JP2011205059A - Method of manufacturing semiconductor device, method of manufacturing substrate and substrate processing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板を処理する工程を有する半導体装置の製造方法及び基板製造方法及び基板処理装置に関して、特に、炭化ケイ素（ＳｉＣ）膜を基板上に成膜する工程を有する、半導体装置の製造方法及び基板製造方法及び基板処理装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device manufacturing method, a substrate manufacturing method, and a substrate processing apparatus including a step of processing a substrate, and in particular, a method of manufacturing a semiconductor device including a step of forming a silicon carbide (SiC) film on a substrate. And a substrate manufacturing method and a substrate processing apparatus.
炭化珪素は特に、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、炭化珪素はシリコン（Ｓｉ）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。 Silicon carbide is particularly attracting attention as an element material for power devices. On the other hand, it is known that silicon carbide is more difficult to produce a crystal substrate and a device than silicon (Si).
従来の炭化珪素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、基板上にＳｉＣエピタキシャル膜を成長させた。 In a conventional semiconductor manufacturing apparatus for forming a silicon carbide film, a plurality of substrates are arranged in a plane on a plate-shaped susceptor, heated to 1500 ° C. to 1800 ° C., and a source gas used for film formation is reacted from one place. The SiC epitaxial film was grown on the substrate by supplying it into the room.
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炭化珪素膜成長の不安定化、これらの課題を解決するためにサセプタの基板を保持する面を下方に向くよう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。 In Patent Document 1, deposition of deposits due to source gas on the surface facing the susceptor and destabilization of silicon carbide film growth due to generation of source gas convection, in order to solve these problems, A vacuum film forming apparatus and a thin film forming method are disclosed in which a surface for holding a substrate is arranged to face downward.
しかしながら、従来の技術においては、いくつかの問題点がある。まず、多数枚の基板を処理する場合や、図１１に示すように基板の径が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、また原料ガスは一箇所から供給される構成となっているため、反応室中のガス濃度分布が均一でなく、ウエ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℃と高温で行われるため、ウエハ面内の温度制御が困難であること、炭化珪素膜中に不純物を均一にドーピング（ｄｏｐｉｎｇ）することが困難であること等が挙げられる。 However, there are some problems in the prior art. First, when processing a large number of substrates, or when the substrate diameter is increased as shown in FIG. 11, it is necessary to increase the susceptor, and the floor area of the reaction chamber is increased. Since the gas concentration distribution in the reaction chamber is not uniform, the thickness of the film formed on the wafer is not uniform, and further when the SiC epitaxial film is grown, 1500 is provided. Since it is performed at a high temperature of 1 to 1800 ° C., it is difficult to control the temperature in the wafer surface, and it is difficult to dope impurities uniformly in the silicon carbide film.
本発明は上述の問題点を解決し、複数枚の基板に不純物が均一にドーピングされた炭化珪素膜を成膜することができる半導体製造装置及び基板の製造方法及び基板処理装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above problems and provides a semiconductor manufacturing apparatus, a substrate manufacturing method, and a substrate processing apparatus capable of forming a silicon carbide film in which impurities are uniformly doped on a plurality of substrates. Objective.
本発明の一態様によれば、複数の基板が所定の間隔で積層される反応室と、前記複数の基板が積層される領域に延在されて設けられる第１のガス供給ノズルと、前記複数の基板が積層される領域に延在され、前記第１のガス供給ノズルと異なる位置に設けられる第２のガス供給ノズルと、前記第１のガス供給ノズルの前記基板の主面と平行であって、前記第２のガス供給ノズルの方向に１箇所以上分岐され、1以上の第１のガス供給口を有する第１の分岐ノズルと、前記第２のガス供給ノズルの前記基板の主面と平行であって、前記第１のガス供給ノズルの方向に１箇所以上分岐され、1以上の第２のガス供給口を有する第２の分岐ノズルと、を備え、前記第１のガス供給口と前記第２のガス供給口とが、前記複数の基板が積層される方向に隣接するように設けられた基板処理装置における半導体装置の製造方法であって、前記複数の基板を反応室内に搬入する工程と、前記第１のガス供給口から、少なくともシリコン含有ガスと塩素含有ガスと、もしくは、シリコンと塩素含有ガスを供給し、前記第２のガス供給口から、少なくとも炭素含有ガスと還元ガスとを供給し、前記基板に炭化珪素膜を成膜する工程と、を有する半導体装置の製造方法を提供する。 According to one aspect of the present invention, a reaction chamber in which a plurality of substrates are stacked at a predetermined interval, a first gas supply nozzle provided to extend in a region in which the plurality of substrates are stacked, and the plurality A second gas supply nozzle extending in a region where the substrate is stacked and provided at a position different from the first gas supply nozzle, and parallel to a main surface of the substrate of the first gas supply nozzle. A first branch nozzle having one or more first gas supply ports branched in the direction of the second gas supply nozzle, and a main surface of the substrate of the second gas supply nozzle; A second branch nozzle which is parallel and has one or more branches in the direction of the first gas supply nozzle and has one or more second gas supply ports; and the first gas supply port; The second gas supply port is adjacent to the direction in which the plurality of substrates are stacked. A method of manufacturing a semiconductor device in a substrate processing apparatus provided to perform the step of carrying the plurality of substrates into a reaction chamber, and at least a silicon-containing gas and a chlorine-containing gas from the first gas supply port Or supplying a silicon and chlorine-containing gas, supplying at least a carbon-containing gas and a reducing gas from the second gas supply port, and forming a silicon carbide film on the substrate. A manufacturing method is provided.
本発明の他の態様によれば、複数の基板が所定の間隔で積層される反応室と、前記反応室内に少なくともシリコン含有ガスと塩素含有ガスと、もしくは、シリコンと塩素含有ガスを供給する第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、前記複数の基板が積層される領域に延在されて設けられる第１のガス供給ノズルと、前記第１のガス供給ノズルと異なる位置であり、前記複数の基板が積層される領域に延在されて設けられる第２のガス供給ノズルと、前記第１のガス供給ノズルの前記基板の主面と平行であって、前記第２のガス供給ノズルの方向に１箇所以上分岐され、1以上の第１のガス供給口を有する第１の分岐ノズルと、前記第２のガス供給ノズルの前記基板の主面と平行であって、前記第１のガス供給ノズルの方向に１箇所以上分岐され、1以上の第２のガス供給口を有する第２の分岐ノズルと、前記第１のガス供給系は、前記第１のガス供給口から少なくとも前記シリコン含有ガスと前記塩素含有ガスと、もしくは、シリコンおよび塩素含有ガスを前記反応室内へ供給し、前記第２のガス供給系は、前記第２のガス供給口から少なくとも前記炭素含有ガスと前記還元ガスとを前記反応室内へ供給し、前記基板に炭化珪素膜が形成されるよう制御するコントローラと、を備え、前記第１のガス供給口と前記第２のガス供給口とが、前記複数の基板が積層される方向に隣接するように設けられている基板処理装置を提供する。 According to another aspect of the present invention, a reaction chamber in which a plurality of substrates are stacked at a predetermined interval, and at least a silicon-containing gas and a chlorine-containing gas or a silicon and chlorine-containing gas are supplied into the reaction chamber. 1 gas supply system, a second gas supply system for supplying at least a carbon-containing gas and a reducing gas into the reaction chamber, and a first gas provided extending in a region where the plurality of substrates are stacked. A supply nozzle, a second gas supply nozzle provided at a position different from the first gas supply nozzle and extending in a region where the plurality of substrates are stacked, and the first gas supply nozzle A first branch nozzle that is parallel to the main surface of the substrate and is branched at one or more points in the direction of the second gas supply nozzle and has one or more first gas supply ports; and the second gas supply Flat with the main surface of the substrate of the nozzle A second branch nozzle that is one or more branches in the direction of the first gas supply nozzle and has one or more second gas supply ports; and the first gas supply system includes: At least the silicon-containing gas and the chlorine-containing gas, or silicon and chlorine-containing gas are supplied into the reaction chamber from one gas supply port, and the second gas supply system is connected to the second gas supply port. A controller for supplying at least the carbon-containing gas and the reducing gas into the reaction chamber and controlling the substrate to form a silicon carbide film, the first gas supply port and the second gas. Provided is a substrate processing apparatus in which a supply port is provided adjacent to a direction in which the plurality of substrates are stacked.
更に本発明の他の態様によれば、複数の基板が所定の間隔で積層される反応室と、前記複数の基板が積層される領域に延在されて設けられる第１のガス供給ノズルと、前記複数の基板が積層される領域に延在され、前記第１のガス供給ノズルと異なる位置に設けられる第２のガス供給ノズルと、前記第１のガス供給ノズルの前記基板の主面と平行であって、前記第２のガス供給ノズルの方向に１箇所以上分岐され、1以上の第１のガス供給口を有する第１の分岐ノズルと、前記第２のガス供給ノズルの前記基板の主面と平行であって、前記第１のガス供給ノズルの方向に１箇所以上分岐され、1以上の第２のガス供給口を有する第２の分岐ノズルと、を備え、前記第１のガス供給口と前記第２のガス供給口とが、前記複数の基板が積層される方向に隣接するように設けられた基板処理装置における基板製造方法であって、前記複数の基板を反応室内に搬入する工程と、前記第１のガス供給口から、少なくともシリコン含有ガスと塩素含有ガスと、もしくは、シリコンと塩素含有ガスを供給し、前記第２のガス供給口から、少なくとも炭素含有ガスと還元ガスとを供給し、前記基板に炭化珪素膜を成膜する工程と、を有する基板製造方法を提供する。 Furthermore, according to another aspect of the present invention, a reaction chamber in which a plurality of substrates are stacked at a predetermined interval, a first gas supply nozzle provided to extend to a region in which the plurality of substrates are stacked, A second gas supply nozzle extending in a region where the plurality of substrates are stacked and provided at a position different from the first gas supply nozzle; and parallel to a main surface of the substrate of the first gas supply nozzle. A first branch nozzle branched at one or more points in the direction of the second gas supply nozzle and having one or more first gas supply ports; and a main of the substrate of the second gas supply nozzle. A second branch nozzle that is parallel to the surface and is branched at one or more locations in the direction of the first gas supply nozzle and has one or more second gas supply ports, and the first gas supply A port and the second gas supply port are stacked on the plurality of substrates. A substrate manufacturing method in a substrate processing apparatus provided so as to be adjacent to the substrate, the step of carrying the plurality of substrates into a reaction chamber, and at least a silicon-containing gas and a chlorine-containing gas from the first gas supply port Or supplying a silicon and chlorine-containing gas, supplying at least a carbon-containing gas and a reducing gas from the second gas supply port, and forming a silicon carbide film on the substrate. Provide a method.
本発明によれば、基板に均一に炭化珪素膜を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。 According to the present invention, a semiconductor manufacturing apparatus capable of uniformly forming a silicon carbide film on a substrate can be provided.
[第１実施形態]
次に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る炭化珪素エピタキシャル膜を成膜する半導体製造装置１０の一例であり、斜視図にて示す。この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。半導体製造装置１０には、例えば、シリコン又は炭化珪素等で構成された基板としてのウエハ１４を収納する基板収納器としてフープ（以下、ポッドという）１６が、ウエハキャリアとして使用される。この筐体１２の正面側には、ポッドステージ１８が配置されており、このポッドステージ１８にポッド１６が搬送される。ポッド１６には、例えば２５枚のウエハ１４が収納され、蓋が閉じられた状態でポッドステージ１８に載置される。
[First embodiment]
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an example of a semiconductor manufacturing apparatus 10 for forming a silicon carbide epitaxial film according to the first embodiment of the present invention, and is shown in a perspective view. The semiconductor manufacturing apparatus 10 as the substrate processing apparatus is a batch type vertical heat treatment apparatus, and includes a housing 12 in which main parts are arranged. In the semiconductor manufacturing apparatus 10, for example, a hoop (hereinafter referred to as a pod) 16 is used as a wafer carrier as a substrate container for storing a wafer 14 as a substrate made of silicon or silicon carbide. A pod stage 18 is disposed on the front side of the housing 12, and the pod 16 is conveyed to the pod stage 18. For example, 25 wafers 14 are stored in the pod 16 and placed on the pod stage 18 with the lid closed.
筐体１２内の正面側であって、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。また、このポッド搬送装置２０の近傍にはポッド搬送装置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。ポッド搬送装置２２はポッドオープナ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ように構成されている。基板枚数検知器２６はポッドオープナ２４に隣接して配置される。ポッド搬送装置２０はポッドステージ１８とポッド搬送装置２２とポッドオープナ２４との間でポッド１６を搬送する。ポッドオープナ２４はポッド１６の蓋を開けるものであり、基板枚数検知器２６は蓋を開けられたポッド１６内のウエハ１４の枚数を検知する。 A pod transfer device 20 is arranged on the front side in the housing 12 and at a position facing the pod stage 18. In the vicinity of the pod transfer device 20, a pod transfer device 22, a pod opener 24, and a substrate number detector 26 are arranged. The pod transfer device 22 is arranged above the pod opener 24 and configured to hold a plurality of pods 16 mounted thereon. The substrate number detector 26 is disposed adjacent to the pod opener 24. The pod transfer device 20 transfers the pod 16 among the pod stage 18, the pod transfer device 22, and the pod opener 24. The pod opener 24 opens the lid of the pod 16, and the substrate number detector 26 detects the number of wafers 14 in the pod 16 with the lid opened.
筐体１２内には基板移載機２８、基板支持具としてのボート３０が配置されている。基板移載機２８は、アーム（ツィーザ）３２を有し、図示しない駆動手段により、上下回転動作が可能な構造になっている。アーム３２は例えば５枚のウエハを取り出すことができ、このアーム３２を動かすことにより、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間にてウエハ１４を搬送する。 A substrate transfer device 28 and a boat 30 as a substrate support are disposed in the housing 12. The substrate transfer machine 28 has an arm (tweezer) 32 and has a structure that can be rotated up and down by a driving means (not shown). For example, the arm 32 can take out five wafers, and by moving the arm 32, the wafer 14 is transferred between the pod 16 and the boat 30 placed at the position of the pod opener 24.
ボート３０は例えばカーボングラファイト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１４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縦方向に積み上げて保持するように構成されている。なお、ボート３０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盤形状の断熱部材としてのボート断熱部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ように構成されている（図２参照）。 The boat 30 is made of a heat-resistant material such as carbon graphite or silicon carbide, and is configured so that a plurality of wafers 14 are aligned in a horizontal posture and aligned with each other and stacked and held vertically. Has been. In addition, a boat heat insulating portion 34 as a disk-shaped heat insulating member made of a heat resistant material such as quartz or silicon carbide is disposed at the lower part of the boat 30, and heat from the heated body 48 described later is processed. It is comprised so that it may become difficult to be transmitted to the downward side of the furnace 40 (refer FIG. 2).
筐体１２内の背面側上部には処理炉４０が配置されている。この処理炉４０内に複数枚のウエハ１４を装填したボート３０が搬入され熱処理が行われる。 A processing furnace 40 is disposed in the upper part on the back side in the housing 12. The boat 30 loaded with a plurality of wafers 14 is loaded into the processing furnace 40 and subjected to heat treatment.
図２及び図３は炭化珪素エピタキシャル膜を成膜する半導体製造装置１０の処理炉４０の側面断面図及び上面断面図を示す。なお、少なくともシリコン含有ガスと塩素含有ガスとを供給する第１のガス供給口６８を有するガス供給ノズル６０、少なくとも炭素含有ガスと還元ガスとして例えば水素ガスと例えばｎ型不純物を含有するドーピングガスとを供給する第２のガス供給口７２を有するガス供給ノズル７０、及び排気口９０を代表例としてそれぞれが１つずつ図示されている。また反応室を形成する反応管４２と断熱材５４との間に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。 2 and 3 show a side sectional view and a top sectional view of the processing furnace 40 of the semiconductor manufacturing apparatus 10 for forming a silicon carbide epitaxial film. In addition, a gas supply nozzle 60 having a first gas supply port 68 for supplying at least a silicon-containing gas and a chlorine-containing gas, at least a carbon-containing gas and a reducing gas such as hydrogen gas and a doping gas containing n-type impurities, for example. A gas supply nozzle 70 having a second gas supply port 72 and an exhaust port 90 are shown as representative examples. Also shown are a third gas supply port 360 and a second gas exhaust port 390 for supplying an inert gas between the reaction tube 42 and the heat insulating material 54 forming the reaction chamber.
処理炉４０は、例えば円筒形状の反応室４４を形成する反応管４２を備える。反応管４２は、石英または炭化珪素等の耐熱材料で構成されており、上端が閉塞し下端が開口した例えば円筒形状に形成されている。反応管４２の内側の筒中空部には、反応室４４が形成されており、シリコン又は炭化珪素等で構成された基板としてウエハ１４をボート３０によって水平姿勢でかつ互いに中心を揃えた状態で整列させて縦方向に積み上げて保持した状態で収納可能に構成されている。 The processing furnace 40 includes a reaction tube 42 that forms, for example, a cylindrical reaction chamber 44. The reaction tube 42 is made of a heat-resistant material such as quartz or silicon carbide, and is formed in, for example, a cylindrical shape having a closed upper end and an opened lower end. A reaction chamber 44 is formed in a hollow cylindrical portion inside the reaction tube 42, and the wafers 14 are aligned in a horizontal posture and aligned with each other by the boat 30 as a substrate made of silicon or silicon carbide. It is configured so that it can be stored while being stacked and held in the vertical direction.
反応管４２の下方には、この反応管４２と同心円状にマニホールドが配設されている。マニホールドはたとえばステンレス等で構成されており、上端及び下端が開口した円筒形状に形成されている。このマニホールドは反応管４２を支持するように設けられている。なお、このマニホールドと反応管４２との間にはシール部材としてＯリングが設けられている。このマニホールドが図示しない保持体に支持されることにより、反応管４２は垂直に据えつけられた状態になっている。この反応管４２とマニホールドにより反応容器が形成されている。 Below the reaction tube 42, a manifold is disposed concentrically with the reaction tube 42. The manifold is made of, for example, stainless steel and is formed in a cylindrical shape with an upper end and a lower end opened. This manifold is provided to support the reaction tube 42. An O-ring is provided as a seal member between the manifold and the reaction tube 42. The manifold is supported by a holding body (not shown), so that the reaction tube 42 is installed vertically. A reaction vessel is formed by the reaction tube 42 and the manifold.
処理炉４０は加熱される被加熱体４８を備える。被加熱体４８は反応室４４内に配設されており、この被加熱体４８は反応管４２の外側に設けられた誘導コイル５０により発生される磁場によって加熱される構成となっている。被加熱体４８が発熱することにより、被加熱体４８の内側が加熱される。 The processing furnace 40 includes a heated body 48 to be heated. The heated body 48 is disposed in the reaction chamber 44, and the heated body 48 is heated by a magnetic field generated by an induction coil 50 provided outside the reaction tube 42. As the heated body 48 generates heat, the inside of the heated body 48 is heated.
被加熱体４８の近傍には、反応室４４内の温度を検出する温度検出体として図示しない温度センサが設けられている。誘導コイル５０及び温度センサには、電気的に温度制御部５２が接続されており、温度センサにより検出された温度情報に基づき誘導コイル５０への通電具合を調節することにより被加熱体４８の内側の温度が所定の温度分布となるよう所定のタイミングにて制御するように構成されている（図４参照）。 In the vicinity of the object to be heated 48, a temperature sensor (not shown) is provided as a temperature detector for detecting the temperature in the reaction chamber 44. A temperature control unit 52 is electrically connected to the induction coil 50 and the temperature sensor, and the inside of the object to be heated 48 is adjusted by adjusting the power supply to the induction coil 50 based on the temperature information detected by the temperature sensor. The temperature is controlled at a predetermined timing so as to have a predetermined temperature distribution (see FIG. 4).
なお、好ましくは、反応室４４内において第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、被加熱体４８とウエハ１４との間には構造物４００を設けることが良い。例えば、図３に示すように、対向する位置にそれぞれ構造物４００を設ける。構造物４００としては、好ましくは、断熱材、一例としてカーボンフェルト等で構成すると、処理炉の耐熱性を向上したり、例えば構造物４００が劣化することによるパーティクルが発生したりすることを抑制することができる。 Preferably, a structure is provided between the first and second gas supply nozzles 60 and 70 and the first gas exhaust port 90 in the reaction chamber 44 and between the heated object 48 and the wafer 14. An object 400 is preferably provided. For example, as shown in FIG. 3, the structures 400 are provided at the opposing positions. The structure 400 is preferably made of a heat insulating material, for example, carbon felt as an example, to improve the heat resistance of the processing furnace, or to suppress generation of particles due to deterioration of the structure 400, for example. be able to.
被加熱体４８と反応管４２の間には、例えば誘導加熱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、この断熱材５４を設けることにより、被加熱体４８の熱が反応管４２あるいは反応管４２の外側へ伝達するのを抑制することができる。 Between the body to be heated 48 and the reaction tube 42, for example, a heat insulating material 54 made of carbon felt or the like that is not easily heated by induction is provided, and by providing this heat insulating material 54, the heat of the body to be heated 48 is transferred to the reaction tube. 42 or transmission to the outside of the reaction tube 42 can be suppressed.
