JP2012146741A - Manufacturing method of semiconductor device, and substrate processing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置の製造方法や半導体装置を製造する基板処理技術に関し、特に、シリコン（Ｓｉ）ウエハ等の基板にＳｉ等の半導体膜をエピタキシャル成長にて成膜するプロセス技術に関する。 The present invention relates to a semiconductor device manufacturing method and a substrate processing technique for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a process technique for forming a semiconductor film such as Si on a substrate such as a silicon (Si) wafer by epitaxial growth.
例えば、ホットウォール型ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置において、シリコン（Ｓｉ）ウエハ等の基板にエピタキシャル選択成長による成膜が行われている。これは、シリコンウエハをＣＶＤ装置の反応炉へ投入し、目標となるエッチング温度まで加熱した後、反応炉内へ塩素ガスや塩化水素ガス等のエッチングガスを導入し、ターゲット膜厚分のエッチングを行う。その後、反応炉内へ水素ガスを導入して塩素成分を除去するパージ工程を行い、次に、目標となる成膜温度にした後、モノシランガス等の成膜ガスを供給して、Ｓｉウエハ表面にエピタキシャル成膜を行うものである。 For example, in a hot wall type CVD (Chemical Vapor Deposition) apparatus, a film is formed by epitaxial selective growth on a substrate such as a silicon (Si) wafer. This is because a silicon wafer is put into a reaction furnace of a CVD apparatus, heated to a target etching temperature, and then an etching gas such as chlorine gas or hydrogen chloride gas is introduced into the reaction furnace to perform etching for a target film thickness. Do. Thereafter, a purge process is performed to remove the chlorine component by introducing hydrogen gas into the reaction furnace. Next, after setting the target film formation temperature, a film formation gas such as monosilane gas is supplied to the Si wafer surface. Epitaxial film formation is performed.
Ｓｉあるいはシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）の選択成長では、原料ガスとして、モノシラン（ＳｉＨ４）やジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）等のＳｉ含有ガスが用いられ、ＳｉＧｅの場合はさらに、ゲルマン（ＧｅＨ４）等のＧｅ含有ガスが加えられる。また、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２）や、シリコン窒化膜（ＳｉＮ）上で潜伏時間（インキュベーションタイム）を延ばし、選択性を維持させるため、上記のＳｉ含有ガスやＧｅ含有ガス以外に、塩素（Ｃｌ２）や塩化水素（ＨＣｌ）等の塩素（Ｃｌ）系ガスが加えられる。また、ドーピングが必要な場合は、ホスフィン（ＰＨ３）等のリン（Ｐ）含有ガス、ジボラン（Ｂ２Ｈ６）、三塩化ホウ素（ＢＣｌ３）等のボロン（Ｂ）含有ガス等が加えられる。ここで、インキュベーションタイムとは、Ｓｉウエハ等の基板表面上に膜が成長し始めるまでの時間であり、シリコン酸化膜等の絶縁膜面は、シリコン面に比べて、インキュベーションタイムが長い。 In the selective growth of Si or silicon germanium (SiGe), a Si-containing gas such as monosilane (SiH 4 ), disilane (Si 2 H 6 ), dichlorosilane (SiH 2 Cl 2 ), or the like is used as a source gas. Further, a Ge-containing gas such as germane (GeH4) is added. In addition to the Si-containing gas and the Ge-containing gas, chlorine (Cl 2) is used to extend the latency (incubation time) on the silicon oxide film (SiO 2 ) and the silicon nitride film (SiN) and maintain selectivity. 2 ) and chlorine (Cl) based gas such as hydrogen chloride (HCl) is added. When doping is necessary, a phosphorus (P) containing gas such as phosphine (PH 3 ), a boron (B) containing gas such as diborane (B 2 H 6 ), boron trichloride (BCl 3 ), or the like is added. . Here, the incubation time is a time until a film starts to grow on a substrate surface such as a Si wafer, and an insulating film surface such as a silicon oxide film has a longer incubation time than a silicon surface.
下記の特許文献１には、エピタキシャル膜成長の前又は後に、塩化水素（ＨＣｌ）によりポリシリコンのエッチングを行う技術が開示されている。また、特許文献２には、シリコン基板にエピタキシャル膜成長を行う第１ステップと、シリコン窒化膜等の絶縁膜上に成長したシリコン核やシリコン膜をエッチングする第２ステップとを繰り返し行う技術が開示されている。
上述した従来のエッチング工程においては、エッチング膜厚が所定の膜厚になるまでエッチングガスの供給を行っているが、エッチング膜厚が厚い場合やエッチング時間が長い場合、Ｓｉウエハ等の基板表面にエッチングダメージが蓄積される場合があり、その後の選択成長膜において、Ｐｉｔなどの欠陥の発生要因となり、その場合、良質なエピタキシャル膜が得られないという問題がある。ここで、Ｐｉｔとは、成長表面に見られる穴であり、結晶欠陥の１種である。 In the conventional etching process described above, the etching gas is supplied until the etching film thickness reaches a predetermined film thickness. However, if the etching film thickness is large or the etching time is long, the etching gas is applied to the surface of the substrate such as a Si wafer. In some cases, etching damage accumulates, and causes defects such as Pit in the subsequent selective growth film. In this case, there is a problem that a high-quality epitaxial film cannot be obtained. Here, Pit is a hole found on the growth surface and is a kind of crystal defect.
本発明の目的は、エピタキシャル膜成長を行う際に、基板表面へのエッチングダメージを軽減して、良質なエピタキシャル膜を得る技術を提供することである。 An object of the present invention is to provide a technique for reducing the etching damage to the substrate surface and obtaining a high-quality epitaxial film during epitaxial film growth.
上記の課題を解決するための、本発明の代表的な構成は次のとおりである。すなわち、
表面に絶縁体面と半導体面とを有する基板を処理室内に搬送する工程と、
前記処理室内に搬送された基板に対し、水素含有ガスと塩素含有ガスとを供給し、前記基板の前記半導体面をエッチングするエッチング工程と、
前記エッチングされた基板に対し、水素含有ガスを供給して基板表面の残留塩素を除去する第１パージ工程と、
前記残留塩素を除去された基板に対し、シリコン含有ガスを供給して前記基板の半導体面にシリコン含有膜を形成する成膜工程とを備え、
前記エッチング工程と第１パージ工程とを含む工程を２回以上連続して実施する半導体装置の製造方法。
A typical configuration of the present invention for solving the above-described problems is as follows. That is,
Transporting a substrate having an insulator surface and a semiconductor surface on the surface thereof into the processing chamber;
An etching step of supplying a hydrogen-containing gas and a chlorine-containing gas to the substrate transported into the processing chamber, and etching the semiconductor surface of the substrate;
A first purge step of supplying a hydrogen-containing gas to the etched substrate to remove residual chlorine on the substrate surface;
Forming a silicon-containing film on the semiconductor surface of the substrate by supplying a silicon-containing gas to the substrate from which the residual chlorine has been removed,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the step including the etching step and the first purge step is continuously performed twice or more.
本発明によれば、エピタキシャル膜成長を行う際に、基板表面へのエッチングダメージを軽減して、良質なエピタキシャル膜を得ることができる。 According to the present invention, when epitaxial film growth is performed, etching damage to the substrate surface can be reduced, and a high-quality epitaxial film can be obtained.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。
本発明の実施形態に係る基板処理装置は、半導体装置集積回路（ＩＣ（Integrated Circuits））等の半導体装置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行う縦型の装置を使用した場合について述べる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
A substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention is configured as an example of a semiconductor manufacturing apparatus used for manufacturing a semiconductor device such as a semiconductor device integrated circuit (IC). In the following description, a case where a vertical apparatus that performs heat treatment or the like on a substrate is used as an example of the substrate processing apparatus will be described.
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１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、ガス供給部３００、ウエハ移載機１０６、カセット１１０、処理炉２０２、ボート２１７、制御部２４０、真空排気装置２４６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、円盤状に形成されている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a substrate processing apparatus 101 according to the first embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the substrate processing apparatus 101 includes a
A plurality of
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、ウエハ移載機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、成膜処理開始前は、処理炉２０２の真下に配置されている。
The
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。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。更に処理炉２０２には、各種処理ガスを供給するガス供給部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。
The
マニホールド２０９にガス排気管２３１が設けられ、このガス排気管２３１が処理室２０１内に通じている。ガス排気管２３１の下流側には、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が設けられ、その下流側には、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、制御部２４０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。
A
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。図１で説明した部分は、適宜省略している。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、ヒータ２０６の内側には、ヒータ２０６と同心円状に反応管２０５が配設されている。反応管２０５は、石英（ＳｉＯ２）、又は炭化シリコン（ＳｉＣ）等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、反応管２０５の上端が閉塞し、下端が開口している。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the
As shown in FIG. 1, a
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２１０ａが設けられている。マニホールド２０９がベース１１２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の下端とベース１１２の上側との間にはシール部材としてのＯリング２１０ｂが設けられている。
A manifold 209 is provided below the
The diameter of the manifold 209 is equal to the diameter of the
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、円盤状に形成されている。シールキャップ２１９の上面には、ベース１１２の下側と当接するシール部材としてのＯリング２１０ｃ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ボートエレベータ１１５（図１参照）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、制御部２４０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。
反応管２０５とマニホールド２０９とシールキャップ２１９とにより反応容器が形成されている。
Below the manifold 209, a
The
A reaction vessel is formed by the
基板保持具としてのボート２１７は、石英、又は炭化シリコン等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。
A
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、制御部２４０が電気的に接続されており、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への通電量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。
A
A
ガス供給部３００について、図２を用いて説明する。
反応管２０５内には、第１ノズル３０１、第２ノズル３０２が設けられている。第１ノズル３０１、第２ノズル３０２は、マニホールド２０９の側壁を水平方向に貫通し、マニホールド２０９内で垂直方向に９０度折れ曲り、反応管２０５の側壁とウエハ２００との間の円弧状の空間を、ウエハ２００の積載方向に沿って立ち上がるように設けられている。第１ノズル３０１、第２ノズル３０２は、その先端部（ガス下流端）がボート２１７の上端付近に配置され、ガス供給口が上方に向けて開口されており、ボート２１７の上端側からガスを供給するように構成されている。すなわち、第１ノズル３０１、第２ノズル３０２は、ボート２１７の上端と反応管２０５の上端との間の領域にガスを供給するように構成されている。
第１ノズル３０１の上流端には、第１ガス供給管３１１の下流端が接続され、第２ノズル３０２の上流端には、第２ガス供給管３１２の下流端が接続されている。このように、反応管２０５には、２本のノズル（第１ノズル３０１、第２ノズル３０２）が設けられ、反応管２０５内へ複数種類のガスを供給できるように構成されている。
The
A
The upstream end of the
第１ガス供給管３１１は、その上流でガス供給管３５１とガス供給管３５２とガス供給管３５６に分岐している。ガス供給管３５１には、上流方向から順に、エッチングガスとしての例えば塩素（Ｃｌ２）ガスや塩化水素ガス（ＨＣｌ）の供給源３２１、流量制御器であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）３３１、及び開閉弁であるバルブ３４１が設けられている。エッチングガスとして、本例では塩素ガスを用いる。
ガス供給管３５２には、上流方向から順に、キャリアガスやパージガスとしての水素（Ｈ２）ガスの供給源３２２、ＭＦＣ３３２、及びバルブ３４２が設けられている。なお、キャリアガスとしては、窒素（Ｎ２）ガス等を用いることもできるが、本例では水素ガスを用い、キャリアガスとパージガスを兼用する。
ガス供給管３５６には、上流方向から順に、プロセスに応じて成膜時に供給される塩化水素（ＨＣｌ）ガスの供給源３２６、ＭＦＣ３３６、及びバルブ３４６が設けられている。
The first
The
The
第２ガス供給管３１２は、その上流でガス供給管３５３とガス供給管３５４とガス供給管３５５に分岐している。ガス供給管３５３には、上流方向から順に、成膜ガスの供給源３２３、ＭＦＣ３３３、及びバルブ３４３が設けられている。成膜ガスは、シリコン原料ガス、すなわちシリコン（Ｓｉ）を含む成膜ガス（以下では「シリコン含有ガス」と称する）であり、シリコン含有ガスとしては、例えばモノシラン（ＳｉＨ４）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）等が挙げられる。本例では、シリコン含有ガスとしてモノシランガスを用いる。
ガス供給管３５４には、上流方向から順に、キャリアガスとしての例えば水素（Ｈ２）ガスや窒素（Ｎ２）ガス等の供給源３２４、ＭＦＣ３３４、及びバルブ３４４が設けられている。本例では、キャリアガスとして水素ガスを用いる。
ガス供給管３５５には、上流方向から順に、不活性ガスとしての例えば窒素（Ｎ２）ガス等の供給源３２５、ＭＦＣ３３５、及びバルブ３４５が設けられている。本例では、不活性ガスとして窒素ガスを用いる。
The second
The
The
本実施形態に係るガス供給部は、エッチングガス供給部とパージガス供給部と成膜ガス供給部と不活性ガス供給部から構成される。
エッチングガス供給部は、主に、第１ノズル３０１、第１ガス供給管３１１、エッチングガス供給源３２１、ＭＦＣ３３１、バルブ３４１、キャリアガス供給源３２２、ＭＦＣ３３２、バルブ３４２から構成される。
パージガス供給部は、主に、第１ノズル３０１、第１ガス供給管３１１、パージガス供給源としてのキャリアガス供給源３２２、ＭＦＣ３３２、バルブ３４２から構成される。
成膜ガス供給部は、主に、第２ノズル３０２、第２ガス供給管３１２、成膜ガス供給源３２３、ＭＦＣ３３３、バルブ３４３、キャリアガス供給源３２４、ＭＦＣ３３４、バルブ３４４から構成される。なお、成膜時においてシリコン含有ガスとともに塩化水素ガスを供給するプロセスの場合は、成膜ガス供給部として、塩化水素ガス供給源３２６、ＭＦＣ３３６、バルブ３４６を加えることもできる。
不活性ガス供給部は、主に、第２ノズル３０２、第２ガス供給管３１２、不活性ガス供給源３２５、ＭＦＣ３３５、バルブ３４５から構成される。
ＭＦＣ３３１〜３３６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。ＭＦＣ３３１〜３３６及びバルブ３４１〜３４６には、制御部２４０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。
The gas supply unit according to this embodiment includes an etching gas supply unit, a purge gas supply unit, a film forming gas supply unit, and an inert gas supply unit.
