(57)【特許請求の範囲】
【請求項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原子含有ガスと塩素原子含有ガス、若しくはシリコン原子及び塩素原子含有ガスを供給する第１のガス供給系と、
少なくとも還元ガスを供給する第２のガス供給系と、少なくとも炭素原子含有ガスを供給する第３のガス供給系と、
前記第１のガス供給系に接続されると共に、前記基板の積層方向に延在され、該基板の積層領域に１以上の第１のガス供給口を有し、前記反応室の内周に沿って設けられる第１のガス供給ノズルと、
前記第２のガス供給系及び前記第３のガス供給系に接続されると共に、前記基板の積層方向に延在され、該基板の積層領域に１以上の第２のガス供給口を有し、前記反応室の内周に沿って少なくとも２本以上設けられる第２のガス供給ノズルと、
前記第１のガス供給系が前記第１のガス供給ノズルの前記第１のガス供給口から少なくとも前記シリコン原子含有ガスと前記塩素原子含有ガス、若しくは前記シリコン原子及び塩素原子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のガス供給ノズルの前記第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２のガス供給ノズルの前記第２のガス供給口から少なくとも前記炭素原子含有ガスを前記反応室内へ供給し、前記基板に炭化ケイ素膜を形成する様制御するコントローラと、を有し、
前記第２のガス供給ノズルは、前記反応室の内周に沿って設けられたノズルのうち少なくとも両端に設けられるよう構成される基板処理装置。
【請求項２】
前記第１のガス供給ノズルと前記第２のガス供給ノズルは、交互に設けられる請求項１の基板処理装置。
【請求項３】
前記第１のガス供給口から不活性ガスが更に供給され、該不活性ガスの供給流量は、前記還元ガスの供給流量の１／１０倍以上である請求項１又は請求項２の基板処理装置。
【請求項４】
前記不活性ガスの供給流量は、前記還元ガスの供給流量の１／２倍以下である請求項３の基板処理装置。
【請求項５】
複数の基板を所定の間隔で配列し処理する反応管と、
前記反応管の外部に設けられ磁場を発生する磁場発生部と、
前記反応管と前記磁場発生部の間に設けられ、前記磁場発生部により発生した磁場によって発熱し前記反応管内を加熱する被加熱体と、
少なくともシリコン原子含有ガスと塩素原子含有ガス、若しくはシリコン原子及び塩素原子含有ガスを供給する第１のガス供給系と、
少なくとも還元ガスを供給する第２のガス供給系と、
少なくとも炭素原子含有ガスを供給する第３のガス供給系と、
前記第１のガス供給系と接続され、前記基板の配列領域に１以上の第１のガス供給口を有し、前記反応管の内周に沿って設けられる第１のガス供給ノズルと、
前記第２と第３のガス供給系に接続されるとともに、前記基板の配列領域に１以上の第２のガス供給口を有し、前記反応管の内周に沿って少なくとも２本以上設けられる第２のガス供給ノズルと、
前記第１のガス供給系が少なくともシリコン原子含有ガスと塩素原子含有ガス、若しくはシリコン原子及び塩素原子含有ガスを前記反応管内に前記第１ガス供給ノズルの前記第１ガス供給口を通して供給し、前記第２のガス供給系が少なくとも還元ガスを前記第２のガス供給ノズルの前記第２のガス供給口から前記反応管内に供給し、前記第３のガス供給系が少なくとも炭素原子含有ガスを前記第２のガス供給ノズルの前記第２のガス供給口を通して前記反応管内に供給し、前記基板上に炭化ケイ素膜を形成するように制御する制御部と、
を有し、
前記第２のガス供給ノズルは、前記反応管の内周に沿って設けられたノズルのうち少なくとも両端に設けられるよう構成される基板処理装置。
【請求項６】
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、
該反応室の内周に沿って前記基板の積層方向に延在され、該基板の積層領域に少なくとも１以上の第１のガス供給口を有する第１のガス供給ノズルの前記第１のガス供給口から少なくともシリコン原子含有ガスと塩素原子含有ガス、若しくはシリコン原子及び塩素原子含有ガスを前記反応室内へ供給し、前記反応室内の内周に沿って前記基板の積層方向に延在されて少なくとも２本以上設けられ、前記反応室の内周に沿って設けられたノズルのうち少なくとも両端に設けられ、前記基板の積層領域に１以上の第２のガス供給口を有する第２のガス供給ノズルの前記第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２のガス供給口から少なくとも炭素原子含有ガスを前記反応室内へ供給し、前記基板に炭化ケイ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。
【請求項７】
所定の間隔で配列された複数の基板を反応室内に搬送する工程と、
前記反応室外に設けられて磁場を発生する磁場発生部と、前記反応室と前記磁場発生部の間に設けられて前記磁場発生部により発生した磁場によって発熱する被加熱体によって前記反応室内を加熱する工程と、
前記反応室の内周に沿って設けられた第１のガス供給ノズルは、前記反応室内の前記基板の配列領域に１以上設けられる第１のガス供給口から少なくともシリコン原子含有ガスと塩素原子含有ガスを供給し、前記反応室の内周に沿って少なくとも２本以上設けられると共に、前記反応室の内周に沿って設けられたノズルのうち少なくとも両端に設けられ、前記基板の配列領域にその一部が設けられる第２のガス供給ノズルの前記基板の配列領域に１以上設けられる第２のガス供給口から少なくとも炭素原子含有ガスと還元ガスとを供給し、前記基板上に炭化ケイ素膜を成膜する工程と、
前記複数の基板を前記反応室から搬出する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項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、
該反応室の内周に沿って前記基板の積層方向に延在され、該基板の積層領域に少なくとも１以上の第１のガス供給口を有する第１のガス供給ノズルの前記第１のガス供給口から少なくともシリコン原子含有ガスと塩素原子含有ガス、若しくはシリコン原子及び塩素原子含有ガスを前記反応室内へ供給し、前記反応室の内周に沿って前記基板の積層方向に延在されて少なくとも２本以上設けられ、前記反応室の内周に沿って設けられたノズルのうち少なくとも両端に設けられ、前記基板の積層領域に１以上の第２のガス供給口を有する第２のガス供給ノズルの前記第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２のガス供給口から少なくとも炭素原子含有ガスを前記反応室内へ供給し、前記基板に炭化ケイ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
を有する基板製造方法。
【請求項９】
所定の間隔で配列された複数の基板を反応室内に搬送する工程と、
前記反応室外に設けられて磁場を発生する磁場発生部と、前記反応室と前記磁場発生部の間に設けられて前記磁場発生部により発生した磁場によって発熱する被加熱体によって前記反応室内を加熱する工程と、
前記反応室の内周に沿って設けられ、前記基板の配列領域にその一部が設けられる第１のガス供給ノズルの前記基板の配列領域に１以上設けられる第１のガス供給口から少なくともシリコン原子含有ガスと塩素原子含有ガスを供給し、前記反応室の内周に沿って少なくとも２本以上設けられると共に、前記反応室の内周に沿って設けられたノズルのうち少なくとも両端に設けられ、前記基板の配列領域にその一部が設けられる第２のガス供給ノズルの前記基板の配列領域に１以上設けられる第２のガス供給口から少なくとも炭素原子含有ガスと還元ガスとを供給し、前記基板上に炭化ケイ素膜を成膜する工程と、
前記複数の基板を前記反応室から搬出する工程と、
を有する基板製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板を処理する工程を有する基板処理装置及び半導体装置の製造方法及び基板製造方法、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及び半導体装置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】
従来のＳｉＣエピタキシャル膜を成膜する半導体製造装置は、複数枚の基板を板状サセプタに平面的に配置して、１５００℃〜１８００℃に加熱し、成膜に用いる原料ガスを一箇所から反応室内に供給して、基板上面（基板主面）にＳｉＣエピタキシャル膜を成長させた。
【０００４】
然し乍ら、従来の技術に於いては、いくつかの問題点がある。先ず、多数枚の基板を処理する場合や、図１６に示す様に基板の径を大きくする場合にサセプタを大きくする必要があり、反応室の床面積が増大すること、又原料ガスは一箇所から供給される構成となっている為、反応室中のガス濃度分布が均一でなく、ウェーハに成膜される膜の厚さが不均一になること、更にＳｉＣエピタキシャル膜を成長する際に１５００℃〜１８００℃と高温で行われる為、ウェーハ面内の温度制御が困難であること等が挙げられる。
【０００５】
特許文献１では、サセプタに対向する面への原料ガスに起因する堆積物の付着及び、原料ガス対流が発生することによるＳｉＣエピタキシャル成長の不安定化、これらの課題を解決する為にサセプタの基板を保持する面を下方に向く様に配置した真空成膜装置及び薄膜形成方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１９６８０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は斯かる実情に鑑み、高温条件下で行われるＳｉＣエピタキシャル膜成長に於いて、複数枚の基板を均一に成膜することができる基板処理装置及び半導体製造装置の製造方法及び基板製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、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原子含有ガスと塩素原子含有ガス、若しくはシリコン原子及び塩素原子含有ガスを供給する第１のガス供給系と、少なくとも還元ガスを供給する第２のガス供給系と、少なくとも炭素原子含有ガスを供給する第３のガス供給系と、前記第１のガス供給系に接続されるか、若しくは該第１のガス供給系及び前記第３のガス供給系に接続されると共に、前記基板の積層方向に延在され、該基板の積層領域に１以上の第１のガス供給口を有する第１のガス供給ノズルと、前記第２のガス供給系に接続されるか、若しくは該第２のガス供給系及び前記第３のガス供給系に接続されると共に、前記基板の積層方向に延在され、該基板の積層領域に１以上の第２のガス供給口を有する第２のガス供給ノズルと、前記第１のガス供給系が前記第１のガス供給ノズルの前記第１のガス供給口から少なくとも前記シリコン原子含有ガスと前記塩素原子含有ガス、若しくは前記シリコン原子及び塩素原子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のガス供給ノズルの前記第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のガス供給ノズルの前記第１のガス供給口又は前記第２のガス供給ノズルの前記第２のガス供給口から少なくとも前記炭素原子含有ガスを前記反応室内へ供給し、前記基板に炭化ケイ素膜を形成する様制御するコントローラとを備える基板処理装置に係るものである。
