(57)【要約】【目的】ＧａＮ系の半導体膜を形成する際のスループットを向上させる気相成長方法を提供する。【構成】実施形態の気相成長方法は、反応室、搬送室、待機室を備える気相成長装置を用いる。第１の基板にガリウム（Ｇａ）を含有する膜を形成した後、支持部に付着した付着物を被覆膜で被覆するか、または、除去する。その後、表面がシリコン（Ｓｉ）の複数の基板に連続して、窒化アルミニウム膜を形成し、複数の基板を待機室に搬入する。その後、複数の基板を順次待機室から反応室に搬入し、連続してガリウム（Ｇａ）を含有する膜を形成する。【選択図】図３
2015156418.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応室と、前記反応室に連通する搬送室と、前記搬送室と連通する待機室を備える気相成長装置を用いた気相成長方法であって、
前記反応室に第１の基板を搬入し、
前記反応室内の支持部上に載置される前記第１の基板にガリウム（Ｇａ）を含有する膜を形成し、
前記第１の基板を前記反応室から搬出し、
前記第１の基板を前記反応室から搬出した後に、前記支持部に付着した付着物を被覆膜で被覆するか、または、除去し、
前記付着物を前記被覆膜で被覆するか、または、除去した後に、前記反応室に、表面がシリコン（Ｓｉ）の第２の基板を搬入し、
前記第２の基板に窒化アルミニウム膜を形成し、
前記第２の基板を前記反応室から前記搬送室に搬出した後、前記待機室に搬入し、
前記反応室に、表面がシリコン（Ｓｉ）の第３の基板を搬入し、
前記第３の基板に窒化アルミニウム膜を形成し、
前記第３の基板を前記反応室から前記搬送室に搬出した後、前記待機室に搬入し、
前記第２の基板を前記待機室から前記搬送室に搬出した後、前記反応室に搬入し、
前記第２の基板にガリウム（Ｇａ）を含有する膜を形成し、
前記第２の基板を前記反応室から搬出し、
前記第３の基板を前記待機室から前記搬送室に搬出した後、前記反応室に搬入し、
前記第３の基板にガリウム（Ｇａ）を含有する膜を形成し、
前記第３の基板を前記反応室から搬出することを特徴とする気相成長方法。
【請求項２】
前記第１の基板を前記反応室から搬出した後に、前記反応室にダミー基板を搬入し、前記ダミー基板に前記被覆膜となる窒化アルミニウム膜を形成して、前記付着物を被覆することを特徴とする請求項１記載の気相成長方法。
【請求項３】
前記第１の基板を前記反応室から搬出した後に、前記支持部を前記第１の基板に形成されたガリウム（Ｇａ）を含有する膜の成膜温度よりも高い温度で加熱して、前記付着物を除去することを特徴とする請求項１記載の気相成長方法。
【請求項４】
前記第２および第３の基板に窒化アルミニウム膜を形成し始めてから終了するまでの間、前記反応室、前記搬送室、および、前記待機室を第１の圧力に維持し、前記第２および第３の基板にガリウム（Ｇａ）を含有する膜を形成し始めてから終了するまでの間、前記反応室、前記搬送室、および、前記待機室を前記第１の圧力よりも高い第２の圧力に維持することを特徴とする請求項２または請求項３記載の気相成長方法。
【請求項５】
前記ダミー基板に前記窒化アルミニウム膜を形成する前に、前記支持部を前記第１の基板に形成されたガリウム（Ｇａ）を含有する膜の成膜温度よりも高い温度で加熱して、前記付着物を除去することを特徴とする請求項２記載の気相成長方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスを供給して成膜を行う気相成長方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高品質な半導体膜を成膜する方法として、ウェハ等の基板に気相成長により単結晶膜を成長させ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、常圧または減圧に保持された反応室内の支持部にウェハを載置する。そして、このウェハを加熱しながら、成膜の原料となるソースガス等のプロセスガスを、反応室上部の、例えば、シャワーヘッドからウェハ表面に供給する。ウェハ表面ではソースガスの熱反応等が生じ、ウェハ表面にエピタキシャル単結晶膜が成膜される。
【０００３】
近年、発光デバイスやパワーデバイスの材料として、ＧａＮ（窒化ガリウム）系の半導体デバイスが注目されている。ＧａＮ系の半導体膜を成膜するエピタキシャル成長技術として、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）がある。有機金属気相成長法では、ソースガスとして、例えば、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）等の有機金属や、アンモニア（ＮＨ３）等が用いられる。
