基板処理装置及び基板の製造方法
【課題】基板表面のダメージを取り除くためのエッチング工程における表面の荒れを抑制する。
【解決手段】反応室を昇温すると共に、反応室が第１温度となった後に複数の基板に第１エッチングガスを供給する第１エッチング工程と、反応室が第１温度より高い第２温度となった後に、第１エッチングガスと共にシリコン原子含有ガスを複数の基板に向けて供給する第２エッチング工程と、反応室が第２温度より高い第３温度となった後に、シリコン原子含有ガス、及び、炭素原子含有ガスを複数の基板に向けて供給し、複数の基板に炭化珪素膜を形成する第１成膜工程を有する。
【解決手段】反応室を昇温すると共に、反応室が第１温度となった後に複数の基板に第１エッチングガスを供給する第１エッチング工程と、反応室が第１温度より高い第２温度となった後に、第１エッチングガスと共にシリコン原子含有ガスを複数の基板に向けて供給する第２エッチング工程と、反応室が第２温度より高い第３温度となった後に、シリコン原子含有ガス、及び、炭素原子含有ガスを複数の基板に向けて供給し、複数の基板に炭化珪素膜を形成する第１成膜工程を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板を処理する基板処理装置、半導体デバイスの製造方法及び基板の製造方法、特に炭化ケイ素（以下、ＳｉＣとする）エピタキシャル膜を基板上に成膜する工程を有する基板処理装置、半導体デバイスの製造方法及び基板製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＳｉＣは、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はシリコン（以下Ｓｉとする）に比べて結晶基板やデバイスの作製が難しいことが知られている。
【０００３】
一方で、ＳｉＣを用いてデバイスを作製する場合は、ＳｉＣ基板の上にＳｉＣエピタキシャル膜を形成したウェーハを用いる。このＳｉＣ基板上にＳｉＣエピタキシャル膜を形成するＳｉＣエピタキシャル成長装置の一例として特許文献１がある。
【０００４】
特許文献１には、複数の基板を高さ方向に配置し、一括してＳｉＣエピタキシャル成長を行う所謂縦型バッチ式熱処理装置が記載されている。
【０００５】
また、一方、特許文献２には、ＳｉＣ基板の表面の研磨傷等によるダメージを取り除くために、ＳｉＣエピタキシャル成長前に水素エッチングを行うことが記載されている。また、当該水素エッチング時に微量のシランを添加することにより表面粗さの少ないＳｉＣ平滑化基板を作成する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−３８８５号公報
【特許文献２】特開２００５−２７７２２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで特許文献２では、基板を１６００℃まで加熱した後、エピタキシャル成長用原料であるシランを微量添加して、エッチングを行っている。しかしながら、特許文献１に記載されるような所謂縦型バッチ式熱処理装置では、その容積が大きく、特にホットウォール式とすると加熱するのに時間がかかる。そのため、処理時間が長くなってしまい、スループットの向上が困難になるという課題が発生する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によれば、複数の基板を高さ方向に並べて保持するボートを反応室内に搬入するボートローディング工程と、前記反応室を昇温すると共に、前記反応室が第１温度となった後に前記複数の基板に第１エッチングガスを供給する第１エッチング工程と、前記第１エッチング工程の後に、前記反応室が前記第１温度より高い第２温度となった後に、前記第１エッチングガスと共にシリコン原子含有ガスを前記複数の基板に向けて供給する第２エッチング工程と、前記第２エッチング工程の後に、前記反応室が前記第２温度より高い第３温度となった後に、前記シリコン原子含有ガス、及び、炭素原子含有ガスを前記複数の基板に向けて供給し、前記複数の基板に炭化珪素膜を形成する第１成膜工程と、前記成膜工程の後に、前記炭化珪素膜が形成された前記複数の基板を保持するボートを前記反応室から搬出するボートアンローディング工程と、を具備する基板の製造方法、又は、半導体デバイスの製造方法が提供される。
【０００９】
また、本発明の他の一態様によれば、複数の基板の処理を行う反応室と、前記複数の基板を保持するボートと、前記複数の基板に成膜ガスを供給するガス供給口を有するガス供給ノズルと、前記反応室を昇温しつつ第１エッチングガスを前記反応室に供給し、その後、前記反応室が前記第１温度になった際に前記第１エッチングガスに加えてシリコン原子含有ガスの前記反応室への供給を開始し、その後、前記反応室が前記第１温度になった際に前記シリコン原子含有ガスと炭素原子含有ガスの前記反応室への供給を開始するように制御するコントローラを具備する基板処理装置が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
表面荒れの少ない基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明が適用される半導体製造装置の斜視図である。
【図２】本発明が適用される処理炉の側面断面図である。
【図３】本発明が適用される処理炉の平面断面図である。
【図４】本発明が適用される半導体製造装置のガス供給ユニットを説明する図である。
【図５】本発明が適用される半導体製造装置の制御構成を示すブロック図である。
【図６】本発明が適用される半導体製造装置の処理炉及びその周辺構造の概略断面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態を示すプロセスシーケンス図である。
【図８】本発明の第２の実施形態を示すプロセスシーケンス図である。
【図９】本発明の第３の実施形態を示すプロセスシーケンス図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態を示すプロセスシーケンス図である。
【図１１】本発明の第５の実施形態を示すプロセスシーケンス図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。以下の実施形態では、基板処理装置の一例であるＳｉＣエピタキシャル成長装置における、高さ方向にＳｉＣウェーハを並べる、所謂バッチ式縦型ＳｉＣエピタキシャル成長装置で説明する。なお、バッチ式縦型ＳｉＣエピタキシャル成長装置とすることで、一度に処理できるＳｉＣウェーハの数が多くなりスループットが向上する。
【００１３】
＜全体構成＞
先ず、図１に於いて、本発明の第１の実施形態に於けるＳｉＣエピタキシャル膜を成膜する基板処理装置、および、半導体デバイスの製造工程の一つであるＳｉＣエピタキシャル膜を成膜する基板の製造方法について説明する。
【００１４】
基板処理装置（成膜装置）としての半導体製造装置１０は、バッチ式縦型熱処理装置であり、主要部が配置される筐体１２を有する。前記半導体製造装置１０には、例えばＳｉＣ等で構成された基板としてのウェーハ１４（図２参照）を収納する基板収容器として、フープ（以下、ポッドと称す）１６がウェーハキャリアとして使用される。前記筐体１２の正面側には、ポッドステージ１８が配置されており、該ポッドステージ１８にポッド１６が搬送される。ポッド１６には、例えば２５枚のウェーハ１４が収納され、蓋が閉じられた状態で前記ポッドステージ１８にセットされる。
【００１５】
前記筐体１２内の正面であって、前記ポッドステージ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。又、該ポッド搬送装置２０の近傍にはポッド収納棚２２、ポッドオープナ２４及び基板枚数検知器２６が配置されている。前記ポッド収納棚２２は前記ポッドオープナ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様に構成されている。前記基板枚数検知器２６は、前記ポッドオープナ２４に隣接して配置され、前記ポッド搬送装置２０は前記ポッドステージ１８と前記ポッド収納棚２２と前記ポッドオープナ２４との間でポッド１６を搬送する。前記ポッドオープナ２４はポッド１６の蓋を開けるものであり、前記基板枚数検知器２６は蓋を開けられたポッド１６内のウェーハ１４の枚数を検知する様になっている。
【００１６】
前記筐体１２内には、基板移載機２８、基板保持具としてのボート３０が配置されている。前記基板移載機２８は、アーム（ツイーザ）３２を有し、図示しない駆動手段により昇降可能且つ回転可能な構造となっている。前記アーム３２は、例えば５枚のウェーハ１４を取出すことができ、前記アーム３２を動かすことにより、前記ポッドオープナ２４の位置に置かれたポッド１６及びボート３０間にてウェーハ１４を搬送する。
【００１７】
前記ボート３０は、例えばカーボングラファイトやＳｉＣ等の耐熱性材料で構成されており、複数枚のウェーハ１４を水平姿勢で、且つ互いに中心を揃えた状態で整列させて縦方向に積上げ、保持する様に構成されている。尚、前記ボート３０の下部には、例えば石英やＳｉＣ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ボート断熱部３４が配置されており、後述する被加熱体４８からの熱が処理炉４０の下方側に伝わりにくくなる様に構成されている（図２参照）。
【００１８】
前記筐体１２内の背面側上部には前記処理炉４０が配置されている。該処理炉４０内に複数枚のウェーハ１４を装填した前記ボート３０が搬入され、熱処理が行われる。
【００１９】
＜処理炉構成＞
次に、図２、図３、図４に於いて、ＳｉＣエピタキシャル膜を成膜する前記半導体製造装置１０の前記処理炉４０について説明する。処理炉４０には、第１のガス供給口６８を有する第１のガス供給ノズル６０、第２のガス供給口７２を有する第２のガス供給ノズル７０、及び第１のガス排気口９０が設けられる。又、不活性ガスを供給する第３のガス供給口３６０、第２のガス排気口３９０が図示されている。
【００２０】
処理炉４０は、石英又はＳｉＣ等の耐熱性材料からなり、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成された反応管４２を備えている。反応管４２の下方には、反応管４２と同心円状にマニホールド３６が配設されている。該マニホールド３６は、例えばステンレス等からなり、上端及び下端が開口した円筒形状に形成されている。該マニホールド３６は、反応管４２を支持する様に設けられている。尚、マニホールド３６と反応管４２との間には、シール部材としてのＯリング（図示せず）が設けられている。マニホールド３６が図示しない保持体に支持されることにより、反応管４２は垂直に据付けられた状態になっている。該反応管４２とマニホールド３６により、反応容器が形成されている。
【００２１】
処理炉４０は、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成された被誘導体４８及び磁場発生部としての誘導コイル５０を具備している。被誘導体４８の筒中空部には、反応室４４が形成れており、ＳｉＣ等で構成された基板としてのウェーハ１４を保持したボート３０を収納可能に構成されている。また、図２の下枠内に示されるように、ウェーハ１４は、円環状の下部ウェーハホルダ１５に保持され、上面を円板状の上部ウェーハホルダ１５ａで覆われた状態でボート３０に保持されるとよい。これにより、ウェーハ上部から落下しているパーティクルからウェーハ１４を守ることができると共に、成膜面（ウェーハ１４の下面）に対して裏面側の成膜を抑制することができる。また、ウェーハホルダ１５の分ボート柱から成膜面を離すことができ、ボート柱の影響を小さくすることができる。ボート３０は、水平姿勢で、且つ、互いに中心を揃えた状態で縦方向に整列するようにウェーハホルダ１５に保持されたウェーハ１４を保持するよう構成されている。被誘導体４８は、該反応管４２の外側に設けられた誘導コイル５０により発生される磁場によって加熱される様になっており、被誘導体４８が発熱することにより、反応室４４内が加熱される様になっている。
【００２２】
被誘導体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図示しない温度センサが設けられている。誘導コイル５０及び温度センサは、温度制御部５２と電気的に接続されており、温度センサにより検出された温度情報に基づき、誘導コイル５０への通電具合が調節されることで、反応室４４内の温度が所望の温度分布となる様所定のタイミングにて制御される様構成されている（図５参照）。
【００２３】
尚、好ましくは、反応室４４内に於いて前記第１及び第２のガス供給ノズル６０，７０と第１のガス排気口９０との間であって、前記被加熱体４８とウェーハ１４との間には、被加熱体４８とウェーハ１４との間の空間を埋める様、鉛直方向に延在し断面が円弧状の構造物３００を反応室４４内に設けるのがよい。例えば、図３に示す様に、対向する位置にそれぞれ構造物３００を設けることで、第１及び第２のガス供給ノズル６０，７０から供給されるガスが、被誘導体４８の内壁に沿ってウェーハ１４を迂回するのを防止することができる。構造物３００としては、好ましくは断熱材若しくはカーボンフェルト等で構成すると、耐熱及びパーティクルの発生を抑制することができる。
【００２４】
反応管４２と被誘導体４８との間には、例えば誘電されにくいカーボンフェルト等で構成された断熱材５４が設けられ、該断熱材５４を設けることにより、被誘導体４８の熱が反応管４２或は該反応管４２の外側へ伝達するのを抑制することができる。
【００２５】
又、誘導コイル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為の、例えば水冷構造である外側断熱壁５５が反応室４４を囲む様に設けられている。更に、外側断熱壁５５の外側には、誘導コイル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５８が設けられている。
