JP2010141223A - 半導体装置の製造方法及び基板処理装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】処理室内の高温領域に配置されたノズルの内壁において、Ｂ化合物の膜の形成を抑えるようにする。
【解決手段】処理室２０１内に設けられた同一のガス供給ノズル１６６に、少なくとも構成元素としてＢを含むガスと構成元素としてＣｌを含むガスとを同時供給し、ガス供給ノズル１６６内のＣｌの濃度がＢの濃度よりも高くなすように供給してＢドープシリコン膜を形成する工程と、を含む半導体装置の製造方法。
【選択図】図２
【解決手段】処理室２０１内に設けられた同一のガス供給ノズル１６６に、少なくとも構成元素としてＢを含むガスと構成元素としてＣｌを含むガスとを同時供給し、ガス供給ノズル１６６内のＣｌの濃度がＢの濃度よりも高くなすように供給してＢドープシリコン膜を形成する工程と、を含む半導体装置の製造方法。
【選択図】図２
Description
本発明は、半導体装置の製造方法及び基板処理装置に関し、特に基板を処理する際に装置内のノズルにＢ化合物膜の形成を防止することができる半導体装置の製造方法及び基板処理装置に関する。
一般的な減圧ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置においてウエハ（シリコン基板）上にＢ（ホウ素）をドーピングするのにＢ２Ｈ６ガス（ジボランガス）が用いられる場合があり、例えばＢドープシリコン膜を成膜する場合はＢ２Ｈ６とシリコン化合物（ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６、ＳｉＨ２Ｃｌ２その他の構成元素にＳｉを含むガス）を流し、またＢドープシリコンゲルマニウム膜を成膜する場合はＢ２Ｈ６とＳｉ化合物に加えてＧｅ化合物（ＧｅＨ４その他の構成元素にＧｅを含むガス）を流し、ウエハの表面上にＢをドーピングした膜が成膜される。尚、ＢをドープするガスとしてＢ２Ｈ６以外にもＢＣｌ３があるが、Ｂ２Ｈ６の方がＣｌを含まないため金属汚染の原因とならず、さらに安価である。
縦型装置や横型装置でウエハを複数枚処理する場合、Ｂ２Ｈ６は反応性が高いため、処理室内の上流側に配置されたウエハでほとんどが消費され、下流側に配置されたウエハはドーピングされない。そのためノズルを複数設け、上流側だけでなく下流側にもノズルを配置することで、各ウエハ間のＢ濃度均一性の向上が図られている。
しかし、ノズルを上記のように配置すると、基板処理中、処理室内の高温領域に配置されたノズルは内部の温度が上昇し、その温度が約３００℃以上になるとＢ２Ｈ６がノズル内部で熱分解し、ノズルの内壁にＢ化合物の膜が堆積してしまう。これによりＢ２Ｈ６がノズル内で消費され、処理室内にＢ２Ｈ６が導入されないという問題があった。これに伴い、各ウエハ間のＢ濃度の制御が困難で均一性が保てないこと、ノズル内壁に形成したＢ化合物の膜が膜剥がれを起こしパーティクルが発生すること等の問題が併発する。
そこで、本発明の課題は、ノズル内壁でのＢ化合物の膜形成を抑えるようにすることである。
以上の課題を解決するために、本発明の第一の態様によれば、
複数の基板を所定の間隔で積層状に保持して処理室内に搬入する工程と、
前記処理室内に設けられた同一のガス供給ノズルに、少なくとも構成元素としてＢを含むガスと構成元素としてＣｌを含むガスとを同時供給し、前記ガス供給ノズル内のＣｌの濃度の方がＢの濃度よりも高くなるように供給してＢドープシリコン膜を形成する工程と、
前記基板を前記処理室内より搬出する工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
複数の基板を所定の間隔で積層状に保持して処理室内に搬入する工程と、
前記処理室内に設けられた同一のガス供給ノズルに、少なくとも構成元素としてＢを含むガスと構成元素としてＣｌを含むガスとを同時供給し、前記ガス供給ノズル内のＣｌの濃度の方がＢの濃度よりも高くなるように供給してＢドープシリコン膜を形成する工程と、
前記基板を前記処理室内より搬出する工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
本発明の第二の態様によれば、
基板を収容する処理室と、
基板を加熱するヒータと、
少なくとも構成元素としてＳｉを含むガスと構成元素としてＢを含むガスと構成元素としてＣｌを含むガスとを前記処理室内に供給するガス供給ノズルを含むガス供給手段と、
前記構成部位を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、複数の基板を所定の間隔で積層状に保持して処理室内に搬入する工程と、
前記処理室内に設けられた同一のガス供給ノズルに、少なくとも構成元素としてＢを含むガスと構成元素としてＣｌを含むガスとを同時供給し、前記ガス供給ノズル内のＣｌの濃度の方がＢの濃度よりも高くなるように供給してＢドープシリコン膜を形成する工程と、
前記基板を前記処理室内より搬出する工程と、を有するように制御する基板処理装置が提供される。
基板を収容する処理室と、
基板を加熱するヒータと、