また、誘導コイル５０の外側には、反応室４４内の熱が外側に伝達するのを抑制するための、例えば水冷構造である外側断熱壁が反応室４４を囲むように設けられている。更に、外側断熱壁の外側には、誘導コイル５０により発生された磁場が外側に漏れるのを防止する磁気シールドが設けられている。 In addition, an outer heat insulating wall having, for example, a water cooling structure is provided outside the induction coil 50 so as to suppress the heat in the reaction chamber 44 from being transmitted to the outside so as to surround the reaction chamber 44. Further, a magnetic shield that prevents the magnetic field generated by the induction coil 50 from leaking outside is provided outside the outer heat insulating wall.
図２に示すように、加熱体４８とウエハ１４との間に設置され、少なくともシリコン含有ガスと塩素含有ガスとを供給しガス供給ノズル６０に少なくとも１つ設けられる第１のガス供給口６８及び第１のガス供給ノズルとは異なる箇所であり、反応室内に設けられた第２のガス供給ノズル７０に少なくとも１つ設けられ、少なくとも炭素含有ガスと還元ガスとして例えば、水素ガスと、不純物ガスとして、例えば、ｎ型不純物ガスとを供給する第２のガス供給口７２、第１のガス排気口９０、また反応管４２と断熱材５４との間に、第３のガス供給口３６０、第２のガス排気口３９０が配置されている。それぞれについて詳細に説明をする。 As shown in FIG. 2, a first gas supply port 68 installed between the heating body 48 and the wafer 14 and supplying at least a silicon-containing gas and a chlorine-containing gas and provided in at least one gas supply nozzle 60 and At least one second gas supply nozzle 70 provided in the reaction chamber is different from the first gas supply nozzle, and includes at least carbon-containing gas and reducing gas, for example, hydrogen gas and impurity gas. For example, the second gas supply port 72 for supplying the n-type impurity gas, the first gas exhaust port 90, and the third gas supply port 360, the second gas exhaust port 90, between the reaction tube 42 and the heat insulating material 54. The gas exhaust port 390 is disposed. Each will be described in detail.
少なくともシリコン含有ガスとして例えばシラン（ＳｉＨ４）ガス、塩素含有ガスとして例えば塩化水素（ＨＣｌ）ガスと、を第１のガス供給ノズル６０を流通して供給する第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、被加熱体４８の内側に設けられており、第１のガス供給ノズル６０はマニホールドを貫通するようにマニホールドに取り付けられている。なお、第１のガス供給ノズル６０は複数本設けても良い。 For example, the first gas supply port 68 that supplies at least silicon (SiH 4 ) gas as the silicon-containing gas and hydrogen chloride (HCl) gas as the chlorine-containing gas through the first gas supply nozzle 60, for example, The first gas supply nozzle 60 is made of carbon graphite and is provided inside the heated body 48, and is attached to the manifold so as to penetrate the manifold. A plurality of first gas supply nozzles 60 may be provided.
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。この第１のガスライン２２２は、例えば、シランガスと塩化水素ガスとをそれぞれに対し流量制御器（流量制御手段）としてのマスフローコントローラ（Ｍａｓｓ Ｆｌｏｗ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ、以下、ＭＦＣとする。）２１１ａ、２１１ｂ及びバルブ２１２ａ、２１２ｂを介して例えばシランガス源２１０ａ、塩化水素ガス源２１０ｂに接続されている。 The gas supply nozzle 60 is connected to the first gas line 222. The first gas line 222 includes, for example, mass flow controllers (hereinafter referred to as MFC) 211a and 211b and valves as flow controllers (flow control means) for silane gas and hydrogen chloride gas, respectively. For example, it is connected to a silane gas source 210a and a hydrogen chloride gas source 210b via 212a and 212b.
この構成により、例えばシランガス、塩化水素ガス、それぞれの供給流量、濃度、分圧を反応室４４内において制御することができる。バルブ２１２ａ、２１２ｂ、ＭＦＣ２１１ａ、２１１ｂは、ガス流量制御部７８によって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よう、所定のタイミングにて制御するようにされ（図４参照）、例えばシランガス、塩化水素ガス、それぞれのガス源２１０ａ、２１０ｂ、バルブ２１２ａ、２１２ｂ、ＭＦＣ２１１ａ、２１１ｂ、ガスライン２２２、ガス供給ノズル６０、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のガス供給系を構成される。 With this configuration, for example, the supply flow rate, concentration, and partial pressure of silane gas and hydrogen chloride gas can be controlled in the reaction chamber 44. The valves 212a and 212b and the MFCs 211a and 211b are electrically connected by a gas flow rate control unit 78, and are controlled at a predetermined timing so that the flow rate of the supplied gas becomes a predetermined flow rate (FIG. 4). For example, silane gas, hydrogen chloride gas, gas sources 210a and 210b, valves 212a and 212b, MFCs 211a and 211b, a gas line 222, a gas supply nozzle 60, and a gas supply port 68 provided in at least one of the gas supply nozzles 60. Thus, the first gas supply system is configured as the gas supply system.
なお、上述の実施形態では、塩素含有ガスとしてＨＣｌガスを例示したが塩素（Ｃｌ２）ガスを用いても良い。また、上述で説明された成膜寄与ガスに対し、キャリアガスとして希ガス又は水素含有ガス等を供給しても良い。希ガスとしては、ヘリウム（Ｈｅ）ガス、ネオン（Ｎｅ）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス、クリプトン（Ｋｒ）ガス、キセノン（Ｘｅ）ガス等が挙げられ、また、水素含有ガスとして、水素ガスが例示される。
好ましくはキャリアガスとして希ガスを供給すると良い。これは水素含有ガスとして、例えば、水素ガスをキャリアガスとして供給した場合、水素ガスの還元効果により、シリコン含有ガスはガス供給ノズル内にて分解してしまい、ガス供給ノズル内にシリコン膜が堆積し、ガス供給ノズル内またはガス供給口の閉塞やパーティクル発生の要因となるためである。
更に好ましくは、キャリアガスとしてアルゴンガスを供給することが良い。アルゴンガスは、ヘリウムガス等の他の希ガスよりも安価であるため、炭化珪素エピタキシャル膜を形成する基板処理装置を運用する際のランニングコストを低減することが出来る。
In the above-described embodiment, HCl gas is exemplified as the chlorine-containing gas, but chlorine (Cl 2) gas may be used. In addition, a rare gas, a hydrogen-containing gas, or the like may be supplied as a carrier gas to the film formation contributing gas described above. Examples of the rare gas include helium (He) gas, neon (Ne) gas, argon (Ar) gas, krypton (Kr) gas, and xenon (Xe) gas, and examples of the hydrogen-containing gas include hydrogen gas. Is done.
Preferably, a rare gas is supplied as a carrier gas. This is a hydrogen-containing gas. For example, when hydrogen gas is supplied as a carrier gas, the silicon-containing gas is decomposed in the gas supply nozzle due to the reduction effect of the hydrogen gas, and a silicon film is deposited in the gas supply nozzle. In addition, this is because the gas supply nozzle or the gas supply port is blocked or particles are generated.
More preferably, argon gas is supplied as a carrier gas. Since argon gas is less expensive than other rare gases such as helium gas, the running cost when operating a substrate processing apparatus for forming a silicon carbide epitaxial film can be reduced.
なお、本実施形態では、シリコン含有ガスと塩素含有ガスとを供給したが、好ましくは、シリコンと塩素とを含むガス、例えば、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４）ガス、トリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ３）ガス、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）ガスを供給しても良く、更に好ましくは、テトラクロロシランガスを供給することが良く、ガス供給ノズル内に膜が形成されることを抑制でき、ガスの消費を抑制して反応室内へ供給することができる。 In this embodiment, the silicon-containing gas and the chlorine-containing gas are supplied. Preferably, a gas containing silicon and chlorine, for example, tetrachlorosilane (SiCl 4 ) gas, trichlorosilane (SiHCl 3 ) gas, Chlorosilane (SiH 2 Cl 2 ) gas may be supplied, more preferably, tetrachlorosilane gas may be supplied, and formation of a film in the gas supply nozzle can be suppressed and gas consumption can be suppressed. Can be fed into the reaction chamber.
少なくとも炭素含有ガスとして例えばプロパン（Ｃ３Ｈ８）ガスと還元ガスとして水素含有ガス、例えば水素（Ｈ２）ガスとを第２のガス供給ノズル７０を流通して供給する第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、被加熱体４８の内側に設けられており、第２のガス供給ノズル７０はマニホールドを貫通するようにマニホールドに取り付けられている。なお、第２のガス供給ノズル７０は複数本設けても良い。 A second gas supply port that supplies at least a propane (C 3 H 8 ) gas as a carbon-containing gas and a hydrogen-containing gas such as hydrogen (H 2 ) gas as a reducing gas through the second gas supply nozzle 70. 72 is made of carbon graphite, for example, and is provided inside the heated body 48, and the second gas supply nozzle 70 is attached to the manifold so as to penetrate the manifold. A plurality of second gas supply nozzles 70 may be provided.
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。この第２のガスライン２６０は、炭素含有ガスとして例えばプロパンガス対しＭＦＣ２１１ｃ及びバルブ２１２ｃを介してプロパンガス源２１０ｄに接続され、還元ガスとして例えば水素ガスに対しＭＦＣ２１１ｄ及びバルブ２１２ｄを介して水素ガス源２１０ｄに接続されている。 The second gas supply nozzle 70 is connected to the second gas line 260. This second gas line 260 is connected to a propane gas source 210d via a MFC 211c and a valve 212c as a carbon-containing gas, for example, via propane gas, and as a reducing gas, for example, a hydrogen gas source via a MFC 211d and a valve 212d as a reducing gas. 210d.
この構成により、例えばプロパンガス、水素ガスの供給流量、濃度、分圧を反応室４４内において制御することができる。バルブ２１２ｃ、２１２ｄ、ＭＦＣ２１１ｃ、２１１ｄはガス流量制御部７８によって電気的に接続されており、供給するガスの流量が所定の流量となるよう、所定のタイミングにて制御するようにされ（図４参照）、例えばプロパンガス、水素ガスのガス源２１０ｃ、２１０ｄ、バルブ２１２ｃ、２１２ｄ、ＭＦＣ２１１ｃ、２１１ｄ、ガスライン２６０、第２のガス供給ノズル７０、第２のガス供給口７２によりガス供給系として、第２のガス供給系を構成される。 With this configuration, for example, the supply flow rate, concentration, and partial pressure of propane gas and hydrogen gas can be controlled in the reaction chamber 44. The valves 212c and 212d and the MFCs 211c and 211d are electrically connected by a gas flow rate control unit 78, and are controlled at a predetermined timing so that the flow rate of the supplied gas becomes a predetermined flow rate (see FIG. 4). ), For example, gas sources 210c and 210d of propane gas and hydrogen gas, valves 212c and 212d, MFCs 211c and 211d, a gas line 260, a second gas supply nozzle 70 and a second gas supply port 72. 2 gas supply systems are configured.
なお、本実施形態では、炭素含有ガスとしてプロパンガスを例示したが、エチレン（Ｃ２Ｈ４）ガス、アセチレン（Ｃ２Ｈ２）ガス等を用いても良い。 In the present embodiment has exemplified a propane gas as a carbon-containing gas, ethylene (C2 H4) Gas, acetylene (C 2 H 2) gas may be used or the like.
また、本実施形態では、還元ガスとしてＨ２ガスを例示したが、これに限らず、水素を含有するガスを供給しても良い。 Further, in the present embodiment has exemplified the H 2 gas as the reducing gas is not limited thereto, it may be supplied to the gas containing hydrogen.
ここで、本実施形態では、シリコン含有ガスを第１のガス供給ノズル６０を介して供給し、還元ガスである水素ガスを第２のガス供給ノズル７０から供給している。本実施形態のように、ウエハ１４間の均一性を向上させる為に反応室４４内にガス供給ノズルを配設した場合、シリコン含有ガスと共に還元ガスを供給すると、シリコン含有ガスの分解が促進してしまい、ガス供給ノズル内でシリコン膜の堆積が発生する可能性がある。この場合、上流側でシリコン含有ガスの消費が発生してしまうが、シリコン含有ガスと還元ガスを分離して供給することにより、ガス供給ノズル内の堆積、及び、シリコン含有ガスの消費を抑制できる。 Here, in the present embodiment, the silicon-containing gas is supplied through the first gas supply nozzle 60, and the hydrogen gas that is the reducing gas is supplied from the second gas supply nozzle 70. When a gas supply nozzle is provided in the reaction chamber 44 in order to improve the uniformity between the wafers 14 as in this embodiment, if the reducing gas is supplied together with the silicon-containing gas, decomposition of the silicon-containing gas is promoted. As a result, silicon film may be deposited in the gas supply nozzle. In this case, although the silicon-containing gas is consumed upstream, the deposition in the gas supply nozzle and the consumption of the silicon-containing gas can be suppressed by separately supplying the silicon-containing gas and the reducing gas. .
また、本実施形態では、更に炭素含有ガスを第２のガス供給ノズル７０を介して供給し、シリコン含有ガスと分離して供給している。これにより、ガス供給ノズル内でのＳｉＣ膜の堆積を抑制することができ、ガス供給口が閉塞されること、及び、形成された膜が剥れることによるパーティクルや汚染物の発生も抑制することができる。
なお、シリコン含有ガスと還元ガスを分離して供給することで充分にガス供給内の堆積を防止できる場合は、シリコン含有ガスと炭素含有ガスとを同じガス供給ノズルを介して供給しても良い。これにより、シリコン含有ガスと炭素含有ガスとを予め混合しておくことができるためウエハ１４に均一な膜を形成できる。
In the present embodiment, the carbon-containing gas is further supplied via the second gas supply nozzle 70 and supplied separately from the silicon-containing gas. Thereby, the deposition of the SiC film in the gas supply nozzle can be suppressed, the gas supply port is blocked, and the generation of particles and contaminants due to peeling of the formed film is also suppressed. Can do.
If the deposition in the gas supply can be sufficiently prevented by separately supplying the silicon-containing gas and the reducing gas, the silicon-containing gas and the carbon-containing gas may be supplied via the same gas supply nozzle. . Thereby, since a silicon-containing gas and a carbon-containing gas can be mixed in advance, a uniform film can be formed on the wafer 14.
ここで、上述の第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詳細に述べる。従来の炭化ケイ素エピタキシャル膜を成膜する半導体製造装置では、複数枚のウエハ１４をサセプタ上に重ならないよう並べ、シリコン含有ガスと炭素含有ガスと還元ガス等で構成される原料ガスを、反応室４４の１箇所より供給し、炭化ケイ素エピタキシャル膜を成膜している。
本発明では、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等から構成される複数枚のウエハ１４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縦方向に積み上げて保持し、原料ガスは、縦方向に延在されるガス供給ノズルから供給している。このとき、ガス供給ノズル内で原料ガスが消費されるため、ガス供給ノズルの下流側で原料ガス不足が生じ、また、ガス供給ノズル内で反応し堆積した炭化ケイ素（ＳｉＣ）膜等の堆積物が、ガス供給ノズルを閉塞し、あるいは、原料ガス供給が不安定になることやパーティクル発生させること等の問題が生じ易くなる。
Here, the reason why the first gas supply system and the second gas supply system are configured will be described in detail. In a conventional semiconductor manufacturing apparatus for forming a silicon carbide epitaxial film, a plurality of wafers 14 are arranged so as not to overlap each other on a susceptor, and a source gas composed of a silicon-containing gas, a carbon-containing gas, a reducing gas, etc. The silicon carbide epitaxial film is formed by supplying from one location 44.
In the present invention, a plurality of wafers 14 made of silicon carbide (SiC) or the like are aligned and held in a horizontal posture with their centers aligned, and are stacked and held in the vertical direction. The gas is supplied from an extended gas supply nozzle. At this time, since the source gas is consumed in the gas supply nozzle, a source gas shortage occurs on the downstream side of the gas supply nozzle, and deposits such as a silicon carbide (SiC) film deposited by reaction in the gas supply nozzle However, problems such as blocking the gas supply nozzle, or unstable supply of raw material gas and generation of particles are likely to occur.
本発明の発明者は、これらの点を解決する為、図１６及び図１７に示すような計算を行った。図１６は、本発明と対比するための参考例であり、シリコンと塩素とを含有するガスとしてテトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４）ガス、炭素含有ガスとしてプロパン（Ｃ３Ｈ８）ガス、キャリアガスの働きをする希ガスとしてアルゴン（Ａｒ）ガスを、テトラクロロシランガス:プロパンガス：アルゴンガス＝８：４：５７１の比率で供給した場合の各温度における化学平衡状態を示している。このときの各ガス種の流量はテトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４）ガスが８．０ｓｃｃｍ、プロパン（Ｃ３Ｈ８）ガスが４．０ｓｃｃｍ、アルゴン（Ａｒ）ガスが５７１ｓｃｃｍであり、このときの圧力は１００Ｔｏｒｒとしている。これは、１本のガス供給ノズルを用いて、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４）ガス、プロパン（Ｃ３Ｈ８）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガスを供給した場合のガス供給ノズル内の状態を模擬している。なお、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。横軸は平衡状態における温度、縦軸は、供給された各原料ガス及び供給された各原料ガスが分解又は結合して生成されるモル分率を示している。また、アルゴン（Ａｒ）ガスに関しては、図１６から除外している。 In order to solve these points, the inventor of the present invention performed calculations as shown in FIGS. FIG. 16 is a reference example for comparison with the present invention. Tetrachlorosilane (SiCl 4) gas as a gas containing silicon and chlorine, propane (C 3 H 8) gas as a carbon-containing gas, and a rare gas acting as a carrier gas. The chemical equilibrium state at each temperature when argon (Ar) gas is supplied at a ratio of tetrachlorosilane gas: propane gas: argon gas = 8: 4: 571 is shown. At this time, the flow rate of each gas species is 8.0 sccm for tetrachlorosilane (SiCl 4) gas, 4.0 sccm for propane (C 3 H 8) gas, and 571 sccm for argon (Ar) gas, and the pressure at this time is 100 Torr. This simulates the state in the gas supply nozzle when tetrachlorosilane (SiCl4) gas, propane (C3H8) gas, and argon (Ar) gas are supplied using one gas supply nozzle. The chemical equilibrium state refers to the state of each gas that reaches when the molar fraction of the gas is given as an initial condition and maintained at that temperature for an infinite time. The horizontal axis indicates the temperature in the equilibrium state, and the vertical axis indicates the supplied raw material gas and the mole fraction generated by the decomposition or combination of the supplied raw material gases. Further, argon (Ar) gas is excluded from FIG.
図１６において、少なくとも、１０００℃以上１６００℃以下の温度範囲において、塩化水素（ＨＣｌ）ガス、ジクロロクロロシラン（ＳｉＣｌ２）ガス、アセチレン（Ｃ２Ｈ２）ガス、水素（Ｈ２）ガスが多く存在している。つまり、炭化ケイ素（ＳｉＣ）エピタキシャル成長が行われる上述の温度範囲において、反応室４４内に１本のガス供給ノズルを設置し、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４）ガス、プロパン（Ｃ３Ｈ８）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガスを供給した際に、上述の塩化水素（ＨＣｌ）ガス、ジクロロクロロシラン（ＳｉＣｌ２）、アセチレン（Ｃ２Ｈ２）ガス、水素（Ｈ２）ガスがガス供給ノズル内で発生することになる。例えば平衡状態の温度が１４００℃の場合においては、塩化水素（ＨＣｌ）ガス、ジクロロクロロシラン（ＳｉＣｌ２）ガス、アセチレン（Ｃ２Ｈ２）ガス、水素（Ｈ２）ガスの順で多くガスが発生され、ジクロロクロロシラン（ＳｉＣｌ２）ガスとアセチレン（Ｃ２Ｈ２）ガスが反応することよって、ガス供給ノズル内で炭化ケイ素（ＳｉＣ）の多結晶（ＳｉＣ−Ｐｏｌｙ）膜が成膜されることが予想される。 In FIG. 16, a large amount of hydrogen chloride (HCl) gas, dichlorochlorosilane (SiCl 2) gas, acetylene (C 2 H 2) gas, and hydrogen (H 2) gas exists at least in the temperature range of 1000 ° C. to 1600 ° C. That is, in the above-mentioned temperature range where silicon carbide (SiC) epitaxial growth is performed, one gas supply nozzle is installed in the reaction chamber 44, and tetrachlorosilane (SiCl4) gas, propane (C3H8) gas, and argon (Ar) gas. When hydrogen is supplied, the above-described hydrogen chloride (HCl) gas, dichlorochlorosilane (SiCl2), acetylene (C2H2) gas, and hydrogen (H2) gas are generated in the gas supply nozzle. For example, when the equilibrium temperature is 1400 ° C., a large amount of gas is generated in the order of hydrogen chloride (HCl) gas, dichlorochlorosilane (SiCl 2) gas, acetylene (C 2 H 2) gas, and hydrogen (H 2) gas, and dichlorochlorosilane ( By reacting the SiCl2) gas and the acetylene (C2H2) gas, it is expected that a polycrystalline (SiC-Poly) film of silicon carbide (SiC) is formed in the gas supply nozzle.