The etching gas supply unit mainly includes a
The purge gas supply unit mainly includes a
The deposition gas supply unit mainly includes a
The inert gas supply unit mainly includes a
The
制御部２４０は、操作部（図示略）、入出力部（図示略）を含む基板処理装置１０１を構成する各部に電気的に接続されており、基板処理装置１０１全体の動作、及び基板処理装置１０１を構成する各部の動作を制御する。詳しくは、制御部２４０は、ＭＦＣ３３１〜３３６、バルブ３４１〜３４６、圧力センサ２４３、ＡＰＣバルブ２４２、真空ポンプ２４６、ヒータ２０６、温度センサ２６３、回転機構２５４、ボートエレベータ１１５等と接続され、ＭＦＣ３３１〜３３６による各種ガスの流量調整動作、バルブ３４１〜３４６の開閉動作、圧力センサ２４３に基づくＡＰＣバルブ２４２の圧力調整動作、温度センサ２６３に基づくヒータ２０６の温度調整動作、真空ポンプ２４６の起動、停止、回転機構２５４の回転速度調節動作、ボートエレベータ１１５の昇降動作等を制御する。
The
次に、エッチング工程における、エッチング量とエッチング面内均一性に関わるエッチング条件について説明する。エッチング工程においては、成膜工程と比べ面内均一性の制御が困難であり、面内均一性が悪化傾向にある。そのため、エッチング条件を最適化する必要がある。
図５は、５５０℃のＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板上における、シリコン（Ｓｉ）エッチング量のエッチング時間依存性を示す。縦軸がエッチング量（Å）、横軸が時間（分）、５１は対向面がシリコン時のエッチング量、５２は対向面がポリシリコン時のエッチング量である。ここで対向面とは、エッチング対象の基板のエッチング面に対向する面であり、図２のように積層された基板の場合は、エッチング対象の基板の直ぐ上に配置された基板の裏面を意味する。
図６は、５５０℃のＳＯＩ基板上における、エッチング面内均一性のエッチング時間依存性を示す。縦軸がエッチング面内均一性（％）、横軸が時間（分）、５３は対向面がシリコン時の均一性、５４は対向面がポリシリコン時の均一性である。
図５と図６より、エッチング時間が長いほどエッチング量が増加し、エッチング時間の設定により、シリコンのエッチング量を制御できることが分かる。
Next, the etching conditions related to the etching amount and the etching in-plane uniformity in the etching process will be described. In the etching process, it is difficult to control the in-plane uniformity compared to the film forming process, and the in-plane uniformity tends to deteriorate. Therefore, it is necessary to optimize the etching conditions.
FIG. 5 shows the etching time dependency of the etching amount of silicon (Si) on a 550 ° C. SOI (Silicon on Insulator) substrate. The vertical axis represents the etching amount (Å), the horizontal axis represents the time (minutes), 51 represents the etching amount when the facing surface is silicon, and 52 represents the etching amount when the facing surface is polysilicon. Here, the facing surface is a surface facing the etching surface of the substrate to be etched, and in the case of a substrate laminated as shown in FIG. 2, it means the back surface of the substrate arranged immediately above the substrate to be etched. To do.
FIG. 6 shows the etching time dependence of the in-plane uniformity on a 550 ° C. SOI substrate. The vertical axis is the etching in-plane uniformity (%), the horizontal axis is the time (minutes), 53 is the uniformity when the facing surface is silicon, and 54 is the uniformity when the facing surface is polysilicon.
FIG. 5 and FIG. 6 show that the etching amount increases as the etching time becomes longer, and the etching amount of silicon can be controlled by setting the etching time.
図７は、ＳＯＩ基板上において３０分エッチングした場合の、シリコン（Ｓｉ）エッチング量の温度依存性を示す。縦軸がエッチング量（Å）、横軸が基板温度（℃）、６１は対向面がシリコン時のエッチング量、６２は対向面がポリシリコン時のエッチング量である。
図８は、ＳＯＩ基板上において３０分エッチングした場合の、エッチング面内均一性の温度依存性を示す。縦軸がエッチング面内均一性（％）、横軸が基板温度（℃）、６３は対向面がシリコン時の均一性、６４は対向面がポリシリコン時の均一性である。
図７と図８より、基板温度を高くすると、シリコンのエッチング量が増加し、均一性が改善傾向にあることが分かる。したがって、より高温帯でエッチングすることが好ましい。
FIG. 7 shows the temperature dependency of the etching amount of silicon (Si) when etching is performed for 30 minutes on an SOI substrate. The vertical axis represents the etching amount (Å), the horizontal axis represents the substrate temperature (° C.), 61 represents the etching amount when the facing surface is silicon, and 62 represents the etching amount when the facing surface is polysilicon.
FIG. 8 shows the temperature dependence of the uniformity within the etched surface when etching is performed for 30 minutes on an SOI substrate. The vertical axis is the etching in-plane uniformity (%), the horizontal axis is the substrate temperature (° C.), 63 is the uniformity when the facing surface is silicon, and 64 is the uniformity when the facing surface is polysilicon.
7 and 8, it can be seen that when the substrate temperature is increased, the etching amount of silicon increases and the uniformity tends to be improved. Therefore, it is preferable to etch in a higher temperature zone.
図９は、５５０℃のＳＯＩ基板上において６０分エッチングした場合の、シリコン（Ｓｉ）エッチング量の圧力依存性を示す。縦軸がエッチング量（Å）、横軸が処理室内の全圧（Ｐａ）、７１は対向面がシリコン時のエッチング量、７２は対向面がポリシリコン時のエッチング量である。
図１０は、５５０℃のＳＯＩ基板上において６０分エッチングした場合の、エッチング面内均一性の圧力依存性を示す。縦軸がエッチング面内均一性（％）、横軸が処理室内の全圧（Ｐａ）、７３は対向面がシリコン時の均一性、７４は対向面がポリシリコン時の均一性である。
図９と図１０より、例えば２００Ｐａ以下において、処理室内の全圧（Ｐａ）を低くすると、シリコンのエッチング量は減少するが、均一性が改善傾向にあることが分かる。したがって、均一性を重視する場合は、より低圧条件でエッチングすることが好ましい。
FIG. 9 shows the pressure dependence of the silicon (Si) etching amount when etching is performed on an SOI substrate at 550 ° C. for 60 minutes. The vertical axis represents the etching amount (Å), the horizontal axis represents the total pressure (Pa) in the processing chamber, 71 represents the etching amount when the facing surface is silicon, and 72 represents the etching amount when the facing surface is polysilicon.
FIG. 10 shows the pressure dependence of the etching in-plane uniformity when etched on a 550 ° C. SOI substrate for 60 minutes. The vertical axis is the etching in-plane uniformity (%), the horizontal axis is the total pressure (Pa) in the processing chamber, 73 is the uniformity when the facing surface is silicon, and 74 is the uniformity when the facing surface is polysilicon.
9 and 10, for example, when the total pressure (Pa) in the processing chamber is reduced at 200 Pa or less, the etching amount of silicon is reduced, but the uniformity tends to be improved. Therefore, when importance is attached to uniformity, it is preferable to perform etching under a lower pressure condition.
図１１は、５５０℃のＳＯＩ基板上において６０分エッチングした場合の、シリコン（Ｓｉ）エッチング量の塩素ガス流量依存性を示す。縦軸がエッチング量（Å）、横軸が塩素ガス流量（ｓｃｃｍ）、８１は対向面がシリコン時のエッチング量、８２は対向面がポリシリコン時のエッチング量である。
図１２は、５５０℃のＳＯＩ基板上において６０分エッチングした場合の、エッチング面内均一性の塩素ガス流量依存性を示す。縦軸がエッチング面内均一性（％）、横軸が塩素ガス流量（ｓｃｃｍ）、８３は対向面がシリコン時の均一性、８４は対向面がポリシリコン時の均一性である。
図１１と図１２より、塩素ガス流量を減少させると、シリコンのエッチング量は減少するが、均一性が改善傾向にあることが分かる。
FIG. 11 shows the dependency of the etching amount of silicon (Si) on the chlorine gas flow rate when etching is performed on an SOI substrate at 550 ° C. for 60 minutes. The vertical axis represents the etching amount (Å), the horizontal axis represents the chlorine gas flow rate (sccm), 81 represents the etching amount when the facing surface is silicon, and 82 represents the etching amount when the facing surface is polysilicon.