少なくとも構成元素としてＳｉを含むガスと構成元素としてＢを含むガスと構成元素としてＣｌを含むガスとを前記処理室内に供給するガス供給ノズルを含むガス供給手段と、
前記構成部位を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、複数の基板を所定の間隔で積層状に保持して処理室内に搬入する工程と、
前記処理室内に設けられた同一のガス供給ノズルに、少なくとも構成元素としてＢを含むガスと構成元素としてＣｌを含むガスとを同時供給し、前記ガス供給ノズル内のＣｌの濃度の方がＢの濃度よりも高くなるように供給してＢドープシリコン膜を形成する工程と、
前記基板を前記処理室内より搬出する工程と、を有するように制御する基板処理装置が提供される。
ガス供給ノズル内のＣｌの濃度がＢの濃度よりも高い状態で供給されるので、ガス供給ノズル内のほぼ全ての構成元素としてＢを含むガスが、構成元素としてＣｌを含むガスと反応でき、ガス供給ノズル内壁へのＢ化合物の膜の付着を防止することができる。以上より、本発明は、構成元素としてＣｌを含むガスを用いるＢドープシリコンエピタキシャル膜の形成により有効なものである。
以下、図面を参照しながら本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。
本実施例に係る基板処理装置は、半導体装置集積回路（ＩＣ（Integrated Circuits））の製造に使用される半導体製造装置の一例として構成されているものである。下記の説明では、基板処理装置の一例として、基板に対し熱処理等をおこなう縦型の装置を使用した場合について述べる。
本実施例に係る基板処理装置は、半導体装置集積回路（ＩＣ（Integrated Circuits））の製造に使用される半導体製造装置の一例として構成されているものである。下記の説明では、基板処理装置の一例として、基板に対し熱処理等をおこなう縦型の装置を使用した場合について述べる。
図１は、本発明の実施形態における基板処理装置１０１の概略構成図である。
図１に示す通り基板処理装置１０１は、ガス供給装置３００、移載機１０６、カセット１１０、処理炉２０２、ボート２１７、コントローラ２４０、真空排気装置２４６及びロードロック室１４０等を備える。
基板処理装置１０１内には複数のカセット１１０が収容されており、カセット１１０は、複数のウエハ２００を水平姿勢に整列させた状態で保持している。ウエハ２００はシリコン等の材料から構成され、円板状に形成されている。
移載機１０６は、ウエハ２００をカセット１１０からボート２１７へ移載したり、ボート２１７からカセット１１０へ移載したりするためのものであり、ウエハ２００をピックアップすることができるように構成されている。即ち、移載機１０６はウエハ２００をボート２１７に対し装填（ウエハチャージング）及び脱装（ウエハディスチャージング）が可能となっている。ボート２１７は、基板処理開始前は処理炉２０２の真下に位置するロードロック室１４０内に収容されている。ロードロック室１４０の側壁には開口部１４１が設けられ、移載機１０６は開口部１４１を介してウエハチャージングを行う。
処理炉２０２はヒータ２０６及び反応管２０５等を有する。反応管２０５の周囲にヒータ２０６が設けられており、反応管２０５を加熱することができるようになっている。更に処理炉２０２には、各種処理ガスを供給するガス供給装置３００及び内部を真空排気する真空排気装置２４６が接続されている。処理炉２０２の詳細については後述する。
コントローラ２４０は基板処理装置１０１の各種動作を制御する。
図２は、基板処理装置１０１の処理炉２０２の概略構成図であり、縦断面図として示されている。なお、図２はウエハ２００及びボート２１７が処理室２０１内に搬入された後の図である。図２を参照して処理炉２０２について説明する。
図１でも示したように、処理炉２０２は加熱機構としてのヒータ２０６を有する。ヒータ２０６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え付けられている。
ヒータ２０６の内側には、ヒータ２０６と同心円状に単管状の反応管２０５が配設されている。反応管２０５は、石英（ＳｉＯ２）、炭化シリコン（ＳｉＣ）その他の耐熱性材料からなる。反応管２０５は円筒形状に形成されており、上端が閉塞し、下端が開口している。
反応管２０５の下方には、マニホールド２０９が設けられている。マニホールド２０９はステンレスその他の金属材料からなる。マニホールド２０９が円筒形状に設けられ、マニホールド２０９の上端及び下端が開口している。
マニホールド２０９の径が反応管２０５の径に等しく、マニホールド２０９の上端が反応管２０５の下端に連結され、反応管２０５がマニホールド２０９に支持されている。マニホールド２０９と反応管２０５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。マニホールド２０９が図示しない保持体に支持されることにより、反応管２０５は垂直に据え付けられた状態となっている。
マニホールド２０９の径が反応管２０５の径に等しく、マニホールド２０９の上端が反応管２０５の下端に連結され、反応管２０５がマニホールド２０９に支持されている。マニホールド２０９と反応管２０５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。マニホールド２０９が図示しない保持体に支持されることにより、反応管２０５は垂直に据え付けられた状態となっている。
