(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理室内の基板処理領域に複数の基板が搬入される工程と、
前記処理室内の前記基板処理領域と前記処理室内の前記基板処理領域外に設けられた第二ガス供給口とが加熱維持され、前記基板処理領域外に設けられた第一ガス供給口から窒素含有ガスが供給され、前記第一ガス供給口よりも前記基板処理領域側に設けられた前記第二ガス供給口から金属含有ガスが供給され、前記複数の基板に窒素及び金属含有膜が形成される工程と、を有する膜の形成方法。
【請求項２】
前記窒素及び金属含有膜が形成される工程では、前記処理室内の前記基板処理領域内であって前記複数の基板の周縁側方から不活性ガスが供給される請求項１の膜の形成方法。
【請求項３】
前記複数の基板の周縁側方からの不活性ガスの供給は、間欠的に実施される請求項２の膜の形成方法。
【請求項４】
処理室内の基板処理領域に複数の基板が搬入される工程と、
前記処理室内の前記基板処理領域と前記処理室内の前記基板処理領域外に設けられた第二ガス供給口とが加熱維持され、前記基板処理領域外に設けられた第一ガス供給口から窒素含有ガスと前記第一ガス供給口よりも前記基板処理領域側に設けられた前記第二ガス供給口から金属含有ガスとが供給され、前記処理室内の前記基板処理領域内に設けられた第三ガス供給口からシリコン含有ガスが供給されて、前記複数の基板にシリコン、窒素及び金属含有膜が形成される工程と、を有する膜の形成方法。
【請求項５】
処理室内の基板処理領域に複数の基板が搬入される工程と、
前記処理室内の前記基板処理領域と前記処理室内の前記基板処理領域外に設けられた第二ガス供給口とが加熱維持され、前記基板処理領域外に設けられた第一ガス供給口から窒素含有ガスが供給され、前記第一ガス供給口よりも前記基板処理領域側に設けられた前記第二ガス供給口から金属含有ガスが供給され、前記複数の基板に窒素及び金属含有膜が形成される工程と、を有する半導体装置の製造方法。
【請求項６】
基板処理領域を有し、該基板処理領域で複数の基板を処理する処理室と、
前記基板処理領域外に第一ガス供給口が設けられ、該第一ガス供給口から前記処理室内へ窒素含有ガスを供給する第一ガス供給系と、
前記基板処理領域外であって、前記第一ガス供給口よりも前記基板処理領域側に第二ガス供給口が設けられ、該第二ガス供給口から前記処理室内へ金属含有ガスを供給する第二ガス供給系と、
前記基板処理領域と前記第二ガス供給口とを加熱維持する加熱装置と、
前記基板処理領域と前記第二ガス供給口とを加熱維持し、前記第一ガス供給口から前記窒素含有ガスを供給し、前記第二ガス供給口から金属含有ガスを供給し、前記基板処理領域の複数の前記基板に窒素及び金属含有膜を形成するように前記加熱装置、前記第一ガス供給系および前記第二ガス供給系を制御する制御部と、を有する基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膜の形成方法及び基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化ガリウム（ＧａＮ）などの化合物半導体のエピタキシャル膜は、処理室内で基板を炭化珪素（ＳｉＣ）などの１枚のサセプタ上に載せて、このサセプタを高周波誘導体等により誘導加熱し、処理室内に原料ガスを供給して高温下で成長させている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２３９２５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような構成の装置を用いて基板上に膜形成させる場合には、一度に処理する基板の枚数が限られてしまうという問題点があった。
【０００５】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、一度に処理する基板の枚数を増大させ、生産性を向上させることができる膜の形成方法及び基板処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような課題を解決するために、本発明の一態様によれば、処理室内の基板処理領域に複数の基板が搬入される工程と、前記処理室内の前記基板処理領域が加熱維持され、前記処理室内の前記基板処理領域外に設けられた第一ガス供給口から窒素含有ガスが供給され、前記第一ガス供給口よりも前記基板処理領域側に設けられた第二ガス供給口から金属含有ガスが供給され、前記複数の基板に窒素及び金属含有膜が形成される工程と、を有する膜の形成方法が提供される。
また、本発明の他の一態様によれば、処理室内の基板処理領域に複数の基板が搬入される工程と、前記処理室内の前記基板処理領域が加熱維持され、前記処理室内の前記基板処理領域外から窒素含有ガスと金属含有ガスとが供給され、前記処理室内の前記基板処理領域内からシリコン含有ガスが供給されて、前記複数の基板にシリコン、窒素及び金属含有膜が形成される工程と、を有する膜の形成方法が提供される。
また、本発明の他の一態様によれば、基板処理領域を有し、該基板処理領域で複数の基板を処理する処理室と、前記基板処理領域を加熱維持する加熱装置と、前記基板処理領域外に第一ガス供給口が設けられ、該第一ガス供給口から前記処理室内へ窒素含有ガスを供給する第一ガス供給系と、前記基板処理領域外であって、前記第一ガス供給口よりも前記基板処理領域側に第二ガス供給口が設けられ、該第二ガス供給口から前記処理室内へ金属含有ガスを供給する第二ガス供給系と、前記基板処理領域を加熱維持し、前記第一ガス供給口から前記窒素含有ガスを供給し、前記第二ガス供給口から金属含有ガスを供給し、前記基板処理領域の複数の基板に窒素及び金属含有膜を形成するように前記加熱装置、前記第一ガス供給系および前記第二ガス供給系を制御する制御部と、を有する基板処理装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、一度に処理する基板の枚数を増大させ、生産性を向上させることができる膜の形成方法および基板処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態１に係る基板処理装置の処理炉を示す概略図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る半導体装置の構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態３に係る基板処理装置の処理炉を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。
【００１０】
また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。
【００１１】
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
【００１２】
同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうではないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
【００１３】
また、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、図面をわかりやすくするために平面図であってもハッチングを付す場合がある。
【００１４】
（実施の形態１）
本発明を実施するための実施の形態において、基板処理装置は、一例として、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）、発光体、半導体装置（ＩＣ等）の製造方法に含まれる様々な処理工程を実施する装置として構成されている。以下の説明では、基板（ウエハ）への、結晶成長技術、化合物半導体膜の形成技術、エピタキシャル成長法による成膜処理、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法による成膜処理、あるいは、酸化処理や拡散処理などを行なう縦型の基板処理装置に本発明の技術的思想を適用した場合について述べる。特に、本実施の形態では、複数の基板を一度に処理するバッチ方式の基板処理装置を対象にして説明する。
【００１５】
本実施の形態１における基板処理装置の処理炉２０２について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施の形態１における基板処理装置の処理炉２０２と、処理炉２０２周辺の概略構成図であり、縦断面図として示されている。
【００１６】
図１に示すように、処理炉２０２は処理室内の複数の基板を加熱するための加熱装置２０６を有する。この加熱装置２０６は円筒状に形成されている。加熱装置２０６には、抵抗加熱方式で発熱される発熱体が備えられている。なお、加熱装置２０６は、抵抗加熱方式で発熱される発熱体に代えて、ランプ加熱方式で発熱される発熱体が備えられるように構成されても良い。
【００１７】
加熱装置２０６は、４つの加熱領域（加熱ゾーン）で夫々制御可能なように構成されており、加熱ゾーンのうち、一番下の領域がＬゾーン(加熱装置２０６ｄに対応)、Ｌゾーンの直上の領域がＣＬゾーン（加熱装置２０６ｃに対応）、ＣＬゾーンの直上の領域がＣＵゾーン（加熱装置２０６ｂに対応）、ＣＵゾーンの直上の領域がＵゾーン（加熱装置２０６ａに対応）で構成されている。
【００１８】
加熱装置２０６の内側には、加熱装置２０６と同心円状に反応容器を構成する反応管としてのアウターチューブ２０５が設けられている。アウターチューブ２０５は、耐熱材料としての石英（ＳｉＯ２）材で構成されており、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されている。アウターチューブ２０５の内側には、インナーチューブ２０３が設けられている。インナーチューブ２０３は、耐熱材料としての石英（ＳｉＯ２）材で構成されており、上端が開口し下端が開口した円筒形状に形成されている。インナーチューブ２０３の内側には、処理室２０１が形成されている。
処理室２０１には、サファイア材等で構成された基板としてのウエハ２００が後述する基板保持具としてのボート２１７によって、ウエハ２００の主面に対し垂直方向に所定の間隔を成して積重された状態で収納されている。
【００１９】
アウターチューブ２０５の下方には、アウターチューブ２０５と同心円状にマニホールド２０９が配設されている。マニホールド２０９は、例えば、石英（ＳｉＯ２）若しくはステンレス等で構成されており、上端および下端が開口した円筒形状に形成されている。このマニホールド２０９はアウターチューブ２０５とインナーチューブ２０３とを支持するように設けられている。なお、マニホールド２０９とアウターチューブ２０５との間には、シール部材としてのＯリング３０１が設けられている。このマニホールド２０９が保持体（図示せず）に支持されることにより、アウターチューブ２０５は垂直に据え付けられた状態となっている。このようにアウターチューブ２０５とマニホールド２０９により反応容器が形成される。ここで、マニホールド２０９は、特に、アウターチューブ２０５と別体で設ける場合に限定されず、アウターチューブ２０５と一体として、個別にマニホールド２０９を設けないように構成されてもよい。
【００２０】
基板保持具としてのボート２１７は、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料で構成されており、複数枚のウエハ２００を水平姿勢でかつ互いに中心を揃えた状態で整列させて多段に保持するように構成されている。ボート２１７の下部には、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料で構成された円板形状をした断熱部材としての断熱板２１６が水平姿勢で多段に複数枚配置されており、加熱装置２０６からの熱がマニホールド２０９側に伝わりにくくなるよう構成されている。なお、この断熱板２１６を設ける構成に代えて、ボート２１７の下端に断熱筒２１６を、ボート２１７と別体として設けるように構成されてもよい。
【００２１】
ここで、ボート２１７における複数のウエハ２００が保持される領域であって、基板が処理される領域を基板処理領域２０６２と呼び、断熱板２１６が保持される領域を断熱領域２０６１と呼ぶ。基板処理領域２０６２は、加熱装置２０６からの加熱により均等な温度で制御可能な領域と実質的に一致するように構成されている。断熱領域２０６１は、加熱装置２０６からの加熱により均等な温度で制御される領域よりも低い温度となるように構成され、加熱装置２０６ｄよりも遠くなるに従って、温度が低くなるように構成されている。すなわち、断熱領域２０６１では、加熱装置２０６により基板処理領域２０６２を加熱した場合でも基板処理領域２０６２の温度よりも低い温度となるように構成されている。
【００２２】
ガス供給部としてのノズルが処理室２０１内に設けられている。ノズルとしては、第一ガス供給部としての第一ノズル２３０１、第五ガス供給部としての第五ノズル２３０５、第六ガス供給部としての第六ノズル２３０６、第七ガス供給部としての第七ノズル２３０７、第八ガス供給部としての第八ノズル２３０８、第九ガス供給部としての第九ノズル２３０９がそれぞれ構成されている。
【００２３】
第一ノズル２３０１は、処理室２０１内の一端側である下端側に設けられている。第一ノズル２３０１は、マニホールド２０９の側壁に対して垂直方向に延在されるように直管状に設けられている。第一ノズル２３０１の先端は開口されて、第一ガス供給口９３１が形成されている。
【００２４】
第五ノズル２３０５、第六ノズル２３０６、第七ノズル２３０７は、処理室２０１内の一端側である下端側から第一ノズル２３０１よりも他端側である上方まで延在されるように設けられている。第五ノズル２３０５、第六ノズル２３０６、第七ノズル２３０７は、マニホールド２０９の側壁に対して垂直方向に延在され、かつ、上方に屈曲されて延在されるように設けられている。第五ノズル２３０５、第六ノズル２３０６、第七ノズル２３０７の先端は開口されて、それぞれ、第五ガス供給口９３５、第六ガス供給口９３６、第七ガス供給口９３７が形成されている。
【００２５】
第八ノズル２３０８は、処理室２０１内の一端側である下端側から第五ノズル２３０５、第六ノズル２３０６、第七ノズル２３０７よりも他端側まで延在されるように設けられている。
第八ノズル２３０８は、マニホールド２０９の側壁に対して垂直方向に延在され、かつ、上方に屈曲されて第五ノズル２３０５、第六ノズル２３０６、第七ノズル２３０７よりも他端側まで延在されるように設けられている。第八ノズル２３０８の先端は開口されて、第八ガス供給口９３８が形成されている。
【００２６】
第九ノズル２３０９は、処理室２０１内の一端側である下端側から基板処理領域上端まで延在するように設けられている。第九ノズル２３０９は、マニホールド２０９の側壁に対して垂直方向に延在され、かつ、上方に屈曲されて基板処理領域上端まで延在されるように設けられている。第九ノズル２３０９は、上端が閉塞され、側壁に複数個、例えば、多数個の第九ガス供給口９３９が設けられている。このとき、第九ノズル２３０９は、ボート２１７に載置される複数のウエハ２００のそれぞれに均一にガスを供給することができるように、複数箇所に設けられることが望ましい。さらには、複数設けられた第九ノズル２３０９のそれぞれの第九ガス供給口９３９からのガス供給方向が平行となるように設けられることが望ましい。また、第九ガス供給口９３９は、ボート２１７に載置される複数のウエハ２００のそれぞれに対して均一にガスを供給することができるように、それぞれのウエハ２００上にある間隙にウエハ２００の上面の高さから所定の高さの位置にそれぞれ設けられるとよい。
【００２７】
第一ノズル２３０１には、第一ガス供給管８２１が接続されている。第五ノズル２３０５には、第五ガス供給管８２５が接続されている。第六ノズル２３０６には、第六ガス供給管８２６が接続されている。第七ノズル２３０７には、第七ガス供給管８２７が接続されている。第八ノズル２３０８には、第八ガス供給管８２８が接続されている。第九ノズル２３０９には、第九ガス供給管８２９が接続されている。
【００２８】
第一ガス供給管８２１の第一ノズル２３０１との接続側と反対側である上流側には、ガス流量制御器としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）２４１１が第一開閉体１としてのバルブ５２１１を介して接続されている。第一ガス供給管８２１のＭＦＣ２４１１との接続側と反対側である上流側には、第一開閉体としてのバルブ５２１を介して、第一ガス供給源としてのアンモニア（ＮＨ３）ガス供給源２６１１が接続されている。
第一ノズル２３０１、第一ガス供給管８２１、ＭＦＣ２４１１、バルブ５２１、バルブ５２１１、アンモニアガス供給源２６１１により、アンモニアガスを処理室内２０１へ供給する第一ガス供給系８１１が構成されている。第一ガス供給系８１１は、第一ノズル２３０１の第一ガス供給口９３１から処理室２０１内へアンモニアガスを供給可能なように構成されている。
【００２９】
