JP2008277777A - Semiconductor device manufacturing method - Google Patents

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克彦 山本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device manufacturing method that achieves improvement in both yield and device performance while allowing generation of a high-quality generated film at a low temperature. <P>SOLUTION: The semiconductor device manufacturing method includes a step for carrying substrates into a processing chamber, a step for heating the processing chamber and the substrates to a prescribed temperature, and a gas supply/discharge step for supplying/discharging prescribed gas to/from the processing chamber. The gas supply/discharge step is configured to repeatedly execute the following steps a prescribed number of times, that is, a first supply step for supplying silane gas and hydrogen gas to the processing chamber, a first removal step for removing at least the silane gas from the processing chamber, a second supply step for supplying chlorine gas and hydrogen gas to the processing chamber, and a second removal step for removing at least the chlorine gas from the processing chamber. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、シリコンウェーハ、ガラス基板等の基板に薄膜の生成、不純物の拡散、アニール処理、エッチング等の処理を行って半導体装置を製造する半導体装置の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a semiconductor device manufacturing method for manufacturing a semiconductor device by performing processes such as thin film generation, impurity diffusion, annealing, and etching on a substrate such as a silicon wafer and a glass substrate.

半導体装置の１つに金属、酸化膜、半導体の重合構造であるＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）があり、近年ＭＯＳＦＥＴの微細化、及び高性能化が進んでいる。   One of the semiconductor devices is a metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET) that is a superposition structure of a metal, an oxide film, and a semiconductor. In recent years, miniaturization and high performance of a MOSFET have been advanced.

ＭＯＳＦＥＴの微細化、及び高性能化に於ける課題としてコンタクト抵抗の低抵抗化等があり、この課題を解決する方法の１つとしてソース／ドレイン上にシリコンエピタキシャル膜を選択成長させる方法がある。   A problem in miniaturization of MOSFETs and improvement in performance is a reduction in contact resistance. One method for solving this problem is a method of selectively growing a silicon epitaxial film on the source / drain.

従来、シリコンエピタキシャル膜の成長は、処理ガスとしてＳｉＨ２Ｃｌ２とＨＣｌとＨ２が用いられ、これら処理ガスを７５０℃〜８５０℃の処理温度で、処理室に連続供給することによって行われている。 Conventionally, the growth of a silicon epitaxial film is performed by using SiH 2 Cl 2 , HCl, and H 2 as processing gases, and continuously supplying these processing gases to a processing chamber at a processing temperature of 750 ° C. to 850 ° C. Yes.

上記した処理温度７５０℃〜８５０℃は高温であり、微細化、及び高性能化に伴い基板素子への熱的なダメージ、サーマルバジェットの影響が増大し、デバイスの高性能化の阻害原因、或は歩留り低下の原因となっている。
従来技術として、特許文献１、および特許文献２が挙げられる。
特開２００３−８６５１１号公報 特開平５−２１３５７号公報 The above processing temperature of 750 ° C. to 850 ° C. is a high temperature, and with the miniaturization and high performance, thermal damage to the substrate element and the influence of the thermal budget increase, and the cause of hindering the high performance of the device, or Causes a decrease in yield.
As conventional techniques, Patent Document 1 and Patent Document 2 are cited.
JP 2003-86511 A JP-A-5-21357

本発明は斯かる実情に鑑み、低温で高品質な生成膜の生成を可能とし、デバイスの性能の向上を図ると共に歩留りの向上を図る半導体装置の製造方法を提供するものである。   In view of such circumstances, the present invention provides a method for manufacturing a semiconductor device that enables the generation of a high-quality formed film at a low temperature, improves device performance, and improves yield.

本発明は、少なくともシリコン面と絶縁面とを表面に有する基板を処理室に収納し、加熱手段により前記処理室及び基板を所定の温度に加熱する基板処理装置を用いて前記シリコン面に選択的にエピタキシャル膜を成長させる半導体装置の製造方法であって、前記処理室に基板を搬入する工程と、前記処理室及び基板を所定の温度に加熱する工程と、前記処理室に所定のガスを給排するガス給排工程とを含み、該ガス給排工程は、シラン系のガスと水素ガスとを前記処理室に供給する第１の供給工程と、少なくとも前記シラン系のガスを前記処理室から除去する第１の除去工程と、塩素ガスと水素ガスとを前記処理室に供給する第２の供給工程と、少なくとも前記塩素ガスを前記処理室から除去する第２の除去工程とを、所定回数繰返して実行させる半導体装置の製造方法に係るものである。   According to the present invention, a substrate having at least a silicon surface and an insulating surface is accommodated in a processing chamber, and the substrate is selectively applied to the silicon surface using a substrate processing apparatus that heats the processing chamber and the substrate to a predetermined temperature by heating means. A method of manufacturing a semiconductor device for growing an epitaxial film on the substrate, the step of carrying a substrate into the processing chamber, the step of heating the processing chamber and the substrate to a predetermined temperature, and supplying a predetermined gas to the processing chamber. A gas supply / exhaust step of exhausting, wherein the gas supply / exhaust step includes a first supply step of supplying a silane-based gas and hydrogen gas to the processing chamber, and at least the silane-based gas from the processing chamber. A first removal step of removing, a second supply step of supplying chlorine gas and hydrogen gas to the treatment chamber, and a second removal step of removing at least the chlorine gas from the treatment chamber a predetermined number of times Repeatedly real In which the method of manufacturing a semiconductor device to be.

本発明によれば、少なくともシリコン面と絶縁面とを表面に有する基板を処理室に収納し、加熱手段により前記処理室及び基板を所定の温度に加熱する基板処理装置を用いて前記シリコン面に選択的にエピタキシャル膜を成長させる半導体装置の製造方法であって、前記処理室に基板を搬入する工程と、前記処理室及び基板を所定の温度に加熱する工程と、前記処理室に所定のガスを給排するガス給排工程とを含み、該ガス給排工程は、シラン系のガスと水素ガスとを前記処理室に供給する第１の供給工程と、少なくとも前記シラン系のガスを前記処理室から除去する第１の除去工程と、塩素ガスと水素ガスとを前記処理室に供給する第２の供給工程と、少なくとも前記塩素ガスを前記処理室から除去する第２の除去工程とを、所定回数繰返して実行させるので、前記第２の供給工程の前後の工程で不活性ガスによるガスパージ工程が省略できスループットが向上し、又塩素ガスによる処理を塩素ガスと共に水素ガスを供給して行うので、処理の均一性が向上するという優れた
効果を発揮する。 According to the present invention, a substrate having at least a silicon surface and an insulating surface on the surface is accommodated in a processing chamber, and the processing surface and the substrate are heated to a predetermined temperature by a heating unit. A method of manufacturing a semiconductor device for selectively growing an epitaxial film, the step of carrying a substrate into the processing chamber, the step of heating the processing chamber and the substrate to a predetermined temperature, and a predetermined gas in the processing chamber. A gas supply / discharge step for supplying and discharging gas, wherein the gas supply / discharge step includes a first supply step for supplying a silane-based gas and hydrogen gas to the processing chamber, and at least the silane-based gas for the treatment. A first removal step of removing from the chamber, a second supply step of supplying chlorine gas and hydrogen gas to the treatment chamber, and a second removal step of removing at least the chlorine gas from the treatment chamber, Repeat a specified number of times As a result, the gas purge step using an inert gas can be omitted in the steps before and after the second supply step, the throughput is improved, and the treatment with chlorine gas is performed by supplying hydrogen gas together with chlorine gas. The excellent effect of improving uniformity is exhibited.

以下、図面を参照しつつ本発明を実施する為の最良の形態を説明する。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.

先ず、図１に於いて、本発明が実施される基板処理装置について説明する。   First, a substrate processing apparatus in which the present invention is implemented will be described with reference to FIG.

図１中、１は基板処理装置、２は基板収納容器（カセット）を示し、前記基板処理装置１で処理されるシリコンウェーハ等の基板（ウェーハ）３は、前記カセット２に所要枚数、例えば２５枚収納された状態で、搬入搬出される。   In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a substrate processing apparatus, 2 denotes a substrate storage container (cassette), and a substrate (wafer) 3 such as a silicon wafer processed by the substrate processing apparatus 1 has a required number, for example 25, in the cassette 2. It is carried in and out in a state where the sheets are stored.

前記基板処理装置１の筐体４の正面壁５の下部にはメンテナンス用の開口部として正面メンテナンス口６が開設され、該正面メンテナンス口６は正面メンテナンス扉（図示せず）により開閉可能となっている。前記正面メンテナンス口６の上方には、前記カセット２の搬入搬出用の基板収納容器入出口８が開設され、該基板収納容器入出口８は入出口開閉機構（フロントシャッタ）（図示せず）によって開閉される様になっている。   A front maintenance port 6 is opened as a maintenance opening in the lower part of the front wall 5 of the housing 4 of the substrate processing apparatus 1, and the front maintenance port 6 can be opened and closed by a front maintenance door (not shown). ing. A substrate storage container inlet / outlet 8 for loading / unloading the cassette 2 is opened above the front maintenance port 6. The substrate storage container inlet / outlet 8 is opened and closed by an inlet / outlet opening / closing mechanism (front shutter) (not shown). It is designed to be opened and closed.

前記筐体４の内部、前記基板収納容器入出口８に臨接して基板収納容器授受装置（カセット授受ステージ）１１が設けられ、該カセット授受ステージ１１に対向し、前記カセット２を所要数保管する下基板収納容器収納棚（カセット棚）１２、上基板収納容器収納棚（バッファカセット棚）１３が設けられている。   A substrate storage container transfer device (cassette transfer stage) 11 is provided inside the housing 4 and in contact with the substrate storage container inlet / outlet 8, and faces the cassette transfer stage 11 to store the required number of cassettes 2. A lower substrate storage container storage shelf (cassette shelf) 12 and an upper substrate storage container storage shelf (buffer cassette shelf) 13 are provided.

前記カセット授受ステージ１１と前記カセット棚１２、前記バッファカセット棚１３との間には、基板収納容器搬送装置（カセット搬送装置）１４が設けられる。該カセット搬送装置１４は、横行機構、昇降機構、回転機構を具備し、前記カセット搬送装置１４は横行機構、昇降機構、回転機構の協働により、前記カセット授受ステージ１１と前記カセット棚１２、前記バッファカセット棚１３との間で前記カセット２を所要の姿勢で搬送可能である。   A substrate storage container transfer device (cassette transfer device) 14 is provided between the cassette transfer stage 11 and the cassette shelf 12 and the buffer cassette shelf 13. The cassette carrying device 14 includes a traversing mechanism, an elevating mechanism, and a rotating mechanism. The cassette carrying device 14 cooperates with the traversing mechanism, the raising and lowering mechanism, and the rotating mechanism, so that the cassette transfer stage 11 and the cassette shelf 12, The cassette 2 can be transported in a required posture with the buffer cassette shelf 13.