【０００４】
Ｓｉ（シリコン）基板上にＧａＮ系の半導体膜を形成する場合、ＧａとＳｉの反応により、良質な単結晶膜の成長が困難であることが知られている。特許文献１には、この問題を解決するために、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）を治具上に成膜する方法が記載されている。
【０００５】
もっとも、ＧａＮ系の半導体膜を形成するたびに、ＡｌＮ膜を治具上に成膜する場合、ＧａＮ系の半導体膜形成のスループットが低下するという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−７２０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、ＧａＮ系の半導体膜を形成する際のスループットを向上させる気相成長方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様の気相成長方法は、反応室と、前記反応室に連通する搬送室と、前記搬送室と連通する待機室を備える気相成長装置を用いた気相成長方法であって、前記反応室に第１の基板を搬入し、前記反応室内の支持部上に載置される前記第１の基板にガリウム（Ｇａ）を含有する膜を形成し、前記第１の基板を前記反応室から搬出し、前記第１の基板を前記反応室から搬出した後に、前記支持部に付着した付着物を被覆膜で被覆するか、または、除去し、前記付着物を前記被覆膜で被覆するか、または、除去した後に、前記反応室に、表面がシリコン（Ｓｉ）の第２の基板を搬入し、前記第２の基板に窒化アルミニウム膜を形成し、前記第２の基板を前記反応室から前記搬送室に搬出した後、前記待機室に搬入し、前記反応室に、表面がシリコン（Ｓｉ）の第３の基板を搬入し、前記第３の基板に窒化アルミニウム膜を形成し、前記第３の基板を前記反応室から前記搬送室に搬出した後、前記待機室に搬入し、前記第２の基板を前記待機室から前記搬送室に搬出した後、前記反応室に搬入し、前記第２の基板にガリウム（Ｇａ）を含有する膜を形成し、前記第２の基板を前記反応室から搬出し、前記第３の基板を前記待機室から前記搬送室に搬出した後、前記反応室に搬入し、前記第３の基板にガリウム（Ｇａ）を含有する膜を形成し、前記第３の基板を前記反応室から搬出することを特徴とする。
【０００９】
上記態様の気相成長方法において、前記第１の基板を前記反応室から搬出した後に、前記反応室にダミー基板を搬入し、前記ダミー基板に前記被覆膜となる窒化アルミニウム膜を形成して、前記付着物を被覆することが望ましい。
【００１０】
上記態様の気相成長方法において、前記第１の基板を前記反応室から搬出した後に、前記支持部を前記第１の基板に形成されたガリウム（Ｇａ）を含有する膜の成膜温度よりも高い温度で加熱して、前記付着物を除去することが望ましい。
【００１１】
上記態様の気相成長方法において、前記第２および第３の基板に窒化アルミニウム膜を形成し始めてから終了するまでの間、前記反応室、前記搬送室、および、前記待機室を第１の圧力に維持し、前記第２および第３の基板にガリウム（Ｇａ）を含有する膜を形成し始めてから終了するまでの間、前記反応室、前記搬送室、および、前記待機室を第１の圧力よりも高い第２の圧力に維持することが望ましい。
【００１２】
上記態様の気相成長方法において、前記ダミー基板に前記窒化アルミニウム膜を形成する前に、前記支持部を前記第１の基板に形成されたガリウム（Ｇａ）を含有する膜の成膜温度よりも高い温度で加熱して、前記付着物を除去することが望ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ＧａＮ系の半導体膜を形成する際のスループットを向上させる気相成長方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施形態の気相成長方法で使用される気相成長装置の構成図である。
【図２】第１の実施形態の気相成長方法で使用される気相成長装置の模式断面図である。
【図３】第１の実施形態の気相成長方法のプロセスフロー図である。
【図４】第２の実施形態の気相成長方法のプロセスフロー図である。
【図５】第３の実施形態の気相成長方法のプロセスフロー図である。
【図６】第４の実施形態の気相成長装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
なお、本明細書中では、気相成長装置が成膜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。
【００１７】