【００２６】
図２に示す様に、被誘導体４８とウェーハ１４との間には、少なくとも１つの第１のガス供給口６８が設けられた第１のガス供給ノズル６０が設置される。又、被誘導体４８とウェーハ１４との間の第１のガス供給ノズル６０とは異なる箇所には、少なくとも１つの第２のガス供給口７２が設けられた第２のガス供給ノズル７０が設けられる。また、第１のガス排気口９０も同様に被加熱体４８とウェーハ１４との間に配置される。又、反応管４２と断熱材５４との間に、第３のガス供給口３６０及び第２のガス排気口３９０が配置されている。なお、第１のガス供給ノズル６０及び第２のガス供給ノズル７０から供給されるガス種については、後述する。
【００２７】
第１のガス供給口６８及び第１のガス供給ノズル６０は、例えばカーボングラファイトで構成され、反応室４４内に設けられる。又、第１のガス供給ノズル６０は、マニホールド３６を貫通する様に該マニホールド３６に取付けられている。該第１のガス供給ノズル６０は、第１のガスライン２２２を介してガス供給ユニット２００に接続される。
【００２８】
前記第２のガス供給口７２は、例えばカーボングラファイトで構成され、反応室４４内に設けられる。また、第２のガス供給ノズル７０は、マニホールド３６を貫通する様に、該マニホールド３６に取付けられている。また、第２のガス供給ノズル７０は、第２のガスライン２６０を介してガス供給ユニット２００に接続されている。
【００２９】
又、第１のガス供給ノズル６０及び第２のガス供給ノズル７０に於いて、基板の配列領域に第１のガス供給口６８及び第２のガス供給口７２が１つ設けられていてもよく、ウェーハ１４の所定枚数毎に設けられていてもよい。
【００３０】
＜排気系＞
図３に示す様に、第１のガス排気口９０が、ボート３０より下部に設けられ、マニホールド３６には、第１のガス排気口９０に接続されたガス排気管２３０が貫通する様設けられている。該ガス排気管２３０の下流側には、図示しない圧力検出器としての圧力センサ及び、圧力調整器としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２１４を介して真空ポンプ等の真空排気装置２２０が接続されている。圧力センサ及びＡＰＣバルブ２１４には、圧力制御部９８が電気的に接続されており、該圧力制御部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２１４の開度を調整し、処理炉４０内の圧力が所定の圧力となる様所定のタイミングにて制御する様に構成されている（図５参照）。
【００３１】
上記した様に、第１のガス供給口６８及び第２のガス供給口７２から供給されたガスはＳｉ又はＳｉＣで構成されたウェーハ１４に対し平行に流れ、第１のガス排気口９０より排気されるので、ウェーハ１４全体が効率的且つ均一にガスに晒される。
【００３２】
また、ボート３０の下には、反応室からの輻射熱によりマニホールド３６等が加熱されないようにボート断熱部３４Ａが設けられる。また、本実施形態では、反応室にて加熱された成膜ガスが高温のままマニホールド３６等に到達しないように、成膜ガスと熱交換を行い、成膜ガスの温度を下げるための熱交換部が設けられている。具体的には、ボート断熱部３４Ａを中空筒状とし、その側面に沿って成膜ガスが排気されるようにしている。このようにボート断熱部３４Ａを筒状とすることで排気される成膜ガスとの接触面積が大きくなり熱交換の効率が向上する。また、当該ボート断熱部３４Ａを囲むように、第１熱交換部３４Ｂ、及び、ガス供給ノズル６０（７０）の下部に設けられた第２熱交換部が設けられる。これらの第１熱交換部３４Ｂ及び第２熱交換部３４Ｃは、ボート断熱部３４Ａと間隙を有するように配置され、また、排気される成膜ガスの流路を反応質内における成膜ガスの流路より狭くしている。これにより、成膜ガスは、狭い流路を介して排気されるので、より熱交換の効率が良くなる。
【００３３】
又、図３に示す様に、第３のガス供給口３６０は反応管４２と断熱材５４との間に配置され、マニホールド３６を貫通する様に取付けられている。更に、第２のガス排気口３９０が、反応管４２と断熱材５４との間であり、第３のガス供給口３６０に対して対向する様に配置され、第２のガス排気口３９０はガス排気管２３０に接続されている。第３のガス供給口３６０は、マニホールド３６を貫通する第３のガスライン２４０に形成され、第３のガスラインは、ガス供給ユニット２００に接続される。また、図４に示されるように、第３のガスラインは、バルブ２１２ｆ、ＭＦＣ２１１ｆを介してガス供給源２１０ｆと接続されている。該ガス供給源２１０ｆからは不活性ガスとして、例えば希ガスのＡｒガスが供給され、ＳｉＣエピタキシャル膜成長に寄与するガスが反応管４２と断熱材５４との間に進入するのを防ぎ、反応管４２の内壁又は断熱材５４の外壁に不要な生成物が付着するのを防止することができる。
【００３４】
又、反応管４２と断熱材５４との間に供給された不活性ガスは、第２のガス排気口３９０よりガス排気管２３０の下流側にあるＡＰＣバルブ２１４を介して真空排気装置２２０から排気される。
【００３５】
＜各ガス供給系に供給されるガスの詳細＞
次に、図４を用いて、第１のガス供給系及び第２のガス供給系について説明する。図４に示されるように、該第１のガスライン２２２は、ＳｉＨ４ガス、ＨＣｌガス、不活性ガスに対して流量制御器（流量制御手段）としてのマスフローコントローラ（以下ＭＦＣとする）２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃ、及び、バルブ２１２ａ，２１２ｂ，２１２ｃを介して、例えばＳｉＨ４ガス供給源２１０ａ、ＨＣｌガス供給源２１０ｂ、不活性ガス供給源２１０ｃに接続されている。
【００３６】
上記構成により、ＳｉＨ４ガス、ＨＣｌガス、不活性ガスのそれぞれの供給流量、濃度、分圧、供給タイミングを反応室４４内に於いて制御することができる。バルブ２１２ａ，２１２ｂ，２１２ｃ、ＭＦＣ２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃは、ガス流量制御部７８に電気的に接続されており、それぞれ供給するガスの流量が所定流量となる様に、所定のタイミングにて制御される様になっている（図５参照）。尚、ＳｉＨ４ガス、ＨＣｌガス、不活性ガスのそれぞれのガス供給源２１０ａ，２１０ｂ、２１０ｃ、バルブ２１２ａ，２１２ｂ、２１２ｃ、ＭＦＣ２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃ、第１のガスライン２２２、第１のガス供給ノズル６０及び該第１のガス供給ノズル６０に少なくとも１つ設けられる第１のガス供給口６８により、ガス供給系として第１のガス供給系が構成される。
【００３７】
また、第２のガスライン２６０は、Ｃ（炭素）原子含有ガスとして、例えばＣ３Ｈ８ガスに対して流量制御手段としてのＭＦＣ２１１ｄ及びバルブ２１２ｄを介してＣ３Ｈ８ガス供給源２１０ｄに接続され、還元ガスとして、例えばＨ２ガスに対して流量制御手段としてのＭＦＣ２１１ｅ及びバルブ２１２ｅを介してＨ２ガス供給源２１０ｅに接続されている。
【００３８】
上記構成により、Ｃ３Ｈ８ガス、Ｈ２ガスの供給流量、濃度、分圧を反応室４４内に於いて制御することができる。バルブ２１２ｄ，２１２ｅ、ＭＦＣ２１１ｄ，２１１ｅは、ガス流量制御部７８に電気的に接続されており、供給するガス流量が所定の流量となる様、所定のタイミングにて制御される様になっている（図５参照）。尚、Ｃ３Ｈ８ガス、Ｈ２ガスのガス供給源２１０ｄ，２１０ｅ、バルブ２１２ｄ，２１２ｅ、ＭＦＣ２１１ｄ，２１１ｅ、第２のガスライン２６０、第２のガス供給ノズル７０、第２のガス供給口７２により、ガス供給系として第２のガス供給系が構成される。
【００３９】
このように、Ｓｉ原子含有ガスとＣ原子含有ガスを異なるガス供給ノズルから供給することにより、ガス供給ノズル内では、ＳｉＣ膜が堆積しないようにすることができる。なお、Ｓｉ原子含有ガス及びＣ原子含有ガスの濃度や流速を調整したい場合は、夫々適切なキャリアガスを供給すればよい。
【００４０】
更に、Ｓｉ原子含有ガスを、より効率的に使用するため水素ガスのような還元ガスを用いる場合がある。この場合、還元ガスは、Ｃ原子含有ガスを供給する第２のガス供給ノズル７０を介して供給することが望ましい。このように還元ガスをＣ原子含有ガスと共に供給し、反応室４４内でＳｉ原子含有ガスと混合することにより、還元ガスが少ない状態となるためＳｉ原子含有ガスの分解を成膜時と比較して抑制することができ、第１のガス供給ノズル内におけるＳｉ膜の堆積を抑制することが可能となる。この場合、還元ガスをＣ原子含有ガスのキャリアガスとして用いることが可能となる。なお、Ｓｉ原子含有ガスのキャリアとしては、アルゴン（Ａｒ）のような不活性ガス（特に希ガス）を用いることにより、Ｓｉ膜の堆積を抑制することが可能となる。
【００４１】
更に、第１のガス供給ノズル６０には、ＨＣｌのような塩素原子含有ガスを供給することが望ましい。このようにすると、Ｓｉ原子含有ガスが熱により分解し、第１のガス供給ノズル内に堆積可能な状態となったとしても、塩素によりエッチングモードとすることが可能となり、第１のガス供給ノズル内へのＳｉ膜の堆積をより抑制することが可能になる。また、塩素原子含有ガスには、堆積した膜をエッチングする効果もあり、第１のガス供給口６８の閉塞を抑制することが可能となる。
【００４２】
なお、ＳｉＣエピタキシャル膜を形成する際に流すＣｌ（塩素）原子含有ガスとしてＨＣｌガスを例示したが、塩素ガスを用いてもよい。
【００４３】
又、上述ではＳｉＣエピタキシャル膜を形成する際に、Ｓｉ（シリコン）原子含有ガスとＣｌ（塩素）原子含有ガスとを供給したが、Ｓｉ原子とＣｌ原子を含むガス、例えばテトラクロロシラン（以下ＳｉＣｌ４とする）ガス、トリクロロシラン（以下ＳｉＨＣｌ３）ガス、ジクロロシラン（以下ＳｉＨ２Ｃｌ２）ガスを供給してもよい。また、言うまでもないが、これらのＳｉ原子及びＣｌ原子を含むガスは、Ｓｉ原子含有ガスでも有り、又は、Ｓｉ原子含有ガス及びＣｌ原子含有ガスの混合ガスともいえる。特に、ＳｉＣｌ４は、熱分解される温度が比較的高いため、ノズル内のＳｉ消費抑制の観点から望ましい。
【００４４】
又、上述ではＣ（炭素）原子含有ガスとしてＣ３Ｈ８ガスを例示したが、エチレン（以下Ｃ２Ｈ４とする）ガス、アセチレン（以下Ｃ２Ｈ２とする）ガスを用いてもよい。
【００４５】
また、還元ガスとしてＨ２ガスを例示したが、これに限らず他のＨ（水素）原子含有ガスを用いても良い。更には、キャリアガスとしては、Ａｒ（アルゴン）ガス、Ｈｅ（ヘリウム）ガス、Ｎｅ（ネオン）ガス、Ｋｒ（クリプトン）ガス、Ｘｅ（キセノン）ガス等の希ガスのうち少なくとも１つを用いてもよいし、上記したガスを組合わせた混合ガスを用いてもよい。
【００４６】
なお、以下の説明では、第１のガス供給口６８からは、シリコン原子含有ガスとしてのＳｉＣｌ４ガス及び塩素原子含有ガスとしてのＨＣｌガスを供給し、第２のガス供給口７２からは、炭素原子含有ガスとしてのＣ３Ｈ８ガス、及び、還元ガスとしてのＨ２ガスを供給することとして説明する。
【００４７】
＜処理炉の周辺構成＞
次に、図６に於いて、処理炉４０及びその周辺の構成について説明する。該処理炉４０の下方には、該処理炉４０の下端開口を気密に閉塞する為の炉口蓋体としてシールキャップ１０２が設けられている。該シールキャップ１０２は、例えばステンレス等の金属製であり、円盤状に形成されている。該シールキャップ１０２の上面には、処理炉４０の下端と当接するシール材としてのＯリング（図示せず）が設けられている。シールキャップ１０２には回転機構１０４が設けられ、該回転機構１０４の回転軸１０６はシールキャップ１０２を貫通してボート３０に接続されており、該ボート３０を回転させることでウェーハ１４を回転させる様に構成されている。
【００４８】
又、シールキャップ１０２は処理炉４０の外側に設けられた昇降機構として、後述する昇降モータ１２２によって垂直方向に昇降される様に構成されており、これにより前記ボート３０を処理炉４０に対して搬入搬出することが可能となっている。回転機構１０４及び昇降モータ１２２には、駆動制御部１０８が電気的に接続されており、所定の動作をする様所定のタイミングにて制御する様構成されている（図５参照）。
【００４９】
予備室としてのロードロック室１１０の外面に下基板１１２が設けられている。該下基板１１２には、昇降台１１４と摺動自在に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が設けられている。又、下基板１１２に立設した前記ガイドシャフト１１６及びボール螺子１１８の上端には上基板１２０が設けられている。ボール螺子１１８は、上基板１２０に設けられた昇降モータ１２２によって回転され、ボール螺子１１８が回転されることで昇降台１１４が昇降する様になっている。
【００５０】
該昇降台１１４には中空の昇降シャフト１２４が垂設され、昇降台１１４と昇降シャフト１２４の連結部は気密となっており、該昇降シャフト１２４は昇降台１１４と共に昇降する様になっている。昇降シャフト１２４はロードロック室１１０の天板１２６を遊貫し、昇降シャフト１２４が貫通する天板１２６の貫通孔は、昇降シャフト１２４が天板１２６と接触することがない様充分な隙間が形成されている。
【００５１】
又、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の周囲を覆う様に伸縮性を有する中空伸縮体としてベローズ１２８が設けられ、該ベローズ１２８によりロードロック室１１０が気密に保たれる様になっている。尚、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、ベローズ１２８の内径は昇降シャフト１２４の外径に比べて充分に大きく、伸縮の際に前記ベローズ１２８と昇降シャフト１２４が接触することがない様に構成されている。
【００５２】