前記筐体４の内部後方、下部には気密容器であるロードロック室１５が設けられ、該ロードロック室１５の上側には処理炉１６が立設されている。該処理炉１６は気密な処理室１７を具備し、該処理室１７は前記ロードロック室１５と気密に連設され、前記処理室１７の下端の炉口部は炉口ゲートバルブ２０によって気密に閉塞可能となっている。   A load lock chamber 15, which is an airtight container, is provided in the rear and lower portions of the housing 4, and a processing furnace 16 is erected above the load lock chamber 15. The processing furnace 16 includes an airtight processing chamber 17. The processing chamber 17 is connected to the load lock chamber 15 in an airtight manner, and a furnace port portion at the lower end of the processing chamber 17 is airtightly connected by a furnace port gate valve 20. It can be closed.

前記ロードロック室１５の内部には基板保持具（ボート）１８が収納可能であり、該ボート１８は、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料からなり、ウェーハ３を水平姿勢で多段に保持可能となっている。又、好ましくはウェーハ３を支持する棚はリング状となって鋳込とすることが好ましい。尚、前記ボート１８の下部には、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料からなる円板形状をした断熱部材としての断熱板（図示せず）が水平姿勢で多段に複数枚配置されて、下方への放熱を抑制している。   A substrate holder (boat) 18 can be accommodated in the load lock chamber 15. The boat 18 is made of a heat-resistant material such as quartz or silicon carbide, and can hold the wafers 3 in a multi-stage in a horizontal posture. It has become. Preferably, the shelf for supporting the wafer 3 is ring-shaped and cast. In the lower part of the boat 18, a plurality of heat insulating plates (not shown) as a disk-shaped heat insulating member made of a heat resistant material such as quartz or silicon carbide are arranged in a multi-stage in a horizontal posture, The downward heat dissipation is suppressed.

又前記ボート１８を支持し、該ボート１８を前記処理室１７に装脱する為の基板保持具昇降機構（ボートエレベータ）１９が前記ロードロック室１５に設けられている。   Further, a substrate holder lifting mechanism (boat elevator) 19 for supporting the boat 18 and loading / unloading the boat 18 to / from the processing chamber 17 is provided in the load lock chamber 15.

該ロードロック室１５は前記ボート１８にウェーハ３を移載する為の基板移載口２１が設けられ、該基板移載口２１はゲートバルブ２５によって開放され、又気密に閉塞される。前記ロードロック室１５には窒素ガス等の不活性ガスを供給するガス供給系２２が接続され、前記ロードロック室１５内部を排気して、負圧にする排気装置（図示せず）が接続されている。   The load lock chamber 15 is provided with a substrate transfer port 21 for transferring the wafer 3 to the boat 18. The substrate transfer port 21 is opened by a gate valve 25 and is airtightly closed. A gas supply system 22 that supplies an inert gas such as nitrogen gas is connected to the load lock chamber 15, and an exhaust device (not shown) that exhausts the inside of the load lock chamber 15 to make it negative pressure is connected. ing.

前記ロードロック室１５と前記カセット棚１２との間には基板移載装置（基板移載機）２３が設けられ、該基板移載機２３はウェーハ３を載置保持する基板保持プレート２４を所要枚数（例えば５枚）具備し、又該基板保持プレート２４を昇降する昇降機構部、回転させる回転機構部、進退させる進退機構部を具備している。   A substrate transfer device (substrate transfer device) 23 is provided between the load lock chamber 15 and the cassette shelf 12, and the substrate transfer device 23 requires a substrate holding plate 24 for mounting and holding the wafer 3. It has a number (for example, 5), and also includes an elevating mechanism unit for elevating and lowering the substrate holding plate 24, a rotating mechanism unit for rotating, and an advancing / retreating mechanism unit for moving back and forth.

前記基板移載機２３は、昇降機構部、回転機構部、進退機構部の協働により、降下状態の前記ボート１８と前記カセット棚１２との間で前記基板移載口２１を介して基板の移載が行われる様になっている。   The substrate transfer machine 23 is configured to move the substrate between the boat 18 in the lowered state and the cassette shelf 12 via the substrate transfer port 21 through the cooperation of the lifting mechanism unit, the rotation mechanism unit, and the advance / retreat mechanism unit. Transfer is to be performed.

尚、前記筐体４内部の所要位置、例えば、前記バッファカセット棚１３に対向してクリーンユニット２６が設けられ、該クリーンユニット２６によって前記筐体４内部に清浄な雰囲気の流れが形成される。   A clean unit 26 is provided at a required position inside the housing 4, for example, facing the buffer cassette shelf 13, and a clean atmosphere flow is formed inside the housing 4 by the clean unit 26.

以下、前記基板処理装置１の作動について説明する。   Hereinafter, the operation of the substrate processing apparatus 1 will be described.

前記基板収納容器入出口８がフロントシャッタ（図示せず）によって開放され、前記カセット２が前記基板収納容器入出口８から搬入される。搬入されるカセット２は、ウェーハ３が垂直姿勢であって、ウェーハ３の出入れ口が上方向を向く様に載置される。   The substrate storage container inlet / outlet 8 is opened by a front shutter (not shown), and the cassette 2 is carried in from the substrate storage container inlet / outlet 8. The cassette 2 to be loaded is placed so that the wafer 3 is in a vertical posture and the entrance / exit of the wafer 3 faces upward.

次に、前記カセット搬送装置１４によって、前記カセット棚１２又は前記バッファカセット棚１３の指定された棚位置へ搬送される。前記カセット棚１２、前記バッファカセット棚１３に保管されるカセット２は水平姿勢となっており、出入れ口は前記基板移載機２３に向いている。又、一時的に保管された後、前記カセット搬送装置１４によって前記バッファカセット棚１３から前記カセット棚１２に移載される。   Next, the cassette transport device 14 transports the cassette shelf 12 or the buffer cassette shelf 13 to a designated shelf position. The cassettes 2 stored in the cassette shelves 12 and the buffer cassette shelves 13 are in a horizontal posture, and the entrance / exit is directed to the substrate transfer machine 23. Further, after being temporarily stored, the cassette carrying device 14 transfers the buffer cassette shelf 13 to the cassette shelf 12.

予め前記ロードロック室１５の内部が大気圧状態とされ、前記ボート１８が前記ボートエレベータ１９によって前記ロードロック室１５内に降下される。前記ゲートバルブ２５によって前記基板移載口２１が開放され、前記基板移載機２３によってウェーハ３が前記カセット２から前記ボート１８へ移載される。   The inside of the load lock chamber 15 is previously set to atmospheric pressure, and the boat 18 is lowered into the load lock chamber 15 by the boat elevator 19. The substrate transfer port 21 is opened by the gate valve 25, and the wafer 3 is transferred from the cassette 2 to the boat 18 by the substrate transfer machine 23.

予め指定された枚数のウェーハ３が前記ボート１８に装填されると、前記基板移載口２１が前記ゲートバルブ２５によって閉じられ、前記ロードロック室１５が排気装置により、真空引きされることにより、減圧される。前記ロードロック室１５が前記処理室１７内の圧力と同圧に減圧されると、該処理室１７の炉口部が前記炉口ゲートバルブ２０によって開放され、前記ボートエレベータ１９によって前記ボート１８が前記処理室１７に装入される。   When a predetermined number of wafers 3 are loaded in the boat 18, the substrate transfer port 21 is closed by the gate valve 25, and the load lock chamber 15 is evacuated by an exhaust device. Depressurized. When the load lock chamber 15 is depressurized to the same pressure as that in the processing chamber 17, the furnace port portion of the processing chamber 17 is opened by the furnace port gate valve 20, and the boat elevator 19 The processing chamber 17 is charged.

ウェーハ３の加熱、前記処理室１７への処理ガスの導入、排気等が行われ、ウェーハ３に所定の処理が実施される。   The wafer 3 is heated, the processing gas is introduced into the processing chamber 17, exhausted, and the like, and a predetermined processing is performed on the wafer 3.

処理後は、前記ボートエレベータ１９により前記ボート１８が引出され、更に、前記ロードロック室１５内部を大気圧に復圧させた後に前記ゲートバルブ２５が開かれる。その後は、上記の逆の手順で、ウェーハ３及びカセット２は前記筐体４の外部へ搬出される。   After the processing, the boat 18 is pulled out by the boat elevator 19, and the gate valve 25 is opened after the inside of the load lock chamber 15 is restored to atmospheric pressure. Thereafter, the wafer 3 and the cassette 2 are carried out of the casing 4 by the reverse procedure described above.

次に、図２に於いて、前記処理炉１６、前記ボートエレベータ１９について説明する。   Next, the processing furnace 16 and the boat elevator 19 will be described with reference to FIG.

図２に示される様に、前記処理炉１６は加熱機構としてのヒータ３１を有する。該ヒータ３１は円筒形状であり、ヒータ素線とその周囲に設けられた断熱部材より構成され、図示しない保持体に支持されることにより垂直に据付けられている。   As shown in FIG. 2, the processing furnace 16 has a heater 31 as a heating mechanism. The heater 31 has a cylindrical shape, is composed of a heater wire and a heat insulating member provided around the heater wire, and is vertically installed by being supported by a holding body (not shown).

前記ヒータ３１近傍には、前記処理室１７内の温度を検出する温度検出体としての温度センサ（図示せず）が設けられる。前記ヒータ３１及び温度センサには、電気的に温度制御部４５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前記ヒータ３１への通電具合を調節することにより前記処理室１７内の温度が所望の温度分布となる様所望のタイミングにて制御する様に構成されている。   In the vicinity of the heater 31, a temperature sensor (not shown) is provided as a temperature detector for detecting the temperature in the processing chamber 17. A temperature control unit 45 is electrically connected to the heater 31 and the temperature sensor, and the inside of the processing chamber 17 is adjusted by adjusting the power supply to the heater 31 based on the temperature information detected by the temperature sensor. Control is performed at a desired timing so that the temperature has a desired temperature distribution.