このときエッチング作用を有する塩化水素（ＨＣｌ）ガスも存在するが、塩化水素（ＨＣｌ）ガスは１５００℃以下において炭化ケイ素（ＳｉＣ）に対するエッチング効果が小さいため、炭化ケイ素（ＳｉＣ）の多結晶膜は成長し、ガス供給ノズルは閉塞したり、付着した炭化ケイ素（ＳｉＣ）の多結晶膜が剥がれ落ちる事によりパーティクルが発生したりする。 At this time, hydrogen chloride (HCl) gas having an etching action also exists, but since the hydrogen chloride (HCl) gas has a small etching effect on silicon carbide (SiC) at 1500 ° C. or less, the polycrystalline film of silicon carbide (SiC) is The gas supply nozzle is clogged, and particles are generated when the deposited polycrystalline film of silicon carbide (SiC) is peeled off.
この解決策として、本発明の発明者は、図１７に示す計算を行った。図１７は、本発明の実施形態のガス供給条件における各温度での平衡状態を示すものであり、図１６の条件から、炭素含有ガスを除いた場合の計算結果である。シリコンと塩素とを含有するガスとしてテトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４）ガス、キャリアガスとして希ガスとしてアルゴン（Ａｒ）ガスを、テトラクロロシランガス：アルゴンガス＝８：５７１の比率で供給した場合の各温度における平衡状態を示している。このときの各ガス種の流量はテトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４）ガスが８．０ｓｃｃｍ、アルゴン（Ａｒ）ガスが５７０ｓｃｃｍで供給し、このときの圧力は１００Ｔｏｒｒとしている。これは本発明において第１のガス供給ノズルを用いてテトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４）ガスとアルゴン（Ａｒ）ガスを供給した場合のガス供給ノズル内の状態を模擬している。また、アルゴン（Ａｒ）ガスに関しては、図１７から除外している。 As a solution to this problem, the inventors of the present invention performed the calculation shown in FIG. FIG. 17 shows an equilibrium state at each temperature under the gas supply conditions of the embodiment of the present invention, and is a calculation result when the carbon-containing gas is removed from the conditions of FIG. Equilibrium at each temperature when tetrachlorosilane (SiCl 4) gas as a gas containing silicon and chlorine, argon (Ar) gas as a rare gas as a carrier gas, and tetrachlorosilane gas: argon gas = 8: 571 are supplied. Indicates the state. At this time, the flow rate of each gas species is 8.0 sccm for tetrachlorosilane (SiCl 4) gas and 570 sccm for argon (Ar) gas, and the pressure at this time is 100 Torr. This simulates the state in the gas supply nozzle when tetrachlorosilane (SiCl 4) gas and argon (Ar) gas are supplied using the first gas supply nozzle in the present invention. Further, argon (Ar) gas is excluded from FIG.
図１７に示すように、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４）ガスは、１２００℃付近まで殆ど分解しない。これは、図１６の場合ではプロパン（Ｃ３Ｈ８）ガスに含まれる水素によるテトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４）ガスの還元反応が起こっているためと考えられるのに対し、図１７においては、プロパン（Ｃ３Ｈ８）ガスが存在しない為、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４）ガスは１２００℃付近まで殆ど分解しないと考えられる。また、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４）ガス単体では炭化ケイ素膜を成膜する際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℃付近まではガス供給ノズル内に炭化ケイ素の多結晶膜等の堆積物が生成されにくいと考えられる。 As shown in FIG. 17, the tetrachlorosilane (SiCl 4) gas hardly decomposes to around 1200 ° C. In the case of FIG. 16, it is considered that the reduction reaction of the tetrachlorosilane (SiCl 4) gas by the hydrogen contained in the propane (C 3 H 8) gas occurs, whereas in FIG. 17, the propane (C 3 H 8) gas is Since it does not exist, it is considered that tetrachlorosilane (SiCl 4) gas hardly decomposes to around 1200 ° C. Further, it is known that tetrachlorosilane (SiCl4) gas alone is a gas that does not contribute to the formation of a silicon carbide film, and deposits a polycrystalline film of silicon carbide in the gas supply nozzle up to at least 1200 ° C. It is thought that things are hard to be generated.
一方、１２００℃以上になると、テトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４）ガスが分解し、ジクロロシラン（ＳｉＣｌ２）ガスと塩素（Ｃｌ）ガスが発生する。ジクロロシラン（ＳｉＣｌ２）ガスによって例えば炭化ケイ素の多結晶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塩素（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。また、ノズル内には水素が存在しないため、ＳｉＣｌ２＋Ｈ２→Ｓｉ（Ｓｏｌｉｄ）＋２ＨＣｌ等の成膜反応が起こらないため、ノズル内部には膜が付着されにくいと考えられる。 On the other hand, when the temperature is 1200 ° C. or higher, tetrachlorosilane (SiCl 4) gas is decomposed to generate dichlorosilane (SiCl 2) gas and chlorine (Cl) gas. A polycrystalline film of, for example, silicon carbide is expected to be formed by dichlorosilane (SiCl2) gas. In this case, chlorine (Cl) gas having an etching effect is generated at the same time, so that the film in the gas supply nozzle is formed. Deposition is not expected to occur. Further, since no hydrogen is present in the nozzle, a film formation reaction such as SiCl2 + H2 → Si (Solid) + 2HCl does not occur.
つまり、第１のガス供給ノズル６０より、少なくともシリコン含有ガスと塩素含有ガスとを供給し、第２のガス供給ノズル７０より、少なくとも炭素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供給ガスの消費を抑制し、ガス供給ノズル内の閉塞を抑制し、それに伴うパーティクル発生を防ぐことができる。 That is, at least a silicon-containing gas and a chlorine-containing gas are supplied from the first gas supply nozzle 60, and at least a carbon-containing gas and a reducing gas are supplied from the second gas supply nozzle 70. It is possible to suppress the consumption of the supply gas in the interior, suppress the blockage in the gas supply nozzle, and prevent the generation of particles.
好ましくは、第１のガス供給ノズル６０より、シリコン含有ガスと塩素含有ガスとキャリアガスとして希ガスの例えばアルゴン（Ａｒ）ガスとを供給し、第２のガス供給ノズル７０より、炭素含有ガスと還元ガスとしての例えば水素（Ｈ２）ガスとを供給すると良い。 Preferably, silicon-containing gas, chlorine-containing gas, and rare gas such as argon (Ar) gas is supplied as carrier gas from the first gas supply nozzle 60, and carbon-containing gas is supplied from the second gas supply nozzle 70. For example, hydrogen (H2) gas as a reducing gas may be supplied.
さらに好ましくは、第１のガス供給ノズル６０より、シリコンと塩素とを含有するガスとして例えばテトラクロロシラン（ＳｉＣｌ４）ガスと、キャリアガスとして例えばアルゴン（Ａｒ）ガス等の希ガスとを供給し、第２のガス供給ノズル７０より、炭素含有ガスと、還元ガスとしての例えば水素（Ｈ２）ガスとを供給すると良い。 More preferably, for example, tetrachlorosilane (SiCl 4) gas as a gas containing silicon and chlorine and a rare gas such as argon (Ar) gas as a carrier gas are supplied from the first gas supply nozzle 60, and The carbon-containing gas and, for example, hydrogen (H 2) gas as the reducing gas may be supplied from the second gas supply nozzle 70.
また、不純物を添加する場合は、次の通り、ガス供給系を構成すると良い。少なくともｎ型不純物をドーピングするガスとしてｎ型不純物ガス、例えば窒素（Ｎ２）ガスを第２のガス供給ノズル７０を流通して供給する第２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、反応室４４内被加熱体４８の内側に設けられており、第２のガス供給ノズル７０はマニホールドを貫通するようにマニホールドに取り付けられている。なお、第２のガス供給ノズル７０は複数本設けても良い。 Moreover, when adding an impurity, it is good to comprise a gas supply system as follows. The second gas supply port 68 for supplying an n-type impurity gas such as nitrogen (N 2 ) gas as a gas for doping at least an n-type impurity through the second gas supply nozzle 70 is made of, for example, carbon graphite. The second gas supply nozzle 70 is attached to the manifold so as to penetrate the manifold. A plurality of second gas supply nozzles 70 may be provided.
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。この第２のガスライン２６０は、例えば窒素ガスに対して流量制御器（流量制御手段）としてのＭＦＣ２１１ｆ及びバルブ２１２ｆを介して例えば窒素ガス源２１０ｆに接続されている。 The gas supply nozzle 70 is connected to the second gas line 260. The second gas line 260 is connected to, for example, a nitrogen gas source 210f via, for example, an MFC 211f and a valve 212f as a flow rate controller (flow rate control means) for nitrogen gas.
この構成により、ｎ型不純物ガスとして、例えば窒素ガスの供給流量、濃度、分圧を反応室４４内において制御することができる。バルブ２１２ｆ、ＭＦＣ２１１ｆは、ガス流量制御部７８によって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よう、所定のタイミングにて制御するようにされ（図４参照）、例えば窒素ガス源２１０ｆ、バルブ２１２ｆ、ＭＦＣ２１１ｆ、ガスライン２６０、ガス供給ノズル７０、ガス供給ノズル７０に少なくとも１つ設けられるガス供給口７２によりガス供給系として、第３のガス供給系を構成される。 With this configuration, as the n-type impurity gas, for example, the supply flow rate, concentration, and partial pressure of nitrogen gas can be controlled in the reaction chamber 44. The valve 212f and the MFC 211f are electrically connected by a gas flow rate control unit 78, and are controlled at a predetermined timing so that the flow rate of the supplied gas becomes a predetermined flow rate (see FIG. 4). A nitrogen gas source 210f, a valve 212f, an MFC 211f, a gas line 260, a gas supply nozzle 70, and a gas supply port 72 provided in at least one of the gas supply nozzles 70 constitute a third gas supply system as a gas supply system.
また、上述の実施形態では、ｎ型不純物ガスとして、窒素（Ｎ２）ガスを例示したが、これに限らず、アンモニア（ＮＨ３）ガス等の窒素含有ガスを用いても良く、また、これらのガスを組み合わせて用いても良い。窒素ガスは、水素雰囲気中では不活性なガスであり、例えば、１０１５ｃｍ-３から１０１８ｃｍ-３程度のドーピング量のｎ型ドーピング炭化珪素膜を形成する場合に用いやすい。
一方、アンモニアガスは気相中で分解されやすい窒素含有ガスの一例であり、このようなガス、若しくはアンモニアガスを含む混合ガス、例えば、アンモニアガスと窒素ガスの混合ガスを用いることで炭化珪素膜中への不純物のドーピング量を制御することができる。
In the above-described embodiment, nitrogen (N 2 ) gas is exemplified as the n-type impurity gas. However, the present invention is not limited to this, and nitrogen-containing gas such as ammonia (NH 3 ) gas may be used. These gases may be used in combination. Nitrogen gas is an inert gas in a hydrogen atmosphere, and is easy to use, for example, when forming an n-type doped silicon carbide film having a doping amount of about 10 15 cm −3 to 10 18 cm −3 .
On the other hand, ammonia gas is an example of a nitrogen-containing gas that is easily decomposed in the gas phase. By using such a gas or a mixed gas containing ammonia gas, for example, a mixed gas of ammonia gas and nitrogen gas, a silicon carbide film is used. The amount of impurities doped therein can be controlled.
尚、本実施形態では、ｎ型不純物ガスを用いて、基板であるウエハ１４にｎ型不純物がドーピングされた炭化珪素エピタキシャル膜を形成する方法について説明されているが、ｐ型の不純物がドーピングされた炭化珪素膜を形成する場合は、第１のガス供給ノズルよりシリコン含有ガスと塩素含有ガスとｐ型不純物を含有するガスであるｐ型不純物ガスとを供給することが好ましい。これにより後述の詳細説明に示すように、ｐ型不純物が均一にドーピングされた炭化珪素エピタキシャル膜を形成することができる。 In the present embodiment, a method for forming a silicon carbide epitaxial film in which an n-type impurity is doped on a wafer 14 as a substrate using an n-type impurity gas is described. However, a p-type impurity is doped. When forming a silicon carbide film, it is preferable to supply a silicon-containing gas, a chlorine-containing gas, and a p-type impurity gas that is a gas containing p-type impurities from the first gas supply nozzle. Thereby, as will be described in detail later, a silicon carbide epitaxial film in which p-type impurities are uniformly doped can be formed.
なお、ボート３０に水平姿勢でかつ互いに中心を揃えた状態で整列させて縦方向に積み上げて保持された基板として複数枚のウエハ１４毎にガスを供給するために第１のガス供給ノズル６０及び第２の供給ノズル７０において基板の配列領域にウエハ１４毎に第１のガス供給口６８及び第２のガス供給口７２が設けられても良い。これにより、ウエハ１４それぞれに形成される膜の膜厚の面内均一性および不純物濃度の面内均一性を制御しやすくできる。 The first gas supply nozzle 60 and the first gas supply nozzle 60 are provided to supply gas to the plurality of wafers 14 as a substrate that is aligned in the horizontal direction on the boat 30 and aligned in the center and stacked and held in the vertical direction. In the second supply nozzle 70, a first gas supply port 68 and a second gas supply port 72 may be provided for each wafer 14 in the substrate arrangement region. Thereby, the in-plane uniformity of the film thickness of the film formed on each wafer 14 and the in-plane uniformity of the impurity concentration can be easily controlled.
しかし、これに限らず、第１のガス供給ノズル６０及び第２のガス供給ノズル７０それぞれにおいて、基板の配列領域に第１のガス供給口６８、第２のガス供給口７２が少なくとも１つ設けられても良い。また、第１のガス供給ノズル、第２のガス供給ノズルそれぞれにおいて、基板の配列領域に第１のガス供給口６８、第２のガス供給口７２がウエハ数枚ごとに設けても良い。 However, the present invention is not limited to this, and in each of the first gas supply nozzle 60 and the second gas supply nozzle 70, at least one first gas supply port 68 and second gas supply port 72 are provided in the substrate arrangement region. May be. Further, in each of the first gas supply nozzle and the second gas supply nozzle, the first gas supply port 68 and the second gas supply port 72 may be provided in the arrangement region of the substrate for every several wafers.
また、本実施形態では、第１のガス供給ノズル６０よりシリコン含有ガスと塩素含有ガスとを、第２のガス供給ノズル７０より炭素含有ガスと還元ガスとｎ型不純物ガスとを供給したが、これに限らず、ガス種ごとにガス供給ノズルを設けて供給してもよい。 In the present embodiment, the silicon-containing gas and the chlorine-containing gas are supplied from the first gas supply nozzle 60, and the carbon-containing gas, the reducing gas, and the n-type impurity gas are supplied from the second gas supply nozzle 70. Not limited to this, a gas supply nozzle may be provided for each gas type.
また、ガス供給源２１０ｅより不活性ガスとして希ガスのアルゴン（Ａｒ）ガスは所定の流量となるように、対応するＭＦＣ２１１ｅの開度が調整された後、バルブ２１２ｅが開かれ、ガス供給管２４０を流通して、第３のガス供給口３６０から反応室４４内に供給される。第３のガス供給口３６０から供給された不活性ガスとして希ガスのアルゴンガスは、反応室４４内の断熱材５４と反応管４２との間を通過し、第２のガス排気口３９０から排気される。 Further, after the opening degree of the corresponding MFC 211e is adjusted so that the rare gas argon (Ar) gas as the inert gas from the gas supply source 210e has a predetermined flow rate, the valve 212e is opened and the gas supply pipe 240 is opened. And is supplied into the reaction chamber 44 from the third gas supply port 360. The rare gas argon gas as the inert gas supplied from the third gas supply port 360 passes between the heat insulating material 54 and the reaction tube 42 in the reaction chamber 44 and is exhausted from the second gas exhaust port 390. Is done.
また、本実施形態では、不活性ガスとして、アルゴンガスを例示したが、これに限らず、ヘリウム（Ｈｅ）ガス、ネオン（Ｎｅ）ガス、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）等の希ガスより少なくとも１つのガス、又はこれらの希ガス群より選択された２以上のガスを供給しても良い。 In the present embodiment, argon gas is exemplified as the inert gas. However, the present invention is not limited to this, and from an inert gas such as helium (He) gas, neon (Ne) gas, krypton (Kr), or xenon (Xe). At least one gas or two or more gases selected from these rare gas groups may be supplied.
また、本実施形態では、シリコン含有ガス、炭素含有ガス、還元ガス、ｎ型不純物ガスとをそれぞれ、第１のガス供給口又は第２のガス供給口から被加熱体４８の内側に供給しているが、例えば、キャリアガスとして希ガス、例えばアルゴンガスとともに供給しても良い。これにより、原料ガスを反応室内に均一に供給することができる。 In the present embodiment, the silicon-containing gas, the carbon-containing gas, the reducing gas, and the n-type impurity gas are supplied to the inside of the heated body 48 from the first gas supply port or the second gas supply port, respectively. However, for example, the carrier gas may be supplied together with a rare gas such as argon gas. Thereby, the source gas can be supplied uniformly into the reaction chamber.
また、図３に示すように第１のガス排気口９０が、第１のガス供給口６８に接続されたガス供給ノズル６０及び第２のガス供給口７２に接続されたガス供給ノズル７０の位置に対して対向面に位置するように配置され、マニホールドには、第１のガス排気口９０に接続されたガス排気管２３０が貫通するように設けられている。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圧力センサ及び圧力調整器としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ、以下、ＡＰＣとする）バルブ２１４を介して真空ポンプ等の真空排気装置２２０が接続されている。圧力センサ及びＡＰＣバルブ２１４には、圧力制御部９８が電気的に接続されており、この圧力制御部は圧力センサにより検出された圧力に基づいて、ＡＰＣバルブ２１４の開度を調整することにより処理炉４０内の圧力が所定の圧力になるよう、所定のタイミングにて制御するように構成されている（図４参照）。 Further, as shown in FIG. 3, the first gas exhaust port 90 is positioned at the gas supply nozzle 60 connected to the first gas supply port 68 and the gas supply nozzle 70 connected to the second gas supply port 72. The gas exhaust pipe 230 connected to the first gas exhaust port 90 is provided so as to pass through the manifold. A vacuum exhaust device 220 such as a vacuum pump is connected to the downstream side of the gas exhaust pipe 230 via a pressure sensor (not shown) as a pressure detector and an APC (Auto Pressure Controller, hereinafter referred to as APC) valve 214 as a pressure regulator. Has been. A pressure control unit 98 is electrically connected to the pressure sensor and the APC valve 214, and the pressure control unit performs processing by adjusting the opening of the APC valve 214 based on the pressure detected by the pressure sensor. Control is performed at a predetermined timing so that the pressure in the furnace 40 becomes a predetermined pressure (see FIG. 4).
また、図３に示すように第３のガス供給口３６０は反応管４２と断熱材５４との間に配置されており、マニホールドを貫通するように取り付けられている。更にガス排気口３９０が、反応管４２と断熱材５４との間に配置され、第３のガス供給口３６０に対して対向面に位置するように配置され、マニホールドには第２のガス排気口３９０に接続されたガス排気管２３０が貫通するように設けられている。この第３のガス供給口３６０は不活性ガスとして、例えば、希ガスであるアルゴンガスが供給され、炭化珪素エピタキシャル膜成長に寄与するガスとして、例えばシリコン含有ガス又は炭素含有ガス又は塩素含有ガス又はそれらの混合ガスが反応管４２と断熱材５４との間に侵入するのを防ぎ、反応管４２の内壁又は断熱材５４の外壁が劣化したり、副生成物が付着したりすることを抑制することができる。 As shown in FIG. 3, the third gas supply port 360 is disposed between the reaction tube 42 and the heat insulating material 54, and is attached so as to penetrate the manifold. Further, a gas exhaust port 390 is disposed between the reaction tube 42 and the heat insulating material 54 and is disposed so as to be located on the opposite surface with respect to the third gas supply port 360, and the manifold has a second gas exhaust port. A gas exhaust pipe 230 connected to 390 is provided so as to penetrate therethrough. The third gas supply port 360 is supplied with, for example, a rare gas such as argon gas as an inert gas, and as a gas contributing to silicon carbide epitaxial film growth, for example, a silicon-containing gas, a carbon-containing gas, a chlorine-containing gas, or The mixed gas is prevented from entering between the reaction tube 42 and the heat insulating material 54, and the inner wall of the reaction tube 42 or the outer wall of the heat insulating material 54 is prevented from deteriorating or adhering to by-products. be able to.
反応管４２と断熱材５４との間に供給された不活性ガスは、第２のガス排気口３９０よりガス排気管２３０の下流側には図示しない圧力検出器として圧力センサ及び圧力調整器としてのＡＰＣバルブ２１４を介して真空等の真空排気装置２２０から排気される。圧力センサ及びＡＰＣバルブ２１４には、圧力制御部が電気的に接続されており、この圧力制御部は圧力センサにより検出された圧力に基づいて、ＡＰＣバルブ２１４の開度を調整することにより反応室４４内の圧力が所定の圧力になるよう、所定のタイミングにて制御するように構成されている（図４参照）。 The inert gas supplied between the reaction tube 42 and the heat insulating material 54 is used as a pressure sensor and a pressure regulator as a pressure detector (not shown) on the downstream side of the gas exhaust tube 230 from the second gas exhaust port 390. The air is exhausted from the vacuum exhaust device 220 such as a vacuum through the APC valve 214. A pressure control unit is electrically connected to the pressure sensor and the APC valve 214, and the pressure control unit adjusts the opening degree of the APC valve 214 based on the pressure detected by the pressure sensor to thereby react the reaction chamber. It is configured to control at a predetermined timing so that the pressure in 44 becomes a predetermined pressure (see FIG. 4).