該昇降シャフト１２４の下端には、昇降基板１３０が水平に固着され、該昇降基板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る。昇降基板１３０と駆動部カバー１３２とで駆動部収納ケース１３４が構成され、この構成により該駆動部収納ケース１３４内部はロードロック室１１０内の雰囲気と隔離される。
【００５３】
又、駆動部収納ケース１３４の内部には前記ボート３０の回転機構１０４が設けられ、該回転機構１０４の周辺は冷却機構１３５によって冷却される様になっている。
【００５４】
電力ケーブル１３８は、昇降シャフト１２４の上端から中空部を通り、回転機構１０４に導かれて接続されている。又、冷却機構１３５及びシールキャップ１０２には冷却水流路１４０が形成されている。更に、冷却水配管１４２が昇降シャフト１２４の上端から中空部を通り冷却水流路１４０に導かれて接続されている。
【００５５】
昇降モータ１２２が駆動され、ボール螺子１１８が回転することで、昇降台１１４及び昇降シャフト１２４を介して駆動部収納ケース１３４を昇降させる。
【００５６】
該駆動部収納ケース１３４が上昇することにより、昇降基板１３０に気密に設けられているシールキャップ１０２が処理炉４０の開口部である炉口１４４を閉塞し、ウェーハ処理が可能な状態となる。又、駆動部収納ケース１３４が下降することにより、シールキャップ１０２と共にボート３０が降下され、ウェーハ１４を外部に搬出できる状態となる。
【００５７】
＜制御部＞
次に、図５に於いて、ＳｉＣエピタキシャル膜を成膜する半導体製造装置１０を構成する各部の制御構成について説明する。
【００５８】
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は、操作部及び入出力部を構成し、半導体製造装置１０全体を制御する主制御部１５０に電気的に接続されている。又、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は、コントローラ１５２として構成されている。
【００５９】
＜ＳｉＣ膜の形成方法の概略＞
次に、上述した半導体製造装置１０を用い、半導体デバイスの製造工程の一工程として、ＳｉＣ等で構成されるウェーハ１４等の基板上に、例えばＳｉＣ膜を形成する基板の製造方法について説明する。尚、以下の説明に於いて半導体製造装置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。
【００６０】
先ず、ポッドステージ１８に複数枚のウェーハ１４を収納したポッド１６がセットされると、ポッド搬送装置２０によりポッド１６をポッドステージ１８からポッド収納棚２２へ搬送し、ストックする。次に、ポッド搬送装置２０により、ポッド収納棚２２にストックされたポッド１６をポッドオープナ２４に搬送してセットし、該ポッドオープナ２４によりポッド１６の蓋を開き、基板枚数検知器２６によりポッド１６に収納されているウェーハ１４の枚数を検知する。
【００６１】
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からウェーハ１４を取出し、ボート３０に移載する。
【００６２】
複数枚のウェーハ１４がボート３０に装填されると、ウェーハ１４を保持したボート３０は、昇降モータ１２２による昇降台１１４及び昇降シャフト１２４の昇降動作により反応室４４内に搬入（ボートローディング）される。この状態では、シールキャップ１０２はＯリング（図示せず）を介してマニホールド３６の下端をシールした状態となる。
【００６３】
ボート３０搬入後、反応室４４内が所定の圧力（真空度）となる様に、真空排気装置２２０によって真空排気される。この時、反応室４４内の圧力は、圧力センサ（図示せず）によって測定され、測定された圧力に基づき第１のガス排気口９０及び第２のガス排気口３９０に連通するＡＰＣバルブ２１４がフィードバック制御される。又、ウェーハ１４及び反応室４４内が所定の温度となる様前記被誘導体４８が加熱される。この時、反応室４４内が所定の温度分布となる様、温度センサ（図示せず）が検出した温度情報に基づき誘導コイル５０への通電具合がフィードバック制御される。続いて、回転機構１０４により、ボート３０が回転されることで、ウェーハ１４が周方向に回転される。
【００６４】
また、基板表面に残留するダメージを取り除くため、基板表面のエッチング処理を行う。その後、ＳｉＣエピタキシャル成長反応に寄与するＳｉ（シリコン）原子含有ガス及びＣｌ（塩素）原子含有ガスは、それぞれガス供給源２１０ａ，２１０ｂから供給され、前記第１のガス供給口６８より前記反応室４４内に噴出される。又、Ｃ（炭素）原子含有ガス及び還元ガスであるＨ２ガスが、所定の流量となる様に対応する前記ＭＦＣ２１１ｄ，２１１ｅの開度が調整された後、バルブ２１２ｄ，２１２ｅが開かれ、それぞれのガスが第２のガスライン２６０に流通し、第２のガス供給ノズル７０に流通して第２のガス供給口７２より反応室４４内に導入される。
【００６５】
第１のガス供給口６８及び第２のガス供給口７２より供給されたガスは、反応室４４内の被誘導体４８の内側を通り、第１のガス排気口９０からガス排気管２３０を通って排気される。第１のガス供給口６８及び第２のガス供給口７２より供給されたガスは、反応室４４内を通過する際に、ＳｉＣ等で構成されるウェーハ１４と接触し、ウェーハ１４表面上にＳｉＣエピタキシャル膜成長がなされる。なお、これらについては後に詳述する。
【００６６】
又、ガス供給源２１０ｆより、不活性ガスとしての希ガスであるＡｒガスが所定の流量となる様に対応するＭＦＣ２１１ｆの開度が調整された後、バルブ２１２ｆが開かれ、第３のガスライン２４０に流通し、第３のガス供給口３６０から反応室４４内に供給される。第３のガス供給口３６０から供給された不活性ガスとしての希ガスであるＡｒガスは、反応室４４内の断熱材５４と反応管４２との間を通過し、第２のガス排気口３９０から排気される。
【００６７】
次に、予め設定された時間が経過すると、上述したガスの供給が停止され、図示しない不活性ガス供給源より不活性ガスが供給され、反応室４４内の被加熱体４８の内側の空間が不活性ガスで置換されると共に、反応室４４内の圧力が常圧に復帰される。
【００６８】
その後、昇降モータ１２２によりシールキャップ１０２が下降され、マニホールド３６の下端が開口されると共に、処理済みのウェーハ１４がボート３０に保持された状態でマニホールド３６の下端から反応管４２の外部に搬出（ボートアンローディング）され、ボート３０に保持されたウェーハ１４が冷える迄、ボート３０を所定位置にて待機させる。待機させた該ボート３０のウェーハ１４が所定温度迄冷却されると、基板移載機２８により、ボート３０からウェーハ１４を取出し、ポッドオープナ２４にセットされている空のポッド１６に搬送して収納する。その後、ポッド搬送装置２０によりウェーハ１４が収納されたポッド１６をポッド収納棚２２、又は前記ポッドステージ１８に搬送する。この様にして、半導体製造装置１０の一連の作動が完了する。
【００６９】
＜第１の実施形態＞
次に本発明の第１の実施形態として、エッチング処理工程、及び、成膜工程について、図７を用いて詳細に説明する。図７（ａ）は、反応室４４内の温度の変化を示し、図７（ｂ）は、第１のガス供給口６８から供給されるシリコン原子含有ガスとしてのＳｉＣｌ４、及び、塩化水素ガス（ＨＣｌ）の供給タイミングを示し、図７（ｃ）は、第２のガス供給口７２から供給される炭素原子含有ガスとしてのＣ３Ｈ８、及び、還元ガスとしてのＨ２ガスの供給タイミングを示している。なお、（ｂ）（ｃ）の縦軸は、絶対量を示しているのではなく、概念的に供給量の大きさを示している。
【００７０】
まず、ボート３０が反応室４４内に搬入された後、誘導コイル５０に交流電流を流し、被誘導体４８が発熱することにより、反応室４４内を昇温する。その後、反応室４４内の温度が８００℃程度になった時点で、還元ガスとして用いる水素ガスをエッチングガスとして第２のガス供給口７２から開始し、ウェーハ１４の表面に残留しているダメージを取り除くためのエッチングを開始する（第１のエッチング工程）。エッチングガスとしての水素ガスを供給し基板表面をエッチングしている間も、昇温は続け、１４００℃程度になった時点でシリコン原子含有ガスとしてのＳｉＣｌ４の供給を開始する（第２のエッチング工程）。これにより、水素ガスによるエッチングによるＳｉの減少分を補填し、基板表面の荒れを抑制することができる。
【００７１】
その後、反応室４４内がエピタキシャル成長を行う温度（ここでは、１６００℃）に達した後、第１のガス供給口６８から塩素原子含有ガスとしての塩化水素ガスの供給を開始すると共に、シリコン含有ガスとしてのＳｉＣｌ４の供給量を大きくする。また、第２のガス供給口７２から炭素原子含有ガスとしてのＣ３Ｈ８ガスの供給を開始すると共に、還元ガスとしての水素ガスとの供給量を大きくし、ＳｉＣ膜のエピタキシャル成長を開始する（成膜工程）。なお、成膜工程は、必要な膜厚となるまで続けられる。
【００７２】
なお、本実施形態におけるエッチング工程、及び、ＳｉＣ膜のエピタキシャル成長工程の夫々のガスの供給量の例は以下の通りである。
★第１及び第２のエッチング工程
第１のガス供給口６８…ＳｉＣｌ４：１０〜２０ｓｃｃｍ
第２のガス供給口７２…Ｈ２：１〜１５ｓｌｍ
★成膜工程
第１のガス供給口６８…ＳｉＣｌ４：５０〜２５０ｓｃｃｍ、
ＨＣｌ：５０〜２５０ｓｃｃｍ
第２のガス供給口７２…Ｃ３Ｈ８：５〜１２５ｓｃｃｍ
Ｈ２：２００〜３００ｓｌｍ
【００７３】
このように、本実施形態においては、反応室４４内の温度を上げながらエッチングガスを供給することにより、昇温工程とエッチング工程とを平行して行うことができ、処理時間の短縮を可能としている。なお、エッチングガスを成膜工程で還元ガスとして用いる水素ガスを用いることにより、ガス種を増やすことなく本発明を実現できる。
【００７４】
また、シリコン原子含有ガスは、水素ガスの供給と同時に行うのではなく、反応室４４内の温度が所定の温度（ここでは、１４００℃）を超えた後、供給するようにしている。即ち、本実施形態では、昇温工程とエッチング工程とを平行して行っているため、時間を短縮することを可能としている。よって、基板表面のダメージを確実に取り除くためには水素ガスをある程度早めに供給することが望ましい。その一方で、エッチングによる基板表面のＳｉ抜けを補填するためのシリコン原子含有ガスを反応室４４内が十分昇温される前に供給するとシリコンが凝集してしまい、パーティクルとなってしまう恐れがある。そこで、本実施形態では、水素ガスによるエッチングの効果が大きくなる温度がシリコンの凝集が発生する温度より低いことに着目し、昇温工程中にまずエッチングガスとしての水素ガスを供給し、反応室４４内が所定の温度となった後にシリコン原子含有ガスとしてのＳｉＣｌ４を供給している。
【００７５】
また、本実施形態では、エッチング工程中に流す水素ガスの量をエピタキシャル成長工程と比較して、少なくしている。これにより、ＳｉＣ膜を形成するための成膜ガスを供給していないエッチング工程でのエッチング量の増大を防ぎ、表面粗さを小さくすることが可能となる。更には、シリコン原子含有ガスの量をエピタキシャル成長工程と比較して少なくしている。これにより、反応せずに残留したシリコン原子含有ガスの凝集を少なくすることが可能となる。
【００７６】
＜第２の実施形態＞
次に本発明の第２の実施形態を図８を用いて説明する。なお、第１の実施形態と同様な部分は、説明を省略し、主に第１の実施形態と異なる点について説明する。第２の実施形態は、第１の実施形態と異なり、成膜工程で用いる塩化水素ガスをエッチングガスとしても用い、エピタキシャル成長工程の前に供給している。
【００７７】
より具体的には、昇温工程において、反応室４４内が８００℃程度となった段階で、エッチングガスとしての水素ガスを供給を開始する（第１エッチング工程）。その後、反応室４４内が所定の温度（ここでは、１４００℃程度）となった際に、シリコン原子含有ガスとしてのＳｉＣｌ４の供給、及び、エッチングガスとしてのＨＣｌの供給を開始する（第２エッチング工程）。このようにＨＣｌガスをエッチングガスとして昇温工程中（エッチング工程中）に供給することにより、エッチング量を大きくすることができ、基板表面に残留したダメージをより確実に取り除くことができる。また、ＨＣl添加によりＳｉＣ基板の表面に基板から抜き出たＳｉを凝集前に取り除くことができる。
【００７８】
なお、本実施形態における第１及び第２エッチング工程、及び、ＳｉＣ膜の成膜工程の夫々のガスの供給量の例は以下の通りである。
★第１及び第２エッチング工程
第１のガス供給口６８…ＳｉＣｌ４：１０〜２０ｓｃｃｍ
ＨＣｌ：５０〜２５０ｓｃｃｍ
第２のガス供給口７２…Ｈ２：１〜１５ｓｌｍ
★成膜工程
第１のガス供給口６８…ＳｉＣｌ４：５０〜２５０ｓｃｃｍ、
ＨＣｌ：５０〜２５０ｓｃｃｍ
第２のガス供給口７２…Ｃ３Ｈ８：５〜１２５ｓｃｃｍ
Ｈ２：２００〜３００ｓｌｍ
【００７９】
また、本実施形態において、塩化水素ガスは、シリコン原子含有ガスの供給と同時に行っているが、これに限らず水素ガスの供給と同時に供給を開始しても良い。しかしながら、塩化水素ガスの供給を開始するとそのエッチング量が大きくなるため、基板表面の荒れも大きくなると考えられる。従って、シリコン原子含有ガスの供給と平行してＨＣｌガスの供給を行うほうが、エッチングに伴い発生する基板表面のＳｉ原子の抜けを補填しながらエッチングができるため、表面の荒れを抑制することができる。
【００８０】
＜第３の実施形態＞
次に本発明の第３の実施形態を図９を用いて説明する。なお、第１の実施形態と同様な部分は、説明を省略し、主に第１の実施形態と異なる点について説明する。第３の実施形態は、第１の実施形態と異なり、高温（１６００℃程度）の成膜工程の前に、エピタキシャル成長工程より低温（１４００℃程度）の状態で、シリコン原子含有ガスとしてのＳｉＣｌ４、炭素原子含有ガスとしてのＣ３Ｈ８、還元ガスとしての水素ガス、及び、塩化水素ガスを供給するバッファ工程を有する。
【００８１】