前記ヒータ３１の内側には、該ヒータ３１と同心に反応管３２が配設されている。該反応管３２は、石英（ＳｉＯ２）又は炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性材料からなり、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されている。前記反応管３２は前記処理室１７を画成し、前記ボート１８を収納し、ウェーハ３は前記ボート１８に保持された状態で前記処理室１７に収納される。 A reaction tube 32 is disposed inside the heater 31 concentrically with the heater 31. The reaction tube 32 is made of a heat-resistant material such as quartz (SiO 2 ) or silicon carbide (SiC), and has a cylindrical shape with the upper end closed and the lower end opened. The reaction tube 32 defines the processing chamber 17 and stores the boat 18, and the wafer 3 is stored in the processing chamber 17 while being held in the boat 18.

前記反応管３２の下方には、該反応管３２と同心にマニホールド３３が配設され、前記反応管３２は前記マニホールド３３に立設されている。該マニホールド３３は、例えば、ステンレス鋼等からなり、上端及び下端が開口した円筒形状に形成されている。尚、前記マニホールド３３と前記反応管３２との間には、シール部材としてのＯリングが設けられている。前記マニホールド３３が保持体、例えば前記ロードロック室１５に支持されることにより、前記反応管３２は垂直に設置された状態となっている。該反応管３２と前記マニホールド３３により反応容器が形成される。   Below the reaction tube 32, a manifold 33 is disposed concentrically with the reaction tube 32, and the reaction tube 32 stands on the manifold 33. The manifold 33 is made of, for example, stainless steel and has a cylindrical shape with an upper end and a lower end opened. An O-ring as a seal member is provided between the manifold 33 and the reaction tube 32. Since the manifold 33 is supported by a holding body, for example, the load lock chamber 15, the reaction tube 32 is in a vertically installed state. A reaction vessel is formed by the reaction tube 32 and the manifold 33.

該マニホールド３３には、ガス排気管３４が設けられると共に、ガス供給管３５が貫通する様設けられている。該ガス供給管３５は、上流側で３つに分岐し、バルブ３６，３７，３８とガス流量制御装置としてのＭＦＣ３９，４０，４１を介して第１ガス供給源４２、第２ガス供給源４３、第３ガス供給源４４にそれぞれ接続されている。前記第１ガス供給源４２は、例えば処理ガスとしてシラン系ガス、又はハロゲン含有シラン系ガスを供給し、前記第２ガス供給源４３は、処理ガス又キャリアガスとして水素ガスを供給し、又前記第３ガス供給源４４はキャリアガス又はパージガスとして窒素ガスを供給する様になっている。   The manifold 33 is provided with a gas exhaust pipe 34 and a gas supply pipe 35 therethrough. The gas supply pipe 35 is branched into three on the upstream side, and the first gas supply source 42 and the second gas supply source 43 are connected through valves 36, 37, 38 and MFCs 39, 40, 41 as gas flow rate control devices. , And the third gas supply source 44, respectively. The first gas supply source 42 supplies, for example, a silane-based gas or a halogen-containing silane-based gas as a processing gas, the second gas supply source 43 supplies a hydrogen gas as a processing gas or a carrier gas, and The third gas supply source 44 supplies nitrogen gas as a carrier gas or a purge gas.

前記ＭＦＣ３９，４０，４１及び前記バルブ３６，３７，３８には、ガス流量制御部４６が電気的に接続されており、該ガス流量制御部４６は供給するガスの流量が所望の流量となる様所望のタイミングにて制御する様に構成されている。   A gas flow rate control unit 46 is electrically connected to the MFCs 39, 40, 41 and the valves 36, 37, 38, and the gas flow rate control unit 46 is configured so that the flow rate of the supplied gas becomes a desired flow rate. It is configured to control at a desired timing.

前記ガス排気管３４の下流側には、図示しない圧力検出器としての圧力センサ及び圧力調整器としてのＡＰＣバルブ４７を介して真空ポンプ等の真空排気装置４８が接続されている。該真空排気装置４８は、排気能力の高い３次真空ポンプ、例えば分子ターボポンプ＋機械ブースとポンプ＋ドライポンプ等が用いられることが好ましい。   A vacuum exhaust device 48 such as a vacuum pump is connected to the downstream side of the gas exhaust pipe 34 via a pressure sensor (not shown) as a pressure detector and an APC valve 47 as a pressure regulator. The vacuum exhaust device 48 is preferably a tertiary vacuum pump having a high exhaust capability, such as a molecular turbo pump + mechanical booth and pump + dry pump.

圧力センサ及び前記ＡＰＣバルブ４７には、圧力制御部４９が電気的に接続されており、該圧力制御部４９は、圧力センサにより検出された圧力に基づいて前記ＡＰＣバルブ４７の開度を調節することにより、前記処理室１７の圧力が所望の圧力となる様所望のタイミングにて制御する様構成されている。   A pressure control unit 49 is electrically connected to the pressure sensor and the APC valve 47, and the pressure control unit 49 adjusts the opening degree of the APC valve 47 based on the pressure detected by the pressure sensor. Thus, the pressure is controlled at a desired timing so that the pressure in the processing chamber 17 becomes a desired pressure.

前記処理炉１６の構成に於いて、第１の処理ガスは、前記第１ガス供給源４２から供給され、前記ＭＦＣ３９でその流量が調節された後、前記バルブ３６を介して、前記ガス供給管３５により前記処理室１７内に導入される。第２の処理ガスは、前記第２ガス供給源４３から供給され、前記ＭＦＣ４０でその流量が調節された後、前記バルブ３７を介して前記ガス供給管３５により前記処理室１７内に導入される。第３の処理ガスは、前記第３ガス供給源４４から供給され、前記ＭＦＣ４１でその流量が調節された後、前記バルブ３８を介して前記ガス供給管３５より前記処理室１７内に導入される。又、該処理室１７内のガスは、前記ガス排気管３４に接続された前記真空排気装置４８により、前記処理室１７から排気される。   In the configuration of the processing furnace 16, the first processing gas is supplied from the first gas supply source 42, and its flow rate is adjusted by the MFC 39, and then the gas supply pipe is connected via the valve 36. 35 is introduced into the processing chamber 17. The second processing gas is supplied from the second gas supply source 43, the flow rate of which is adjusted by the MFC 40, and then introduced into the processing chamber 17 through the valve 37 through the gas supply pipe 35. . The third processing gas is supplied from the third gas supply source 44, the flow rate of which is adjusted by the MFC 41, and then introduced into the processing chamber 17 from the gas supply pipe 35 through the valve 38. . Further, the gas in the processing chamber 17 is exhausted from the processing chamber 17 by the vacuum exhaust device 48 connected to the gas exhaust pipe 34.

次に、前記ボートエレベータ１９について説明する。   Next, the boat elevator 19 will be described.

該ボートエレベータ１９の駆動機構部５１は、前記ロードロック室１５の側壁に設けられている。   The drive mechanism 51 of the boat elevator 19 is provided on the side wall of the load lock chamber 15.

前記駆動機構部５１は、平行に立設されたガイドシャフト５２、ボール螺子５３を具備し、該ボール螺子５３は回転自在に支持され、昇降モータ５４により、回転される様になっている。昇降台５５が前記ガイドシャフト５２に摺動自在に嵌合すると共に前記ボール螺子５３に螺合し、前記昇降台５５には前記ガイドシャフト５２と平行に中空の昇降シャフト５６が垂設されている。   The drive mechanism 51 includes a guide shaft 52 and a ball screw 53 which are erected in parallel. The ball screw 53 is rotatably supported and is rotated by an elevating motor 54. A lifting platform 55 is slidably fitted to the guide shaft 52 and is screwed to the ball screw 53, and a hollow lifting shaft 56 is suspended from the lifting platform 55 in parallel with the guide shaft 52. .

該昇降シャフト５６は、前記ロードロック室１５の天井面を遊貫して内部に延出しており、下端には中空の駆動部収納ケース５７が気密に設けられている。前記昇降シャフト５６を非接触で覆う様にベローズ５８が設けられ、該ベローズ５８の上端は前記昇降台５５の下面に、又前記ベローズ５８の下端は前記ロードロック室１５の上面にそれぞれ気密に固着され、前記昇降シャフト５６及び該昇降シャフト５６の遊貫部は気密にシールされている。   The elevating shaft 56 passes through the ceiling surface of the load lock chamber 15 and extends to the inside, and a hollow drive unit storage case 57 is airtightly provided at the lower end. A bellows 58 is provided so as to cover the lifting shaft 56 in a non-contact manner. The upper end of the bellows 58 is fixed to the lower surface of the lifting platform 55 and the lower end of the bellows 58 is fixed to the upper surface of the load lock chamber 15 in an airtight manner. The elevating shaft 56 and the loose portion of the elevating shaft 56 are hermetically sealed.

前記ロードロック室１５の天井部には前記マニホールド３３と同心に炉口５９が設けられ、該炉口５９はシールキャップ６１によって気密に閉塞可能となっている。該シールキャップ６１は、例えばステンレス等の金属からなり、円盤状に形成され、前記駆動部収納ケース５７の上面に気密に固着されている。   A furnace port 59 is provided concentrically with the manifold 33 at the ceiling of the load lock chamber 15, and the furnace port 59 can be hermetically closed by a seal cap 61. The seal cap 61 is made of, for example, a metal such as stainless steel, is formed in a disk shape, and is airtightly fixed to the upper surface of the drive unit storage case 57.

該駆動部収納ケース５７は、気密構造となっており、内部は前記ロードロック室１５内の雰囲気と隔離される。前記駆動部収納ケース５７の内部にはボート回転機構６２が設けられ、該ボート回転機構６２の回転軸は前記駆動部収納ケース５７の天板、前記シールキャップ６１を遊貫して上方に延出し、上端にはボート載置台６３が固着され、該ボート載置台６３に前記ボート１８が載置される。   The drive unit storage case 57 has an airtight structure, and the inside is isolated from the atmosphere in the load lock chamber 15. A boat rotation mechanism 62 is provided inside the drive unit storage case 57, and the rotation shaft of the boat rotation mechanism 62 extends upward through the top plate of the drive unit storage case 57 and the seal cap 61. The boat mounting table 63 is fixed to the upper end, and the boat 18 is mounted on the boat mounting table 63.