FIG. 12 shows the dependence of the etching in-plane uniformity on the chlorine gas flow rate when etching is performed on an SOI substrate at 550 ° C. for 60 minutes. The vertical axis represents the etching in-plane uniformity (%), the horizontal axis represents the chlorine gas flow rate (sccm), 83 the uniformity when the facing surface is silicon, and 84 the uniformity when the facing surface is polysilicon.
11 and 12, it can be seen that when the chlorine gas flow rate is decreased, the etching amount of silicon decreases, but the uniformity tends to be improved.
図１３は、５５０℃のＳＯＩ基板上において６０分エッチングした場合の、シリコン（Ｓｉ）エッチング量の水素ガス流量依存性を示す。この水素ガスは、塩素ガスのキャリアガスとして供給されるものである。縦軸がエッチング量（Å）、横軸が水素ガス流量（ｓｃｃｍ）、９１は対向面がシリコン時のエッチング量、９２は対向面がポリシリコン時のエッチング量である。
図１４は、５５０℃のＳＯＩ基板上において６０分エッチングした場合の、エッチング面内均一性の水素ガス流量依存性を示す。縦軸がエッチング面内均一性（％）、横軸が水素ガス流量（ｓｃｃｍ）、９３は対向面がシリコン時の均一性、９４は対向面がポリシリコン時の均一性である。
図１３と図１４より、水素ガス流量を増加させると、シリコンのエッチング量は減少するが、均一性が改善傾向にあることが分かる。したがって、図１１と図１２の結果も併せて考慮すると、均一性を重視する場合は、より塩素ガス分圧が低くなる条件でエッチングすることが好ましい。
FIG. 13 shows the dependency of the etching amount of silicon (Si) on the hydrogen gas flow rate when etching is performed on an SOI substrate at 550 ° C. for 60 minutes. This hydrogen gas is supplied as a carrier gas for chlorine gas. The vertical axis represents the etching amount (Å), the horizontal axis represents the hydrogen gas flow rate (sccm), 91 represents the etching amount when the facing surface is silicon, and 92 represents the etching amount when the facing surface is polysilicon.
FIG. 14 shows the dependency of the etching in-plane uniformity on the hydrogen gas flow rate when etching is performed on an SOI substrate at 550 ° C. for 60 minutes. The vertical axis is the etching in-plane uniformity (%), the horizontal axis is the hydrogen gas flow rate (sccm), 93 is the uniformity when the facing surface is silicon, and 94 is the uniformity when the facing surface is polysilicon.
13 and 14, it can be seen that when the hydrogen gas flow rate is increased, the etching amount of silicon decreases, but the uniformity tends to be improved. Therefore, considering the results of FIG. 11 and FIG. 12 together, it is preferable to perform etching under conditions where the chlorine gas partial pressure is lower when uniformity is important.
図５〜１４では、均一性改善のために対向面をポリシリコンにすることが好ましい結果となっているが、対向面によってエッチングガスの消費量が変わってくるため、エッチングの対象となる基板により、対向面を多結晶Ｓｉ、単結晶Ｓｉ、ＳｉＯ２やＳｉＮなどの絶縁膜等を選択するのが好ましい。 In FIGS. 5 to 14, it is preferable that the facing surface is made of polysilicon in order to improve the uniformity. However, since the consumption amount of the etching gas varies depending on the facing surface, it depends on the substrate to be etched. It is preferable to select an insulating film such as polycrystalline Si, single crystal Si, SiO 2 or SiN for the facing surface.
次に、本実施形態の基板処理装置において実施される半導体装置の製造工程の一工程である、基板処理工程について説明する。図３は、第１実施形態に係る基板処理工程のフローチャート図である。
本実施形態の基板処理工程は、図３に示すように、ウエハ搬入工程Ｓ１、ボートロード工程Ｓ２、減圧工程Ｓ３、昇温工程Ｓ４、温度安定工程Ｓ５、エッチング工程Ｓ６、第１パージ工程Ｓ７ａ、第２パージ工程Ｓ７ｂ、温度降下工程Ｓ８、温度安定工程Ｓ９、選択成長工程（成膜工程）Ｓ１０、第３パージ工程Ｓ１１、大気圧復帰工程Ｓ１２、ボートアンロード工程Ｓ１３、ウエハ降温工程Ｓ１４、及びウエハ搬出工程Ｓ１５を有する。以下、本実施形態に係る基板処理工程を具体的に説明する。
Next, a description will be given of a substrate processing process which is one process of a semiconductor device manufacturing process performed in the substrate processing apparatus of this embodiment. FIG. 3 is a flowchart of the substrate processing process according to the first embodiment.
As shown in FIG. 3, the substrate processing process of the present embodiment includes a wafer carry-in process S1, a boat loading process S2, a pressure reducing process S3, a temperature raising process S4, a temperature stabilizing process S5, an etching process S6, a first purge process S7a, A second purge step S7b, a temperature drop step S8, a temperature stabilization step S9, a selective growth step (film formation step) S10, a third purge step S11, an atmospheric pressure return step S12, a boat unload step S13, a wafer temperature drop step S14, and A wafer unloading step S15 is included. Hereinafter, the substrate processing process according to the present embodiment will be described in detail.
（ウエハ搬入工程Ｓ１）
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。ボート２１７内に装填されたウエハ２００は、水平姿勢でかつ互いに中心を揃えた状態で整列され、多段に支持された状態となる。
本実施形態では、ウエハ２００は単結晶シリコンで構成され、その表面には絶縁体面としてのシリコン酸化膜やシリコン窒化膜等の絶縁膜が部分的に形成されている。絶縁膜の間には、ウエハ２００の表面の一部が露出し、その露出した部分が半導体面としての単結晶シリコン部である。
(Wafer loading process S1)
When a plurality of
In this embodiment, the
（ボートロード工程Ｓ２）
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、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、ボートエレベータ１１５が停止する。なお、ボート２１７を処理室２０１内に収容する際には、処理室２０１内の温度は４００℃以下に設定する。
(Boat loading process S2)
When a predetermined number of
（減圧工程Ｓ３）
続いて、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、制御部２４０によりフィードバック制御される。
(Decompression step S3)
Subsequently, the
（昇温工程Ｓ４、温度安定工程Ｓ５）
また、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、処理室２０１内が４００℃以上、７００℃未満となるように、温度センサ２６３が検出した温度情報に基づき、ヒータ２０６への通電量が制御部２４０によってフィードバック制御される。
また、減圧工程Ｓ３後であって昇温工程Ｓ４前に、回転機構２５４の回転を開始させ、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。このようにして、処理室２０１内の温度が安定するまで、例えば６５０℃になるまで待機する。
(Temperature raising step S4, temperature stabilizing step S5)
In addition, the inside of the
In addition, after the decompression step S3 and before the temperature raising step S4, the
（エッチング工程Ｓ６）
次に、ウエハ２００にエッチングを行う。ガス供給管３５１のバルブ３４１を開き、第１ガス供給管３１１内に塩素（Ｃｌ２）ガスを流す。この塩素ガスは、ＭＦＣ３３１により流量調整される。流量調整された塩素ガスは、第１ノズル３０１に入り、ヒータ２０６により加熱されながら第１ノズル３０１の先端部からボート２１７の上端部と反応管２０５の上端部との間の領域に供給され、反応管２０５内を下降して、ガス排気管２３１から排気される。
このとき、同時にガス供給管３５２のバルブ３４２を開き、第１ガス供給管３１１内に、キャリアガスとして水素（Ｈ２）ガスを流す。この水素ガスは、ＭＦＣ３３２により流量調整される。流量調整された水素ガスは、第１ノズル３０１に入り、ヒータ２０６により加熱されながら塩素ガスと一緒に第１ノズル３０１の先端部からボート２１７の上端部と反応管２０５の上端部との間の領域に供給される。水素ガスは、処理室２０１内での塩素ガスの拡散を促しつつ、ガス排気管２３１から排気される。
(Etching step S6)
Next, the
At the same time, the
このとき、ＡＰＣバルブ２４２を適正に調整して、処理室２０１内の圧力を、例えば１０〜１００Ｐａの範囲内に設定する。ガス供給管３５１のＭＦＣ３３１を適正に調整して、塩素ガスの流量を、例えば０ｓｃｃｍより多く１００ｓｃｃｍ以下の範囲内に設定する。ガス供給管３５２のＭＦＣ３３２を適正に調整して、水素ガス等のキャリアガスの流量を、例えば０ｓｃｃｍより多く２００００ｓｃｃｍ以下の範囲に設定する。
At this time, the
処理室２０１内に供給される塩素ガスは、すでにヒータ２０６により加熱されている。そのため、塩素ガスは処理室２０１内に供給されるとすぐに熱分解して反応性の高い塩素ラジカルを発生させる。塩素ラジカルは、ボート２１７と、反応管２０５の側壁との間の領域を、ボート２１７の下端側（他端側）に向かって流れる。その過程で塩素ラジカルは、ボート２１７のウエハ２００間の隙間領域に流入する。
ウエハ２００間の隙間領域に進出した塩素ラジカルは、ウエハ表面をエッチングする。ウエハ２００をエッチングすることで生成される化合物は、ガスの流れに沿ってボート２１７の下端側に流れ、ガス排気管２３１から排気される。
以上のエッチング工程を、本例では、塩素ガスの流量を１５ｓｃｃｍ、水素ガスの流量を２５００ｓｃｃｍ、処理室２０１内温度を６５０℃、処理室圧力を１９Ｐａとして、５分間実施し、１０Å程度のエッチングを行った。
The chlorine gas supplied into the
Chlorine radicals that have entered the gap region between the
In this example, the above etching process is performed for 5 minutes with a chlorine gas flow rate of 15 sccm, a hydrogen gas flow rate of 2500 sccm, a
（第１パージ工程Ｓ７ａ）
次に、ガス供給管３５１のバルブ３４１を閉じ、処理室２０１内への塩素ガスの供給を停止する。一方、ガス供給管３５２のバルブ３４２は開いた状態を継続し、処理室２０１内へ水素ガスを流し続ける。水素ガスは、第１ノズル３０１の先端部からボート２１７の上端部と反応管２０５の上端部との間の領域に供給され、反応管２０５内を下降して、ガス排気管２３１から排気される。処理室２０１内に水素ガスを流すことで、エッチング工程Ｓ６完了後にウエハ２００表面や処理室２０１内に残留している、エッチングガス（塩素ガス）や、エッチング反応物等を水素ガスとともにガス排気管２３１から排出する。残留する塩素成分を効率よく除去するためには、処理室２０１内温度を５５０℃以上、８００℃未満とするのが好ましい。
以上の第１パージ工程を、本例では、水素ガスの流量を５０００ｓｃｃｍ、処理室２０１内温度を６５０℃、処理室圧力を４０Ｐａとして、１０分間実施した。
(First purge step S7a)
Next, the
In the present example, the first purge step described above was performed for 10 minutes at a hydrogen gas flow rate of 5000 sccm, a
このように、本実施形態では、第１パージ工程Ｓ７ａにおける処理室２０１内温度（６５０℃）を、少なくとも所定期間、エッチング工程Ｓ６における処理室２０１内温度（６５０℃）と同じにしている。これにより、エッチングガス成分（例えば、塩素成分）の除去効率が向上し、その後の成膜工程Ｓ１０における成膜レート、成膜均一性を向上させることができる。また、処理室２０１内温度を変動させることなく、エッチング工程Ｓ６から第１パージ工程Ｓ７ａへ移行することができ、スループットを向上させることができる。
また、第１パージ工程Ｓ７ａの水素ガスの流量を、エッチング工程Ｓ６の水素ガスの流量よりも多くする、あるいは、第１パージ工程Ｓ７ａの処理室圧力を、エッチング工程Ｓ６の処理室圧力よりも高くすると、残留する塩素成分を効率よく除去できるので好ましい。
As described above, in this embodiment, the temperature (650 ° C.) in the
Further, the flow rate of the hydrogen gas in the first purge step S7a is made larger than the flow rate of the hydrogen gas in the etching step S6, or the processing chamber pressure in the first purge step S7a is made higher than the processing chamber pressure in the etching step S6. This is preferable because the remaining chlorine component can be efficiently removed.