第五ガス供給管８２５の第五ノズル２３０５との接続側と反対側である上流側には、容器内に収納された有機金属原料としてのガリウム含有原料であるトリメチルガリウム（Ｇａ(ＣＨ３)３、以下、ＴＭＧａという）原料を気化させる気化器としての第一気化器２４１５が第五開閉体としてのバルブ５２５を介して接続されている。第五ガス供給管８２５の第一気化器２４１５との接続側と反対側である上流側には、第六開閉体としてのバルブ５２６を介して、第五ガス供給源としての不活性ガス供給源２６１５が接続されている。不活性ガスとしては、アルゴン（Ａｒ）ガス若しくは窒素（Ｎ２）ガス等が用いられる。
第五ノズル２３０５、第五ガス供給管８２５、第一気化器２４１５、バルブ５２５、バルブ５２６、不活性ガス供給源２６１５により、不活性ガスをキャリアガスとしてＴＭＧａガスを処理室内２０１へ供給する第五ガス供給系８１５が構成されている。第五ガス供給系８１５は、第五ノズル２３０５の第五ガス供給口９３５から処理室２０１内へＴＭＧａガスを供給可能なように構成されている。
【００３０】
第六ガス供給管８２６の第六ノズル２３０６との接続側と反対側である上流側には、容器内に収納された有機金属原料としてのインジウム含有原料であるトリメチルインジウム（（ＣＨ３）３Ｉｎ、以下、ＴＭＩｎという）原料を気化させる気化器としての第二気化器２４１６が第七開閉体としてのバルブ５２７を介して接続されている。第六ガス供給管８２６の第二気化器２４１６との接続側と反対側である上流側には、第八開閉体としてのバルブ５２８を介して、第六ガス供給源としての不活性ガス供給源２６１６が接続されている。不活性ガスとしては、アルゴン（Ａｒ）ガス若しくは窒素（Ｎ２）ガス等が用いられる。
第六ノズル２３０６、第六ガス供給管８２６、第二気化器２４１６、バルブ５２７、バルブ５２８、不活性ガス供給源２６１６により、不活性ガスをキャリアガスとしてＴＭＩｎガスを処理室内２０１へ供給する第六ガス供給系８１６が構成されている。第六ガス供給系８１６は、第六ノズル２３０６の第六ガス供給口９３６から処理室２０１内へＴＭＩｎガスを供給可能なように構成されている。
【００３１】
第七ガス供給管８２７の第七ノズル２３０７との接続側と反対側である上流側には、容器内に収納された有機金属原料としてのアルミニウム含有原料であるトリメチルアルミニウム（(ＣＨ３)３Ａｌ、以下、ＴＭＡｌという）原料を気化させる気化器としての第三気化器２４１７が第九開閉体としてのバルブ５２９を介して接続されている。第七ガス供給管８２７の第三気化器２４１７との接続側と反対側である上流側には、第十開閉体としてのバルブ５２１０を介して、第七ガス供給源としての不活性ガス供給源２６１７が接続されている。不活性ガスとしては、アルゴン（Ａｒ）ガス若しくは窒素（Ｎ２）ガス等が用いられる。
第七ノズル２３０７、第七ガス供給管８２７、第三気化器２４１７、バルブ５２９、バルブ５２１０、不活性ガス供給源２６１７により、不活性ガスをキャリアガスとしてＴＭＡｌガスを処理室内２０１へ供給する第七ガス供給系８１７が構成されている。第七ガス供給系８１７は、第七ノズル２３０７の第七ガス供給口９３７から処理室２０１内へＴＭＡｌガスを供給可能なように構成されている。
【００３２】
第八ガス供給管８２８の第八ノズル２３０８との接続側と反対側である上流側には、容器内に収納された有機金属原料としてのマグネシウム含有原料であるビスシクロペンタディエニルマグネシウム（Ｍｇ(Ｃ５Ｈ５)２、以下、ＣＰ２Ｍｇという）原料を気化させる気化器としての第四気化器２４１８が第十一開閉体としてのバルブ５２１１を介して接続されている。第八ガス供給管８２８の第四気化器２４１８との接続側と反対側である上流側には、第十二開閉体としてのバルブ５２１２を介して、第八ガス供給源としての不活性ガス供給源２６１８が接続されている。不活性ガスとしては、アルゴン（Ａｒ）ガス若しくは窒素（Ｎ２）ガスを用いるように構成されている。第八ノズル２３０８、第八ガス供給管８２８、第四気化器２４１８、バルブ５２１１、バルブ５２１２、不活性ガス供給源２６１８により、不活性ガスをキャリアガスとしてＣＰ２Ｍｇガスを処理室内２０１へ供給する第八ガス供給系８１８が構成されている。第八ノズル２３０８の第八ガス供給口９３８から処理室２０１内へＣＰ２Ｍｇガスを供給可能なように構成されている。
【００３３】
第九ガス供給管８２９の第九ノズル２３０９との接続側と反対側である上流側には、ガス流量制御器としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）２４１９が第十三開閉体１としてのバルブ５２１３１を介して接続されている。第九ガス供給管８２９のＭＦＣ２４１９との接続側と反対側である上流側には、第十三開閉体としてのバルブ５２１３を介して、第九ガス供給源としてのシリコン（Ｓｉ）含有ガス供給源２６１９が接続されている。尚、シリコン含有ガスとしては、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）ガスやモノシラン（ＳｉＨ４）ガスやジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）ガスを用いるように構成されている。
第九ノズル２３０９、第九ガス供給管８２９、ＭＦＣ２４１９、バルブ５２１３、バルブ５２１３１、シリコン含有ガス供給源２６１９により、シリコン含有ガスを処理室内２０１へ供給する第九ガス供給系８１９が構成されている。第九ガス供給系８１９は、第九ノズル２３０９の第九ガス供給口９３９から処理室２０１内へシリコン含有ガスを供給可能なように構成されている。
【００３４】
第一ガス供給管８２１の第一ノズル２３０１とバルブ５２１１との間には、第二ガス供給管８２２が接続されている。第二ガス供給管８２２の第一ガス供給管８２１との接続側と反対側である上流側には、ガス流量制御器としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）２４１２１が第二開閉体１としてのバルブ５２２１を介して接続されている。第二ガス供給管８２２のＭＦＣ２４１２１との接続側と反対側である上流側には、第二開閉体としてのバルブ５２２を介して、第二ガス供給源としての水素（Ｈ２）ガス供給源２６１２が接続されている。
【００３５】
第五ガス供給管８２５の第五ノズル２３０５とバルブ５２５との間には、第二ガス供給管８２２が接続されている。第二ガス供給管８２２の第五ガス供給管８２５との接続側と反対側である上流側には、ガス流量制御器としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）２４１２２が第二開閉体２としてのバルブ５２２２を介して接続されている。第二ガス供給管８２２のＭＦＣ２４１２２との接続側と反対側である上流側は、ＭＦＣ２４１２１とバルブ５２２との間に接続されている。すなわち、第二ガス供給管８２２のＭＦＣ２４１２２との接続側と反対側である上流側は、バルブ５２２を介して、水素（Ｈ２）ガス供給源２６１２に接続されている。
【００３６】
第六ガス供給管８２６の第六ノズル２３０６とバルブ５２９との間には、第二ガス供給管８２２が接続されている。第二ガス供給管８２２の第六ガス供給管８２６との接続側と反対側である上流側には、ガス流量制御器としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）２４１２３が第二開閉体３としてのバルブ５２２３を介して接続されている。第二ガス供給管８２２のＭＦＣ２４１２３との接続側と反対側である上流側は、ＭＦＣ２４１２１とバルブ５２２との間で接続されている。すなわち、第二ガス供給管８２２のＭＦＣ２４１２３との接続側と反対側である上流側は、バルブ５２２を介して、水素（Ｈ２）ガス供給源２６１２に接続されている。
【００３７】
第七ガス供給管８２７の第七ノズル２３０７とバルブ５２９との間には、第二ガス供給管８２２が接続されている。第二ガス供給管８２２の第七ガス供給管８２７との接続側と反対側である上流側には、ガス流量制御器としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）２４１２４が第二開閉体４としてのバルブ５２２４を介して接続されている。第二ガス供給管８２２のＭＦＣ２４１２４との接続側と反対側である上流側は、ＭＦＣ２４１２１とバルブ５２２との間で接続されている。すなわち、第二ガス供給管８２２のＭＦＣ２４１２４との接続側と反対側である上流側は、バルブ５２２を介して、水素（Ｈ２）ガス供給源２６１２に接続されている。
【００３８】
第八ガス供給管８２８の第八ノズル２３０８とバルブ５２１１との間には、第二ガス供給管８２２が接続されている。第二ガス供給管８２２の第八ガス供給管８２８との接続側と反対側である上流側には、ガス流量制御器としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）２４１２５が第二開閉体５としてのバルブ５２２５を介して接続されている。第二ガス供給管８２２のＭＦＣ２４１２５との接続側と反対側である上流側は、ＭＦＣ２４１２１とバルブ５２２との間で接続されている。すなわち、第二ガス供給管８２２のＭＦＣ２４１２５との接続側と反対側である上流側は、バルブ５２２を介して、水素（Ｈ２）ガス供給源２６１２に接続されている。
【００３９】
第九ガス供給管８２９の第九ノズル２３０９とバルブ５２１３１との間には、第二ガス供給管８２２が接続されている。第二ガス供給管８２２の第九ガス供給管８２９との接続側と反対側である上流側には、ガス流量制御器としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）２４１２６が第二開閉体６としてのバルブ５２２６を介して接続されている。第二ガス供給管８２２のＭＦＣ２４１２６との接続側と反対側である上流側は、ＭＦＣ２４１２１とバルブ５２２との間で接続されている。すなわち、第二ガス供給管８２２のＭＦＣ２４１２６との接続側と反対側である上流側は、バルブ５２２を介して、水素（Ｈ２）ガス供給源２６１２に接続されている。
【００４０】
第二ガス供給管８２２、ＭＦＣ２４１２１、ＭＦＣ２４１２２、ＭＦＣ２４１２３、ＭＦＣ２４１２４、ＭＦＣ２４１２５、ＭＦＣ２４１２６、バルブ５２２、バルブ５２２１、バルブ５２２２、バルブ５２２３、バルブ５２２４、バルブ５２２５、バルブ５２２６、水素ガス供給源２６１２により、水素ガスを処理室内２０１へ供給する第二ガス供給系８１２が構成されている。すなわち、第二ガス供給系８１２は、第一ノズル２３０１の第一ガス供給口９３１、第五ノズル２３０５の第五ガス供給口９３５、第六ノズル２３０６の第六ガス供給口９３６、第七ノズル２３０７の第七ガス供給口９３７、第八ノズル２３０８の第八ガス供給口９３８、第九ノズル２３０９の第九ガス供給口９３９からそれぞれ、処理室２０１内へ水素ガスを供給可能なように構成されている。
【００４１】
第一ガス供給管８２１の第一ノズル２３０１とバルブ５２１１との間には、第三ガス供給管８２３が接続されている。第三ガス供給管８２３の第一ガス供給管８２１との接続側と反対側である上流側には、ガス流量制御器としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）２４１３１が第三開閉体１としてのバルブ５２３１を介して接続されている。第三ガス供給管８２３のＭＦＣ２４１３１との接続側と反対側である上流側には、第三開閉体としてのバルブ５２３を介して、第三ガス供給源としての不活性ガス供給源２６１３が接続されている。不活性ガスとしては、アルゴン（Ａｒ）ガス若しくは窒素（Ｎ２）ガスを用いるように構成されている。
【００４２】
第五ガス供給管８２５の第五ノズル２３０５とバルブ５２５との間には、第三ガス供給管８２３が接続されている。第三ガス供給管８２３の第五ガス供給管８２５との接続側と反対側である上流側には、ガス流量制御器としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）２４１３２が第三開閉体２としてのバルブ５２３２を介して接続されている。第三ガス供給管８２３のＭＦＣ２４１３２との接続側と反対側である上流側は、ＭＦＣ２４１３１とバルブ５２３との間で接続されている。すなわち、第三ガス供給管８２３のＭＦＣ２４１３２との接続側と反対側である上流側は、バルブ５２３を介して、不活性ガス供給源２６１３に接続されている。
【００４３】
第六ガス供給管８２６の第六ノズル２３０６とバルブ５２９との間には、第三ガス供給管８２３が接続されている。第三ガス供給管８２３の第六ガス供給管８２６との接続側と反対側である上流側には、ガス流量制御器としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）２４１３３が第三開閉体３としてのバルブ５２３３を介して接続されている。第三ガス供給管８２３のＭＦＣ２４１３３との接続側と反対側である上流側は、ＭＦＣ２４１３１とバルブ５２３との間で接続されている。すなわち、第三ガス供給管８２３のＭＦＣ２４１３３との接続側と反対側である上流側は、バルブ５２３を介して、不活性ガス供給源２６１３に接続されている。
【００４４】
第七ガス供給管８２７の第七ノズル２３０７とバルブ５２９との間には、第三ガス供給管８２３が接続されている。第三ガス供給管８２３の第七ガス供給管８２７との接続側と反対側である上流側には、ガス流量制御器としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）２４１３４が第三開閉体４としてのバルブ５２３４を介して接続されている。第三ガス供給管８２３のＭＦＣ２４１３４との接続側と反対側である上流側は、ＭＦＣ２４１３１とバルブ５２３との間で接続されている。すなわち、第三ガス供給管８２３のＭＦＣ２４１３４との接続側と反対側である上流側は、バルブ５２３を介して、不活性ガス供給源２６１３に接続されている。
【００４５】
第八ガス供給管８２８の第八ノズル２３０８とバルブ５２１１との間には、第三ガス供給管８２３が接続されている。第三ガス供給管８２３の第八ガス供給管８２８との接続側と反対側である上流側には、ガス流量制御器としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）２４１３５が第三開閉体５としてのバルブ５２３５を介して接続されている。第三ガス供給管８２３のＭＦＣ２４１３５との接続側と反対側である上流側は、ＭＦＣ２４１３１とバルブ５２３との間で接続されている。すなわち、第三ガス供給管８２３のＭＦＣ２４１３５との接続側と反対側である上流側は、バルブ５２３を介して、不活性ガス供給源２６１３に接続されている。
【００４６】
第九ガス供給管８２９の第九ノズル２３０９とバルブ５２１３１との間には、第三ガス供給管８２３が接続されている。第三ガス供給管８２３の第九ガス供給管８２９との接続側と反対側である上流側には、ガス流量制御器としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）２４１３６が第三開閉体６としてのバルブ５２３６を介して接続されている。第三ガス供給管８２３のＭＦＣ２４１３６との接続側と反対側である上流側は、ＭＦＣ２４１３１とバルブ５２３との間で接続されている。すなわち、第三ガス供給管８２３のＭＦＣ２４１３６との接続側と反対側である上流側は、バルブ５２３を介して、不活性ガス供給源２６１３に接続されている。
【００４７】
第三ガス供給管８２３、ＭＦＣ２４１３１、ＭＦＣ２４１３２、ＭＦＣ２４１３３、ＭＦＣ２４１３４、ＭＦＣ２４１３５、ＭＦＣ２４１３６、バルブ５２３、バルブ５２３１、バルブ５２３２、バルブ５２３３、バルブ５２３４、バルブ５２３５、バルブ５２３６、不活性ガス供給源２６１３により、不活性ガスを処理室内２０１へ供給する第三ガス供給系８１３が構成されている。すなわち、第三ガス供給系８１３は、第一ノズル２３０１の第一ガス供給口９３１、第五ノズル２３０５の第五ガス供給口９３５、第六ノズル２３０６の第六ガス供給口９３６、第七ノズル２３０７の第七ガス供給口９３７、第八ノズル２３０８の第八ガス供給口９３８、第九ノズル２３０９の第九ガス供給口９３９からそれぞれ処理室２０１内へ不活性ガスを供給可能なように構成されている。
【００４８】
第一ガス供給管８２１の第一ノズル２３０１とバルブ５２１１との間には、第四ガス供給管８２４が接続されている。第四ガス供給管８２４の第一ガス供給管８２１との接続側と反対側である上流側には、ガス流量制御器としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）２４１４１が第四開閉体１としてのバルブ５２４１を介して接続されている。第四ガス供給管８２４のＭＦＣ２４１４１との接続側と反対側である上流側には、第四開閉体としてのバルブ５２４を介して、第四ガス供給源としての塩化水素（ＨＣｌ）ガス供給源２６１４が接続されている。
【００４９】
第五ガス供給管８２５の第五ノズル２３０５とバルブ５２５との間には、第四ガス供給管８２４が接続されている。第四ガス供給管８２４の第五ガス供給管８２５との接続側と反対側である上流側には、ガス流量制御器としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）２４１４２が第四開閉体２としてのバルブ５２４２を介して接続されている。第四ガス供給管８２４のＭＦＣ２４１４２との接続側と反対側である上流側は、ＭＦＣ２４１４１とバルブ５２４との間で接続されている。すなわち、第四ガス供給管８２４のＭＦＣ２４１４２との接続側と反対側である上流側は、バルブ５２４を介して、塩化水素ガス供給源２６１４に接続されている。