【０００９】
又本発明は、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、該反応室内の前記基板の積層方向に延在され、該基板の積層領域に少なくとも１以上の第１のガス供給口を有する第１のガス供給ノズルの前記第１のガス供給口から少なくともシリコン原子含有ガスと塩素原子含有ガス、若しくはシリコン原子及び塩素原子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積層方向に延在され該基板の積層領域に１以上の第２のガス供給口を有する第２のガス供給ノズルの前記第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のガス供給口又は前記第２のガス供給口から少なくとも炭素原子含有ガスを前記反応室内へ供給し、前記基板に炭化ケイ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に係るものである。
【００１０】
更に又本発明は、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、該反応室内の前記基板の積層方向に延在され、該基板の積層領域に少なくとも１以上の第１のガス供給口を有する第１のガス供給ノズルの前記第１のガス供給口から少なくともシリコン原子含有ガスと塩素原子含有ガス、若しくはシリコン原子及び塩素原子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積層方向に延在され該基板の積層領域に１以上の第２のガス供給口を有する第２のガス供給ノズルの前記第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のガス供給口又は前記第２のガス供給口から少なくとも炭素原子含有ガスを前記反応室内へ供給し、前記基板に炭化ケイ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製造方法に係るものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、多数枚の基板に均一な膜厚で成膜することができる半導体製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施例が適用される半導体製造装置の斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施例が適用される処理炉の側面断面図である。
【図３】本発明の第１の実施例が適用される処理炉の平面断面図である。
【図４】本発明の第１の実施例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５】従来のガス供給条件に於ける各温度での平衡状態を示す線図である。
【図６】本発明のガス供給条件に於ける各温度での平衡状態を示す線図である。
【図７】本発明の第１の実施例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８】本発明の第１の実施例の第１の変形例が適用される処理炉の平断面図である。
【図９】本発明の第１の実施例の第２の変形例が適用される処理炉の平断面図である。
【図１０】本発明の第２の実施例が適用される処理炉の平断面図である。
【図１１】本発明の第２の実施例が適用される場合の反応室を示し、（Ａ）は該反応室内での供給ガスの流れを示す説明図であり、（Ｂ）は（Ａ）の要部拡大図である。
【図１２】本発明の第２の実施例に於けるガス供給口の設置位置の拡大図である。
【図１３】本発明の第２の実施例の第１の変形例が適用される処理炉の平断面図である。
【図１４】本発明の第３の実施例が適用される処理炉を示し、（Ａ）は処理炉の平断面図であり、（Ｂ）はガス供給ノズルの部分斜視図である。
【図１５】本発明の第３の実施例の変形例が適用される処理炉を示し、（Ａ）はガス供給ノズルの部分斜視図であり、（Ｂ）はガス供給ノズルの立断面図である。
【図１６】パンケーキ型サセプタ構造と基板の位置関係を模式的に示す説明図である。
【図１７】本発明のガス供給口から供給されるＡｒガスとＨ2 ガスの質量流量を示す線図である。
【図１８】本発明のガス供給口から供給されるＡｒガスとＨ2 ガスのガス流量の偏差を示す線図である。
【図１９】本発明の処理炉の変形例を示す処理炉の側面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。
【００１４】
先ず、図１に於いて、本発明の第１の実施例に於けるＳｉＣエピタキシャル膜を成膜する半導体製造装置の一例について説明する。
【００１５】
基板処理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Ｓｉ又は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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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）。
【００１９】
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。
【００２０】
次に、図２、図３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。尚、少なくとも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する第１のガス供給口６８を有する第１のガス供給ノズル６０、少なくともＣ（炭素）原子含有ガスと還元ガスとを供給する第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が代表例としてそれぞれ１つずつ図示されている。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。
【００２１】
前記処理炉４０は、円筒形状の反応室４４を形成する前記反応管４２を備えている。該反応管４２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ている。該反応管４２の内側の筒中空部には、前記反応室４４が形成されており、Ｓｉ又はＳｉＣ等で構成された基板としてのウェーハ１４を前記ボート３０によって水平姿勢で、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、保持した状態で収納可能に構成されている。
【００２２】
前記反応管４２の下方には、該反応管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、前記反応管４２を支持する様に設けられている。尚、前記マニホールド３６と前記反応管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。前記マニホールド３６が図示しない保持体に支持されることにより、前記反応管４２は垂直に据付けられた状態になっている。該反応管４２と前記マニホールド３６により、反応容器が形成されている。
【００２３】
前記処理炉４０は、加熱される被加熱体４８及び磁場発生部としての誘電コイル５０を具備している。前記被加熱体４８は、前記反応室４４内に配設され、該反応管４２の外側に設けられた前記誘電コイル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、前記被加熱体４８が発熱することにより、前記反応室４４内が加熱される様になっている。
【００２４】
前記被加熱体４８の近傍には、前記反応室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。前記誘電コイル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、前記誘電コイル５０への通電具合が調節されることで、前記反応室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４参照）。
【００２５】
尚、好ましくは、前記反応室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、前記被加熱体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４００を前記反応室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４００を設けることで、前記第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、前記被加熱体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。前記構造物４００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。
【００２６】
前記反応管４２と前記被加熱体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、前記被加熱体４８の熱が前記反応管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。
【００２７】
又、前記誘電コイル５０の外側には、前記反応室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が前記反応室４４を囲む様に設けられている。更に、前記外側断熱壁の外側には、前記誘電コイル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。
【００２８】
図２に示す様に、前記被加熱体４８とウェーハ１４との間には、少なくとも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、前記第１のガス供給ノズル６０に少なくとも１つ設けられる前記第１のガス供給口６８が設置され、又前記第１のガス供給ノズル６０とは異なる箇所には、少なくともＣ（炭素）原子含有ガスと還元ガスとを供給し、前記第２のガス供給ノズル７０に少なくとも１つ設けられる前記第２のガス供給口７２及び第１のガス排気口９０が配置され、又前記反応管４２と前記断熱材５４との間に、前記第３のガス供給口３６０及び前記第２のガス排気口３９０が配置されている。