次に処理炉４０周辺の構成について説明する。
図５は処理炉４０及びその周辺構造の概略図を示す。処理炉４０の下方には、この処理炉４０の下端開口を機密に閉塞するための炉口蓋体としてシールキャップ１０２が設けられている。シールキャップ１０２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１０２の上面には処理炉４０の下端と当接するシール材としてのＯリングが設けられている。シールキャップ１０２には回転機２１８が設けられている。回転機構１０４の回転軸１０６はシールキャップ１０２を貫通してボート３０に接続されており、このボート３０を回転させることで、ウエハ１４を回転させるように構成されている。シールキャップ１０２は処理炉４０の外側に向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ように構成されており、これにより、ボート３０を処理炉４０に対し搬入搬出することが可能となっている。回転機構１０４及び昇降モータ１２２には、駆動制御部１０８が電気的に接続されており、所定の動作をするよう所定のタイミングにて制御するよう構成されている（図４参照）。
Next, the configuration around the processing furnace 40 will be described.
FIG. 5 shows a schematic view of the processing furnace 40 and its peripheral structure. Below the processing furnace 40, a seal cap 102 is provided as a furnace port lid for secretly closing the lower end opening of the processing furnace 40. The seal cap 102 is made of a metal such as stainless steel and is formed in a disk shape. On the upper surface of the seal cap 102, an O-ring as a seal material that comes into contact with the lower end of the processing furnace 40 is provided. The seal cap 102 is provided with a rotating machine 218. A rotation shaft 106 of the rotation mechanism 104 is connected to the boat 30 through the seal cap 102, and is configured to rotate the wafer 14 by rotating the boat 30. The seal cap 102 is configured to be moved up and down in the vertical direction by an elevating motor 122, which will be described later, as an elevating mechanism directed to the outside of the processing furnace 40, whereby the boat 30 is carried into and out of the processing furnace 40. Is possible. A drive control unit 108 is electrically connected to the rotation mechanism 104 and the lifting motor 122, and is configured to control at a predetermined timing so as to perform a predetermined operation (see FIG. 4).
予備室としてロードロック室１１０の外面に下基板１１２が設けられている。下基板１１２には昇降台１１４と嵌合するガイドシャフト１１６及びこの昇降台１１４と螺合するボール螺子１１８が設けられている。下基板１１２に立設したガイドシャフト１１６及びボール螺子１１８の上端に上基板１２０が設けられている。ボール螺子１１８は上基板１２０に設けられた昇降モータ１２２により回転される。ボール螺子１１８が回転することにより昇降台１１４が昇降するように構成されている。 A lower substrate 112 is provided on the outer surface of the load lock chamber 110 as a spare chamber. The lower substrate 112 is provided with a guide shaft 116 that fits with the lifting platform 114 and a ball screw 118 that is screwed with the lifting platform 114. The upper substrate 120 is provided on the upper ends of the guide shaft 116 and the ball screw 118 erected on the lower substrate 112. The ball screw 118 is rotated by a lift motor 122 provided on the upper substrate 120. The lifting platform 114 is moved up and down by the rotation of the ball screw 118.
昇降台１１４には中空の昇降シャフト１２４が垂設され、昇降台１１４と昇降シャフト１２４の連結部は気密となっている。昇降シャフト１２４は昇降台１１４と共に昇降するようになっている。昇降シャフト１２４はロードロック室１１０の天板１２６を遊貫する。昇降シャフト１２４が貫通する天板１２６の貫通穴はこの昇降シャフト１２４に対して接触することがないよう十分な余裕がある。ロードロック室１１０と昇降台１１４との間には昇降シャフト１２４の周囲を覆うように伸縮性を有する中空伸縮体としてベローズ１２８がロードロック室１１０を気密に保つために設けられている。ベローズ１２８は昇降台１１４の昇降量に対応できる十分な伸縮量を有し、このベローズ１２８の内径は昇降シャフト１２４の外形に比べ十分に大きく、ベローズ１２８の伸縮により接触することがないように構成されている。 A hollow elevating shaft 124 is suspended from the elevating table 114, and the connecting portion between the elevating table 114 and the elevating shaft 124 is airtight. The elevating shaft 124 moves up and down together with the elevating table 114. The elevating shaft 124 penetrates the top plate 126 of the load lock chamber 110. The through hole of the top plate 126 through which the elevating shaft 124 penetrates has a sufficient margin so as not to contact the elevating shaft 124. Between the load lock chamber 110 and the lifting platform 114, a bellows 128 is provided as a stretchable hollow elastic body so as to cover the periphery of the lifting shaft 124 in order to keep the load lock chamber 110 airtight. The bellows 128 has a sufficient amount of expansion and contraction that can accommodate the amount of elevation of the lifting platform 114, and the inner diameter of the bellows 128 is sufficiently larger than the outer shape of the lifting shaft 124, so that it does not come into contact with the expansion and contraction of the bellows 128. Has been.
昇降シャフト１２４の下端には昇降基板１３０が水平に固着されている。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が気密に取り付けられる。昇降基板１３０と駆動部カバー１３２とで駆動部収納ケース１３４が構成されている。
この構成により駆動部収納ケース１３４内部はロードロック室１１０内の雰囲気と隔離される。
A lifting substrate 130 is fixed horizontally to the lower end of the lifting shaft 124. A drive unit cover 132 is airtightly attached to the lower surface of the elevating substrate 130 via a seal member such as an O-ring. The elevating board 130 and the drive unit cover 132 constitute a drive unit storage case 134.
With this configuration, the inside of the drive unit storage case 134 is isolated from the atmosphere in the load lock chamber 110.
また、駆動部収納ケース１３４の内部にはボート３０の回転機構１０４が設けられ、この回転機構１０４の周辺は冷却機構１３５により冷却される。 A rotation mechanism 104 for the boat 30 is provided inside the drive unit storage case 134, and the periphery of the rotation mechanism 104 is cooled by a cooling mechanism 135.
電力ケーブル１３８は昇降シャフト１２４の上端からこの昇降シャフト１２４の中空部を通り回転機構１０４に導かれて接続されている。また、冷却機構１３６及びシールキャップ１０２には冷却水流路１４０が形成されている。冷却水配管１４２は昇降シャフト１２４の上端からこの昇降シャフト１２４の中空部を通り冷却流路１４０に導かれて接続されている。 The electric power cable 138 is led from the upper end of the elevating shaft 124 through the hollow portion of the elevating shaft 124 to the rotating mechanism 104 and connected thereto. A cooling water flow path 140 is formed in the cooling mechanism 136 and the seal cap 102. The cooling water pipe 142 is led from the upper end of the elevating shaft 124 through the hollow portion of the elevating shaft 124 to the cooling flow path 140 and connected thereto.
昇降モータ１２２が駆動されボール螺子１１８が回転することで、昇降台１１４及び昇降シャフト１２４を介して駆動部収納ケース１３４を昇降させる。 As the elevating motor 122 is driven and the ball screw 118 rotates, the drive unit storage case 134 is raised and lowered via the elevating platform 114 and the elevating shaft 124.
駆動部収納ケース１３４が上昇することにより、昇降基板１３０に気密に設けられているシールキャップ１０２が処理炉４０の開口部である炉口１４４を閉塞し、ウエハ処理が可能な状態となる。駆動部収納ケース１３４が下降することにより、シールキャップ１０２と共にボート３０が降下され、ウエハ１４を外部に搬出できる状態となる。 When the drive unit storage case 134 is raised, the seal cap 102 provided in an airtight manner on the elevating substrate 130 closes the furnace port 144 that is an opening of the processing furnace 40, so that wafer processing is possible. When the drive unit storage case 134 is lowered, the boat 30 is lowered together with the seal cap 102, and the wafer 14 can be carried out to the outside.
図４は炭化珪素エピタキシャル膜を成膜する半導体製造装置１０を構成する各部の制御構成を示す。温度制御部５２、ガス流量制御部７８、圧力制御部９８、駆動制御部１０８は、操作部及び入出力部を構成し、半導体製造装置１０全体を制御する主制御部１５０に電気的に接続されている。これら、温度制御部５２、ガス流量制御部７８、圧力制御部９８、駆動制御部１０８は、コントローラ１５２として構成されている。 FIG. 4 shows a control configuration of each part constituting the semiconductor manufacturing apparatus 10 for forming a silicon carbide epitaxial film. The temperature control unit 52, the gas flow rate control unit 78, the pressure control unit 98, and the drive control unit 108 constitute an operation unit and an input / output unit, and are electrically connected to a main control unit 150 that controls the entire semiconductor manufacturing apparatus 10. ing. These temperature control unit 52, gas flow rate control unit 78, pressure control unit 98, and drive control unit 108 are configured as a controller 152.
このように、第１のガス供給口６８から少なくともシリコン含有ガスと塩素含有ガスとを供給し、第２のガス供給口７２から少なくとも炭素含有ガスと還元ガスとｎ型不純物含有ガスとを供給し、供給されたガスはシリコン又は炭化珪素等で構成されたウエハ１４に対し平行に流れ、第１の排気口９０に向かって流れるため、ウエハ１４全体が効率的にかつ均一にガスに晒される。 Thus, at least a silicon-containing gas and a chlorine-containing gas are supplied from the first gas supply port 68, and at least a carbon-containing gas, a reducing gas, and an n-type impurity-containing gas are supplied from the second gas supply port 72. The supplied gas flows parallel to the wafer 14 made of silicon or silicon carbide and flows toward the first exhaust port 90, so that the entire wafer 14 is exposed to the gas efficiently and uniformly.
次に、上述したように構成された熱処理装置１０を用いて、半導体デバイスの製造工程の一工程として、炭化珪素等で構成されるウエハ１４などの基板に、例えばｎ型不純物がドーピングされた炭化珪素エピタキシャル膜を形成する方法について説明する。なお、以下の説明において、熱処理装置１０を構成する各部の動作は、コントローラ１５２により制御される。 Next, as a step of the semiconductor device manufacturing process using the heat treatment apparatus 10 configured as described above, for example, a carbonization in which a substrate such as a wafer 14 made of silicon carbide or the like is doped with an n-type impurity, for example. A method for forming a silicon epitaxial film will be described. In the following description, the operation of each part constituting the heat treatment apparatus 10 is controlled by the controller 152.
まず、ポッドステージ１８に複数枚のウエハ１４を収容したポッド１６がセットされると、ポッド搬送装置２０によりポッド１６をポッドステージ１８からポッド搬送装置２０へ搬送し、このポッド搬送装置２２にストックする。次に、ポッド搬送装置２０により、ポッド搬送装置２２にストックされたポッド１６をポッドオープナ２４に搬送してセットし、このポッドオープナ２４によりポッド１６の蓋を開き、基板枚数検知器２６によりポッド１６に収容されているウエハ１４の枚数を検知する。 First, when a pod 16 containing a plurality of wafers 14 is set on the pod stage 18, the pod 16 is transferred from the pod stage 18 to the pod transfer device 20 by the pod transfer device 20 and stocked in the pod transfer device 22. . Next, the pod 16 stocked in the pod transport device 22 is transported and set by the pod transport device 20 to the pod opener 24, the pod opener 24 is opened by the pod opener 24, and the substrate number detector 26 detects the pod 16. The number of wafers 14 accommodated in is detected.
次に、基板移載機２８により、ポッドオープナ２４の位置にあるポッド１６からウエハ１４を取り出し、ボート３０に移載する。 Next, the wafer 14 is taken out from the pod 16 at the position of the pod opener 24 by the substrate transfer device 28 and transferred to the boat 30.
複数枚のウエハ１４がボート３０に装填されると、複数枚のウエハ１４を保持したボート３０は、昇降モータ１２２による昇降台１１４及び昇降シャフト１２４の昇降動作により反応室４４内に搬入（ボートローディング）される。この状態で、シールキャップ１０２はＯリングを介してマニホールドの下端をシールした状態となる。 When a plurality of wafers 14 are loaded on the boat 30, the boat 30 holding the plurality of wafers 14 is loaded into the reaction chamber 44 by the lifting / lowering operation of the lifting / lowering table 114 and the lifting / lowering shaft 124 by the lifting / lowering motor 122 (boat loading). ) In this state, the seal cap 102 is in a state of sealing the lower end of the manifold via the O-ring.
反応室４４内が所定の圧力（真空度）となるように真空排気装置２２０によって真空排気される。この際、反応室４４内の圧力は、圧力センサで測定され、この測定された圧力に基づき第１のガス排気口９０及び第２のガス排気口３９０に連通するＡＰＣバルブ２１４がフィードバック制御される。
また、ウエハ１４及び被加熱体４８の内側が所定の温度となるように磁場発生部としての誘導コイル５０によって誘導加熱された被加熱体４８により加熱される。この際、被加熱体４８の内側が所定の温度分布となるように温度センサが検出した温度情報に基づき誘導コイル５０への通電具合がフィードバック制御される。続いて、回転機構１０４により、ボート３０が回転されることでウエハ１４が周方向に回転される。
The reaction chamber 44 is evacuated by the evacuation device 220 so that the pressure in the reaction chamber 44 becomes a predetermined pressure (degree of vacuum). At this time, the pressure in the reaction chamber 44 is measured by a pressure sensor, and the APC valve 214 communicating with the first gas exhaust port 90 and the second gas exhaust port 390 is feedback-controlled based on the measured pressure. .
Further, the heated body 48 is heated by induction heating by the induction coil 50 as a magnetic field generating section so that the inside of the wafer 14 and the heated body 48 is at a predetermined temperature. At this time, the current supply to the induction coil 50 is feedback-controlled based on the temperature information detected by the temperature sensor so that the inside of the heated body 48 has a predetermined temperature distribution. Subsequently, the wafer 14 is rotated in the circumferential direction by rotating the boat 30 by the rotation mechanism 104.
続いて、ｎ型不純物がドーピングされた炭化珪素エピタキシャル膜の成長反応に寄与するシリコン含有ガス及び塩素含有ガスはそれぞれ、ガス源２１０ａ、２１０ｂからガス供給口６８より供給され、また炭素含有ガス及び還元ガスであるＨ２ガス及びｎ型不純物ガスは、ガス源２１０ｃ、２１０ｄ、２１０ｆからガス供給口７２より供給されて、ｎ型不純物がドーピングされた炭化珪素膜をエピタキシャル成長により形成する。 Subsequently, the silicon-containing gas and the chlorine-containing gas contributing to the growth reaction of the silicon carbide epitaxial film doped with the n-type impurity are respectively supplied from the gas supply ports 68 from the gas sources 210a and 210b, and the carbon-containing gas and the reduction gas are reduced. The gas H2 gas and the n-type impurity gas are supplied from the gas sources 210c, 210d, and 210f from the gas supply port 72, and an n-type impurity doped silicon carbide film is formed by epitaxial growth.
このとき、シリコン含有ガス及び塩素含有ガスは所定の流量となるように、対応するＭＦＣ２１１ａ、２１１ｂの開度が調整された後、バルブ２１２ａ、２１２ｂが開かれ、それぞれのガスがガス供給管２２２、第１のガス供給ノズル６０と流通して、第１のガス供給口６８から供給される。
また、炭素含有ガス及び還元ガス及びｎ型不純物ガスとは、所定の流量となるように、対応するＭＦＣ２１１ｃ、２１１ｄ、２１１ｆの開度が調整された後、バルブ２１２ｃ、２１２ｄ、２１２ｆが開かれ、それぞれのガスがガス供給管２６０流通して、第２のガス供給ノズル７０と流通して第２のガス供給口７２より供給される。
At this time, after the opening degree of the corresponding MFC 211a, 211b is adjusted so that the silicon-containing gas and the chlorine-containing gas have a predetermined flow rate, the valves 212a, 212b are opened, and the respective gases are supplied to the gas supply pipe 222, The gas flows through the first gas supply nozzle 60 and is supplied from the first gas supply port 68.
Further, after the opening degree of the corresponding MFC 211c, 211d, 211f is adjusted so that the carbon-containing gas, the reducing gas, and the n-type impurity gas have a predetermined flow rate, the valves 212c, 212d, 212f are opened, Each gas flows through the gas supply pipe 260, flows through the second gas supply nozzle 70, and is supplied from the second gas supply port 72.
第１のガス供給口６８及び第２のガス供給口７２より供給されたガスは、反応室４４内の被加熱体４８の内側を通り、ガス排気口９０からガス排気管２３０を通り排気される。第１のガス供給口６８及び第２のガス供給口７２より供給されたガスは、被加熱体４８の内側を通過する際に炭化珪素等で構成されるウエハ１４と接触しウエハ１４の表面にｎ型不純物がドーピングされた炭化珪素エピタキシャル膜の成長がなされる。 The gas supplied from the first gas supply port 68 and the second gas supply port 72 passes through the inside of the heated body 48 in the reaction chamber 44 and is exhausted from the gas exhaust port 90 through the gas exhaust pipe 230. . The gas supplied from the first gas supply port 68 and the second gas supply port 72 comes into contact with the wafer 14 made of silicon carbide or the like when passing through the inside of the heated body 48, and reaches the surface of the wafer 14. A silicon carbide epitaxial film doped with an n-type impurity is grown.
またガス供給源２１０ｅより不活性ガスとして希ガスのアルゴンガスは所定の流量となるように、対応するＭＦＣ２１１ｅの開度が調整された後、バルブ２１２ｅが開かれ、２４０ガス供給管２４０を流通して、第３のガス供給口３６０から反応室４４内に供給される。第３のガス供給口３６０から供給された不活性ガスとして希ガスのアルゴンガスは、反応室４４内の断熱材５４と反応管４２との間を通過し、第２のガス排気口３９０から排気される。 Further, after the opening degree of the corresponding MFC 211e is adjusted so that the rare gas argon gas as the inert gas from the gas supply source 210e has a predetermined flow rate, the valve 212e is opened, and the 240 gas supply pipe 240 is circulated. Then, the gas is supplied into the reaction chamber 44 from the third gas supply port 360. The rare gas argon gas as the inert gas supplied from the third gas supply port 360 passes between the heat insulating material 54 and the reaction tube 42 in the reaction chamber 44 and is exhausted from the second gas exhaust port 390. Is done.
図６に、本実施形態で適用されるガス供給ノズルの一例を示す。基板であるウエハ１４の配列された領域に延在されている第１のガス供給ノズル６０に、ウエハ１４の表面と平行方向であり、第２のガス供給口７０の方向へ延在されて分岐される第１の分岐ノズルに1以上設けられた第１のガス供給口６８よりシリコン含有ガスと塩素含有ガスとを供給し、第１のガス供給ノズルと異なる位置に設けられており、ウエハ１４の配列された領域に延在されている第２のガス供給ノズル７０に、ウエハ１４の表面と平行方向であり、第１のガス供給口６０の方向へ延在されて分岐される第２の分岐ノズルに１以上設けられた第２のガス供給口７２より炭素含有ガスとｎ型不純物ガスとして例えば、窒素ガスと還元ガスとして例えば、水素ガスとを供給され、ウエハ１４に、ｎ型不純物がドーピングされた炭化珪素膜を形成している。 FIG. 6 shows an example of a gas supply nozzle applied in the present embodiment. A first gas supply nozzle 60 extending in an arrayed region of the wafer 14 serving as a substrate extends in a direction parallel to the surface of the wafer 14 and extends in the direction of the second gas supply port 70. The silicon-containing gas and the chlorine-containing gas are supplied from a first gas supply port 68 provided in one or more of the first branch nozzles, and are provided at different positions from the first gas supply nozzle. The second gas supply nozzle 70 extending in the arranged region is parallel to the surface of the wafer 14 and extends in the direction of the first gas supply port 60 to be branched. For example, nitrogen gas and, for example, hydrogen gas as a reducing gas are supplied as carbon-containing gas and n-type impurity gas from a second gas supply port 72 provided in one or more of the branch nozzles, and n-type impurities are supplied to the wafer 14. Doped silicon carbide A film is formed.
図６（ａ）に示すようにウエハ１４に対し、平行方向にガスを供給することができるため、ウエハ１４に形成される炭化珪素膜の膜厚は均一に形成され、また、不純物である窒素を均一にドーピングすることができる。
特に、図６（ｂ）に示すような第１の分岐管、第２の分岐管を介して供給することで、ウエハ１４を支えるボート柱３０ａの影響も軽減できる。具体的に説明すると次の通りである。ウエハ１４は、複数のボート柱３０ａで支持され、面内膜厚の均一化のため回転している。そうすると、ボート柱３０ａがガス供給口の前を通過することになる。この場合、ボート柱３０ａによりガス供給が阻害されるが、図６のようにウエハ１４に対し並行方向に複数のガス供給口を設けることで、広い範囲での、又は、密にガス供給を実現でき、結果としてボート柱の影響を小さくすることができる。
As shown in FIG. 6A, since the gas can be supplied to the wafer 14 in the parallel direction, the silicon carbide film formed on the wafer 14 has a uniform thickness, and nitrogen, which is an impurity, is formed. Can be uniformly doped.