【００５０】
第六ガス供給管８２６の第六ノズル２３０６とバルブ５２９との間には、第四ガス供給管８２４が接続されている。第四ガス供給管８２４の第六ガス供給管８２６との接続側と反対側である上流側には、ガス流量制御器としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）２４１４３が第四開閉体３としてのバルブ５２４３を介して接続されている。第四ガス供給管８２４のＭＦＣ２４１４３との接続側と反対側である上流側は、ＭＦＣ２４１４１とバルブ５２４との間で接続されている。すなわち、第四ガス供給管８２４のＭＦＣ２４１４３との接続側と反対側である上流側は、バルブ５２４を介して、塩化水素ガス供給源２６１４に接続されている。
【００５１】
第七ガス供給管８２７の第七ノズル２３０７とバルブ５２９との間には、第四ガス供給管８２４が接続されている。第四ガス供給管８２４の第七ガス供給管８２７との接続側と反対側である上流側には、ガス流量制御器としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）２４１４４が第四開閉体４としてのバルブ５２４４を介して接続されている。第四ガス供給管８２４のＭＦＣ２４１４４との接続側と反対側である上流側は、ＭＦＣ２４１４１とバルブ５２４との間で接続されている。すなわち、第四ガス供給管８２４のＭＦＣ２４１４４との接続側と反対側である上流側は、バルブ５２４を介して、塩化水素ガス供給源２６１４に接続されている。
【００５２】
第八ガス供給管８２８の第八ノズル２３０８とバルブ５２１１との間には、第四ガス供給管８２４が接続されている。第四ガス供給管８２４の第八ガス供給管８２８との接続側と反対側である上流側には、ガス流量制御器としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）２４１４５が第四開閉体５としてのバルブ５２４５を介して接続されている。第四ガス供給管８２４のＭＦＣ２４１４５との接続側と反対側である上流側は、ＭＦＣ２４１４１とバルブ５２４との間で接続されている。すなわち、第四ガス供給管８２４のＭＦＣ２４１４５との接続側と反対側である上流側は、バルブ５２４を介して、塩化水素ガス供給源２６１４に接続されている。
【００５３】
第九ガス供給管８２９の第九ノズル２３０９とバルブ５２１３１との間には、第四ガス供給管８２４が接続されている。第四ガス供給管８２４の第九ガス供給管８２９との接続側と反対側である上流側には、ガス流量制御器としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）２４１４６が第四開閉体６としてのバルブ５２４６を介して接続されている。第四ガス供給管８２４のＭＦＣ２４１４６との接続側と反対側である上流側は、ＭＦＣ２４１４１とバルブ５２４との間で接続されている。すなわち、第四ガス供給管８２４のＭＦＣ２４１４６との接続側と反対側である上流側は、バルブ５２４を介して、塩化水素ガス供給源２６１４に接続されている。
【００５４】
第四ガス供給管８２４、ＭＦＣ２４１４１、ＭＦＣ２４１４２、ＭＦＣ２４１４３、ＭＦＣ２４１４４、ＭＦＣ２４１４５、ＭＦＣ２４１４６、バルブ５２４、バルブ５２４１、バルブ５２４２、バルブ５２４３、バルブ５２４４、バルブ５２４５、バルブ５２４６、塩化水素ガス供給源２６１４により、塩化水素ガスを処理室内２０１へ供給する第四ガス供給系８１４が構成されている。すなわち、第四ガス供給系８１４は、第一ノズル２３０１の第一ガス供給口９３１、第五ノズル２３０５の第五ガス供給口９３５、第六ノズル２３０６の第六ガス供給口９３６、第七ノズル２３０７の第七ガス供給口９３７、第八ノズル２３０８の第八ガス供給口９３８、第九ノズル２３０９の第九ガス供給口９３９からそれぞれ、処理室２０１内へ塩化水素ガスを供給可能なように構成されている。
【００５５】
ＭＦＣ２４１１、ＭＦＣ２４１２１、ＭＦＣ２４１２２、ＭＦＣ２４１２３、ＭＦＣ２４１２４、ＭＦＣ２４１２５、ＭＦＣ２４１２６、ＭＦＣ２４１３１、ＭＦＣ２４１３２、ＭＦＣ２４１３３、ＭＦＣ２４１３４、ＭＦＣ２４１３５、ＭＦＣ２４１３６、ＭＦＣ２４１４１、ＭＦＣ２４１４２、ＭＦＣ２４１４３、ＭＦＣ２４１４４、ＭＦＣ２４１４５、ＭＦＣ２４１４６、ＭＦＣ２４１９等のＭＦＣや、バルブ５２１、バルブ５２１１、バルブ５２２、バルブ５２２１、バルブ５２２２、バルブ５２２３、バルブ５２２４、バルブ５２２５、バルブ５２２６、バルブ５２３、バルブ５２３１、バルブ５２３２、バルブ５２３３、バルブ５２３４、バルブ５２３５、バルブ５２３６、バルブ５２４、バルブ５２４１、バルブ５２４２、バルブ５２４３、バルブ５２４４、バルブ５２４５、バルブ５２４６、バルブ５２５、バルブ５２６、バルブ５２７、バルブ５２８、バルブ５２９、バルブ５２１０、バルブ５２１１、バルブ５２１２、バルブ５２１３、バルブ５２１３１等のバルブには、ガス流量制御部２３５が電気的に接続されており、このガス流量制御部２３５によって、供給するガスの流量が所望の流量となるよう所望のタイミングにて制御されるようになっている。
【００５６】
マニホールド２０９には、処理室２０１内の雰囲気を排気する排気管２３１が設けられている。排気管２３１は、インナーチューブ２０４とアウターチューブ２０５との隙間によって形成される筒状空間２５０の下端部に配置されており、筒状空間２５０に連通されている。排気管２３１のマニホールド２０９との接続側と反対側である下流側には、圧力検出器としての圧力検出器２４５および圧力調整装置２４２を介して、真空ポンプ等の真空排気装置２４６が接続されている。真空排気装置２４６は、処理室２０１内の圧力が所定の圧力（真空度）となるよう真空排気し得るように構成されている。圧力調整装置２４２および圧力検出器２４５には、圧力制御部２３６が電気的に接続されている。圧力制御部２３６は、圧力検出器２４５により検出された圧力に基づいて、圧力調整装置２４２により処理室２０１内の圧力が所望の圧力となるよう所望のタイミングにて制御するように構成されている。なお、ガス排気管２３１はマニホールド２０９の側壁でなくても、例えば、アウターチューブ２０５の下方の外側壁に設けられてもよい。
【００５７】
マニホールド２０９の下方には、マニホールド２０９の下端開口を気密に閉塞するための炉口蓋体として、シールキャップ２１９が設けられている。シールキャップ２１９は、例えば、ステンレス等の金属で構成されており、円盤状に形成されている。シールキャップ２１９の上面には、マニホールド２０９の下端と当接するシール部材としてのＯリング３０１が設けられている。
【００５８】
このシールキャップ２１９には、回転機構２５４が設けられている。回転機構２５４の回転軸２５５はシールキャップ２１９を貫通してボート２１７に接続されており、ボート２１７を回転させることでウエハ２００を回転させるように構成されている。
【００５９】
シールキャップ２１９は、処理炉２０２の外側に設けられた昇降機構としての昇降モータ２４８によって垂直方向に昇降されるように構成されており、これによりボート２１７を処理室２０１に対し搬入搬出することが可能となっている。
【００６０】
回転機構２５４および昇降モータ２４８には、駆動制御部２３７が電気的に接続されており、駆動制御部２３７は、回転機構２５４および昇降モータ２４８が所望の動作をするように所望のタイミングにて制御するように構成されている。
【００６１】
アウターチューブ２０５内には、処理室２０１内の温度を検出する温度検出体としての温度検出器２６３が、設けられている。加熱装置２０６と温度検出器２６３には、電気的に温度制御部２３８が接続されており、温度検出器２６３により検出された温度情報に基づき加熱装置２０６への通電具合を調整することにより処理室２０１内の温度が所望の温度分布となるよう所望のタイミングにて制御するように構成されている。この温度検出器２６３は、少なくとも一つ設置されていればよいが、複数個の温度検出器２６３を設置することで温度制御性を向上させることができる。
【００６２】
ガス流量制御部２３５、圧力制御部２３６、駆動制御部２３７、および、温度制御部２３８は、操作部や入出力部を構成し、基板処理装置１０１全体を制御する主制御部２３９に電気的に接続されている。これら、ガス流量制御部２３５、圧力制御部２３６、駆動制御部２３７、温度制御部２３８、および、主制御部２３９は、コントローラ２４０として構成されている。以上のようにして、本実施の形態１における基板処理装置１０１の処理炉２０２と、処理炉２０２周辺の構造体が構成されている。
【００６３】
次に、本実施の形態１における基板処理装置１０１を使用してウエハ２００上に膜を形成する成膜動作について、図５を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、基板処理装置１０１を構成する各部の動作は、コントローラ２４０により制御される。
【００６４】
（ボートロード工程） 
基板処理装置１０１内でカセットやポッド等の基板収容器に収容された複数枚のウエハ２００がボート２１７に装填（ウエハチャージ）される。その後、図１に示されているように、複数枚のウエハ２００を保持したボート２１７は、ボートエレベータ１１５によって持ち上げられて処理室２０１に搬入（ボートローディング）される。この状態で、シールキャップ２１９はＯリング３０１を介してマニホールド２０９の下端をシールした状態となる。
【００６５】
（クリーニング工程）
ボートロード工程後に、処理室２０１内に窒素ガスが供給されるとともに真空排気される。具体的には、図１に示すように、不活性ガスは、バルブ５２３、バルブ５２３１が開かれることで不活性ガス供給源２６１３から供給され、ＭＦＣ２４１３１でその流量が調節される。その後、不活性ガスは、第三ガス供給管８２３と第一ガス供給管８２１とを経て、第一ノズル２３０１へ導入され、第一ガス供給口９３１から処理室２０１内に導入される。同時に処理室２０１内が所望の圧力（真空度）となるように真空排気装置２４６によって真空排気される。この際、処理室２０１内の圧力は、圧力検出器２４５で測定され、この測定された圧力に基づき圧力調節器２４２が、フィードバック制御される。
【００６６】
一方、処理室２０１内が所望のウエハ２００をクリーニング可能な温度、例えば、９００℃以上１１００℃以下の間の所定の温度となるように加熱装置２０６によって加熱される。この際、処理室２０１内が所望の温度分布となるように温度検出器２６３が検出した温度情報に基づき加熱装置２０６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２５４により、ボート２１７が回転されることで、ウエハ２００が回転される。処理室２０１内がウエハ２００をクリーニング可能な所定の温度で安定したら、処理室２０１内に還元ガスとしての水素ガスが供給される。具体的には、図１に示すように、バルブ５２３、バルブ５２３１が閉じられ、処理室２０１内への不活性ガスの供給が停止されるとともに、バルブ５２２、バルブ５２２１が開かれ水素ガスが水素ガス供給源２６１２から供給され、ＭＦＣ２４１２１でその流量が調整される。その後、水素ガスは、第二ガス供給管８２２、第一ガス供給管８２１を経て、第一ノズル２３０１へ導入され、第一ガス供給口９３１から処理室２０１内に導入される。同時に処理室２０１内が所望の圧力（真空度）となるように真空排気装置２４６によって真空排気される。所望の圧力としては、処理室２０１内が、例えば、６６Ｐａ以上１３３３０Ｐａ以下の間の所定の圧力、好ましくは、６６Ｐａ以上１３３３Ｐａ以下の間の圧力となるように真空排気装置２４６によって真空排気される。この際、処理室２０１内の圧力は、圧力検出器２４５で測定され、この測定された圧力に基づき圧力調節器２４２が、フィードバック制御される。水素ガスによる還元作用によりウエハ２００上の自然酸化膜や不純物等がエッチング処理され、クリーニング処理がなされる。
【００６７】
（降温工程）
予め設定されたクリーニング時間が経過すると、処理室２０１内の温度を次の工程における処理温度、例えば、５００℃以上７００℃以下の間の所定温度までの降温がなされる。この際、処理室２０１内が所望の温度分布となるように温度検出器２６３が検出した温度情報に基づき加熱装置２０６への通電具合がフィードバック制御される。水素ガスが、引き続き第一ガス供給口９３１から処理室２０１内へ供給し続けられる。また、処理室２０１内が引き続き、所望の圧力、例えば、６６Ｐａ以上１３３３０Ｐａ以下の間の所定の圧力、好ましくは、６６Ｐａ以上１３３３Ｐａ以下の間の圧力となるように真空排気装置２４６によって真空排気される。この際、処理室２０１内の圧力は、圧力検出器２４５で測定され、この測定された圧力に基づき圧力調節器２４２が、フィードバック制御される。
【００６８】
（下地用バッファ膜形成工程）
次に図２に示すように下地用バッファ膜としてウエハ２００上に窒化ガリウム（ＧａＮ）バッファ層２００１が形成される。
処理室２０１内の温度が５００℃以上６００℃以下の間の所定温度で安定し、処理室２０１内の圧力が６６Ｐａ以上１３３３０Ｐａ以下の間の所定の圧力、好ましくは、６６Ｐａ以上１３３３Ｐａ以下の間の圧力で安定したら、処理室２０１内に窒素含有ガスとしてのアンモニアガス、ガリウム含有ガスとしてのＴＭＧａガス、塩素含有ガスとしての塩化水素ガスが供給され、ウエハ２００上に窒化ガリウム膜２００１が形成される。
【００６９】
具体的には、図１に示すように、バルブ５２１、バルブ５２１１が開きアンモニアガスがアンモニアガス供給源２６１１から供給され、ＭＦＣ２４１１でその流量が調整される。その後、アンモニアガスは、第一ガス供給管８２１を経て、第一ノズル２３０１へ導入され、第一ガス供給口９３１から処理室２０１内に導入される。
【００７０】
また、バルブ５２４、バルブ５２４２が開き、塩化水素ガスが塩化水素ガス供給源２６１４から供給され、ＭＦＣ２４１４２でその流量が調整される。その後、塩化水素ガスは、第四ガス供給管８２４、第五ガス供給管８２５を経て、第五ノズル２３０５へ導入され、第五ガス供給口９３５から処理室２０１内に導入される。また、バルブ５２６、バルブ５２５が開き、不活性ガスが不活性ガス供給源２６１５から第一気化器２４１５へ供給され、第一気化器２４１５でＴＭＧａ原料を気化させる。その後、ＴＭＧａガスは、第五供給管８２５を経て、第五ノズル２３０５へ導入され、第五ガス供給口９３５から処理室２０１内に導入される。すなわち、第五ノズル２３０５の第五ガス供給口９３５からは塩化水素ガスとＴＭＧａガスとの混合ガスが処理室２０１内へ供給される。その後、塩化水素ガスとＴＭＧａガスとが処理室２０１内で熱エネルギーが加えられることで等化学反応を起こし、塩化ガリウム（ＧａＣｌ３）ガスが形成される。その後、塩化ガリウムガスとアンモニアガスとが反応し、ウエハ２００上に窒化ガリウム膜が形成される。
【００７１】
尚、好ましくは、アンモニアガスとＴＭＧａガスとの流量比を１対１０以上〜１対２０の比率で処理室２０１内へ供給されるように構成すると、より一層、ボート２１７の下端に保持されたウエハ２００面内でも均一な膜厚で窒化ガリウム膜を形成しやすくすることができ、基板処理領域全域にある基板夫々でも均一な膜厚で窒化ガリウム膜を形成しやすくすることができる。さらに好ましくは、ＴＭＧａガスと塩化水素ガスの流量比を１対３〜１対５の比率で処理室２０１内へ供給されるように構成すると、より一層、ボート２１７の下端に保持されたウエハ２００面内でも均一な膜厚で窒化ガリウム膜を形成しやすくすることができ、基板処理領域全域にある基板夫々でも均一な膜厚で窒化ガリウム膜を形成しやすくすることができる。
【００７２】
本下地用バッファ膜形成工程においては、以下に示す効果のうち少なくとも一つ若しくは複数の効果を奏する。
１）窒素含有ガスが有機金属ガスよりも上流側である処理室２０１内の一端側から供給されるので、窒素含有ガスにより処理室２０１内の一端側がパージされ、金属元素含有物が一端側に付着したり、堆積したりすることを抑制することができる。すなわち、金属元素含有物を無駄に消費することなく、ウエハ２００上に金属元素含有物を効率良く供給することができる。
【００７３】
２）窒素含有ガスとしてのアンモニアガスが、有機金属ガスとしてのＧａ含有ガスが処理室内第五ガス供給口９３５よりも上流側である処理室２０１内の一端側である下端側にある第一ガス供給口９３１から供給されるので、アンモニアガスにより処理室２０１内下端にあるマニホールド２０９の内壁等がパージされる。従って、第五ガス供給口９３５から供給される塩素含有ガスとしての塩化水素ガス、ガリウム含有ガスとしてのＴＭＧａガスの熱分解等により生じるガリウム含有生成物や塩化水素ガスとＴＭＧａガスとの反応生成物がマニホールド２０９の内壁等に付着したり、堆積したりすることを抑制することができる。これにより、ＴＭＧａガスが無駄に消費されるのを抑制することができ、ウエハ２００上に窒化ガリウム膜を効率良く形成することができる。
【００７４】