【００２９】
前記第１のガス供給口６８は、例えばカーボングラファイトで構成され、前記反応室４４内に設けられ、又前記第１のガス供給ノズル６０は、マニホールド３６を貫通する様該マニホールド３６に取付けられている。前記第１のガス供給口６８は、少なくともＳｉ（シリコン）原子含有ガスとして、例えばモノシラン（以下ＳｉＨ4 とする）ガスと、Ｃｌ（塩素）原子含有ガスとして、例えば塩化水素（以下ＨＣｌとする）ガスとを前記第１のガス供給ノズル６０に流通させて前記反応室４４内に供給する様になっている。尚、前記第１のガス供給ノズル６０は複数本設けてもよい。
【００３０】
該第１のガス供給ノズル６０は、第１のガスライン２２２に接続されている。該第１のガスライン２２２は、例えばガス配管２１３ａ，２１３ｂに接続され、該ガス配管２１３ａ，２１３ｂはそれぞれＳｉＨ4 ガス、ＨＣｌ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及びバルブ２１２ａ，２１２ｂを介して、例えばＳｉＨ4 ガス供給源２１０ａ、ＨＣｌガス供給源２１０ｂに接続されている。
【００３１】
上記構成により、例えばＳｉＨ4 ガス、ＨＣｌガスのそれぞれの供給流量、濃度、分圧を前記反応室４４内に於いて制御することができる。前記バルブ２１２ａ，２１２ｂ、前記ＭＦＣ２１１ａ，２１１ｂ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４参照）。尚、ＳｉＨ4 ガス、ＨＣｌガスそれぞれの前記ガス供給源２１０ａ，２１０ｂ、前記バルブ２１２ａ，２１２ｂ、前記ＭＦＣ２１１ａ，２１１ｂ、前記ガス配管２１３ａ，２１３ｂ、前記第１のガスライン２２２、前記第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つ設けられる前記第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。
【００３２】
尚、上述では、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。
【００３３】
又、上述では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ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ）ガスを供給してもよい。
【００３４】
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、前記反応室４４内に設けられ、前記第２のガス供給ノズル７０は前記マニホールド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。前記第２のガス供給口７２は、少なくともＣ（炭素）原子含有ガスとして、例えばプロパン（以下Ｃ3 Ｈ8 とする）ガスと、還元ガスとして、例えば水素（Ｈ原子単体、若しくはＨ2 分子。以下Ｈ2 とする）とを前記第２のガス供給ノズル７０に流通させて前記反応室４４内に供給する様になっている。尚、前記第２のガス供給ノズル７０は、複数本設けてもよい。
【００３５】
該第２のガス供給ノズル７０は、第２のガスライン２６０に接続されている。該第２のガスライン２６０は、例えばガス配管２１３ｃ，２１３ｄと接続され、該ガス配管２１３ｃ，２１３ｄはそれぞれ、Ｃ（炭素）原子含有ガスとして、例えばＣ3 Ｈ8 ガスに対して流量制御手段としてのＭＦＣ２１１ｃ及びバルブ２１２ｃを介してＣ3 Ｈ8 ガス供給源２１０ｃ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ＭＦＣ２１１ｄ及びバルブ２１２ｄを介してＨ2 ガス供給源２１０ｄに接続されている。
【００３６】
上記構成により、例えばＣ3 Ｈ8 ガス、Ｈ2 ガスの供給流量、濃度、分圧を前記反応室４４内に於いて制御することができる。前記バルブ２１２ｃ，２１２ｄ、前記ＭＦＣ２１１ｃ，２１１ｄは前記ガス流量制御部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４参照）。尚、Ｃ3 Ｈ8 ガス、Ｈ2 ガスのガス供給源２１０ｃ，２１０ｄ、前記バルブ２１２ｃ，２１２ｄ、前記ＭＦＣ２１１ｃ，２１１ｄ、前記ガス配管２１３ｃ，２１３ｄ、前記第２のガスライン２６０、第２のガス供給ノズル７０、前記第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。
【００３７】
尚、上記では前記ガス供給源２１０ｃ，２１０ｄ、前記バルブ２１２ｃ，２１２ｄ、前記ＭＦＣ２１１ｃ，２１１ｄ、前記ガス配管２１３ｃ，２１３ｄ、前記第２のガスライン２６０、前記第２のガス供給ノズル７０、前記第２のガス供給口７２を第２のガス供給系としているが、前記Ｈ2 ガス供給源２１０ｄ、前記バルブ２１２ｄ、前記ＭＦＣ２１１ｄ、前記ガス配管２１３ｄ、前記第２のガスライン２６０、前記第２のガス供給ノズル７０、前記第２のガス供給口７２を第２のガス供給系とし、前記Ｃ3 Ｈ8 ガス供給源２１０ｃ、前記バルブ２１２ｃ、前記ＭＦＣ２１１ｃ、前記ガス配管２１３ｃを第３のガス供給系とし、該第３のガス供給系を第１のガス供給系或は第２のガス供給系と接続させてもよい。
【００３８】
又、上述ではＣ（炭素）原子含有ガスとしてＣ3 Ｈ8 ガスを例示したが、エチレン（以下Ｃ2 Ｈ4 とする）ガス、アセチレン（以下Ｃ2 Ｈ2 とする）ガスを用いてもよい。
【００３９】
又、前記ボート３０に保持された複数枚のウェーハ１４に対して均一にガスを供給する為、前記第１のガス供給ノズル６０及び前記第２のガス供給ノズル７０の基板の配列領域に於いて、各ウェーハ１４に対向する様に前記第１のガス供給口６８及び前記第２のガス供給口７２が設けられていてもよい。これにより、ウェーハ１４の膜厚面内均一性を制御しやすくなる為、好ましい。
【００４０】
又、前記第１のガス供給ノズル６０及び前記第２のガス供給ノズル７０に於いて、基板の配列領域に前記第１のガス供給口６８及び前記第２のガス供給口７２が少なくとも１つ設けられていてもよく、ウェーハ１４の所要数枚毎に設けられていてもよい。
【００４１】
尚、第１の実施例では、前記第１のガス供給ノズル６０よりＳｉ（シリコン）原子含有ガス及びＣｌ（塩素）原子含有ガスを供給し、前記第２のガス供給ノズル７０よりＣ（炭素）原子含有ガス及び還元ガスを供給したが、これに限らずガス種毎にガス供給ノズルを設けて前記反応室４４内にガスを供給してもよい。
【００４２】
次に、上述した第１のガス供給系及び第２のガス供給系を構成する理由について説明する。従来のＳｉＣエピタキシャル膜を成膜する半導体製造装置では、Ｓｉ（シリコン）原子含有ガスと、Ｃ（炭素）原子含有ガスと、還元ガス等で構成される原料ガスを前記反応室４４の１箇所より供給し、ＳｉＣエピタキシャル膜を成膜していた。本実施例の様に、ＳｉＣ等から構成される複数枚のウェーハ１４が水平姿勢で多段に整列させて保持される場合に於いて、原料ガスは前記反応室４４内にガス供給ノズルを設けることで供給されている。この時、ガス供給ノズル内では原料ガス同士が反応することで消費され、原料ガスが消費されることで、前記反応室４４の下流側で原料ガスが不足するだけでなく、ガス供給ノズル内で反応し堆積したＳｉＣエピタキシャル膜等の堆積物がガス供給ノズルを閉塞し、原料ガスの供給が不安定になると共に、パーティクルを発生させる等の問題を生じてしまう。
【００４３】
本実施例では、上記の問題を解決する為、図５、図６に示す様な計算を行った。図５はＳｉ原子とＣｌ原子含有ガスとしてＳｉＣｌ4 ガス、Ｃ原子含有ガスとしてＣ3 Ｈ8 ガス、希ガスとしてアルゴン（以下Ａｒとする）ガスを、ＳｉＣｌ4 ：Ｃ3 Ｈ8 ：Ａｒ＝８：４：５７１の比率で供給した場合の各温度に於ける平衡状態を示している。
【００４４】
この時の各ガス種の流量は、ＳｉＣｌ4 ガスが８．０ｓｃｃｍ、Ｃ3 Ｈ8 ガスが４．０ｓｃｃｍ、Ａｒガスが５７１ｓｃｃｍであり、又この時の圧力は１００Ｔｏｒｒとしている。これはガス供給ノズルを用いてＳｉＣｌ4 ガスとＣ3 Ｈ8 ガス、Ａｒガスとを供給した際のガス供給ノズル内の状態を模したものである。尚、化学平衡状態とは、上記ガスのモル分率を初期条件として与え、無限時間その温度に保った場合に到達する各ガスの状態である。横軸は平衡状態に於ける温度、縦軸は供給された原料ガス及び原料ガスが分解又は結合して生成されたガスのモル分率を示している。尚、Ａｒガスに関しては、図５中から除外している。
【００４５】
図５中、少なくとも１０００℃以上１６００℃以下の温度範囲に於いて、ＨＣｌガス、ＳｉＣｌ2 ガス、Ｃ2 Ｈ2 ガス、Ｈ2 ガスが多く存在している。つまり、ＳｉＣエピタキシャル成長が行われる上記の温度範囲に於いて、前記反応室４４内にガス供給ノズルを配置し、ＳｉＣｌ4 ガス、Ｃ3 Ｈ8 ガス、Ａｒガスを供給した際に、上記したＨＣｌガス、ＳｉＣｌ2 ガス、Ｃ2 Ｈ2 ガス、Ｈ2 ガスがガス供給ノズル内で発生することとなる。例えば、平衡状態の温度が１４００℃の場合では、ＨＣｌガス、ＳｉＣｌ2 ガス、Ｃ2 Ｈ2 ガス、Ｈ2 ガスの順で多くガスが発生し、ＳｉＣｌ2 ガスとＣ2 Ｈ2 ガスが反応することにより、ガス供給ノズル内でＳｉＣの多結晶（以下ＳｉＣ−Ｐｏｌｙとする）膜が成膜されることが予想される。
【００４６】
この時、エッチング作用を有するＨＣｌガスも存在するが、ＨＣｌガスは１５００℃以下に於いてＳｉＣに対するエッチング効果が小さい為、ＳｉＣ−Ｐｏｌｙ膜は成長し、ガス供給ノズルを閉塞し、又付着したＳｉＣ−Ｐｏｌｙ膜が剥がれ落ちることによりパーティクルが発生する。
【００４７】
図６に示す計算は上記問題の解決策であり、図５の条件から、Ｃ原子含有ガスを除いた場合の計算結果である。Ｓｉ原子とＣｌ原子含有ガスとして、ＳｉＣｌ4 ガスと、希ガスとしてＡｒガスとをＳｉＣｌ4 ：Ａｒ＝８：５７１の比率で供給した場合の各温度に於ける平衡状態を示している。
【００４８】
この時の各ガス種の流量は、ＳｉＣｌ4 ガスが８．０ｓｃｃｍ、Ａｒガスが５７１ｓｃｃｍであり、又この時の圧力は１００Ｔｏｒｒとしている。これは、本実施例に於いてガス供給ノズルを用いてＳｉＣｌ4 ガスとＡｒガスを供給した際のガス供給ノズル内の状態を模したものである。尚、Ａｒガスに関しては、図６中から除外している。
【００４９】
図６に示す様に、ＳｉＣｌ4 ガスは、１２００℃付近迄殆ど分解しない。これは、図５の場合ではＣ3 Ｈ8 ガスに含まれるＨ原子によるＳｉＣｌ4 ガスの還元反応が起っていた為と考えられ、図６に於いてはＣ3 Ｈ8 ガスが存在しない為、ＳｉＣｌ4 ガスが１２００℃付近迄殆ど分解しないと考えられる。又、ＳｉＣｌ4 ガスは単体では成膜に寄与しないガスであることは既知であり、少なくとも１２００℃付近迄はガス供給ノズル内にＰｏｌｙ−Ｓｉ膜等の堆積物が生成することはないと考えられる。
【００５０】