前記シールキャップ６１、前記ボート回転機構６２はそれぞれ水冷式の冷却機構６４，６５によって冷却されており、該冷却機構６４，６５への冷却水管６６は前記昇降シャフト５６を通過して外部の冷却水源（図示せず）に接続されている。又、前記ボート回転機構６２への給電は、前記昇降シャフト５６を通して配線された電力供給ケーブル６７を介して行われる。   The seal cap 61 and the boat rotating mechanism 62 are cooled by water-cooled cooling mechanisms 64 and 65, respectively, and a cooling water pipe 66 to the cooling mechanisms 64 and 65 passes through the elevating shaft 56 to provide an external cooling water source. (Not shown). The boat rotating mechanism 62 is supplied with power through a power supply cable 67 wired through the elevating shaft 56.

前記ボート回転機構６２及び前記昇降モータ５４には、駆動制御部６８が電気的に接続されており、所望の動作をする様所望のタイミングにて制御する様構成されている。   A drive control unit 68 is electrically connected to the boat rotation mechanism 62 and the lift motor 54, and is configured to control at a desired timing so as to perform a desired operation.

前記温度制御部４５、前記ガス流量制御部４６、前記圧力制御部４９、前記駆動制御部６８は、操作部、入出力部をも構成し、前記基板処理装置１全体を制御する主制御部６９に電気的に接続されている。   The temperature control unit 45, the gas flow rate control unit 46, the pressure control unit 49, and the drive control unit 68 also constitute an operation unit and an input / output unit, and a main control unit 69 that controls the entire substrate processing apparatus 1. Is electrically connected.

上記した様に、前記ボートエレベータ１９の駆動部、前記ボート回転機構６２、前記冷却水管６６、前記電力供給ケーブル６７等は前記駆動部収納ケース５７、前記ベローズ５８によって前記ロードロック室１５の内部とは隔離されているので、該ロードロック室１５の真空引きの際、或は前記炉口ゲートバルブ２０が開放された際の余熱による駆動系、配線系から発せられる有機物、パーティクルによりウェーハ３が汚染されることがない。   As described above, the drive unit of the boat elevator 19, the boat rotation mechanism 62, the cooling water pipe 66, the power supply cable 67, and the like are connected to the inside of the load lock chamber 15 by the drive unit storage case 57 and the bellows 58. Since the load lock chamber 15 is evacuated or when the furnace port gate valve 20 is opened, the wafer 3 is contaminated by organic matter and particles emitted from the drive system and wiring system due to residual heat. It will not be done.

次に、前記処理炉１６を用いて、半導体デバイスの製造工程の１工程として、ウェーハ３等の基板に成膜処理する方法について、図３を参照して説明する。   Next, a method of forming a film on a substrate such as the wafer 3 as one step of the semiconductor device manufacturing process using the processing furnace 16 will be described with reference to FIG.

尚、以下の説明に於いて、前記基板処理装置１を構成する各部の動作は、前記主制御部６９により制御される。   In the following description, the operation of each part constituting the substrate processing apparatus 1 is controlled by the main control unit 69.

先ず、ウェーハ３表面の自然酸化膜を希フッ酸で除去し、同時に表面を水素終端化させる（ＳＴＥＰ：０１）。   First, the natural oxide film on the surface of the wafer 3 is removed with dilute hydrofluoric acid, and at the same time, the surface is hydrogen-terminated (STEP: 01).

前記ボートエレベータ１９により前記ボート１８が降下され、前記炉口５９が前記炉口ゲートバルブ２０により気密に閉塞される。前記ロードロック室１５内部が該ロードロック室１５の外部と均圧された状態で、前記ゲートバルブ２５によって前記基板移載口２１が開放される。前記基板移載機２３により所定枚数のウェーハ３を前記ボート１８に装填する（ＳＴＥＰ：０２）。   The boat 18 is lowered by the boat elevator 19, and the furnace port 59 is airtightly closed by the furnace port gate valve 20. The substrate transfer port 21 is opened by the gate valve 25 in a state where the pressure inside the load lock chamber 15 is equalized with the outside of the load lock chamber 15. A predetermined number of wafers 3 are loaded into the boat 18 by the substrate transfer machine 23 (STEP: 02).

前記基板移載口２１が前記ゲートバルブ２５によって気密に閉塞され、前記ロードロック室１５の内部は真空引き、不活性ガス（例えば窒素ガス）によるパージが繰返され、前記ロードロック室１５内部の雰囲気中の酸素、水分が除去される。   The substrate transfer port 21 is airtightly closed by the gate valve 25, the inside of the load lock chamber 15 is evacuated, and purge with an inert gas (for example, nitrogen gas) is repeated, and the atmosphere inside the load lock chamber 15 is repeated. Oxygen and moisture in it are removed.

次に、前記炉口ゲートバルブ２０により前記炉口５９が開放され、前記ボートエレベータ１９が駆動される。前記昇降モータ５４の駆動で前記ボール螺子５３が回転され、前記昇降台５５、前記昇降シャフト５６を介して前記駆動部収納ケース５７が上昇し、前記ボート１８が前記処理室１７に装入される。この状態で、前記シールキャップ６１はＯリングを介して前記炉口５９を気密に閉塞する。   Next, the furnace port 59 is opened by the furnace port gate valve 20, and the boat elevator 19 is driven. The ball screw 53 is rotated by the drive of the lift motor 54, the drive unit storage case 57 is lifted via the lift base 55 and the lift shaft 56, and the boat 18 is loaded into the processing chamber 17. . In this state, the seal cap 61 hermetically closes the furnace port 59 via an O-ring.

尚、装入時の前記処理室１７の温度は、ウェーハ３の表面酸化を防止する為、２００℃、又は２００℃近傍とする（ＳＴＥＰ：０３）。   Note that the temperature of the processing chamber 17 at the time of charging is set to 200 ° C. or around 200 ° C. in order to prevent surface oxidation of the wafer 3 (STEP 03).

前記処理室１７内が所望の圧力（真空度）となる様に前記真空排気装置４８によって真空排気される。この際、前記処理室１７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前記ＡＰＣバルブ４７がフィードバック制御される。又、前記処理室１７内が所望の温度、所望の温度分布となる様に前記ヒータ３１により加熱され、加熱状態は温度センサが検出した温度情報に基づき前記温度制御部４５によりフィードバック制御される。続いて、前記ボート回転機構６２により、前記ボート１８が回転されることでウェーハ３が回転される。   The processing chamber 17 is evacuated by the evacuation device 48 so that a desired pressure (degree of vacuum) is obtained. At this time, the pressure in the processing chamber 17 is measured by a pressure sensor, and the APC valve 47 is feedback-controlled based on the measured pressure. Further, the processing chamber 17 is heated by the heater 31 so as to have a desired temperature and a desired temperature distribution, and the heating state is feedback-controlled by the temperature control unit 45 based on temperature information detected by a temperature sensor. Subsequently, the boat 3 is rotated by rotating the boat 18 by the boat rotating mechanism 62.

前記処理室１７に前記ボート１８が装入され、排気が完了すると、前処理温度（通常は成膜温度と同じ。Ｈ２ガスのみで処理する時は７５０〜８００℃。ボート装入後から昇温しながらの処理も可能）に設定され、前処理がなされる。前処理には前記第１ガス供給源４２、前記第２ガス供給源４３、前記第３ガス供給源４４より、前記ＭＦＣ３９，４０，４１を介して水素ガス、又はシラン系ガス（例えばＳｉＨ４）、又はハロゲン含有シランガス、又は塩化水素ガス、又はこれらのガスを組合せたガスを不活性ガスや水素ガス等のキャリアガスと共に供給する（ＳＴＥＰ：０４）。 When the boat 18 is loaded into the processing chamber 17 and exhaust is completed, the pretreatment temperature (usually the same as the film formation temperature. 750 to 800 ° C. when treating with only H 2 gas. Ascending after the boat is loaded. Pre-treatment is performed. In the pretreatment, hydrogen gas or silane-based gas (for example, SiH 4 ) is supplied from the first gas supply source 42, the second gas supply source 43, and the third gas supply source 44 through the MFCs 39, 40, and 41. Alternatively, a halogen-containing silane gas, hydrogen chloride gas, or a combination of these gases is supplied together with a carrier gas such as an inert gas or hydrogen gas (STEP 04).

前処理を実施することで、界面酸素、炭素密度を低減することができ、半導体基板と薄膜との間に高品質な界面を形成することができる。   By performing the pretreatment, interface oxygen and carbon density can be reduced, and a high-quality interface can be formed between the semiconductor substrate and the thin film.

前処理が完了すると、前記処理室１７の残留ガスが水素等のキャリアガスにより除去される。   When the pretreatment is completed, the residual gas in the processing chamber 17 is removed by a carrier gas such as hydrogen.

前記処理室１７の温度が、前処理温度から成膜温度迄温度調整される。この時、前記処理室１７には水素ガスをキャリアガスとして流し、排気系からの逆拡散による汚染を防止する（ＳＴＥＰ：０５）。   The temperature of the processing chamber 17 is adjusted from the pretreatment temperature to the film formation temperature. At this time, hydrogen gas is allowed to flow into the processing chamber 17 as a carrier gas to prevent contamination due to back diffusion from the exhaust system (STEP: 05).

前記処理室１７の温度が成膜温度に安定すると、処理ガスが導入され、成膜処理がなされる。前記第１ガス供給源４２、前記第２ガス供給源４３、前記第３ガス供給源４４からそれぞれの処理ガスが供給される。又、所望の流量となる様に前記ＭＦＣ３９，４０，４１の開度が調節された後、前記バルブ３６，３７，３８が開かれ、それぞれの処理ガスが前記ガス供給管３５を流通して、前記処理室１７の上部から該処理室１７内に導入される。   When the temperature of the processing chamber 17 is stabilized at the film forming temperature, a processing gas is introduced and a film forming process is performed. Respective processing gases are supplied from the first gas supply source 42, the second gas supply source 43, and the third gas supply source 44. In addition, after the opening degree of the MFC 39, 40, 41 is adjusted so as to obtain a desired flow rate, the valves 36, 37, 38 are opened, and the respective processing gases flow through the gas supply pipe 35, It is introduced into the processing chamber 17 from above the processing chamber 17.

導入される処理ガスとしては、シラン系ガス（ＳｉＨ４）、又はハロゲンガス含有ガス、又は水素ガスと混合したシラン系ガス、又は水素ガスと混合したハロゲン含有シラン系ガスが使用される。処理ガスがＳｉＨ４の場合、前記処理室１７に於ける成膜温度は、５００〜７００℃に調整される。 As the processing gas to be introduced, a silane-based gas (SiH 4 ), a halogen gas-containing gas, a silane-based gas mixed with hydrogen gas, or a halogen-containing silane-based gas mixed with hydrogen gas is used. When the processing gas is SiH 4, the film forming temperature in the processing chamber 17 is adjusted to 500 to 700 ° C.