また、本明細書中、「プロセスガス」とは、基板上への成膜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、キャリアガス、分離ガス、補償ガス等を含む概念とする。
【００１８】
また、本明細書中、「窒素ガス」は、「不活性ガス」に含まれるものとする。
【００１９】
（第１の実施形態）
本実施形態の気相成長方法は、反応室と、反応室に連通する搬送室と、搬送室と連通する待機室を備える気相成長装置を用いた気相成長方法であって、反応室に第１の基板を搬入し、反応室内の支持部上に載置される第１の基板にガリウム（Ｇａ）を含有する膜を形成し、第１の基板を反応室から搬出し、第１の基板を反応室から搬出した後に、反応室にダミー基板を搬入し、ダミー基板に窒化アルミニウム膜を形成し、ダミー基板を反応室から搬出し、ダミー基板を反応室から搬出した後に、反応室に、第１の基板と異なる、表面がシリコン（Ｓｉ）の第２の基板を搬入し、第２の基板に窒化アルミニウム膜を形成し、第２の基板を反応室から搬送室に搬出した後、待機室に搬入し、反応室に、表面がシリコン（Ｓｉ）の第３の基板を搬入し、第３の基板に窒化アルミニウム膜を形成し、第３の基板を反応室から搬送室に搬出した後、待機室に搬入し、第２の基板を待機室から搬送室に搬出した後、反応室に搬入し、第２の基板にガリウム（Ｇａ）を含有する膜を形成し、第２の基板を反応室から搬出し、第３の基板を待機室から搬送室に搬出した後、反応室に搬入し、第３の基板にガリウム（Ｇａ）を含有する膜を形成し、第３の基板を反応室から搬出する。
【００２０】
本実施形態の気相成長方法は、同一の反応室で複数の基板に連続して窒化アルミニウム膜を形成した後、同じ複数の基板に連続してガリウム（Ｇａ）を含有する膜を形成する。したがって、ガリウム（Ｇａ）を含有する膜を形成した後の、ダミー基板への窒化アルミニウム膜形成回数を削減することが可能となる。よって、ＧａＮ系の半導体膜を形成する際のスループットを向上することが可能となる。
【００２１】
図１は、本実施形態の気相成長方法で使用される気相成長装置の構成図である。本実施形態の気相成長装置は、ＭＯＣＶＤ法（有機金属気相成長法）を用いる縦型で枚葉型のエピタキシャル成長装置である。
【００２２】
気相成長装置は、反応室１００と、反応室１００に連通する搬送室１１０と、搬送室１１０と連通する待機室１２０を備える。さらに、搬送室１１０と連通するロードロック室１３０を備える。
【００２３】
反応室１００では基板への成膜が行われる。待機室１２０は、成膜前または成膜後の基板を一時保管する。ロードロック室１３０は、成膜前または成膜後の基板を装置に出し入れするために設けられる。ロードロック室１３０は、反応室１００や待機室１２０を、大気開放せずに成膜処理を実行するために設けられる。
【００２４】
搬送室１１０は、反応室１００、待機室１２０、および、ロードロック室１３０間で基板を搬送する機能を備える。例えば、搬送室１１０は、搬送ロボットが備えられており、搬送ロボットにより基板が搬送される。搬送ロボットは、例えばハンドリングアームを備える。
【００２５】
搬送室１１０と反応室１００との間には第１のゲートバルブ１０２が設けられる。第１のゲートバルブ１０２は、搬送室１１０と反応室１００との間で、雰囲気や圧力を分離する機能を備える。
【００２６】
搬送室１１０と待機室１２０との間には第２のゲートバルブ１０４が設けられる。第２のゲートバルブ１０４は、搬送室１１０と待機室１２０との間で、雰囲気や圧力を分離する機能を備える。
【００２７】
搬送室１１０とロードロック室１３０との間には第３のゲートバルブ１０６が設けられる。第３のゲートバルブ１０６は、搬送室１１０とロードロック室１３０との間で、雰囲気や圧力を分離する機能を備える。
【００２８】
図２は、本実施形態の気相成長方法で使用される気相成長装置の反応室の模式断面図である。
【００２９】
反応室１００は、例えば、ステンレス製の円筒状中空体で形成される。そして、この反応室１００上部に配置され、反応室１００内に、プロセスガスを供給するシャワープレート１１を備えている。シャワーヘッド１１の上部には、プロセスガスやクリーニングガス等を反応室１００内に供給するためのガス供給部１３を備えている。
【００３０】
また、反応室１００内の、シャワープレート１１下方に設けられ、半導体ウェハ（基板）Ｗを載置可能な支持部１２を備えている。支持部１２は、例えば、図２のように中心部に開口部が設けられる環状ホルダーであっても、半導体ウェハＷ裏面のほぼ全面に接する構造のサセプタであってもかまわない。
【００３１】