３）塩素含有ガスとしての塩化水素ガスとガリウム含有ガスとしてのＴＭＧａガスとが、断熱領域２０６１にある第五ガス供給口９３５から供給されるので、基板処理領域２０６２に至る前の断熱領域２０６１にて塩化水素ガスとＴＭＧａガスとが予め加熱されることとなり、塩化水素ガスとＴＭＧａガスとを熱エネルギーにより反応させて塩化ガリウム（ＧａＣｌ３）ガスの発生を促進させることができる。これにより、基板処理領域の中の下端に保持されたウエハ２００へも塩化ガリウムガス化した状態で供給することができ、基板処理領域の中の下端に保持されたウエハ２００の面内でも均一な膜厚で窒化ガリウム膜を形成しやすくすることができる。また、処理室２０１内一端側等での無駄な金属含有物の消費が抑制されることで基板処理領域の中の上端に保持されたウエハ２００へも塩化ガリウムガス等の反応ガスを適正な量で供給することができる。すなわち、基板処理領域の中の上端に保持されたウエハ２００の面内でも均一な膜厚で窒化ガリウム膜を形成しやすくすることができる。すなわち、基板処理領域全域にある基板夫々でも均一な膜厚で窒化ガリウム膜を形成しやすくすることができる。
【００７５】
４）第五ノズル２３０５内に、塩素含有ガスとしての塩化水素ガスとＧａ含有ガスとしてのＴＭＧａガスとが供給されるので、万一、ＴＭＧａガスが分解等化学反応を起こし、Ｇａ成分やＧａ含有物が第五ノズル２３０５内で発生した場合でも、塩化水素ガスの特に塩素成分のエッチング作用によりＧａ成分やＧａ含有物の第五ノズル２３０５内での堆積を抑制することができる。
【００７６】
５）断熱領域２０６１に第五ノズル２３０５、第五ガス供給口９３５が設けられているので、第五ノズル２３０５や第五ガス供給口９３５付近での過度の加熱が抑制される。これにより、第五ノズル２３０５内や第五ガス供給口９３５付近でのＧａ含有ガスとしてのＴＭＧａガスの熱分解等により生じるＧａ成分や、アンモニアガスと塩化ガリウムガスとの反応により生じる塩化ガリウム等のＧａ含有物が第五ガス供給口９３５付近で付着したり、堆積したりすることを抑制することができる。すなわち、ウエハ２００上に窒化ガリウム膜を効率良く形成することができるとともに第五ノズル２３０５内や第五ガス供給口９３５での閉塞を抑制することができる。
なお、好ましくは、第五ガス供給口９３５が、断熱領域２０６１であって、加熱装置２０６ｄの発熱体の下端の高さ位置よりも高い位置に設けられるように構成すると良い。これにより、塩化水素ガスとＴＭＧａガスとが基板処理領域２０６２に至る前により一層、予備加熱することができるとともに、塩化水素ガスとＴＭＧａガスとの反応、塩化ガリウムとアンモニアガスとの反応を促進することができ、また、より一層、処理室２０１内一端側等での無駄な金属含有物の消費を抑制することができ、ウエハ２００上に窒化ガリウム膜を効率良く形成することができる。
【００７７】
尚、上述した本工程では、第一ガス供給口９３１から処理室２０１内へアンモニアガスが供給されるように説明したがこれに代えて、アンモニアガスと水素ガスと窒素ガスとの混合ガスが供給されるように構成されても良い。
例えば、アンモニアガスと窒素ガスと水素ガスとの混合ガスの供給に代える場合には、以下のように制御するように構成されると良い。
バルブ５２１、バルブ５２１１が開き、アンモニアガス供給源２６１１から供給されたアンモニアガスがＭＦＣ２４１１で流量調整され、第一ガス供給管８２１を経て、第一ノズル２３０１へ導入され、第一ガス供給口９３１から処理室２０１内へ導入される。また、バルブ５２２、バルブ５２２１が開き、水素ガス供給源２６１２から供給された水素ガスがＭＦＣ２４１２１で流量調整され、第二ガス供給管８２２、第一ガス供給管８２１を経て、第一ノズル２３０１へ導入され、第一ガス供給口９３１から処理室２０１内へ導入される。また、バルブ５２３、バルブ５２３１が開き不活性ガス供給源２６１３から供給された不活性ガスとしての窒素ガスがＭＦＣ２４１３１で流量調整され、第三ガス供給管８２３、第一ガス供給管８２１を経て、第一ノズル２３０１へ導入され、第一ガス供給口９３１から処理室２０１内へ導入される。即ち、第一ガス供給口９３１からは、アンモニアガスと水素ガスと窒素ガスとの混合ガスが処理室２０１内へ導入されるように制御すると良い。
【００７８】
また、アンモニアガスに代えて、窒素ガス等の窒素含有ガスと水素ガス等の水素含有ガスとの混合ガスや他の窒素及び水素含有ガスを用いるようにしても良い。例えば、アンモニアガス供給源２６１１、バルブ５２１、バルブ５２１１、ＭＦＣ２４１１を設けずに、窒素ガスと水素ガスとの混合ガスの供給に代える場合には、以下のように制御すると良い。
バルブ５２２、バルブ５２２１が開き、水素ガス供給源２６１２から供給された水素ガスがＭＦＣ２４１２１で流量調整され、第二ガス供給管８２２、第一ガス供給管８２１を経て、第一ノズル２３０１へ導入され、第一ガス供給口９３１から処理室２０１内へ導入される。また、バルブ５２３、バルブ５２３１が開き不活性ガス供給源２６１３から供給された不活性ガスとしての窒素ガスがＭＦＣ２４１３１で流量調整され、第三ガス供給管８２３、第一ガス供給管８２１を経て、第一ノズル２３０１へ導入され、第一ガス供給口９３１から処理室２０１内へ導入される。即ち、第一ガス供給口９３１からは、水素ガスと窒素ガスとの混合ガスが処理室２０１内へ導入されるように制御すると良い。
【００７９】
また、塩化水素ガスに代えて、塩素ガス等の塩素含有ガスと水素ガス等の水素含有ガスとの混合ガスや他の塩素及び水素含有ガスを用いるようにしても良い。例えば、塩化水素ガス供給源２６１４に代えて、塩素ガス供給源を設ける場合には、以下のように制御すると良い。
バルブ５２２、バルブ５２２２が開き、水素ガス供給源２６１２から供給された水素ガスがＭＦＣ２４１２２で流量調整され、第二ガス供給管８２２、第五ガス供給管８２５を経て、第五ノズル２３０５へ導入され、第五ガス供給口９３５から処理室２０１内へ導入される。また、バルブ５２４、バルブ５２４２が開き塩素ガス供給源から供給された塩素ガスがＭＦＣ２４１４２で流量調整され、第四ガス供給管８２４、第五ガス供給管８２５を経て、第五ノズル２３０５へ導入され、第五ガス供給口９３５から処理室２０１内へ導入される。即ち、第五ガス供給口９３５からは、水素ガスと塩素ガスとＴＭＧａガスとの混合ガスが処理室２０１内へ導入されるように制御すると良い。
【００８０】
また、ガス供給口９３５からＴＭＧａガスと塩化水素ガスとの混合ガスを処理室２０１内へ供給することに代えて、ＴＭＧａガスと塩化水素ガスと水素ガスと窒素ガスとの混合ガスを供給するようにしても良い。例えば、以下のように制御すると良い。
バルブ５２４、バルブ５２４４が開き、塩化水素ガス供給源２６１４から塩化水素ガスが供給され、ＭＦＣ２４１４４で流量調整され、第四ガス供給管８２４、第五ガス供給管８２５を経て、第五ノズル２３０５へ導入され、第五ガス供給口９３５から処理室２０１内へ導入される。また、バルブ５２６、バルブ５２５が開き不活性ガス供給源２６１５から不活性ガスが第一気化器２４１５へ供給され、第一気化器２４１５でＴＭＧａ原料が気化され、第五供給管８２５を経て、第五ノズル２３０５へ導入され、第五ガス供給口９３５から処理室２０１内へ導入される。バルブ５２２、バルブ５２２２が開き、水素ガス供給源２６１２から供給された水素ガスがＭＦＣ２４１２２で流量調整され、第二ガス供給管８２２、第五ガス供給管８２５を経て、第五ノズル２３０５へ導入され、第五ガス供給口９３５から処理室２０１内へ導入される。また、バルブ５２３、バルブ５２３２が開き不活性ガス供給源２６１３から供給された不活性ガスとしての窒素ガスがＭＦＣ２４１３２で流量調整され、第三ガス供給管８２３、第五ガス供給管８２５を経て、第五ノズル２３０５へ導入され、第五ガス供給口９３５から処理室２０１内へ導入される。即ち、第五ガス供給口９３５からは、塩化水素ガスと水素ガスと窒素ガスとＴＭＧａガスとの混合ガスが処理室２０１内へ導入されるように制御すると良い。
【００８１】
また、第五ガス供給口９３５からＴＭＧａガスと塩化水素ガスとの混合ガスを処理室２０１内へ供給することに代えて、ＴＭＧａガスと水素ガスと塩素ガスとの混合ガスやＴＭＧａガスと水素ガスと塩素ガスと窒素ガスとの混合ガスを供給するように構成されても良い。
【００８２】
また、ＴＭＧａガスに代えて、塩化ガリウム（ＧａＣｌ３）ガス等のＧａ含有ガスを用いるようにしても良い。例えば、不活性ガス供給源２６１５に代えて塩化ガリウムガス供給源を設け、第一気化器２４１５に代えて、ＭＦＣを設けるように塩化ガリウムガスをＴＭＧａガスに代えて、第五ガス供給口９３５から処理室２０１へ供給するように構成されても良い。塩化ガリウムガスを用いる場合であっても第五ガス供給口９３５から塩化ガリウムガスと塩化水素ガスとの混合ガスを処理室２０１内へ供給するように構成されても良いし、第五ガス供給口９３５から塩化ガリウムガスと塩化水素ガスと水素ガスと塩素ガスとの混合ガスや、塩化ガリウムガスと水素ガスと塩素ガスとの混合ガス、塩化ガリウムガスと水素ガスと塩素ガスと窒素ガスとの混合ガスを処理室２０１内へ供給するように構成されても良い。
【００８３】
また、クリーニング工程や降温工程を設けずに、ボートロード工程直後に本下地用バッファ膜形成工程を行うように構成されても良い。
【００８４】
（昇温工程）
下地用バッファ膜形成工程後、処理室２０１内の温度が次の工程における処理温度、例えば、９００℃以上１１００℃以下の間の所定温度までの昇温がなされる。この際、処理室２０１内が所望の温度分布となるように温度検出器２６３が検出した温度情報に基づき加熱装置２０６への通電具合がフィードバック制御される。アンモニアガスが引き続き第一ガス供給口９３１から処理室２０１内へ供給し続けられる。また、処理室２０１内が引き続き、所望の圧力、例えば、６６Ｐａ以上１３３３０Ｐａ以下の間の所定の圧力、好ましくは、６６Ｐａ以上１３３３Ｐａ以下の間の圧力となるように真空排気装置２４６によって真空排気される。この際、処理室２０１内の圧力は、圧力検出器２４５で測定され、この測定された圧力に基づき圧力調節器２４２が、フィードバック制御される。尚、処理室２０１内へのアンモニアガスの供給に代えて、アンモニアガスと窒素ガスとを供給するように構成されても良い。
【００８５】
（窒化ガリウムエピ膜形成工程）
次に図２に示すように窒化ガリウムエピタキシャル（ＧａＮ）膜としての窒化ガリウムエピ層２００２を下地用窒化ガリウム膜２００１上に形成する。処理室２０１内の温度が９００℃以上１１００℃以下の間の所定温度で安定し、かつ、処理室２０１内の圧力が６６Ｐａ以上１３３３０Ｐａ以下の間の所定の圧力、好ましくは、６６Ｐａ以上１３３３Ｐａ以下の間の圧力で安定したら、処理室２０１内に窒素含有ガスとしてのアンモニアガス、Ｇａ含有ガスとしてのＴＭＧａガス、塩素含有ガスとしての塩化水素ガスが供給され、ウエハ２００上の下地用窒化ガリウム膜上に窒化ガリウムエピ膜２００２が形成される。
具体的には、図１に示すように、バルブ５２１、バルブ５２１１が開きアンモニアガスがアンモニアガス供給源２６１１から供給され、ＭＦＣ２４１１でその流量が調整される。その後、アンモニアガスは、第一ガス供給管８２１を経て、第一ノズル２３０１へ導入され、第一ガス供給口９３１から処理室２０１内に導入される。
【００８６】
また、バルブ５２４、バルブ５２４４が開き、塩化水素ガスが塩化水素ガス供給源２６１４から供給され、ＭＦＣ２４１４２でその流量が調整される。その後、塩化水素ガスは、第四ガス供給管８２４、第五ガス供給管８２５を経て、第五ノズル２３０５へ導入され、第五ガス供給口９３５から処理室２０１内に導入される。また、バルブ５２６、バルブ５２５が開き不活性ガスが不活性ガス供給源２６１５から第一気化器２４１５へ供給され、第一気化器２４１５でＴＭＧａ原料を気化させる。その後、ＴＭＧａガスは、第五供給管８２５を経て、第五ノズル２３０５へ導入され、第五ガス供給口９３５から処理室２０１内に導入される。すなわち、第五ノズル２３０５の第五ガス供給口９３５からは塩化水素ガスとＴＭＧａガスとの混合ガスが処理室２０１内へ供給される。その後、塩化水素ガスとＴＭＧａガスとが処理室２０１内で熱エネルギーが加えられることで等化学反応を起こし、塩化ガリウム（ＧａＣｌ３）ガスが形成される。その後、塩化ガリウムガスとアンモニアガスとが反応し、ウエハ２００上の下地用窒化ガリウム膜上に窒化ガリウムエピ膜が形成される。
【００８７】
尚、好ましくは、アンモニアガスとＴＭＧａガスの流量比を１対１０以上〜１対５０の比率で処理室２０１内へ供給されるように構成すると、より一層、ボート２１７の下端に保持されたウエハ２００面内でも均一な膜厚で窒化ガリウムエピ膜を形成しやすくすることができ、基板処理領域全域にある基板夫々でも均一な膜厚で膜を形成しやすくすることができる。さらに好ましくは、ＴＭＧａガスと塩化水素ガスの流量比を１対２〜１対５の比率で処理室２０１内へ供給されるように構成すると、より一層、ボート２１７の下端に保持されたウエハ２００面内でも均一な膜厚で窒化ガリウムエピ膜を形成しやすくすることができ、基板処理領域全域にある基板夫々でも均一な膜厚で窒化ガリウムエピ膜を形成しやすくすることができる。
【００８８】
本窒化ガリウムエピ膜形成工程においては、下地用バッファ膜形成工程の説明にて上述した効果のうち少なくとも１つ若しくは複数の効果と同様の効果と、以下に示す効果のうち少なくとも一つ若しくは複数の効果を奏する。
基板に下地用バッファ膜形成後に基板を処理室外へ搬出させることなく同一処理室内で下地用バッファ膜上に窒化ガリウムエピ膜を形成することができるので、不純物や自然酸化膜等を下地バッファ膜、窒化ガリウムエピ膜間へ介在させることなく良質な積層膜を形成することができ、かつ、スループットを向上させることができる。
【００８９】
尚、本工程においては、上述した下地用バッファ膜形成工程と同様にアンモニアガスの供給に代えて、アンモニアガスと水素ガスと窒素ガスとの混合ガスや窒素ガス等の窒素含有ガスと水素ガス等の水素含有ガスとの混合ガスや他の窒素及び水素含有ガスを供給するように構成されても良い。また、塩化水素ガスに代えて、塩素ガス等の塩素含有ガスと水素ガス等の水素含有ガスとの混合ガスや他の塩素及び水素含有ガスを用いるように構成されても良い。また、ＴＭＧａガスと塩化水素ガスとの混合ガスに代えて、ＴＭＧａガスと塩化水素ガスと水素ガスと窒素ガスや、ＴＭＧａガスと水素ガスと窒素ガスとの混合ガス、ＴＭＧａガスと塩素ガスと水素ガスとの混合ガスやＴＭＧａガスと塩素ガスと水素ガスと窒素ガスとの混合ガスを供給するように構成されても良い。また、ＴＭＧａガスに代えて、塩化ガリウム（ＧａＣｌ３）ガス等のＧａ含有ガスを用いるように構成されても良いし、塩化ガリウムガスと塩化水素ガスとの混合ガスや塩化ガリウムガスと塩化水素ガスと水素ガスと塩素ガスとの混合ガス、塩化ガリウムガスと水素ガスと塩素ガスとの混合ガス、塩化ガリウムガスと水素ガスと塩素ガスと窒素ガスとの混合ガスを供給するように構成されても良い。
【００９０】
（Ｎ型半導体膜形成工程）
次に図２に示すようにＮ型半導体膜としてのシリコンドープト窒化ガリウム（Ｓｉ-Ｄｏｐｅｄ-ＧａＮ）層２００３が窒化ガリウムエピ膜２００２上に形成される。処理室２０１内の温度が９００℃以上１１００℃以下の間の所定温度で安定し、かつ、処理室２０１内の圧力が６６Ｐａ以上１３３３０Ｐａ以下の間の所定の圧力、好ましくは、６６Ｐａ以上１３３３Ｐａ以下の間の圧力で安定したら、処理室２０１内に窒素含有ガスとしてのアンモニアガス、Ｇａ含有ガスとしてのＴＭＧａガス、塩素含有ガスとしての塩化水素ガス、ドーパントガスとしてのシリコン含有ガス、好ましくはシリコン及び塩素含有ガスとして、例えばジクロロシランガスが供給され、ウエハ２００上にシリコン含有窒化ガリウム膜としてのシリコンドープト窒化ガリウム膜が形成される。
【００９１】
具体的には、図１に示すように、バルブ５２１、バルブ５２１１が引き続き開いた状態でアンモニアガスがアンモニアガス供給源２６１１から供給され、ＭＦＣ２４１１でその流量が調整される。その後、アンモニアガスは、第一ガス供給管８２１を経て、第一ノズル２３０１へ導入され、第一ガス供給口９３１から処理室２０１内に導入される。
【００９２】
また、バルブ５２４、バルブ５２４２が開き、塩化水素ガスが塩化水素ガス供給源２６１４から供給され、ＭＦＣ２４１４２でその流量が調整される。その後、塩化水素ガスは、第四ガス供給管８２４、第五ガス供給管８２５を経て、第五ノズル２３０５へ導入され、第五ガス供給口９３５から処理室２０１内に導入される。また、バルブ５２６、バルブ５２５が開き不活性ガスが不活性ガス供給源２６１５から第一気化器２４１５へ供給され、第一気化器２４１５でＴＭＧａ原料を気化させる。その後、ＴＭＧａガスは、第五供給管８２５を経て、第五ノズル２３０５へ導入され、第五ガス供給口９３５から処理室２０１内に導入される。即ち、第五ガス供給口９３５から塩化水素ガスとＴＭＧａガスとの混合ガスが処理室２０１内へ供給される。
【００９３】
また、バルブ５２１３、バルブ５２１３１が開き、ドーパントガスとしてのジクロロシランガスがジクロロシラン供給源２６１９から供給され、ＭＦＣ２４１９でその流量が調整される。その後、ジクロロシランガスは、第九供給管８２９を経て、第九ノズル２３０９へ導入され、第九ガス供給口９３９から処理室２０１内に導入される。
