気相成長装置及び気相成長方法の作用及び効果の説明図である。図２１は、図１８に対応する図である。
図２１に示すように、フランジ７１ａと仕切り板６３の接触面、及び、ソースガス導管７１の外壁と仕切り板６３との間の領域は、ガスのリーク経路として機能することがある。すなわち、ソースガスＧ１が、図２１において点線矢印で示すように、ソースガス導管７１の外壁と仕切り板６３との間の領域を通って、ソースガス領域５１からパージガス領域５４にリークすることがある。ソースガスＧ１がパージガス領域５４にリークすることにより、パージガス領域５４にソースガスＧ１が混合する。
パージガス領域５４に、ソースガスＧ１であるシラン、塩化水素、及び水素ガスの混合ガスが混合されることにより、図２１に示すように、ソースガス導管７１とパージガス導管７４との間に、シリコンを含む副生成物９０が堆積する。
第１の実施形態で説明したように、パージガスＧ３に塩素を含めることで、ソースガスＧ１のリークにより、パージガス領域５４にシリコンを含むガスが混在しても、シリコンの副生成物は塩素によりエッチングされる。したがって、シリコンを含む副生成物９０が反応室１０へのガス流路に堆積することが抑制される。
しかし、ソースガス導管７１にコンダクタンス調整機構７９が取り付けられた場合、ソースガス領域５１の内圧が高くなり、パージガス領域５４の内圧と、ソースガス領域５１の内圧との差が大きくなることで、ソースガス領域５１からパージガス領域５４にリークするソースガスＧ１の量が大きくなる。このため、パージガスＧ３の中の塩素による、シリコンを含む副生成物９０の堆積の抑制効果が不十分となり、多量の副生成物９０が形成されるおそれがある。
ガス流路に堆積した多量の副生成物９０の一部が、気相中に放出されることで、ウェハＷの表面に供給されるシリコン含有パーティクルとなると考えられる。また、パージガスＧ３の中のソースガスＧ１の濃度が高くなることにより、シリコン含有パーティクルが、ソースガス導管７１とパージガス導管７４との間で、気相反応により形成される場合もあると考えられる。
ＳｉＣ膜の成長前に、ウェハＷの表面に供給されるシリコン含有パーティクルが付着することで、単結晶のＳｉＣ膜に生ずる小さなピットやバンプの原因になることがある。
第４の実施形態の気相成長装置及び気相成長方法では、パージガス領域５４の内圧と、ソースガス領域５１の内圧との差を調整することで、ソースガス領域５１からパージガス領域５４にリークするソースガスＧ１の量を抑制する。パージガス領域５４の内圧を、ソースガス領域５１の内圧と等しく又は高くすることで、ソースガス領域５１からパージガス領域５４にリークするソースガスＧ１の量を抑制する。したがって、シリコンを含む副生成物９０が反応室１０へのガス流路に堆積することが抑制される。また、ソースガス導管７１とパージガス導管７４との間で生ずる気相反応が抑制される。よって、ウェハＷの表面に供給されるシリコン含有パーティクルが減少し、単結晶のＳｉＣ膜に小さなピットやバンプが生ずることが抑制される。
以上、第４の実施形態の気相成長装置及び気相成長方法によれば、第１の実施形態と同様、ガス流路におけるシリコンを含む副生成物の堆積を抑制できる。したがって、第４の実施形態の気相成長装置及び気相成長方法によれば、膜の特性の再現性を向上させることが可能となる。また、ＳｉＣ膜に小さなピットやバンプが生ずることが抑制される。
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施形態について説明した。上記、実施形態はあくまで、例として挙げられているだけであり、本発明を限定するものではない。また、各実施形態の構成要素を適宜組み合わせてもかまわない。
実施形態では、単結晶のＳｉＣ膜を形成する場合を例に説明したが、多結晶又はアモルファスのＳｉＣ膜の形成にも本発明を適用することが可能である。
また、実施形態では、単結晶ＳｉＣのウェハを基板の一例として説明したが、基板は単結晶ＳｉＣのウェハに限定されるものではない。
また、実施形態では、ｎ型不純物として窒素を例に説明したが、ｎ型不純物として、例えば、リン（Ｐ）を適用することも可能である。また、不純物としてｐ型不純物を適用することも可能である。