一方、１２００℃以上になると、ＳｉＣｌ4 ガスが分解し、ＳｉＣｌ2 ガスとＣｌガスが発生する。ＳｉＣｌ2 ガスによって、例えばＰｏｌｙ−Ｓｉ膜が形成されると予想されるが、この場合は同時にエッチング効果の高いＣｌガスが発生するので、ガス供給ノズル内での膜の堆積は起きないと考えられる。又、ガス供給ノズル内には、Ｈ原子やＨ2 が存在しない為、ＳｉＣｌ2 ＋Ｈ2 →Ｓｉ（Ｓｏｌｉｄ）＋２ＨＣｌ等の成膜反応が起こらず、ガス供給ノズル内部には膜が付着しないと考えられる。
【００５１】
従って、前記第１のガス供給ノズル６０より、少なくとも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、前記第２のガス供給ノズル７０より、少なくともＣ（炭素）原子含有ガスと還元ガスとを供給することで、ガス供給ノズル内での原料ガスの消費を抑制し、堆積物によるガス供給ノズル内の閉塞を抑制し、堆積物の発生に伴うパーティクル発生を防止することができる。
【００５２】
好ましくは、前記第１のガス供給ノズル６０より、Ｓｉ（シリコン）原子含有ガスと、Ｃｌ（塩素）原子含有ガスと、キャリアガスとして例えばＡｒガス等の希ガスとを供給し、前記第２のガス供給ノズル７０より、Ｃ（炭素）原子含有ガスと、還元ガスとして例えばＨ2 ガスとを供給するとよい。
【００５３】
更に好ましくは、前記第１のガス供給ノズル６０より、Ｓｉ原子とＣｌ原子を含有するガスとして、例えばＳｉＣｌ4 ガスと、キャリアガスとして、例えばＡｒガス等の希ガスとを供給し、前記第２のガス供給ノズル７０より、Ｃ（炭素）原子含有ガスと還元ガスとして、例えばＨ2 ガスとを供給するとよい。
【００５４】
尚、前記第１のガス供給口６８又は前記第２のガス供給口７２より、前記反応室４４内へ更にドーパントガスを供給してもよい。
【００５５】
又、ガス供給ノズルを更に設け、該ガス供給ノズルより前記反応室４４内にドーパントガスを供給してもよい。
【００５６】
尚、上述した図５、図６に於ける不活性ガス、例えばＡｒガスの供給流量は、Ｈ2 ガスの供給流量の１／１０倍以上が望ましい。又、Ａｒガスの供給流量は、Ｈ2 ガスの供給流量の１／２倍以下とするのが望ましい。
【００５７】
これにより、前記第１のガス供給口６８から少なくともＳｉ（シリコン）原子含有ガスと共に供給されるＡｒガスと、前記第２のガス供給口７２から少なくともＣ（炭素）原子含有ガスと共に供給される水素ガスとを、垂直方向に多段に積層されるウェーハ１４へ均一に供給することができ、積層されるウェーハ１４に所定の膜質を有するＳｉＣエピタキシャル膜を一括して形成することができる。
【００５８】
図１７は、同一形状のガス供給ノズルに対し、Ｈ2 ガスをノズルに供給した時のガス供給口から噴出されるＨ2 ガスの質量流量分布（図１７の実線）と、この時のＨ2 ガス流量を基準として、Ａｒガス流量をＡｒ／Ｈ2 ＝１／２８〜１／７迄変化させた時のガス供給口から噴出されるＡｒガスの質量流量分布（図１７の破線）を示す。図１７に示される様に、Ａｒガスの供給流量が、Ｈ2 ガスの供給流量の１／１０倍よりも小さい場合、前記第２のガス供給口７２から供給されるＨ2 ガスの挙動に対し、前記第１のガス供給口６８から供給されるＡｒガスの挙動が大きく異なり、Ａｒガスは上流側からより多く供給され、下流側ではガスが不足する可能性がある。この時、Ｃ濃度分布はＨ2 キャリア濃度分布に依存し、一方Ｓｉ濃度分布はＡｒキャリア濃度分布に依存する為、積層されるウェーハ１４にＣ／Ｓｉの分布が高さ方向で異なるＳｉＣエピタキシャル膜が成膜されることが考えられる。
【００５９】
又、図１８は各ＡｒガスとＨ2 ガスとの比率に於けるガス供給口から供給されるガス流量の偏差、σ／ｍｅａｎ［％］を示す。縦軸をσ／ｍｅａｎ［％］とし、１つのガス供給ノズルに設けられる各ガス供給口から供給されるガスの供給量をガス供給ノズルに設けられる各ガス供給口から供給されるガスの流量の平均流量で割った値であり、横軸をＡｒガスの供給量をＨ2 ガスの供給量で割った値で示している。
【００６０】
図１８に示す様に、Ａｒガスの供給流量に対するＨ2 ガスの供給流量が大きくなる程、又はＨ2 ガスの供給流量に対するＡｒガスの供給流量が小さくなる程、ガス供給ノズルの上流側から供給されるガス流量と、下流側から供給されるガス流量との差が大きくなり、σ／ｍｅａｎの値が大きくなっている。これにより、ウェーハ１４に形成されるＳｉＣエピタキシャル膜のＣ／Ｓｉ比が前記ボート３０に積層される位置により大きく異なることが考えられる。
【００６１】
好ましくは、σ／ｍｅａｎの値が１．０％以下であるとよく、これにより積層されたウェーハ１４にＣ／Ｓｉ値が同等なＳｉＣエピタキシャル膜を形成することができる。尚、図１８中からは、Ａｒガスの供給流量が、Ｈ2 ガスの供給流量の１／１０倍よりも大きい時にσ／ｍｅａｎが１．０％以下となるので、均質なＳｉＣエピタキシャル膜を形成する観点から考えれば、Ａｒガスの供給流量は、Ｈ2 ガスの１／１０倍以上とするのが好ましい。
【００６２】
又、Ａｒガスの供給流量がＨ2 ガスの供給流量の１／２倍よりも大きい場合には、ウェーハ１４が積層された領域を構成する部材及び領域内に存在する部材が高速で噴射されるＡｒガスにより劣化する虞れがあり、部材の劣化によってパーティクルや不純物が発生する虞れがある。従って、パーティクルや不純物の発生を防止する観点から見れば、Ａｒガスの供給流量は、Ｈ2 ガスの供給流量の１／２倍以下であるのが望ましい。
【００６３】
従って、Ａｒガスの供給流量は、還元ガスであるＨ2 ガスの供給流量の１／１０倍以上且つ１／２倍以下であることが好ましく、Ａｒガスの供給流量とＨ2 ガスの供給流量の供給比を制御することで、前記第１のガス供給口６８及び前記第２のガス供給口７２より供給されるガスの供給量を均一にすることができる。
【００６４】
又、図３に示す様に、前記第１のガス排気口９０が、前記第１のガス供給ノズル６０及び前記第２のガス供給ノズル７０の位置に対して対向する様に配置され、前記マニホールド３６には、前記第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。圧力センサ及び前記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前記ＡＰＣバルブ２１４の開度を調整し、前記処理炉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４参照）。
【００６５】
上記した様に、前記第１のガス供給口６８から少なくとも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、前記第２のガス供給口７２から少なくともＣ（炭素）原子含有ガスと還元ガスとを供給し、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、前記第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。
【００６６】
又、図３に示す様に、前記第３のガス供給口３６０は前記反応管４２と前記断熱材５４との間に配置され、前記マニホールド３６を貫通する様に取付けられている。更に、前記第２のガス排気口３９０が、前記反応管４２と前記断熱材５４との間であり、前記第３のガス供給口３６０に対して対向する様に配置され、前記第２のガス排気口３９０は前記ガス排気管２３０に接続されている。前記第３のガス供給口３６０は前記マニホールド３６を貫通する第３のガスライン２４０に形成され、バルブ２１２ｅ、ＭＦＣ２１１ｅを介してガス供給源２１０ｅと接続されている。該ガス供給源２１０ｅ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、例えばＳｉ（シリコン）原子含有ガス又はＣ（炭素）原子含有ガス又はＣｌ（塩素）原子含有ガス又はそれらの混合ガスが、前記反応管４２と前記断熱材５４との間に進入するのを防ぎ、前記反応管４２の内壁又は前記断熱材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。
【００６７】
又、前記反応管４２と前記断熱材５４との間に供給された不活性ガスは、前記第２のガス排気口３９０より前記ガス排気管２３０の下流側にある前記ＡＰＣバルブ２１４を介して前記真空排気装置２２０から排気される。
【００６８】
尚、第１の実施例では還元ガスとしてＨ2 ガスを例示したが、これに限らずＨ（水素）原子含有ガス、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。
【００６９】
次に、図７に於いて、前記処理炉４０及びその周辺の構成について説明する。
【００７０】
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、前記処理炉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。前記シールキャップ１０２には回転機構１０４が設けられ、該回転機構１０４の回転軸１０６は前記シールキャップ１０２を貫通して前記ボート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。
【００７１】
又、前記シールキャップ１０２は前記処理炉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を前記処理炉４０に対して搬入搬出することが可能となっている。前記回転機構１０４及び前記昇降モータ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４参照）。
【００７２】
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及び前記昇降台１１４と螺合するボール螺子１１８が設けられている。又、前記下基板１１２に立設した前記ガイドシャフト１１６及び前記ボール螺子１１８の上端には上基板１２０が設けられている。前記ボール螺子１１８は、前記上基板１２０に設けられた前記昇降モータ１２２によって回転され、前記ボール螺子１１８が回転されることで前記昇降台１１４が昇降する様になっている。
【００７３】
該昇降台１１４には中空の昇降シャフト１２４が垂設され、前記昇降台１１４と前記昇降シャフト１２４の連結部は気密となっており、該昇降シャフト１２４は前記昇降台１１４と共に昇降する様になっている。前記昇降シャフト１２４は前記ロードロック室１１０の天板１２６を遊貫し、前記昇降シャフト１２４が貫通する前記天板１２６の貫通孔は、前記昇降シャフト１２４が前記天板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。
【００７４】
又、前記ロードロック室１１０と前記昇降台１１４との間には、前記昇降シャフト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により前記ロードロック室１１０が気密に保たれる様になっている。尚、前記ベローズ１２８は前記昇降台１１４の昇降量に対応できる充分な伸縮量を有し、前記ベローズ１２８の内径は前記昇降シャフト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と前記昇降シャフト１２４が接触することがない様に構成されている。