反応管２０５とマニホールド２０９により反応容器が形成されている。そして、反応容器内の処理室２０１が、反応管２０５の中空２１２と、マニホールド２０９の中空である下部空間２１３とに分けられる。
マニホールド２０９の下方には、マニホールド２０９の下端開口を気密に閉塞可能な炉口蓋体としてのシールキャップ２１９が設けられている。シールキャップ２１９はステンレスその他の金属からなり、円板状に形成されている。シールキャップ２１９の上面には、マニホールド２０９の下端と当接するシール部材としてのＯリングが設けられている。シールキャップ２１９には、回転機構２５４が設けられている。回転機構２５４の回転軸２５５はシールキャップ２１９を貫通してボート２１７に接続されている。回転機構２５４は、ボート２１７を回転させることでウエハ２００を回転させるように構成されている。シールキャップ２１９は、処理炉２０２の外側に設けられた昇降機構としての図示しない昇降モータによって垂直方向に昇降される。これによりボート２１７を処理室２０１に対し搬入搬出することが可能となっている。回転機構２５４及びボートエレベータ１１５には、駆動制御部２３７が電気的に接続されており、所望の動作をするよう所望のタイミングにて制御するように構成されている。
基板保持具としてのボート２１７は、石英、炭化シリコンその他の耐熱性材料からなり、複数枚（例えば５０〜１５０枚程度）のウエハ２００を水平姿勢でかつ互いに中心を揃えた状態で整列させて多段に保持するように構成されている。なおボート２１７の下部には、石英、炭化シリコンその他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２１６が水平姿勢で多段に複数枚配置されており、ヒータ２０６からの熱がマニホールド２０９側に伝わりにくくなるよう構成されている。
また、反応管２０５の内部には温度センサ２６３が設けられている。
ヒータ２０６と温度センサ２６３には、電気的に温度制御部２３８が接続されており、温度センサ２６３により検出された温度情報に基づきヒータ２０６への通電具合を調整することにより処理室２０１内の温度が所望の温度分布となるよう所望のタイミングにて制御するように構成されている。
ヒータ２０６と温度センサ２６３には、電気的に温度制御部２３８が接続されており、温度センサ２６３により検出された温度情報に基づきヒータ２０６への通電具合を調整することにより処理室２０１内の温度が所望の温度分布となるよう所望のタイミングにて制御するように構成されている。
マニホールド２０９にガス流出口２４４が設けられ、ガス流出口２４４からガス排気管２３１がマニホールド２０９の外側に向かって延出している。ガス排気管２３１は、圧力検出器としての圧力センサ２４３及び圧力調整器としてのＡＰＣバルブ２４２を介して、真空ポンプ等の真空排気装置２４６が接続されている。圧力センサ２４３及びＡＰＣバルブ２４２には、圧力制御部２３６が電気的に接続されており、圧力センサ２４３により検出された圧力に基づいてＡＰＣバルブ２４２の開度を調節することにより、処理室２０１内の圧力が所望の圧力となるように所望のタイミングにて制御するよう構成されている。
メインノズル（第二ノズル）１６５及び４本のサブノズル１６６がマニホールド２０９に設けられている。これらノズル１６５，１６６はマニホールド２０９の外からマニホールド２０９を貫通して、処理室２０１内まで配管されている。ノズル１６５，１６６は処理室２０１内において下から上へ延びている。
４本のサブノズル１６６の下流側端部（上端部）にはそれぞれ噴出口１６６ａが形成され、その噴出口１６６ａは中空２１２内に位置し、ガスが処理室内を上方から下方へ流れるようになっている。これら４つの噴出口１６６ａの高さは異なっている。サブノズル１６６の上流側はバルブ３２６〜３３０に接続されている。バルブ３２６はＭＦＣ３１６を介してＳｉ系原料ガス供給源３０１に接続されている。同様に、バルブ３２７はＭＦＣ３１７を介してＧｅ系原料ガス供給源３０２に接続されている。バルブ３２８はＭＦＣ３１８を介して希釈ガス供給源３０３に接続されている。バルブ３２９はＭＦＣ３１９を介してＣｌを含むガス供給源３０４に接続されている。バルブ３３０はＭＦＣ３２０を介してドープ原料ガス供給源３０５に接続されている。なお、サブノズル１６６は４本に限られるものではなく２本又は３本であってもよいし、４本以上の更に多くの本数であってもよい。その場合、複数のサブノズル１６６の下流側端部の高さはそれぞれ異なっていることが好ましい。
メインノズル１６５の下流側端部（上端部）には噴出口１６５ａが形成され、その噴出口１６５ａは中空２１２に位置する。メインノズル１６５は、その噴出口１６５ａからガス流出口２４４までの距離が、サブノズル１６６の噴出口１６６ａからガス流出口２４４までの距離よりも長くなるように設置されている。尚、Ｂドープポリ膜形成の場合には、反応管２０５内にインナーチューブを設け、サブノズル１６６の方がメインノズル１６５よりも長いこともある。メインノズル１６５の上流側がバルブ３２１〜３２５に接続されている。バルブ３２１はＭＦＣ（マスフローコントローラ）３１１を介してＳｉ系原料ガス供給源３０１に接続されている。同様に、バルブ３２２はＭＦＣ３１２を介してＧｅ系原料ガス供給源３０２に接続されている。バルブ３２３はＭＦＣ３１３を介して希釈ガス供給源３０３に接続されている。バルブ３２４はＭＦＣ３１４を介してＣｌを含むガス供給源３０４に接続されている。バルブ３２５はＭＦＣ３１５を介してドープ原料ガス供給源３０５に接続されている。