導入された処理ガスは、前記処理室１７内を通り、前記ガス排気管３４から排気される。処理ガスは、前記処理室１７内を通過する際にウェーハ３と接触し、ウェーハ３の表面上にＥＰＩ膜が成長し、堆積（デポジション）される。又、絶縁膜上の不要な核についてはエッチング処理により除去される。膜生成とエッチングを所定回数繰返して所定の膜を生成する（ＳＴＥＰ：０６）。   The introduced processing gas passes through the processing chamber 17 and is exhausted from the gas exhaust pipe 34. The processing gas contacts the wafer 3 when passing through the processing chamber 17, and an EPI film grows on the surface of the wafer 3 and is deposited (deposited). Unnecessary nuclei on the insulating film are removed by an etching process. A predetermined film is generated by repeating film generation and etching a predetermined number of times (STEP: 06).

予め設定された時間が経過すると、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、前記処理室１７内が不活性ガスで置換されると共に、該処理室１７内の圧力が常圧に復帰される（前記ロードロック室１５内部と均圧される）（ＳＴＥＰ：０７）。   When a preset time elapses, an inert gas is supplied from an inert gas supply source (not shown), the inside of the processing chamber 17 is replaced with the inert gas, and the pressure in the processing chamber 17 is returned to normal pressure. The pressure is restored (equalized with the load lock chamber 15) (STEP 07).

その後、前記処理室１７はウェーハ３表面が酸化しない温度、例えば２００℃迄、降温される（ＳＴＥＰ：０８）。   Thereafter, the temperature of the processing chamber 17 is lowered to a temperature at which the surface of the wafer 3 is not oxidized, for example, 200 ° C. (STEP 08).

前記ボートエレベータ１９により前記シールキャップ６１が降下されて、前記炉口５９が開口されると共に前記ボート１８が前記炉口５９から前記ロードロック室１５内に搬出される。前記炉口５９は前記炉口ゲートバルブ２０によって閉塞される。前記ロードロック室１５でウェーハ３が所要温度となる迄、冷却された後、前記基板移載口２１が開放され、処理済のウェーハ３は、前記基板移載機２３によって前記ボート１８より取出される
（図１参照）（ＳＴＥＰ：０９）。 The seal cap 61 is lowered by the boat elevator 19 to open the furnace port 59 and the boat 18 is carried out from the furnace port 59 into the load lock chamber 15. The furnace port 59 is closed by the furnace port gate valve 20. After the wafer 3 is cooled to the required temperature in the load lock chamber 15, the substrate transfer port 21 is opened, and the processed wafer 3 is taken out from the boat 18 by the substrate transfer device 23. (See FIG. 1) (STEP 09).

上記ＳＴＥＰ：０６の成膜工程例を、図４Ａ、４Ｂに於いて説明する。   An example of the film forming process of STEP: 06 will be described with reference to FIGS. 4A and 4B.

先ず、図４Ａは、第１の成膜工程例を示し、エッチングを実行する場合に、Ｎ２をキャリアガスとしてＣｌ２を導入する場合を示している。 First, FIG. 4A shows a first film forming process example, and shows a case where Cl 2 is introduced using N 2 as a carrier gas when etching is performed.

最初にＳｉＨ４とＨ２を導入して膜生成する（ＳＴＥＰ：１１）。 First, SiH 4 and H 2 are introduced to form a film (STEP: 11).

ＳｉＨ４とＨ２とを同時に導入することで、前記処理室１７が清浄に保たれ、又ＳｉＨ４はＳｉ＋２Ｈ２に分解するが、同時に導入されたＨ２が存在することで、分解作用が抑制される。即ち、ＳｉＨ４とＨ２とを同時に導入することで、ＳｉＨ４の分解度合をコントロールすることができる。 By simultaneously introducing SiH 4 and H 2 , the processing chamber 17 is kept clean, and SiH 4 is decomposed into Si + 2H 2. However, the presence of H 2 introduced at the same time suppresses the decomposition action. Is done. That is, by simultaneously introducing SiH 4 and H 2 , the degree of decomposition of SiH 4 can be controlled.

その後、Ｈ２パージでＳｉＨ４を前記処理室１７から排除する（ＳＴＥＰ：１２）。Ｈ２パージは、処理ガスを除去すると共に、基板表面をＨ終端させる。 Thereafter, SiH 4 is removed from the processing chamber 17 by H 2 purge (STEP: 12). The H 2 purge removes the processing gas and terminates the substrate surface with H.

次に、窒素ガスを導入して、Ｎ２パージ（ＳＴＥＰ：１３）した後、Ｃｌ２とＮ２とを導入して絶縁膜上の不要な核を除去（エッチング）する（ＳＴＥＰ：１４）。次に、Ｎ２パージしてＣｌ２を前記処理室１７から排除し（ＳＴＥＰ：１５）、更にＨ２パージし、Ｎ２を排除する（ＳＴＥＰ：１６）。 Next, after introducing nitrogen gas and purging with N 2 (STEP: 13), Cl 2 and N 2 are introduced to remove (etch) unnecessary nuclei on the insulating film (STEP: 14). Next, N 2 purge is performed to remove Cl 2 from the processing chamber 17 (STEP: 15), and further H 2 purge is performed to eliminate N 2 (STEP: 16).

ＳＴＥＰ：１１〜ＳＴＥＰ：１６を繰返して所要の膜を生成する。   STEP: 11 to STEP: 16 are repeated to generate a required film.

更に、不純物拡散膜を生成する場合は、前記ＳＴＥＰ：１１〜ＳＴＥＰ：１６の途中でＰＨ３、Ｂ２Ｈ６、ＢＣＬ３等のドーピングガスを導入する。 Further, when forming an impurity diffusion film, a doping gas such as PH 3 , B 2 H 6 , BCL 3 or the like is introduced in the course of STEP 11 to STEP 16.

本工程に於いて、成膜ガスとしてＳｉＨ４を使用しているので、成膜温度を５００〜７００℃の低温に設定でき、基板素子への熱的なダメージ、サーマルバジェットの影響を軽減できる。また、成膜ガスとしてＳｉ２Ｈ６を使用する場合は、成膜温度を４５０〜７００℃と、ＳｉＨ４を使用する場合より低温に設定することが可能である。 In this step, since SiH 4 is used as the film forming gas, the film forming temperature can be set to a low temperature of 500 to 700 ° C., and the thermal damage to the substrate element and the influence of the thermal budget can be reduced. Further, when Si 2 H 6 is used as the film forming gas, the film forming temperature can be set to 450 to 700 ° C., which is lower than that when SiH 4 is used.

次に、図４Ｂは、第２の成膜工程例を示し、エッチングを実行する場合に、Ｈ２をキャリアガスとしてＣｌ２を導入する場合を示している。 Next, FIG. 4B shows a second film formation process example, and shows a case where Cl 2 is introduced using H 2 as a carrier gas when etching is performed.

最初にＳｉＨ４とＨ２を導入して膜生成する（ＳＴＥＰ：２１）。この場合、ＳｉＨ４ガス流量１００〜５００ｓｃｃｍ、Ｈ２ガス流量１００〜２００００ｓｃｃｍ、処理温度５００〜７００℃、処理圧力１０００Ｐａ以下が好ましい。 First, SiH 4 and H 2 are introduced to form a film (STEP: 21). In this case, a SiH 4 gas flow rate of 100 to 500 sccm, a H 2 gas flow rate of 100 to 20000 sccm, a processing temperature of 500 to 700 ° C., and a processing pressure of 1000 Pa or less are preferable.

ＳｉＨ４とＨ２とを同時に導入することで、ＳｉＨ４の分解度合をコントロールすることは、図４Ａで説明したのと同様である。 Controlling the degree of decomposition of SiH 4 by simultaneously introducing SiH 4 and H 2 is the same as described with reference to FIG. 4A.

その後、Ｈ２パージでＳｉＨ４を前記処理室１７から排除する（ＳＴＥＰ：２２）。Ｈ２パージは、処理ガスを除去すると共に、基板表面をＨ終端させる。 Thereafter, SiH 4 is removed from the processing chamber 17 by H 2 purge (STEP: 22). The H 2 purge removes the processing gas and terminates the substrate surface with H.

次に、Ｃｌ２とＨ２とを導入して絶縁膜上の不要な核を除去（エッチング）する（ＳＴＥＰ：２３）。この場合、Ｃｌ２ガス流量５０〜２００ｓｃｃｍ、Ｈ２ガス流量１００〜２００００ｓｃｃｍ、処理温度５００〜７００℃、処理圧力１０００Ｐａ以下が好ましい。 Next, Cl 2 and H 2 are introduced to remove (etch) unnecessary nuclei on the insulating film (STEP: 23). In this case, a Cl 2 gas flow rate of 50 to 200 sccm, an H 2 gas flow rate of 100 to 20000 sccm, a processing temperature of 500 to 700 ° C., and a processing pressure of 1000 Pa or less are preferable.

次に、Ｈ２パージしてＣｌ２を排除する（ＳＴＥＰ：２４）。エッチングに於いて、Ｃｌ２をＨ２により希釈しているので、エッチングの均一性が高まる。 Next, H 2 purge is performed to eliminate Cl 2 (STEP: 24). In the etching, since Cl 2 is diluted with H 2 , the etching uniformity is improved.

ＳＴＥＰ：２１〜ＳＴＥＰ：２４を繰返して所要の膜を生成する。   STEP: 21 to STEP: 24 are repeated to produce a required film.

更に、不純物拡散膜を生成する場合は、前記ＳＴＥＰ：２１〜ＳＴＥＰ：２４の途中でＰＨ３、Ｂ２Ｈ６、ＢＣｌ３等のドーピングガスを導入する。 Further, when forming an impurity diffusion film, a doping gas such as PH 3 , B 2 H 6 , BCl 3 or the like is introduced in the middle of STEP: 21 to STEP: 24.

又、膜の生成状況に応じて、上記ＳＴＥＰ：２１、ＳＴＥＰ：２３に於けるガス導入工程で、ＳｉＨ４、Ｃｌ２、Ｈ２の内、１以上のガスの流量を変化させる。 Further, in the gas introduction process in STEP: 21 and STEP: 23, the flow rate of one or more gases among SiH 4 , Cl 2 , and H 2 is changed according to the state of film formation.