（エッチング工程Ｓ６と第１パージ工程Ｓ７ａの繰り返し工程）
続いて、上述したエッチング工程Ｓ６と第１パージ工程Ｓ７ａから構成される工程を、１回以上、好ましくは複数回、本例では１０回程度、連続して繰り返し、計１００Åのエッチングを行った。このように、エッチング工程Ｓ６と第１パージ工程Ｓ７ａから構成される工程を繰り返すことにより、１回のエッチング工程Ｓ６におけるエッチング時間を短くすることができ、エッチング工程Ｓ６において基板表面に吸着していた塩素成分が、第１パージ工程Ｓ７ａの水素パージで除去されるため、ウエハ２００へのエッチングダメージを軽減できる。よって、その後に実施するＳｉのエピタキシャル選択成長、あるいはＳｉＧｅのエピタキシャル選択成長では、Ｐｉｔ等の欠陥の発生を抑制できるため、良質なエピタキシャル膜が得られる。なお、最後のエッチング工程Ｓ６の後の第１パージ工程Ｓ７ａは、次にエッチングガスが供給されることがないため行わなくてもよく、最後のエッチング工程Ｓ６から次の第２パージ工程Ｓ７ｂに移行しても良い。
(Repeating process of etching process S6 and 1st purge process S7a)
Subsequently, the process composed of the etching process S6 and the first purge process S7a described above was continuously repeated one or more times, preferably a plurality of times, in this example about 10 times, and a total of 100 mm of etching was performed. As described above, by repeating the steps including the etching step S6 and the first purge step S7a, the etching time in one etching step S6 can be shortened, and the substrate was adsorbed on the substrate surface in the etching step S6. Since the chlorine component is removed by the hydrogen purge in the first purge step S7a, the etching damage to the
（第２パージ工程Ｓ７ｂ）
続いて、成膜工程Ｓ８より前に基板表面や処理室２０１内に残留している塩素成分を確実に除去するため、処理室２０１内が５５０℃以上、８００℃未満となるように、ヒータ２０６の加熱度合いを調節し、第２パージ工程Ｓ７ｂを行う。この第２パージ工程Ｓ７ｂにおいては、ガス供給管３５２のバルブ３４２を開き処理室２０１内へ水素ガスを供給しつつ排気管２３１から排気する工程と、処理室２０１内へ水素ガスを供給しつつ排気を停止する工程とを、少なくとも１回以上実施する、好ましくは複数回実施するサイクルパージを行う。あるいは、処理室２０１内へ水素ガスを供給しつつ排気する工程と、処理室２０１内への水素ガス供給を停止した状態で排気する工程とを、少なくとも１回以上実施する、好ましくは複数回実施するサイクルパージを行う。また、第２パージ工程Ｓ７ｂでは、確実に塩素成分を除去するため第１パージ工程Ｓ７ａより長い時間行うことが好ましい。
以上の第２パージ工程Ｓ７ｂを、本例では、水素ガスを供給しつつ排気する工程と水素ガスを供給しつつ排気を停止する工程とから構成される一連の工程を複数回繰り返すサイクルパージとして、水素ガスの流量を５０００ｓｃｃｍ、処理室２０１内温度を６５０℃、処理室圧力を０Ｐａより大きく４０Ｐａ以下として、１６分間実施した。このとき、サイクルパージを行う第２パージ工程Ｓ７ｂの最後の工程において、処理室２０１内温度を５５０℃とするのが好ましい。こうすると、次の降温工程Ｓ８に要する時間を短縮できる。
なお、第２パージ工程Ｓ７ｂは、プロセスにより実施しなくてもよい場合もあるが、塩素成分を除去するため、実施することが好ましい。第２パージ工程Ｓ７ｂを実施しない場合は、例えば複数回実施する第１パージ工程Ｓ７ａの最後の工程において、処理室２０１内温度を５５０℃とするのが好ましい。こうすると、次の降温工程Ｓ８に要する時間を短縮できる。
また、第２パージ工程Ｓ７ｂを実施する場合は、上述したエッチング工程Ｓ６と第１パージ工程Ｓ７ａの繰り返し工程において、最後のサイクルの第１パージ工程Ｓ７ａを省略するようにしてもよい。
(Second purge step S7b)
Subsequently, in order to reliably remove chlorine components remaining on the substrate surface and the
In the present example, the second purge step S7b described above is a cycle purge in which a series of steps including a step of exhausting while supplying hydrogen gas and a step of stopping exhaustion while supplying hydrogen gas are repeated a plurality of times. The treatment was performed for 16 minutes with a flow rate of hydrogen gas of 5000 sccm, a temperature in the
The second purge step S7b may not be performed depending on the process, but is preferably performed in order to remove the chlorine component. When not performing 2nd purge process S7b, it is preferable that the
When the second purge step S7b is performed, the first purge step S7a of the last cycle may be omitted in the repetition step of the etching step S6 and the first purge step S7a described above.
（降温工程Ｓ８、温度安定工程Ｓ９）
次に、処理室２０１内が所望の成膜温度となるようにヒータ２０６の加熱度合いを調節する。このとき、処理室２０１内が４００℃以上、８００℃未満となるように、温度センサ２６３が検出した温度情報に基づき、ヒータ２０６への通電量が制御部２４０によってフィードバック制御される。
降温工程Ｓ８において、処理室２０１内の温度が安定するまで、例えば４６５℃になるまで待機する。このとき、６５０℃から５５０℃に下げるのに３０分かけ、５５０℃から４６５℃に下げるのに１時間３０分かけて、降温工程Ｓ８を２段階に分けて実施してもよい。こうすると、急に冷却することによりウエハ２００とボート２１７との接触面からパーティクルが発生することを抑制することができる。
(Cooling step S8, temperature stabilization step S9)
Next, the heating degree of the
In the temperature lowering step S8, the process waits until the temperature in the
（成膜工程Ｓ１０）
次に、ウエハ２００に成膜、すなわち、シリコン面へのエピタキシャル選択成長を行う。ガス供給管３５３のバルブ３４３を開き、第２ガス供給管３１２内に成膜ガスを流す。この成膜ガスは、例えばモノシランガスであり、ＭＦＣ３３３により流量調整される。流量調整された成膜ガスは、第２ノズル３０２に入り、ヒータ２０６により加熱されながら第２ノズル３０２の先端部からボート２１７の上端部と反応管２０５の上端部との間の領域に供給され、反応管２０５内を下降して、ガス排気管２３１から排気される。
このとき、同時にガス供給管３５４のバルブ３４４を開き、第２ガス供給管３１２内に、キャリアガスとして水素（Ｈ２）ガスを流す。この水素ガスは、ＭＦＣ３３４により流量調整される。流量調整された水素ガスは、第２ノズル３０２に入り、ヒータ２０６により加熱されながら成膜ガスと一緒に第２ノズル３０２の先端部からボート２１７の上端部と反応管２０５の上端部との間の領域に供給される。水素ガスは、処理室２０１内での成膜ガスの拡散を促しつつ、ガス排気管２３１から排気される。
なお、プロセスに応じて、このとき、ガス供給管３５６のバルブ３４６を開き、第１ノズル３０１から、塩化水素（ＨＣｌ）ガスを流すこともできる。
(Film forming step S10)
Next, film formation on the
At the same time, the
At this time, depending on the process, the
このとき、ＡＰＣバルブ２４２を適正に調整して、処理室２０１内の圧力を、例えば１０〜１００Ｐａの範囲内に設定する。ガス供給管３５３のＭＦＣ３３３を適正に調整して、モノシランガスの流量を、例えば０ｓｃｃｍより多く１０００ｓｃｃｍ以下の範囲内に設定する。ガス供給管３５４のＭＦＣ３３４を適正に調整して、水素ガスの流量を、例えば０ｓｃｃｍより多く２０００ｓｃｃｍ以下の範囲に設定する。また、プロセスに応じて、ガス供給管３５６のＭＦＣ３３６を適正に調整して、塩化水素ガスの流量を、例えば０ｓｃｃｍより多く５００ｓｃｃｍ以下の範囲内に設定する。
At this time, the
処理室２０１内に供給された成膜ガスは、ボート２１７と、反応管２０５の側壁との間の領域を、ボート２１７の下端側（他端側）に向かって流れ、その過程で、ボート２１７のウエハ２００間の隙間領域に流入する。こうして、ウエハ２００のシリコン面へエピタキシャル成長が行われる。シリコン酸化膜等の絶縁体面は、エピタキシャル成長が開始されるまでの時間（インキュベーションタイム）が半導体面であるシリコン面よりも長いので、インキュベーションタイムが経過する前に成膜工程Ｓ１０を終えることにより、シリコン面へのエピタキシャル選択成長が行われる。
反応に寄与しなかったガスは、ボート２１７の下端側に流れ、ガス排気管２３１から排気される。
以上の成膜工程を、本例では、処理室２０１内温度を４６５℃、処理室圧力を４０Ｐａとして実施した。
The film forming gas supplied into the
The gas that has not contributed to the reaction flows to the lower end side of the
In the present example, the film forming process described above was performed with the temperature in the
以上説明したように、本実施形態では、エッチング工程Ｓ６で基板のＳｉ面をエッチングする際には、処理室２０１内の圧力を成膜時よりも低圧（１９Ｐａ）にする。一方、成膜工程Ｓ１０で基板上へ成膜する際には、処理室２０１内の圧力をエッチング時よりも高圧（４０Ｐａ）にするようにしている。
エッチング時には、成膜時にくらべて基板表面平坦度の面内均一性が悪化しがちであるが、上述したようにエッチング時の処理室２０１内圧力を低圧にすることでエッチング面内均一性を向上させることができる（図１０参照）。一方、成膜時には処理室２０１内圧力を上げることで成膜レートを向上させることができる。つまり、エッチング時の圧力に成膜時の圧力を合せると成膜レートが遅くなるという問題点と、成膜時の圧力にエッチング時の圧力を合せるとエッチング均一性が悪化してしまうという問題点を解決することができる。
As described above, in this embodiment, when the Si surface of the substrate is etched in the etching step S6, the pressure in the
During etching, the in-plane uniformity of the substrate surface flatness tends to deteriorate compared to the film formation, but the etching in-plane uniformity is improved by lowering the pressure in the
また、本実施形態では、成膜工程Ｓ１０における処理室２０１内温度（４６５℃）よりも、エッチング工程Ｓ６における処理室２０１内温度（６５０℃）を高くしている。これにより、図７と図８に示すように、エッチング力を高めつつ、エッチング面内均一性を向上させることができる。 In the present embodiment, the temperature in the processing chamber 201 (650 ° C.) in the etching step S6 is set higher than the temperature in the processing chamber 201 (465 ° C.) in the film forming step S10. Thereby, as shown in FIGS. 7 and 8, the etching in-plane uniformity can be improved while increasing the etching force.