Ｓｉ系原料ガス供給源３０１には、モノシランガス（ＳｉＨ４）、Ｓｉ２Ｈ６、ＳｉＨ２Ｃｌ２その他の構成元素としてＳｉを含むガスが封入されている。Ｇｅ系原料ガス供給源３０２には、モノゲルマンガス（ＧｅＨ４）その他の構成元素としてＧｅを含むガスが封入されている。希釈ガス供給源３０３には、水素ガス、ヘリウムガスその他の希釈ガスが封入されている。Ｃｌを含むガス供給源３０４には、塩化水素ガス、塩素ガスその他の構成元素としてＣｌを含むガスが封入されている。ドープ原料ガス供給源３０５には、ジボランガス（Ｂ２Ｈ６）その他の構成元素としてＢを含むガスが封入されている。
ＭＦＣ３１１〜３２０は、それに流れるガスの流量を検出するとともに、流量を調節するガス流量制御装置である。
ＭＦＣ３１１〜３２０及びバルブ３２１〜３３０にはガス流量制御部２３５が電気的に接続されており、供給するガスの流量が所望の流量となるよう所望のタイミングにて制御するように構成されている。
シランガスをメインノズル１６５に送るガス供給系は、Ｓｉ系原料ガス供給源３０１、ＭＦＣ３１１及びバルブ３２１からなる。ゲルマンガスをメインノズル１６５に送るガス供給系はＧｅ系原料ガス供給源３０２、ＭＦＣ３１２及びバルブ３２２からなり、希釈ガスをメインノズル１６５に送るガス供給系は希釈ガス供給源３０３、ＭＦＣ３１３及びバルブ３２３からなり、エッチングガスをメインノズル１６５に送るガス供給系はＣｌを含むガス供給源３０４、ＭＦＣ３１４及びバルブ３２４からなり、ドープ原料ガスをメインノズル１６５に送るガス供給系は、ドープ原料ガス供給源３０５、ＭＦＣ３１５及びバルブ３２５からなる。
また、シランガスをサブノズル１６６に送るガス供給系は、Ｓｉ系原料ガス供給源３０１、ＭＦＣ３１６及びバルブ３２６からなる。ゲルマンガスをサブノズル１６６に送るガス供給系は、Ｇｅ系原料ガス供給源３０２、ＭＦＣ３１７及びバルブ３２７からなり、希釈ガスをサブノズル１６６に送るガス供給系は希釈ガス供給源３０３、ＭＦＣ３１８及びバルブ３２８からなり、エッチングガスをサブノズル１６６に送るガス供給系はＣｌを含むガス供給源３０４、ＭＦＣ３１９及びバルブ３２９からなり、ドープ原料ガスをサブノズル１６６に送るガス供給系は、ドープ原料ガス供給源３０５、ＭＦＣ３２０及びバルブ３３０からなる。
また、シランガスをサブノズル１６６に送るガス供給系は、Ｓｉ系原料ガス供給源３０１、ＭＦＣ３１６及びバルブ３２６からなる。ゲルマンガスをサブノズル１６６に送るガス供給系は、Ｇｅ系原料ガス供給源３０２、ＭＦＣ３１７及びバルブ３２７からなり、希釈ガスをサブノズル１６６に送るガス供給系は希釈ガス供給源３０３、ＭＦＣ３１８及びバルブ３２８からなり、エッチングガスをサブノズル１６６に送るガス供給系はＣｌを含むガス供給源３０４、ＭＦＣ３１９及びバルブ３２９からなり、ドープ原料ガスをサブノズル１６６に送るガス供給系は、ドープ原料ガス供給源３０５、ＭＦＣ３２０及びバルブ３３０からなる。
ガス流量制御部２３５、圧力制御部２３６、駆動制御部２３７、温度制御部２３８は、操作部、入出力部をも構成し、基板処理装置１０１全体を制御する主制御部２３９に電気的に接続されている。これら、ガス流量制御部２３５、圧力制御部２３６、駆動制御部２３７、温度制御部２３８、主制御部２３９は、コントローラ２４０として構成されている。
次に、上記構成に係る基板処理装置１０１の主な動作とともに、半導体デバイスの製造方法について説明する。なお、以下の説明において、例えばＳｉ系原料ガス供給源３０１にはシランガス（ＳｉＨ４）、Ｇｅ系原料ガス供給源３０２にはゲルマンガス（ＧｅＨ４）、希釈ガス供給源３０３には水素ガス（Ｈ２）、Ｃｌを含むガス供給源３０４には塩化水素ガス（ＨＣｌ）、ドープ原料ガス供給源３０５にはジボランガス（Ｂ２Ｈ６）が封入されているものとする。
基板処理動作について説明する。
工場内搬送装置（図示略）によって複数のカセット１１０が基板処理装置１０１内に搬入されると、移載機１０６はウエハ２００をカセット１１０からボート２１７に装填（ウエハチャージング）する。ボート２１７にウエハ２００を受け渡した移載機１０６は、カセット１１０に戻り後続のウエハ２００をボート２１７に装填する。
工場内搬送装置（図示略）によって複数のカセット１１０が基板処理装置１０１内に搬入されると、移載機１０６はウエハ２００をカセット１１０からボート２１７に装填（ウエハチャージング）する。ボート２１７にウエハ２００を受け渡した移載機１０６は、カセット１１０に戻り後続のウエハ２００をボート２１７に装填する。
予め指定された枚数のウエハ２００がボート２１７に装填（ウエハチャージング）されると、コントローラ２４０が駆動制御部２３７によりボートエレベータ１１５を上昇動作させる。そうすると、ウエハ２００群を保持したボート２１７がボートエレベータ１１５の上昇動作により処理炉２０２内に搬入（ボートローディング）され、マニホールド２０９の下端の開口がシールキャップ２１９によって閉塞される。