In particular, by supplying the first branch pipe and the second branch pipe as shown in FIG. 6B, the influence of the boat column 30a supporting the wafer 14 can be reduced. Specifically, it is as follows. The wafer 14 is supported by a plurality of boat pillars 30a and is rotated to make the in-plane film thickness uniform. As a result, the boat column 30a passes in front of the gas supply port. In this case, although the gas supply is hindered by the boat pillar 30a, a plurality of gas supply ports are provided in parallel to the wafer 14 as shown in FIG. As a result, the influence of the boat column can be reduced.
また、更に、ボート柱３０ａの影響を少なくするために図６（ｃ）に示すようにウエハホルダ３００を用いてボート柱３０ａからウエハ１４を離すようにしてもよい。ウエハホルダ３００は、円環状の第１ウエハホルダ３００ａを有しており、ウエハ１４は、第１ウエハホルダ３００ａに保持される。これにより、ウエハ１４とボート柱３０ａとの距離をウエハホルダ３００ａの分、離すことができ、ボート柱３０ａの影響を小さくできる。また、本形態では成膜をする面を下向きにする所謂フェースダウン方式を採用し、ウエハ１４の上面側を第１ウエハホルダ３００ａで覆う構成としている。このようにウエハ１４の上面を覆うことにより、上部から落下してくるパーティクルの影響を抑制できると共に、第１ウエハホルダ３００ａをウエハ１４の上面側と接触させることにより成膜面と反対側の裏面側への成膜を抑制できる。 Further, in order to reduce the influence of the boat column 30a, the wafer 14 may be separated from the boat column 30a by using the wafer holder 300 as shown in FIG. 6C. The wafer holder 300 has an annular first wafer holder 300a, and the wafer 14 is held by the first wafer holder 300a. Thereby, the distance between the wafer 14 and the boat column 30a can be separated by the wafer holder 300a, and the influence of the boat column 30a can be reduced. In this embodiment, a so-called face-down method is employed in which the film formation surface faces downward, and the upper surface side of the wafer 14 is covered with the first wafer holder 300a. By covering the upper surface of the wafer 14 in this way, the influence of particles falling from the upper portion can be suppressed, and by bringing the first wafer holder 300 a into contact with the upper surface side of the wafer 14, the back surface side opposite to the film formation surface. Film formation on the substrate can be suppressed.
また、好ましくは、第１の分岐ノズルと第２の分岐ノズルとを交互に配置できるように設けられることが良い。これにより、第１のガス供給から供給されるシリコン含有ガス及び塩素含有ガスと、第２のガス供給ノズルより炭素含有ガスと、ｎ型の不純物原子として窒素ガスと、還元ガスである水素ガスと、の濃度分布をモニタライン上（ガスの流れに垂直な方向）において均一化することができる。 Preferably, the first branch nozzle and the second branch nozzle are preferably provided so as to be alternately arranged. Accordingly, the silicon-containing gas and the chlorine-containing gas supplied from the first gas supply, the carbon-containing gas from the second gas supply nozzle, the nitrogen gas as the n-type impurity atom, and the hydrogen gas as the reducing gas, Can be made uniform on the monitor line (in a direction perpendicular to the gas flow).
また、一対の第１の分岐ノズルと第２の分岐ノズルが、高さ方向に並んだウエハ１４の夫々の間に配置されることが望ましい。これにより、各ウエハ１４に対する条件を同一することができ、ウエハ間の均一性が向上させることができる。更に、この場合、ウエハ１４の成膜面は、第１のガス供給口６８及び第２のガス供給口７０のうち、シリコン含有ガスを供給する第１のガス供給口６８に近いほうが望ましい。炭化珪素膜の形成においては、炭素とシリコンの比（Ｃ／Ｓｉ）が重要となり、特に炭素の濃度が高い場合は、膜質を劣化させる。従って、シリコンリッチとなりやすい環境とするためシリコン含有ガスを供給する第１のガス供給口６８を炭素原子含有ガスを供給する第２のガス供給口７２よりウエハ１４の成膜面に近くするほうが望ましい。そのため、本実施形態では、ウエハ１４間の空間に上から第１の分岐ノズル、第２の分岐ノズルの順で並んでいる。 Further, it is desirable that the pair of first branch nozzles and second branch nozzles be disposed between the wafers 14 arranged in the height direction. Thereby, the conditions for each wafer 14 can be made the same, and the uniformity between the wafers can be improved. Further, in this case, it is desirable that the film formation surface of the wafer 14 be closer to the first gas supply port 68 for supplying the silicon-containing gas, out of the first gas supply port 68 and the second gas supply port 70. In the formation of the silicon carbide film, the ratio of carbon to silicon (C / Si) is important, and particularly when the concentration of carbon is high, the film quality is deteriorated. Therefore, it is desirable that the first gas supply port 68 for supplying the silicon-containing gas is closer to the film formation surface of the wafer 14 than the second gas supply port 72 for supplying the carbon-atom-containing gas in order to make the environment easy to become silicon-rich. . Therefore, in the present embodiment, the first branch nozzle and the second branch nozzle are arranged in this order from the top in the space between the wafers 14.
また、図６に示すように、ウエハに対し、平行方向に延びた第１の分岐ノズル、第２の分岐ノズルからガスを供給する構成を採用した場合、第１の分岐ノズルから供給されるガスと第２の分岐ノズルから供給されるガスの混合箇所を制御することにより、図６（ａ）で示すモニタラインに垂直な方向（ガスの流れ方向）のウエハ１４の成膜面におけるＣ／Ｓｉ比を均一化することができる。以下、図６（ａ）で示すモニタラインに垂直な方向の成膜面の上のラインを第２モニタラインとして、具体的に説明する。まず、仮にシリコン原子含有ガスと炭素原子含有ガスの比率（Ｃ／Ｓｉ）を０．５として供給を開始したとする。シリコン原子含有ガスと炭素原子含有ガスをウエハ１４に到達する前に完全に混合した場合、ガス消費を考えなければ第２モニタライン上のＣ／Ｓｉは０．５で一定である。しかしながら、ガス消費を考慮に入れるとシリコン原子含有ガスと炭素原子含有ガスは、同じように消費されるため、ガス供給ノズルに近い側と遠い側で混合比率が変わってしまう。例えば、シリコン原子含有ガスを１００、炭素原子含有ガスを５０で供給したとすると、ガス供給口から遠くなるにつれて、シリコン原子と炭素原子含有ガスは同じように消費され、減少する。ここで、極端な例ではあるが、シリコン原子含有ガスが６０まで消費されたとすると、炭素原子含有ガスは、１０まで消費されることになる。この時のＣ／Ｓｉは、１０／６０＝０．１７となり、ガス供給ノズルに近い側と遠い側とでＣ／Ｓｉ比が変わってしまう。 In addition, as shown in FIG. 6, when a configuration is adopted in which gas is supplied from the first branch nozzle and the second branch nozzle extending in the parallel direction to the wafer, the gas supplied from the first branch nozzle C / Si on the film forming surface of the wafer 14 in the direction (gas flow direction) perpendicular to the monitor line shown in FIG. The ratio can be made uniform. Hereinafter, the line on the film formation surface in the direction perpendicular to the monitor line shown in FIG. 6A will be specifically described as a second monitor line. First, it is assumed that the supply is started with the ratio (C / Si) of the silicon atom-containing gas to the carbon atom-containing gas being 0.5. When the silicon atom-containing gas and the carbon atom-containing gas are completely mixed before reaching the wafer 14, C / Si on the second monitor line is constant at 0.5 unless gas consumption is considered. However, when gas consumption is taken into consideration, the silicon atom-containing gas and the carbon atom-containing gas are consumed in the same way, so that the mixing ratio changes on the side closer to and far from the gas supply nozzle. For example, if the silicon atom-containing gas is supplied at 100 and the carbon atom-containing gas is supplied at 50, the silicon atoms and the carbon atom-containing gas are consumed and decreased in the same manner as the distance from the gas supply port is increased. Here, as an extreme example, if the silicon atom-containing gas is consumed up to 60, the carbon atom-containing gas is consumed up to 10. C / Si at this time is 10/60 = 0.17, and the C / Si ratio changes between the side closer to the gas supply nozzle and the side far from the gas supply nozzle.
一方、シリコン原子含有ガスと炭素原子含有ガスをウエハ１４に到達する前に完全に混合せず、第２モニタライン上で徐々に混合されるように制御すると、ガス供給ノズルに近い側と遠い側とのＳｉ／Ｃが均一にできるようになる。このことについて、以下、説明する。 On the other hand, if the silicon atom-containing gas and the carbon atom-containing gas are not mixed completely before reaching the wafer 14, but controlled so as to be gradually mixed on the second monitor line, the side closer to and far from the gas supply nozzle Si / C can be made uniform. This will be described below.
まず、本形態のように２つのガスを平行に供給した場合、夫々のガスの拡散により２つのガスの混合が生じる。従って、第２モニタラインに近い第１の分岐ノズルから供給されたガス流に徐々に第２の分岐ノズルから供給されたガスの拡散が生じる。そのため、途中でのガス消費を考えなければ、第２モニタライン上の第２の分岐ノズルから供給されたガスの濃度は、分岐ノズルから遠くなるほど高くなる。一方、ガス消費を考慮した場合、Ｃ／Ｓｉの値を均一化するためには、第２モニタライン上のシリコン原子含有ガスの減少に対し、炭素原子含有ガスの減少を小さくすればよい。従って、拡散により徐々に第２の分岐ノズルから供給された炭素原子含有ガスが第１の分岐ノズルから供給されたシリコン原子含有ガスのガス流に拡散するようにすれば、第２モニタライン上では、徐々に炭素原子含有ガスが拡散により補充されることになり、シリコン原子含有ガスの減少に対し、炭素原子含有ガスの減少を小さくすることができる。 First, when two gases are supplied in parallel as in this embodiment, mixing of the two gases occurs due to the diffusion of each gas. Accordingly, the gas supplied from the second branch nozzle gradually diffuses in the gas flow supplied from the first branch nozzle close to the second monitor line. Therefore, if gas consumption in the middle is not considered, the concentration of the gas supplied from the second branch nozzle on the second monitor line increases as the distance from the branch nozzle increases. On the other hand, in consideration of gas consumption, in order to make the C / Si value uniform, the decrease in the carbon atom-containing gas may be made smaller than the decrease in the silicon atom-containing gas on the second monitor line. Therefore, if the carbon atom-containing gas supplied from the second branch nozzle gradually diffuses into the gas flow of the silicon atom-containing gas supplied from the first branch nozzle by diffusion, the second monitor line The carbon atom-containing gas is gradually replenished by diffusion, and the decrease in the carbon atom-containing gas can be reduced with respect to the decrease in the silicon atom-containing gas.
このように第２の分岐ノズルから供給されたガスを徐々に第１の分岐ノズルから供給されたガス流に拡散させるためには、第１のガス供給口６８から供給されるガス流の流速を第２のガス供給口７２から供給されたガスがウエハ１４の成膜面を通過する間に徐々に拡散していくような速さとすればよい。なお、一般的にガス流の流速を速くすると他のガスの拡散はしにくい状態となるため、第１のガス供給口から供給されるガスの流速を制御すればよい。第１のガス供給口６８から供給されるガス流の流速を制御する方法としては、例えば、シリコン元素含有ガスのキャリアガスの流量を大きくする、又は、第１のガス供給口６８の大きさを小さくすることが挙げられる。 In this way, in order to gradually diffuse the gas supplied from the second branch nozzle into the gas flow supplied from the first branch nozzle, the flow rate of the gas flow supplied from the first gas supply port 68 is changed. The speed may be set such that the gas supplied from the second gas supply port 72 gradually diffuses while passing through the film formation surface of the wafer 14. In general, when the flow rate of the gas flow is increased, it becomes difficult for other gases to diffuse. Therefore, the flow rate of the gas supplied from the first gas supply port may be controlled. As a method for controlling the flow rate of the gas flow supplied from the first gas supply port 68, for example, the flow rate of the carrier gas of the silicon element-containing gas is increased, or the size of the first gas supply port 68 is increased. One way is to make it smaller.
また、シリコン原子含有ガスと炭素原子含有ガスをウエハ１４に到達するまでに混合させない点については、図６（ｃ）に示されるようなウエハホルダ３００を用いる際に、更なる効果を発揮する。即ち、シリコン原子含有ガスと炭素原子含有ガスがウエハ１４に到達する前に混合されるとウエハホルダ３００上にＳｉＣ膜が形成されることになる。ＳｉＣ膜が形成されるということは、原料ガスが消費されることになり、原料ガスの効率が悪くなる。一方、ウエハ１４上で混合が始まる場合は、ウエハホルダ３００では成膜されないため、原料ガスの消費が生じない。従って、原料ガスの使用効率が向上する、即ち、成膜レートが向上し、生産性を向上させることができる。 Further, with respect to the point that the silicon atom-containing gas and the carbon atom-containing gas are not mixed before reaching the wafer 14, a further effect is exhibited when the wafer holder 300 as shown in FIG. 6C is used. That is, if the silicon atom-containing gas and the carbon atom-containing gas are mixed before reaching the wafer 14, an SiC film is formed on the wafer holder 300. The formation of the SiC film means that the source gas is consumed and the efficiency of the source gas is deteriorated. On the other hand, when mixing is started on the wafer 14, no film is formed on the wafer holder 300, so that no source gas is consumed. Therefore, the use efficiency of the source gas is improved, that is, the film formation rate is improved, and the productivity can be improved.
なお、図６に示すように、ガス供給口は複数の孔状のガス供給口を設けているが、これに限らず、スリット形状であっても良い。 As shown in FIG. 6, the gas supply port is provided with a plurality of hole-shaped gas supply ports.
従来では、形成される炭化珪素膜において、シリコン濃度が高い部分（シリコンリッチ部分）及び炭素濃度が高い部分（炭素リッチ部分）を生じてしまい、形成される炭化珪素膜のシリコンと炭素との濃度比Ｃ／Ｓｉの値に偏差を生じていた。炭化珪素膜の膜質は、濃度比Ｃ／Ｓｉの値に大きく依存する。従って、偏差が生じるとウエハ１４の面内の膜質の維持が困難である。しかしながら、本実施形態のように分岐管によりウエハ１４に対して平行方向に複数のガス供給口を設けることで、面内のＣ／Ｓｉの値を均一化できる。また、濃度比Ｃ／Ｓｉの値に偏差があると不純物ドーピングにも影響が出る。従って、本実施形態は、不純物ドーピングをする場合も好適である。 Conventionally, in a silicon carbide film to be formed, a portion having a high silicon concentration (silicon-rich portion) and a portion having a high carbon concentration (carbon-rich portion) are generated, and the silicon carbide film has a concentration of silicon and carbon. There was a deviation in the value of the ratio C / Si. The quality of the silicon carbide film greatly depends on the value of the concentration ratio C / Si. Therefore, when the deviation occurs, it is difficult to maintain the film quality within the surface of the wafer 14. However, by providing a plurality of gas supply ports in parallel to the wafer 14 by the branch pipe as in this embodiment, the in-plane C / Si value can be made uniform. Further, if there is a deviation in the value of the concentration ratio C / Si, the impurity doping is also affected. Therefore, this embodiment is also suitable for impurity doping.
次に、不純物のドーピングを更に均一化する方法を説明する。例えばｎ型不純物として窒素をドーピングするために、反応室４４内に窒素ガスを供給するが、炭化珪素膜表面において、窒素は炭素の吸着すべきシリコンサイトに取り込まれやすく、炭素リッチ部分では、より多くの炭素がシリコンサイトに吸着、もしくは占有する為、窒素の取り込みが阻害され、ドーピング濃度が低くなる、それにより、不純物のドーピング量で形成される膜の特性、例えば電気抵抗率値を制御することが困難な一因となることが考えられる。
そこで、後述するサイトコンペティションの原理を用い、不純物ガスとして窒素ガスは、炭素含有ガスともに第２のガス供給口から供給し、ウエハ１４に形成されるｎ型不純物がドーピングされた炭化珪素膜、例えば窒素ドーピングされた炭化珪素膜の不純物濃度の面内分布を均一にすることを行った。
Next, a method for further uniforming impurity doping will be described. For example, nitrogen gas is supplied into the reaction chamber 44 in order to dope nitrogen as an n-type impurity. However, on the silicon carbide film surface, nitrogen is easily taken into a silicon site where carbon should be adsorbed. Many carbons adsorb or occupy silicon sites, which inhibits nitrogen uptake and lowers the doping concentration, thereby controlling the properties of the film formed by the doping amount of impurities, such as the electrical resistivity value. This may be a difficult factor.
Therefore, using the principle of site competition to be described later, nitrogen gas as an impurity gas is supplied from a second gas supply port together with a carbon-containing gas, and a silicon carbide film doped with n-type impurities formed on the wafer 14, for example, The in-plane distribution of the impurity concentration of the nitrogen-doped silicon carbide film was made uniform.
ここで、サイトコンペティションの原理について説明する。
不純物が炭化珪素膜中に取り込まれるとき、不純物は、炭化珪素膜に於ける炭素サイトか、シリコンサイトのどちらかに取り込まれることが知られており、ｎ型不純物として、例えば、窒素がドーピングされる場合は、炭化珪素膜のシリコンサイトに吸着し炭化珪素膜に取り込まれようとする炭素と置き換わることで、窒素が炭化珪素膜中に取り込まれ、ｎ型不純物がドーピングされた炭化珪素膜が形成される。
また、ｐ型不純物として、例えば、アルミニウムがドーピングされる場合は、炭化珪素膜
の炭素サイトに吸着し炭化珪素膜に取り込まれようとするシリコンと置き換わることで、アルミニウムが膜中に取り込まれ、ｐ型不純物がドーピングされた炭化珪素膜が形成される。
これらはサイトコンペティションの原理と云われている。
Here, the principle of site competition will be described.
When impurities are taken into the silicon carbide film, it is known that the impurities are taken into either the carbon site or the silicon site in the silicon carbide film. For example, nitrogen is doped as an n-type impurity. In this case, carbon is adsorbed on the silicon site of the silicon carbide film and replaced with carbon that is to be taken into the silicon carbide film, so that nitrogen is taken into the silicon carbide film and a silicon carbide film doped with n-type impurities is formed. Is done.
In addition, for example, when aluminum is doped as a p-type impurity, aluminum is taken into the film by replacing silicon that is adsorbed on the carbon sites of the silicon carbide film and is about to be taken into the silicon carbide film. A silicon carbide film doped with type impurities is formed.
These are said to be the principles of site competition.
本実施形態では、ｎ型不純物がドーピングされた炭化珪素膜を形成する際、炭化珪素膜の原料であるシリコン含有ガスと炭素含有ガスと塩素含有ガスとともにｎ型不純物ガスとして窒素ガスとを供給している。
上述のように炭化珪素膜におけるシリコンと炭素の比Ｃ／Ｓｉ値の面内分布には偏差が生じており、炭素とシリコンサイトを競合する窒素は、シリコンリッチの部分のほうが炭素リッチの部分より多く膜中に取り込まれ、不純物濃度も面内分布に偏差を生じてしまう。
ここで、不純物ガスと同一の吸着座を競合するガスを含む混合ガスを供給する、つまり、窒素ガスを炭素含有ガスとともに供給し、炭素リッチの部分に多くｎ型不純物ガスを供給することで、シリコンリッチの部分にドーピングされるｎ型不純物量と炭素リッチの部分にドーピングされるｎ型不純物量とを相対的に均一する。
また、ｐ型不純物がドーピングされた炭化珪素膜を形成する際は、ｐ型不純物として、例えばアルミニウムを含むガスは、シリコン含有ガスとともに供給することで、ｐ型不純物の面内分布を均一する。
これは、ｐ型不純物は膜中に取り込まれる時にカーボンサイトに吸着し、同じくカーボンサイトに吸着しようとするシリコンと競合するためであり、シリコンリッチの部分に多くｐ型不純物ガスを供給することで、シリコンリッチの部分にドーピングされるｐ型不純物量と炭素リッチの部分にドーピングされるｐ型不純物量とを相対的に均一する。
In this embodiment, when forming a silicon carbide film doped with an n-type impurity, nitrogen gas is supplied as an n-type impurity gas together with a silicon-containing gas, a carbon-containing gas, and a chlorine-containing gas that are raw materials for the silicon carbide film. ing.
As described above, there is a deviation in the in-plane distribution of the silicon-to-carbon ratio C / Si value in the silicon carbide film, and nitrogen competing for carbon and silicon sites is more in the silicon-rich part than in the carbon-rich part. Many are taken into the film, and the impurity concentration also causes deviation in the in-plane distribution.
Here, a mixed gas containing a gas competing with the same adsorption site as the impurity gas is supplied, that is, nitrogen gas is supplied together with the carbon-containing gas, and a large amount of n-type impurity gas is supplied to the carbon-rich portion. The n-type impurity amount doped in the silicon-rich portion and the n-type impurity amount doped in the carbon-rich portion are made relatively uniform.
Further, when forming a silicon carbide film doped with a p-type impurity, for example, a gas containing aluminum as the p-type impurity is supplied together with the silicon-containing gas, so that the in-plane distribution of the p-type impurity is made uniform.