また、本実施形態において、第２パージ工程Ｓ７ｂにおける処理室２０１内温度を徐々に降下させ、エッチング工程Ｓ６における処理室２０１内温度（６５０℃）よりも低い、例えば５５０℃とすることもできる。こうすると、温度降下工程Ｓ８の所要時間を短縮でき、第２パージ工程Ｓ７ｂから成膜工程Ｓ１０へ速やかに移行することができるため、スループットを向上させることができる。
なお、第２パージ工程Ｓ７ｂにおける処理室２０１内温度を徐々に降下させ、成膜工程Ｓ１０における処理室２０１内温度（４６５℃）と同じになるようにしてもよい。このようにすると、成膜工程Ｓ１０へ移行する際の温度降下工程Ｓ８を別途設ける必要がなくなるため、スループットをさらに向上させることができる。
また、本実施形態において、第２パージ工程Ｓ７ｂを行わない場合は、複数回実施する第１パージ工程Ｓ７ａの最後の工程における処理室２０１内温度を、エッチング工程Ｓ６における処理室２０１内温度（６５０℃）よりも低い、例えば５５０℃とすることもでき、あるいは、成膜工程Ｓ１０における処理室２０１内温度（４６５℃）と同じになるようにしてもよい。このようにすると、上述の第２パージ工程Ｓ７ｂにおける温度降下と同様に、スループットを向上させることができる。
In the present embodiment, the temperature in the
Note that the temperature in the
In the present embodiment, when the second purge step S7b is not performed, the temperature in the
（第３パージ工程Ｓ１１、大気圧復帰工程Ｓ１２）
次に、ガス供給管３５３のバルブ３４３、ガス供給管３５４のバルブ３４４、ガス供給管３５６のバルブ３４６を閉じ、処理室２０１内へのモノシランガス、水素ガス、塩化水素ガスの供給を停止する。次に、ガス供給管３５５のバルブ３４５を開き、第２ガス供給管３１２に窒素（Ｎ２）ガス等の不活性ガスを流す。この窒素ガスは、ＭＦＣ３３５により流量調節する。流量調整した不活性ガスは、第２ノズル３０２の先端部からボート２１７の上端部と反応管２０５の上端部との間の領域に供給されつつ、ガス排気管２３１から排気される。処理室２０１内に不活性ガスを流すことで、成膜工程Ｓ１０完了後に処理室２０１内に残留する、モノシランガスや、反応生成物等を不活性ガスとともにガス排気管２３１から排出する。
(Third purge step S11, atmospheric pressure return step S12)
Next, the
このようにして、処理室２０１内をパージして、処理室２０１内の雰囲気を不活性ガスで置換する（パージ工程Ｓ１１）。処理室２０１内のパージが完了すると、ガス排気管２３１のＡＰＣバルブ２４２の開度を調整しつつ処理室２０１内に不活性ガスを供給し、処理室２０１内の圧力を大気圧に復帰させる（大気圧復帰工程Ｓ１２）。なお、ここでは、第２ノズル３０２を用いて処理室２０１内に不活性ガスを供給する例について説明したが、第１ノズル３０１を用いてもよく、少なくとも一方のノズルから不活性ガスを供給するようにすればよい。
In this way, the inside of the
（ボートアンロード工程Ｓ１３〜ウエハ搬出工程Ｓ１５）
その後、回転機構２５４を停止させてウエハ２００の回転を停止し、ボートエレベータ１１５を下降動作させシールキャップ２１９を下降させることでマニホールド２０９の下端を開口し、ボート２１７をマニホールド２０９の下方へ下降させて処理室２０１から搬出する（ボートアンロード工程Ｓ１３）。続いて、ボート２１７に装填した状態のまま、ウエハ２００が冷却されるまで待機する期間を設ける（ウエハ降温工程Ｓ１４）。ウエハ２００が冷却されると、ウエハ移載機１０６により処理済みのウエハ２００をボート２１７から取り出し、ウエハカセット１１０に移載する（ウエハ搬出工程Ｓ１５）。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。以上の工程（Ｓ１〜Ｓ１５）により、本実施形態に係る基板処理工程が行われる。
(Boat Unloading Step S13 to Wafer Unloading Step S15)
Thereafter, the
第１実施形態によれば、次の（１）〜（７）の効果のうち、少なくとも１つを奏する。
（１）エピタキシャル膜成長を行う際に、基板表面へのエッチングダメージを軽減して、良質なエピタキシャル膜を得ることができる。
（２）エッチング工程における処理室内の圧力を、成膜工程における処理室内の圧力よりも低くすることで、エッチング面内均一性を向上させることができ、一方、成膜時には処理室内圧力を上げることで成膜レートを向上させることができる。
（３）エッチング工程における処理室内の温度を、成膜工程における処理室内の温度以上とすることで、エッチング力を高めつつ、エッチング面内均一性を向上させることができる。また、成膜工程における処理室内の温度をエッチング工程における処理室内の温度以下とすることで、処理室内からの脱ガスに起因する汚染物質の基板表面への再付着を防止でき、基板表面の清浄度を保てるので、良質なエピタキシャル膜を得ることができる。
（４）第１パージ工程における水素含有ガスの単位時間当たりの供給量を、エッチング工程における水素含有ガスの単位時間当たりの供給量よりも多くすることで、第１パージ工程において、基板表面の残留塩素を除去することが容易となる。
（５）第１パージ工程における処理室内の圧力を、エッチング工程における処理室内の圧力よりも高くすることで、第１パージ工程において基板表面の残留塩素を除去することがより容易となる。
（６）エッチング工程における処理室内の温度を、第１パージ工程における処理室内の温度と同じ温度とすることで、エッチングガス成分である塩素成分の除去効率が向上し、その後の成膜工程における成膜レート、成膜均一性を向上させることができる。また、処理室内温度を変動させることなく、エッチング工程から第１パージ工程へ移行することができ、スループットを向上させることができる。
（７）エッチング工程後にサイクルパージを行うことで、基板表面や処理室内に残留している塩素成分を更に除去することができる。
According to the first embodiment, at least one of the following effects (1) to (7) is achieved.
(1) When epitaxial film growth is performed, etching damage to the substrate surface can be reduced, and a good quality epitaxial film can be obtained.
(2) By making the pressure in the processing chamber in the etching step lower than the pressure in the processing chamber in the film formation step, the uniformity in the etching surface can be improved, while the pressure in the processing chamber is increased during film formation. Thus, the film formation rate can be improved.
(3) By setting the temperature in the processing chamber in the etching step to be equal to or higher than the temperature in the processing chamber in the film forming step, the etching in-plane uniformity can be improved while increasing the etching power. In addition, by setting the temperature in the processing chamber in the film formation process to be equal to or lower than the temperature in the processing chamber in the etching process, it is possible to prevent reattachment of contaminants to the substrate surface due to degassing from the processing chamber, and clean the substrate surface. Therefore, a good quality epitaxial film can be obtained.
(4) By making the supply amount of the hydrogen-containing gas per unit time in the first purge step larger than the supply amount of the hydrogen-containing gas per unit time in the etching step, the substrate surface remains in the first purge step. It becomes easy to remove chlorine.
(5) By making the pressure in the processing chamber in the first purge step higher than the pressure in the processing chamber in the etching step, it becomes easier to remove residual chlorine on the substrate surface in the first purge step.
(6) By making the temperature in the processing chamber in the etching process the same as the temperature in the processing chamber in the first purge process, the removal efficiency of the chlorine component, which is an etching gas component, is improved, and the formation in the subsequent film forming process is improved. The film rate and film formation uniformity can be improved. In addition, the process can be shifted from the etching process to the first purge process without changing the temperature in the processing chamber, and the throughput can be improved.
(7) By performing a cycle purge after the etching step, chlorine components remaining on the substrate surface and the processing chamber can be further removed.
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について、図４を用いて説明する。図４は、本発明の第２実施形態における処理炉の概略構成図である
第２実施形態においては、ガス供給部が第１実施形態と異なっており、その他の構成は、第１の実施形態と同様であるので、適宜説明を省略する。
図４において、反応管２０５内には、第１ノズル３０１ａ〜第５ノズル３０１ｅ、第６ノズル３０２ａ〜第１０ノズル３０２ｅが設けられている。第１ノズル３０１ａ〜第５ノズル３０１ｅ、第６ノズル３０２ａ〜第１０ノズル３０２ｅは、マニホールド２０９の側壁を水平方向に貫通し、マニホールド２０９内で垂直方向に９０度折れ曲り、反応管２０５の側壁とウエハ２００との間の円弧状の空間を、ウエハ２００の積載方向に沿って立ち上がるように設けられている。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a processing furnace in the second embodiment of the present invention. In the second embodiment, the gas supply unit is different from that of the first embodiment, and other configurations are the same as those in the first embodiment. The description is omitted as appropriate.