例えばＳｉＨ４を多くすることで、成膜速度が大きくなり、Ｃｌ２を多くすることでエッチング量が大きくなる。従って、ガス流量を変化させることで以下の態様が可能となる。 For example, increasing the amount of SiH 4 increases the deposition rate, and increasing the amount of Cl 2 increases the etching amount. Therefore, the following modes are possible by changing the gas flow rate.

例えば、ＳｉＮにはＳｉの核が成長し易く、ＳｉＯにはＳｉの核が成長し難いという特性を有する。従って、例えば絶縁膜ＳｉＮ上に絶縁膜ＳｉＯが重ねて成膜され、両絶縁膜の端面が露出している（図５参照）基板で、成膜処理に於いて最初はエッチング度合を強く（成膜速度遅く）、成膜膜厚が前記ＳｉＮの厚みを超えた場合は、エッチング度合を弱くして成膜速度を上げることができる。   For example, SiN has a characteristic that Si nuclei easily grow, and SiO has a characteristic that Si nuclei hardly grow. Therefore, for example, an insulating film SiO is deposited on the insulating film SiN, and the end surfaces of both insulating films are exposed (see FIG. 5). If the film thickness exceeds the thickness of the SiN, the etching rate can be reduced to increase the film formation speed.

又、例えば成膜処理する対象のＳｉ表面に不純物があると、膜がポリ化してしまうので、成長初期はエッチング度合を強くして、不純物を除去しつつ成膜し、或る程度ＥＰＩ膜が生成されると、エッチング度合を弱くして成膜速度を上げる。   In addition, for example, if there is an impurity on the Si surface to be deposited, the film will be polycrystallized. Therefore, the etching degree is increased at the initial stage of growth, and the film is formed while removing the impurity. When generated, the etching rate is weakened to increase the deposition rate.

尚、処理圧を大きくすることで、エッチング作用、成膜作用が大きくなり、成膜処理の過程で、処理圧を変化させることでも、上記態様が得られる。   Note that, by increasing the processing pressure, the etching action and the film forming action are increased, and the above aspect can also be obtained by changing the processing pressure in the course of the film forming process.

第２の成膜工程に於いても、成膜ガスとしてＳｉＨ４を使用しているので、成膜温度を５００〜７００℃の低温に設定でき、基板素子への熱的なダメージ、サーマルバジェットの影響を軽減できる。また、成膜ガスとしてＳｉ２Ｈ６を使用する場合は、成膜温度を４５０〜７００℃と、ＳｉＨ４を使用する場合より低温に設定することが可能である。 Even in the second film forming step, SiH 4 is used as the film forming gas, so that the film forming temperature can be set to a low temperature of 500 to 700 ° C., and thermal damage to the substrate element, thermal budget The impact can be reduced. Further, when Si 2 H 6 is used as the film forming gas, the film forming temperature can be set to 450 to 700 ° C., which is lower than that when SiH 4 is used.

更に、第２の成膜工程では、エッチングに於ける処理ガスで、Ｃｌ２とＨ２とを導入しているので、エッチング工程の前後でＮ２パージする必要がなく、Ｎ２パージ工程が省略でき、成膜工程の簡略化、処理時間の短縮が可能となり、スループットが向上する。 Further, in the second film forming process, Cl 2 and H 2 are introduced by the processing gas in etching, so there is no need for N 2 purge before and after the etching process, and the N 2 purge process is omitted. In addition, the film formation process can be simplified and the processing time can be shortened, thereby improving the throughput.

又、第１の成膜工程例に於ける成膜の均一性は、２０％程度であり、第２の成膜工程例の成膜の均一性は、５〜１０％が得られ、第２の成膜工程例では第１の成膜工程例に比して、成膜品質の向上が得られた。   In addition, the uniformity of film formation in the first film formation process example is about 20%, and the film formation uniformity in the second film formation process example is 5 to 10%. In the film forming process example, the film forming quality was improved as compared with the first film forming process example.

図６に、Ｐｏｌｙ−Ｓｉ膜を形成したモニタウエハに対してＣｌ２を用いてエッチングする際に、キャリアガスとしてＮ２を用いた場合とＨ２を用いた場合におけるエッチングレート及びエッチング量のウエハ面内均一性をそれぞれ比較した実験結果を示す。 FIG. 6 shows a wafer having an etching rate and an etching amount when N 2 is used as a carrier gas and when H 2 is used when etching a monitor wafer on which a Poly-Si film is formed using Cl 2. Experimental results comparing the in-plane uniformity are shown.

この図６中で、▲、●はエッチングレートを示し、△、○はエッチング量ウエハ面内均一性を示す。
実験条件としては、以下の条件で行った。
処理温度：６２０℃
全圧 ：２Ｐａ
Ｃｌ２分圧：０．０４Ｐａ
Ｎ２分圧：１．９６Ｐａ
Ｈ２分圧：１．９６Ｐａ In FIG. 6, ▲ and ● indicate the etching rate, and Δ and ◯ indicate the etching amount uniformity within the wafer surface.
Experimental conditions were as follows.
Processing temperature: 620 ° C
Total pressure: 2Pa
Cl 2 partial pressure: 0.04 Pa
N 2 partial pressure: 1.96 Pa
H 2 partial pressure: 1.96 Pa

上記条件での実験により得られた各値を表１に示す。これらの結果から、キャリアガスとしてＮ２を用いた場合によるエッチングより、キャリアガスとしてＨ２を用いた場合によるエッチングの方が、エッチングレートが低く、エッチング量の面内均一性が良いことが判る。したがって、キャリアガスとしてＨ２を用いた場合によるエッチングのほうが成膜の均一性を向上させることが出来ると言える。
また、図６から、キャリアガスとしてＨ２を用いた場合によるエッチングの方がウエハ間均一性についても向上させることが出来ることが判る。 Table 1 shows the values obtained by the experiment under the above conditions. From these results, it can be seen that etching using H 2 as the carrier gas has a lower etching rate and better in-plane uniformity of etching amount than etching using N 2 as the carrier gas. . Therefore, it can be said that the uniformity of film formation can be improved by etching using H 2 as the carrier gas.
Further, it can be seen from FIG. 6 that the etching using H 2 as a carrier gas can improve the uniformity between wafers.

Figure 2008277777
Figure 2008277777

次にエッチングガスとしてＣｌ２を用いてエッチングを行う場合に、キャリアガスとしてＨ２を用いる場合の方がキャリアガスとしてＮ２を用いる場合よりもエッチングの均一性が向上する理由について述べる。 Next, the reason why the etching uniformity is improved when H 2 is used as a carrier gas when N 2 is used as a carrier gas when etching is performed using Cl 2 as an etching gas will be described.

キャリアガスを用いずにＣｌ２のみでエッチングを行う場合や、キャリアガスとしてＮ２を用いてエッチングを行う場合には、Ｃｌ２のエッチングが支配的になる。
したがって、ウエハのエッジ部分のエッチングが強くなり、ガスがエッジで消費されてしまうので、ウエハ中心部までエッチングガスが到達せず、均一性が低下する。
一方、キャリアガスとしてＨ２を用いる場合には、Ｃｌ２とＨ２が気相中で反応して中間体の形成を経て２ＨＣｌが形成されるような反応が一部で生じ、エッチング力が低下する。
その過程において、ＨＣｌの中間体が形成されるため、エッチングガスがウエハ中心部まで達することが出来るので、均一性が改善されると考えられる。 When etching is performed using only Cl 2 without using a carrier gas, or when N 2 is used as a carrier gas, etching of Cl 2 becomes dominant.
Therefore, the etching of the edge portion of the wafer becomes strong and the gas is consumed at the edge, so that the etching gas does not reach the center portion of the wafer and the uniformity is lowered.
On the other hand, when H 2 is used as the carrier gas, Cl 2 and H 2 react in the gas phase and a reaction such that 2HCl is formed through formation of an intermediate occurs, resulting in a decrease in etching power. To do.
In the process, since an intermediate of HCl is formed, the etching gas can reach the center of the wafer, so that the uniformity can be improved.

また、Ｈがウエハ表面に被覆されることで、Ｃｌのエッチング効果が低下するので、ウエハ中心部まで到達するガス量が多くなることも理由の１つとなる。   Another reason is that the amount of gas reaching the center of the wafer increases because the etching effect of Cl is reduced by covering the wafer surface with H.

さらに、キャリアガスとしてＨ２を用いてエッチングを行う場合に、エッチングガスとしてＣｌ２を用いる場合の方が、エッチングガスとしてＨＣｌを用いる場合より有効である理由について述べる。 Furthermore, the reason why the etching using Cl 2 as the etching gas is more effective than etching using HCl as the etching gas when etching using H 2 as the carrier gas will be described.

処理炉１６は、ホットウォール構造のため、気相中で分解したガスによりエッチングされる。しかし、ＨＣｌは本願のような低温処理では分解されるまで時間がかかるため、選択性を確保することが困難となる。一方、Ｃｌ２は低温処理でも熱分解が早く進むため、ＣＬ２の方がエッチングレートは高くなり、より選択性を確保することが出来る。
そして、Ｈ２で希釈した際もこのエッチング力の関係は変わらず、エッチングガスとしてＣｌ２を用いた場合の方がエッチングガスとしてＨＣｌを用いた場合よりもエッチング力が強くなるため、エッチングガスとしてＣｌ２を用いた場合の方が本願のような低温処理において良い結果を得ることが出来る。 Since the processing furnace 16 has a hot wall structure, it is etched by a gas decomposed in the gas phase. However, since it takes time until HCl is decomposed by the low temperature treatment as in the present application, it is difficult to ensure selectivity. On the other hand, since the thermal decomposition of Cl 2 proceeds faster even at a low temperature, the etching rate of CL 2 is higher, and the selectivity can be further secured.
And even when diluted with H 2 , this etching power relationship does not change, and the etching power is stronger when Cl 2 is used as an etching gas than when HCl is used as an etching gas. When Cl 2 is used, good results can be obtained in the low temperature treatment as in the present application.

尚、熱により気相中でＨＣｌの中間体が発生するという反応が起こるからこそ、上記のようにエッチングガスとしてＣｌ２を用い、キャリアガスとしてＨ２を用いて成膜の均一性を改善することが出来る。したがって、反応管内の雰囲気を加熱するホットウォール構造だからこそ本願発明の効果が達成される。 In addition, since the reaction that an intermediate of HCl is generated in the gas phase by heat occurs, the uniformity of film formation is improved by using Cl 2 as an etching gas and H 2 as a carrier gas as described above. I can do it. Therefore, the effect of the present invention is achieved because of the hot wall structure that heats the atmosphere in the reaction tube.