This is because p-type impurities are adsorbed on the carbon sites when taken into the film and compete with silicon that is also adsorbing to the carbon sites. By supplying a large amount of p-type impurity gas to the silicon-rich part. The p-type impurity amount doped in the silicon-rich portion and the p-type impurity amount doped in the carbon-rich portion are made relatively uniform.
このように、形成される炭化珪素膜の不純物濃度の面内分布を均一にすることにより、不純物濃度により制御される電気抵抗率値を制御することが容易になる Thus, by making the in-plane distribution of the impurity concentration of the formed silicon carbide film, it becomes easy to control the electric resistivity value controlled by the impurity concentration.
図１０に、成膜寄与ガスの主成分である炭素含有ガスの濃度分布とシリコン含有ガスの濃度分布の比であるＣ/Ｓｉの値と炭化珪素膜中にドーピングされたｎ型ドーピング原子との関係を示す（ＳｉＣ半導体の基礎と応用、著者 奥村元、児島一聡、福田憲司、 発行所 ＥＤリサーチ社、27ページ、図4.5より出展）。これより、原料ガス中のＣ／Ｓｉの値が大きくなる場合、炭化珪素膜ではｎ型不純物のドーピングが阻害されることが分かる。以上のことから、ウエハ１４の面内分布においてｎ型不純物がドーピングされた炭化珪素膜中の窒素濃度を均一にするためには、ウエハ１４に形成されている炭化珪素膜の各部分におけるＣ／Ｓｉの値の偏差が小さいことが好ましい。
又は、ｎ型不純物がドーピングされた炭化珪素膜を形成するために、ｎ型不純物ガスとして例えば、窒素（Ｎ２）ガスを供給する際に、または、ｐ型不純物がドーピングされた炭化珪素膜を形成するために、ｐ型不純物ガスとして例えば、トリメチルアルミニウムガスを供給する際に、これらの不純物ガスを供給する方法に関し、工夫が必要となることが分かる。
FIG. 10 shows the value of C / Si, which is the ratio of the concentration distribution of the carbon-containing gas that is the main component of the film-forming contribution gas and the concentration distribution of the silicon-containing gas, and the n-type doping atoms doped in the silicon carbide film. The relationship is shown (Basics and applications of SiC semiconductors, authors Moto Okumura, Kazuaki Kojima, Kenji Fukuda, publisher ED Research, page 27, Fig. 4.5). From this, it can be seen that when the value of C / Si in the source gas is increased, doping of the n-type impurity is inhibited in the silicon carbide film. From the above, in order to make the nitrogen concentration in the silicon carbide film doped with the n-type impurity uniform in the in-plane distribution of the wafer 14, C / C in each part of the silicon carbide film formed on the wafer 14. It is preferable that the deviation of the Si value is small.
Alternatively, in order to form a silicon carbide film doped with an n-type impurity, for example, when supplying nitrogen (N 2 ) gas as an n-type impurity gas, or a silicon carbide film doped with a p-type impurity is used. It can be seen that, for example, when a trimethylaluminum gas is supplied as a p-type impurity gas, a device is required for supplying these impurity gases.
発明者は上述のことを考慮し、本発明は、ｎ型不純物またはｐ型不純物がドーピングされた炭化珪素膜を形成する際に、ｎ型不純物ガスまたはｐ型不純物ガスの供給方法に関して発明したものであり、例えば、ｎ型不純物がドーピングされた炭化珪素膜の場合、炭素含有ガスが供給される第２のガス供給ノズルより炭素含有ガスと共にｎ型不純物ガス、例えば窒素ガスを供給することで、ウエハ１４において、Ｃ／Ｓｉの値が大きい部分、つまり、相対的に炭素濃度の大きい部分に積極的に窒素ガスを供給して窒素濃度が高い状態とすることで炭素サイトへの窒素の置き換わりを促進することで、ウエハ１４においてＣ／Ｓｉの値が小さい部分との相対的な窒素濃度分布を均一にすることが出来る。
これにより、ウエハ１４に形成されるｎ型不純物がドーピングされた炭化珪素膜におけるｎ型不純物の濃度分布の面内均一性を向上することを図る。
The inventor considered the above and invented the present invention regarding a method of supplying an n-type impurity gas or a p-type impurity gas when forming a silicon carbide film doped with an n-type impurity or a p-type impurity. For example, in the case of a silicon carbide film doped with an n-type impurity, by supplying an n-type impurity gas, such as nitrogen gas, together with the carbon-containing gas from a second gas supply nozzle to which a carbon-containing gas is supplied, In the wafer 14, nitrogen gas is actively supplied to a portion where the value of C / Si is large, that is, a portion where the carbon concentration is relatively high, so that the nitrogen concentration is high, thereby replacing nitrogen at the carbon site. By promoting, it is possible to make the nitrogen concentration distribution relative to the portion of the wafer 14 having a small C / Si value uniform.
Thereby, the in-plane uniformity of the n-type impurity concentration distribution in the silicon carbide film doped with the n-type impurity formed on the wafer 14 is improved.
一方、ｐ型不純物がドーピングされた炭化珪素の場合においては、シリコン含有ガスが供給される第１のガス供給ノズルよりシリコン含有ガスと共にｐ型不純物ガス、例えばトリメチルアルミニウムガスを供給することで、ウエハ１４において、Ｃ／Ｓｉの値が小さい部分、つまり、相対的にシリコン濃度の大きい部分に積極的にトリメチルアルミニウムガスを供給してアルミニウム濃度が高い状態とすることでシリコンサイトへのアルミニウムの置き換わりを促進することで、ウエハ１４においてＣ／Ｓｉの値が大きい部分との相対的なアルミニウム濃度分布を均一にすることができる。
これにより、ウエハ１４に形成されるｐ型不純物がドーピングされた炭化珪素膜におけるｐ型不純物の濃度分布の面内均一性を向上することを図る。
On the other hand, in the case of silicon carbide doped with p-type impurities, a p-type impurity gas such as trimethylaluminum gas is supplied together with a silicon-containing gas from a first gas supply nozzle to which a silicon-containing gas is supplied. 14, by actively supplying trimethylaluminum gas to a portion where the C / Si value is small, that is, a portion where the silicon concentration is relatively high, the aluminum concentration is high, thereby replacing aluminum at the silicon site. By accelerating, the aluminum concentration distribution relative to the portion having a large C / Si value in the wafer 14 can be made uniform.
Thereby, the in-plane uniformity of the concentration distribution of the p-type impurity in the silicon carbide film doped with the p-type impurity formed on the wafer 14 is improved.
炭化珪素エピタキシャル膜の成長は、予め設定された時間が経過すると、上述のガスの供給を停止し、図示しない不活性ガス供給源から不活性ガスが供給され、反応室４４内が不活性ガスで置換されると共に、被加熱体４８の内側の圧力が常圧に復帰される。 In the growth of the silicon carbide epitaxial film, when a preset time elapses, the supply of the gas is stopped, an inert gas is supplied from an inert gas supply source (not shown), and the reaction chamber 44 is filled with an inert gas. At the same time, the pressure inside the heated body 48 is returned to normal pressure.
その後、昇降モータ１２２によりシールキャップ１０２が下降されて、マニホールドの下端が開口されると共に、処理済ウエハ１４がボート３０に保持された状態でマニホールドの下端から反応管４２の外部に搬出（ボートアンローディング）し、ボート３０に支持された全てのウエハ１４が冷えるまで、ボート３０を所定位置で待機させる。次に、待機させたボート３０のウエハ１４が所定温度まで冷却されると、基板移載機２８により、ボート３０からウエハ１４を取り出し、ポッドオープナ２４にセットされている空のポッド１６に搬送して収容する。その後、ポッド搬送装置２０により、ウエハ１４が収容されたポッド１６をポッド搬送装置２２、またはポッドステージ１８に搬送する。このようにして半導体製造装置１０の一連の作用が完了する。 Thereafter, the seal cap 102 is lowered by the lifting motor 122 to open the lower end of the manifold, and the processed wafer 14 is carried out from the lower end of the manifold to the outside of the reaction tube 42 while being held by the boat 30 (boat unloading). The boat 30 waits at a predetermined position until all the wafers 14 supported by the boat 30 are cooled. Next, when the wafer 14 of the boat 30 that has been waiting is cooled to a predetermined temperature, the substrate transfer device 28 takes out the wafer 14 from the boat 30 and transfers it to the empty pod 16 set in the pod opener 24. And accommodate. Thereafter, the pod 16 containing the wafer 14 is transferred to the pod transfer device 22 or the pod stage 18 by the pod transfer device 20. In this way, a series of operations of the semiconductor manufacturing apparatus 10 is completed.
これにより、ガス供給ノズル内での堆積膜の成長を抑制し、被加熱体４８の内側ではガス供給ノズルより供給されるシリコン含有ガス及び炭素含有ガス及び塩素含有ガス及び還元ガスである水素ガス及び不純物ガスが反応することで、炭化珪素等から構成される複数枚のウエハ１４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縦方向に積み上げて保持される場合において、不純物がドーピングされた炭化珪素エピタキシャル膜の成長を行うことができる。 This suppresses the growth of the deposited film in the gas supply nozzle, and the silicon-containing gas, the carbon-containing gas, the chlorine-containing gas, and the hydrogen gas that is the reducing gas supplied from the gas supply nozzle inside the heated body 48 and When the impurity gas reacts, the plurality of wafers 14 made of silicon carbide or the like are aligned in a horizontal posture and aligned with each other in the center and are stacked and held in the vertical direction. A silicon carbide epitaxial film can be grown.
また、好ましくは、第１ガス供給ノズル及び第２のガス供給ノズルは、第１及び第２のガス供給口６８、７２それぞれをウエハ１４中心に向けてガスを噴出可能なように配置し、第１のガス供給ノズルと第２のガス供給ノズルを交互に設けることが良い。これにより、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。 Preferably, the first gas supply nozzle and the second gas supply nozzle are arranged so that the first and second gas supply ports 68 and 72 can eject the gas toward the center of the wafer 14, respectively. It is preferable to alternately provide one gas supply nozzle and second gas supply nozzle. Thereby, the deviation of supply gas is suppressed and the film thickness in-plane uniformity is further improved.
また、本実施形態では、第１のガス供給ノズル及び第２のガス供給ノズルは、円筒形状であったが、これに限らず、角筒形状、多角形の形状であっても良く、好ましくは、ガス供給ノズルの形状は、その一部が被加熱体の内周面に沿うような形状であることが良く、これにより、ガス供給ノズルと被加熱体との間の隙間に膜を形成することを抑制することができ、この形成された膜が起因となるパーティクルが発生する虞を低減することができる。 In the present embodiment, the first gas supply nozzle and the second gas supply nozzle have a cylindrical shape. However, the present invention is not limited thereto, and may be a rectangular tube shape or a polygonal shape, preferably The shape of the gas supply nozzle may be such that a part of the gas supply nozzle is along the inner peripheral surface of the object to be heated, thereby forming a film in the gap between the gas supply nozzle and the object to be heated. This can be suppressed, and the possibility of generation of particles caused by the formed film can be reduced.
また、本実施形態では、第１のガス供給口６８および第２のガス供給口７２は孔形状のガス供給口を１以上設けたが、これに限らず、例えば、ウエハ１４表面と平行な方向にスリット状のガス供給口を設けても良い。これにより、ウエハ１４に対し、平行な方向にガスを供給することができ、ウエハ１４に形成される不純物がドーピングされた炭化珪素膜において、膜厚の面内分布や不純物濃度の面内分布を均一にすることができる。
また、ガス供給口がスリット状の形状であることにより、供給されるガスのガス流速を小さくすることができるため、供給される原料ガスを十分に反応させることができる。
In the present embodiment, the first gas supply port 68 and the second gas supply port 72 are provided with one or more hole-shaped gas supply ports. However, the present invention is not limited to this. For example, the direction is parallel to the surface of the wafer 14. A slit-shaped gas supply port may be provided. As a result, gas can be supplied to the wafer 14 in a parallel direction, and the in-plane distribution of the film thickness and the in-plane distribution of the impurity concentration can be achieved in the silicon carbide film doped with the impurity formed on the wafer 14. It can be made uniform.
Moreover, since the gas supply port has a slit shape, the gas flow rate of the supplied gas can be reduced, and thus the supplied source gas can be sufficiently reacted.
なお、本実施形態では、不活性ガスとして希ガスのアルゴンガスを用いることが好ましいが、これに限らず、ヘリウム（Ｈｅ）ガス、ネオン（Ｎｅ）ガス、クリプトン（Ｋｒ）ガス、キセノン（Ｘｅ）ガスを用いても良い。 In this embodiment, it is preferable to use a rare gas argon gas as the inert gas. However, the present invention is not limited to this, but helium (He) gas, neon (Ne) gas, krypton (Kr) gas, xenon (Xe). Gas may be used.
[第２実施形態]
次に第２実施形態について説明する。
第１実施形態では、第１のガス供給ノズル６０にウエハ表面に平行であり、第２のガス供給ノズル７０の方向に延在した少なくとも１箇所分岐する第１の分岐ノズルと、第１のガス供給ノズルと異なる位置に設けられ第２のガス供給ノズル７０にウエハ１４表面に平行であり、第１のガス供給ノズル６０の方向に延在した少なくとも１箇所分岐する第２の分岐ノズルとを設け、第１の分岐ノズルと第２の分岐ノズルそれぞれに１以上設けられる第１のガス供給口６８および第２のガス供給口より原料ガスを供給することで、膜厚および不純物濃度の均一性を向上させたが、第２実施形態では、第１及び第２のガス供給ノズルを一体物にした形態を用いることで、メンテナンス性を向上、組立て誤差をなくすことができる。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment will be described.
In the first embodiment, the first gas supply nozzle 60 is parallel to the wafer surface, and extends in the direction of the second gas supply nozzle 70. A second branch nozzle provided at a position different from the supply nozzle and provided at the second gas supply nozzle 70 in parallel with the surface of the wafer 14 and extending in the direction of the first gas supply nozzle 60 is branched. By supplying the raw material gas from the first gas supply port 68 and the second gas supply port provided at least one for each of the first branch nozzle and the second branch nozzle, the uniformity of the film thickness and impurity concentration can be achieved. Although improved, in the second embodiment, by using a form in which the first and second gas supply nozzles are integrated, maintenance can be improved and assembly errors can be eliminated.
図７に本発明の第２実施形態に適用される、ガス供給ノズルの形態を示す。
図７(ａ)及び（ｂ）に示されるノズル形状が本実施形態の一体構造の一例であり、図７に記載のAは、図７（ａ）と図７（ｂ）における同じ位置であることを示している。図７に示すように、図６に示した構造と比較して構造がシンプルとなっており、図６の構造と比較し、例えばノズルを製作する際にコストを低減できる。または、例えば、定期メンテナンス作業等における組立てのし易さの点で有利である。
また、ノズルの形状は反応室４４構成の形状に合わせて変形しても良く、例えば、図８に示すように被加熱体４８の内壁に沿うようにノズルを湾曲させても良く、これにより、被加熱体４８との隙間を小さくできることができるので、ガスが侵入することを抑制し、該隙間での膜の形成を抑制することができる。
また、これに限らず、多角形の形状であっても良い。
FIG. 7 shows a form of a gas supply nozzle applied to the second embodiment of the present invention.
The nozzle shape shown in FIGS. 7A and 7B is an example of an integrated structure of this embodiment, and A shown in FIG. 7 is the same position in FIGS. 7A and 7B. It is shown that. As shown in FIG. 7, the structure is simple compared to the structure shown in FIG. 6, and the cost can be reduced when, for example, a nozzle is manufactured, compared to the structure shown in FIG. Or, for example, it is advantageous in terms of ease of assembly in periodic maintenance work or the like.
Further, the shape of the nozzle may be modified in accordance with the shape of the reaction chamber 44 configuration. For example, the nozzle may be curved along the inner wall of the heated object 48 as shown in FIG. Since the gap between the object to be heated 48 can be reduced, the gas can be prevented from entering and the formation of a film in the gap can be suppressed.
Moreover, not only this but a polygonal shape may be sufficient.
よって、本実施形態では、ウエハ１４表面に平行に原料ガスを供給することができるので、ウエハ１４に形成される炭化珪素膜の膜質の均一になり、また、不純物濃度が均一になる。 Therefore, in this embodiment, since the source gas can be supplied in parallel to the surface of the wafer 14, the film quality of the silicon carbide film formed on the wafer 14 becomes uniform, and the impurity concentration becomes uniform.
また、本実施形態では、ガス供給ノズルは一体物であるため、メンテナンス作業として、例えばガス供給ノズルの交換作業のときの取り外しまたは取り付ける作業が容易になり、また、ガス供給ノズルが一体ものになることで、ガス供給ノズルの交換作業の前後において、第１のガス供給口６８および第２のガス供給口７２の位置に差異を生じることを抑制することができるので、メンテナンス作業前後の成膜結果に差異が生じることを低減することができる。 Further, in this embodiment, since the gas supply nozzle is an integrated object, for example, a maintenance operation can be easily performed by removing or attaching the gas supply nozzle when replacing it, and the gas supply nozzle is integrated. Thus, it is possible to suppress a difference between the positions of the first gas supply port 68 and the second gas supply port 72 before and after the replacement operation of the gas supply nozzle. It is possible to reduce the occurrence of a difference in.
[第３実施形態]
次に第３実施形態について図１２を用いて説明する。
図６に示されるガス供給ノズルは、第１のガス供給ノズル６０と第２のガス供給ノズル７０を夫々１本ずつ設け、第１のガス供給ノズル６０と第２のガス供給ノズル７０との間の空間に、第１のガス供給ノズル６０から分岐した第１の分岐管と第２のガス供給ノズル７０から分岐した第２の分岐管を交互に配置するようにしている。それに対し、本実施形態では、第１のガス供給ノズル６０と第２のガス供給ノズル７０を夫々複数本設け、その間の空間に夫々の分岐管を設けるようにしている。図６に示されるように第１のガス供給ノズル６０と第２のガス供給ノズル７０を夫々１本のみ設けた場合、夫々のガス供給ノズルに多量のガスを供給する必要がある。そうすると、ガスの加熱が不十分となり、ウエハ１４の積層方向やウエハ内の温度均一性を乱す恐れがある。一方、本実施形態では、複数本のガス供給ノズルを設けているため夫々に流すガス流量を分散させることができ、ガス加熱に対し有利となる。
[Third embodiment]
Next, a third embodiment will be described with reference to FIG.
The gas supply nozzle shown in FIG. 6 is provided with one first gas supply nozzle 60 and one second gas supply nozzle 70, and between the first gas supply nozzle 60 and the second gas supply nozzle 70. In this space, the first branch pipe branched from the first gas supply nozzle 60 and the second branch pipe branched from the second gas supply nozzle 70 are alternately arranged. On the other hand, in this embodiment, a plurality of first gas supply nozzles 60 and a plurality of second gas supply nozzles 70 are provided, and each branch pipe is provided in the space between them. When only one first gas supply nozzle 60 and one second gas supply nozzle 70 are provided as shown in FIG. 6, it is necessary to supply a large amount of gas to each gas supply nozzle. If it does so, gas heating may become inadequate and there exists a possibility of disturbing the lamination direction of the wafer 14, and the temperature uniformity in a wafer. On the other hand, in this embodiment, since a plurality of gas supply nozzles are provided, it is possible to disperse the gas flow rate flowing through each nozzle, which is advantageous for gas heating.
また図６に示されるガス供給ノズルの形態では、分岐管内の圧力損失により、分岐管の根元に配置されたガス供給口と分岐管の先端に配置されたガス供給口からでるガスの質量流量に差が生じる可能性がある。これを防ぐためには、ある程度分岐管を太くする必要がある。その一方、本実施例では、分岐管の部分に設けられるガス供給口の数を少なくしているため、分岐管の流路を細くすることができ、縦方向に密にガス供給口を設けることができる。 Moreover, in the form of the gas supply nozzle shown in FIG. 6, due to the pressure loss in the branch pipe, the mass flow rate of the gas emitted from the gas supply port arranged at the base of the branch pipe and the gas supply port arranged at the tip of the branch pipe is reduced. Differences can occur. In order to prevent this, it is necessary to thicken the branch pipe to some extent. On the other hand, in this embodiment, since the number of gas supply ports provided in the branch pipe portion is reduced, the flow path of the branch pipe can be narrowed, and the gas supply ports are provided densely in the vertical direction. Can do.
また、第１の実施形態でも同様に、第１のガス供給口６８及び第２のガス供給口７２は、ウエハ間の空間の夫々に設けられるほうが望ましい。ウエハ１４間の夫々に設けられることで、ウエハ毎の成膜条件を等しくすることができ、ウエハ１４間の均一性が向上する。特に、本実施形態では、上述の通り、ガス供給口を密に配置することができるため、ウエハ１４間の夫々に第１のガス供給口６８及び第２のガス供給口７２を配置したとしてもウエハ１４間を小さくすることができ、結果として、一度に処理できるウエハ１４の枚数を多くすることができる。 Similarly in the first embodiment, it is desirable that the first gas supply port 68 and the second gas supply port 72 are provided in each of the spaces between the wafers. By being provided between the wafers 14, the film forming conditions for each wafer can be made equal, and the uniformity between the wafers 14 is improved. In particular, in the present embodiment, as described above, the gas supply ports can be arranged densely, so even if the first gas supply port 68 and the second gas supply port 72 are arranged between the wafers 14, respectively. The space between the wafers 14 can be reduced, and as a result, the number of wafers 14 that can be processed at a time can be increased.