より具体的には、昇温工程において、反応室４４内が８００℃程度となった段階で、エッチングガスとしての水素ガスを供給を開始する（第１エッチング工程）。その後、反応室４４内が所定の温度（ここでは、１４００℃程度）となった際に、シリコン原子含有ガスとしてのＳｉＣｌ４の供給を開始する（第２エッチング工程）。また、１４００℃程度となった段階で、反応室４４内を昇温することを停止する。シリコン原子含有ガスの供給を所定期間行った後、ＳｉＣｌ４、Ｃ３Ｈ８、水素、塩化水素等のＳｉＣ膜の成膜に必要な成膜ガスの供給を開始する（バッファ工程）。そして、所定期間経過後、反応室４４内を１６００℃まで再度昇温し、エピタキシャル成長膜を形成する（成膜工程）。ここで、バッファ工程における基板表面をエッチングする水素以外のＳｉＣｌ４、Ｃ３Ｈ８、塩化水素については、成膜工程における流量より少なくしている。
【００８２】
即ち、本実施形態では、エピタキシャル成長膜を形成する成膜工程前に、バッファ工程を追加し、比較的温度の低い状態でＳｉＣ膜を形成するための成膜ガスを供給している。この理由は、次の通りである。まず、成膜工程において、シリコン原子含有ガスを効率よく使用するため還元ガスとしての水素ガスを用いている。水素ガスは、前述のように基板表面をエッチングする作用も有する。従って、成膜工程においても基板表面のエッチングは行われていることになる。しかし、ＳｉＣ膜を形成するシリコン原子含有ガス及び炭素原子含有ガスもあわせて供給されており、ＳｉＣ膜の形成が基板表面のエッチングスピードより大きいためエピタキシャル成長膜が形成される。
【００８３】
一方、バッファ工程では、ＳｉＣ膜を形成するシリコン原子含有ガス及び炭素原子含有ガスの供給量が成膜工程と比較して少ないためＳｉＣ膜の形成速度も小さく、成膜工程と比較して基板表面のエッチングのほうが優位となる。従って、バッファ工程では、基板表面をＳｉＣで補填しながら（若しくは、極めて薄いＳｉＣ膜を形成しながら）基板表面をエッチングすることになる。よって、基板表面の荒れを小さくすることができる。その後、バッファ工程により表面の荒れを小さくした基板にエピタキシャル成長膜を形成することができるため、エピタキシャル基板の歩留まりを向上させることができる。
【００８４】
また、本実施形態では、成膜工程と比較して低い温度にてバッファ工程を行う。これにより、水素ガスによるエッチング効果を抑制することができ、エッチングによる表面の荒れを小さくすることができる。
【００８５】
なお、本実施形態におけるエッチング工程、バッファ工程、成膜工程の夫々のガスの供給量の例は以下の通りである。
★第１及び第２エッチング工程
第１のガス供給口６８…ＳｉＣｌ４：１０〜２０ｓｃｃｍ
第２のガス供給口７２…Ｈ２：１〜１５ｓｌｍ
★バッファ工程
第１のガス供給口６８…ＳｉＣｌ４：１０〜２０ｓｃｃｍ、
Ｈ２：１０〜２０ｓｃｃｍ
第２のガス供給口７２…Ｃ３Ｈ８：２〜１０ｓｃｃｍ
Ｈ２：２００〜３００ｓｌｍ
★成膜工程
第１のガス供給口６８…ＳｉＣｌ４：５０〜２５０ｓｃｃｍ、
ＨＣｌ：５０〜２５０ｓｃｃｍ
第２のガス供給口７２…Ｃ３Ｈ８：５〜１２５ｓｃｃｍ
Ｈ２：２００〜３００ｓｌｍ
【００８６】
＜第４の実施形態＞
次に本発明の第４の実施形態を図１０を用いて説明する。なお、第３の実施形態と同様な部分は、説明を省略し、主に第３の実施形態と異なる点について説明する。第４の実施形態は、第３の実施形態と異なり、バッファ工程において、水素ガスの流量を成膜工程より少なくしている。このように温度を低くすることによるエッチング効果の抑制とともに流量を少なくすることでエッチング効果を抑制することができ、エッチングによる基板表面の荒れを小さくすることが可能となる。
【００８７】
なお、本実施形態におけるエッチング工程、バッファ工程、成膜工程の夫々のガスの供給量の例は以下の通りである。
★第１及び第２エッチング工程
第１のガス供給口６８…ＳｉＣｌ４：１０〜２０ｓｃｃｍ
第２のガス供給口７２…Ｈ２：１〜１５ｓｌｍ
★バッファ工程
第１のガス供給口６８…ＳｉＣｌ４：１０〜２０ｓｃｃｍ、
ＨＣｌ：１０〜２０ｓｃｃｍ
第２のガス供給口７２…Ｃ３Ｈ８：２〜１０ｓｃｃｍ
Ｈ２：５０〜１５０ｓｌｍ
★成膜工程
第１のガス供給口６８…ＳｉＣｌ４：５０〜２５０ｓｃｃｍ、
ＨＣｌ：５０〜２５０ｓｃｃｍ
第２のガス供給口７２…Ｃ３Ｈ８：５〜１２５ｓｃｃｍ
Ｈ２：２００〜３００ｓｌｍ
【００８８】
＜第５の実施形態＞
次に本発明の第５の実施形態を図１１を用いて説明する。なお、第４の実施形態と同様な部分は、説明を省略し、主に第４の実施形態と異なる点について説明する。第５の実施形態は、第４の実施形態と異なり、第２エッチング工程において、温度を一定にするのではなく、徐々に昇温している。この際、昇温レートは、第１エッチング工程より遅くすることが望ましい。また、第２エッチング工程における水素ガスおよびシリコン原子含有ガスの流量も徐々に大きくするようにしている。また、バッファ工程におけるシリコン原子含有ガス、炭素原子含有ガス、水素ガス、及び、塩化水素ガスは、徐々に大きくなるようにしている。このように徐々に温度及びガスの流量を増加させることにより、徐々に基板表面のエッチングが優位な状態から基板表面へのＳｉＣ膜の堆積が優位な状態に移行することができる。これにより、急激な条件の変化を抑制でき、均質なＳｉＣ膜が形成できる。
【００８９】
なお、本実施形態におけるエッチング工程、成長工程の夫々のガスの供給量の例は以下の通りである。
★第１エッチング工程
第２のガス供給口７２…Ｈ２：１〜１５ｓｌｍ
★第２エピタキシャル成長工程
第１のガス供給口６８…ＳｉＣｌ４：５０〜２５０ｓｃｃｍ、
ＨＣｌ：５０〜２５０ｓｃｃｍ
第２のガス供給口７２…Ｃ３Ｈ８：５〜１２５ｓｃｃｍ
Ｈ２：２００〜３００ｓｌｍ
【００９０】
以上、本発明の実施形態を図面を用いて説明してきたが、本発明の趣旨を逸脱しない限り様々な変更が可能である。例えば、本実施形態では、第１のガス供給口６８と第２のガス供給口７２と２種類のガス供給口に分けているが、これに限らず１種類のガス供給口から成膜ガスを供給しても良い。また、エッチングガスとして、成膜工程で使用する水素ガスや塩化水素ガスを用いて説明したが、これに限らず異なるエッチング効果を有する異なるガスを用いても良い。更に、温度や流量、昇温レートは、一例であってこれに限られるものではない。
【００９１】
本発明を実施形態に沿って説明してきたが、最後に本発明の主たる態様を付記する。
（付記１）
複数の基板を高さ方向に並べて保持するボートを反応室内に搬入するボートローディング工程と、
前記反応室を昇温すると共に、前記反応室が第１温度となった後に前記複数の基板に第１エッチングガスを供給する第１エッチング工程と、
前記反応室が前記第１温度より高い第２温度となった後に、前記第１エッチングガスと共にシリコン原子含有ガスを前記複数の基板に向けて供給する第２エッチング工程と、
前記反応室が前記第２温度より高い第３温度となった後に、前記シリコン原子含有ガス、及び、炭素原子含有ガスを前記複数の基板に向けて供給し、前記複数の基板に炭化珪素膜を形成する第１成膜工程と、
前記成膜工程の後に、前記炭化珪素膜が形成された前記複数の基板を保持するボートを前記反応室から搬出するボートアンローディング工程と、を具備する基板の製造方法、又は、半導体デバイスの製造方法。
（付記２）付記１において、
前記第２エッチング工程において、前記第１エッチングガス、及び、前記シリコン原子含有ガスと共に、第２エッチングガスを前記複数の基板に向けて供給する基板の製造方法、又は、半導体デバイスの製造方法。
（付記３）付記２において、
前記第１エッチング工程において、前記第２エッチングガスは供給されない基板の製造方法、又は、半導体デバイスの製造方法。
（付記４）付記１乃至付記３のいずれか一つにおいて、
前記第２エッチング工程は、前記反応室内を昇温しながら行われる基板の製造方法、又は、半導体デバイスの製造方法。
（付記５）付記１乃至付記３のいずれか一つにおいて、
前記第２エッチング工程と前記第１成膜工程の間に、前記反応室を前記第２温度に維持した状態で、前記シリコン原子含有ガス、及び、前記炭素原子含有ガスを前記複数の基板に向けて供給する第２成膜工程を更に具備する基板の製造方法、又は、半導体デバイスの製造方法。
（付記６）付記５において、
前記第１成膜工程における前記シリコン原子含有ガス、及び、前記炭素原子含有ガスの流量は、前記第２成膜工程における前記シリコン原子含有ガス、及び、前記炭素原子含有ガスの流量より少なくなるように制御される基板の製造方法、又は、半導体デバイスの製造方法。
（付記７）付記６において、
前記第１エッチングガスは、水素ガスであり、
前記第２成膜工程において、前記水素ガスを更に供給し、
前記第１成膜工程における前記水素ガスの流量と前記第２成膜工程における前記水素ガスの流量が同じになるように制御される基板の製造方法、又は、半導体デバイスの製造方法。
（付記８）付記６において、
前記第１エッチングガスは、水素ガスであり、
前記第２成膜工程において、前記水素ガスを更に供給し、
前記第１成膜工程における前記水素ガスの流量は、前記第２成膜工程における前記水素ガスの流量より少なくなるよう制御される基板の製造方法、又は、半導体デバイスの製造方法。
（付記９）付記１乃至付記３のいずれか一つにおいて、
前記第２エッチング工程と前記第１成膜工程の間に、前記シリコン原子含有ガス、及び、前記炭素原子含有ガスを前記複数の基板に向けて供給する第２成膜工程を更に具備し、
前記第２エッチング工程と前記第１成膜工程において、前記第２温度から前記第３温度まで徐々に昇温する基板の製造方法、又は、半導体デバイスの製造方法。
（付記１０）付記９において、
前記第２温度から前記第３温度への昇温レートは、前記第１温度から前記第２温度まで昇温レートより小さい基板の製造方法、又は、半導体デバイスの製造方法。
（付記１１）
複数の基板の処理を行う反応室と、
前記複数の基板を保持するボートと、
前記複数の基板に成膜ガスを供給するガス供給口を有するガス供給ノズルと、
前記反応室を昇温しつつ第１エッチングガスを前記反応室に供給し、その後、前記反応室が前記第１温度になった際に前記第１エッチングガスに加えてシリコン原子含有ガスの前記反応室への供給を開始し、その後、前記反応室が前記第１温度になった際に前記シリコン原子含有ガスと炭素原子含有ガスの前記反応室への供給を開始するように制御するコントローラを具備する基板処理装置。
【符号の説明】
【００９２】
１０：半導体製造装置、１２：筐体、１４：ウェーハ、１５：ウェーハホルダ、１５ａ：上部ウェーハホルダ、１５ｂ：下部ウェーハホルダ、１６：ポッド、１８：ポッドステージ、２０：ポッド搬送装置、２２：ポッド収納棚、２４：ポッドオープナ、２６：基板枚数検知器、２８：基板移載機、３０：ボート、３２：アーム、３４Ａ：ボート断熱部、３４Ｂ：第１熱交換部、３４Ｃ：第２熱交換部、３６：マニホールド、４０：処理炉、４２：反応管、４４：反応室、４８：被誘導体、５０：誘導コイル、５２：温度制御部、５４：断熱材、５５：外側断熱壁、５８：磁気シール、６０：第１のガス供給ノズル、６８：第１のガス供給口、７０：第２のガス供給ノズル、７２：第２のガス供給口７２、７８：ガス流量制御部、９０：第１のガス排気口、９８：圧力制御部、１０２：シールキャップ、１０４：回転機構、１０６：回転軸、１０８：駆動制御部、１１０：ロードロック室、１１２：下基板、１１４：昇降台、１１６：ガイドシャフト、１１８：ボール螺子、１２０：上基板、１２２：昇降モータ、１２４：昇降シャフト、１２８：ベローズ、１３０：昇降基板、１３２：駆動部カバー、１３４：駆動部収納ケース、１３５：冷却機構、１３８：電力ケーブル、１４０：冷却水流路、１４２：冷却水配管、１５０：主制御部、１５２：コントローラ、２００：ガス供給ユニット、２１０：ガス供給源、２１１：ＭＦＣ、２１２：バルブ、２１４：ＡＰＣバルブ、２２２：第１のガスライン、２３０：ガス排気管、２６０：第２のガスライン、３００：構造物、３６０：第３のガス供給口、３９０：第２のガス排気口。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板を処理する基板処理装置、半導体デバイスの製造方法及び基板の製造方法、特に炭化ケイ素（以下、ＳｉＣとする）エピタキシャル膜を基板上に成膜する工程を有する基板処理装置、半導体デバイスの製造方法及び基板製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＳｉＣは、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はシリコン（以下Ｓｉとする）に比べて結晶基板やデバイスの作製が難しいことが知られている。
【０００３】
一方で、ＳｉＣを用いてデバイスを作製する場合は、ＳｉＣ基板の上にＳｉＣエピタキシャル膜を形成したウェーハを用いる。このＳｉＣ基板上にＳｉＣエピタキシャル膜を形成するＳｉＣエピタキシャル成長装置の一例として特許文献１がある。
【０００４】
特許文献１には、複数の基板を高さ方向に配置し、一括してＳｉＣエピタキシャル成長を行う所謂縦型バッチ式熱処理装置が記載されている。
【０００５】
また、一方、特許文献２には、ＳｉＣ基板の表面の研磨傷等によるダメージを取り除くために、ＳｉＣエピタキシャル成長前に水素エッチングを行うことが記載されている。また、当該水素エッチング時に微量のシランを添加することにより表面粗さの少ないＳｉＣ平滑化基板を作成する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−３８８５号公報