尚、上記した実施の形態では、基板上にＥＰｉ−Ｓｉ膜の生成について説明したが、本発明は単結晶膜、多結晶膜、アモルファス膜等、又はドーピングされた単結晶膜、多結晶膜、アモルファス膜等に於いても実施可能である。   In the above-described embodiment, the generation of the EPi-Si film on the substrate has been described. However, the present invention is not limited to a single crystal film, a polycrystalline film, an amorphous film, or a doped single crystal film, a polycrystalline film, It can also be implemented in an amorphous film or the like.

更に、本発明が実施される基板処理装置は、横型基板処理装置等、基板処理装置全般で実施可能であり、例えば枚葉式ホットウォール型基板処理装置に於いても実施可能である。   Furthermore, the substrate processing apparatus in which the present invention is implemented can be implemented in general substrate processing apparatuses such as a horizontal substrate processing apparatus, and can be implemented in, for example, a single wafer type hot wall type substrate processing apparatus.

（付記）又、本発明は以下の実施の態様を含む。   (Additional remark) Moreover, this invention includes the following embodiments.

（付記１）減圧ＣＶＤ法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：化学気相成長法）によって、シリコン基板上に薄膜を選択的に形成する半導体装置の製造方法に於いて、ＳｉＨ４等のシラン系ガスとＣｌ２等のハロゲン系ガスを水素ガスと共に反応炉内に交互に繰返して間歇的に供給し高品質な界面を有する薄膜を成長させ、又、シリコン窒化膜等の絶縁膜上にはシリコン膜やシリコン核を成長させないで選択性を保つことを特徴とする半導体装置の製造方法。 (Supplementary Note 1) In a method of manufacturing a semiconductor device in which a thin film is selectively formed on a silicon substrate by a low pressure CVD method (Chemical Vapor Deposition), a silane-based gas such as SiH 4 and Cl 2 are used. A halogen-based gas such as hydrogen gas is alternately and repeatedly supplied into the reaction furnace to grow a thin film having a high quality interface, and a silicon film or silicon nucleus is formed on an insulating film such as a silicon nitride film. A method of manufacturing a semiconductor device, wherein selectivity is maintained without growing the substrate.

（付記２）付記１に示した繰返しサイクルの途中で、ＳｉＨ４等のシラン系ガスとＣｌ２等のハロゲン系ガスと水素ガスの内１つ以上のガス流量を変化させる半導体装置の製造方法。 (Supplementary note 2) A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the flow rate of at least one of a silane-based gas such as SiH 4 , a halogen-based gas such as Cl 2, and a hydrogen gas is changed during the repetitive cycle shown in supplementary note 1.

（付記３）付記１、付記２に示した繰返しサイクルの途中で、前記反応炉内の圧力を変化させる半導体装置の製造方法。   (Additional remark 3) The manufacturing method of the semiconductor device which changes the pressure in the said reaction furnace in the middle of the repetitive cycle shown in additional remarks 1 and 2.

（付記４）付記１、付記２、付記３に示した繰返しサイクルの途中で、ＰＨ３、Ｂ２Ｈ６、ＢＣｌ３等のドーピングガスを導入する半導体装置の製造方法。 (Supplementary Note 4) A method for manufacturing a semiconductor device, wherein a doping gas such as PH 3 , B 2 H 6 , BCl 3 or the like is introduced in the middle of the repetitive cycle shown in Supplementary Notes 1, 2, and 3.

（付記５）付記１、付記２、付記３のいずれかに於いて、シリコン基板及びシリコン基板処理用治具（ボート）を、反応炉前室から前記反応炉に導入する際、その駆動軸部及びボート回転機構部及び配線部を前記反応炉前室から隔離する半導体装置の製造方法。   (Appendix 5) In any one of Appendix 1, Appendix 2, and Appendix 3, when the silicon substrate and the silicon substrate processing jig (boat) are introduced into the reactor from the front chamber of the reactor, the drive shaft portion thereof And the manufacturing method of the semiconductor device which isolates a boat rotation mechanism part and a wiring part from the reactor front chamber.

以上の実施例に関してさらに以下の事項を開示する。
１． 少なくともシリコン面と絶縁面とを表面に有する基板を処理室に収容し、
前記処理室の外部に設けられる加熱ユニットにより前記処理室内の雰囲気及び前記基板を所定の温度に加熱する基板処理装置を用いて、前記基板のシリコン面に選択的にエピタキシャル膜を成長させる半導体装置の製造方法であって、
前記処理室に基板を搬入する工程と、
前記処理室内の雰囲気及び前記基板を所定の温度に加熱する工程と、
前記処理室に所望のガスを給排するガス給排工程とを含み、
該ガス給排工程は、
シリコン含有ガスと水素ガスとを前記処理室に供給する第１の供給工程と、
少なくとも前記シリコン含有ガスを前記処理室から除去する第１の除去工程と、
塩素ガスと水素ガスとを前記処理室に供給する第２の供給工程と、
少なくとも前記塩素ガスを前記処理室から除去する第２の除去工程とを含み、
前記ガス給排工程を所定回数繰り返して前記基板のシリコン面に選択的にエピタキシャル膜を成長させる半導体装置の製造方法。
２． １に記載の半導体装置の製造方法であって、前記シリコン含有ガスは、少なくともシラン系ガス、ハロゲンガス含有ガス、又はハロゲン含有シラン系ガスの一つを含む半導体装置の製造方法。
３． １に記載の半導体装置の製造方法であって、少なくとも前記第２の供給工程は、前記加熱ユニットにより前記処理室内の雰囲気及び前記基板を７００℃以下に加熱しつつ行う半導体装置の製造方法。
４． １に記載の半導体装置の製造方法であって、前記シリコン含有ガスとしてＳｉＨ４を用い、少なくとも前記第２の供給工程は、前記加熱ユニットにより前記処理室内の雰囲気及び前記基板を５００〜７００℃の所定の温度に加熱しつつ行う半導体装置の製造方法。
５． １に記載の半導体装置の製造方法であって、前記シリコン含有ガスとしてＳｉ２Ｈ６を用い、少なくとも前記第２の供給工程は、前記加熱ユニットにより前記処理室内の雰囲気及び前記基板を４５０〜７００℃の所定の温度に加熱しつつ行う半導体装置の製造方法。
６． １に記載の半導体装置の製造方法であって、前記ガス給排工程は、さらにドーピングガスを前記処理室に供給する第３の供給工程を有する半導体装置の製造方法。
７． ５に記載の半導体装置の製造方法であって、前記ドーピングガスはＰＨ３，Ｂ２Ｈ６，ＢＣｌ３の何れかである半導体装置の製造方法。
８． １から７の何れかに記載の半導体装置の製造方法であって、前記ガス給排工程において、前記シリコン含有ガス、前記塩素ガス及び前記水素ガスのうち１つ以上のガスの流量を前記ガス給排工程で所定回数繰り返す中で変化させつつ前記処理室に供給する半導体装置の製造方法。
９． ８に記載の半導体装置の製造方法であって、所定の回数の前記ガス給排工程を繰り返した後、少なくとも前記塩素ガスの流量を減少させて、さらに前記ガス給排工程を所定の回数繰り返す半導体装置の製造方法。
１０． ８に記載の半導体装置の製造方法であって、所定の回数の前記ガス給排工程を繰り返した後、少なくとも前記シリコン含有ガスの流量を増加させて、さらに前記ガスの給排工程を所定の回数繰り返す半導体装置の製造方法。
１１． ８に記載の半導体装置の製造方法であって、所定の回数の前記ガス給排工程を繰り返した後、少なくとも前記シリコン含有ガス及び前記塩素ガスの流量を増加させて、さらに前記ガス供給工程を所定の回数繰り返す半導体装置の製造方法。
１２． １から１１の何れかに記載の半導体装置の製造方法であって、前記ガス給排工程において、当該ガス給排工程を所定回数繰り返す中で前記処理室内の圧力を変化させる半導体装置の製造方法。
１３． シリコン含有ガス、塩素ガスを少なくとも使用し、
前記シリコン含有ガスと前記塩素ガスとを交互に繰り返して処理室内に供給して前記処理室内に収容された基板の表面に選択的にエピタキシャル膜を成長させる基板処理装置であって、
基板を収容する処理室と、
前記処理室の外部に設けられ、前記基板及び前記処理室内の雰囲気を加熱する加熱ユニットと、
前記処理室内に所望のガスを供給するガス供給ユニットと、
前記処理室に開口する排気口と、
少なくとも前記加熱ユニットと前記ガス供給ユニットを制御する制御部とを備え、
前記ガス供給ユニットは、
シリコン含有ガスを供給する第１のガス供給部材と、
塩素ガスを供給する第２のガス供給部材と、
水素ガスを供給する第３のガス供給部材と、
を有し、
前記制御部は、前記処理室内に前記シリコン含有ガスを供給する際は同時に水素ガスを供給するように前記ガス供給ユニットを制御し、
前記処理室内に前記塩素ガスを供給する際は同時に水素ガスを供給するように前記ガス供給ユニットを制御する基板処理措置。
１４． １３に記載の基板処理装置であって、制御部が、少なくとも前記塩素ガスを供給する際は、前記処理室内の雰囲気及び前記基板を７００℃以下に加熱するように前記加熱ユニットを制御する基板処理装置。 The following matters are further disclosed with respect to the above embodiments.
1. A substrate having at least a silicon surface and an insulating surface on the surface is accommodated in the processing chamber,
A semiconductor device that selectively grows an epitaxial film on a silicon surface of a substrate using a substrate processing apparatus that heats the atmosphere in the processing chamber and the substrate to a predetermined temperature by a heating unit provided outside the processing chamber. A manufacturing method comprising:
Carrying the substrate into the processing chamber;
Heating the atmosphere in the processing chamber and the substrate to a predetermined temperature;
A gas supply / exhaust step of supplying / exhausting a desired gas to / from the processing chamber,
The gas supply / discharge process includes:
A first supply step of supplying a silicon-containing gas and hydrogen gas to the processing chamber;
A first removal step of removing at least the silicon-containing gas from the processing chamber;
A second supply step of supplying chlorine gas and hydrogen gas to the processing chamber;
A second removal step of removing at least the chlorine gas from the processing chamber,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein an epitaxial film is selectively grown on a silicon surface of the substrate by repeating the gas supply / discharge process a predetermined number of times.
2. 2. The method of manufacturing a semiconductor device according to 1, wherein the silicon-containing gas includes at least one of a silane-based gas, a halogen gas-containing gas, or a halogen-containing silane-based gas.
3. 2. The method of manufacturing a semiconductor device according to 1, wherein at least the second supply step is performed while heating the atmosphere in the processing chamber and the substrate to 700 ° C. or less by the heating unit.
4). 1. The method of manufacturing a semiconductor device according to 1, wherein SiH 4 is used as the silicon-containing gas, and at least the second supply step is performed by setting the atmosphere in the processing chamber and the substrate at 500 to 700 ° C. by the heating unit. A method of manufacturing a semiconductor device while heating to a predetermined temperature.
5. 1. The method of manufacturing a semiconductor device according to 1, wherein Si 2 H 6 is used as the silicon-containing gas, and at least the second supply step causes the atmosphere in the processing chamber and the substrate to be 450 to 700 by the heating unit. A method for manufacturing a semiconductor device, which is performed while heating to a predetermined temperature of ° C.
6). 2. The method of manufacturing a semiconductor device according to 1, wherein the gas supply / exhaust step further includes a third supply step of supplying a doping gas to the processing chamber.
7). 6. The method of manufacturing a semiconductor device according to 5, wherein the doping gas is any one of PH 3 , B 2 H 6 , and BCl 3 .
8). 8. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein in the gas supply / exhaust step, a flow rate of at least one of the silicon-containing gas, the chlorine gas, and the hydrogen gas is changed to the gas supply. A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the semiconductor device is supplied to the processing chamber while being changed a predetermined number of times in an exhaust process.
9. 9. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 8, wherein after repeating the gas supply / discharge process a predetermined number of times, the flow rate of the chlorine gas is reduced at least, and the gas supply / discharge process is further repeated a predetermined number of times. Device manufacturing method.
10. 8. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 8, wherein after repeating the gas supply / discharge process a predetermined number of times, at least the flow rate of the silicon-containing gas is increased, and the gas supply / discharge process is further performed a predetermined number of times. A method for repeatedly manufacturing a semiconductor device.
11. 8. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 8, wherein after the gas supply / discharge process is repeated a predetermined number of times, at least the flow rates of the silicon-containing gas and the chlorine gas are increased, and the gas supply process is further performed. A method of manufacturing a semiconductor device that is repeated a number of times.
12 12. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein in the gas supply / discharge step, the pressure in the processing chamber is changed while the gas supply / discharge step is repeated a predetermined number of times.
13. Use at least silicon-containing gas and chlorine gas,
The silicon-containing gas and the chlorine gas are alternately and repeatedly supplied into a processing chamber to selectively grow an epitaxial film on the surface of the substrate housed in the processing chamber,
A processing chamber for accommodating the substrate;
A heating unit that is provided outside the processing chamber and heats the atmosphere in the substrate and the processing chamber;
A gas supply unit for supplying a desired gas into the processing chamber;
An exhaust opening that opens into the processing chamber;
A control unit for controlling at least the heating unit and the gas supply unit;
The gas supply unit includes:
A first gas supply member for supplying a silicon-containing gas;
A second gas supply member for supplying chlorine gas;
A third gas supply member for supplying hydrogen gas;
Have
The control unit controls the gas supply unit to supply hydrogen gas at the same time when supplying the silicon-containing gas into the processing chamber,
A substrate processing measure for controlling the gas supply unit to supply hydrogen gas at the same time when the chlorine gas is supplied into the processing chamber.
14 14. The substrate processing apparatus according to 13, wherein the control unit controls the heating unit so as to heat the atmosphere in the processing chamber and the substrate to 700 ° C. or lower when supplying at least the chlorine gas. apparatus.