また、支持部１２をその上面に配置し回転する回転体ユニット１４を備えている。また、支持部１２に載置されたウェハＷを加熱する加熱部１６としてヒーターを、支持部１２下方に備えている。ここで、回転体ユニット１４は、その回転軸１８が、下方に位置する回転駆動機構２０に接続される。そして、回転駆動機構２０により、半導体ウェハＷをその中心を回転中心として、数十ｒｐｍ〜数千ｒｐｍ、例えば、３００ｒｐｍ〜１０００ｒｐｍで回転をさせることが可能となっている。
【００３２】
円筒状の回転体ユニット１４の径は、支持部１２の外周径とほぼ同じにしてあることが望ましい。なお、回転軸１８は、反応室１００の底部に真空シール部材を介して回転自在に設けられている。
【００３３】
そして、加熱部１６は、回転軸１８の内部に貫通する支持軸２２に固定される支持台２４上に固定して設けられる。加熱部１６には、図示しない電流導入端子と電極により、電力が供給される。この支持台２４には半導体ウェハＷを環状ホルダー１８から脱着させるための、例えば突き上げピン（図示せず）が設けられている。
【００３４】
さらに、半導体ウェハＷ表面等でソースガスが反応した後の反応生成物および反応室１００の残留ガスを反応室１００外部に排出するガス排出部２６を、反応室１００底部に備える。なお、ガス排出部２６は真空ポンプ（図示せず）に接続される。
【００３５】
なお、図２に示した枚葉型エピタキシャル成長装置では、反応室１００の側壁箇所において、半導体ウェハを出し入れするための図示しないウェハ出入口および第１のゲートバルブ１０２が設けられている。そして、この第１のゲートバルブ１０２で連結する搬送室１１０と反応室１００との間において、ハンドリングアームにより半導体ウェハＷを搬送できるように構成される。ここで、例えば合成石英で形成されるハンドリングアームは、シャワープレート１１とウェハ支持部１２とのスペースに挿入可能となっている。
【００３６】
図３は、本実施形態の気相成長方法のプロセスフロー図である。本実施形態の気相成長方法は、図１および図２に示した枚葉型エピタキシャル成長装置を用いて行う。
【００３７】
まず、第１の基板、例えば、（１１１）面のＳｉ基板上にバッファ層であるＡｌＮ（窒化アルミニウム）膜が形成された第１のウェハ（第１の基板）Ｗ１が反応室１００内に搬入される（Ｓ１０）。ここで、例えば、反応室１００のウェハ出入口の第１のゲートバルブ１０２を開き、搬送室１１０のハンドリングアームにより、例えば、待機室１２０に保管されていた第１のウェハＷ１を反応室１００内に搬送する。
【００３８】
そして、第１のウェハＷ１は例えば突き上げピン（図示せず）を介して支持部１２に載置される。ハンドリングアームは搬送室１１０に戻され、第１のゲートバルブ１０２は閉じられる。
【００３９】
そして、図示しない真空ポンプを作動して反応室１００内のガスをガス排出部２６から排気して所定の真空度にする。この際、加熱部１６の加熱出力を上げて第１のウェハＷ１を予備加熱の温度に保つ。その後、加熱部１６の加熱出力を上げて第１のウェハＷ１をエピタキシャル成長温度、例えば、１０００℃以上１１００℃以下に昇温させる。
【００４０】
そして、ガス供給部１３からプロセスガスを、シャワーヘッド１１を介して反応室１００内に供給する。これにより、ガリウム（Ｇａ）を含有する膜であるＧａＮ（窒化ガリウム）膜を、第１のウェハＷ１のＡｌＮ膜表面にエピタキシャル成長により形成する（Ｓ１２）。
【００４１】
プロセスガスには、ガリウム（Ｇａ）を含有するガスが含まれる。プロセスガスは、例えば、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）が水素ガス（Ｈ２）ガスで希釈されたガスと、アンモニア（ＮＨ３）である。トリメチルガリウム（ＴＭＧ）はガリウム（Ｇａ）を含むガスであり、アンモニア（ＮＨ３）は窒素（Ｎ）を含むガスである。
【００４２】
第１のウェハＷ１にＧａＮ膜を形成する際に、反応室１００の第１のウェハＷ１以外の部分にも反応生成物が付着物として付着する。特に、高温で反応が促進される支持部１２のウェハで覆われていない領域上に多くの付着物が付着するおそれがある。付着物は、例えば、ＧａＮである。
【００４３】
なお、第１のウェハＷ１に成膜される膜は、ガリウム（Ｇａ）を含有するソースガスを供給して形成される膜であれば、ＧａＮに限定されるものではない。Ｇａを含有する膜であれば、例えば、ＩｎＧａＮ（窒化インジウムガリウム）、ＡｌＧａＮ（窒化アルミニウムガリウム）等であってもかまわない。
【００４４】
そして、エピタキシャル成長終了時には、プロセスガス供給を停止し、第１のウェハＷ１上へのプロセスガスの供給が遮断され、ＧａＮ単結晶膜の成長が終了される。
【００４５】
成膜後は、第１のウェハＷ１の降温を始める。ＧａＮ単結晶膜が形成された第１のウェハＷ１を支持部１２に載置したままにして、加熱部１６の加熱出力を初めに戻し、予備加熱の温度まで低下するよう調整する。