【００９４】
塩化水素ガスとＴＭＧａガスとが処理室２０１内で分解等化学反応を起こし、塩化ガリウム（ＧａＣｌ３）ガスが形成される。その後、塩化ガリウムガスとアンモニアガスとジクロロシランガスとの反応により、ウエハ２００上の窒化ガリウムエピ膜上に、シリコンが散りばめられた窒化ガリウム膜としてのシリコンドープト窒化ガリウム膜２００３が形成される。
【００９５】
尚、好ましくは、アンモニアガスとＴＭＧａガスの流量比を１対１０以上〜１対５０の比率で処理室２０１内へ供給すると、より一層、ボート２１７の下端に保持されたウエハ２００面内でも均一な膜厚でシリコンドープト窒化ガリウム膜を形成しやすくすることができ、基板処理領域全域にある基板夫々でも均一な膜厚で膜を形成しやすくすることができる。さらに好ましくは、ＴＭＧａガスと塩化水素ガスの流量比を１対２〜１対５の比率で処理室２０１内へ供給するようにすると、より一層、ボート２１７の下端に保持されたウエハ２００面内でも均一な膜厚でシリコンドープト窒化ガリウム膜を形成しやすくすることができ、基板処理領域全域にある基板夫々でも均一な膜厚でシリコンドープト窒化ガリウム膜を形成しやすくすることができる。
【００９６】
また、好ましくは、処理室２０１内の温度、圧力ともに窒化ガリウムエピ膜形成工程と同じ条件で実施すると、窒化ガリウムエピ膜形成工程からＮ型半導体膜形成工程への移行がスムースに行うことができ、スループットを向上させることができる。
【００９７】
本工程においては、下地用バッファ膜形成工程の説明にて上述した効果のうち少なくとも１つ若しくは複数の効果と同様の効果と、以下に示す効果のうち少なくとも一つ若しくは複数の効果を奏する。
１）シリコン及び塩素含有ガス若しくはシリコン含有ガスと塩素含有ガスとの混合ガスがウエハ２００の周縁側方から供給されるため、ウエハ２００とウエハ２００との間にこれらのガスが導入されやすくなり、ウエハ２００の周縁部のみならずウエハ２００の中央部へもこれらのガスが導入されやすくなる。これにより、シリコン原子がウエハ２００中央部の膜へも注入されやすくなるため、ウエハ２００面内での窒化ガリウム膜中のシリコン原子の分布が均一にしやすくすることができる。
【００９８】
２）シリコン及び塩素含有ガス若しくはシリコン含有ガスと塩素含有ガスとの混合ガスが第九ノズル２３０９の第九ガス供給口９３９から基板処理領域２０６２内であってウエハ２００の周縁側方から供給されるため、ウエハ２００とウエハ２００との間にシリコン及び塩素含有ガス若しくはシリコン含有ガスと塩素含有ガスとの混合ガスが導入されやすくなり、ウエハ２００の周縁部のみならずウエハ２００の中央部へもシリコン及び塩素含有ガス若しくはシリコン含有ガスと塩素含有ガスとの混合ガスが導入されやすくなる。これにより、シリコン原子がウエハ２００中央部の膜へも入り込みやすくなるため、ウエハ２００面内での窒化ガリウム膜中のシリコン原子の分布が均一にしやすくすることができる。特に、ドーパントガスは、成膜ガスとしてのＴＭＧａガス等に比べ、ガス供給量が微量であるので、断熱領域２０６１等から供給する場合には、基板処理領域２０６２にある複数のウエハ２００の上下方向の配置によって膜中のドーパント量が異なってしまうことになりやすいが、基板処理領域２０６２にある第九ノズル２３０９の第九ガス供給口９３９からドーパントガスが供給されることで、基板処理領域２０６２にある複数のウエハ２００の上下方向の配置によらずに膜中のドーパント量を均一化することができる。
【００９９】
３）第九ノズル２３０９内に、シリコン及び塩素含有ガス若しくはシリコン含有ガスと塩素含有ガスとの混合ガスが供給されるので、シリコン及び塩素含有ガス若しくはシリコン含有ガスと塩素含有ガスとの混合ガスが分解等化学反応を起こし、シリコン成分やシリコン含有物が第九ノズル２３０９内で発生した場合でも、塩素成分のエッチング作用によりシリコン成分やシリコン含有物の第九ノズル２３０９内での堆積を抑制することができる。
【０１００】
４）基板に窒化ガリウムエピ膜形成後に基板を処理室外へ搬出させることなく同一処理室内で窒化ガリウムエピ膜上にシリコンドープト窒化ガリウム膜を形成することができるので、不純物や自然酸化膜等を窒化ガリウムエピ膜、シリコンドープト窒化ガリウム膜間へ介在させることなく良質な積層膜を形成することができ、かつ、スループットを向上させることができる。
【０１０１】
尚、本工程においては、ジクロロシランガスに代えて、モノシラン（ＳｉＨ４）ガス、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ３）ガス、四塩化シラン（ＳｉＣｌ４）ガス等のシリコン含有ガスと塩素含有ガスとの混合ガスや他のシリコン及び塩素含有ガスを用いるように構成されても良い。例えば、ジクロロシランガス供給源２６１９をモノシランガス供給源に代える場合には、以下のように制御すると良い。
バルブ５２４、バルブ５２４６が開き、塩化水素ガス供給源２６１４から供給された塩化水素ガスがＭＦＣ２４１４６で流量調整され、第四ガス供給管８２４、第九ガス供給管８２９を経て、第九ノズル２３０９へ導入され、第九ガス供給口９３９から処理室２０１内に導入される。また、バルブ５２１３、バルブ５２１３１が開き、モノシランガス供給源から供給されたモノシランガスがＭＦＣ２４１９でその流量調整され、第九供給管８２９を経て、第九ノズル２３０９へ導入され、第九ガス供給口９３９から処理室２０１内に導入される。即ち、第九ガス供給口９３９から塩化水素ガスとモノシランガスとの混合ガスを処理室２０１内へ供給するように制御するように構成されても良い。
【０１０２】
また、本工程においては、上述した下地用バッファ膜形成工程と同様にアンモニアガスの供給に代えて、アンモニアガスと水素ガスと窒素ガスとの混合ガスや窒素ガス等の窒素含有ガスと水素ガス等の水素含有ガスとの混合ガスや他の窒素及び水素含有ガスを供給するように構成されても良い。また、塩化水素ガスに代えて、塩素ガス等の塩素含有ガスと水素ガス等の水素含有ガスとの混合ガスや他の塩素及び水素含有ガスを用いるように構成されても良い。また、ＴＭＧａガスと塩化水素ガスとの混合ガスに代えて、ＴＭＧａガスと塩化水素ガスと水素ガスと窒素ガスや、ＴＭＧａガスと水素ガスと窒素ガスとの混合ガス、ＴＭＧａガスと塩素ガスと水素ガスとの混合ガスやＴＭＧａガスと塩素ガスと水素ガスと窒素ガスとの混合ガスを供給するように構成されても良い。また、ＴＭＧａガスに代えて、塩化ガリウム（ＧａＣｌ３）ガス等のＧａ含有ガスを用いるようにしても良いし、塩化ガリウムガスと塩化水素ガスとの混合ガスや塩化ガリウムガスと塩化水素ガスと水素ガスと塩素ガスとの混合ガス、塩化ガリウムガスと水素ガスと塩素ガスとの混合ガス、塩化ガリウムガスと水素ガスと塩素ガスと窒素ガスとの混合ガスを供給するように構成されても良い。
【０１０３】
（降温工程）
予め設定されたＮ型半導体膜形成時間が経過すると、アンモニアガス、ＴＭＧａガス、塩化水素ガス、ジクロロシランガスの処理室２０１内への供給が停止され、処理室２０１内の温度を次の工程における処理温度、例えば、７００℃以上８００℃以下の間の所定温度までの降温がなされる。この際、処理室２０１内が所望の温度分布となるように温度検出器２６３が検出した温度情報に基づき加熱装置２０６への通電具合がフィードバック制御される。窒素ガスが第五ガス供給口９３５から処理室２０１内へ供給される。また、処理室２０１内が所望の圧力、例えば、６６Ｐａ以上１３３３０Ｐａ以下の間の所定の圧力、好ましくは、６６Ｐａ以上１３３３Ｐａ以下の間の圧力となるように真空排気装置２４６によって真空排気される。この際、処理室２０１内の圧力は、圧力検出器２４５で測定され、この測定された圧力に基づき圧力調節器２４２が、フィードバック制御される。
【０１０４】
（発光膜形成工程）
次に図２に示すように発光膜としての窒化ガリウム層２００４と窒化インジウムガリウム層２００５との積層膜がシリコンドープト窒化ガリウム膜２００３上に形成される。処理室２０１内の温度が７００℃以上８００℃以下の間の所定温度で安定し、かつ、処理室２０１内の圧力が６６Ｐａ以上１３３３０Ｐａ以下の間の所定の圧力、好ましくは、６６Ｐａ以上１３３３Ｐａ以下の間の圧力で安定したら、当該圧力の安定状態が維持されつつ、処理室２０１内に窒素含有ガスとしてのアンモニアガス、Ｇａ含有ガスとしてのＴＭＧａガス、塩素含有ガスとしての塩化水素ガスが供給され、ウエハ２００上にアモルファス状態の窒化ガリウム膜２００４が形成され、次に窒素含有ガスとしてのアンモニアガス、Ｇａ含有ガスとしてのＴＭＧａガス、塩素含有ガスとしての塩化水素ガス、インジウム含有ガスとしてのＴＭＩｎガスが供給され、窒化インジウムガリウム膜２００５が形成される。好ましくはこの窒化ガリウム膜２００４と窒化インジウムガリウム膜２００５とを複数層、交互に窒化ガリウム膜２００４が最上下層となるように積層させる。
【０１０５】
まず、ウエハ２００上にアモルファス状態の窒化ガリウム膜２００４が形成される工程について説明する。
【０１０６】
図１に示すように、バルブ５２１、バルブ５２１１が引き続き開いた状態でアンモニアガスがアンモニアガス供給源２６１１から供給され、ＭＦＣ２４１１でその流量が調整される。その後、アンモニアガスは、第一ガス供給管８２１を経て、第一ノズル２３０１へ導入され、第一ガス供給口９３１から処理室２０１内に導入される。
【０１０７】
また、バルブ５２４、バルブ５２４２が開き、塩化水素ガスが塩化水素ガス供給源２６１４から供給され、ＭＦＣ２４１４２でその流量が調整される。その後、塩化水素ガスは、第四ガス供給管８２４、第五ガス供給管８２５を経て、第五ノズル２３０５へ導入され、第五ガス供給口９３５から処理室２０１内に導入される。また、バルブ５２６、バルブ５２５が開き不活性ガスが不活性ガス供給源２６１５から第一気化器２４１５へ供給され、第一気化器２４１５でＴＭＧａ原料を気化させる。その後、ＴＭＧａガスは、第五供給管８２５を経て、第五ノズル２３０５へ導入され、第五ガス供給口９３５から処理室２０１内に導入される。即ち、第五ガス供給口９３５から塩化水素ガスとＴＭＧａガスとの混合ガスが処理室２０１内へ供給される。
【０１０８】
塩化水素ガスとＴＭＧａガスとが処理室２０１内で分解等化学反応を起こし、塩化ガリウム（ＧａＣｌ３）ガスが形成される。その後、塩化ガリウムガスとアンモニアガスとの反応により、ウエハ２００上にアモルファス状態の窒化ガリウム膜が形成される。
【０１０９】
次に、ウエハ２００上に窒化インジウムガリウム膜２００５が形成される工程について説明する。
【０１１０】
図１に示すように、バルブ５２１、バルブ５２１１が引き続き開いた状態でアンモニアガスがアンモニアガス供給源２６１１から供給され、ＭＦＣ２４１１でその流量が調整される。その後、アンモニアガスは、第一ガス供給管８２１を経て、第一ノズル２３０１へ導入され、第一ガス供給口９３１から処理室２０１内に導入される。
【０１１１】
また、バルブ５２４、バルブ５２４２が開き、塩化水素ガスが塩化水素ガス供給源２６１４から供給され、ＭＦＣ２４１４２でその流量が調整される。その後、塩化水素ガスは、第四ガス供給管８２４、第五ガス供給管８２５を経て、第五ノズル２３０５へ導入され、第五ガス供給口９３５から処理室２０１内に導入される。また、バルブ５２６、バルブ５２５が開き不活性ガスが不活性ガス供給源２６１５から第一気化器２４１５へ供給され、第一気化器２４１５でＴＭＧａ原料を気化させる。その後、ＴＭＧａガスは、第五供給管８２５を経て、第五ノズル２３０５へ導入され、第五ガス供給口９３５から処理室２０１内に導入される。即ち、第五ガス供給口９３５から塩化水素ガスとＴＭＧａガスとの混合ガスが処理室２０１内へ供給される。
【０１１２】
また、バルブ５２４、バルブ５２４３が開き、塩化水素ガスが塩化水素ガス供給源２６１４から供給され、ＭＦＣ２４１４３でその流量が調整される。その後、塩化水素ガスは、第四ガス供給管８２４、第六ガス供給管８２６を経て、第六ノズル２３０６へ導入され、第六ガス供給口９３６から処理室２０１内に導入される。また、バルブ５２８、バルブ５２７が開き不活性ガスが不活性ガス供給源２６１６から第二気化器２４１６へ供給され、第二気化器２４１６でＴＭＩｎ原料を気化させる。その後、ＴＭＩｎガスは、第六供給管８２６を経て、第六ノズル２３０６へ導入され、第六ガス供給口９３６から処理室２０１内に導入される。即ち、第六ガス供給口９３６から塩化水素ガスとＴＭＩｎガスとの混合ガスが処理室２０１内へ供給される。
【０１１３】
塩化水素ガスとＴＭＧａガスが処理室２０１内で分解等化学反応を起こし、塩化ガリウム（ＧａＣｌ３）ガスが形成される。その後、塩化ガリウムガスとアンモニアガスとＴＭＩｎガスとの反応により、ウエハ２００上に窒化インジウムガリウム膜２００５が形成される。
【０１１４】
上述した窒化ガリウム膜２００４形成工程と窒化インジウムガリウム膜２００５形成工程とを複数回（図２に示す実施形態では、窒化ガリウム膜２００４形成工程を４回、窒化インジウムガリウム膜２００５形成工程を３回）繰り返し、窒化ガリウム膜２００４と窒化インジウムガリウム膜２００５との積層膜が形成される。
【０１１５】
尚、好ましくは、アンモニアガスとＴＭＧａガスの流量比を１対１０以上〜１対５０の比率で処理室２０１内へ供給するように構成されると、より一層、ボート２１７の下端に保持されたウエハ２００面内でも均一な膜厚で、窒化ガリウム膜２００４と窒化インジウムガリウム膜２００５との積層膜を形成しやすくすることができ、基板処理領域全域にある基板夫々でも均一な膜厚で膜を形成しやすくすることができる。さらに好ましくは、ＴＭＧａガスと塩化水素ガスの流量比を１対２〜１対５の比率で処理室２０１内へ供給するように構成されると、より一層、ボート２１７の下端に保持されたウエハ２００面内でも均一な膜厚で窒化ガリウム膜２００４と窒化インジウムガリウム膜２００５との積層膜を形成しやすくすることができ、基板処理領域全域にある基板夫々でも均一な膜厚で窒化ガリウム膜２００４と窒化インジウムガリウム膜２００５との積層膜を形成しやすくすることができる。
【０１１６】
本工程においては、下地用バッファ膜形成工程、窒化ガリウムエピ膜形成工程の説明にて上述した効果のうち少なくとも１つ若しくは複数の効果と同様の効果と、以下に示す効果のうち少なくとも一つ若しくは複数の効果を奏する。
１）窒素含有ガスとしてのアンモニアガスが、第五ガス供給口９３５よりも第一ノズル２３０１の第一ガス供給口９３１から処理室２０１内の一端側である下端側から供給されるので、アンモニアガスにより処理室２０１内下端にあるマニホールド２０９の内壁等がパージされる。従って、第六ガス供給口９３６から供給されるインジウム含有ガスとしてのＴＭＩｎガスの熱分解等の反応により生じるインジウム含有生成物がマニホールド２０９の内壁等に付着したり、堆積したりすることを抑制することができる。従ってＴＭＩｎガスが無駄に消費されるのを抑制することができ、ウエハ２００上に窒化インジウムガリウム膜を効率良く形成することができる。
【０１１７】
２）第六ノズル２３０６内に、塩素含有ガスが供給されるので、インジウム含有ガスが分解等化学反応を起こし、インジウム成分やインジウム含有物が第六ノズル２３０６内で発生した場合でも、塩素成分のエッチング作用によりインジウム成分やインジウム含有物の第六ノズル２３０６内での堆積を抑制することができる。
【０１１８】
３）インジウム含有ガスとしてのＴＭＩｎガスが、断熱領域２０６１にある第六ガス供給口９３６から供給されるので、基板処理領域２０６２に至る前の断熱領域２０６１にてＴＭＩｎガスが予め加熱されることとなり、ＴＭＩｎガスを熱エネルギーにより反応させることでインジウム成分の分解等の反応を促進させることができる。これにより、ボート２１７の下端に保持されたウエハ２００面内均一な膜厚の窒化インジウムガリウム膜を形成することができる。そのため、基板処理領域全域にある基板夫々でも膜厚が均一な窒化インジウムガリウム膜を形成しやすくすることができる。
【０１１９】
４）第五ノズル２３０５内に、塩素含有ガスとしての塩化水素ガスとガリウム含有ガスとしてのＴＭＧａガスとが供給されるので、万一、ＴＭＧａガスが分解等化学反応を起こし、ガリウム成分やガリウム含有物が第五ノズル２３０５内で発生した場合でも、塩化水素ガスの特に塩素成分のエッチング作用によりガリウム成分やガリウム含有物の第五ノズル２３０５内での堆積を抑制することができる。
【０１２０】
５）断熱領域２０６１に第五ノズル２３０５、第五ガス供給口９３５が設けられているので、第五ノズル２３０５や第五ガス供給口９３５付近での過度の加熱が抑制される。これにより、第五ノズル２３０５内や第五ガス供給口９３５付近でのガリウム含有ガスとしてのＴＭＧａガスの熱分解等により生じるガリウム成分や、アンモニアガスと塩化ガリウムガスとの反応により生じる塩化ガリウム等のガリウム含有物が第五ガス供給口９３５付近で付着したり、堆積したりすることを抑制することができる。すなわち、ウエハ２００上に窒化ガリウム膜を効率良く形成することができるとともに第五ノズル２３０５内や第五ガス供給口９３５での閉塞を抑制することができる。