【特許文献２】特開２００５−２７７２２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで特許文献２では、基板を１６００℃まで加熱した後、エピタキシャル成長用原料であるシランを微量添加して、エッチングを行っている。しかしながら、特許文献１に記載されるような所謂縦型バッチ式熱処理装置では、その容積が大きく、特にホットウォール式とすると加熱するのに時間がかかる。そのため、処理時間が長くなってしまい、スループットの向上が困難になるという課題が発生する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によれば、複数の基板を高さ方向に並べて保持するボートを反応室内に搬入するボートローディング工程と、前記反応室を昇温すると共に、前記反応室が第１温度となった後に前記複数の基板に第１エッチングガスを供給する第１エッチング工程と、前記第１エッチング工程の後に、前記反応室が前記第１温度より高い第２温度となった後に、前記第１エッチングガスと共にシリコン原子含有ガスを前記複数の基板に向けて供給する第２エッチング工程と、前記第２エッチング工程の後に、前記反応室が前記第２温度より高い第３温度となった後に、前記シリコン原子含有ガス、及び、炭素原子含有ガスを前記複数の基板に向けて供給し、前記複数の基板に炭化珪素膜を形成する第１成膜工程と、前記成膜工程の後に、前記炭化珪素膜が形成された前記複数の基板を保持するボートを前記反応室から搬出するボートアンローディング工程と、を具備する基板の製造方法、又は、半導体デバイスの製造方法が提供される。
【０００９】
また、本発明の他の一態様によれば、複数の基板の処理を行う反応室と、前記複数の基板を保持するボートと、前記複数の基板に成膜ガスを供給するガス供給口を有するガス供給ノズルと、前記反応室を昇温しつつ第１エッチングガスを前記反応室に供給し、その後、前記反応室が前記第１温度になった際に前記第１エッチングガスに加えてシリコン原子含有ガスの前記反応室への供給を開始し、その後、前記反応室が前記第１温度になった際に前記シリコン原子含有ガスと炭素原子含有ガスの前記反応室への供給を開始するように制御するコントローラを具備する基板処理装置が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
表面荒れの少ない基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明が適用される半導体製造装置の斜視図である。
【図２】本発明が適用される処理炉の側面断面図である。
【図３】本発明が適用される処理炉の平面断面図である。
【図４】本発明が適用される半導体製造装置のガス供給ユニットを説明する図である。
【図５】本発明が適用される半導体製造装置の制御構成を示すブロック図である。
【図６】本発明が適用される半導体製造装置の処理炉及びその周辺構造の概略断面図である。
【図７】本発明の第１の実施形態を示すプロセスシーケンス図である。
【図８】本発明の第２の実施形態を示すプロセスシーケンス図である。
【図９】本発明の第３の実施形態を示すプロセスシーケンス図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態を示すプロセスシーケンス図である。
【図１１】本発明の第５の実施形態を示すプロセスシーケンス図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。以下の実施形態では、基板処理装置の一例であるＳｉＣエピタキシャル成長装置における、高さ方向にＳｉＣウェーハを並べる、所謂バッチ式縦型ＳｉＣエピタキシャル成長装置で説明する。なお、バッチ式縦型ＳｉＣエピタキシャル成長装置とすることで、一度に処理できるＳｉＣウェーハの数が多くなりスループットが向上する。
【００１３】
＜全体構成＞
先ず、図１に於いて、本発明の第１の実施形態に於けるＳｉＣエピタキシャル膜を成膜する基板処理装置、および、半導体デバイスの製造工程の一つであるＳｉＣエピタキシャル膜を成膜する基板の製造方法について説明する。
【００１４】
基板処理装置（成膜装置）としての半導体製造装置１０は、バッチ式縦型熱処理装置であり、主要部が配置される筐体１２を有する。前記半導体製造装置１０には、例えばＳｉＣ等で構成された基板としてのウェーハ１４（図２参照）を収納する基板収容器として、フープ（以下、ポッドと称す）１６がウェーハキャリアとして使用される。前記筐体１２の正面側には、ポッドステージ１８が配置されており、該ポッドステージ１８にポッド１６が搬送される。ポッド１６には、例えば２５枚のウェーハ１４が収納され、蓋が閉じられた状態で前記ポッドステージ１８にセットされる。
【００１５】
前記筐体１２内の正面であって、前記ポッドステージ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。又、該ポッド搬送装置２０の近傍にはポッド収納棚２２、ポッドオープナ２４及び基板枚数検知器２６が配置されている。前記ポッド収納棚２２は前記ポッドオープナ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様に構成されている。前記基板枚数検知器２６は、前記ポッドオープナ２４に隣接して配置され、前記ポッド搬送装置２０は前記ポッドステージ１８と前記ポッド収納棚２２と前記ポッドオープナ２４との間でポッド１６を搬送する。前記ポッドオープナ２４はポッド１６の蓋を開けるものであり、前記基板枚数検知器２６は蓋を開けられたポッド１６内のウェーハ１４の枚数を検知する様になっている。
【００１６】
前記筐体１２内には、基板移載機２８、基板保持具としてのボート３０が配置されている。前記基板移載機２８は、アーム（ツイーザ）３２を有し、図示しない駆動手段により昇降可能且つ回転可能な構造となっている。前記アーム３２は、例えば５枚のウェーハ１４を取出すことができ、前記アーム３２を動かすことにより、前記ポッドオープナ２４の位置に置かれたポッド１６及びボート３０間にてウェーハ１４を搬送する。
【００１７】
前記ボート３０は、例えばカーボングラファイトやＳｉＣ等の耐熱性材料で構成されており、複数枚のウェーハ１４を水平姿勢で、且つ互いに中心を揃えた状態で整列させて縦方向に積上げ、保持する様に構成されている。尚、前記ボート３０の下部には、例えば石英やＳｉＣ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ボート断熱部３４が配置されており、後述する被加熱体４８からの熱が処理炉４０の下方側に伝わりにくくなる様に構成されている（図２参照）。
【００１８】
前記筐体１２内の背面側上部には前記処理炉４０が配置されている。該処理炉４０内に複数枚のウェーハ１４を装填した前記ボート３０が搬入され、熱処理が行われる。
【００１９】
＜処理炉構成＞
次に、図２、図３、図４に於いて、ＳｉＣエピタキシャル膜を成膜する前記半導体製造装置１０の前記処理炉４０について説明する。処理炉４０には、第１のガス供給口６８を有する第１のガス供給ノズル６０、第２のガス供給口７２を有する第２のガス供給ノズル７０、及び第１のガス排気口９０が設けられる。又、不活性ガスを供給する第３のガス供給口３６０、第２のガス排気口３９０が図示されている。
【００２０】
処理炉４０は、石英又はＳｉＣ等の耐熱性材料からなり、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成された反応管４２を備えている。反応管４２の下方には、反応管４２と同心円状にマニホールド３６が配設されている。該マニホールド３６は、例えばステンレス等からなり、上端及び下端が開口した円筒形状に形成されている。該マニホールド３６は、反応管４２を支持する様に設けられている。尚、マニホールド３６と反応管４２との間には、シール部材としてのＯリング（図示せず）が設けられている。マニホールド３６が図示しない保持体に支持されることにより、反応管４２は垂直に据付けられた状態になっている。該反応管４２とマニホールド３６により、反応容器が形成されている。
【００２１】
処理炉４０は、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成された被誘導体４８及び磁場発生部としての誘導コイル５０を具備している。被誘導体４８の筒中空部には、反応室４４が形成れており、ＳｉＣ等で構成された基板としてのウェーハ１４を保持したボート３０を収納可能に構成されている。また、図２の下枠内に示されるように、ウェーハ１４は、円環状の下部ウェーハホルダ１５に保持され、上面を円板状の上部ウェーハホルダ１５ａで覆われた状態でボート３０に保持されるとよい。これにより、ウェーハ上部から落下しているパーティクルからウェーハ１４を守ることができると共に、成膜面（ウェーハ１４の下面）に対して裏面側の成膜を抑制することができる。また、ウェーハホルダ１５の分ボート柱から成膜面を離すことができ、ボート柱の影響を小さくすることができる。ボート３０は、水平姿勢で、且つ、互いに中心を揃えた状態で縦方向に整列するようにウェーハホルダ１５に保持されたウェーハ１４を保持するよう構成されている。被誘導体４８は、該反応管４２の外側に設けられた誘導コイル５０により発生される磁場によって加熱される様になっており、被誘導体４８が発熱することにより、反応室４４内が加熱される様になっている。
【００２２】
被誘導体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図示しない温度センサが設けられている。誘導コイル５０及び温度センサは、温度制御部５２と電気的に接続されており、温度センサにより検出された温度情報に基づき、誘導コイル５０への通電具合が調節されることで、反応室４４内の温度が所望の温度分布となる様所定のタイミングにて制御される様構成されている（図５参照）。
【００２３】
尚、好ましくは、反応室４４内に於いて前記第１及び第２のガス供給ノズル６０，７０と第１のガス排気口９０との間であって、前記被加熱体４８とウェーハ１４との間には、被加熱体４８とウェーハ１４との間の空間を埋める様、鉛直方向に延在し断面が円弧状の構造物３００を反応室４４内に設けるのがよい。例えば、図３に示す様に、対向する位置にそれぞれ構造物３００を設けることで、第１及び第２のガス供給ノズル６０，７０から供給されるガスが、被誘導体４８の内壁に沿ってウェーハ１４を迂回するのを防止することができる。構造物３００としては、好ましくは断熱材若しくはカーボンフェルト等で構成すると、耐熱及びパーティクルの発生を抑制することができる。
【００２４】
反応管４２と被誘導体４８との間には、例えば誘電されにくいカーボンフェルト等で構成された断熱材５４が設けられ、該断熱材５４を設けることにより、被誘導体４８の熱が反応管４２或は該反応管４２の外側へ伝達するのを抑制することができる。
【００２５】
又、誘導コイル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為の、例えば水冷構造である外側断熱壁５５が反応室４４を囲む様に設けられている。更に、外側断熱壁５５の外側には、誘導コイル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５８が設けられている。
【００２６】
図２に示す様に、被誘導体４８とウェーハ１４との間には、少なくとも１つの第１のガス供給口６８が設けられた第１のガス供給ノズル６０が設置される。又、被誘導体４８とウェーハ１４との間の第１のガス供給ノズル６０とは異なる箇所には、少なくとも１つの第２のガス供給口７２が設けられた第２のガス供給ノズル７０が設けられる。また、第１のガス排気口９０も同様に被加熱体４８とウェーハ１４との間に配置される。又、反応管４２と断熱材５４との間に、第３のガス供給口３６０及び第２のガス排気口３９０が配置されている。なお、第１のガス供給ノズル６０及び第２のガス供給ノズル７０から供給されるガス種については、後述する。
【００２７】
第１のガス供給口６８及び第１のガス供給ノズル６０は、例えばカーボングラファイトで構成され、反応室４４内に設けられる。又、第１のガス供給ノズル６０は、マニホールド３６を貫通する様に該マニホールド３６に取付けられている。該第１のガス供給ノズル６０は、第１のガスライン２２２を介してガス供給ユニット２００に接続される。
【００２８】
前記第２のガス供給口７２は、例えばカーボングラファイトで構成され、反応室４４内に設けられる。また、第２のガス供給ノズル７０は、マニホールド３６を貫通する様に、該マニホールド３６に取付けられている。また、第２のガス供給ノズル７０は、第２のガスライン２６０を介してガス供給ユニット２００に接続されている。
【００２９】
又、第１のガス供給ノズル６０及び第２のガス供給ノズル７０に於いて、基板の配列領域に第１のガス供給口６８及び第２のガス供給口７２が１つ設けられていてもよく、ウェーハ１４の所定枚数毎に設けられていてもよい。
【００３０】
＜排気系＞
図３に示す様に、第１のガス排気口９０が、ボート３０より下部に設けられ、マニホールド３６には、第１のガス排気口９０に接続されたガス排気管２３０が貫通する様設けられている。該ガス排気管２３０の下流側には、図示しない圧力検出器としての圧力センサ及び、圧力調整器としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２１４を介して真空ポンプ等の真空排気装置２２０が接続されている。圧力センサ及びＡＰＣバルブ２１４には、圧力制御部９８が電気的に接続されており、該圧力制御部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２１４の開度を調整し、処理炉４０内の圧力が所定の圧力となる様所定のタイミングにて制御する様に構成されている（図５参照）。
【００３１】
上記した様に、第１のガス供給口６８及び第２のガス供給口７２から供給されたガスはＳｉ又はＳｉＣで構成されたウェーハ１４に対し平行に流れ、第１のガス排気口９０より排気されるので、ウェーハ１４全体が効率的且つ均一にガスに晒される。
【００３２】
また、ボート３０の下には、反応室からの輻射熱によりマニホールド３６等が加熱されないようにボート断熱部３４Ａが設けられる。また、本実施形態では、反応室にて加熱された成膜ガスが高温のままマニホールド３６等に到達しないように、成膜ガスと熱交換を行い、成膜ガスの温度を下げるための熱交換部が設けられている。具体的には、ボート断熱部３４Ａを中空筒状とし、その側面に沿って成膜ガスが排気されるようにしている。このようにボート断熱部３４Ａを筒状とすることで排気される成膜ガスとの接触面積が大きくなり熱交換の効率が向上する。また、当該ボート断熱部３４Ａを囲むように、第１熱交換部３４Ｂ、及び、ガス供給ノズル６０（７０）の下部に設けられた第２熱交換部が設けられる。これらの第１熱交換部３４Ｂ及び第２熱交換部３４Ｃは、ボート断熱部３４Ａと間隙を有するように配置され、また、排気される成膜ガスの流路を反応質内における成膜ガスの流路より狭くしている。これにより、成膜ガスは、狭い流路を介して排気されるので、より熱交換の効率が良くなる。