続いて、コントローラ２４０が圧力制御部２３６により真空排気装置２４６を動作させると、処理室２０１内が所望の圧力（真空度）となるように真空排気装置２４６によって真空排気される。この際、処理室２０１内の圧力は圧力センサ２４３で測定され、この測定された圧力に基づきＡＰＣバルブ２４２がコントローラ２４０の圧力制御部２３６によりフィードバック制御される。
また、コントローラ２４０が温度制御部２３８によりヒータ２０６を発熱させると、処理室２０１内が所望の温度となるようにヒータ２０６によって加熱される。この際、コントローラ２４０は、温度センサ２６３による検出温度をフィードバックし、ヒータ２０６の通電具合を調整する。このようなフィードバック制御により、処理室２０１内の温度が３５０℃〜６５０℃の温度に保たれる。処理室２０１内の温度は、Ｂドープシリコン膜の成長処理が終了するまで所定の温度に維持される。また、処理室２０１内において断熱板２１６より上方の領域は所定の温度でほぼ一定となるが、断熱板２１６よりも下方の領域では温度が極端に下がる。
続いて、コントローラ２４０が駆動制御部２３７によって回転機構２５４の回転を開始させる。回転機構２５４により、ボート２１７が回転されることでウエハ２００が回転される。
また、コントローラ２４０が温度制御部２３８によりヒータ２０６を発熱させると、処理室２０１内が所望の温度となるようにヒータ２０６によって加熱される。この際、コントローラ２４０は、温度センサ２６３による検出温度をフィードバックし、ヒータ２０６の通電具合を調整する。このようなフィードバック制御により、処理室２０１内の温度が３５０℃〜６５０℃の温度に保たれる。処理室２０１内の温度は、Ｂドープシリコン膜の成長処理が終了するまで所定の温度に維持される。また、処理室２０１内において断熱板２１６より上方の領域は所定の温度でほぼ一定となるが、断熱板２１６よりも下方の領域では温度が極端に下がる。
続いて、コントローラ２４０が駆動制御部２３７によって回転機構２５４の回転を開始させる。回転機構２５４により、ボート２１７が回転されることでウエハ２００が回転される。
コントローラ２４０がガス流量制御部２３５によってＭＦＣ３１３，３１４の設定流量を設定した後、バルブ３２３，３２４を開く。そうすると、Ｈ２ガス及びＨＣｌガスが、メインノズル１６５（例えば１本）及びサブノズル１６６（例えば４本）を流通して処理室２０１内に導入される。導入されたＨ２ガス及びＨＣｌガスは反応管２０５の中空２１２を下降し、ガス排気管２３１から排気される。なお、このときＨ２ガスは導入せずＨＣｌガスのみを導入してもよく、その場合にはコントローラ２４０はバルブ３２３，３２８を開かない。
予め設定された時間が経過すると、コントローラ２４０は、バルブ３２３，３２４を開いたまま、ＭＦＣ３１１，３１３，３１４の設定流量を設定し、バルブ３２１を開く。更にコントローラ２４０は、バルブ３２８，３２９を開いたまま、ＭＦＣ３１８〜３２０の設定流量を設定した後、バルブ３３０を開く。そうすると、シランガス、Ｈ２ガス及びＨＣｌガスがメインノズル１６５を流通して処理室２０１内に導入される。また、Ｈ２ガス、ＨＣｌガス及びＢ２Ｈ６ガスが４本のサブノズル１６６を流通して処理室２０１内に導入される。つまり、いずれのノズルにも、常時Ｈ２ガスが供給されている。
このとき、メインノズル１６５には、シランガスを０．０１〜２ｓｌｍ、Ｈ２ガスを０．１〜２０ｓｌｍ、１０％ゲルマニウムガス０．００１〜１ｓｌｍ、ＨＣｌガスを０．０１〜２ｓｌｍの流量で供給する。
一方、サブノズル１６６には、Ｈ２ガスを０．１〜２０ｓｌｍ、ＨＣｌガスを０．０１〜２ｓｌｍ、Ｈ２で希釈した０．１％Ｂ２Ｈ６ガスを０．００１〜１ｓｌｍの流量で供給する。尚、ＨＣｌガスとＢ２Ｈ６ガスの混合比は膜にドープしたいＢ濃度とＨＣｌの選択性を考慮して決定する。
これらの流量は、メインノズル１６５内又はサブノズル１６６内におけるＨＣｌガスの濃度（体積濃度）が、Ｂ２Ｈ６ガスの濃度よりも高い値となるように設定するものとする。更に好ましくは、ＨＣｌガスの濃度が、Ｂ２Ｈ６ガスの濃度の６倍以上となるように供給流量を設定するものとする。これらの条件に従う限り、各種ガスの供給流量は上記数値範囲に限定されるものではない。
ガス供給時もヒータ２０６のフィードバック制御が継続され、処理室２０１内の温度は所望の温度に維持される。
なお、メインノズル１６５には、サブノズル１６６にＢ２Ｈ６ガスを流すのと同時にＢ２Ｈ６ガスを流してもよい。その場合には、コントローラ２４０は、ＭＦＣ３１５の設定流量を設定した後、バルブ３２５を開く。
また、４本のサブノズル１６６には、メインノズル１６５にシランガスを流すのと同時にシランガスを流してもよい。その場合には、コントローラ２４０は、ＭＦＣ３１６の設定流量を設定した後、バルブ３２６を開く。