【００４６】
第１のウェハＷ１が所定の温度に安定した後、例えば突き上げピンにより第１のウェハＷ１を支持部１２から脱着させる。そして、再び第１のゲートバルブ１０２を開いてハンドリングアームをシャワーヘッド１１および支持部１２の間に挿入する。そして、ハンドリングアームの上に第１のウェハＷ１を載せる。そして、第１のウェハＷ１を載せたハンドリングアームを搬送室１１０に戻すことにより、第１の基板である第１のウェハＷ１が反応室１００外へ搬出される（Ｓ１４）。
【００４７】
反応室１００から第１のウェハＷ１を反応室１００から搬出した後、反応室１００にダミーウェハ（ダミー基板）Ｗｄを搬入する（Ｓ１６）。ダミーウェハＷｄは、例えば、Ｓｉ（シリコン）ウェハである。
【００４８】
そして、ダミーウェハＷｄの表面にＡｌＮ（窒化アルミニウム）膜を形成する（Ｓ１８）。ＡｌＮ膜は、上記付着物を被覆する被覆膜となる。プロセスガスは、例えば、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）が水素ガス（Ｈ２）ガスで希釈されたガスと、アンモニア（ＮＨ３）である。トリメチルガリウム（ＴＭＡ）はアルミニウム（Ａｌ）を含むガスであり、アンモニア（ＮＨ３）は窒素（Ｎ）を含むガスである。
【００４９】
ダミーウェハＷｄの表面にＡｌＮ膜を形成する際に、先の第１のウェハＷ１へのＧａＮ膜形成の際に、反応室１００の支持部１２等に付着した付着物がＡｌＮ膜で覆われる。したがって、後の成膜時に付着物からＧａ等が反応室１００の雰囲気中に拡散されることが抑制される。
【００５０】
その後、ダミーウェハＷｄを、反応室１００から搬出する（Ｓ２０）。
【００５１】
ダミーウェハＷｄを、反応室１００から搬出した後、反応室１００に、第１のウェハ（第１の基板）Ｗ１と異なる、表面がシリコン（Ｓｉ）の第２のウェハ（第２の基板）Ｗ２を搬入する（Ｓ２２）。第２のウェハＷ２は、例えば、表面が（１１１）面のＳｉ基板である。第２のウェハＷ２は、例えば、待機室１２０にあらかじめ保管されており、上記第１のウェハＷ１と同様の方法にて、反応室１００に搬入される。
【００５２】
そして、図示しない真空ポンプを作動して反応室１００内のガスをガス排出部２６から排気して所定の真空度にする。支持部１２に載置した第２のウェハＷ２は、加熱部１６により所定温度に予備加熱する。
【００５３】
さらに、加熱部１６の加熱出力を上げて第２のウェハＷ２を所定の温度、例えば、１１５０℃以上１２５０℃以下の温度に昇温させる。
【００５４】
そして、上記真空ポンプによる排気を続行すると共に、回転体ユニット１４を所要の速度で回転させながら、成膜前のベーク（アニール）を行う。このベークにより、例えば、第２のウェハＷ２上の自然酸化膜が除去され、表面にＳｉが露出する。
【００５５】
ベークの際には、例えば、水素ガスがガス供給部１３を通って、反応室１００に供給される。所定の時間、ベークを行った後に、例えば、加熱部１６の加熱出力を下げて第２のウェハＷ２をエピタキシャル成長温度、例えば、１０００℃以上１１００℃以下に降温させる。
【００５６】
そして、ガス供給部１３からプロセスガスがシャワーヘッド１１を介して反応室１００内に供給する。これにより、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）膜を、第２のウェハＷ２のＳｉ表面にエピタキシャル成長により形成する（Ｓ２４）。
【００５７】
プロセスガスは、例えば、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）が水素ガス（Ｈ２）ガスで希釈されたガスと、アンモニア（ＮＨ３）である。トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）はアルミニウム（Ａｌ）のソースガスであり、アンモニア（ＮＨ３）は窒素（Ｎ）のソースガスである。
【００５８】
そして、ＡｌＮ単結晶膜の成長終了時には、ガス噴出部１３からのプロセスガス供給を停止し、第２のウェハＷ２上へのプロセスガスの供給が遮断され、ＡｌＮ単結晶膜の成長が終了される。
【００５９】
第２のウェハＷ２は、反応室１００から搬送室１１０に搬出された後、待機室１２０に搬入される（Ｓ２６）。
【００６０】
その後、反応室１００に、表面がシリコン（Ｓｉ）の第３のウェハ（第３の基板）Ｗ３を搬入する（Ｓ２８）。第３のウェハＷ３は、例えば、待機室１２０にあらかじめ保管されている。
【００６１】
そして、第２のウェハＷ２の場合と同様に、ＡｌＮ膜を第３のウェハＷ３表面に形成する（Ｓ３０）。その後、第２のウェハＷ２の場合と同様に、第３のウェハＷ３は、反応室１００から搬送室１１０に搬出された後、待機室１２０に搬入される（Ｓ３２）。