【００７５】
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。前記昇降基板１３０と前記駆動部カバー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内部は前記ロードロック室１１０内の雰囲気と隔離される。
【００７６】
又、前記駆動部収納ケース１３４の内部には前記ボート３０の前記回転機構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。
【００７７】
電力ケーブル１３８は、前記昇降シャフト１２４の上端から中空部を通り、前記回転機構１０４に導かれて接続されている。又、前記冷却機構１３５及び前記シールキャップ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が前記昇降シャフト１２４の上端から中空部を通り前記冷却水流路１４０に導かれて接続されている。
【００７８】
前記昇降モータ１２２が駆動され、前記ボール螺子１１８が回転することで、前記昇降台１１４及び昇降シャフト１２４を介して前記駆動部収納ケース１３４を昇降させる。
【００７９】
該駆動部収納ケース１３４が上昇することにより、前記昇降基板１３０に気密に設けられている前記シールキャップ１０２が前記処理炉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、前記駆動部収納ケース１３４が下降することにより、前記シールキャップ１０２と共に前記ボート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。
【００８０】
次に、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を構成する各部の制御構成について説明する。
【００８１】
温度制御部５２、前記ガス流量制御部７８、前記圧力制御部９８、前記駆動制御部１０８は、操作部及び入出力部を構成し、前記半導体製造装置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、前記温度制御部５２、前記ガス流量制御部７８、前記圧力制御部９８、前記駆動制御部１０８は、コントローラ１５２として構成されている。
【００８２】
次に、上述した前記半導体製造装置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膜を形成する方法について説明する。尚、以下の説明に於いて前記半導体製造装置１０を構成する各部の動作は、前記コントローラ１５２により制御される。
【００８３】
先ず、前記ポッドステージ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、前記ポッド搬送装置２０により前記ポッド１６を前記ポッドステージ１８から前記ポッド収納棚２２へ搬送し、ストックする。次に、前記ポッド搬送装置２０により、前記ポッド収納棚２２にストックされた前記ポッド１６を前記ポッドオープナ２４に搬送してセットし、該ポッドオープナ２４により前記ポッド１６の蓋を開き、前記基板枚数検知器２６により前記ポッド１６に収納されているウェーハ１４の枚数を検知する。
【００８４】
次に、前記基板移載機２８により、前記ポッドオープナ２４の位置にある前記ポッド１６からウェーハ１４を取出し、前記ボート３０に移載する。
【００８５】
複数枚のウェーハ１４が前記ボート３０に装填されると、ウェーハ１４を保持した前記ボート３０は、前記昇降モータ１２２による前記昇降台１１４及び昇降シャフト１２４の昇降動作により前記反応室４４内に搬入（ボートローディング）される。この状態では、前記シールキャップ１０２はＯリング（図示せず）を介して前記マニホールド３６の下端をシールした状態となる。
【００８６】
前記ボート３０搬入後、前記反応室４４内が所定の圧力（真空度）となる様に、前記真空排気装置２２０によって真空排気される。この時、前記反応室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前記第１のガス排気口９０及び前記第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及び前記反応室４４内が所定の温度となる様前記被加熱体４８が加熱される。この時、前記反応室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前記誘電コイル５０への通電具合がフィードバック制御される。続いて、前記回転機構１０４により、前記ボート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。
【００８７】
続いて、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、それぞれ前記ガス供給源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ＭＦＣ２１１ｃ，２１１ｄの開度が調整された後、前記バルブ２１２ｃ，２１２ｄが開かれ、それぞれのガスが前記第２のガスライン２６０に流通し、前記第２のガス供給ノズル７０に流通して前記第２のガス供給口７２より前記反応室４４内に導入される。
【００８８】
前記第１のガス供給口６８及び前記第２のガス供給口７２より供給されたガスは、前記反応室４４内の前記被加熱体４８の内側を通り、前記第１のガス排気口９０から前記ガス排気管２３０を通って排気される。前記第１のガス供給口６８及び前記第２のガス供給口７２より供給されたガスは、前記反応室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。
【００８９】
又、前記ガス供給源２１０ｅ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前記ＭＦＣ２１１ｅの開度が調整された後、前記バルブ２１２ｅが開かれ、前記第３のガスライン２４０に流通し、前記第３のガス供給口３６０から前記反応室４４内に供給される。前記第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、前記反応室４４内の前記断熱材５４と前記反応管４２との間を通過し、前記第２のガス排気口３９０から排気される。
【００９０】
ＳｉＣエピタキシャル膜成長は、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、前記反応室４４内の前記被加熱体４８の内側の空間が不活性ガスで置換されると共に、前記反応室４４内の圧力が常圧に復帰される。
【００９１】
その後、前記昇降モータ１２２により前記シールキャップ１０２が下降され、前記マニホールド３６の下端が開口されると共に、処理済みのウェーハ１４が前記ボート３０に保持された状態で前記マニホールド３６の下端から前記反応管４２の外部に搬出（ボートアンローディング）され、前記ボート３０に保持されたウェーハ１４が冷える迄、前記ボート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、前記基板移載機２８により、前記ボート３０からウェーハ１４を取出し、前記ポッドオープナ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が収納された前記ポッド１６を前記ポッド収納棚２２、又は前記ポッドステージ１８に搬送する。この様にして、前記半導体製造装置１０の一連の作動が完了する。
【００９２】
上述した様に、前記第１のガス供給口６８から少なくとも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、前記第２のガス供給口７２から少なくともＣ（炭素）原子含有ガスと還元ガスとを供給したので、前記第１のガス供給ノズル６０及び前記第２のガス供給ノズル７０内での堆積膜の成長を抑制し、又前記反応室４４内では前記第１のガス供給ノズル６０及び前記第２のガス供給ノズル７０より供給されるＳｉ（シリコン）原子含有ガスとＣｌ（塩素）原子含有ガス、Ｃ（炭素）原子含有ガスと還元ガスであるＨ2 ガスが反応することで、ＳｉＣ等から構成される複数のウェーハ１４を水平姿勢で且つ多段に保持した場合に於いて、均一にＳｉＣエピタキシャル膜成長を行うことができる。
【００９３】
尚、好ましくは、前記第１のガス供給ノズル６０及び前記第２のガス供給ノズル７０を、例えば図８に示す様に、それぞれ前記反応室４４内の前記被加熱体４８の内周に沿って複数本設け、前記第１のガス供給口６８及び前記第２のガス供給口７２をそれぞれウェーハ１４の中心に向けてガスを噴出可能に配置するとよい。これにより、前記第１のガス供給口６８及び前記第２のガス供給口７２とウェーハ１４との距離を等距離とすることができ、より一層膜厚面内均一性が向上する。
【００９４】
又、好ましくは、前記第１のガス供給ノズル６０及び前記第２のガス供給ノズル７０を複数本設ける際には、図９に示す様に、前記反応室４４内の前記被加熱体４８の内周に沿って複数本設け、前記第１のガス供給口６８及び前記第２のガス供給口７２をそれぞれウェーハ１４の中心に向けてガスを噴出可能にすると共に、前記第２のガス供給ノズル７０を両端に配置するとよい。前記第２のガス供給口７２より供給される還元ガスにより、成膜ガスがウェーハ１４に供給されやすくなると共に、ウェーハ１４以外の箇所にＳｉ膜やＳｉＣ膜が析出するのを抑制することができる。
【００９５】
更に、上記構成に加え、前記第１のガス供給ノズル６０及び前記第２のガス供給ノズル７０を交互に設けるとよい。これにより、前記第１のガス供給口６８より少なくとも供給される成膜ガスと、前記第２のガス供給口７２より少なくとも供給される還元ガスとが混合する箇所が増え、ウェーハ１４に達する前に成膜ガスと還元ガスを効率よく混合させることができるので、供給ガスの偏りを抑制し、より一層膜厚面内均一性が向上する。
【００９６】
尚、前記ガス供給源２１０ｅから供給される不活性ガスとして、希ガスのＡｒガスを用いることが好ましいが、これに限らず、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）ガスを用いてもよい。
【００９７】
第１の実施例によれば、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。
（１）前記第１のガス供給ノズル６０から少なくとも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、前記第２のガス供給ノズル７０から少なくともＣ（炭素）原子含有ガスと還元ガスとを供給することによって、ガス供給ノズル内での堆積膜の形成を抑制することができる。