【００３３】
又、図３に示す様に、第３のガス供給口３６０は反応管４２と断熱材５４との間に配置され、マニホールド３６を貫通する様に取付けられている。更に、第２のガス排気口３９０が、反応管４２と断熱材５４との間であり、第３のガス供給口３６０に対して対向する様に配置され、第２のガス排気口３９０はガス排気管２３０に接続されている。第３のガス供給口３６０は、マニホールド３６を貫通する第３のガスライン２４０に形成され、第３のガスラインは、ガス供給ユニット２００に接続される。また、図４に示されるように、第３のガスラインは、バルブ２１２ｆ、ＭＦＣ２１１ｆを介してガス供給源２１０ｆと接続されている。該ガス供給源２１０ｆからは不活性ガスとして、例えば希ガスのＡｒガスが供給され、ＳｉＣエピタキシャル膜成長に寄与するガスが反応管４２と断熱材５４との間に進入するのを防ぎ、反応管４２の内壁又は断熱材５４の外壁に不要な生成物が付着するのを防止することができる。
【００３４】
又、反応管４２と断熱材５４との間に供給された不活性ガスは、第２のガス排気口３９０よりガス排気管２３０の下流側にあるＡＰＣバルブ２１４を介して真空排気装置２２０から排気される。
【００３５】
＜各ガス供給系に供給されるガスの詳細＞
次に、図４を用いて、第１のガス供給系及び第２のガス供給系について説明する。図４に示されるように、該第１のガスライン２２２は、ＳｉＨ４ガス、ＨＣｌガス、不活性ガスに対して流量制御器（流量制御手段）としてのマスフローコントローラ（以下ＭＦＣとする）２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃ、及び、バルブ２１２ａ，２１２ｂ，２１２ｃを介して、例えばＳｉＨ４ガス供給源２１０ａ、ＨＣｌガス供給源２１０ｂ、不活性ガス供給源２１０ｃに接続されている。
【００３６】
上記構成により、ＳｉＨ４ガス、ＨＣｌガス、不活性ガスのそれぞれの供給流量、濃度、分圧、供給タイミングを反応室４４内に於いて制御することができる。バルブ２１２ａ，２１２ｂ，２１２ｃ、ＭＦＣ２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃは、ガス流量制御部７８に電気的に接続されており、それぞれ供給するガスの流量が所定流量となる様に、所定のタイミングにて制御される様になっている（図５参照）。尚、ＳｉＨ４ガス、ＨＣｌガス、不活性ガスのそれぞれのガス供給源２１０ａ，２１０ｂ、２１０ｃ、バルブ２１２ａ，２１２ｂ、２１２ｃ、ＭＦＣ２１１ａ，２１１ｂ，２１１ｃ、第１のガスライン２２２、第１のガス供給ノズル６０及び該第１のガス供給ノズル６０に少なくとも１つ設けられる第１のガス供給口６８により、ガス供給系として第１のガス供給系が構成される。
【００３７】
また、第２のガスライン２６０は、Ｃ（炭素）原子含有ガスとして、例えばＣ３Ｈ８ガスに対して流量制御手段としてのＭＦＣ２１１ｄ及びバルブ２１２ｄを介してＣ３Ｈ８ガス供給源２１０ｄに接続され、還元ガスとして、例えばＨ２ガスに対して流量制御手段としてのＭＦＣ２１１ｅ及びバルブ２１２ｅを介してＨ２ガス供給源２１０ｅに接続されている。
【００３８】
上記構成により、Ｃ３Ｈ８ガス、Ｈ２ガスの供給流量、濃度、分圧を反応室４４内に於いて制御することができる。バルブ２１２ｄ，２１２ｅ、ＭＦＣ２１１ｄ，２１１ｅは、ガス流量制御部７８に電気的に接続されており、供給するガス流量が所定の流量となる様、所定のタイミングにて制御される様になっている（図５参照）。尚、Ｃ３Ｈ８ガス、Ｈ２ガスのガス供給源２１０ｄ，２１０ｅ、バルブ２１２ｄ，２１２ｅ、ＭＦＣ２１１ｄ，２１１ｅ、第２のガスライン２６０、第２のガス供給ノズル７０、第２のガス供給口７２により、ガス供給系として第２のガス供給系が構成される。
【００３９】
このように、Ｓｉ原子含有ガスとＣ原子含有ガスを異なるガス供給ノズルから供給することにより、ガス供給ノズル内では、ＳｉＣ膜が堆積しないようにすることができる。なお、Ｓｉ原子含有ガス及びＣ原子含有ガスの濃度や流速を調整したい場合は、夫々適切なキャリアガスを供給すればよい。
【００４０】
更に、Ｓｉ原子含有ガスを、より効率的に使用するため水素ガスのような還元ガスを用いる場合がある。この場合、還元ガスは、Ｃ原子含有ガスを供給する第２のガス供給ノズル７０を介して供給することが望ましい。このように還元ガスをＣ原子含有ガスと共に供給し、反応室４４内でＳｉ原子含有ガスと混合することにより、還元ガスが少ない状態となるためＳｉ原子含有ガスの分解を成膜時と比較して抑制することができ、第１のガス供給ノズル内におけるＳｉ膜の堆積を抑制することが可能となる。この場合、還元ガスをＣ原子含有ガスのキャリアガスとして用いることが可能となる。なお、Ｓｉ原子含有ガスのキャリアとしては、アルゴン（Ａｒ）のような不活性ガス（特に希ガス）を用いることにより、Ｓｉ膜の堆積を抑制することが可能となる。
【００４１】
更に、第１のガス供給ノズル６０には、ＨＣｌのような塩素原子含有ガスを供給することが望ましい。このようにすると、Ｓｉ原子含有ガスが熱により分解し、第１のガス供給ノズル内に堆積可能な状態となったとしても、塩素によりエッチングモードとすることが可能となり、第１のガス供給ノズル内へのＳｉ膜の堆積をより抑制することが可能になる。また、塩素原子含有ガスには、堆積した膜をエッチングする効果もあり、第１のガス供給口６８の閉塞を抑制することが可能となる。
【００４２】
なお、ＳｉＣエピタキシャル膜を形成する際に流すＣｌ（塩素）原子含有ガスとしてＨＣｌガスを例示したが、塩素ガスを用いてもよい。
【００４３】
又、上述ではＳｉＣエピタキシャル膜を形成する際に、Ｓｉ（シリコン）原子含有ガスとＣｌ（塩素）原子含有ガスとを供給したが、Ｓｉ原子とＣｌ原子を含むガス、例えばテトラクロロシラン（以下ＳｉＣｌ４とする）ガス、トリクロロシラン（以下ＳｉＨＣｌ３）ガス、ジクロロシラン（以下ＳｉＨ２Ｃｌ２）ガスを供給してもよい。また、言うまでもないが、これらのＳｉ原子及びＣｌ原子を含むガスは、Ｓｉ原子含有ガスでも有り、又は、Ｓｉ原子含有ガス及びＣｌ原子含有ガスの混合ガスともいえる。特に、ＳｉＣｌ４は、熱分解される温度が比較的高いため、ノズル内のＳｉ消費抑制の観点から望ましい。
【００４４】
又、上述ではＣ（炭素）原子含有ガスとしてＣ３Ｈ８ガスを例示したが、エチレン（以下Ｃ２Ｈ４とする）ガス、アセチレン（以下Ｃ２Ｈ２とする）ガスを用いてもよい。
【００４５】
また、還元ガスとしてＨ２ガスを例示したが、これに限らず他のＨ（水素）原子含有ガスを用いても良い。更には、キャリアガスとしては、Ａｒ（アルゴン）ガス、Ｈｅ（ヘリウム）ガス、Ｎｅ（ネオン）ガス、Ｋｒ（クリプトン）ガス、Ｘｅ（キセノン）ガス等の希ガスのうち少なくとも１つを用いてもよいし、上記したガスを組合わせた混合ガスを用いてもよい。
【００４６】
なお、以下の説明では、第１のガス供給口６８からは、シリコン原子含有ガスとしてのＳｉＣｌ４ガス及び塩素原子含有ガスとしてのＨＣｌガスを供給し、第２のガス供給口７２からは、炭素原子含有ガスとしてのＣ３Ｈ８ガス、及び、還元ガスとしてのＨ２ガスを供給することとして説明する。
【００４７】
＜処理炉の周辺構成＞
次に、図６に於いて、処理炉４０及びその周辺の構成について説明する。該処理炉４０の下方には、該処理炉４０の下端開口を気密に閉塞する為の炉口蓋体としてシールキャップ１０２が設けられている。該シールキャップ１０２は、例えばステンレス等の金属製であり、円盤状に形成されている。該シールキャップ１０２の上面には、処理炉４０の下端と当接するシール材としてのＯリング（図示せず）が設けられている。シールキャップ１０２には回転機構１０４が設けられ、該回転機構１０４の回転軸１０６はシールキャップ１０２を貫通してボート３０に接続されており、該ボート３０を回転させることでウェーハ１４を回転させる様に構成されている。
【００４８】
又、シールキャップ１０２は処理炉４０の外側に設けられた昇降機構として、後述する昇降モータ１２２によって垂直方向に昇降される様に構成されており、これにより前記ボート３０を処理炉４０に対して搬入搬出することが可能となっている。回転機構１０４及び昇降モータ１２２には、駆動制御部１０８が電気的に接続されており、所定の動作をする様所定のタイミングにて制御する様構成されている（図５参照）。
【００４９】
予備室としてのロードロック室１１０の外面に下基板１１２が設けられている。該下基板１１２には、昇降台１１４と摺動自在に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が設けられている。又、下基板１１２に立設した前記ガイドシャフト１１６及びボール螺子１１８の上端には上基板１２０が設けられている。ボール螺子１１８は、上基板１２０に設けられた昇降モータ１２２によって回転され、ボール螺子１１８が回転されることで昇降台１１４が昇降する様になっている。
【００５０】
該昇降台１１４には中空の昇降シャフト１２４が垂設され、昇降台１１４と昇降シャフト１２４の連結部は気密となっており、該昇降シャフト１２４は昇降台１１４と共に昇降する様になっている。昇降シャフト１２４はロードロック室１１０の天板１２６を遊貫し、昇降シャフト１２４が貫通する天板１２６の貫通孔は、昇降シャフト１２４が天板１２６と接触することがない様充分な隙間が形成されている。
【００５１】
又、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の周囲を覆う様に伸縮性を有する中空伸縮体としてベローズ１２８が設けられ、該ベローズ１２８によりロードロック室１１０が気密に保たれる様になっている。尚、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、ベローズ１２８の内径は昇降シャフト１２４の外径に比べて充分に大きく、伸縮の際に前記ベローズ１２８と昇降シャフト１２４が接触することがない様に構成されている。
【００５２】
該昇降シャフト１２４の下端には、昇降基板１３０が水平に固着され、該昇降基板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る。昇降基板１３０と駆動部カバー１３２とで駆動部収納ケース１３４が構成され、この構成により該駆動部収納ケース１３４内部はロードロック室１１０内の雰囲気と隔離される。
【００５３】
又、駆動部収納ケース１３４の内部には前記ボート３０の回転機構１０４が設けられ、該回転機構１０４の周辺は冷却機構１３５によって冷却される様になっている。
【００５４】
電力ケーブル１３８は、昇降シャフト１２４の上端から中空部を通り、回転機構１０４に導かれて接続されている。又、冷却機構１３５及びシールキャップ１０２には冷却水流路１４０が形成されている。更に、冷却水配管１４２が昇降シャフト１２４の上端から中空部を通り冷却水流路１４０に導かれて接続されている。
【００５５】
昇降モータ１２２が駆動され、ボール螺子１１８が回転することで、昇降台１１４及び昇降シャフト１２４を介して駆動部収納ケース１３４を昇降させる。
【００５６】
該駆動部収納ケース１３４が上昇することにより、昇降基板１３０に気密に設けられているシールキャップ１０２が処理炉４０の開口部である炉口１４４を閉塞し、ウェーハ処理が可能な状態となる。又、駆動部収納ケース１３４が下降することにより、シールキャップ１０２と共にボート３０が降下され、ウェーハ１４を外部に搬出できる状態となる。
【００５７】
＜制御部＞
次に、図５に於いて、ＳｉＣエピタキシャル膜を成膜する半導体製造装置１０を構成する各部の制御構成について説明する。
【００５８】
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は、操作部及び入出力部を構成し、半導体製造装置１０全体を制御する主制御部１５０に電気的に接続されている。又、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は、コントローラ１５２として構成されている。
【００５９】
＜ＳｉＣ膜の形成方法の概略＞
次に、上述した半導体製造装置１０を用い、半導体デバイスの製造工程の一工程として、ＳｉＣ等で構成されるウェーハ１４等の基板上に、例えばＳｉＣ膜を形成する基板の製造方法について説明する。尚、以下の説明に於いて半導体製造装置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。
【００６０】
先ず、ポッドステージ１８に複数枚のウェーハ１４を収納したポッド１６がセットされると、ポッド搬送装置２０によりポッド１６をポッドステージ１８からポッド収納棚２２へ搬送し、ストックする。次に、ポッド搬送装置２０により、ポッド収納棚２２にストックされたポッド１６をポッドオープナ２４に搬送してセットし、該ポッドオープナ２４によりポッド１６の蓋を開き、基板枚数検知器２６によりポッド１６に収納されているウェーハ１４の枚数を検知する。
【００６１】
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からウェーハ１４を取出し、ボート３０に移載する。
【００６２】
複数枚のウェーハ１４がボート３０に装填されると、ウェーハ１４を保持したボート３０は、昇降モータ１２２による昇降台１１４及び昇降シャフト１２４の昇降動作により反応室４４内に搬入（ボートローディング）される。この状態では、シールキャップ１０２はＯリング（図示せず）を介してマニホールド３６の下端をシールした状態となる。
【００６３】