【００６２】
その後、反応室１００に、表面がシリコン（Ｓｉ）の第４のウェハ（第４の基板）Ｗ４を搬入する（Ｓ３４）。第４のウェハＷ４は、例えば、待機室１２０にあらかじめ保管されている。
【００６３】
そして、第２のウェハＷ２の場合と同様に、ＡｌＮ膜を第４のウェハＷ４表面に形成する（Ｓ３６）。その後、第２のウェハＷ２の場合と同様に、第４のウェハＷ４は、反応室１００から搬送室１１０に搬出された後、待機室１２０に搬入される（Ｓ３８）。
【００６４】
このように、ダミーウェハＷｄにＡｌＮ膜を形成した後、連続して３枚のウェハＷ２〜Ｗ４にＡｌＮ膜を連続して形成する。連続してＡｌＮ膜を成膜するウェハの枚数は３枚に限られることはなく、２枚であっても、４枚以上であってもかまわない。
【００６５】
連続してＡｌＮ膜が成膜されたウェハは、待機室１２０に搬入されて、大気開放されない減圧状態で一時保管される。
【００６６】
第４のウェハＷ４を反応室１００から搬出した後に、待機室１２０に保管されている第２のウェハＷ２ないし第４のウェハＷ４の内の一枚を、反応室１００に搬入する。いずれのウェハを選択するかは任意であるが、ここでは、第２のウェハＷ２を反応室１００に搬入するものとする（Ｓ４０）。
【００６７】
そして、第２のウェハＷ２のＡｌＮ膜上に、ガリウム（Ｇａ）を含有する膜、例えば、ＧａＮ単結晶膜を成長させる（Ｓ４２）。ＧａＮ膜を形成するためのプロセスガスをシャワーヘッド１１のガス噴出部から供給する。第２のウェハＷ２の温度は、例えば、１０００℃以上１１００℃以下とする。
【００６８】
プロセスガスには、ガリウム（Ｇａ）を含有するソースガスが含まれる。プロセスガスは、例えば、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）が水素ガス（Ｈ２）ガスで希釈されたガスと、アンモニア（ＮＨ３）である。トリメチルガリウム（ＴＭＧ）はガリウム（Ｇａ）のソースガスであり、アンモニア（ＮＨ３）は窒素（Ｎ）のソースガスである。
【００６９】
なお、ＡｌＮ膜上に成膜される膜は、ＧａＮに限定されるものではない。Ｇａを含む膜であれば、例えば、ＩｎＧａＮ（窒化インジウムガリウム）、ＡｌＧａＮ（窒化アルミニウムガリウム）等であってもかまわない。
【００７０】
そして、エピタキシャル成長終了時には、ガス噴出部からのプロセスガス供給を停止し、第２のウェハＷ２上へのプロセスガスの供給が遮断され、ＧａＮ単結晶膜の成長が終了される。
【００７１】
成膜後は、第２のウェハＷ２の降温を始める。ここで、例えば、回転体ユニット１４の回転を停止させ、ＧａＮ単結晶膜が形成された第２のウェハＷ２を支持部１２に載置したままにして、加熱部１６の加熱出力を初めに戻し、予備加熱の温度に低下するよう調整する。
【００７２】
その後、第２のウェハＷ２が反応室１００外へ搬出される（Ｓ４４）。そして、待機室１２０に保管されている第３のウェハＷ３が、搬送室１１０を通って反応室１００に搬入される（Ｓ４６）。
【００７３】
そして、第２のウェハＷ２に対すると同様、第３のウェハＷ３のＡｌＮ膜上に、ガリウム（Ｇａ）を含有する膜、例えば、ＧａＮ単結晶膜を成長させる（Ｓ４８）。成膜後、第２のウェハＷ２に対すると同様に、第３のウェハＷ３が反応室１００外へ搬出される（Ｓ５０）。そして、待機室１２０に保管されている第４のウェハＷ４が、搬送室１１０を通って反応室１００に搬入される（Ｓ５２）。
【００７４】
そして、第２のウェハＷ２に対すると同様、第４のウェハＷ４のＡｌＮ膜上に、ガリウム（Ｇａ）を含有する膜、例えば、ＧａＮ単結晶膜を成長させる（Ｓ５４）。成膜後、第２のウェハＷ２に対すると同様に、第４のウェハＷ４が反応室１００外へ搬出される（Ｓ５６）。
【００７５】
以上のプロセスにより、Ｓｉウェハである第２、第３および第４のウェハＷ２、Ｗ３、Ｗ４にＡｌＮ膜およびＧａＮ膜の積層膜が成膜される。
【００７６】
支持部１２にＧａが含有される付着物が付着していると、反応室１００での次の膜の成膜時に、ウェハのＳｉとＧａが反応することにより、ウェハ上に凹凸や穴が形成されるおそれがある。そうすると、ウェハ上に良質な膜を形成することが困難となる。
【００７７】
本実施形態では、反応室にガリウム（Ｇａ）を含有するソースガスを供給して第１のウェハＷ１に成膜を行った後に、ダミー基板ＷｄにＡｌＮ膜を形成して、Ｇａを含む支持部１２等への付着物をＡｌＮ膜で覆う。これにより、後の成膜時に付着物からＧａ等が反応室１００の雰囲気中に拡散されることが抑制される。
【００７８】