また、実施形態では、導管が円筒形状の場合を例に説明したが、導管の形状は円筒形状に限られず、その他の形状であっても構わない。また、実施形態では、導管の開口断面が円形の場合を例に説明したが、導管の開口断面は、円形に限られず、楕円、正方形、長方形など、その他の形状であっても構わない。
実施形態では、同一仕様の異なる気相成長装置の間で、同一プロセス条件で形成する膜の特性の再現性を向上させる場合を例に説明した。しかし、例えば、同一の気相成長装置で、膜の特性に経時変化が生じるような場合に、本発明を用いて、膜の特性の再現性を向上させることも可能である。また、例えば、同一の気相成長装置で、膜の特性の均一性を向上させたい場合に、本発明を用いることも可能である。
実施形態では、取り外し可能なガス管を設けることによりリーク経路が形成される場合を例に説明したが、ガス導入部内にリーク経路が存在するその他の気相成長装置にも、本発明を適用することが可能である。
実施形態では、装置構成や製造方法等、本発明の説明に直接必要としない部分等については記載を省略したが、必要とされる装置構成や製造方法等を適宜選択して用いることができる。その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全ての気相成長装置は、本発明の範囲に包含される。本発明の範囲は、特許請求の範囲及びその均等物の範囲によって定義されるものである。
１０ 反応室
１１ ＳｉＣ膜（炭化珪素膜）
１２ ガス導入部
１４ サセプタ（ホルダ）
５１、５６ ソースガス領域
５３、５４、５５ パージガス領域
６０ 整流板（仕切り板）
５７ パージガス領域
６０ａ、６０ｂ、６２ａ、６３ａ、６４ａ 穴
６２、６３、６４、６７ 仕切り板
７１、７７ ソースガス導管
７４、７５、７８ パージガス導管
７９ コンダクタンス調整機構
１００ 気相成長装置
２００ 気相成長装置
３００ 気相成長装置
Ｇ１ ソースガス
Ｇ２ ソースガス
Ｇ３ パージガス
Ｇｘ ソースガス
Ｇｙ パージガス
Ｗ ウェハ（基板）

Claims (17)

  1. 反応室と、
    前記反応室の中に設けられ基板を載置するホルダと、
    シリコンと塩素を含む第１のソースガスを前記反応室の中に供給する第１のソースガス流路と、
    シリコンと塩素を含み、前記第１のソースガスのシリコンの原子濃度よりもシリコンの原子濃度が低いパージガスを前記反応室の中に供給するパージガス流路と、
    前記第１のソースガス流路と前記パージガス流路との間に設けられたガスのリーク経路と、
    を備える気相成長装置。
  2. 前記パージガスの塩素の原子濃度は、前記第１のソースガスの塩素の原子濃度よりも低い請求項１記載の気相成長装置。
  3. 炭素を含む第２のソースガスを前記反応室の中に供給する第２のソースガス流路を、更に備える請求項１記載の気相成長装置。
  4. 前記パージガスは、水素ガスを含む請求項１記載の気相成長装置。
  5. 反応室と、
    前記反応室の中に設けられ基板を載置するホルダと、
    前記反応室の上に設けられたガス導入部であって、
    シリコンと塩素を含むソースガスが導入されるソースガス領域と、前記ソースガス領域と前記反応室との間に設けられ、塩素を含むパージガスが導入されるパージガス領域と、前記ソースガス領域と前記パージガス領域との間に設けられる第１の仕切り板と、前記パージガス領域と前記反応室との間に設けられる第２の仕切り板と、前記第１の仕切り板と前記第２の仕切り板とを貫通し、前記ソースガスを前記反応室に供給するソースガス導管と、前記第２の仕切り板を貫通し、前記ソースガス導管が挿入され、前記ソースガス導管との間隙から前記ソースガスのシリコンの原子濃度よりも低い原子濃度のシリコンを含む前記パージガスを前記反応室に供給するパージガス導管と、を含み、前記ソースガス導管と前記第１の仕切り板との間に間隙を有するガス導入部と、
    を備える気相成長装置。
  6. 前記ガス導入部は、前記ソースガス導管に取り付けられるコンダクタンス調整機構を、更に含む請求項５記載の気相成長装置。
  7. 前記パージガスの塩素の原子濃度は、前記ソースガスの塩素の原子濃度よりも低い請求項５記載の気相成長装置。