ここで、基板処理装置１０１内において、Ｂ２Ｈ６とＨＣｌは３００℃以上の温度で反応しＢＣｌ３を生成する。このためサブノズル１６６の内部の温度が３００℃以上の領域では、Ｂ２Ｈ６は熱分解されるよりも早くＨＣｌと反応してＢＣｌ３に転化する。さらに、ＢＣｌ３の熱分解により生成された活性化したＣｌにより、ノズル内のＢ化合物の堆積が抑制される。よって、サブノズル１６６内部の温度が３００℃以上の領域であっても、Ｂ化合物の膜が形成されることなくウエハ２００にＢをドーピングできる。また、サブノズル１６６内部の温度が３００℃未満の領域では、Ｂ２Ｈ６とＨＣｌの反応は進行しないが、Ｂ２Ｈ６の熱分解も起きにくいため、Ｂ化合物の膜は形成されない。
このとき、メインノズル１６５には、シランガスを０．０１〜２ｓｌｍ、Ｈ２ガスを０．１〜２０ｓｌｍ、１０％ゲルマニウムガス０．００１〜１ｓｌｍ、ＨＣｌガスを０．０１〜２ｓｌｍの流量で供給する。
一方、サブノズル１６６には、Ｈ２ガスを０．１〜２０ｓｌｍ、ＨＣｌガスを０．０１〜２ｓｌｍ、Ｈ２で希釈した０．１％Ｂ２Ｈ６ガスを０．００１〜１ｓｌｍの流量で供給する。尚、ＨＣｌガスとＢ２Ｈ６ガスの混合比は膜にドープしたいＢ濃度とＨＣｌの選択性を考慮して決定する。
これらの流量は、メインノズル１６５内又はサブノズル１６６内におけるＨＣｌガスの濃度（体積濃度）が、Ｂ２Ｈ６ガスの濃度よりも高い値となるように設定するものとする。更に好ましくは、ＨＣｌガスの濃度が、Ｂ２Ｈ６ガスの濃度の６倍以上となるように供給流量を設定するものとする。これらの条件に従う限り、各種ガスの供給流量は上記数値範囲に限定されるものではない。
ガス供給時もヒータ２０６のフィードバック制御が継続され、処理室２０１内の温度は所望の温度に維持される。
なお、メインノズル１６５には、サブノズル１６６にＢ２Ｈ６ガスを流すのと同時にＢ２Ｈ６ガスを流してもよい。その場合には、コントローラ２４０は、ＭＦＣ３１５の設定流量を設定した後、バルブ３２５を開く。
また、４本のサブノズル１６６には、メインノズル１６５にシランガスを流すのと同時にシランガスを流してもよい。その場合には、コントローラ２４０は、ＭＦＣ３１６の設定流量を設定した後、バルブ３２６を開く。
ここで、基板処理装置１０１内において、Ｂ２Ｈ６とＨＣｌは３００℃以上の温度で反応しＢＣｌ３を生成する。このためサブノズル１６６の内部の温度が３００℃以上の領域では、Ｂ２Ｈ６は熱分解されるよりも早くＨＣｌと反応してＢＣｌ３に転化する。さらに、ＢＣｌ３の熱分解により生成された活性化したＣｌにより、ノズル内のＢ化合物の堆積が抑制される。よって、サブノズル１６６内部の温度が３００℃以上の領域であっても、Ｂ化合物の膜が形成されることなくウエハ２００にＢをドーピングできる。また、サブノズル１６６内部の温度が３００℃未満の領域では、Ｂ２Ｈ６とＨＣｌの反応は進行しないが、Ｂ２Ｈ６の熱分解も起きにくいため、Ｂ化合物の膜は形成されない。
メインノズル１６５及びサブノズル１６６を通って導入された処理ガスが、処理室２０１内を通過する際にウエハ２００と接触することにより、ウエハ２００の表面上にＢドープシリコン膜が選択成長する。
処理ガス導入後予め設定された時間が経過すると、コントローラ２４０がヒータ２０６による反応管２０５の加熱を停止するとともにバルブ３２１〜３３０を閉じ、そして不活性ガスがメインノズル１６５及びサブノズル１６６に流通して処理室２０１に導入される。これによって処理室２０１が不活性ガスで置換され、処理室２０１の圧力が常圧に復帰される。その後真空排気装置２４６を停止する。
続いて、コントローラ２４０が駆動制御部２３７により回転機構２５４を停止させるとともにボートエレベータ１１５を下降動作させる。シールキャップ２１９及びボート２１７がボートエレベータ１１５の下降動作により下降されて、マニホールド２０９の下端が開口されるとともに、ウエハ２００を保持したボート２１７が処理室２０１の外部に搬出（ボートアンローディング）される。続いて移載機１０６により、処理済ウエハ２００がボート２１７からカセット１１０に移載される。処理済ウエハ２００が載置されたカセット１１０は、工場内搬送装置（図示略）によって基板処理装置１０１から取り出される。
なお、本実施形態はウエハ２００の表面上にＢドープシリコン膜を成長させる方法について示しているが、Ｂドープシリコンゲルマニウム膜を成長させるものとしてもよい。その場合には、シランガスを供給するタイミングに合わせてシランガスとゲルマンガスを同時に供給する方法もある。ゲルマンガスはＧｅ系原料ガス供給源３０２から供給され、コントローラ２４０がガス流量制御部２３５によって、ＭＦＣ３１２，３１７の設定流量を調節し、バルブ３２２，３２７の開閉動作によって処理室２０１内にゲルマンガスを導入する。
以上に示された本発明の実施形態によれば、Ｂ２Ｈ６ガスとＨＣｌガスを同時供給することによりサブノズル１６６の３００℃以上の領域においてＢ２Ｈ６がＨＣｌと反応し、ＢＣｌ３が生成する。生成されたＢＣｌ３は更に分解されて活性化されたＣｌとなり、ＣｌとＢが反応して、サブノズル１６６内にＢ化合物の膜が堆積することなく処理室２０１内に供給され、ウエハ２００にＢを均一にドープできる。また、Ｂ２Ｈ６ガスの供給前にあらかじめＨＣｌガスを処理室２０１内に流すことでＣｌの活性化が向上し、より確実にＢ化合物の膜の堆積を抑えることができる。
また、ガス供給ノズル内のＣｌの濃度の方がＢの濃度よりも高い状態で各ガスを供給することにより、ＢがＣｌと衝突する確率が高くなるため、ガス供給ノズル内壁へのＢの付着を防止することができる。