なお、図１２において、分岐管は、角柱となっているが、円柱であっても良いことは言うまでもない。また、分岐管に設けられるガス供給口が１つとなっているが、複数であってもよい。
更には、本実施形態では、第１のガス供給口６８と第２のガス供給口７２が直線上に配置される。シリコン元素含有ガスと炭素元素含有ガスの混合を考えれば、直線上に配置することが望ましいが、許容できる範囲内で位置がずれても良い。
In FIG. 12, the branch pipe is a prism, but it goes without saying that it may be a cylinder. Moreover, although the gas supply port provided in the branch pipe is one, multiple may be sufficient.
Furthermore, in the present embodiment, the first gas supply port 68 and the second gas supply port 72 are arranged on a straight line. Considering mixing of the silicon element-containing gas and the carbon element-containing gas, it is desirable to arrange them on a straight line, but the positions may be shifted within an allowable range.
［第４実施形態］
次に図１３を用いて、第４実施形態を説明する。図１３（ａ）は、第４実施形態のガス供給ノズルの側面図を示しており、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）に示す夫々の箇所の矢視図を示している。この第４実施形態のガス供給ノズルは、シリコン元素含有ガスを供給する第１のガス供給口６８と炭素元素含有ガスを供給する第２のガス供給口７２の間に、第４のガス供給口８５が設けられており、第４のガス供給口からは、不活性ガス（例えば、アルゴン（Ａｒ））が供給される。
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment will be described with reference to FIG. Fig.13 (a) has shown the side view of the gas supply nozzle of 4th Embodiment, FIG.13 (b) has shown the arrow view of each location shown to Fig.13 (a). The gas supply nozzle of the fourth embodiment includes a fourth gas supply port between a first gas supply port 68 that supplies a silicon element-containing gas and a second gas supply port 72 that supplies a carbon element-containing gas. 85 is provided, and an inert gas (for example, argon (Ar)) is supplied from the fourth gas supply port.
前述した通り、バッチ式縦型熱処理装置では、反応炉内にガス供給ノズルを設ける必要があるため、予め成膜に必要なガスを混合して一つのガス供給ノズルに供給するとガス供給ノズル内でＳｉＣ膜が堆積してしまい、ウエハ間の均一条件での成膜が難しい。そこで、本発明では、ガス供給ノズルを２系統、設けることにより、成膜条件とは異なるガス混合比率で反応炉内に供給し、ガス供給ノズル内の堆積によるガス消費を抑制している。しかしながら、ガス供給ノズル内は、反応炉とは隔離されているため２系統設けることで解決できるが、ガス供給口は、反応炉内に曝されており、２つのガス供給ノズルから供給されたガスが混合されることで、成膜条件とほぼ等しい条件となってしまう。従って、ガス供給口が堆積によって閉塞してしまうことも考えられる。そこで、本実施形態では、第４のガス供給口８５を第１のガス供給口６８と第２のガス供給口７２との間に設け、不活性ガス(例えば、Ａｒ）を供給している。これにより、ガス供給口６８、７２付近では、不活性ガスの流れにより、第１のガス供給口６８から供給されるガスと第２のガス供給口から供給されるガスとが分離され、ガス供給口への堆積を抑制することができる。 As described above, in the batch type vertical heat treatment apparatus, since it is necessary to provide a gas supply nozzle in the reaction furnace, if a gas necessary for film formation is mixed and supplied to one gas supply nozzle in advance, The SiC film is deposited, and it is difficult to form the film under uniform conditions between the wafers. Therefore, in the present invention, by providing two gas supply nozzles, gas is supplied into the reaction furnace at a gas mixing ratio different from the film forming conditions, and gas consumption due to deposition in the gas supply nozzle is suppressed. However, since the gas supply nozzle is isolated from the reaction furnace, it can be solved by providing two systems. However, the gas supply port is exposed to the reaction furnace, and the gas supplied from the two gas supply nozzles. As a result, the conditions are almost equal to the film forming conditions. Therefore, it is conceivable that the gas supply port is blocked due to deposition. Therefore, in the present embodiment, the fourth gas supply port 85 is provided between the first gas supply port 68 and the second gas supply port 72 to supply an inert gas (for example, Ar). Thus, in the vicinity of the gas supply ports 68 and 72, the gas supplied from the first gas supply port 68 and the gas supplied from the second gas supply port are separated by the flow of the inert gas, and the gas supply Accumulation in the mouth can be suppressed.
図１３におけるガス供給ノズルは、第１のガス供給ノズル６８、第２のガス供給ノズル７２、及び、第４のガス供給ノズル８０が図７に示されるガス供給ノズルのように一体的に形成されている。また、ガス供給口が設けられる反対側の面は、円弧状となっており、反応室４４の形状に合わせるようにしている。第４のガス供給ノズル８０は、図面の左右方向では、第１のガス供給ノズル６０と第２のガス供給ノズル７０との間に位置し、第１の分岐管及び第２の分岐管が形成される部分を避けるように円弧状となっている部分に設けられている。即ち、ガス供給口が設けられるガス供給面の反対側に設けられている。この部分に設けられることにより、図７に示されるガス供給ノズルに対し、大きくすることなく実現することが可能となる。 13, the first gas supply nozzle 68, the second gas supply nozzle 72, and the fourth gas supply nozzle 80 are integrally formed like the gas supply nozzle shown in FIG. ing. In addition, the surface on the opposite side where the gas supply port is provided has an arc shape so as to match the shape of the reaction chamber 44. The fourth gas supply nozzle 80 is located between the first gas supply nozzle 60 and the second gas supply nozzle 70 in the left-right direction of the drawing, and a first branch pipe and a second branch pipe are formed. It is provided in the arc-shaped part so as to avoid the part to be formed. That is, the gas supply port is provided on the opposite side of the gas supply surface. By providing in this part, it becomes possible to implement | achieve, without enlarging with respect to the gas supply nozzle shown by FIG.
第４のガス供給口８５は、第１のガス供給口６８と第２のガス供給口７２との間に夫々設けられている。これにより、第１のガス供給口６８から供給されるガスと第２のガス供給口から供給されるガスとを分離することができ、互いのガス供給口の膜の堆積による閉塞を抑制することができる。 The fourth gas supply port 85 is provided between the first gas supply port 68 and the second gas supply port 72, respectively. Thereby, the gas supplied from the first gas supply port 68 and the gas supplied from the second gas supply port can be separated, and the clogging due to the deposition of the film at each gas supply port is suppressed. Can do.
なお、図１３では、複数のガス供給口を設けるようにしたが、図７のようにスリット方としても良い。また、図１３では、一体型のガス供給ノズルにて説明したが、図６や図１２に示されるような分離型のガス供給ノズルとした場合であっても、同様に第１のガス供給口６８と第２のガス供給口７２との間に第３のガス供給口８５を設けることで同様の効果を得ることが可能である。 In FIG. 13, a plurality of gas supply ports are provided, but a slit method may be used as shown in FIG. Further, in FIG. 13, the description has been made with the integrated gas supply nozzle, but the first gas supply port is similarly applied to the case of the separation type gas supply nozzle as shown in FIGS. 6 and 12. By providing the third gas supply port 85 between 68 and the second gas supply port 72, the same effect can be obtained.
なお、本発明は炭化珪素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することができる。 Although the present invention has been described with respect to silicon carbide epitaxial film growth, it can also be applied to other epitaxial films, CVD films, and the like.
（本発明の実施形態の効果の説明）
図９に第２実施形態の反応室構成にて成膜した不純物がドーピングされた炭化珪素膜の図８に示すモニタライン上におけるＣ／Ｓｉ値の分布を示す。
図９は、横軸は図７にて点線で示したモニタラインの位置であり、縦軸にモニタライン上の各位置におけるシリコンと炭素との比Ｃ／Ｓｉの分布を示し、Ｃ／Ｓｉ値の分布は均一であり、形成される炭化珪素膜のＣ／Ｓｉ値の分布が均一であることが分かる。
また、Ｃ／Ｓｉ値が均一な炭化珪素膜が形成されるので、ｎ型不純物またｐ型不純物は均一にドーピングされ、均一に不純物がドーピングされた炭化珪素膜を形成することができる。
(Description of the effect of the embodiment of the present invention)
FIG. 9 shows a C / Si value distribution on the monitor line shown in FIG. 8 of the silicon carbide film doped with impurities formed in the reaction chamber configuration of the second embodiment.
In FIG. 9, the horizontal axis represents the position of the monitor line indicated by the dotted line in FIG. 7, the vertical axis represents the distribution of the ratio C / Si of silicon to carbon at each position on the monitor line, and the C / Si value. It can be seen that the distribution of is uniform and the distribution of the C / Si value of the formed silicon carbide film is uniform.
In addition, since the silicon carbide film having a uniform C / Si value is formed, the n-type impurity or the p-type impurity is uniformly doped, and the silicon carbide film in which the impurity is uniformly doped can be formed.
更に、図１４、図１５を用いて本発明の効果を説明する。図１４は、図１２のガス供給ノズルを用いた際の、ウエハ面内のシリコン、炭素、及び、Ｃ／Ｓｉの分布の計算結果を示している。図１５は、その比較例として、図１５（ｃ）に示されるように、横方向にシリコン含有ガスを供給するガス供給ノズル６５と炭素含有ガスを供給するガス供給ノズル７５を並べた場合のウエハ面内のシリコン、炭素、及び、Ｃ／Ｓｉの分布の計算結果を示している。なお、図１４（ａ）及び図１５（ａ）の夫々は、左側がウエハとウエハの間におけるＳｉソースの濃度分布、右側がその時の膜厚分布を示している。また、図１４（ｂ）及び図１５（ｂ）の夫々は、図１４（ａ）及び図１５（ａ）のそれぞれに示すモニタライン上のＳｉソースの濃度分布、Ｃソースの濃度分布、及び、Ｃ／Ｓｉ値をプロットしたものである。なお、モニタラインは、ウエハ表面と同じ高さである。 Further, the effects of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 14 shows a calculation result of silicon, carbon, and C / Si distribution in the wafer surface when the gas supply nozzle of FIG. 12 is used. FIG. 15 shows, as a comparative example, a wafer in which a gas supply nozzle 65 for supplying a silicon-containing gas and a gas supply nozzle 75 for supplying a carbon-containing gas are arranged in a horizontal direction as shown in FIG. The calculation results of the in-plane silicon, carbon, and C / Si distribution are shown. In each of FIGS. 14A and 15A, the left side shows the Si source concentration distribution between the wafers, and the right side shows the film thickness distribution at that time. 14 (b) and 15 (b) respectively show the Si source concentration distribution, the C source concentration distribution on the monitor lines shown in FIGS. 14 (a) and 15 (a), and C / Si value is plotted. The monitor line is the same height as the wafer surface.
ここで、図１５に示すガス供給ノズル構造では、夫々のガス供給口から供給されたガスは、ウエハの中央部に向かって流れ込む。その結果、モニタライン上のＳｉソース及びＣソース濃度分布並びにＣ／Ｓｉ分布に大きなばらつきがあることが判る。原料供給ノズルから噴出されたＳｉソース及びＣソースガスは、互いに混合しながらウエハ領域へ流れ込むが、この混合が不十分であるが故に、モニタライン上のばらつきが生じると考えられる。上述のようにＣ／Ｓｉ分布にばらつきがあると、ウエハ面内の膜厚のバラツキが生じる。また、上述のサイトコンペティション原理により、ウエハ面内のドナー濃度分布に偏りが生じる懸念がある。 Here, in the gas supply nozzle structure shown in FIG. 15, the gas supplied from each gas supply port flows toward the center of the wafer. As a result, it can be seen that there are large variations in the Si source and C source concentration distribution and the C / Si distribution on the monitor line. Although the Si source gas and the C source gas ejected from the raw material supply nozzle flow into the wafer region while being mixed with each other, it is considered that variation on the monitor line occurs due to insufficient mixing. If the C / Si distribution varies as described above, the film thickness varies within the wafer surface. In addition, there is a concern that the donor concentration distribution in the wafer surface is biased due to the above-described site competition principle.
また、エピタキシャル膜の成長速度を向上させる為に原料濃度を高くすることが考えられる。原料濃度を上げていくと、ウエハ表面に接する気相中のＳｉソース濃度が高くなる為、ウエハ表面に於いてＳｉが凝集し、Ｓｉ液滴としてＳｉＣ表面に残り、良質な膜を得られない可能性がある。従って、Ｓｉ液滴がウエハ表面に残った時点で、それ以上原料濃度を上げられない事になるため、成長速度を上げられない。 It is also conceivable to increase the raw material concentration in order to improve the growth rate of the epitaxial film. As the raw material concentration is increased, the Si source concentration in the gas phase in contact with the wafer surface increases, so that Si agglomerates on the wafer surface and remains on the SiC surface as Si droplets, and a high-quality film cannot be obtained. there is a possibility. Therefore, when the Si droplet remains on the wafer surface, the raw material concentration cannot be increased any more, and thus the growth rate cannot be increased.
一方、本発明のように分岐管を用いてウエハに対し平行方向に複数のガス供給口を設けることで、Ｓｉソースガス及びＣソースガスはノズルから噴出された後、高いに混合しながらウエハ間へ流れる。その結果、図１４を見ると明らかなように、モニタライン上のＳｉソース・Ｃソースの濃度分布が平坦であり、必然的にＣ／Ｓｉも平坦化しているのがわかる。この時モニタライン上のＳｉソース濃度に注目すると、局所的に高濃度の場所が見当たらない。これは即ち、同一原料濃度に対し、ウエハ表面に於いてＳｉ液滴が発生するまでの余裕が生じた事になり、図１５の条件と比較し約２倍の成長速度を見込めることになる。また、サイトコンペティション原理によるドナー濃度偏差に対しても、本発明ではＣ／Ｓｉが面内で平坦となることから有利となる。 On the other hand, by providing a plurality of gas supply ports in a direction parallel to the wafer using a branch pipe as in the present invention, the Si source gas and the C source gas are ejected from the nozzle and then mixed between the wafers while being mixed at a high level. To flow. As a result, as apparent from FIG. 14, it can be seen that the concentration distribution of the Si source and C source on the monitor line is flat, and C / Si is inevitably flattened. At this time, when attention is paid to the Si source concentration on the monitor line, a high concentration location is not found locally. This means that there is a margin until Si droplets are generated on the wafer surface with respect to the same raw material concentration, and a growth rate about twice as high as that in the condition of FIG. 15 can be expected. In addition, the present invention is advantageous for the donor concentration deviation due to the site competition principle because C / Si becomes flat in the plane in the present invention.
本実施形態によれば、以下に示す、主な効果のうち少なくとも１つ以上の効果を奏する。
（１）ウエハ１４と平行方向に延びる第１の分岐ノズル、第２の分岐ノズルからシリコン原子含有ガス、炭素原子含有ガスを供給することにより、形成される炭化珪素膜を構成するシリコンと炭素との比の炭化珪素膜の面内分布の偏差を小さくすることができるため、炭化珪素膜の膜質の面内均一性を向上できる。また、原料ガスの濃度を高くすることができるため、成長速度が向上する。
（２）形成される炭化珪素膜を構成するシリコンと炭素との比が、炭化珪素膜の面内分布の偏差を小さくし、不純物と置き換わる元素が含有される反応ガスとともに不純物ガスを供給することで、ウエハに形成される不純物がドーピングされた炭化珪素膜の膜厚及び不純物濃度の均一性を向上することが出来る。
（３）ｐ型不純物がドーピングされた炭化珪素膜を形成する際に、第１のガス供給ノズルから少なくともシリコン含有ガスと塩素含有ガスとｐ型不純物ガスとを反応室４４内へ供給し、第２のガス供給ノズルから少なくとも炭素含有ガスと還元ガスとを反応室４４内へ供給して、ウエハに形成されるｐ型不純物がドーピングされた炭化珪素膜におけるｐ型不純物の濃度の面内均一性を向上することが出来る。
（４）ｎ型不純物原子がドーピングされた炭化珪素膜を形成する際に、第１のガス供給ノズルから少なくともシリコン含有ガスと塩素含有ガスとを反応室４４内へ供給し、第２のガス供給ノズルから少なくとも炭素含有ガスと還元ガスとｎ型不純物ガスとを反応室４４内へ供給して、ウエハに形成されるｎ型不純物がドーピングされた炭化珪素膜におけるｎ型不純物の濃度の面内均一性を向上することが出来る。
（５）（１）〜（４）により、シリコン原子含有ガスと炭素原子含有ガスとを異なるガス供給ノズルによりそれぞれ反応室４４内へ供給することができるので、ガス供給ノズル内での炭化珪素膜の形成を抑制することができる。
（６）（５）により、堆積する炭化珪素膜によるノズル内の閉塞を抑制することができる。
（７）（５）により、堆積する炭化珪素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。
（８）（１）〜（４）により、シリコン含有ガスと還元ガスとを異なるガス供給ノズルによりそれぞれ反応室４４内供給することができるので、ガス供給ノズル内でのシリコン含有ガスの分解を抑制することができる。
（９）（８）により、ガス供給ノズル内でのシリコン含有ガスの消費を抑制することができる。
（１０）（８）により、シリコン含有ガスのガス供給ノズル内でのシリコン膜の堆積を抑制することができる。
（１１）（８）により、堆積するシリコン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。
（１２）上記の効果により、一度の処理にての基板に対して不純物がドーピングされた炭化珪素エピタキシャル膜の成長を行うことができる。
（１３）第２の実施形態において説明したように、第１のガス供給ノズル及び第２のガス供給ノズルと、を一体物の形態にすることにより、第１のガス供給口及び第２のガス供給口の位置きめを容易にすることができる。
（１４）（１３）により、メンテナンス作業の前後による成膜結果に差異を生じることを低減することができる。
（１５）（１３）により、取り付け作業が容易になり、メンテナンス作業時間を短縮することができる。
（１６）また、第３の実施形態のように少なくとも第１のガス供給ノズル６０又は第２のガス供給ノズル７０を複数本設け、その間に分岐ノズルを設けることにより、一つの分岐ノズルから供給されるガス流量を少なくすることができるため、分岐ノズルを細くすることが可能となる。これにより、分岐ノズルを密に配置することが可能となる。
（１７）また、第４の実施形態のように第１の分岐ノズルと第２の分岐ノズルの間に不活性ガスを供給することにより、第１のガス供給口６８、第２のガス供給口７２のＳｉＣ膜の堆積による閉塞を抑制できる。
According to this embodiment, at least one or more of the main effects described below can be achieved.
(1) Silicon and carbon constituting a silicon carbide film formed by supplying a silicon atom-containing gas and a carbon atom-containing gas from a first branch nozzle and a second branch nozzle extending in a direction parallel to the wafer 14 Since the deviation of the in-plane distribution of the silicon carbide film with the ratio can be reduced, the in-plane uniformity of the film quality of the silicon carbide film can be improved. Moreover, since the concentration of the source gas can be increased, the growth rate is improved.
(2) The ratio of silicon to carbon constituting the silicon carbide film to be formed reduces the deviation of the in-plane distribution of the silicon carbide film and supplies the impurity gas together with the reaction gas containing the element replacing the impurity. Thus, the uniformity of the thickness and impurity concentration of the silicon carbide film doped with impurities formed on the wafer can be improved.
(3) When forming the silicon carbide film doped with the p-type impurity, at least a silicon-containing gas, a chlorine-containing gas, and a p-type impurity gas are supplied into the reaction chamber 44 from the first gas supply nozzle. In-plane uniformity of the concentration of the p-type impurity in the silicon carbide film doped with the p-type impurity formed on the wafer by supplying at least the carbon-containing gas and the reducing gas into the reaction chamber 44 from the two gas supply nozzles. Can be improved.
(4) When forming a silicon carbide film doped with n-type impurity atoms, at least a silicon-containing gas and a chlorine-containing gas are supplied from the first gas supply nozzle into the reaction chamber 44 to supply a second gas. At least the carbon-containing gas, the reducing gas, and the n-type impurity gas are supplied into the reaction chamber 44 from the nozzle, and the n-type impurity concentration in the silicon carbide film doped with the n-type impurity formed on the wafer is uniform in the surface. Can be improved.
(5) Since the silicon atom-containing gas and the carbon atom-containing gas can be supplied into the reaction chamber 44 by different gas supply nozzles according to (1) to (4), the silicon carbide film in the gas supply nozzle The formation of can be suppressed.
(6) According to (5), blockage in the nozzle due to the deposited silicon carbide film can be suppressed.
(7) Occurrence of particles caused by the deposited silicon carbide film can be suppressed by (5).
(8) According to (1) to (4), since the silicon-containing gas and the reducing gas can be supplied into the reaction chamber 44 by different gas supply nozzles, the decomposition of the silicon-containing gas in the gas supply nozzle is suppressed. can do.
(9) By (8), consumption of the silicon-containing gas in the gas supply nozzle can be suppressed.