In FIG. 4, in the
第１ノズル３０１ａ、第６ノズル３０２ａは、その先端部（ガス下流端）がボート２１７の上端付近に配置され、ガス供給口が上方に向けて開口されており、ボート２１７の上端側からガスを供給するように構成されている。すなわち、第１ノズル３０１ａ、第６ノズル３０２ａは、ボート２１７の上端と反応管２０５の上端との間の領域にガスを供給するように構成されている。
第２ノズル３０１ｂ〜第５ノズル３０１ｅ、第７ノズル３０２ｂ〜第１０ノズル３０２ｅは、その先端部（ガス下流端）が、ボート２１７の上端から下端に至る範囲において異なる位置（高さ）に配置され、ガス供給口が上方に向けて開口されており、それぞれの位置からガスを供給するように構成されている。
The
The
このように、第１ノズル３０１ａと第６ノズル３０２ａの先端部は、処理室２０１内に搬送された基板保持具であるボート２１７の一端（上端）側の第１の位置に配置され、第２ノズル３０１ｂと第７ノズル３０２ｂの先端部は、前記第１の位置よりもボート２１７の他端（下端）側に近い第２の位置に配置され、第３ノズル３０１ｃと第８ノズル３０２ｃの先端部は、前記第２の位置よりもボート２１７の他端側に近い第３の位置に配置され、第４ノズル３０１ｄと第９ノズル３０２ｄの先端部は、前記第３の位置よりもボート２１７の他端側に近い第４の位置に配置され、第５ノズル３０１ｅと第１０ノズル３０２ｅの先端部は、前記第４の位置よりもボート２１７の他端側に近い第５の位置に配置されている。
As described above, the tip portions of the
第１ノズル３０１ａの上流端には、第１ガス供給管３１１ａの下流端が接続され、第２ノズル３０１ｂの上流端には、第２ガス供給管３１１ｂの下流端が接続され、第３ノズル３０１ｃの上流端には、第３ガス供給管３１１ｃの下流端が接続され、第４ノズル３０１ｄの上流端には、第４ガス供給管３１１ｄの下流端が接続され、第５ノズル３０１ｅの上流端には、第５ガス供給管３１１ｅの下流端が接続されている。
第６ノズル３０２ａの上流端には、第６ガス供給管３１２ａの下流端が接続され、第７ノズル３０２ｂの上流端には、第７ガス供給管３１２ｂの下流端が接続され、第８ノズル３０２ｃの上流端には、第８ガス供給管３１２ｃの下流端が接続され、第９ノズル３０２ｄの上流端には、第９ガス供給管３１２ｄの下流端が接続され、第１０ノズル３０２ｅの上流端には、第１０ガス供給管３１２ｅの下流端が接続されている。
The downstream end of the first gas supply pipe 311a is connected to the upstream end of the
The downstream end of the sixth gas supply pipe 312a is connected to the upstream end of the
第１ガス供給管３１１ａは、その上流でガス供給管３５１ａとガス供給管３５２ａとガス供給管３５６ａに分岐している。ガス供給管３５１ａには、上流方向から順に、エッチングガスとしての例えば塩素（Ｃｌ２）ガスの供給源３２１ａ、ＭＦＣ３３１ａ、及び開閉弁であるバルブ３４１ａが設けられている。
ガス供給管３５２ａには、上流方向から順に、キャリアガスやパージガスとしての水素（Ｈ２）ガスの供給源３２２ａ、ＭＦＣ３３２ａ、及びバルブ３４２ａが設けられている。なお、キャリアガスとしては、窒素（Ｎ２）ガス等を用いることもできるが、本例では水素ガスを用い、キャリアガスとパージガスを兼用する。
ガス供給管３５６ａには、上流方向から順に、プロセスに応じて成膜時に供給される塩化水素（ＨＣｌ）ガスの供給源３２６ａ、ＭＦＣ３３６ａ、及びバルブ３４６ａが設けられている。
The first gas supply pipe 311a is branched upstream into a
The
The
同様に、第２ガス供給管３１１ｂ（第３ガス供給管３１１ｃ、第４ガス供給管３１１ｄ、第５ガス供給管３１１ｅ）は、その上流でガス供給管３５１ｂ（３５１ｃ、３５１ｄ、３５１ｅ）とガス供給管３５２ｂ（３５２ｃ、３５２ｄ、３５２ｅ）とガス供給管３５６ｂ（３５６ｃ、３５６ｄ、３５６ｅ）に分岐している。
ガス供給管３５１ｂ（３５１ｃ、３５１ｄ、３５１ｅ）には、上流方向から順に、エッチングガスとしての例えば塩素ガスの供給源３２１ｂ（３２１ｃ、３２１ｄ、３２１ｅ）、ＭＦＣ３３１ｂ（３３１ｃ、３３１ｄ、３３１ｅ）、及び開閉弁であるバルブ３４１ｂ（３４１ｃ、３４１ｄ、３４１ｅ）が設けられている。
ガス供給管３５２ｂ（３５２ｃ、３５２ｄ、３５２ｅ）には、上流方向から順に、キャリアガスやパージガスとしての水素ガスの供給源３２２ｂ（３２２ｃ、３２２ｄ、３２２ｅ）、ＭＦＣ３３２ｂ（３３２ｃ、３３２ｄ、３３２ｅ）、及びバルブ３４２ｂ（３４２ｃ、３４２ｄ、３４２ｅ）が設けられている
ガス供給管３５６ｂ（３５６ｃ、３５６ｄ、３５６ｅ）には、上流方向から順に、プロセスに応じて成膜時に供給される塩化水素（ＨＣｌ）ガスの供給源３２６ｂ（３２６ｃ、３２６ｄ、３２６ｅ）、ＭＦＣ３３６ｂ（３３６ｃ、３３６ｄ、３３６ｅ）、及びバルブ３４６ｂ（３４６ｃ、３４６ｄ、３４６ｅ）が設けられている。
Similarly, the second gas supply pipe 311b (the third gas supply pipe 311c, the fourth gas supply pipe 311d, and the fifth gas supply pipe 311e) and the gas supply pipe 351b (351c, 351d, 351e) and the gas supply upstream thereof. It branches into a pipe 352b (352c, 352d, 352e) and a gas supply pipe 356b (356c, 356d, 356e).
In the gas supply pipe 351b (351c, 351d, 351e), for example, a supply source 321b (321c, 321d, 321e) of chlorine gas as an etching gas, an MFC 331b (331c, 331d, 331e), and an on-off valve are sequentially provided from the upstream direction. These valves 341b (341c, 341d, 341e) are provided.
In the gas supply pipe 352b (352c, 352d, 352e), hydrogen gas supply sources 322b (322c, 322d, 322e), MFC 332b (332c, 332d, 332e), and valves are sequentially provided from the upstream direction. 342b (342c, 342d, 342e) is provided Supplying hydrogen chloride (HCl) gas to the gas supply pipe 356b (356c, 356d, 356e) in order from the upstream direction during film formation according to the process A source 326b (326c, 326d, 326e), an MFC 336b (336c, 336d, 336e), and a valve 346b (346c, 346d, 346e) are provided.
第６ガス供給管３１２ａは、その上流でガス供給管３５３ａとガス供給管３５４ａに分岐している。ガス供給管３５３ａには、上流方向から順に、成膜ガスの供給源３２３ａ、ＭＦＣ３３３ａ、及びバルブ３４３ａが設けられている。成膜ガスは、シリコン原料ガス、すなわちシリコン（Ｓｉ）を含むシリコン含有ガスである成膜ガスであり、シリコン含有ガスとしては、例えばモノシラン（ＳｉＨ４）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）等が挙げられる。本例では、シリコン含有ガスとしてモノシランガスを用いる。
ガス供給管３５４ａには、上流方向から順に、キャリアガスとしての例えば水素（Ｈ２）ガスや窒素（Ｎ２）ガス等の供給源３２４ａ、ＭＦＣ３３４ａ、及びバルブ３４４ａが設けられている。本例では、キャリアガスとして水素ガスを用いる。
ガス供給管３５５ａには、上流方向から順に、不活性ガスとしての例えば窒素（Ｎ２）ガス等の供給源３２５ａ、ＭＦＣ３３５ａ、及びバルブ３４５ａが設けられている。本例では、不活性ガスとして窒素ガスを用いる。
The sixth gas supply pipe 312a branches into a
The
The
同様に、第７ガス供給管３１２ｂ（第８ガス供給管３１２ｃ、第９ガス供給管３１２ｄ、第１０ガス供給管３１２ｅ）は、その上流でガス供給管３５３ｂ（３５３ｃ、３５３ｄ、３５３ｅ）とガス供給管３５４ｂ（３５４ｃ、３５４ｄ、３５４ｅ）とガス供給管３５５ｂ（３５５ｃ、３５５ｄ、３５５ｅ）に分岐している。ガス供給管３５３ｂ（３５３ｃ、３５３ｄ、３５３ｅ）には、上流方向から順に、成膜ガスの供給源３２３ｂ（３２３ｃ、３２３ｄ、３２３ｅ）、ＭＦＣ３３３ｂ（３３３ｃ、３３３ｄ、３３３ｅ）、及びバルブ３４３ｂ（３４３ｃ、３４３ｄ、３４３ｅ）が設けられている。供給源３２３ｂ（３２３ｃ、３２３ｄ、３２３ｅ）から供給される成膜ガスは、上述した供給源３２３ａから供給される成膜ガスと同様のガスである。
Similarly, the seventh gas supply pipe 312b (the eighth gas supply pipe 312c, the ninth gas supply pipe 312d, the tenth gas supply pipe 312e) and the gas supply pipe 353b (353c, 353d, 353e) and the gas supply upstream thereof. It branches into a pipe 354b (354c, 354d, 354e) and a gas supply pipe 355b (355c, 355d, 355e). In the gas supply pipe 353b (353c, 353d, 353e), in order from the upstream direction, a film forming gas supply source 323b (323c, 323d, 323e), an MFC 333b (333c, 333d, 333e), and a valve 343b (343c, 343d). 343e). The film formation gas supplied from the supply source 323b (323c, 323d, 323e) is the same gas as the film formation gas supplied from the
ガス供給管３５４ｂ（３５４ｃ、３５４ｄ、３５４ｅ）には、上流方向から順に、キャリアガスとしての例えば水素（Ｈ２）ガスや窒素（Ｎ２）ガス等の供給源３２４ｂ（３２４ｃ、３２４ｄ、３２４ｅ）、ＭＦＣ３３４ｂ（３３４ｃ、３３４ｄ、３３４ｅ）、及びバルブ３４４ｂ（３４４ｃ、３４４ｄ、３４４ｅ）が設けられている。供給源３２４ｂ（３２４ｃ、３２４ｄ、３２４ｅ）から供給されるキャリアガスは、上述した供給源３２４ａから供給されるキャリアガスと同様のガスである。
ガス供給管３５５ｂ（３５５ｃ、３５５ｄ、３５５ｅ）には、上流方向から順に、不活性ガスとしての例えば窒素（Ｎ２）ガス等の供給源３２５ｂ（３２５ｃ、３２５ｄ、３２５ｅ）、ＭＦＣ３３５ｂ（３３５ｃ、３３５ｄ、３３５ｅ）、及びバルブ３４５ｂ（３４５ｃ、３４５ｄ、３４５ｅ）が設けられている。供給源３２５ｂ（３２５ｃ、３２５ｄ、３２５ｅ）から供給される不活性ガスは、上述した供給源３２５ａから供給される不活性ガスと同様のガスである。
In the gas supply pipe 354b (354c, 354d, 354e), a supply source 324b (324c, 324d, 324e) such as hydrogen (H 2 ) gas or nitrogen (N 2 ) gas as a carrier gas in order from the upstream direction, An MFC 334b (334c, 334d, 334e) and a valve 344b (344c, 344d, 344e) are provided. The carrier gas supplied from the supply source 324b (324c, 324d, 324e) is the same gas as the carrier gas supplied from the
In the gas supply pipe 355b (355c, 355d, 355e), for example, a supply source 325b (325c, 325d, 325e) such as nitrogen (N 2 ) gas as an inert gas, MFC 335b (335c, 335d, 335e) and valves 345b (345c, 345d, 345e) are provided. The inert gas supplied from the supply source 325b (325c, 325d, 325e) is the same gas as the inert gas supplied from the supply source 325a described above.