また、ＨＣｌのガス量をＢ２Ｈ６の６倍以上供給することで分解されたＢが全てＢＣｌ３に反応し、ガス供給ノズル内壁に堆積されない。
先に構成元素としてＣｌを含むガスがガス供給ノズル内に流通することにより、石英製のガス供給ノズル内壁面にガスの膜が形成され、Ｂが付着するのを防止することができる。
Ｂが分解されやすい温度帯のうち、３５０〜６５０度の温度にすることでＣｌと反応してガス供給ノズル内壁面にＢが付着するのを防止することができる。
また、ＨＣｌのガス量をＢ２Ｈ６の６倍以上供給することで分解されたＢが全てＢＣｌ３に反応し、ガス供給ノズル内壁に堆積されない。
先に構成元素としてＣｌを含むガスがガス供給ノズル内に流通することにより、石英製のガス供給ノズル内壁面にガスの膜が形成され、Ｂが付着するのを防止することができる。
Ｂが分解されやすい温度帯のうち、３５０〜６５０度の温度にすることでＣｌと反応してガス供給ノズル内壁面にＢが付着するのを防止することができる。
従って、ノズル内でのＢ２Ｈ６の消費が抑えられ、ウエハ２００にドーピングされるＢ濃度の制御が容易になる。また、Ｂ化合物の膜がサブノズル１６６内壁に形成されないため、Ｂ化合物の膜の膜剥がれによるパーティクルの発生を防止することができる。
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明の好ましい第１の態様によれば、
複数の基板を所定の間隔で積層状に保持して処理室内に搬入する工程と、
前記処理室内に設けられた同一のガス供給ノズルに、少なくとも構成元素としてＢを含むガスと構成元素としてＣｌを含むガスとを同時供給し、前記ガス供給ノズル内のＣｌの濃度の方がＢの濃度よりも高くなるように供給してＢドープシリコン膜を形成する工程と、
前記基板を前記処理室内より搬出する工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
複数の基板を所定の間隔で積層状に保持して処理室内に搬入する工程と、
前記処理室内に設けられた同一のガス供給ノズルに、少なくとも構成元素としてＢを含むガスと構成元素としてＣｌを含むガスとを同時供給し、前記ガス供給ノズル内のＣｌの濃度の方がＢの濃度よりも高くなるように供給してＢドープシリコン膜を形成する工程と、
前記基板を前記処理室内より搬出する工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
好ましくは、前記第１の態様において、
前記構成元素としてＢを含むガスはＢ２Ｈ６であり、前記構成元素としてＣｌを含むガスはＨＣｌであり、前記ガス供給ノズル内のＨＣｌのガス濃度はＢ２Ｈ６のガス濃度の６倍以上供給する。
前記構成元素としてＢを含むガスはＢ２Ｈ６であり、前記構成元素としてＣｌを含むガスはＨＣｌであり、前記ガス供給ノズル内のＨＣｌのガス濃度はＢ２Ｈ６のガス濃度の６倍以上供給する。
好ましくは、前記第１の態様において、
前記Ｂドープシリコン膜を形成する工程の前に、前記構成元素としてＣｌを含むガスを供給する。
前記Ｂドープシリコン膜を形成する工程の前に、前記構成元素としてＣｌを含むガスを供給する。
好ましくは、前記第１の態様において、
前記Ｂドープシリコン膜を形成する工程は、３５０〜６５０度の温度において行う。
前記Ｂドープシリコン膜を形成する工程は、３５０〜６５０度の温度において行う。
好ましくは、前記第１の態様において、
前記処理室内にメインガス供給ノズル、途中ガス供給ノズルをそれぞれ設け、前記メインガス供給ノズルには構成元素としてＳｉを含むガスと前記構成元素としてＣｌを含むガスを供給し、前記途中ガス供給ノズルには前記構成元素としてＢを含むガスと前記構成元素としてＣｌを含むガスを供給する。
前記処理室内にメインガス供給ノズル、途中ガス供給ノズルをそれぞれ設け、前記メインガス供給ノズルには構成元素としてＳｉを含むガスと前記構成元素としてＣｌを含むガスを供給し、前記途中ガス供給ノズルには前記構成元素としてＢを含むガスと前記構成元素としてＣｌを含むガスを供給する。
好ましくは、前記第１の態様において、
前記処理室内にメインガス供給ノズル、途中ガス供給ノズルをそれぞれ設け、いずれの前記ガス供給管にも少なくとも構成元素としてＳｉを含むガスと前記構成元素としてＢを含むガスと前記構成元素としてＣｌを含むガスを供給する。
前記処理室内にメインガス供給ノズル、途中ガス供給ノズルをそれぞれ設け、いずれの前記ガス供給管にも少なくとも構成元素としてＳｉを含むガスと前記構成元素としてＢを含むガスと前記構成元素としてＣｌを含むガスを供給する。
本発明の好ましい第２の態様によれば、
基板を収容する処理室と、
基板を加熱するヒータと、
少なくとも構成元素としてＳｉを含むガスと構成元素としてＢを含むガスと構成元素としてＣｌを含むガスとを前記処理室内に供給するガス供給ノズルを含むガス供給手段と、
前記構成部位を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、複数の基板を所定の間隔で積層状に保持して処理室内に搬入する工程と、