好ましくは、第五ノズル２３０５の上端となる第五ガス供給口９３５は、断熱領域２０６１であって、加熱装置２０６ｄの発熱体の下端の高さ位置よりも高い位置に設けるように構成されると良い。これにより、塩化水素ガスとＴＭＧａガスとが基板処理領域２０６２に至る前により一層、予備加熱することができるとともに、塩化水素ガスとＴＭＧａガスとの反応、塩化ガリウムとアンモニアガスとの反応を促進することができ、より一層、ウエハ２００上に窒化ガリウム膜を効率良く形成することができ、第五ノズル２３０５内や第五ガス供給口９３５での閉塞を抑制することができる。
【０１２１】
６）窒化ガリウム膜２００４形成工程と窒化インジウムガリウム膜２００５形成工程とを処理室２０１内温度、圧力ともに同じ条件で実施すると、窒化ガリウム膜２００４形成工程から窒化インジウムガリウム膜２００５形成工程への移行がスムースに行うことができ、スループットを向上させることができる。
【０１２２】
尚、本工程においては、第六ガスノズル２３０６内でＴＭＩｎガスと混合させるガスは、塩化水素ガスに代えて、塩素ガスと水素ガスとを用いるように構成されても良い。例えば、塩化水素ガス供給源２６１４を塩素ガス供給源に代える場合には、以下のように制御するように構成されても良い。
バルブ５２４、バルブ５２４３が開き、塩素ガス供給源から供給された塩素ガスがＭＦＣ２４１４３で流量調整され、第四ガス供給管８２４、第六ガス供給管８２６を経て、第六ノズル２３０６へ導入され、第六ガス供給口９３６から処理室２０１内へ導入される。また、バルブ５２２、バルブ５２２３が開き、水素ガス供給源２４１２から供給された水素ガスがＭＦＣ２４１２３で流量調整され、第二ガス供給管８２２、第六ガス供給管８２６を経て、第六ノズル２３０６へ導入され、第六ガス供給口９３６から処理室２０１内へ導入される。また、バルブ５２８、バルブ５２７が開き、不活性ガス供給源２４１６から供給された不活性ガスが第二気化器２４１６へ供給され、第二気化器２４１６でＴＭＩｎ原料が気化されて、第六供給管８２６を経て、第六ノズル２３０６へ導入され、第六ガス供給口９３６から処理室２０１内へ導入される。即ち、第六ガス供給口９３６から塩素ガスと水素ガスとＴＭＩｎガスとの混合ガスが処理室２０１内へ供給されるように制御すると良い。
【０１２３】
また、本工程においては、上述した下地用バッファ膜形成工程と同様にアンモニアガスの供給に代えて、アンモニアガスと水素ガスと窒素ガスとの混合ガスや窒素ガス等の窒素含有ガスと水素ガス等の水素含有ガスとの混合ガスや他の窒素及び水素含有ガスを供給するように構成されても良い。また、塩化水素ガスに代えて、塩素ガス等の塩素含有ガスと水素ガス等の水素含有ガスとの混合ガスや他の塩素及び水素含有ガスを用いるように構成されても良い。また、ＴＭＧａガスと塩化水素ガスとの混合ガスに代えて、ＴＭＧａガスと塩化水素ガスと水素ガスと窒素ガスや、ＴＭＧａガスと水素ガスと窒素ガスとの混合ガス、ＴＭＧａガスと塩素ガスと水素ガスとの混合ガスやＴＭＧａガスと塩素ガスと水素ガスと窒素ガスとの混合ガスを供給するように構成されても良い。また、ＴＭＧａガスに代えて、塩化ガリウム（ＧａＣｌ３）ガス等のガリウム含有ガスを用いるように構成されても良い、塩化ガリウムガスと塩化水素ガスとの混合ガスや塩化ガリウムガスと塩化水素ガスと水素ガスと塩素ガスとの混合ガス、塩化ガリウムガスと水素ガスと塩素ガスとの混合ガス、塩化ガリウムガスと水素ガスと塩素ガスと窒素ガスとの混合ガスを供給するように構成されても良い。
【０１２４】
（昇温工程）
予め設定された処理時間が経過すると、処理室２０１内の温度が次の工程における処理温度、例えば、９００℃以上１１００℃以下の間の所定温度までの昇温がなされる。この際、処理室２０１内が所望の温度分布となるように温度検出器２６３が検出した温度情報に基づき加熱装置２０６への通電具合がフィードバック制御される。アンモニアガスが引き続き第一ガス供給口９３１から処理室２０１内へ供給し続けられる。また、処理室２０１内が引き続き、所望の圧力、例えば、６６Ｐａ以上１３３３０Ｐａ以下の間の所定の圧力、好ましくは、６６Ｐａ以上１３３３Ｐａ以下の間の圧力となるように真空排気装置２４６によって真空排気される。この際、処理室２０１内の圧力は、圧力検出器２４５で測定され、この測定された圧力に基づき圧力調節器２４２が、フィードバック制御される。尚、処理室２０１内へのアンモニアガスの供給に代えて、アンモニアガスと窒素ガスとを供給するように構成されても良い。
【０１２５】
（バリア膜形成工程）
次に図２に示すようにバリア膜としての窒化アルミニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）層２００６が窒化ガリウム層２００４のうちの最上層上に形成される。処理室２０１内の温度が９００℃以上１１００℃以下の間の所定温度で安定し、かつ、処理室２０１内の圧力が６６Ｐａ以上１３３３０Ｐａ以下の間の所定の圧力、好ましくは、６６Ｐａ以上１３３３Ｐａ以下の間の圧力で安定したら、当該圧力の安定状態が維持されつつ、処理室２０１内に窒素含有ガスとしてのアンモニアガス、ガリウム含有ガスとしてのＴＭＧａガス、塩素含有ガスとしての塩化水素ガス、アルミニウム（Ａｌ）含有ガスとしてのトリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）ガスが供給され、ウエハ２００上に窒化アルミニウムガリウム膜２００６が形成される。
【０１２６】
具体的には、図１に示すように、バルブ５２１、バルブ５２１１が引き続き開いた状態でアンモニアガスがアンモニアガス供給源２６１１から供給され、ＭＦＣ２４１１でその流量が調整される。その後、アンモニアガスは、第一ガス供給管８２１を経て、第一ノズル２３０１へ導入され、第一ガス供給口９３１から処理室２０１内に導入される。
【０１２７】
また、バルブ５２４、バルブ５２４２が開き、塩化水素ガスが塩化水素ガス供給源２６１４から供給され、ＭＦＣ２４１４２でその流量が調整される。その後、塩化水素ガスは、第四ガス供給管８２４、第五ガス供給管８２５を経て、第五ノズル２３０５へ導入され、第五ガス供給口９３５から処理室２０１内に導入される。また、バルブ５２６、バルブ５２５が開き不活性ガスが不活性ガス供給源２６１５から第一気化器２４１５へ供給され、第一気化器２４１５でＴＭＧａ原料を気化させる。その後、ＴＭＧａガスは、第五供給管８２５を経て、第五ノズル２３０５へ導入され、第五ガス供給口９３５から処理室２０１内に導入される。即ち、第五ガス供給口９３５から塩化水素ガスとＴＭＧａガスとの混合ガスが処理室２０１内へ供給される。
【０１２８】
また、バルブ５２４、バルブ５２４４が開き、塩化水素ガスが塩化水素ガス供給源２６１４から供給され、ＭＦＣ２４１４４でその流量が調整される。その後、塩化水素ガスは、第四ガス供給管８２４、第七ガス供給管８２７を経て、第七ノズル２３０７へ導入され、第七ガス供給口９３７から処理室２０１内に導入される。また、バルブ５２１０、バルブ５２９が開き不活性ガスが不活性ガス供給源２６１７から第三気化器２４１７へ供給され、第三気化器２４１７でＴＭＡｌ原料を気化させる。その後、ＴＭＡｌガスは、第七供給管８２７を経て、第七ノズル２３０７へ導入され、第七ガス供給口９３７から処理室２０１内に導入される。即ち、第七ガス供給口９３７から塩化水素ガスとＴＭＡｌガスとの混合ガスが処理室２０１内へ供給される。
【０１２９】
塩化水素ガスとＴＭＧａガスとが処理室２０１内で分解等化学反応を起こし、塩化ガリウム（ＧａＣｌ３）ガスが形成される。その後、塩化ガリウムガスとアンモニアガスとＴＭＡｌガスとの反応により、ウエハ２００上の窒化ガリウム層２００４のうちの最上層上に、窒化アルミニウムガリウム膜２００６が形成される。
【０１３０】
尚、好ましくは、アンモニアガスとＴＭＧａガスの流量比を１対１０以上〜１対５０の比率で処理室２０１内へ供給するように構成されると、より一層、ボート２１７の下端に保持されたウエハ２００面内でも均一な膜厚で窒化アルミニウムガリウム膜を形成しやすくすることができ、基板処理領域全域にある基板夫々でも均一な膜厚で膜を形成しやすくすることができる。さらに好ましくは、ＴＭＧａガスと塩化水素ガスの流量比を１対２〜１対５の比率で処理室２０１内へ供給するように構成されると、より一層、ボート２１７の下端に保持されたウエハ２００面内でも均一な膜厚で窒化アルミニウムガリウム膜を形成しやすくすることができ、基板処理領域全域にある基板夫々でも均一な膜厚で窒化アルミニウムガリウム膜を形成しやすくすることができる。
【０１３１】
本工程においては、下地用バッファ膜形成工程等の説明にて上述した効果のうち少なくとも１つ若しくは複数の効果と同様の効果と、以下に示す効果のうち少なくとも一つ若しくは複数の効果を奏する。
１）第七ノズル２３０７内に、塩素含有ガスが供給されるので、アルミニウム含有ガスが分解等化学反応を起こし、アルミニウム成分やアルミニウム含有物が第七ノズル２３０７内で発生した場合でも、塩素成分のエッチング作用によりアルミニウム成分やアルミニウム含有物の第七ノズル２３０７内での堆積を抑制することができる。
好ましくは、第五ノズル２３０５の上端となる第五ガス供給口９３５は、断熱領域２０６１であって、加熱装置２０６ｄの発熱体の下端の高さ位置よりも高い位置に設けるように構成すると良い。これにより、塩化水素ガスとＴＭＧａガスとが基板処理領域２０６２に至る前により一層、予備加熱することができるとともに、塩化水素ガスとＴＭＧａガスとの反応、塩化ガリウムとアンモニアガスとの反応を促進することができ、より一層、ウエハ２００上に窒化ガリウム膜を効率良く形成することができ、第五ノズル２３０５内や第五ガス供給口９３５での閉塞を抑制することができる。
【０１３２】
尚、本工程においては、第七ガスノズル２３０７内でＴＭＡｌガスと混合させるガスは、塩化水素ガスに代えて、塩素ガスと水素ガスとを用いるように構成されても良い。例えば、塩化水素ガス供給源２６１４を塩素ガス供給源に代える場合には、以下のように制御すると良い。
バルブ５２４、バルブ５２４４が開き、塩素ガス供給源から供給された塩素ガスがＭＦＣ２４１４４で流量調整され、第四ガス供給管８２４、第七ガス供給管８２７を経て、第七ノズル２３０７へ導入され、第七ガス供給口９３７から処理室２０１内へ導入される。また、バルブ５２２、バルブ５２２４が開き、水素ガス供給源２４１２から供給された水素ガスがＭＦＣ２４１２４で流量調整され、第二ガス供給管８２２、第七ガス供給管８２７を経て、第七ノズル２３０７へ導入され、第七ガス供給口９３７から処理室２０１内へ導入される。また、バルブ５２１０、バルブ５２９が開き、不活性ガス供給源２４１７から供給された不活性ガスが第三気化器２４１７へ供給され、第三気化器２４１７でＴＭＡｌ原料が気化されて、第七供給管８２７を経て、第七ノズル２３０７へ導入され、第七ガス供給口９３７から処理室２０１内へ導入される。即ち、第七ガス供給口９３７から塩素ガスと水素ガスとＴＭＡｌガスとの混合ガスが処理室２０１内へ供給されるように制御すると良い。
【０１３３】
また、本工程においては、上述した下地用バッファ膜形成工程と同様にアンモニアガスの供給に代えて、アンモニアガスと水素ガスと窒素ガスとの混合ガスや窒素ガス等の窒素含有ガスと水素ガス等の水素含有ガスとの混合ガスや他の窒素及び水素含有ガスを供給するように構成されても良い。また、塩化水素ガスに代えて、塩素ガス等の塩素含有ガスと水素ガス等の水素含有ガスとの混合ガスや他の塩素及び水素含有ガスを用いるように構成されても良い。また、ＴＭＧａガスと塩化水素ガスとの混合ガスに代えて、ＴＭＧａガスと塩化水素ガスと水素ガスと窒素ガスや、ＴＭＧａガスと水素ガスと窒素ガスとの混合ガス、ＴＭＧａガスと塩素ガスと水素ガスとの混合ガスやＴＭＧａガスと塩素ガスと水素ガスと窒素ガスとの混合ガスを供給するように構成されても良い。また、ＴＭＧａガスに代えて、塩化ガリウム（ＧａＣｌ３）ガス等のガリウム含有ガスを用いるように構成されても良いし、塩化ガリウムガスと塩化水素ガスとの混合ガスや塩化ガリウムガスと塩化水素ガスと水素ガスと塩素ガスとの混合ガス、塩化ガリウムガスと水素ガスと塩素ガスとの混合ガス、塩化ガリウムガスと水素ガスと塩素ガスと窒素ガスとの混合ガスを供給するように構成されても良い。
【０１３４】
また、本工程においては、上述した不活性ガス供給源２６１７に代えて、水素ガス供給源を設けるようにしても良い。即ち、ＴＭＡｌ原料の気化用ガスとして水素ガスを用いるように構成されても良い。
【０１３５】
（Ｐ型半導体膜形成工程）
次に図２に示すようにＰ型半導体膜としてのＰ型ドープト窒化アルミニウムガリウム層であるマグネシウムドープト窒化アルミニウムガリウム（Ｍｇ-Ｄｏｐｅｄ  ＡｌＧａＮ）層２００７が窒化アルミニウムガリウム層２００６上に形成される。処理室２０１内の温度が９００℃以上１１００℃以下の間の所定温度で安定維持され、かつ、処理室２０１内の圧力が６６Ｐａ以上１３３３０Ｐａ以下の間の所定の圧力、好ましくは、６６Ｐａ以上１３３３Ｐａ以下の間の圧力で安定維持されたら、当該温度と当該圧力の安定状態が維持されつつ、処理室２０１内に窒素含有ガスとしてのアンモニアガス、ガリウム含有ガスとしてのＴＭＧａガス、塩素含有ガスとしての塩化水素ガス、アルミニウム（Ａｌ）含有ガスとしてのトリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）ガス、マグネシウム（Ｍｇ）ドーパントガスとしてのマグネシウム含有ガスであるビスシクロペンタディエニルマグネシウム（ＣＰ２Ｍｇ）ガスが供給され、ウエハ２００上にマグネシウム及びアルミニウム含有窒化ガリウム膜としてのマグネシウムドープト窒化アルミニウムガリウム膜２００７が形成される。
【０１３６】
具体的には、図１に示すように、バルブ５２１、バルブ５２１１が引き続き開いた状態でアンモニアガスがアンモニアガス供給源２６１１から供給され、ＭＦＣ２４１１でその流量が調整される。その後、アンモニアガスは、第一ガス供給管８２１を経て、第一ノズル２３０１へ導入され、第一ガス供給口９３１から処理室２０１内に導入される。
【０１３７】
また、バルブ５２４、バルブ５２４２が開き、塩化水素ガスが塩化水素ガス供給源２６１４から供給され、ＭＦＣ２４１４２でその流量が調整される。その後、塩化水素ガスは、第四ガス供給管８２４、第五ガス供給管８２５を経て、第五ノズル２３０５へ導入され、第五ガス供給口９３５から処理室２０１内に導入される。また、バルブ５２６、バルブ５２５が開き不活性ガスが不活性ガス供給源２６１５から第一気化器２４１５へ供給され、第一気化器２４１５でＴＭＧａ原料を気化させる。その後、ＴＭＧａガスは、第五供給管８２５を経て、第五ノズル２３０５へ導入され、第五ガス供給口９３５から処理室２０１内に導入される。即ち、第五ガス供給口９３５から塩化水素ガスとＴＭＧａガスとの混合ガスが処理室２０１内へ供給される。
【０１３８】
また、バルブ５２４、バルブ５２４４が開き、塩化水素ガスが塩化水素ガス供給源２６１４から供給され、ＭＦＣ２４１４４でその流量が調整される。その後、塩化水素ガスは、第四ガス供給管８２４、第七ガス供給管８２７を経て、第七ノズル２３０７へ導入され、第七ガス供給口９３７から処理室２０１内に導入される。また、バルブ５２１０、バルブ５２９が開き不活性ガスが不活性ガス供給源２６１７から第三気化器２４１７へ供給され、第三気化器２４１７でＴＭＡｌ原料を気化させる。その後、ＴＭＡｌガスは、第七供給管８２７を経て、第七ノズル２３０７へ導入され、第七ガス供給口９３７から処理室２０１内に導入される。即ち、第七ガス供給口９３７から塩化水素ガスとＴＭＡｌガスとの混合ガスが処理室２０１内へ供給される。
【０１３９】
また、バルブ５２４、バルブ５２４５が開き、塩化水素ガスが塩化水素ガス供給源２６１４から供給され、ＭＦＣ２４１４５でその流量が調整される。その後、塩化水素ガスは、第四ガス供給管８２４、第八ガス供給管８２８を経て、第八ノズル２３０８へ導入され、第八ガス供給口９３８から処理室２０１内に導入される。また、バルブ５２１２、バルブ５２１１が開き不活性ガスが不活性ガス供給源２６１８から第四気化器２４１８へ供給され、第四気化器２４１８でＣＰ２Ｍｇ原料を気化させる。その後、ＣＰ２Ｍｇガスは、第八供給管８２８を経て、第八ノズル２３０８へ導入され、第八ガス供給口９３８から処理室２０１内に導入される。即ち、第八ガス供給口９３８から塩化水素ガスとＣｐ２Ｍｇガスとの混合ガスが処理室２０１内へ供給される。
【０１４０】
塩化水素ガスとＴＭＧａガスとが処理室２０１内で分解等化学反応を起こし、塩化ガリウム（ＧａＣｌ３）ガスが形成される。その後、塩化ガリウムガスとアンモニアガスとＴＭＡｌガスとＣｐ２Ｍｇガスとの反応により、ウエハ２００上の窒化アルミニウムガリウム層２００６上に、マグネシウムドープト窒化アルミニウムガリウム膜２００７が形成される。
【０１４１】
尚、好ましくは、アンモニアガスとＴＭＧａガスの流量比を１対１０以上〜１対５０の比率で処理室２０１内へ供給するように構成されると、より一層、ボート２１７の下端に保持されたウエハ２００面内でも均一な膜厚でマグネシウムドープト窒化アルミニウムガリウム膜を形成しやすくすることができ、基板処理領域全域にある基板夫々でも均一な膜厚で膜を形成しやすくすることができる。さらに好ましくは、ＴＭＧａガスと塩化水素ガスの流量比を１対２〜１対５の比率で処理室２０１内へ供給するように構成されると、より一層、ボート２１７の下端に保持されたウエハ２００面内でも均一な膜厚でマグネシウムドープト窒化アルミニウムガリウム膜を形成しやすくすることができ、基板処理領域全域にある基板夫々でも均一な膜厚でマグネシウムドープト窒化アルミニウムガリウム膜を形成しやすくすることができる。