本実施形態に係るガス供給部は、エッチングガス供給部とパージガス供給部と成膜ガス供給部と不活性ガス供給部から構成される。
エッチングガス供給部は、主に、第１ノズル３０１ａ〜第５ノズル３０１ｅ、第１ガス供給管３１１ａ〜第５ガス供給管３１１ｅ、ガス供給管３５１ａ〜３５１ｅ、ガス供給管３５２ａ〜３５２ｅ、及びガス供給管３５１ａ〜３５１ｅとガス供給管３５２ａ〜３５２ｅに設けられたガス供給源、ＭＦＣ、バルブから構成される。
パージガス供給部は、主に、第１ノズル３０１ａ〜第５ノズル３０１ｅ、第１ガス供給管３１１ａ〜第５ガス供給管３１１ｅ、ガス供給管３５２ａ〜３５２ｅ、及びガス供給管３５２ａ〜３５２ｅに設けられたガス供給源、ＭＦＣ、バルブから構成される。
成膜ガス供給部は、主に、第６ノズル３０２ａ〜第１０ノズル３０２ｅ、第６ガス供給管３１２ａ〜第１０ガス供給管３１２ｅ、ガス供給管３５３ａ〜３５３ｅ、ガス供給管３５４ａ〜３５４ｅ、及びガス供給管３５３ａ〜３５３ｅとガス供給管３５４ａ〜３５４ｅに設けられたガス供給源、ＭＦＣ、バルブから構成される。なお、成膜時においてシリコン含有ガスとともに塩化水素ガスを供給するプロセスの場合は、成膜ガス供給部として、塩化水素ガス供給源３２６ａ〜ｅ、ＭＦＣ３３６ａ〜ｅ、バルブ３４６ａ〜ｅを加えることもできる。
不活性ガス供給部は、主に、第６ノズル３０２ａ〜第１０ノズル３０２ｅ、第６ガス供給管３１２ａ〜第１０ガス供給管３１２ｅ、ガス供給管３５５ａ〜３５５ｅ、及びガス供給管３５５ａ〜３５５ｅに設けられたガス供給源、ＭＦＣ、バルブから構成される。
The gas supply unit according to this embodiment includes an etching gas supply unit, a purge gas supply unit, a film forming gas supply unit, and an inert gas supply unit.
The etching gas supply unit mainly includes a
The purge gas supply unit is mainly provided in the
The deposition gas supply unit mainly includes a
The inert gas supply unit is mainly provided in the
ＭＦＣ３３１ａ〜３３６ａ、３３１ｂ〜３３６ｂ、３３１ｃ〜３３６ｃ、３３１ｄ〜３３６ｄ、３３１ｅ〜３３６ｅ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。ＭＦＣ３３１ａ〜３３６ａ、３３１ｂ〜３３６ｂ、３３１ｃ〜３３６ｃ、３３１ｄ〜３３６ｄ、３３１ｅ〜３３６ｅ、及びバルブ３４１ａ〜３４６ａ、３４１ｂ〜３４６ｂ、３４１ｃ〜３４６ｃ、３４１ｄ〜３４６ｄ、３４１ｅ〜３４６ｅには、制御部２４０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。
The
制御部２４０は、第１実施形態と同様に、操作部（図示略）、入出力部（図示略）を含む基板処理装置１０１を構成する各部に電気的に接続されており、基板処理装置１０１全体の動作、及び基板処理装置１０１を構成する各部の動作を制御する。
Similar to the first embodiment, the
次に、第２実施形態の基板処理装置において実施される半導体装置の製造工程の一工程である、基板処理工程について説明する。第２実施形態の基板処理工程は、第１実施形態の基板処理工程と、エッチング工程Ｓ６、第１パージ工程Ｓ７ａ、第２パージ工程Ｓ７ｂ、選択成長工程Ｓ１０、第３パージ工程Ｓ１１の一部が異なり、他は第１実施形態と同様であるので、異なる点について説明し、他は説明を適宜省略する。 Next, a substrate processing process, which is a process of manufacturing a semiconductor device performed in the substrate processing apparatus of the second embodiment, will be described. The substrate processing process of the second embodiment includes a part of the substrate processing process of the first embodiment, the etching process S6, the first purge process S7a, the second purge process S7b, the selective growth process S10, and the third purge process S11. The other differences are the same as those of the first embodiment, and therefore different points will be described.
（エッチング工程Ｓ６）
エッチング工程Ｓ６において、ガス供給管３５１ａ〜ｅのバルブ３４１ａ〜ｅを開き、第１ガス供給管３１１ａ〜第５ガス供給管３１１ｅ内に塩素（Ｃｌ２）ガスを流す。この塩素ガスは、ＭＦＣ３３１ａ〜ｅにより、それぞれ流量調整される。流量調整された塩素ガスは、第１ノズル３０１ａ〜第５ノズル３０１ｅに入り、ヒータ２０６により加熱されながら第１ノズル３０１ａ〜第５ノズル３０１ｅの先端部から反応管２０５内に供給され、反応管２０５内を下降して、ガス排気管２３１から排気される。その際、塩素ガスは、第１ノズル３０１ａの先端部から、ボート２１７の上端部と反応管２０５の上端部との間の第１の位置に供給され、第２ノズル３０１ｂの先端部から、前記第１の位置よりもボート２１７の他端側に近い第２の位置に供給され、第３ノズル３０１ｃの先端部から、前記第２の位置よりもボート２１７の他端側に近い第３の位置に供給され、第４ノズル３０１ｄの先端部から、前記第３の位置よりもボート２１７の他端側に近い第４の位置に供給され、第５ノズル３０１ｅの先端部から、前記第４の位置よりもボート２１７の他端側に近い第５の位置に供給される。
(Etching step S6)
In the etching step S6, the valves 341a to 341e of the
第２ノズル３０１ｂから途中供給する塩素ガスの流量は、第１ノズル３０１ａから供給した塩素ガスが、第２ノズル３０１ｂの位置（第２の位置）に到達するまでに消費される量とすることが好ましい。同様に、第３ノズル３０１ｃ〜第５ノズル３０１ｅから途中供給する塩素ガスの流量は、それぞれ、第３ノズル３０１ｃ〜第５ノズル３０１ｅに到達するまでに消費された分だけを供給することが好ましい。このようにすると、複数のウエハ間のエッチング均一性を向上することができる。
また、第１ノズル３０１ａ以外のノズルからは、第１ノズル３０１ａよりも流量を少なくし、それぞれ同程度の流量の塩素ガスを供給することが好ましい。このようにすると、ボート２１７の最上端のウエハ２００の中央部まで、エッチングガスを到達させることが容易となり、ウエハ面内のエッチング均一性を向上することができる。
The flow rate of the chlorine gas supplied halfway from the
In addition, it is preferable that the flow rate of the chlorine gas is reduced from the nozzles other than the
このとき、同時にガス供給管３５２ａ〜ｅのバルブ３４２ａ〜ｅを開き、第１ガス供給管３１１ａ〜第５ガス供給管３１１ｅ内に、キャリアガスとして水素（Ｈ２）ガスを流す。この水素ガスは、ＭＦＣ３３２ａ〜ｅにより、それぞれ流量調整される。流量調整された水素ガスは、第１ノズル３０１ａ〜第５ノズル３０１ｅに入り、ヒータ２０６により加熱されながら塩素ガスと一緒に第１ノズル３０１ａ〜第５ノズル３０１ｅの先端部から反応管２０５内に供給される。水素ガスは、処理室２０１内での塩素ガスの拡散を促しつつ、ガス排気管２３１から排気される。
At the same time, the
このとき、ＡＰＣバルブ２４２を適正に調整して、処理室２０１内の圧力を、例えば１０〜１００Ｐａの範囲内に設定する。
以上のエッチング工程を、本例では、第１ノズル３０１ａから供給する塩素ガスの流量を１５ｓｃｃｍ、第２ノズル３０１ｂ〜第５ノズル３０１ｅから途中供給する塩素ガスの流量をそれぞれ４ｓｃｃｍ、第１ノズル３０１ａから供給する水素ガスの流量を２５００ｓｃｃｍ、第２ノズル３０１ｂ〜第５ノズル３０１ｅから途中供給する水素ガスの流量をそれぞれ２００ｓｃｃｍ、処理室２０１内温度を６５０℃、処理室圧力を１９Ｐａとして、５分間実施し、１０Å程度のエッチングを行った。
なお、水素ガスは、第１ノズル３０１ａからだけ供給し、第２ノズル３０１ｂ〜第５ノズル３０１ｅから途中供給しないようにすることもできるが、途中供給する方が、処理室２０１内での塩素ガスの拡散を促進するので好ましい。
以上説明したように、塩素ガスを供給するガスノズルを複数設け、塩素ガスを途中供給することにより、エッチング量の面内均一性（基板内の均一性）および面間均一性（複数の基板間の均一性）を向上することができる。
At this time, the
In the present example, the above etching process is performed in such a manner that the flow rate of chlorine gas supplied from the
The hydrogen gas may be supplied only from the
As described above, by providing a plurality of gas nozzles for supplying chlorine gas and supplying chlorine gas in the middle, in-plane uniformity of etching amount (uniformity in substrate) and uniformity between surfaces (between a plurality of substrates) (Uniformity) can be improved.
（第１パージ工程Ｓ７ａ）
第１パージ工程Ｓ７ａにおいては、ガス供給管３５１ａ〜ｅのバルブ３４１ａ〜ｅを閉じ、処理室２０１内への塩素ガスの供給を停止する。一方、ガス供給管３５２ａ〜ｅのバルブ３４２ａ〜ｅは開いた状態を継続し、処理室２０１内へ水素ガスを流し続ける。水素ガスは、第１ノズル３０１ａ〜第５ノズル３０１ｅの先端部から反応管２０５内に供給され、反応管２０５内を下降して、ガス排気管２３１から排気される。処理室２０１内に水素ガスを流すことで、エッチング工程Ｓ６完了後にウエハ２００表面や処理室２０１内に残留する、エッチングガス（塩素ガス）、エッチング反応物等を水素ガスとともにガス排気管２３１から排出する。
以上の第１パージ工程を、本例では、第１ノズル３０１ａ〜第５ノズル３０１ｅから供給する水素ガスの流量を、それぞれ、５０００ｓｃｃｍ、処理室２０１内温度を６５０℃、処理室圧力を４０Ｐａとして、１０分間実施した。
(First purge step S7a)
In the first purge step S7a, the valves 341a to 341e of the
In the present example, the first purge step described above is performed by setting the flow rate of the hydrogen gas supplied from the
（第２パージ工程Ｓ７ｂ）
第１実施形態と同様に、エッチング工程Ｓ６と第１パージ工程Ｓ７ａから構成される工程を、１回以上、好ましくは複数回実施した後、第２パージ工程Ｓ７ｂにおいて、基板表面や処理室２０１内に残留している塩素成分を更に除去するため、処理室２０１内が５５０℃以上、８００℃未満となるように、ヒータ２０６の加熱度合いを調節し、第２パージ工程Ｓ７ｂを行う。この第２パージ工程Ｓ７ｂにおいては、ガス供給管３５２ａ〜ｅのバルブ３４２ａ〜ｅを開き処理室２０１内へ水素ガスを供給しつつ排気管２３１から排気する工程と、処理室２０１内へ水素ガスを供給しつつ排気を停止する工程とを、少なくとも１回以上実施する、好ましくは複数回実施するサイクルパージを行う。あるいは、処理室２０１内へ水素ガスを供給しつつ排気する工程と、処理室２０１内への水素ガス供給を停止した状態で排気する工程とを、少なくとも１回以上実施する、好ましくは複数回実施するサイクルパージを行う。
以上の第２パージ工程Ｓ７ｂを、本例では、水素ガスを供給しつつ排気する工程と水素ガスを供給しつつ排気を停止する工程とから構成される一連の工程を複数回繰り返すサイクルパージとして、第１ノズル３０１ａ〜第５ノズル３０１ｅから供給する水素ガスの流量を、それぞれ、５０００ｓｃｃｍ、処理室２０１内温度を６５０℃、処理室圧力を０Ｐａより大きく４０Ｐａ以下として、１６分間実施した。このとき、サイクルパージを行う第２パージ工程Ｓ７ｂの最後の工程において、処理室２０１内温度を５５０℃とするのが好ましい。こうすると、次の降温工程Ｓ８に要する時間を短縮できる。
なお、第２パージ工程Ｓ７ｂは、プロセスにより実施しなくてもよい場合もあるが、塩素成分を除去するため、実施することが好ましい。第２パージ工程Ｓ７ｂを実施しない場合は、例えば複数回実施する第１パージ工程Ｓ７ａの最後の工程において、処理室２０１内温度を５５０℃とするのが好ましい。こうすると、次の降温工程Ｓ８に要する時間を短縮できる。
また、第２パージ工程Ｓ７ｂを実施する場合は、上述したエッチング工程Ｓ６と第１パージ工程Ｓ７ａの繰り返し工程において、最後のサイクルの第１パージ工程Ｓ７ａを省略するようにしてもよい。
(Second purge step S7b)
Similarly to the first embodiment, after the process composed of the etching process S6 and the first purge process S7a is performed one or more times, preferably a plurality of times, in the second purge process S7b, the substrate surface and the inside of the
In the present example, the second purge step S7b described above is a cycle purge in which a series of steps including a step of exhausting while supplying hydrogen gas and a step of stopping exhaustion while supplying hydrogen gas are repeated a plurality of times. The flow rate of hydrogen gas supplied from the
The second purge step S7b may not be performed depending on the process, but is preferably performed in order to remove the chlorine component. When not performing 2nd purge process S7b, it is preferable that the
When the second purge step S7b is performed, the first purge step S7a of the last cycle may be omitted in the repetition step of the etching step S6 and the first purge step S7a described above.