(10) According to (8), the deposition of the silicon film in the gas supply nozzle of the silicon-containing gas can be suppressed.
(11) By (8), generation of particles due to the deposited silicon film can be suppressed.
(12) Due to the above effects, a silicon carbide epitaxial film doped with impurities can be grown on the substrate in a single treatment.
(13) As described in the second embodiment, the first gas supply port and the second gas are formed by integrating the first gas supply nozzle and the second gas supply nozzle into one body. The positioning of the supply port can be facilitated.
(14) By (13), it is possible to reduce the occurrence of a difference in film formation results before and after the maintenance work.
(15) According to (13), the attachment work becomes easy and the maintenance work time can be shortened.
(16) Further, as in the third embodiment, at least a plurality of first gas supply nozzles 60 or second gas supply nozzles 70 are provided, and a branch nozzle is provided between them, so that the gas is supplied from one branch nozzle. Therefore, the branch nozzle can be made thinner. As a result, the branch nozzles can be arranged densely.
(17) Also, as in the fourth embodiment, by supplying an inert gas between the first branch nozzle and the second branch nozzle, the first gas supply port 68 and the second gas supply port Blockage due to the deposition of the 72 SiC film can be suppressed.
［付記］
以下に、本実施形態に係る好ましい態様を付記する。
[Appendix]
Below, the preferable aspect which concerns on this embodiment is appended.
[付記１]
複数の基板が所定の間隔で積層される反応室と、前記反応室内に少なくともシリコン含有ガスと塩素含有ガスと、もしくは、シリコンと塩素含有ガスを供給する第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、前記複数の基板が積層される領域に延在されて設けられる第１のガス供給ノズルと、前記第１のガス供給ノズルと異なる位置であり、前記複数の基板が積層される領域に延在されて設けられる第２のガス供給ノズルと、前記第１のガス供給ノズルの前記基板の主面と平行であって、前記第２のガス供給ノズルの方向に１箇所以上分岐され、1以上の第１のガス供給口を有する第１の分岐ノズルと、前記第２のガス供給ノズルの前記基板の主面と平行であって、前記第１のガス供給ノズルの方向に１箇所以上分岐され、1以上の第２のガス供給口を有する第２の分岐ノズルと、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前記シリコン含有ガスと前記塩素含有ガスの混合ガス、もしくは、シリコンおよび塩素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のガス供給口から少なくとも前記炭素含有ガスと前記還元ガスとを前記反応室内へ供給し、前記基板に炭化珪素膜が形成されるよう制御するコントローラと、を備え、前記第１のガス供給口と前記第２のガス供給口とが、前記複数の基板が積層される方向に隣接するように設けられている基板処理装置。
[付記２]
前記第１の分岐ノズルと前記第２の分岐ノズルとが交互に配置するように設けられる付記１に記載の基板処理装置。
[Appendix 1]
A reaction chamber in which a plurality of substrates are stacked at a predetermined interval; a first gas supply system that supplies at least silicon-containing gas and chlorine-containing gas or silicon and chlorine-containing gas into the reaction chamber; and the reaction chamber A second gas supply system for supplying at least a carbon-containing gas and a reducing gas, a first gas supply nozzle provided extending in a region where the plurality of substrates are stacked, and the first gas supply A second gas supply nozzle provided at a position different from the nozzle and extending in a region where the plurality of substrates are stacked, and parallel to a main surface of the substrate of the first gas supply nozzle, One or more first branch nozzles branched in the direction of the second gas supply nozzle and having one or more first gas supply ports, and parallel to the main surface of the substrate of the second gas supply nozzle The first gas A second branch nozzle having one or more second gas supply ports branched at one or more locations in the direction of the supply nozzle, and the first gas supply system is at least the silicon-containing gas from the first gas supply port And a chlorine-containing gas mixture gas or silicon and chlorine-containing gas are supplied into the reaction chamber, and the second gas supply system includes at least the carbon-containing gas and the reducing gas from the second gas supply port. And a controller that controls the substrate so that a silicon carbide film is formed on the substrate, wherein the first gas supply port and the second gas supply port include the plurality of substrates. A substrate processing apparatus provided so as to be adjacent to each other in a stacking direction.
[Appendix 2]
The substrate processing apparatus according to appendix 1, wherein the first branch nozzle and the second branch nozzle are provided alternately.
［付記３］
前記複数の基板の間の領域には、前記第１の分岐ノズルと前記第２の分岐ノズルが対となって配置される付記２に記載の基板処理装置。
[Appendix 3]
The substrate processing apparatus according to appendix 2, wherein the first branch nozzle and the second branch nozzle are arranged in pairs in a region between the plurality of substrates.
［付記４］
前記第１の分岐ノズルは、前記基板の成膜面に対し、前記第２の分岐ノズルより近く配置される付記３の基板処理装置。
[Appendix 4]
The substrate processing apparatus according to appendix 3, wherein the first branch nozzle is disposed closer to the film formation surface of the substrate than the second branch nozzle.
［付記５］
前記第２の分岐ノズルから供給される前記炭素含有ガスは、前記基板の成膜面上において、前記第１の分岐ノズルから供給される前記シリコン含有ガスと塩素含有ガスの混合ガス、もしくは、前記シリコン及び塩素含有ガスのガス流に拡散する付記４の基板処理装置。
[Appendix 5]
The carbon-containing gas supplied from the second branch nozzle is a mixed gas of the silicon-containing gas and the chlorine-containing gas supplied from the first branch nozzle on the film formation surface of the substrate, or the The substrate processing apparatus according to appendix 4, wherein the substrate processing apparatus diffuses into a gas flow of silicon and chlorine containing gas.
［付記６］
前記複数の基板を保持するボートを更に具備し、
前記複数の基板の夫々は、ウエハホルダに保持された状態で前記ボートに保持される付記５の基板処理装置。
[Appendix 6]
Further comprising a boat for holding the plurality of substrates;
The substrate processing apparatus according to appendix 5, wherein each of the plurality of substrates is held by the boat while being held by a wafer holder.
[付記７]
前記第１のガス供給口と前記第２のガス供給口とは、形状が基板表面と平行になるようなスリット形状である付記１に記載の基板処理装置。
[Appendix 7]
The substrate processing apparatus according to appendix 1, wherein the first gas supply port and the second gas supply port have a slit shape that is parallel to the substrate surface.
[付記８]
前記第１のガス供給ノズルと前記第２のガス供給ノズルとが一体物である付記１に記載の基板処理装置。
[Appendix 8]
The substrate processing apparatus according to appendix 1, wherein the first gas supply nozzle and the second gas supply nozzle are integrated.
[付記９]
前記第１のガス供給ノズル及び前記第２のガス供給ノズルとは、多角形の形状である付記１に記載の基板処理装置。
[Appendix 9]
The substrate processing apparatus according to appendix 1, wherein the first gas supply nozzle and the second gas supply nozzle have a polygonal shape.
[付記１０]
前記第１のガス供給ノズル及び前記第２のガス供給ノズルとは、一部が円弧の形状である付記１に記載の基板処理装置。
[Appendix 10]
The substrate processing apparatus according to appendix 1, wherein a part of the first gas supply nozzle and the second gas supply nozzle has an arc shape.
［付記１１］
前記反応室内に少なくとも不純物ガスを供給する第３のガス供給系を更に有し、前記第３ガス供給系は、前記第１のガス供給口又は第２のガス供給口のいずれか一方から前記不純物ガスを供給する付記１に記載の基板処理装置。
[Appendix 11]
The apparatus further includes a third gas supply system that supplies at least an impurity gas into the reaction chamber, and the third gas supply system includes the impurity from either the first gas supply port or the second gas supply port. The substrate processing apparatus according to appendix 1, which supplies gas.
［付記１２］
前記第１ガス供給ノズルを複数本設けると共に前記第２ガス供給ノズルを複数本設け、前記複数の第１ガス供給ノズルと前記複数の第２ガス供給ノズルを互いに交互に配置する付記１の基板処理装置。
[Appendix 12]
The substrate processing according to supplementary note 1, wherein a plurality of the first gas supply nozzles and a plurality of the second gas supply nozzles are provided, and the plurality of first gas supply nozzles and the plurality of second gas supply nozzles are alternately arranged. apparatus.
［付記１３］
前記第１の分岐ノズルと前記第２の分岐ノズルの間に不活性ガスを供給する第３のガス供給ノズルを更に具備する基板処理装置。
[Appendix 13]
A substrate processing apparatus further comprising a third gas supply nozzle for supplying an inert gas between the first branch nozzle and the second branch nozzle.
［付記１４］
複数の基板が所定の間隔で積層される反応室と、前記複数の基板が積層される領域に延在されて設けられる第１のガス供給ノズルと、前記複数の基板が積層される領域に延在され、前記第１のガス供給ノズルと異なる位置に設けられる第２のガス供給ノズルと、前記第１のガス供給ノズルの前記基板の主面と平行であって、前記第２のガス供給ノズルの方向に１箇所以上分岐され、1以上の第１のガス供給口を有する第１の分岐ノズルと、前記第２のガス供給ノズルの前記基板の主面と平行であって、前記第１のガス供給ノズルの方向に１箇所以上分岐され、1以上の第２のガス供給口を有する第２の分岐ノズルと、を備え、前記第１のガス供給口と前記第２のガス供給口とが、前記複数の基板が積層される方向に隣接するように設けられた基板処理装置における半導体装置の製造方法であって、前記複数の基板を反応室内に搬入する工程と、前記第１のガス供給口から、少なくともシリコン含有ガスと塩素含有ガスと、もしくは、シリコンと塩素含有ガスを供給し、前記第２のガス供給口から、少なくとも炭素含有ガスと還元ガスとを供給し、炭化珪素膜を成膜する工程と、を有する半導体装置の製造方法。
[Appendix 14]
A reaction chamber in which a plurality of substrates are stacked at a predetermined interval, a first gas supply nozzle provided to extend in a region in which the plurality of substrates are stacked, and a region in which the plurality of substrates are stacked. A second gas supply nozzle provided at a position different from the first gas supply nozzle, and parallel to the main surface of the substrate of the first gas supply nozzle, the second gas supply nozzle A first branch nozzle having one or more first gas supply ports, parallel to the main surface of the substrate of the second gas supply nozzle, A second branch nozzle having one or more second gas supply ports that are branched at one or more locations in the direction of the gas supply nozzle, wherein the first gas supply port and the second gas supply port are A base provided adjacent to the direction in which the plurality of substrates are stacked. A method of manufacturing a semiconductor device in a processing apparatus, comprising: carrying a plurality of substrates into a reaction chamber; and containing at least a silicon-containing gas and a chlorine-containing gas, or containing silicon and chlorine from the first gas supply port A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: supplying a gas; supplying at least a carbon-containing gas and a reducing gas from the second gas supply port; and forming a silicon carbide film.
[付記１５]
複数の基板が所定の間隔で積層される反応室と、前記複数の基板が積層される領域に延在されて設けられる第１のガス供給ノズルと、前記複数の基板が積層される領域に延在され、前記第１のガス供給ノズルと異なる位置に設けられる第２のガス供給ノズルと、前記第１のガス供給ノズルの前記基板の主面と平行であって、前記第２のガス供給ノズルの方向に１箇所以上分岐され、1以上の第１のガス供給口を有する第１の分岐ノズルと、前記第２のガス供給ノズルの前記基板の主面と平行であって、前記第１のガス供給ノズルの方向に１箇所以上分岐され、1以上の第２のガス供給口を有する第２の分岐ノズルと、を備え、前記第１のガス供給口と前記第２のガス供給口とが、前記複数の基板が積層される方向に隣接するように設けられた基板処理装置における基板製造方法であって、前記複数の基板を反応室内に搬入する工程と、前記第１のガス供給口から、少なくともシリコン含有ガスと塩素含有ガスと、もしくは、シリコンと塩素含有ガスを供給し、前記第２のガス供給口から、少なくとも炭素含有ガスと還元ガスとを供給し、前記基板に炭化珪素膜を成膜する工程と、を有する基板製造方法。
[Appendix 15]
A reaction chamber in which a plurality of substrates are stacked at a predetermined interval, a first gas supply nozzle provided to extend in a region in which the plurality of substrates are stacked, and a region in which the plurality of substrates are stacked. A second gas supply nozzle provided at a position different from the first gas supply nozzle, and parallel to the main surface of the substrate of the first gas supply nozzle, the second gas supply nozzle A first branch nozzle having one or more first gas supply ports, parallel to the main surface of the substrate of the second gas supply nozzle, A second branch nozzle having one or more second gas supply ports that are branched at one or more locations in the direction of the gas supply nozzle, wherein the first gas supply port and the second gas supply port are A base provided adjacent to the direction in which the plurality of substrates are stacked. A method for manufacturing a substrate in a processing apparatus, comprising: bringing a plurality of substrates into a reaction chamber; and at least silicon-containing gas and chlorine-containing gas, or silicon and chlorine-containing gas from the first gas supply port. And supplying at least a carbon-containing gas and a reducing gas from the second gas supply port to form a silicon carbide film on the substrate.
１０ 半導体製造装置
１２ 筐体
１４ ウエハ
１６ ポッド
３０ ボート
４０ 処理炉
４２ アウターチューブ
４４ 反応室
４８ サセプタ
５０ 磁気コイル
６０ シリコン原子含有ガス供給ノズル
６８ 供給孔
７０ 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
３００ ウエハホルダ
３６０ 第３のガス供給口
３９０ 第２のガス排気口
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Semiconductor manufacturing apparatus 12 Case 14 Wafer 16 Pod 30 Boat 40 Processing furnace 42 Outer tube 44 Reaction chamber 48 Susceptor 50 Magnetic coil 60 Silicon atom containing gas supply nozzle 68 Supply hole 70 2nd gas supply port 90 1st gas exhaust Port 150 Main controller 152 Controller 300 Wafer holder 360 Third gas supply port 390 Second gas exhaust port
Claims (3)
前記複数の基板が積層される領域に延在されて設けられる第１のガス供給ノズルと、前記複数の基板が積層される領域に延在され、前記第１のガス供給ノズルと異なる位置に設けられる第２のガス供給ノズルと、
前記第１のガス供給ノズルの前記基板の主面と平行であって、前記第２のガス供給ノズルの方向に１箇所以上分岐され、1以上の第１のガス供給口を有する第１の分岐ノズルと、
前記第２のガス供給ノズルの前記基板の主面と平行であって、前記第１のガス供給ノズルの方向に１箇所以上分岐され、1以上の第２のガス供給口を有する第２の分岐ノズルと、
を備え、
前記第１のガス供給口と前記第２のガス供給口とが、前記複数の基板が積層される方向に隣接するように設けられた基板処理装置における半導体装置の製造方法であって、
前記複数の基板を反応室内に搬入する工程と、
前記第１のガス供給口から、少なくともシリコン含有ガスと塩素含有ガスと、もしくは、シリコンと塩素含有ガスを供給し、前記第２のガス供給口から、少なくとも炭素含有ガスと還元ガスとを供給し、前記基板に炭化珪素膜を成膜する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。 A reaction chamber in which a plurality of substrates are stacked at a predetermined interval;
A first gas supply nozzle provided to extend in a region where the plurality of substrates are stacked; and a first gas supply nozzle which is extended to a region where the plurality of substrates are stacked and provided at a position different from the first gas supply nozzle. A second gas supply nozzle,
A first branch that is parallel to the main surface of the substrate of the first gas supply nozzle and is branched at one or more locations in the direction of the second gas supply nozzle and has one or more first gas supply ports. A nozzle,
A second branch that is parallel to the main surface of the substrate of the second gas supply nozzle and is branched at one or more locations in the direction of the first gas supply nozzle and has one or more second gas supply ports. A nozzle,
With
A method for manufacturing a semiconductor device in a substrate processing apparatus, wherein the first gas supply port and the second gas supply port are provided adjacent to each other in a direction in which the plurality of substrates are stacked,
Carrying the plurality of substrates into a reaction chamber;
At least a silicon-containing gas and a chlorine-containing gas, or silicon and a chlorine-containing gas are supplied from the first gas supply port, and at least a carbon-containing gas and a reducing gas are supplied from the second gas supply port. A step of forming a silicon carbide film on the substrate;
A method for manufacturing a semiconductor device comprising:
前記反応室内に少なくともシリコン含有ガスと塩素含有ガスと、もしくは、シリコンと塩素含有ガスを供給する第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、
前記複数の基板が積層される領域に延在されて設けられる第１のガス供給ノズルと、
前記第１のガス供給ノズルと異なる位置であり、前記複数の基板が積層される領域に延在されて設けられる第２のガス供給ノズルと、
前記第１のガス供給ノズルの前記基板の主面と平行であって、前記第２のガス供給ノズルの方向に１箇所以上分岐され、1以上の第１のガス供給口を有する第１の分岐ノズルと、
前記第２のガス供給ノズルの前記基板の主面と平行であって、前記第１のガス供給ノズルの方向に１箇所以上分岐され、1以上の第２のガス供給口を有する第２の分岐ノズルと、
前記第１のガス供給系は、前記第１のガス供給口から少なくとも前記シリコン含有ガス
と前記塩素含有ガスと、もしくは、シリコンおよび塩素含有ガスを前記反応室内へ供給し、前記第２のガス供給系は、前記第２のガス供給口から少なくとも前記炭素含有ガスと前記還元ガスとを前記反応室内へ供給し、前記基板に炭化珪素膜が形成されるよう制御するコントローラと、
を備え、
前記第１のガス供給口と前記第２のガス供給口とが、前記複数の基板が積層される方向に隣接するように設けられている基板処理装置。 A reaction chamber in which a plurality of substrates are stacked at a predetermined interval;
A first gas supply system for supplying at least silicon-containing gas and chlorine-containing gas or silicon and chlorine-containing gas into the reaction chamber;
A second gas supply system for supplying at least a carbon-containing gas and a reducing gas into the reaction chamber;
A first gas supply nozzle provided extending in a region where the plurality of substrates are stacked;
A second gas supply nozzle provided at a position different from the first gas supply nozzle and extending in a region where the plurality of substrates are stacked;
A first branch that is parallel to the main surface of the substrate of the first gas supply nozzle and is branched at one or more locations in the direction of the second gas supply nozzle and has one or more first gas supply ports. A nozzle,
A second branch that is parallel to the main surface of the substrate of the second gas supply nozzle and is branched at one or more locations in the direction of the first gas supply nozzle and has one or more second gas supply ports. A nozzle,
The first gas supply system supplies at least the silicon-containing gas and the chlorine-containing gas or the silicon and chlorine-containing gas from the first gas supply port into the reaction chamber, and the second gas supply The system supplies at least the carbon-containing gas and the reducing gas from the second gas supply port to the reaction chamber, and controls to form a silicon carbide film on the substrate;
With
The substrate processing apparatus, wherein the first gas supply port and the second gas supply port are provided adjacent to each other in a direction in which the plurality of substrates are stacked.
前記複数の基板が積層される領域に延在されて設けられる第１のガス供給ノズルと、
前記複数の基板が積層される領域に延在され、前記第１のガス供給ノズルと異なる位置に設けられる第２のガス供給ノズルと、
前記第１のガス供給ノズルの前記基板の主面と平行であって、前記第２のガス供給ノズルの方向に１箇所以上分岐され、1以上の第１のガス供給口を有する第１の分岐ノズルと、
前記第２のガス供給ノズルの前記基板の主面と平行であって、前記第１のガス供給ノズルの方向に１箇所以上分岐され、1以上の第２のガス供給口を有する第２の分岐ノズルと、
を備え、
前記第１のガス供給口と前記第２のガス供給口とが、前記複数の基板が積層される方向に隣接するように設けられた基板処理装置における基板製造方法であって、
前記複数の基板を反応室内に搬入する工程と、
前記第１のガス供給口から、少なくともシリコン含有ガスと塩素含有ガスと、もしくは、シリコンと塩素含有ガスを供給し、前記第２のガス供給口から、少なくとも炭素含有ガスと還元ガスとを供給し、前記基板に炭化珪素膜を成膜する工程と、
を有する基板製造方法。 A reaction chamber in which a plurality of substrates are stacked at a predetermined interval;
A first gas supply nozzle provided extending in a region where the plurality of substrates are stacked;
A second gas supply nozzle extending in a region where the plurality of substrates are stacked and provided at a position different from the first gas supply nozzle;
A first branch that is parallel to the main surface of the substrate of the first gas supply nozzle and is branched at one or more locations in the direction of the second gas supply nozzle and has one or more first gas supply ports. A nozzle,
A second branch that is parallel to the main surface of the substrate of the second gas supply nozzle and is branched at one or more locations in the direction of the first gas supply nozzle and has one or more second gas supply ports. A nozzle,
With
The substrate manufacturing method in a substrate processing apparatus, wherein the first gas supply port and the second gas supply port are adjacent to each other in a direction in which the plurality of substrates are stacked,
Carrying the plurality of substrates into a reaction chamber;
At least a silicon-containing gas and a chlorine-containing gas, or silicon and a chlorine-containing gas are supplied from the first gas supply port, and at least a carbon-containing gas and a reducing gas are supplied from the second gas supply port. A step of forming a silicon carbide film on the substrate;
A substrate manufacturing method comprising:
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