ボート３０搬入後、反応室４４内が所定の圧力（真空度）となる様に、真空排気装置２２０によって真空排気される。この時、反応室４４内の圧力は、圧力センサ（図示せず）によって測定され、測定された圧力に基づき第１のガス排気口９０及び第２のガス排気口３９０に連通するＡＰＣバルブ２１４がフィードバック制御される。又、ウェーハ１４及び反応室４４内が所定の温度となる様前記被誘導体４８が加熱される。この時、反応室４４内が所定の温度分布となる様、温度センサ（図示せず）が検出した温度情報に基づき誘導コイル５０への通電具合がフィードバック制御される。続いて、回転機構１０４により、ボート３０が回転されることで、ウェーハ１４が周方向に回転される。
【００６４】
また、基板表面に残留するダメージを取り除くため、基板表面のエッチング処理を行う。その後、ＳｉＣエピタキシャル成長反応に寄与するＳｉ（シリコン）原子含有ガス及びＣｌ（塩素）原子含有ガスは、それぞれガス供給源２１０ａ，２１０ｂから供給され、前記第１のガス供給口６８より前記反応室４４内に噴出される。又、Ｃ（炭素）原子含有ガス及び還元ガスであるＨ２ガスが、所定の流量となる様に対応する前記ＭＦＣ２１１ｄ，２１１ｅの開度が調整された後、バルブ２１２ｄ，２１２ｅが開かれ、それぞれのガスが第２のガスライン２６０に流通し、第２のガス供給ノズル７０に流通して第２のガス供給口７２より反応室４４内に導入される。
【００６５】
第１のガス供給口６８及び第２のガス供給口７２より供給されたガスは、反応室４４内の被誘導体４８の内側を通り、第１のガス排気口９０からガス排気管２３０を通って排気される。第１のガス供給口６８及び第２のガス供給口７２より供給されたガスは、反応室４４内を通過する際に、ＳｉＣ等で構成されるウェーハ１４と接触し、ウェーハ１４表面上にＳｉＣエピタキシャル膜成長がなされる。なお、これらについては後に詳述する。
【００６６】
又、ガス供給源２１０ｆより、不活性ガスとしての希ガスであるＡｒガスが所定の流量となる様に対応するＭＦＣ２１１ｆの開度が調整された後、バルブ２１２ｆが開かれ、第３のガスライン２４０に流通し、第３のガス供給口３６０から反応室４４内に供給される。第３のガス供給口３６０から供給された不活性ガスとしての希ガスであるＡｒガスは、反応室４４内の断熱材５４と反応管４２との間を通過し、第２のガス排気口３９０から排気される。
【００６７】
次に、予め設定された時間が経過すると、上述したガスの供給が停止され、図示しない不活性ガス供給源より不活性ガスが供給され、反応室４４内の被加熱体４８の内側の空間が不活性ガスで置換されると共に、反応室４４内の圧力が常圧に復帰される。
【００６８】
その後、昇降モータ１２２によりシールキャップ１０２が下降され、マニホールド３６の下端が開口されると共に、処理済みのウェーハ１４がボート３０に保持された状態でマニホールド３６の下端から反応管４２の外部に搬出（ボートアンローディング）され、ボート３０に保持されたウェーハ１４が冷える迄、ボート３０を所定位置にて待機させる。待機させた該ボート３０のウェーハ１４が所定温度迄冷却されると、基板移載機２８により、ボート３０からウェーハ１４を取出し、ポッドオープナ２４にセットされている空のポッド１６に搬送して収納する。その後、ポッド搬送装置２０によりウェーハ１４が収納されたポッド１６をポッド収納棚２２、又は前記ポッドステージ１８に搬送する。この様にして、半導体製造装置１０の一連の作動が完了する。
【００６９】
＜第１の実施形態＞
次に本発明の第１の実施形態として、エッチング処理工程、及び、成膜工程について、図７を用いて詳細に説明する。図７（ａ）は、反応室４４内の温度の変化を示し、図７（ｂ）は、第１のガス供給口６８から供給されるシリコン原子含有ガスとしてのＳｉＣｌ４、及び、塩化水素ガス（ＨＣｌ）の供給タイミングを示し、図７（ｃ）は、第２のガス供給口７２から供給される炭素原子含有ガスとしてのＣ３Ｈ８、及び、還元ガスとしてのＨ２ガスの供給タイミングを示している。なお、（ｂ）（ｃ）の縦軸は、絶対量を示しているのではなく、概念的に供給量の大きさを示している。
【００７０】
まず、ボート３０が反応室４４内に搬入された後、誘導コイル５０に交流電流を流し、被誘導体４８が発熱することにより、反応室４４内を昇温する。その後、反応室４４内の温度が８００℃程度になった時点で、還元ガスとして用いる水素ガスをエッチングガスとして第２のガス供給口７２から開始し、ウェーハ１４の表面に残留しているダメージを取り除くためのエッチングを開始する（第１のエッチング工程）。エッチングガスとしての水素ガスを供給し基板表面をエッチングしている間も、昇温は続け、１４００℃程度になった時点でシリコン原子含有ガスとしてのＳｉＣｌ４の供給を開始する（第２のエッチング工程）。これにより、水素ガスによるエッチングによるＳｉの減少分を補填し、基板表面の荒れを抑制することができる。
【００７１】
その後、反応室４４内がエピタキシャル成長を行う温度（ここでは、１６００℃）に達した後、第１のガス供給口６８から塩素原子含有ガスとしての塩化水素ガスの供給を開始すると共に、シリコン含有ガスとしてのＳｉＣｌ４の供給量を大きくする。また、第２のガス供給口７２から炭素原子含有ガスとしてのＣ３Ｈ８ガスの供給を開始すると共に、還元ガスとしての水素ガスとの供給量を大きくし、ＳｉＣ膜のエピタキシャル成長を開始する（成膜工程）。なお、成膜工程は、必要な膜厚となるまで続けられる。
【００７２】
なお、本実施形態におけるエッチング工程、及び、ＳｉＣ膜のエピタキシャル成長工程の夫々のガスの供給量の例は以下の通りである。
★第１及び第２のエッチング工程
第１のガス供給口６８…ＳｉＣｌ４：１０〜２０ｓｃｃｍ
第２のガス供給口７２…Ｈ２：１〜１５ｓｌｍ
★成膜工程
第１のガス供給口６８…ＳｉＣｌ４：５０〜２５０ｓｃｃｍ、
ＨＣｌ：５０〜２５０ｓｃｃｍ
第２のガス供給口７２…Ｃ３Ｈ８：５〜１２５ｓｃｃｍ
Ｈ２：２００〜３００ｓｌｍ
【００７３】
このように、本実施形態においては、反応室４４内の温度を上げながらエッチングガスを供給することにより、昇温工程とエッチング工程とを平行して行うことができ、処理時間の短縮を可能としている。なお、エッチングガスを成膜工程で還元ガスとして用いる水素ガスを用いることにより、ガス種を増やすことなく本発明を実現できる。
【００７４】
また、シリコン原子含有ガスは、水素ガスの供給と同時に行うのではなく、反応室４４内の温度が所定の温度（ここでは、１４００℃）を超えた後、供給するようにしている。即ち、本実施形態では、昇温工程とエッチング工程とを平行して行っているため、時間を短縮することを可能としている。よって、基板表面のダメージを確実に取り除くためには水素ガスをある程度早めに供給することが望ましい。その一方で、エッチングによる基板表面のＳｉ抜けを補填するためのシリコン原子含有ガスを反応室４４内が十分昇温される前に供給するとシリコンが凝集してしまい、パーティクルとなってしまう恐れがある。そこで、本実施形態では、水素ガスによるエッチングの効果が大きくなる温度がシリコンの凝集が発生する温度より低いことに着目し、昇温工程中にまずエッチングガスとしての水素ガスを供給し、反応室４４内が所定の温度となった後にシリコン原子含有ガスとしてのＳｉＣｌ４を供給している。
【００７５】
また、本実施形態では、エッチング工程中に流す水素ガスの量をエピタキシャル成長工程と比較して、少なくしている。これにより、ＳｉＣ膜を形成するための成膜ガスを供給していないエッチング工程でのエッチング量の増大を防ぎ、表面粗さを小さくすることが可能となる。更には、シリコン原子含有ガスの量をエピタキシャル成長工程と比較して少なくしている。これにより、反応せずに残留したシリコン原子含有ガスの凝集を少なくすることが可能となる。
【００７６】
＜第２の実施形態＞
次に本発明の第２の実施形態を図８を用いて説明する。なお、第１の実施形態と同様な部分は、説明を省略し、主に第１の実施形態と異なる点について説明する。第２の実施形態は、第１の実施形態と異なり、成膜工程で用いる塩化水素ガスをエッチングガスとしても用い、エピタキシャル成長工程の前に供給している。
【００７７】
より具体的には、昇温工程において、反応室４４内が８００℃程度となった段階で、エッチングガスとしての水素ガスを供給を開始する（第１エッチング工程）。その後、反応室４４内が所定の温度（ここでは、１４００℃程度）となった際に、シリコン原子含有ガスとしてのＳｉＣｌ４の供給、及び、エッチングガスとしてのＨＣｌの供給を開始する（第２エッチング工程）。このようにＨＣｌガスをエッチングガスとして昇温工程中（エッチング工程中）に供給することにより、エッチング量を大きくすることができ、基板表面に残留したダメージをより確実に取り除くことができる。また、ＨＣl添加によりＳｉＣ基板の表面に基板から抜き出たＳｉを凝集前に取り除くことができる。
【００７８】
なお、本実施形態における第１及び第２エッチング工程、及び、ＳｉＣ膜の成膜工程の夫々のガスの供給量の例は以下の通りである。
★第１及び第２エッチング工程
第１のガス供給口６８…ＳｉＣｌ４：１０〜２０ｓｃｃｍ
ＨＣｌ：５０〜２５０ｓｃｃｍ
第２のガス供給口７２…Ｈ２：１〜１５ｓｌｍ
★成膜工程
第１のガス供給口６８…ＳｉＣｌ４：５０〜２５０ｓｃｃｍ、
ＨＣｌ：５０〜２５０ｓｃｃｍ
第２のガス供給口７２…Ｃ３Ｈ８：５〜１２５ｓｃｃｍ
Ｈ２：２００〜３００ｓｌｍ
【００７９】
また、本実施形態において、塩化水素ガスは、シリコン原子含有ガスの供給と同時に行っているが、これに限らず水素ガスの供給と同時に供給を開始しても良い。しかしながら、塩化水素ガスの供給を開始するとそのエッチング量が大きくなるため、基板表面の荒れも大きくなると考えられる。従って、シリコン原子含有ガスの供給と平行してＨＣｌガスの供給を行うほうが、エッチングに伴い発生する基板表面のＳｉ原子の抜けを補填しながらエッチングができるため、表面の荒れを抑制することができる。
【００８０】
＜第３の実施形態＞
次に本発明の第３の実施形態を図９を用いて説明する。なお、第１の実施形態と同様な部分は、説明を省略し、主に第１の実施形態と異なる点について説明する。第３の実施形態は、第１の実施形態と異なり、高温（１６００℃程度）の成膜工程の前に、エピタキシャル成長工程より低温（１４００℃程度）の状態で、シリコン原子含有ガスとしてのＳｉＣｌ４、炭素原子含有ガスとしてのＣ３Ｈ８、還元ガスとしての水素ガス、及び、塩化水素ガスを供給するバッファ工程を有する。
【００８１】
より具体的には、昇温工程において、反応室４４内が８００℃程度となった段階で、エッチングガスとしての水素ガスを供給を開始する（第１エッチング工程）。その後、反応室４４内が所定の温度（ここでは、１４００℃程度）となった際に、シリコン原子含有ガスとしてのＳｉＣｌ４の供給を開始する（第２エッチング工程）。また、１４００℃程度となった段階で、反応室４４内を昇温することを停止する。シリコン原子含有ガスの供給を所定期間行った後、ＳｉＣｌ４、Ｃ３Ｈ８、水素、塩化水素等のＳｉＣ膜の成膜に必要な成膜ガスの供給を開始する（バッファ工程）。そして、所定期間経過後、反応室４４内を１６００℃まで再度昇温し、エピタキシャル成長膜を形成する（成膜工程）。ここで、バッファ工程における基板表面をエッチングする水素以外のＳｉＣｌ４、Ｃ３Ｈ８、塩化水素については、成膜工程における流量より少なくしている。
【００８２】
即ち、本実施形態では、エピタキシャル成長膜を形成する成膜工程前に、バッファ工程を追加し、比較的温度の低い状態でＳｉＣ膜を形成するための成膜ガスを供給している。この理由は、次の通りである。まず、成膜工程において、シリコン原子含有ガスを効率よく使用するため還元ガスとしての水素ガスを用いている。水素ガスは、前述のように基板表面をエッチングする作用も有する。従って、成膜工程においても基板表面のエッチングは行われていることになる。しかし、ＳｉＣ膜を形成するシリコン原子含有ガス及び炭素原子含有ガスもあわせて供給されており、ＳｉＣ膜の形成が基板表面のエッチングスピードより大きいためエピタキシャル成長膜が形成される。
【００８３】
一方、バッファ工程では、ＳｉＣ膜を形成するシリコン原子含有ガス及び炭素原子含有ガスの供給量が成膜工程と比較して少ないためＳｉＣ膜の形成速度も小さく、成膜工程と比較して基板表面のエッチングのほうが優位となる。従って、バッファ工程では、基板表面をＳｉＣで補填しながら（若しくは、極めて薄いＳｉＣ膜を形成しながら）基板表面をエッチングすることになる。よって、基板表面の荒れを小さくすることができる。その後、バッファ工程により表面の荒れを小さくした基板にエピタキシャル成長膜を形成することができるため、エピタキシャル基板の歩留まりを向上させることができる。
【００８４】
また、本実施形態では、成膜工程と比較して低い温度にてバッファ工程を行う。これにより、水素ガスによるエッチング効果を抑制することができ、エッチングによる表面の荒れを小さくすることができる。
【００８５】
なお、本実施形態におけるエッチング工程、バッファ工程、成膜工程の夫々のガスの供給量の例は以下の通りである。
★第１及び第２エッチング工程
第１のガス供給口６８…ＳｉＣｌ４：１０〜２０ｓｃｃｍ
第２のガス供給口７２…Ｈ２：１〜１５ｓｌｍ
★バッファ工程
第１のガス供給口６８…ＳｉＣｌ４：１０〜２０ｓｃｃｍ、
Ｈ２：１０〜２０ｓｃｃｍ
第２のガス供給口７２…Ｃ３Ｈ８：２〜１０ｓｃｃｍ
Ｈ２：２００〜３００ｓｌｍ
★成膜工程
第１のガス供給口６８…ＳｉＣｌ４：５０〜２５０ｓｃｃｍ、
ＨＣｌ：５０〜２５０ｓｃｃｍ
第２のガス供給口７２…Ｃ３Ｈ８：５〜１２５ｓｃｃｍ
Ｈ２：２００〜３００ｓｌｍ
【００８６】
＜第４の実施形態＞
次に本発明の第４の実施形態を図１０を用いて説明する。なお、第３の実施形態と同様な部分は、説明を省略し、主に第３の実施形態と異なる点について説明する。第４の実施形態は、第３の実施形態と異なり、バッファ工程において、水素ガスの流量を成膜工程より少なくしている。このように温度を低くすることによるエッチング効果の抑制とともに流量を少なくすることでエッチング効果を抑制することができ、エッチングによる基板表面の荒れを小さくすることが可能となる。
【００８７】
なお、本実施形態におけるエッチング工程、バッファ工程、成膜工程の夫々のガスの供給量の例は以下の通りである。