（２）（１）により、ガス供給ノズル内で供給ガスの消費を抑制することができ、前記反応室４４内の上流及び下流に於けるＳｉＣエピタキシャル成長を均一に行うことができる。
（３）（１）により、堆積膜の成長によるガス供給ノズル内の閉塞を抑制することができる。
（４）更に、ガス供給ノズル内の堆積物が剥離又は脱離することに起因する、前記反応室４４内のパーティクル増加又はウェーハ１４へのパーティクル付着という問題の発生を抑制することができる。
（５）上記の効果により、前記反応室４４内での一度の処理にて多数枚の基板に対してＳｉＣエピタキシャル膜成長を行うことができる。
【００９８】
次に、本発明の第２の実施例について説明する。
【００９９】
第１の実施例では、第１のガス供給ノズル６０及び第２のガス供給ノズル７０を設けることで、ノズル内での堆積膜の成長を抑制し、反応室４４内でＳｉＣエピタキシャル膜の成長を行っていたが、第２の実施例では、更に効率よく前記反応室４４内でＳｉＣエピタキシャル膜の成長を行う為、前記第１のガス供給ノズル６０及び前記第２のガス供給ノズル７０の形状を検討した。
【０１００】
図１０に示す様に、第１のガス供給口６８と第２のガス供給口７２が対向する様に、前記第１のガス供給ノズル６０と前記第２のガス供給ノズル７０を前記反応室４４内に設置する。これにより、図１１に示す様に、第１及び第２のガス供給口６８，７２から供給されるガスにより渦８０を生じ、該渦８０によりガスは充分に混合し、混合後のガスをウェーハ１４に供給することができる。
【０１０１】
尚、図１１に示す様に、被加熱体４８（図３参照）とウェーハ１４の間であり、前記第１及び第２のガス供給ノズル６０，７０及び第１のガス排気口９０（図３参照）を設置する箇所以外のウェーハ１４と前記被加熱体４８との間に構造物４００を設けることが望ましい。該構造物４００を設けることで、前記第１及び第２のガス供給口６８，７２より供給されるガスの流路を狭め、ガスがウェーハ１４上を通過する様に誘導できるので、ウェーハ１４上にガスを効率よく供給することができる。
【０１０２】
好ましくは、ウェーハ載置領域に於いて、前記第１及び第２のガス供給口６８，７２の位置をずらすことがよい。前記第１及び第２のガス供給ノズル６０，７０間の空間に渦を発生させ、ウェーハ１４に至る前にガスが混合しやすくすることができる。
【０１０３】
特に、ウェーハ載置領域に於いて、前記第１のガス供給口６８と前記第２のガス供給口７２のウェーハ１４半径方向の位置を同じにし、ウェーハ１４の上下方向の位置（高さ）を異ならせるとよい。これにより、前記第１及び第２のガス供給口６８，７２から供給されるガスが混合されないままウェーハ１４に供給されることがなく、前記第１及び第２のガス供給ノズル６０，７０間に渦を発生させ、互いのガスをよく混合させた状態でウェーハ１４へ供給することができる為、効率よくウェーハ１４上で反応させることができる。又、前記第１及び第２のガス供給口６８，７２及びその周辺にＳｉ膜やＳｉＣ膜が形成されるのを抑制し、前記第１及び第２のガス供給ノズル６０，７０が閉塞することや、析出膜に起因するパーティクルの発生を抑制することができる。
【０１０４】
尚、図１２に示す様に、前記第１のガス供給口６８を前記第２のガス供給口７２より高い位置に設けてもよく、該第２のガス供給口７２を前記第１のガス供給口６８よりも高い位置に設けてもよい。
【０１０５】
又、該第１のガス供給口６８を２以上設ける毎に、該第１のガス供給口６８と同数の前記第２のガス供給口７２を設けてもよい。
【０１０６】
又、図１０では円筒形状のガス供給ノズルを示しているが、図１３に示す様に、角型、例えば断面が多角形形状のガス供給ノズルを設けてもよい。
【０１０７】
この時、設置する角型、例えば多角形ノズルの形状は、該多角形ノズルの側壁が前記被加熱体４８の内壁に沿う様に、鈍角に屈曲されるか若しくは湾曲した形状であることが望ましい。これにより、多角形ノズルの側壁と前記被加熱体４８との間の空間を狭めることができるので、該空間にガスが流れ込むことを抑制でき、これに伴う成膜ガスの消費や進入したガスにより形成される膜に起因するパーティクルの発生を抑制し、供給されたガスを更に効率よくウェーハ１４上へ供給することができる。
【０１０８】
又、前記第１及び第２のガス供給ノズル６０，７０を多角形形状としたことで、該第１及び第２のガス供給ノズル６０，７０の内部に形成されるガス流路を広くすることができ、該第１及び第２のガス供給ノズル６０，７０内の圧力を小さくすることができる。
【０１０９】
上述したことは、多角形ノズルの場合に限らず、ガス供給ノズルは前記被加熱体４８と対向する側の側壁を該被加熱体４８の内壁に沿う様に鈍角に屈曲させるか、若しくは湾曲した形状とするのがよい。
【０１１０】
例えば、図９に示す第１の実施例に於ける前記第１及び第２のガス供給ノズル６０，７０の前記被加熱体４８と対向する側の面を、該被加熱体４８の内壁に沿う様鈍角に屈曲させるか、若しくは湾曲した形状とすることで、第１の実施例に於ける効果に加え、前記第１及び第２のガス供給ノズル６０，７０と前記被加熱体４８との間に進入したガスにより膜が形成されるのを抑制でき、又形成される膜に起因するパーティクルの発生を抑制することができる。
【０１１１】
更に、図９に示す前記第１及び第２のガス供給ノズル６０，７０の形状を多角形形状とすることで、ガス流路を広くすることができ、該第１及び第２のガス供給ノズル６０，７０内の圧力を小さくすることができる。
【０１１２】
尚、図１０では前記第１のガス供給口６８と前記第２のガス供給口７２が対向する様にしたが、これに限らず、例えば前記第１のガス供給口６８と前記第２のガス供給口７２同士をウェーハ１４方向に４５°傾けて前記第１のガス供給ノズル６０と前記第２のガス供給ノズル７０を設置してもよい。これにより、前記第１及び第２のガス供給口６８，７２から供給されるガスを効率よく前記反応室４４内へ供給し、流速を大きくすることができる。
【０１１３】
尚、前記第１及び第２のガス供給口６８，７２の向きは、上述の４５°に限らず、該第１及び第２のガス供給口６８，７２をウェーハ１４方向に傾ける場合は、前記第１及び第２のガス供給口６８，７２から供給された夫々のガスの交差する点が、ウェーハ１４の中心より手前に位置する様に設けるのが夫々のガスを混合させるという観点から望ましい。特に、夫々のガスの交差する点がウェーハ１４上ではなく、夫々のガスがウェーハ１４に到達する前で交差させれば、ウェーハ１４に到達する前に十分にガスを混合させることができ、特に好ましい。尚、具体的な前記第１及び第２のガス供給口６８，７２の向きは、Ｓｉ（シリコン）原子含有ガスとＣ（炭素）原子含有ガスの混合と、ウェーハ１４方向へ供給する流速との関係に関して、最適な角度で設けることが好ましい。
【０１１４】
第２の実施例によれば、第１の実施例で説明した効果に加え、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。
（１）前記第１及び第２のガス供給口６８，７２が対向する様に前記第１及び第２のガス供給ノズル６０，７０を設けることにより、前記反応室４４内でのＳｉＣエピタキシャル膜のウェーハ１４面内の膜厚分布を改善することができる。
（２）前記第１及び第２のガス供給口６８，７２の位置をずらして前記第１及び第２のガス供給ノズル６０，７０を設けることで、該第１及び第２のガス供給ノズル６０，７０の間の空間に渦を発生させ、ウェーハ１４に至る前にガスが混合しやすくすることができ、混合されたガスをウェーハ１４へ供給することができ、ＳｉＣエピタキシャル膜のウェーハ１４面内膜厚面内均一性を改善することができる。
（３）前記第１及び第２のガス供給口６８，７２の位置のウェーハ１４半径方向の位置を同じにし、ウェーハ１４の上下方向の位置（高さ）を異ならせることにより、供給されるガスは混合されないままウェーハ１４へ供給されることがなく、前記第１及び第２のガス供給ノズル６０，７０間の空間に渦を発生させて互いのガスをよく混合し、ウェーハ１４へ供給することができ、ＳｉＣエピタキシャル膜のウェーハ面内膜厚均一性を改善することができる。
【０１１５】
次に、本発明の第３の実施例について説明する。
【０１１６】
第２の実施例では、第１及び第２のガス供給口６８，７２を対向させる様に、第１及び第２のガス供給ノズル６０，７０を設置することで、反応室４４内へ供給されたガスを効率よく混合させ、ウェーハ１４上に供給することで、ウェーハ１４上にＳｉＣエピタキシャル膜の成長を行った。第３の実施例では、ガス供給ノズルの形状を変形し、更に効率よくガスの供給を行い、ＳｉＣエピタキシャル膜の成長を促進するものである。
【０１１７】
図１４は第３の実施例の一例を示し、図１４（Ａ）は上断面図、図１４（Ｂ）はノズル形状の一例を示している。図１４に示す様に、第１のガス供給ノズルの主ノズル６０ａは、第２のガス供給ノズルの主ノズル７０ａの方向に向って分岐ノズル４６０を設けた構造となっている。又、前記第２のガス供給ノズルの主ノズル７０ａは、前記第１のガス供給ノズルの主ノズル６０ａの方向に向って分岐ノズル４７０を設けた構造となっている。前記分岐ノズル４６０と前記分岐ノズル４７０には、それぞれウェーハ１４側の方向に少なくとも１つ以上のガス供給口４６８及びガス供給口４７２が設けられており、前記分岐ノズル４６０と前記分岐ノズル４７０は、縦方向に多段に保持された複数枚のウェーハ１４に対してそれぞれ平行となる様に配置される。これにより、前記ガス供給口４６８，４７２から供給されるガスを、複数のウェーハ１４に対して平行方向から供給することができる。
【０１１８】
尚、図１４に示す様に、前記分岐ノズル４６０，４７０は前記第１のガス供給ノズルの主ノズル６０ａの延在方向に対して、１本ずつ交互に設けられることでより一層ガスの混合具合を高めることができるので好ましいが、これに限らず、例えば前記分岐ノズル４６０を２本以上毎に、該分岐ノズル４６０と同数本の前記分岐ノズル４７０を設けてもよく、これによりウェーハ１４方向に供給される際の、前記分岐ノズル４６０，４７０の配置によるＳｉ（シリコン）及びＣ（炭素）の面内分布が小さくなり、ウェーハ１４に均一に分布させることができる。
【０１１９】
又、図１４では、前記ガス供給口４６８，４７２はウェーハ１４と面する方向に設けたが、例えば、前記ガス供給口４６８を下方に、前記ガス供給口４７２を上方に向けて角度を設け、ウェーハ１４に到達する前にガスを混合させる様にしてもよい。これにより、ウェーハ１４上でのＳｉＣエピタキシャル膜の成長を促進させることができる。
【０１２０】
尚、上述では図１４に示す様に、前記ガス供給口４６８，４７２を複数個設けているが、該ガス供給口４６８，４７２をスリット形状としてもよい。該ガス供給口４６８，４７２をスリット形状とすることで、該ガス供給口４６８，４７２から供給されるガスの初速が小さくなり、効率よくＳｉ（シリコン）原子含有ガスとＣ（炭素）原子含有ガスを混合させることが可能となる。
【０１２１】