【０１４２】
本工程においては、下地用バッファ膜形成工程、バリア膜形成工程等の説明にて上述した効果のうち少なくとも１つ若しくは複数の効果と同様の効果と、以下に示す効果のうち少なくとも一つ若しくは複数の効果を奏する。
１）第八ノズル２３０８内に、塩素含有ガスが供給されるので、マグネシウム含有ガスが分解等化学反応を起こし、マグネシウム成分やマグネシウム含有物が第八ノズル２３０８内で発生した場合でも、塩素成分のエッチング作用によりマグネシウム成分やマグネシウム含有物の第八ノズル２３０８内での堆積を抑制することができる。
【０１４３】
２）マグネシウム含有ガスとしてのＣＰ２Ｍｇガスが、断熱領域２０６１にある第八ガス供給口９３８から供給されるので、基板処理領域２０６２に至る前の断熱領域２０６１にてＣＰ２Ｍｇガスが予め加熱されることとなり、ＣＰ２Ｍｇガスを熱エネルギーにより反応させることでマグネシウム成分の分解等の反応を促進させることができる。これにより、ボート２１７の下端に保持されたウエハ２００面内でも均一にマグネシウム原子を窒化アルミニウムガリウム膜内に入り込みやすくすることができ、ウエハ２００面内での窒化アルミニウムガリウム膜中のマグネシウム原子の分布が均一にしやすくすることができる。そのため、基板処理領域全域にある基板夫々でもマグネシウム原子が均一に分布された窒化アルミニウムガリウム膜を形成しやすくすることができる。
【０１４４】
３）マグネシウム含有ガスとしてのＣＰ２Ｍｇガスが、アンモニアガスを処理室２０１内へ導入する第一ガス供給口９３１、塩化水素ガスとＴＭＧａガスとの混合ガスを処理室２０１内へ導入する第五ガス供給口９３５、塩化水素ガスとＴＭＡｌガスとの混合ガスを処理室２０１内へ導入する第七ガス供給口９３７よりも基板処理領域側に設けられているので、これらのガスが混合したり、化学反応したりした雰囲気に、ＣＰ２Ｍｇガスを導入することができる。その結果、これらのガスの反応効率を向上させることができる。
【０１４５】
４）断熱領域２０６１に第八ノズル２３０８、第八ガス供給口９３８が設けられているので、第八ノズル２３０８や第八ガス供給口９３８付近での過度の加熱が抑制される。これにより、第八ノズル２３０８内や第八ガス供給口９３８付近でのマグネシウム含有ガスとしてのＣＰ２Ｍｇガスの熱分解等の反応により生じるマグネシウム成分や、アンモニアガスと塩化ガリウムガスとの反応により生じる塩化ガリウム等のガリウム含有物が、第八ノズル２３０８や第八ガス供給口９３８付近で付着したり、堆積したりすることを抑制することができる。すなわち、マグネシウム原子の無駄な消費を抑制することができ、ウエハ２００上に膜厚が均一で、かつ、均一にマグネシウム原子がドープされた窒化アルミニウムガリウム膜を効率良く形成することができ、第八ノズル２３０８内や第八ガス供給口９３８での閉塞を抑制することができる。
好ましくは、第八ノズル２３０８の上端となる第八ガス供給口９３８は、断熱領域２０６１であって、加熱装置２０６ｄの発熱体の下端の高さ位置よりも高い位置に設けるように構成すると良い。これにより、塩化水素ガスとＴＭＧａガスとが基板処理領域２０６２に至る前により一層、予備加熱することができるとともに、塩化水素ガスとＴＭＧａガスとの反応、塩化ガリウムとアンモニアガスとの反応を促進することができ、より一層、ウエハ２００上に窒化ガリウム膜を効率良く形成することができ、第五ノズル２３０５内や第五ガス供給口９３５での閉塞を抑制することができる。
【０１４６】
尚、本工程においては、上述したバリア膜形成工程と同様に第七ガスノズル２３０７内でＴＭＡｌガスと混合させるガスは、塩化水素ガスに代えて、塩素ガスと水素ガスとを用いるように構成されても良い。
【０１４７】
また、第八ガスノズル２３０８内でＣＰ２Ｍｇガスと混合させるガスは、塩化水素ガスに代えて、塩素ガスと水素ガスとを用いるように構成されても良い。例えば、塩化水素ガス供給源２６１４を塩素ガス供給源に代える場合には、以下のように制御すると良い。
バルブ５２４、バルブ５２４５が開き、塩素ガス供給源から供給された塩素ガスがＭＦＣ２４１４５で流量調整され、第四ガス供給管８２４、第八ガス供給管８２８を経て、第八ノズル２３０８へ導入され、第八ガス供給口９３８から処理室２０１内へ導入される。また、バルブ５２２、バルブ５２２５が開き、水素ガス供給源２４１２から供給された水素ガスがＭＦＣ２４１２５で流量調整され、第二ガス供給管８２２、第八ガス供給管８２８を経て、第八ノズル２３０８へ導入され、第八ガス供給口９３８から処理室２０１内へ導入される。また、バルブ５２１２、バルブ５２１１が開き、不活性ガス供給源２４１８から供給された不活性ガスが第四気化器２４１８へ供給され、第四気化器２４１８でＣＰ２Ｍｇ原料が気化されて、第八供給管８２８を経て、第八ノズル２３０８へ導入され、第八ガス供給口９３８から処理室２０１内へ導入される。即ち、第八ガス供給口９３８から塩素ガスと水素ガスとＣＰ２Ｍｇガスとの混合ガスが処理室２０１内へ供給されるように制御すると良い。
【０１４８】
また、本工程においては、上述したバリア膜形成工程と同様にアンモニアガスの供給に代えて、アンモニアガスと水素ガスと窒素ガスとの混合ガスや窒素ガス等の窒素含有ガスと水素ガス等の水素含有ガスとの混合ガスや他の窒素及び水素含有ガスを供給するように構成されても良い。また、塩化水素ガスに代えて、塩素ガス等の塩素含有ガスと水素ガス等の水素含有ガスとの混合ガスや他の塩素及び水素含有ガスを用いるように構成されても良い。また、ＴＭＧａガスと塩化水素ガスとの混合ガスに代えて、ＴＭＧａガスと塩化水素ガスと水素ガスと窒素ガスや、ＴＭＧａガスと水素ガスと窒素ガスとの混合ガス、ＴＭＧａガスと塩素ガスと水素ガスとの混合ガスやＴＭＧａガスと塩素ガスと水素ガスと窒素ガスとの混合ガスを供給するように構成されても良い。また、ＴＭＧａガスに代えて、塩化ガリウム（ＧａＣｌ３）ガス等のガリウム含有ガスを用いるように構成されても良いし、塩化ガリウムガスと塩化水素ガスとの混合ガスや塩化ガリウムガスと塩化水素ガスと水素ガスと塩素ガスとの混合ガス、塩化ガリウムガスと水素ガスと塩素ガスとの混合ガス、塩化ガリウムガスと水素ガスと塩素ガスと窒素ガスとの混合ガスを供給するように構成されても良い。
【０１４９】
また、本工程においては、上述したバリア膜形成工程と同様に不活性ガス供給源２６１７に代えて、水素ガス供給源を設けるように構成されても良い。
【０１５０】
また、本工程においては、上述した不活性ガス供給源２６１８に代えて、水素ガス供給源を設けるように構成されても良い。即ち、ＣＰ２Ｍｇ原料の気化用ガスとして水素ガスを用いるように構成されても良い。
【０１５１】
（キャップ膜形成工程）
次に図２に示すようにキャップ膜としてのＰ型半導体膜であるＰ型ドープト窒化ガリウム層、マグネシウムドープト窒化ガリウム（Ｍｇ-Ｄｏｐｅｄ  ＧａＮ）層２００８がマグネシウムドープト窒化アルミニウムガリウム層２００７上に形成される。処理室２０１内の温度が９００℃以上１１００℃以下の間の所定温度で安定維持され、かつ、処理室２０１内の圧力が６６Ｐａ以上１３３３０Ｐａ以下の間の所定の圧力、好ましくは、６６Ｐａ以上１３３３Ｐａ以下の間の圧力で安定維持された状態で、処理室２０１内に窒素含有ガスとしてのアンモニアガス、ガリウム含有ガスとしてのＴＭＧａガス、塩素含有ガスとしての塩化水素ガス、マグネシウム（Ｍｇ）ドーパントガスとしてのマグネシウム含有ガスであるビスシクロペンタディエニルマグネシウム（ＣＰ２Ｍｇ）ガスが供給され、ウエハ２００上にウエハ２００上にマグネシウム含有窒化ガリウム膜としてのマグネシウムドープト窒化ガリウム膜２００８が形成される。
【０１５２】
具体的には、図１に示すように、バルブ５２１、バルブ５２１１が引き続き開いた状態でアンモニアガスがアンモニアガス供給源２６１１から供給され、ＭＦＣ２４１１でその流量が調整される。その後、アンモニアガスは、第一ガス供給管８２１を経て、第一ノズル２３０１へ導入され、第一ガス供給口９３１から処理室２０１内に導入される。
【０１５３】
また、バルブ５２４、バルブ５２４２が開き、塩化水素ガスが塩化水素ガス供給源２６１４から供給され、ＭＦＣ２４１４２でその流量が調整される。その後、塩化水素ガスは、第四ガス供給管８２４、第五ガス供給管８２５を経て、第五ノズル２３０５へ導入され、第五ガス供給口９３５から処理室２０１内に導入される。また、バルブ５２６、バルブ５２５が開き不活性ガスが不活性ガス供給源２６１５から第一気化器２４１５へ供給され、第一気化器２４１５でＴＭＧａ原料を気化させる。その後、ＴＭＧａガスは、第五供給管８２５を経て、第五ノズル２３０５へ導入され、第五ガス供給口９３５から処理室２０１内に導入される。即ち、第五ガス供給口９３５から塩化水素ガスとＴＭＧａガスとの混合ガスが処理室２０１内へ供給される。
【０１５４】
また、バルブ５２４、バルブ５２４５が開き、塩化水素ガスが塩化水素ガス供給源２６１４から供給され、ＭＦＣ２４１４５でその流量が調整される。その後、塩化水素ガスは、第四ガス供給管８２４、第八ガス供給管８２８を経て、第八ノズル２３０８へ導入され、第八ガス供給口９３８から処理室２０１内に導入される。また、バルブ５２１２、バルブ５２１１が開き不活性ガスが不活性ガス供給源２６１８から第四気化器２４１８へ供給され、第四気化器２４１８でＣＰ２Ｍｇ原料を気化させる。その後、ＣＰ２Ｍｇガスは、第八供給管８２８を経て、第八ノズル２３０８へ導入され、第八ガス供給口９３８から処理室２０１内に導入される。即ち、第八ガス供給口９３８から塩化水素ガスとＣｐ２Ｍｇガスとの混合ガスが処理室２０１内へ供給される。
【０１５５】
塩化水素ガスとＴＭＧａガスとが処理室２０１内で分解等化学反応を起こし、塩化ガリウム（ＧａＣｌ３）ガスが形成される。その後、塩化ガリウムガスとアンモニアガスとＣｐ２Ｍｇガスとの反応により、ウエハ２００上のマグネシウムドープト窒化アルミニウムガリウム層２００７上に、マグネシウムドープト窒化ガリウム膜２００８が形成される。
【０１５６】
尚、好ましくは、アンモニアガスとＴＭＧａガスの流量比を１対１０以上〜１対５０の比率で処理室２０１内へ供給するように構成されると、より一層、ボート２１７の下端に保持されたウエハ２００面内でも均一な膜厚でマグネシウムドープト窒化ガリウム膜を形成しやすくすることができ、基板処理領域全域にある基板夫々でも均一な膜厚で膜を形成しやすくすることができる。さらに好ましくは、ＴＭＧａガスと塩化水素ガスの流量比を１対２〜１対５の比率で処理室２０１内へ供給するように構成されると、より一層、ボート２１７の下端に保持されたウエハ２００面内でも均一な膜厚でマグネシウムドープト窒化ガリウム膜を形成しやすくすることができ、基板処理領域全域にある基板夫々でも均一な膜厚でマグネシウムドープト窒化ガリウム膜を形成しやすくすることができる。
【０１５７】
本工程においては、下地用バッファ膜形成工程、Ｐ型半導体膜形成工程等の説明にて上述した効果のうち少なくとも１つ若しくは複数の効果と同様の効果と、以下に示す効果のうち少なくとも一つ若しくは複数の効果を奏する。
１）基板を処理室外へ搬出させることなく同一処理室内で、基板に下地用バッファ膜、窒化ガリウムエピ膜、Ｎ型半導体膜、発光膜、バリア膜、Ｐ型半導体膜、キャップ膜を形成することができるので、不純物や自然酸化膜等を各膜間へ介在させることなく良質な積層膜を形成することができ、かつ、スループットを向上させることができる。
【０１５８】
尚、本工程においては、上述したＰ型半導体膜形成工程と同様に第八ガスノズル２３０８内でＣＰ２Ｍｇガスと混合させるガスは、塩化水素ガスに代えて、塩素ガスと水素ガスとを用いるようにしても良い。
【０１５９】
また、本工程においては、上述したＰ型半導体膜形成工程と同様にアンモニアガスの供給に代えて、アンモニアガスと水素ガスと窒素ガスとの混合ガスや窒素ガス等の窒素含有ガスと水素ガス等の水素含有ガスとの混合ガスや他の窒素及び水素含有ガスを供給するようにしても良い。また、塩化水素ガスに代えて、塩素ガス等の塩素含有ガスと水素ガス等の水素含有ガスとの混合ガスや他の塩素及び水素含有ガスを用いるようにしても良い。また、ＴＭＧａガスと塩化水素ガスとの混合ガスに代えて、ＴＭＧａガスと塩化水素ガスと水素ガスと窒素ガスや、ＴＭＧａガスと水素ガスと窒素ガスとの混合ガス、ＴＭＧａガスと塩素ガスと水素ガスとの混合ガスやＴＭＧａガスと塩素ガスと水素ガスと窒素ガスとの混合ガスを供給するようにしても良い。また、ＴＭＧａガスに代えて、塩化ガリウム（ＧａＣｌ３）ガス等のガリウム含有ガスを用いるようにしても良いし、塩化ガリウムガスと塩化水素ガスとの混合ガスや塩化ガリウムガスと塩化水素ガスと水素ガスと塩素ガスとの混合ガス、塩化ガリウムガスと水素ガスと塩素ガスとの混合ガス、塩化ガリウムガスと水素ガスと塩素ガスと窒素ガスとの混合ガスを供給するようにしても良い。
【０１６０】
また、本工程においては、上述したＰ型半導体膜工程と同様に不活性ガス供給源２６１８に代えて、水素ガス供給源を設けるように構成されても良い。
【０１６１】
（ボートアンロード工程） 
キャップ膜形成工程における予め設定された時間が経過すると、バルブ５２３、バルブ５２３１が開き、不活性ガスが不活性ガス供給源２６１３から供給され、ＭＦＣ２４１３１でその流量が調整される。その後、不活性ガスは、第三ガス供給管８２３、第一ガス供給管８２１を経て、第一ノズル２３０１へ導入され、第一ガス供給口９３１から処理室２０１内に導入される。処理室２０１内が不活性ガスに置換されるとともに、処理室２０１内の圧力が常圧に復帰される。
【０１６２】
その後、ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９が下降されて、マニホールド２０９の下端が開口されるとともに、処理済ウエハ２００がボート２１７に保持された状態でマニホールド２０９の下端からプロセスチューブ２０３の外部に搬出（ボートアンロード）される。その後、処理済ウエハ２００はボート２１７より取出される（ウエハディスチャージ）。
【０１６３】
その後、処理済ウエハ２００は、基板処理装置１０１内でカセットやポッド等の基板収容器に収容され、基板収容器ごと基板処理装置１０１外へ搬出される。
【０１６４】
尚、上述したボートロード工程からボートアンロード工程までの一連の工程においては、種々の組合せや応用が可能である。
例えば、下地用バッファ膜形成工程を行った後にその他の膜形成工程を設けずにボートロード工程に移行するように構成されても良いし、下地用バッファ膜形成工程、窒化ガリウムエピ膜形成工程後にその他の膜形成工程を設けずにボートロード工程に移行するように構成されても良い。さらに、ボートロード工程とボートアンロード工程との間に、下地用バッファ膜形成工程、窒化ガリウムエピ膜形成工程、Ｎ型半導体膜形成工程、発光膜形成工程、バリア膜形成工程、Ｐ型半導体膜形成工程、キャップ膜形成工程のうちの１つの工程を設けるようにしても良いし、複数の工程を組合せて設けるように構成されても良い。その場合、第一ガス供給系８１１〜第九ガス供給系８１９や、第一ガス供給系８１１〜第九ガス供給系８１９を構成する種々の構成品は、必要に応じ、設けないように構成されても良い。
【０１６５】
（実施の形態２）
上述した実施の形態１における下地用バッファ膜形成工程、窒化ガリウムエピ膜形成工程、発光膜形成工程、バリア膜形成工程、Ｐ型半導体膜形成工程、キャップ膜形成工程等の膜形成工程では、第１ノズル２３０１の第１ガス供給口９３１からアンモニアガス、第５ノズル２３０５の第５ガス供給口９３５からＴＭＧａガスと塩化水素ガスとを処理室２０１内へ導入するように構成されている。このような形態においては、アンモニアガスやＴＭＧａガスと塩化水素ガスとの反応により生じる塩化ガリウムガス等が複数積載されたウエハ２００の中央部にまで至りにくく、ウエハ２００周縁部に比べてウエハ２００中央部の膜内Ｇａ成分が少なくなったり、膜が薄くなったりしてしまう場合がある。このような場合を解消するために本実施の形態２では、第１ノズル２３０１の第１ガス供給口９３１からアンモニアガス、第５ノズル２３０５の第５ガス供給口９３５からＴＭＧａガスと塩化水素ガスとを処理室２０１内へ導入する際に、第九ノズル２３０９の第九ガス供給口９３９からキャリアガスとして不活性ガスとしての窒素ガスもしくは水素ガスを処理室２０１内に導入し、基板処理領域２０６２におけるウエハ２００周縁から、Ｇａ成分をウエハ２００の中心部に至りやすくするように構成される。
【０１６６】
具体的には、図１に示すように、バルブ５２１、バルブ５２１１が開いた状態でアンモニアガスがアンモニアガス供給源２６１１から供給され、ＭＦＣ２４１１でその流量が調整される。その後、アンモニアガスは、第一ガス供給管８２１を経て、第一ノズル２３０１へ導入され、第一ガス供給口９３１から処理室２０１内に導入される。
【０１６７】