前記処理室内に設けられた同一のガス供給ノズルに、少なくとも構成元素としてＢを含むガスと構成元素としてＣｌを含むガスとを同時供給し、前記ガス供給ノズル内のＣｌの濃度の方がＢの濃度よりも高くなるように供給してＢドープシリコン膜を形成する工程と、
前記基板を前記処理室内より搬出する工程と、を有するように制御する基板処理装置が提供される。
基板を収容する処理室と、
基板を加熱するヒータと、
少なくとも構成元素としてＳｉを含むガスと構成元素としてＢを含むガスと構成元素としてＣｌを含むガスとを前記処理室内に供給するガス供給ノズルを含むガス供給手段と、
前記構成部位を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、複数の基板を所定の間隔で積層状に保持して処理室内に搬入する工程と、
前記処理室内に設けられた同一のガス供給ノズルに、少なくとも構成元素としてＢを含むガスと構成元素としてＣｌを含むガスとを同時供給し、前記ガス供給ノズル内のＣｌの濃度の方がＢの濃度よりも高くなるように供給してＢドープシリコン膜を形成する工程と、
前記基板を前記処理室内より搬出する工程と、を有するように制御する基板処理装置が提供される。
好ましくは、前記第２の態様において、
前記構成元素としてＢを含むガスはＢ２Ｈ６であり、前記構成元素としてＣｌを含むガスはＨＣｌであり、前記ガス供給ノズル内のＨＣｌのガス濃度はＢ２Ｈ６のガス濃度の６倍以上供給する。
前記構成元素としてＢを含むガスはＢ２Ｈ６であり、前記構成元素としてＣｌを含むガスはＨＣｌであり、前記ガス供給ノズル内のＨＣｌのガス濃度はＢ２Ｈ６のガス濃度の６倍以上供給する。
好ましくは、前記第２の態様において、
前記Ｂドープシリコン膜を形成する工程の前に、前記構成元素としてＣｌを含むガスを供給する。
前記Ｂドープシリコン膜を形成する工程の前に、前記構成元素としてＣｌを含むガスを供給する。
好ましくは、前記第２の態様において、
前記Ｂドープシリコン膜を形成する工程は、３５０〜６５０度の温度において行う。
前記Ｂドープシリコン膜を形成する工程は、３５０〜６５０度の温度において行う。
１０１ 基板処理装置
１６５ メインノズル（第二ノズル）
１６５ａ 噴出口
１６６ サブノズル
１６６ａ 噴出口
２００ ウエハ
２０１ 処理室
２０５ 反応管
２０６ ヒータ
２４０ コントローラ
２４４ ガス流出口
３００ ガス供給装置
３０１ Ｓｉ系原料ガス供給源
３０２ Ｇｅ系原料ガス供給源
３０３ 希釈ガス供給源
３０４ Ｃｌを含むガス供給源
３０５ ドープ原料ガス供給源
３１１〜３２０ ＭＦＣ
３２１〜３３０ バルブ
１６５ メインノズル（第二ノズル）
１６５ａ 噴出口
１６６ サブノズル
１６６ａ 噴出口
２００ ウエハ
２０１ 処理室
２０５ 反応管
２０６ ヒータ
２４０ コントローラ
２４４ ガス流出口
３００ ガス供給装置
３０１ Ｓｉ系原料ガス供給源
３０２ Ｇｅ系原料ガス供給源
３０３ 希釈ガス供給源
３０４ Ｃｌを含むガス供給源
３０５ ドープ原料ガス供給源
３１１〜３２０ ＭＦＣ
３２１〜３３０ バルブ
Claims (5)
- 複数の基板を所定の間隔で積層状に保持して処理室内に搬入する工程と、
前記処理室内に設けられた同一のガス供給ノズルに、少なくとも構成元素としてＢを含むガスと構成元素としてＣｌを含むガスとを同時供給し、前記ガス供給ノズル内のＣｌの濃度の方がＢの濃度よりも高くなるように供給してＢドープシリコン膜を形成する工程と、
前記基板を前記処理室内より搬出する工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記構成元素としてＢを含むガスはＢ２Ｈ６であり、前記構成元素としてＣｌを含むガスはＨＣｌであり、前記ガス供給ノズル内のＨＣｌのガス濃度はＢ２Ｈ６のガス濃度の６倍以上供給する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記Ｂドープシリコン膜を形成する工程の前に、前記構成元素としてＣｌを含むガスを供給する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記Ｂドープシリコン膜を形成する工程は、３５０〜６５０度の温度において行う請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
- 基板を収容する処理室と、
基板を加熱するヒータと、
少なくとも構成元素としてＳｉを含むガスと構成元素としてＢを含むガスと構成元素としてＣｌを含むガスとを前記処理室内に供給するガス供給ノズルを含むガス供給手段と、
前記構成部位を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、複数の基板を所定の間隔で積層状に保持して処理室内に搬入する工程と、
前記処理室内に設けられた同一のガス供給ノズルに、少なくとも構成元素としてＢを含むガスと構成元素としてＣｌを含むガスとを同時供給し、前記ガス供給ノズル内のＣｌの濃度の方がＢの濃度よりも高くなるように供給してＢドープシリコン膜を形成する工程と、
前記基板を前記処理室内より搬出する工程と、を有するように制御する基板処理装置。
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