  8. 前記パージガスは、水素ガスを含む請求項５記載の気相成長装置。
  9. 反応室と、前記反応室の中に設けられ基板を載置するホルダと、ソースガスを前記反応室の中に供給するソースガス流路と、パージガスを前記反応室の中に供給するパージガス流路と、前記ソースガス流路と前記パージガス流路との間に設けられたガスのリーク経路と、を備える気相成長装置を用いた気相成長方法であって、
    前記ソースガス流路から、シリコンと塩素を含む前記ソースガスを前記反応室に供給し、
    前記パージガス流路から、シリコンと塩素を含み、前記ソースガスよりもシリコンの原子濃度が低いパージガスを前記反応室に供給し、
    前記基板の表面に炭化珪素膜を形成する気相成長方法。
  10. 前記パージガスの塩素の原子濃度は、前記ソースガスの塩素の原子濃度よりも低い請求項９記載の気相成長方法。
  11. 前記パージガスは、水素ガスを含む請求項９記載の気相成長方法。
  12. 前記ソースガス流路は、前記ソースガスが導入されるソースガス領域と前記ソースガス領域から前記反応室に前記ソースガスを供給するソースガス導管を備え、
    前記パージガス流路は、前記パージガスが導入されるパージガス領域と前記パージガス領域から前記反応室に前記パージガスを供給するパージガス導管を備え、
    前記パージガス領域の内圧は、前記ソースガス領域の内圧以上とする請求項９記載の気相成長方法。
  13. 前記ソースガスは水素ガスを含み、前記パージガスは水素ガスを含み、前記ソースガス領域に導入される水素ガス又は前記パージガス領域に導入される水素ガスの供給量を調整して前記パージガス領域の内圧又は前記ソースガス領域の内圧を調整する請求項１２記載の気相成長方法。
  14. 前記ソースガス導管又は前記パージガス導管のコンダクタンスを調整して前記パージガス領域の内圧又は前記ソースガス領域の内圧を調整する請求項１２記載の気相成長方法。
  15. 前記ソースガス流路は、前記ソースガスが導入されるソースガス領域と前記ソースガス領域から前記反応室に前記ソースガスを供給するソースガス導管を備え、
    前記パージガス流路は、前記パージガスが導入されるパージガス領域と前記パージガス領域から前記反応室に前記パージガスを供給するパージガス導管を備え、
    前記ソースガスは水素ガスを含み、前記パージガスは水素ガスを含み、前記基板の表面に供給されるシリコン含有パーティクルの密度が、１００個／ｃｍ２以下となるように、前記ソースガス領域に導入される水素ガス又は前記パージガス領域に導入される水素ガスの供給量を調整する請求項９記載の気相成長方法。
  16. 前記ソースガス流路は、前記ソースガスが導入されるソースガス領域と前記ソースガス領域から前記反応室に前記ソースガスを供給するソースガス導管を備え、
    前記パージガス流路は、前記パージガスが導入されるパージガス領域と前記パージガス領域から前記反応室に前記パージガスを供給するパージガス導管を備え、
    前記ソースガスは水素ガスを含み、前記パージガスは水素ガスを含み、前記基板の表面に供給されるシリコン含有パーティクルの密度が、１０個／ｃｍ２以下となるように、前記ソースガス領域に導入される水素ガス又は前記パージガス領域に導入される水素ガスの供給量を調整する請求項９記載の気相成長方法。
  17. 前記ソースガス流路は、前記ソースガスが導入されるソースガス領域と前記ソースガス領域から前記反応室に前記ソースガスを供給するソースガス導管を備え、
    前記パージガス流路は、前記パージガスが導入されるパージガス領域と前記パージガス領域から前記反応室に前記パージガスを供給するパージガス導管を備え、
    前記ソースガスは水素ガスを含み、前記パージガスは水素ガスを含み、前記基板の表面に供給されるシリコン含有パーティクルの密度が、１．０個／ｃｍ２以下となるように、前記ソースガス領域に導入される水素ガス又は前記パージガス領域に導入される水素ガスの供給量を調整する請求項９記載の気相成長方法。
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