したがって、第２ないし第４のウェハＷ２〜Ｗ４にＡｌＮ膜を成膜する際、付着物として存在していたＧａが、ウェハ表面のＳｉと反応することが回避される。したがって、第２ないし第４のウェハＷ２〜Ｗ４に、良質の膜を成膜することが可能となる。
【００７９】
この状態で、連続して複数の、表面がシリコン（Ｓｉ）のウェハにＡｌＮ膜を形成する。その後、同一の複数のウェハのＡｌＮ膜上にＧａＮ膜を成膜する。したがって、Ｇａを含む膜を成膜する毎に、支持部１２等への付着物をＡｌＮ膜で覆うステップを行うことが不要となる。よって、複数のウェハにＡｌＮ膜およびＧａＮ膜を成膜する際のスループットが向上する。
【００８０】
さらに、本実施形態では、ＡｌＮ膜の成膜が終わった複数のウェハを、大気開放せずに待機室１２０で一時保管する。したがって、各ウェハのＡｌＮ膜上へＧａＮ膜を形成する際も、ウェハの反応室１００への搬入および搬出に要する時間が短縮される。
【００８１】
そして、第２のウェハＷ２に窒化アルミニウム膜を形成し始めてから、第４のウェハＷ４への窒化アルミニウム膜の形成が終了するまでの間、反応室１００、搬送室１１０、および、待機室１２０を第１の圧力に維持し、第２のウェハＷ２にガリウム（Ｇａ）を含有する膜を形成し始めてから第４のウェハＷ４にガリウム（Ｇａ）を含有する膜の形成が終了するまでの間、反応室１００、搬送室１１０、および、待機室１２０を第１の圧力よりも高い第２の圧力に維持することが望ましい。
【００８２】
一般に、ＭＯＣＶＤ法では、ＡｌＮ膜は、ＧａＮ膜よりも低圧で成膜される。本実施形態では、ＡｌＮ膜を複数のウェハに連続して成膜している間は、反応室１００、搬送室１１０、および、待機室１２０をＡｌＮ膜の成膜圧力である第１の圧力に維持する。そして、その後、ＧａＮ膜を複数のウェハに連続して成膜している間は、反応室１００、搬送室１１０、および、待機室１２０をＧａＮ膜の成膜圧力であり、第１の圧力より高い第２の圧力に維持する。
【００８３】
したがって、１枚のウェハ毎にＡｌＮ膜とＧａＮ膜の連続成膜する場合と比較して、圧力の切り替え回数が減少する。よって、ＡｌＮ膜およびＧａＮ膜の成膜のスループットが向上する。
【００８４】
なお、本実施形態では、被覆膜として窒化アルミニウム（ＡｌＮ）膜を成膜する場合を例にしたが、被覆膜は、支持部１２等に付着した付着物を被覆する膜であれば、ＡｌＮ膜に限られるものではない。成膜の際に、プロセスガスとして積極的にＧａを含むガスを流さずに成膜できる膜であり、後のＡｌＮ膜やＧａＮ膜の成膜の際に容易に分解しない膜であればよい。例えば、窒化シリコン（ＳｉＮ）を用いることも可能である。
【００８５】
（第２の実施形態）
本実施形態の気相成長方法は、被覆膜の成膜にかえて、第１の基板を反応室から搬出した後に、支持部を第１の基板に形成されたガリウム（Ｇａ）を含有する膜の成膜温度よりも高い温度で加熱して、付着物を除去すること以外は、第１の実施形態と同様である。したがって、第１の実施形態と重複する内容については記述を省略する。
【００８６】
図４は、本実施形態の気相成長方法のプロセスフロー図である。本実施形態の気相成長方法は、図１および図２に示した枚葉型エピタキシャル成長装置を用いて行う。
【００８７】
図３で示した第１の実施形態の気相成長方法のプロセスフローで行ったダミー基板ＷｄへのＡｌＮ膜成膜（Ｓ１６、Ｓ１８，Ｓ２０）にかえて、ベーキング（Ｓ６０）を行う。ベーキング（Ｓ６０）は、反応室１００内にベーキングガスとして、例えば、水素ガス（Ｈ２）を供給して熱処理することにより行う。
【００８８】
第１のウェハ（第１の基板）Ｗ１搬出（Ｓ１４）までのプロセスは、第１の実施形態と同様である。第１のウェハＷ１を反応室１００から搬出した後、例えば、加熱部１６の加熱出力を上昇させ、支持部１２を水素ベークの温度、例えば、１１００℃以上の温度に昇温する。そして、ガス供給部１３からシャワープレート１１を経由して水素ガスを反応室１００内に供給する。
【００８９】
ここで、支持部１２を第１のウェハ（第１の基板）Ｗ１に形成されたガリウム（Ｇａ）を含有する膜の成膜温度よりも高い温度で加熱する。これにより、支持部１２に付着した付着物を分解し除去することが可能となる。
【００９０】
そして、反応室１００に供給する水素ガス（Ｈ２）は１００体積％であっても、窒素ガス等の不活性ガスで希釈したガスであってもかまわない。
【００９１】
その後、第２のウェハ（第２の基板）Ｗ２の反応室１００への搬入（Ｓ２２）以降のプロセスについては、第１の実施形態と同様である。
【００９２】
本実施形態によれば、水素ベークを行うことにより、支持部１２に付着した付着物を除去することが可能となる。したがって、後の成膜時に付着物からＧａ等が反応室１００の雰囲気中に拡散されることが抑制される。よって、第２ないし第４のウェハＷ２〜Ｗ４上に良質の膜を成膜することが可能となる。