又、前記分岐ノズル４６０，４７０に１つ以上の前記ガス供給口４６８，４７２を設け、更に第１及び第２のガス供給ノズルの主ノズル６０ａ，７０ａに第１及び第２のガス供給口６８，７２を設けてもよい。
【０１２２】
又、前記分岐ノズル４６０，４７０にスリットを形成した場合、形成されたスリットは前記第１及び第２のガス供給ノズルの主ノズル６０ａ，７０ａの一部迄延在して形成されてもよい。
【０１２３】
本発明の第３の実施例の変形例として図１５に示す様に、第１のガス供給ノズル６０と第２のガス供給ノズル７０を一体に形成し、ウェーハ１４が載置される側の方向にガス供給口４６８，４７２を設けている。第１の実施例及び第２の実施例では、２以上のガス供給ノズルを隣接させて設置する際に位置調整が困難な場合があったが、前記第１及び第２のガス供給ノズル６０，７０を一体に形成したことで、設置する際に前記ガス供給口４６８，４７２の位置ズレが生じず、前記第１及び第２のガス供給ノズル６０，７０の位置調整を容易にすることができる。
【０１２４】
好ましくは前記ガス供給口４６８，４７２は各ウェーハ１４毎に設けられるのが好ましいが、これに限らず数枚毎に設けてもよい。
【０１２５】
図１５は本発明の第３の実施例に於ける変形例の１つを示し、図１５（Ａ）はガス供給ノズルの斜視図、（Ｂ）はガス供給ノズルの縦断面図を示している。図１５で示すガス供給ノズルの形状は、図１４で示した第１及び第２のガス供給ノズル６０，７０を一体化したものである。例えば図１５に示す様にボックス状に形成し、内部に区画壁を設けることにより、複数のガス流路を形成する。区画壁は、複数のガス流路が交互に積層して設けられる様に、断面凹凸のくし型形状に形成する。該くし型形状の凸部のウェーハ１４側にガス供給口４６８，４７２をそれぞれ設ける。図１５では前記ガス供給口４６８，４７２がスリット形状であるが、これに限らず、スリット形状に代えて１以上のガス供給口を設けてもよく、スリットとガス供給口を組合わせてもよい。尚、前記ガス供給口４６８，４７２をスリット形状とすることで、該ガス供給口４６８，４７２から供給されるガスの初速を小さくすることができ、効率よくＳｉ（シリコン）原子含有ガスとＣ（炭素）原子含有ガスを混合させることができる。
【０１２６】
又、好ましくは前記ガス供給口４６８，４７２はウェーハ載置領域に於いて、ウェーハ１４の半径方向の位置を同じにして設けられるのがよい。これにより、ウェーハ１４に対する膜厚均一性を均一にすることができる。
【０１２７】
又、図１４（Ｂ）の第１及び第２のガス供給ノズル６０，７０の形状では、該第１及び第２のガスノズル６０，７０の設定位置を調整するのが困難となる場合が想定される。然し乍ら、図１５（Ｂ）の様な、前記第１及び第２のガス供給ノズル６０，７０を一体化させたガス供給ノズルを用いることで、設置が容易となる。
【０１２８】
上述した第３の実施例は、第２の実施例よりもウェーハ１４以外の場所でのＳｉＣ−Ｐｏｌｙ膜の成膜を抑制することができる。従って、原料ガスがウェーハ１４以外の箇所に成膜されることで消費されるのを抑制し、ウェーハ１４全面に亘って効率よくガスが均等に行渡る為、ウェーハ１４面内の膜厚分布が均一となる。
【０１２９】
第３の実施例に於いては、第１の実施例及び第２の実施例で説明した効果に加え、以下に示す効果のうちの少なくとも１つ以上の効果を奏する。
（１）前記第１及び第２のガス供給ノズル６０，７０に前記分岐ノズル４６０，４７０を設け、該分岐ノズル４６０，４７０に前記ガス供給口４６８，４７２を設け、層状にガス供給を行うことで、ＳｉＣエピタキシャル膜の成膜がウェーハ１４上で行われるのを促進することができる。
（２）前記第１及び第２のガス供給ノズル６０，７０を一体に形成することで、該第１及び第２のガス供給ノズル６０，７０の設置が容易となり、メンテナンス性を向上させることができる。
（３）（２）により、メンテナンス時間を低減し、生産性を向上させることができる。
【０１３０】
尚、本発明はＳｉＣエピタキシャル膜成長に関して説明したが、その他のエピタキシャル膜及びＣＶＤ膜等に関しても適用可能であるのは言う迄もない。
【０１３１】
図１９は本発明に於ける処理炉４０の変形例の１つを示している。尚、図１９中、図２中と同等のものには同符号を付し、その説明を省略している。
【０１３２】
Ｓｉ（シリコン）原子含有ガスであるＳｉＨ4 ガスを供給するガス供給源２１０ａ、Ｃｌ（塩素）原子含有ガスであるＨＣｌガスを供給するガス供給源２１０ｂ、バルブ２１２ａ，２１２ｂ、ＭＦＣ２１１ａ，２１１ｂ、ガス配管２１３ａ，２１３ｂ、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ている。
【０１３３】
又、還元ガスであるＨ2 を供給するガス供給源２１０ｄ、該ガス供給源２１０ｄと接続されたガス配管２１３ｄ、該ガス配管２１３ｄに設けられたバルブ２１２ｄ及びＭＦＣ２１１ｄ、前記ガス配管２１３ｄと接続された第２のガスライン２６０、該第２のガスライン２６０に接続された第２のガス供給ノズル７０、該第２のガス供給ノズル７０に設けられた第２のガス供給口７２により第２のガス供給系が構成されている。又、Ｃ（炭素）原子含有ガスであるＣ3 Ｈ8 ガスを供給するガス供給源２１０ｃ、該ガス供給源２１０ｃと接続されたガス配管２１３ｃ、該ガス配管２１３ｃに設けられたバルブ２１２ｃ及びＭＦＣ２１１ｃ、後述する切替えバルブ２１５及び切替え用配管２１６ａ，２１６ｂにより第３のガス供給系が構成されている。
【０１３４】
前記切替え用配管２１６ａは、一端が第１のガス供給系を構成する前記第１のガスライン２２２に接続され、他端が前記切替え用バルブ２１５を介して前記ガス配管２１３ｃに接続されている。又、前記切替え用配管２１６ｂは、一端が第２のガス供給系を構成する前記第２のガスライン２６０に接続され、他端が前記切替え用バルブ２１５を介して前記ガス配管２１３ｃに接続されている。
【０１３５】
又、前記切替え用バルブ２１５は前記ガス配管２１３ｃを前記第１のガスライン２２２に連通させるか、或は前記第２のガスライン２６０に連通させるかを切替える機能を有すると共に、ガス流量制御部７８（図４参照）に電気的に接続されており、該ガス流量制御部７８により第３のガス供給系を第１のガス供給系に接続するか、或は第３のガス供給系を第２のガス供給系に接続する様、前記切替え用バルブ２１５の動作が制御される様になっている。
【０１３６】
上記した前記処理炉４０を用いてウェーハ１４に成膜処理を行った場合、前記切替え用バルブ２１５によって第３のガス供給系が第１のガス供給系に接続された際には、前記第１のガス供給口６８より少なくともＳｉＨ4 ガス、ＨＣｌガス、及びＣ3 Ｈ8 ガスからなる第１混合ガスが反応室４４内に供給され、前記第２のガス供給口７２より少なくともＨ2 ガスからなる第２混合ガスが前記反応室４４内に供給される。
【０１３７】
又、前記切替え用バルブ２１５によって第３のガス供給系が第２のガス供給系に接続された際には、前記第１のガス供給口６８より少なくともＳｉＨ4 ガス及びＨＣｌガスからなる第１混合ガスが前記反応室４４内に供給され、前記第２のガス供給口７２より少なくともＨＣｌガス及びＨ2 ガスからなる第２混合ガスが前記反応室４４内に供給される。
【０１３８】
この時、還元ガスであるＨ2 ガスをＳｉ（シリコン）原子含有ガス、或はＳｉ（シリコン）原子含有ガス及びＣ（炭素）原子含有ガスを、前記反応室４４内に供給するガス供給ノズルとは別のガス供給ノズルにより前記反応室４４内に供給する様にしたので、第１混合ガスと第２混合ガスがガス供給ノズル内で反応し、ガス供給ノズル内で第１又は第２混合ガスが消費されるのを抑制することができる。従って、第１又は第２混合ガスの反応により、ガス供給ノズル内にＳｉ膜或はＳｉＣ膜が析出されるのを抑制でき、更に該Ｓｉ膜或はＳｉＣ膜によりガス供給経路が閉塞されるのを抑制できると共に、Ｓｉ膜或はＳｉＣ膜に起因するパーティクルが発生するのを抑制することができる。
【０１３９】
尚、上述ではＳｉ（シリコン）原子含有ガス及びＣｌ（塩素）原子含有ガスを前記反応室４４内に供給したが、Ｓｉ（シリコン）原子とＣｌ（塩素）原子を含むガス、例えばＳｉＣｌ4 （テトラクロロシラン）ガスを前記反応室４４内に供給してもよい。
【０１４０】
上記構成で前記切替え用バルブ２１５によって第３のガス供給系を第１のガス供給系にした場合、前記第１のガス供給ノズル６０内でＳｉＣｌ4 ガスとＣ3 Ｈ8 ガスが反応することが予想されるが、その反応はＳｉＣｌ4 ガスと還元ガスであるＨ2 ガスとの反応と比較すると僅かである為、成膜ガスと還元ガスを同じガス供給ノズルより前記反応室４４内に供給した場合に比べると、前記第１のガス供給ノズル６０内に析出されるＳｉＣ膜の量を抑制できる。従って、析出されたＳｉＣ膜により前記第１のガス供給ノズル６０内が閉塞されるのを抑制できると共に、ＳｉＣ膜によるパーティクルの発生を抑制することができる。
【０１４１】
尚、少なくともＳｉＣｌ4 ガス及びＣ3 Ｈ8 ガスからなる第１混合ガスを前記第１のガス供給口６８より前記反応室４４内に供給することで、前記第１のガス供給ノズル６０内で成膜ガスを混合でき、ウェーハ１４上に成膜されるＳｉＣ膜のＳｉ（シリコン）及びＣ（炭素）の分布を均一にすることができる。
【０１４２】
（付記）
又、本発明は以下の実施の態様を含む。
【０１４３】
（付記１）所定の間隔で配列された複数枚の基板を処理する反応室と、該反応室内に設けられた被加熱体と、前記反応室内に少なくともシリコン原子含有ガスと塩素原子含有ガスとを供給する第１のガス供給系と、前記反応室内に少なくとも炭素原子含有ガスと還元ガスとを供給する第２のガス供給系と、前記被加熱体と基板との間の基板の配列領域にその一部が設けられ、基板の配列領域に１以上設けられる第１のガス供給口を有する第１のガス供給ノズルと、前記被加熱体と基板との間の基板の配列領域にその一部が設けられ、基板の配列領域に１以上設けられる第２のガス供給口を有する第２のガス供給ノズルと、前記第１のガス供給系が前記反応室内に第１のガス供給口より少なくともシリコン原子含有ガスと塩素原子含有ガスとを供給し、前記第２のガス供給系が前記反応室内に前記第２のガス供給口から少なくとも炭素原子含有ガスと還元ガスとを供給して基板上に炭化ケイ素エピタキシャル膜を成膜する様制御するコントローラとを備えることを特徴とする基板処理装置。
【０１４４】
（付記２）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、該反応室内に設けられ、被加熱体と基板との間の基板の配列領域にその一部が設けられる第１のガス供給ノズルの基板の配列領域に１以上設けられる第１のガス供給口から少なくともシリコン原子含有ガスと塩素原子含有ガスを供給し、前記反応室内に設けられ、前記被加熱体と基板との間の基板の配列領域にその一部が設けられる第２のガス供給ノズルの基板の配列領域に１以上設けられる第２のガス供給口から少なくとも炭素原子含有ガスと還元ガスとを供給し、基板上に炭化ケイ素エピタキシャル膜を成膜する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【０１４５】