★第１及び第２エッチング工程
第１のガス供給口６８…ＳｉＣｌ４：１０〜２０ｓｃｃｍ
第２のガス供給口７２…Ｈ２：１〜１５ｓｌｍ
★バッファ工程
第１のガス供給口６８…ＳｉＣｌ４：１０〜２０ｓｃｃｍ、
ＨＣｌ：１０〜２０ｓｃｃｍ
第２のガス供給口７２…Ｃ３Ｈ８：２〜１０ｓｃｃｍ
Ｈ２：５０〜１５０ｓｌｍ
★成膜工程
第１のガス供給口６８…ＳｉＣｌ４：５０〜２５０ｓｃｃｍ、
ＨＣｌ：５０〜２５０ｓｃｃｍ
第２のガス供給口７２…Ｃ３Ｈ８：５〜１２５ｓｃｃｍ
Ｈ２：２００〜３００ｓｌｍ
【００８８】
＜第５の実施形態＞
次に本発明の第５の実施形態を図１１を用いて説明する。なお、第４の実施形態と同様な部分は、説明を省略し、主に第４の実施形態と異なる点について説明する。第５の実施形態は、第４の実施形態と異なり、第２エッチング工程において、温度を一定にするのではなく、徐々に昇温している。この際、昇温レートは、第１エッチング工程より遅くすることが望ましい。また、第２エッチング工程における水素ガスおよびシリコン原子含有ガスの流量も徐々に大きくするようにしている。また、バッファ工程におけるシリコン原子含有ガス、炭素原子含有ガス、水素ガス、及び、塩化水素ガスは、徐々に大きくなるようにしている。このように徐々に温度及びガスの流量を増加させることにより、徐々に基板表面のエッチングが優位な状態から基板表面へのＳｉＣ膜の堆積が優位な状態に移行することができる。これにより、急激な条件の変化を抑制でき、均質なＳｉＣ膜が形成できる。
【００８９】
なお、本実施形態におけるエッチング工程、成長工程の夫々のガスの供給量の例は以下の通りである。
★第１エッチング工程
第２のガス供給口７２…Ｈ２：１〜１５ｓｌｍ
★第２エピタキシャル成長工程
第１のガス供給口６８…ＳｉＣｌ４：５０〜２５０ｓｃｃｍ、
ＨＣｌ：５０〜２５０ｓｃｃｍ
第２のガス供給口７２…Ｃ３Ｈ８：５〜１２５ｓｃｃｍ
Ｈ２：２００〜３００ｓｌｍ
【００９０】
以上、本発明の実施形態を図面を用いて説明してきたが、本発明の趣旨を逸脱しない限り様々な変更が可能である。例えば、本実施形態では、第１のガス供給口６８と第２のガス供給口７２と２種類のガス供給口に分けているが、これに限らず１種類のガス供給口から成膜ガスを供給しても良い。また、エッチングガスとして、成膜工程で使用する水素ガスや塩化水素ガスを用いて説明したが、これに限らず異なるエッチング効果を有する異なるガスを用いても良い。更に、温度や流量、昇温レートは、一例であってこれに限られるものではない。
【００９１】
本発明を実施形態に沿って説明してきたが、最後に本発明の主たる態様を付記する。
（付記１）
複数の基板を高さ方向に並べて保持するボートを反応室内に搬入するボートローディング工程と、
前記反応室を昇温すると共に、前記反応室が第１温度となった後に前記複数の基板に第１エッチングガスを供給する第１エッチング工程と、
前記反応室が前記第１温度より高い第２温度となった後に、前記第１エッチングガスと共にシリコン原子含有ガスを前記複数の基板に向けて供給する第２エッチング工程と、
前記反応室が前記第２温度より高い第３温度となった後に、前記シリコン原子含有ガス、及び、炭素原子含有ガスを前記複数の基板に向けて供給し、前記複数の基板に炭化珪素膜を形成する第１成膜工程と、
前記成膜工程の後に、前記炭化珪素膜が形成された前記複数の基板を保持するボートを前記反応室から搬出するボートアンローディング工程と、を具備する基板の製造方法、又は、半導体デバイスの製造方法。
（付記２）付記１において、
前記第２エッチング工程において、前記第１エッチングガス、及び、前記シリコン原子含有ガスと共に、第２エッチングガスを前記複数の基板に向けて供給する基板の製造方法、又は、半導体デバイスの製造方法。
（付記３）付記２において、
前記第１エッチング工程において、前記第２エッチングガスは供給されない基板の製造方法、又は、半導体デバイスの製造方法。
（付記４）付記１乃至付記３のいずれか一つにおいて、
前記第２エッチング工程は、前記反応室内を昇温しながら行われる基板の製造方法、又は、半導体デバイスの製造方法。
（付記５）付記１乃至付記３のいずれか一つにおいて、
前記第２エッチング工程と前記第１成膜工程の間に、前記反応室を前記第２温度に維持した状態で、前記シリコン原子含有ガス、及び、前記炭素原子含有ガスを前記複数の基板に向けて供給する第２成膜工程を更に具備する基板の製造方法、又は、半導体デバイスの製造方法。
（付記６）付記５において、
前記第１成膜工程における前記シリコン原子含有ガス、及び、前記炭素原子含有ガスの流量は、前記第２成膜工程における前記シリコン原子含有ガス、及び、前記炭素原子含有ガスの流量より少なくなるように制御される基板の製造方法、又は、半導体デバイスの製造方法。
（付記７）付記６において、
前記第１エッチングガスは、水素ガスであり、
前記第２成膜工程において、前記水素ガスを更に供給し、
前記第１成膜工程における前記水素ガスの流量と前記第２成膜工程における前記水素ガスの流量が同じになるように制御される基板の製造方法、又は、半導体デバイスの製造方法。
（付記８）付記６において、
前記第１エッチングガスは、水素ガスであり、
前記第２成膜工程において、前記水素ガスを更に供給し、
前記第１成膜工程における前記水素ガスの流量は、前記第２成膜工程における前記水素ガスの流量より少なくなるよう制御される基板の製造方法、又は、半導体デバイスの製造方法。
（付記９）付記１乃至付記３のいずれか一つにおいて、
前記第２エッチング工程と前記第１成膜工程の間に、前記シリコン原子含有ガス、及び、前記炭素原子含有ガスを前記複数の基板に向けて供給する第２成膜工程を更に具備し、
前記第２エッチング工程と前記第１成膜工程において、前記第２温度から前記第３温度まで徐々に昇温する基板の製造方法、又は、半導体デバイスの製造方法。
（付記１０）付記９において、
前記第２温度から前記第３温度への昇温レートは、前記第１温度から前記第２温度まで昇温レートより小さい基板の製造方法、又は、半導体デバイスの製造方法。
（付記１１）
複数の基板の処理を行う反応室と、
前記複数の基板を保持するボートと、
前記複数の基板に成膜ガスを供給するガス供給口を有するガス供給ノズルと、
前記反応室を昇温しつつ第１エッチングガスを前記反応室に供給し、その後、前記反応室が前記第１温度になった際に前記第１エッチングガスに加えてシリコン原子含有ガスの前記反応室への供給を開始し、その後、前記反応室が前記第１温度になった際に前記シリコン原子含有ガスと炭素原子含有ガスの前記反応室への供給を開始するように制御するコントローラを具備する基板処理装置。
【符号の説明】
【００９２】
１０：半導体製造装置、１２：筐体、１４：ウェーハ、１５：ウェーハホルダ、１５ａ：上部ウェーハホルダ、１５ｂ：下部ウェーハホルダ、１６：ポッド、１８：ポッドステージ、２０：ポッド搬送装置、２２：ポッド収納棚、２４：ポッドオープナ、２６：基板枚数検知器、２８：基板移載機、３０：ボート、３２：アーム、３４Ａ：ボート断熱部、３４Ｂ：第１熱交換部、３４Ｃ：第２熱交換部、３６：マニホールド、４０：処理炉、４２：反応管、４４：反応室、４８：被誘導体、５０：誘導コイル、５２：温度制御部、５４：断熱材、５５：外側断熱壁、５８：磁気シール、６０：第１のガス供給ノズル、６８：第１のガス供給口、７０：第２のガス供給ノズル、７２：第２のガス供給口７２、７８：ガス流量制御部、９０：第１のガス排気口、９８：圧力制御部、１０２：シールキャップ、１０４：回転機構、１０６：回転軸、１０８：駆動制御部、１１０：ロードロック室、１１２：下基板、１１４：昇降台、１１６：ガイドシャフト、１１８：ボール螺子、１２０：上基板、１２２：昇降モータ、１２４：昇降シャフト、１２８：ベローズ、１３０：昇降基板、１３２：駆動部カバー、１３４：駆動部収納ケース、１３５：冷却機構、１３８：電力ケーブル、１４０：冷却水流路、１４２：冷却水配管、１５０：主制御部、１５２：コントローラ、２００：ガス供給ユニット、２１０：ガス供給源、２１１：ＭＦＣ、２１２：バルブ、２１４：ＡＰＣバルブ、２２２：第１のガスライン、２３０：ガス排気管、２６０：第２のガスライン、３００：構造物、３６０：第３のガス供給口、３９０：第２のガス排気口。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基板を高さ方向に並べて保持するボートを反応室内に搬入するボートローディング工程と、
前記反応室を昇温すると共に、前記反応室が第１温度となった後に前記複数の基板に第１エッチングガスを供給する第１エッチング工程と、
前記反応室が前記第１温度より高い第２温度となった後に、前記第１エッチングガスと共にシリコン原子含有ガスを前記複数の基板に向けて供給する第２エッチング工程と、
前記反応室が前記第２温度より高い第３温度となった後に、前記シリコン原子含有ガス、及び、炭素原子含有ガスを前記複数の基板に向けて供給し、前記複数の基板に炭化珪素膜を形成する第１成膜工程と、
前記成膜工程の後に、前記炭化珪素膜が形成された前記複数の基板を保持するボートを前記反応室から搬出するボートアンローディング工程と、を具備する基板の製造方法、又は、半導体デバイスの製造方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記第２エッチング工程において、前記第１エッチングガス、及び、前記シリコン原子含有ガスと共に、第２エッチングガスを前記複数の基板に向けて供給する基板の製造方法、又は、半導体デバイスの製造方法。
【請求項３】
請求項１において、
前記第２エッチング工程と前記第１成膜工程の間に、前記反応室を前記第２温度に維持した状態で、前記シリコン原子含有ガス、及び、前記炭素原子含有ガスを前記複数の基板に向けて供給する第２成膜工程を更に具備する基板の製造方法、又は、半導体デバイスの製造方法。
【請求項４】
請求項１において、
前記第２エッチング工程と前記第１成膜工程の間に、前記シリコン原子含有ガス、及び、前記炭素原子含有ガスを前記複数の基板に向けて供給する第２成膜工程を更に具備し、
前記第２エッチング工程と前記第１成膜工程において、前記第２温度から前記第３温度まで徐々に昇温する基板の製造方法、又は、半導体デバイスの製造方法。
【請求項５】
複数の基板の処理を行う反応室と、
前記複数の基板を保持するボートと、
前記複数の基板に成膜ガスを供給するガス供給口を有するガス供給ノズルと、
前記反応室を昇温しつつ第１エッチングガスを前記反応室に供給し、その後、前記反応室が前記第１温度になった際に前記第１エッチングガスに加えてシリコン原子含有ガスの前記反応室への供給を開始し、その後、前記反応室が前記第１温度になった際に前記シリコン原子含有ガスと炭素原子含有ガスの前記反応室への供給を開始するように制御するコントローラを具備する基板処理装置。
【請求項１】
複数の基板を高さ方向に並べて保持するボートを反応室内に搬入するボートローディング工程と、
前記反応室を昇温すると共に、前記反応室が第１温度となった後に前記複数の基板に第１エッチングガスを供給する第１エッチング工程と、
前記反応室が前記第１温度より高い第２温度となった後に、前記第１エッチングガスと共にシリコン原子含有ガスを前記複数の基板に向けて供給する第２エッチング工程と、
前記反応室が前記第２温度より高い第３温度となった後に、前記シリコン原子含有ガス、及び、炭素原子含有ガスを前記複数の基板に向けて供給し、前記複数の基板に炭化珪素膜を形成する第１成膜工程と、
前記成膜工程の後に、前記炭化珪素膜が形成された前記複数の基板を保持するボートを前記反応室から搬出するボートアンローディング工程と、を具備する基板の製造方法、又は、半導体デバイスの製造方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記第２エッチング工程において、前記第１エッチングガス、及び、前記シリコン原子含有ガスと共に、第２エッチングガスを前記複数の基板に向けて供給する基板の製造方法、又は、半導体デバイスの製造方法。
【請求項３】
請求項１において、
前記第２エッチング工程と前記第１成膜工程の間に、前記反応室を前記第２温度に維持した状態で、前記シリコン原子含有ガス、及び、前記炭素原子含有ガスを前記複数の基板に向けて供給する第２成膜工程を更に具備する基板の製造方法、又は、半導体デバイスの製造方法。
【請求項４】
請求項１において、
前記第２エッチング工程と前記第１成膜工程の間に、前記シリコン原子含有ガス、及び、前記炭素原子含有ガスを前記複数の基板に向けて供給する第２成膜工程を更に具備し、
前記第２エッチング工程と前記第１成膜工程において、前記第２温度から前記第３温度まで徐々に昇温する基板の製造方法、又は、半導体デバイスの製造方法。
【請求項５】
複数の基板の処理を行う反応室と、
前記複数の基板を保持するボートと、
前記複数の基板に成膜ガスを供給するガス供給口を有するガス供給ノズルと、
前記反応室を昇温しつつ第１エッチングガスを前記反応室に供給し、その後、前記反応室が前記第１温度になった際に前記第１エッチングガスに加えてシリコン原子含有ガスの前記反応室への供給を開始し、その後、前記反応室が前記第１温度になった際に前記シリコン原子含有ガスと炭素原子含有ガスの前記反応室への供給を開始するように制御するコントローラを具備する基板処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−１９５３５５（Ｐ２０１２−１９５３５５Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５６５９４（Ｐ２０１１−５６５９４）
【出願日】平成２３年３月１５日（２０１１．３．１５）
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１５日（２０１１．３．１５）
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【Ｆターム（参考）】
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