また、バルブ５２４、バルブ５２４２が開き、塩化水素ガスが塩化水素ガス供給源２６１４から供給され、ＭＦＣ２４１４２でその流量が調整される。その後、塩化水素ガスは、第四ガス供給管８２４、第五ガス供給管８２５を経て、第五ノズル２３０５へ導入され、第五ガス供給口９３５から処理室２０１内に導入される。また、バルブ５２６、バルブ５２５が開き不活性ガスが不活性ガス供給源２６１５から第一気化器２４１５へ供給され、第一気化器２４１５でＴＭＧａ原料を気化させる。その後、ＴＭＧａガスは、第五供給管８２５を経て、第五ノズル２３０５へ導入され、第五ガス供給口９３５から処理室２０１内に導入される。即ち、第五ガス供給口９３５から塩化水素ガスとＴＭＧａガスとの混合ガスが処理室２０１内へ供給される。
その際、バルブ５２１３、バルブ５２１３１は閉じた状態で、バルブ５２２とバルブ５２２６を開き、水素ガスが水素ガス供給源２６１２から供給され、ＭＦＣ２４１２６でその流量が調整される。その後、水素ガスは、第九供給管８２９を経て、第九ノズル２３０９へ導入され、第九ガス供給口９３９から処理室２０１内に導入される。
【０１６８】
塩化水素ガスとＴＭＧａガスとが処理室２０１内で分解等化学反応を起こし、塩化ガリウム（ＧａＣｌ３）ガスが形成される。その後、塩化ガリウムガスとアンモニアガスとジクロロシランガスとの反応、第九ガス供給口９３９からのキャリアガスとしての水素ガスの供給により、ウエハ２００の中央部にもＧａ成分を到達しやすくすることができ、ウエハ２００中央部の膜内Ｇａ成分を多くできたり、中央部の膜を厚くできたりする。すなわち、ウエハ２００の周縁にある第九ガス供給口９３９からウエハ２００間に向けてキャリアガスが供給されることで、Ｇａ成分がウエハ２００間にキャリアされることになり、結果として、ウエハ２００の膜質面内均一性や膜厚面内均一性を向上させることができる。  
なお、第九ガス供給口９３９からのキャリアガスの供給により、Ｇａ成分がウエハ２００の中央部に多くなりすぎることがあり、その場合、却って、ウエハ２００の膜質面内均一性や膜厚面内均一性を悪化させることになる。その場合には、好適には、第九ガス供給口９３９からのキャリアガスの供給を間欠的に実施するように構成されると良い。第九ガス供給口９３９からキャリアガスを供給しているタイミングでは、ウエハ２００の中央部にＧａ成分を到達しやすくすることができ、一方、第九ガス供給口９３９からキャリアガスを供給していないタイミングでは、ウエハ２００の周縁部にＧａ成分を到達させやすくすることができる。この作用を利用し、第九ガス供給口９３９からのキャリアガスの供給を間欠的に実施することで、ウエハ２００の膜質面内均一性や膜厚面内均一性を向上させることができる。
【０１６９】
なお、キャリアガスとしては、水素ガスに代えて、不活性ガスとしての窒素ガスを用いても良い。その場合、バルブ５２１３、バルブ５２１３１は閉じた状態で、バルブ５２３とバルブ５２３６を開き、不活性ガスが不活性ガス供給源２６１３から供給され、ＭＦＣ２４１３６でその流量が調整され、その後、不活性ガスが、第九供給管８２９を経て、第九ノズル２３０９へ導入され、第九ガス供給口９３９から処理室２０１内に導入されるようにすれば良い。また、本実施の形態では、第九ノズル２３０９の第九ガス供給口９３９から不活性ガスが供給されるような形態として説明したが、第九ノズル２３００に代えて、これと同様のノズルが個別に設けられ、この個別ノズルに設けられたガス供給口より不活性ガスを供給するように構成されても良い。即ち、個別のノズルとして、マニホールド２０９の側壁に対して垂直方向に延在され、かつ、上方に屈曲されて基板処理領域上端まで延在されるように設けられ、上端が閉塞され、側壁に複数個、例えば、多数個の第九ガス供給口が設けられたノズルを設けるように構成されても良い。
【０１７０】
（実施の形態３）
実施の形態３にかかる形態を図３に示す。本実施の形態が、実施の形態１と異なる点は、概ね、第九ガス供給系が、基板処理領域上端まで延在されるように設けられ、上端が閉塞され、側壁に複数個、例えば、多数個の第九ガス供給口が設けられたノズルに代えて、基板処理領域２０６２まで延在される、異なる長さの複数のノズルが備えられている点である。
【０１７１】
具体的には、図３に示すように、第九ガス供給系８１９２として、第十ノズル２３０９５、第十一ノズル２３０９６、第十二ノズル２３０９７等が備えられている。
【０１７２】
第十ノズル２３０９５、第十一ノズル２３０９６、第十二ノズル２３０９７は、それぞれ処理室２０１内の一端側である下端側から基板処理領域２０６２まで延在されるように設けられている。第十ノズル２３０９５、第十一ノズル２３０９６、第十二ノズル２３０９７は、マニホールド２０９の側壁に対して垂直方向に延在され、かつ、上方に屈曲して基板処理領域まで、夫々の長さを異ならせて延在されるように設けられている。第十ノズル２３０９５は、第十一ノズル２３０９６よりも短く、第十一ノズル２３０９７のほうが、第十ノズル２３０９５より上方まで延在されるように設けられている。また、第十一ノズル２３０９６は、第十二ノズル２３０９７よりも短く、第十二ノズル２３０９７のほうが、第十一ノズル２３０９６より上方まで延在されるように設けられている。
第十ノズル２３０９５、第十一ノズル２３０９６、第十二ノズル２３０９７それぞれの先端は開口されて、それぞれ、第十ガス供給口９３９５、第十一ガス供給口９３９６、第十二ガス供給口９３９７が形成されている。
【０１７３】
第十ノズル２３０９５は、第九ガス供給管８２９２に接続されている。第九ガス供給管８２９２の第十ノズル２３０９５との接続側と反対側である上流側には、ガス流量制御器としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）２４１９５が第十三開閉体１２としてのバルブ６２１３５を介して接続されている。第九ガス供給管８２９２のＭＦＣ２４１９５との接続側と反対側である上流側は、第十三開閉体１１としてのバルブ６２１３９を介して、シリコン（Ｓｉ）含有ガス供給源２６１９２が接続されている。
【０１７４】
第十一ノズル２３０９６は、第九ガス供給管８２９２に接続されている。第九ガス供給管８２９２の第十一ノズル２３０９６との接続側と反対側である上流側には、ガス流量制御器としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）２４１９６が第十三開閉体１３としてのバルブ６２１３６を介して接続されている。第九ガス供給管８２９２のＭＦＣ２４１９６との接続側と反対側である上流側は、ＭＦＣ２４１９５とバルブ６２１３９との間で接続されている。すなわち、第九ガス供給管８２９２のＭＦＣ２４１９６との接続側と反対側である上流側は、バルブ６２１３９を介して、シリコン（Ｓｉ）含有ガス供給源２６１９２が接続されている。
【０１７５】
第十二ノズル２３０９７は、第九ガス供給管８２９２に接続されている。第九ガス供給管８２９２の第十二ノズル２３０９７との接続側と反対側である上流側には、ガス流量制御器としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）２４１９７が第十三開閉体１４としてのバルブ６２１３７を介して接続されている。第九ガス供給管８２９２のＭＦＣ２４１９７との接続側と反対側である上流側は、ＭＦＣ２４１９５とバルブ６２１３９との間で接続されている。すなわち、第九ガス供給管８２９２のＭＦＣ２４１９７との接続側と反対側である上流側は、バルブ６２１３９を介して、シリコン（Ｓｉ）含有ガス供給源２６１９２が接続されている。
【０１７６】
第九ガス供給管８２９２の第十ノズル２３０９５とバルブ６２１３５との間には、第二ガス供給管８２２２が接続されている。第二ガス供給管８２２２の第九ガス供給管８２９２との接続側と反対側である上流側には、ガス流量制御器としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）２４１２６５が第二開閉体４としてのバルブ５２２６５を介して接続されている。第二ガス供給管８２２２のＭＦＣ２４１２６５との接続側と反対側である上流側は、バルブ５２２２を介して、水素ガス供給源２６１２２に接続されている。
【０１７７】
第九ガス供給管８２９２の第十ノズル２３０９５とバルブ６２１３５との間には、第三ガス供給管８２３２が接続されている。第三ガス供給管８２３２の第九ガス供給管８２９２との接続側と反対側である上流側には、ガス流量制御器としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）２４１３６５が第三開閉体４としてのバルブ５２３６５を介して接続されている。第三ガス供給管８２３２のＭＦＣ２４１３６５との接続側と反対側である上流側は、バルブ５２３２を介して、不活性ガス供給源２６１３２に接続されている。
【０１７８】
第九ガス供給管８２９２の第十ノズル２３０９５とバルブ６２１３５との間には、第四ガス供給管８２４２が接続されている。第四ガス供給管８２４２の第九ガス供給管８２９２との接続側と反対側である上流側には、ガス流量制御器としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）２４１４６５が第四開閉体４としてのバルブ５２４６５を介して接続されている。第四ガス供給管８２４２のＭＦＣ２４１４６５との接続側と反対側である上流側は、バルブ５２４２を介して、塩化水素ガス供給源２６１４２に接続されている。
【０１７９】
第九ガス供給管８２９２の第十一ノズル２３０９６とバルブ６２１３６との間には、第二ガス供給管８２２２が接続されている。第二ガス供給管８２２２の第九ガス供給管８２９２との接続側と反対側である上流側には、ガス流量制御器としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）２４１２６６が第二開閉体５としてのバルブ５２２６６を介して接続されている。第二ガス供給管８２２２のＭＦＣ２４１２６６との接続側と反対側である上流側は、バルブ５２２２を介して、水素ガス供給源２６１２２に接続されている。
【０１８０】
第九ガス供給管８２９２の第十一ノズル２３０９６とバルブ６２１３６との間には、第三ガス供給管８２３２が接続されている。第三ガス供給管８２３２の第九ガス供給管８２９２との接続側と反対側である上流側には、ガス流量制御器としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）２４１３６６が第三開閉体５としてのバルブ５２３６６を介して接続されている。第三ガス供給管８２３２のＭＦＣ２４１３６６との接続側と反対側である上流側は、バルブ５２３２を介して、不活性ガス供給源２６１３２に接続されている。
【０１８１】
第九ガス供給管８２９２の第十一ノズル２３０９６とバルブ６２１３６との間には、第四ガス供給管８２４２が接続されている。第四ガス供給管８２４２の第九ガス供給管８２９２との接続側と反対側である上流側には、ガス流量制御器としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）２４１４６６が第四開閉体５としてのバルブ５２４６６を介して接続されている。第四ガス供給管８２４２のＭＦＣ２４１４６６との接続側と反対側である上流側は、バルブ５２４２を介して、塩化水素ガス供給源２６１４２に接続されている。
【０１８２】
第九ガス供給管８２９２の第十二ノズル２３０９７とバルブ６２１３７との間には、第二ガス供給管８２２２が接続されている。第二ガス供給管８２２２の第九ガス供給管８２９２との接続側と反対側である上流側には、ガス流量制御器としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）２４１２６７が第二開閉体６としてのバルブ５２２６７を介して接続されている。第二ガス供給管８２２２のＭＦＣ２４１２６７との接続側と反対側である上流側は、バルブ５２２２を介して、水素ガス供給源２６１２２に接続されている。
【０１８３】
第九ガス供給管８２９２の第十二ノズル２３０９７とバルブ６２１３７との間には、第三ガス供給管８２３２が接続されている。第三ガス供給管８２３２の第九ガス供給管８２９２との接続側と反対側である上流側には、ガス流量制御器としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）２４１３６７が第三開閉体６としてのバルブ５２３６７を介して接続されている。第三ガス供給管８２３２のＭＦＣ２４１３６７との接続側と反対側である上流側は、バルブ５２３２を介して、不活性ガス供給源２６１３２に接続されている。
【０１８４】
第九ガス供給管８２９２の第十二ノズル２３０９７とバルブ６２１３７との間には、第四ガス供給管８２４２が接続されている。第四ガス供給管８２４２の第九ガス供給管８２９２との接続側と反対側である上流側には、ガス流量制御器としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）２４１４６７が第四開閉体６としてのバルブ５２４６７を介して接続されている。第四ガス供給管８２４２のＭＦＣ２４１４６７との接続側と反対側である上流側は、バルブ５２４２を介して、塩化水素ガス供給源２６１４２に接続されている。
【０１８５】
このような構成において、実施の形態１や実施の形態２で上述した下地用バッファ膜形成工程、窒化ガリウムエピ膜形成工程、発光膜形成工程、バリア膜形成工程、Ｐ型半導体膜形成工程、キャップ膜形成工程等の膜形成工程の第九ノズル２３０９の第九ガス供給口９３９から供給する形態に代えて、第十ノズル２３０９５の第十ガス供給口９３９５、第十一ノズル２３０９６
の第十一ガス供給口９３９６、第十二ノズル２３０９７の第十二ガス供給口９３９７それぞれから、ガスが供給されるようにすると、実施の形態１や実施の形態２で上述したのと同様の効果を奏することができる。
【０１８６】
（その他の実施の形態）
その他の実施の形態として、実施の形態１、実施の形態２で上述した第九ノズル２３０９と、実施の形態３で上述した第十ノズル９３９５、第十一ノズル９３９６、第十二ノズル９３９７いずれもが設けられるように構成されても良い。
【０１８７】
以上のように、本発明は、特許請求の範囲に記載した事項を特徴とするが、さらに次のような実施態様が含まれる。
【０１８８】
（実施態様１）
処理室内の基板処理領域に複数の基板が搬入される工程と、
前記処理室内の前記基板処理領域が加熱維持され、前記処理室内の前記基板処理領域外に設けられた第一ガス供給口から窒素含有ガスが供給され、前記第一ガス供給口よりも前記基板処理領域側に設けられた第二ガス供給口から金属含有ガスが供給され、前記複数の基板に窒素及び金属含有膜が形成される工程と、を有する膜の形成方法。
（実施態様２）
前記窒素及び金属含有膜が形成される工程では、前記処理室内の前記基板処理領域内であって前記複数の基板の周縁側方から不活性ガスが供給される請求項１の膜の形成方法。
（実施態様３）
前記複数の基板の周縁側方からの不活性ガスの供給は、間欠的に実施される請求項２の膜の形成方法。
（実施態様４）
処理室内の基板処理領域に複数の基板が搬入される工程と、
前記処理室内の前記基板処理領域が加熱維持され、前記処理室内の前記基板処理領域外から窒素含有ガスと金属含有ガスとが供給され、前記処理室内の前記基板処理領域内からシリコン含有ガスが供給されて、前記複数の基板にシリコン、窒素及び金属含有膜が形成される工程と、を有する膜の形成方法。
（実施態様５）
複数の基板を該基板の主面に対し垂直方向に所定の間隔で積重して保持された状態の基板保持具が処理室へ搬入される工程と、
前記処理室の前記複数の基板が保持された第１領域を既定の温度で加熱維持され、前記処理室内であって前記処理室内の前記第１領域外にある第１ガス供給部から前記処理室内へ窒素含有ガスが供給され、前記処理室内に設けられた前記第１ガス供給部から前記窒素含有ガスが供給される位置よりも前記処理室内の前記第１領域側に設けられた第２ガス供給部から前記処理室に金属元素含有ガスが供給され、前記処理室内であって前記第１領域内にある第３ガス供給部から前記処理室にシリコン含有ガスが供給され、前記基板保持具に保持された前記複数の基板にシリコン、窒素及び金属含有膜が形成される工程と、を有する膜の形成方法。
（実施態様６）
基板処理領域を有し、該基板処理領域で複数の基板を処理する処理室と、
前記基板処理領域を加熱維持する加熱装置と、
前記基板処理領域外に第一ガス供給口が設けられ、該第一ガス供給口から前記処理室内へ窒素含有ガスを供給する第一ガス供給系と、
前記基板処理領域外であって、前記第一ガス供給口よりも前記基板処理領域側に第二ガス供給口が設けられ、該第二ガス供給口から前記処理室内へ金属含有ガスを供給する第二ガス供給系と、
前記基板処理領域を加熱維持し、前記第一ガス供給口から前記窒素含有ガスを供給し、前記第二ガス供給口から金属含有ガスを供給し、前記基板処理領域の複数の基板に窒素及び金属含有膜を形成するように前記加熱装置、前記第一ガス供給系および前記第二ガス供給系を制御する制御部と、を有する基板処理装置。
【産業上の利用可能性】
【０１８９】
本発明は、一度に処理する基板の枚数を増大させ、生産性を向上させることができる膜の形成方法および基板処理装置に利用することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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