本発明の実施の形態に係る基板処理装置の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the substrate processing apparatus which concerns on embodiment of this invention. 該基板処理装置に用いられる処理炉の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the processing furnace used for this substrate processing apparatus. 本発明に係る処理工程のフローチャートである。It is a flowchart of the process process which concerns on this invention. Ａは、本発明の第１の成膜工程例を示すフローチャートである。Ｂは、本発明の第２の成膜工程例を示すフローチャートである。A is a flowchart showing a first film forming process example of the present invention. B is a flowchart showing a second film forming process example of the present invention. 本発明に於ける成膜状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the film-forming state in this invention. 本発明の比較実験のエッチングデータを示す図である。It is a figure which shows the etching data of the comparative experiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１ 基板処理装置
３ ウェーハ
１５ ロードロック室
１６ 処理炉
１７ 処理室
１８ ボート
３１ ヒータ
３４ ガス排気管
３５ ガス供給管
４２ 第１ガス供給源
４３ 第２ガス供給源
４４ 第３ガス供給源
４５ 温度制御部
４６ ガス流量制御部
４９ 圧力制御部
６８ 駆動制御部
６９ 主制御部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate processing apparatus 3 Wafer 15 Load lock chamber 16 Processing furnace 17 Processing chamber 18 Boat 31 Heater 34 Gas exhaust pipe 35 Gas supply pipe 42 1st gas supply source 43 2nd gas supply source 44 3rd gas supply source 45 Temperature control part 46 Gas flow control unit 49 Pressure control unit 68 Drive control unit 69 Main control unit

Claims (5)

少なくともシリコン面と絶縁面とを表面に有する基板を処理室に収容し、
前記処理室の外部に設けられる加熱ユニットにより前記処理室内の雰囲気及び前記基板を所定の温度に加熱する基板処理装置を用いて、前記基板のシリコン面に選択的にエピタキシャル膜を成長させる半導体装置の製造方法であって、
前記処理室に基板を搬入する工程と、
前記処理室内の雰囲気及び前記基板を所定の温度に加熱する工程と、
前記処理室に所望のガスを給排するガス給排工程とを含み、
該ガス給排工程は、
シリコン含有ガスと水素ガスとを前記処理室に供給する第１の供給工程と、
少なくとも前記シリコン含有ガスを前記処理室から除去する第１の除去工程と、
塩素ガスと水素ガスとを前記処理室に供給する第２の供給工程と、
少なくとも前記塩素ガスを前記処理室から除去する第２の除去工程とを含み、
前記ガス給排工程を所定回数繰り返して前記基板のシリコン面に選択的にエピタキシャル膜を成長させる半導体装置の製造方法。 A substrate having at least a silicon surface and an insulating surface on the surface is accommodated in the processing chamber,
A semiconductor device that selectively grows an epitaxial film on a silicon surface of a substrate using a substrate processing apparatus that heats the atmosphere in the processing chamber and the substrate to a predetermined temperature by a heating unit provided outside the processing chamber. A manufacturing method comprising:
Carrying the substrate into the processing chamber;
Heating the atmosphere in the processing chamber and the substrate to a predetermined temperature;
A gas supply / exhaust step of supplying / exhausting a desired gas to / from the processing chamber,
The gas supply / discharge process includes:
A first supply step of supplying a silicon-containing gas and hydrogen gas to the processing chamber;
A first removal step of removing at least the silicon-containing gas from the processing chamber;
A second supply step of supplying chlorine gas and hydrogen gas to the processing chamber;
A second removal step of removing at least the chlorine gas from the processing chamber,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein an epitaxial film is selectively grown on a silicon surface of the substrate by repeating the gas supply / discharge process a predetermined number of times. 請求項１に記載の半導体装置の製造方法であって、少なくとも前記第２の供給工程は、前記加熱ユニットにより前記処理室内の雰囲気及び前記基板を７００℃以下に加熱しつつ行う半導体装置の製造方法。   2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein at least the second supply step is performed while heating the atmosphere in the processing chamber and the substrate to 700 ° C. or less by the heating unit. . 請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法であって、前記ガス給排工程において、前記シリコン含有ガス、前記塩素ガス及び前記水素ガスのうち１つ以上のガスの流量を前記ガス給排工程で所定回数繰り返す中で変化させつつ前記処理室に供給する半導体装置の製造方法。   3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein in the gas supply / discharge step, a flow rate of at least one of the silicon-containing gas, the chlorine gas, and the hydrogen gas is changed to the gas supply / discharge. A method for manufacturing a semiconductor device, which is supplied to the processing chamber while being changed a predetermined number of times in a process. 請求項１から３までの何れか一つに記載の半導体装置の製造方法であって、前記ガス給排工程において、当該ガス給排工程を所定回数繰り返す中で前記処理室内の圧力を変化させる半導体装置の製造方法。   4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein in the gas supply / discharge process, the pressure in the processing chamber is changed while the gas supply / discharge process is repeated a predetermined number of times. Device manufacturing method. シリコン含有ガス、塩素ガスを少なくとも使用し、
前記シリコン含有ガスと前記塩素ガスとを交互に繰り返して処理室内に供給して前記処理室内に収容された基板の表面に選択的にエピタキシャル膜を成長させる基板処理装置であって、
基板を収容する処理室と、
前記処理室の外部に設けられ、前記基板及び前記処理室内の雰囲気を加熱する加熱ユニットと、
前記処理室内に所望のガスを供給するガス供給ユニットと、
前記処理室に開口する排気口と、
少なくとも前記加熱ユニットと前記ガス供給ユニットを制御する制御部とを備え、
前記ガス供給ユニットは、
シリコン含有ガスを供給する第１のガス供給部材と、
塩素ガスを供給する第２のガス供給部材と、
水素ガスを供給する第３のガス供給部材と、
を有し、
前記制御部は、前記処理室内に前記シリコン含有ガスを供給する際は同時に水素ガスを供給するように前記ガス供給ユニットを制御し、
前記処理室内に前記塩素ガスを供給する際は同時に水素ガスを供給するように前記ガス供給ユニットを制御する基板処理措置。 Use at least silicon-containing gas and chlorine gas,
The silicon-containing gas and the chlorine gas are alternately and repeatedly supplied into a processing chamber to selectively grow an epitaxial film on the surface of the substrate housed in the processing chamber,
A processing chamber for accommodating the substrate;
A heating unit that is provided outside the processing chamber and heats the atmosphere in the substrate and the processing chamber;
A gas supply unit for supplying a desired gas into the processing chamber;
An exhaust opening that opens into the processing chamber;
A control unit for controlling at least the heating unit and the gas supply unit;
The gas supply unit includes:
A first gas supply member for supplying a silicon-containing gas;
A second gas supply member for supplying chlorine gas;
A third gas supply member for supplying hydrogen gas;
Have
The control unit controls the gas supply unit to supply hydrogen gas at the same time when supplying the silicon-containing gas into the processing chamber,
A substrate processing measure for controlling the gas supply unit to supply hydrogen gas at the same time when the chlorine gas is supplied into the processing chamber.
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