【００９３】
複数のウェハにＡｌＮ膜およびＧａＮ膜を成膜する際のスループットが向上する点については、第１の実施形態と同様である。
【００９４】
なお、水素ベークの温度は、１１００℃以上１２５０℃以下であることが望ましく、１１５０℃以上１２００℃以下であることがより望ましい。上記範囲を下回ると、支持部１２に付着した付着物の除去効果を向上させることが困難となるからである。また、上記範囲を上回ると、反応室内の部材等の熱劣化が懸念されるからである。
【００９５】
また、本実施形態では、ベーキングガスとして水素ガスを用いる場合を例に説明したが、ベーキングガスとして水素ガスを用いず、窒素ガス（Ｎ２）、アルゴンガス（Ａｒ）等の不活性ガスを適用することも可能である。
【００９６】
（第３の実施形態）
本実施形態の気相成長方法は、被覆膜の成膜前に、第１の基板を反応室から搬出した後に、支持部を第１の基板に形成されたガリウム（Ｇａ）を含有する膜の成膜温度よりも高い温度で加熱して、付着物を除去すること以外は、第１の実施形態と同様である。したがって、第１の実施形態と重複する内容については記述を省略する。また、付着物を除去するプロセスについては、第２の実施形態と同様である。したがって、第２の実施形態と重複する内容についても記述を省略する。
【００９７】
図５は、本実施形態の気相成長方法のプロセスフロー図である。本実施形態の気相成長方法は、図１および図２に示した枚葉型エピタキシャル成長装置を用いて行う。
【００９８】
図３で示した第１の実施形態の気相成長方法のプロセスフローに加えて、ダミーウェハ（ダミー基板）Ｗｄ搬入（Ｓ１６）の後に、ベーキング（Ｓ６０）を行う。そして、その後、ダミーウェハＷｄにＡｌＮ膜の形成を行う（Ｓ１８）。以降のプロセスは第１の実施形態と同様である。
【００９９】
本実施形態によれば、水素ベークを行うことにより、被覆膜の形成の前に、支持部１２に付着した付着物を除去する。したがって、第２ないし第４のウェハＷ２〜Ｗ４上に、より良質の膜を成膜することが可能となる。
【０１００】
複数のウェハにＡｌＮ膜およびＧａＮ膜を成膜する際のスループットが向上する点については、第１の実施形態と同様である。
【０１０１】
（第４の実施形態）
本実施形態の気相成長装置は、第１の実施形態の気相成長装置に加えて、窒化アルミニウム膜を成膜するための専用反応室を備える。この点以外は、第１の実施形態の気相成長装置と同様である。以下、第１の実施形態と重複する内容については記述を省略する。
【０１０２】
図６は、本実施形態の気相成長装置の構成図である。本実施形態の気相成長装置は、ＭＯＣＶＤ法（有機金属気相成長法）を用いる縦型で枚葉型のエピタキシャル成長装置である。
【０１０３】
気相成長装置は、反応室１００と、反応室１００に連通する搬送室１１０と、搬送室１１０と連通する待機室１２０を備える。そして、搬送室１１０と連通するロードロック室１３０を備える。さらに、搬送室１１０と連通する窒化アルミニウム膜を成膜するための専用反応室２００を備える。
【０１０４】
さらに、搬送室１１０と専用反応室２００との間には第４のゲートバルブ１０８が設けられる。第４のゲートバルブ１０８は、搬送室１１０と専用反応室２００との間で、雰囲気や圧力を分離する機能を備える。
【０１０５】
本実施形態によれば、表面がシリコン（Ｓｉ）のウェハ（基板）へのＡｌＮ膜の成膜は専用反応室２００で行い、Ｇａ（ガリウム）を含む膜、例えば、ＧａＮ膜の成膜は、反応室１００で行うことが可能となる。
【０１０６】
したがって、Ｇａ（ガリウム）を含む膜を成膜した際の付着物中のＧａが、ＡｌＮ膜の成膜時にＳｉ表面と反応することを根本的に回避することが可能となる。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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方法は、本発明の範囲に包含される。本発明の範囲は、特許請求の範囲およびその均等物の範囲によって定義されるものである。
【符号の説明】
【０１０９】
１２        支持部
１００      反応室
１１０      搬送室
１２０      待機室
１３０      ロードロック室
Ｗ        半導体ウェハ（基板）
【図１】
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【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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