（付記３）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、該反応室内に設けられ、被加熱体と基板との間の基板の配列領域にその一部が設けられる第１のガス供給ノズルの基板の配列領域に１以上設けられる第１のガス供給口から少なくともシリコン原子含有ガスと塩素原子含有ガスを供給し、前記反応室内に設けられ、前記被加熱体と基板との間の基板の配列領域にその一部が設けられる第２のガス供給ノズルの基板の配列領域に１以上設けられる第２のガス供給口から少なくとも炭素原子含有ガスと還元ガスとを供給し、基板上に炭化ケイ素エピタキシャル膜を成膜する工程とを有することを特徴とする基板の製造方法。
【０１４６】
（付記４）付記１に於いて、更に前記第１の供給口から還元ガスを供給する基板処理装置。
【０１４７】
（付記５）付記１に於いて、前記第１のガス供給ノズル及び前記第２のガス供給ノズルが円筒形である基板処理装置。
【０１４８】
（付記６）付記１に於いて、前記第１のガス供給ノズル及び前記第２のガス供給ノズルが多角形である基板処理装置。
【０１４９】
（付記７）付記５又は付記６に於いて、前記第１のガス供給ノズル及び前記第２のガス供給ノズルの形状は前記被加熱体内壁面に沿う様に湾曲した形状である基板処理装置。
【０１５０】
（付記８）付記５又は付記６に於いて、前記第１のガス供給口は前記第２のガス供給ノズルが設置されている方向に設けられ、前記第２のガス供給口は前記第１のガス供給ノズルが設置されている方向に設けられる基板処理装置。
【０１５１】
（付記９）付記８に於いて、前記第１のガス供給口と前記第２のガス供給口が対向した位置にそれぞれ設けられる基板処理装置。
【０１５２】
（付記１０）付記８又は付記９に於いて、前記第１のガス供給口と前記第２のガス供給口の位置をずらしてそれぞれ設けられている基板処理装置。
【０１５３】
（付記１１）付記８又は付記９に於いて、前記第１のガス供給口と前記第２のガス供給口の位置がウェーハ半径方向の位置を同じにして、ウェーハの上下方向の位置（高さ）を異ならせて設けられている基板処理装置。
【０１５４】
（付記１２）付記５又は付記６に於いて、前記第１のガス供給ノズル及び前記第２のガス供給ノズルにそれぞれ分岐ノズルを少なくとも１つ設けて、各分岐ノズルに少なくとも１つのガス供給口を設ける基板処理装置。
【０１５５】
（付記１３）付記１２に於いて、前記第１のガス供給ノズルの分岐ノズルと前記第２のガス供給ノズルの分岐ノズルが縦方向に対して１つずつ交互に設けられている基板処理装置。
【０１５６】
（付記１４）付記１２に於いて、前記分岐ノズルがウェーハと平行になる様設けられている基板処理装置。
【０１５７】
（付記１５）付記１２に於いて、前記分岐ノズルに設けられるガス供給口がウェーハと平行になる様設けられている基板処理装置。
【０１５８】
（付記１６）付記１２に於いて、前記分岐ノズルにウェーハと平行になる様スリットが設けられている基板処理装置。
【０１５９】
（付記１７）付記１に於いて、前記反応室の外側に設けられ、電磁誘導加熱する磁場発生部を有する基板処理装置。
【０１６０】
（付記１８）付記１に於いて、前記反応室を形成する反応管と被加熱体の間に断熱材を設ける基板処理装置。
【０１６１】
（付記１９）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、少なくとも成膜ガスを供給する第１のガス供給系と、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１のガス供給系に接続されると共に、前記複数の基板の積層方向に延在され、該複数の基板の積層領域に少なくとも１以上の第１のガス供給口を有し偶数本設けられる第１のガス供給ノズルと、前記第２のガス供給系に接続されると共に、前記複数の基板の積層方向に延在され、該複数の基板の積層領域に少なくとも１以上の第２のガス供給口を有し奇数本設けられる第２のガス供給ノズルと、前記第１のガス供給系が、前記第１のガス供給口から少なくとも成膜ガスを供給し、前記第２のガス供給系が、前記第２のガス供給口から少なくとも還元ガスを供給し前記基板に所望の膜を形成する様制御するコントローラとを有し、前記第２のガス供給ノズルが両端に配置されていることを特徴とする基板処理装置。
【０１６２】
（付記２０）付記１９に於いて、前記第１のガス供給ノズル及び前記第２のガス供給ノズルが前記基板の周方向に配置されている基板処理装置。
【０１６３】
（付記２１）付記１９又は付記２０に於いて、前記第１のガス供給ノズル及び前記第２のガス供給ノズルが交互に配置されている基板処理装置。
【０１６４】
（付記２２）付記１９又は付記２１に於いて、前記第１のガス供給ノズル及び前記第２のガス供給ノズルが前記反応室の内壁に沿って配置され、少なくとも前記第１のガス供給ノズル及び前記第２のガス供給ノズルの前記反応室の内壁と対峙する外側面が、鈍角に屈曲されるか若しくは湾曲して形成されている基板処理装置。
【０１６５】
（付記２３）付記２２に於いて、前記第１のガス供給ノズル及び前記第２のガス供給ノズルが多角形形状である基板処理装置。
【０１６６】
（付記２４）少なくとも成膜ガスを供給する第１のガス供給系と、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１のガス供給系に接続されると共に、前記複数の基板の積層方向に延在され、前記複数の基板の積層領域に少なくとも１以上の第１のガス供給口を有する第１のガス供給ノズルと、前記第２のガス供給系に接続されると共に、前記複数の基板の積層方向に延在され、前記複数の基板の積層領域に少なくとも１以上の第２のガス供給口を有する第２のガス供給ノズルと、前記第１のガス供給系が、前記第１のガス供給口から少なくとも成膜ガスを供給し、前記第２のガス供給系が、前記第２のガス供給口から少なくとも還元ガスを供給し前記基板に所望の膜を形成する様制御するコントローラとを有し、前記第１のガス供給ノズルの前記第１のガス供給口が前記第２のガス供給ノズルに対向し設けられ、前記第２のガス供給ノズルの前記第２のガス供給口が前記第１のガス供給ノズルに対向し設けられていることを特徴とする基板処理装置。
【０１６７】
（付記２５）付記２４に於いて、前記第１のガス供給口の高さ位置は前記第２のガス供給口の高さ位置と異なっている基板処理装置。
【０１６８】
（付記２６）付記２３又は付記２４に於いて、前記第１のガス供給ノズル及び前記第２のガス供給ノズルが前記反応室の内壁に沿って配置され、少なくとも前記第１のガス供給ノズル及び前記第２のガス供給ノズルの前記反応室の内壁に対峙する外側面が、鈍角に屈曲されるか若しくは湾曲して形成されている基板処理装置。
【０１６９】
（付記２７）付記２６に於いて、前記第１のガス供給ノズル及び前記第２のガス供給ノズルが多角形形状である基板処理装置。
【０１７０】
（付記２８）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、少なくとも成膜ガスを供給する第１のガス供給系と、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１のガス供給系に接続されると共に、前記複数の基板の積層方向に延在されて設けられている第１のガス供給ノズルと、前記第２のガス供給系に接続されると共に、前記複数の基板の積層方向に延在されて設けられている第２のガス供給ノズルと、前記第１のガス供給ノズルに設けられ前記第２のガス供給ノズルに向って前記基板の主面に対して平行に延在する第１の分岐ノズルと、該第１の分岐ノズルに少なくとも１箇所設けられた第１のガス供給口と、前記第２のガス供給ノズルに設けられ前記第１のガス供給ノズルに向って前記基板の主面に対して平行に延在する第２の分岐ノズルと、該第２の分岐ノズルに少なくとも１箇所設けられた第２のガス供給口と、前記第１のガス供給系が、前記第１のガス供給口から少なくとも成膜ガスを供給し、前記第２のガス供給系が、前記第２のガス供給口から少なくとも還元ガスを供給し前記基板に所望の膜を形成する様制御するコントローラとを有し、前記第１のガス供給口と前記第２のガス供給口とが前記基板の積層方向に隣接される様に配置されていることを特徴とする基板処理装置。
【０１７１】
（付記２９）付記２８に於いて、前記第１のガス供給口と前記第２のガス供給口とが、前記基板の積層方向に交互に隣接される様に配置されている基板処理装置。
【０１７２】
（付記３０）付記２８又は付記２９に於いて、前記第１のガス供給口及び前記第２のガス供給口が、それぞれ前記基板の主面に対して平行方向に形成されるスリット形状である基板処理装置。
【０１７３】
（付記３１）付記１に於いて、前記第１のガス供給口から不活性ガスが更に供給され、該不活性ガスの供給流量は、前記還元ガスの供給流量の１／１０倍以上である基板処理装置。
【０１７４】
（付記３２）付記３１に於いて、前記不活性ガスの供給流量は、前記還元ガスの供給流量の１／２倍以下である基板処理装置。
【０１７５】
（付記３３）付記５又は付記６に於いて、前記第１のガス供給口が向いている方向と前記第２のガス供給口が向いている方向の交差する点は、前記基板の中心点より前記第１のガス供給口及び前記第２のガス供給口の近くに位置する基板処理装置。
【０１７６】
（付記３４）付記３３に於いて、前記第１のガス供給口が向いている方向と前記第２のガス供給口が向いている方向の交差する点は、前記基板の端より前記第１のガス供給口及び前記第２のガス供給口の近くに位置する基板処理装置。
【０１７７】
（付記３５）付記１に於いて、前記第２のガス供給系のうち、前記炭素原子含有ガスを前記第２のガス供給ノズルに供給するか前記第１のガス供給ノズルに供給するかを切替える切替え用バルブを更に有し、前記コントローラは、前記切替え用バルブにより、前記炭素原子含有ガスを前記第１のガス供給ノズルに供給するか前記第２のガス供給ノズルに供給するかを制御する基板処理装置。
【符号の説明】
【０１７８】
１０            半導体製造装置
１２            筐体
１４            ウェーハ
１６            ポッド
３０            ボート
４０            処理炉
４２            反応管
４４            反応室
４８            被加熱体
５０            誘電コイル
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
９０            第１のガス排気口
１５０          主制御部
１５２          コントローラ
３６０          第３のガス供給口
３９０          第２のガス排気口
【図１】
0005560093.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図１１】
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