（成膜工程Ｓ１０）
成膜工程Ｓ１０において、ウエハ２００に成膜、すなわち、シリコン面へのエピタキシャル選択成長を行う。ガス供給管３５３ａ〜ｅのバルブ３４３ａ〜ｅを開き、第６ガス供給管３１２ａ〜第１０ガス供給管３１２ｅ内に成膜ガスを流す。この成膜ガスは、例えばモノシランガスであり、それぞれＭＦＣ３３３ａ〜ｅにより流量調整される。流量調整された成膜ガスは、第６ノズル３０２ａ〜第１０ノズル３０２ｅに入り、ヒータ２０６により加熱されながら第６ノズル３０２ａ〜第１０ノズル３０２ｅの先端部から反応管２０５内に供給され、反応管２０５内を下降して、ガス排気管２３１から排気される。
このとき、同時にガス供給管３５４ａ〜ｅのバルブ３４４ａ〜ｅを開き、第６ガス供給管３１２ａ〜第１０ガス供給管３１２ｅ内に、キャリアガスとして水素（Ｈ２）ガスを流す。この水素ガスは、それぞれＭＦＣ３３４ａ〜ｅにより流量調整される。流量調整された水素ガスは、第６ノズル３０２ａ〜第１０ノズル３０２ｅに入り、ヒータ２０６により加熱されながら成膜ガスと一緒に第６ノズル３０２ａ〜第１０ノズル３０２ｅの先端部から反応管２０５内に供給される。水素ガスは、処理室２０１内での成膜ガスの拡散を促しつつ、ガス排気管２３１から排気される。
なお、プロセスに応じて、このとき、ガス供給管３５６ａ〜ｅのバルブ３４６ａ〜ｅの少なくとも１つを開き、第１ノズル３０１ａ〜第５ノズル３０１ｅの少なくとも１つから、塩化水素（ＨＣｌ）ガスを流すこともできる。
(Film forming step S10)
In the film forming step S10, film formation on the
At the same time, the
At this time, depending on the process, at least one of the
このとき、ＡＰＣバルブ２４２を適正に調整して、処理室２０１内の圧力を、例えば０Ｐａより大きく１００Ｐａ以下の範囲内に設定する。ガス供給管３５３ａ〜ｅのＭＦＣ３３３ａ〜ｅを適正に調整して、モノシランガスの流量を、それぞれ、例えば０より多く１０００ｓｃｃｍ以下の範囲内に設定する。ガス供給管３５４ａ〜ｅのＭＦＣ３３４ａ〜ｅを適正に調整して、水素ガスの流量を、それぞれ、例えば０より多く２０００ｓｃｃｍ以下の範囲に設定する。また、プロセスに応じて、ガス供給管３５６ａ〜ｅのＭＦＣ３３６ａ〜ｅを適正に調整して、塩化水素ガスの流量を、それぞれ、例えば０より多く５００ｓｃｃｍ以下の範囲内に設定する。
At this time, the
処理室２０１内に供給された成膜ガスは、ボート２１７と、反応管２０５の側壁との間の領域を、ボート２１７の下端側（他端側）に向かって流れ、その過程で、ボート２１７のウエハ２００間の隙間領域に流入して、ウエハ２００のシリコン面へエピタキシャル成長が行われる。反応に寄与しなかったガスは、ボート２１７の下端側に流れ、ガス排気管２３１から排気される。
以上の成膜工程を、本例では、処理室２０１内温度を４６５℃、処理室圧力を４０Ｐａとして実施した。
The film forming gas supplied into the
In the present example, the film forming process described above was performed with the temperature in the
（第３パージ工程Ｓ１１）
第３パージ工程Ｓ１１において、ガス供給管３５３ａ〜ｅのバルブ３４３ａ〜ｅ、ガス供給管３５４ａ〜ｅのバルブ３４４ａ〜ｅ、ガス供給管３５６ａ〜ｅのバルブ３４６ａ〜ｅを閉じ、処理室２０１内へのモノシランガス、水素ガス、塩化水素ガスの供給を停止する。次に、ガス供給管３５５ａ〜ｅのバルブ３４５ａ〜ｅを開き、第６ノズル３０２ａ〜第１０ノズル３０２ｅに窒素（Ｎ２）ガス等の不活性ガスを流す。この窒素ガスは、ＭＦＣ３３５ａ〜ｅにより流量調節する。流量調整した不活性ガスは、第６ノズル３０２ａ〜第１０ノズル３０２ｅの先端部から反応管２０５内に供給されつつ、ガス排気管２３１から排気される。処理室２０１内に不活性ガスを流すことで、成膜工程Ｓ１０完了後に処理室２０１内に残留する、モノシランガスや、反応生成物等を不活性ガスとともにガス排気管２３１から排出する。
このようにして、処理室２０１内をパージして、処理室２０１内の雰囲気を不活性ガスで置換する。
(Third purge step S11)
In the third purge step S11, the
In this way, the inside of the
第２実施形態によれば、第１実施形態の効果と、次の（１）〜（２）の効果のうち、少なくとも１つを奏する。
（１）塩素ガスを供給するガスノズルを複数設け、塩素ガスを途中供給することにより、エッチング量の面内均一性（基板内の均一性）および面間均一性（複数の基板間の均一性）を向上することができる。
（２）ボート上端部の第１ノズルからは、第１ノズル以外のノズルよりも塩素ガスの流量を多く供給することで、ボート最上端のウエハの中央部まで、エッチングガスを到達させることが容易となり、ウエハ面内のエッチング均一性を向上することができる。
According to the second embodiment, at least one of the effects of the first embodiment and the following effects (1) to (2) is achieved.
(1) By providing a plurality of gas nozzles for supplying chlorine gas and supplying chlorine gas halfway, in-plane uniformity (uniformity within the substrate) and inter-surface uniformity (uniformity between multiple substrates) Can be improved.
(2) The etching gas can easily reach the center of the wafer at the uppermost end of the boat by supplying a larger flow rate of chlorine gas from the first nozzle at the upper end of the boat than nozzles other than the first nozzle. Thus, the etching uniformity within the wafer surface can be improved.
なお、上述した第１実施形態、第２実施形態においては、縦型装置を用いて、複数の基板を一度に処理しているが、縦型装置に限られるものではなく、例えば枚葉装置を用いて、１数ないし数枚の基板を一度に処理することもできる。
また、上述した第１実施形態、第２実施形態においては、Ｓｉの選択成長について説明したが、ＳｉＧｅの選択成長にも適用可能である。その場合は、成膜工程において、ＧｅＨ４ガスを０ｓｃｃｍより多く５００ｓｃｃｍ以下の範囲で供給すればよい。
In the first embodiment and the second embodiment described above, the vertical apparatus is used to process a plurality of substrates at a time. However, the present invention is not limited to the vertical apparatus. For example, a single wafer apparatus is used. It is possible to process one or several substrates at a time.
In the first and second embodiments described above, the selective growth of Si has been described. However, the present invention can also be applied to the selective growth of SiGe. In that case, the GeH 4 gas may be supplied in the range of more than 0 sccm and 500 sccm or less in the film forming process.
本発明は、少なくとも以下のような側面から捉えることができる。
本発明の第１の側面は、
表面に絶縁体面と半導体面とを有する基板を処理室内に搬送する工程と、
前記処理室内に搬送された基板に対し、水素含有ガスと塩素含有ガスとを供給し、前記基板の前記半導体面をエッチングするエッチング工程と、
前記エッチングされた基板に対し、水素含有ガスを供給して基板表面の残留塩素を除去する第１パージ工程と、
前記残留塩素を除去された基板に対し、シリコン含有ガスを供給して前記基板の半導体面にシリコン含有膜を形成する成膜工程とを備え、
前記エッチング工程と第１パージ工程とを含む工程を２回以上連続して実施する半導体装置の製造方法。
このようにすると、エピタキシャル膜成長を行う際に、基板表面へのエッチングダメージを軽減して、良質なエピタキシャル膜を得ることができる。
The present invention can be understood from at least the following aspects.
The first aspect of the present invention is:
Transporting a substrate having an insulator surface and a semiconductor surface on the surface thereof into the processing chamber;
An etching step of supplying a hydrogen-containing gas and a chlorine-containing gas to the substrate transported into the processing chamber, and etching the semiconductor surface of the substrate;
A first purge step of supplying a hydrogen-containing gas to the etched substrate to remove residual chlorine on the substrate surface;
Forming a silicon-containing film on the semiconductor surface of the substrate by supplying a silicon-containing gas to the substrate from which the residual chlorine has been removed,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the step including the etching step and the first purge step is continuously performed twice or more.
In this way, when epitaxial film growth is performed, etching damage to the substrate surface can be reduced, and a high-quality epitaxial film can be obtained.
本発明の第２の側面は、前記第１の側面における半導体装置の製造方法であって、
前記エッチング工程における前記処理室内の圧力は、前記成膜工程における前記処理室内の圧力よりも低い半導体装置の製造方法。
このようにすると、エッチング時の処理室内圧力を低圧にすることでエッチング面内均一性を向上させることができ、一方、成膜時には処理室内圧力を上げることで成膜レートを向上させることができる。
A second aspect of the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device according to the first aspect,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the pressure in the processing chamber in the etching step is lower than the pressure in the processing chamber in the film formation step.
In this case, the uniformity in the etching surface can be improved by reducing the pressure in the processing chamber during etching, while the film formation rate can be improved by increasing the pressure in the processing chamber during film formation. .
本発明の第３の側面は、前記第１の側面又は第２の側面における半導体装置の製造方法であって、
前記第１パージ工程における前記水素含有ガスの単位時間当たりの供給量は、前記エッチング工程における前記水素含有ガスの単位時間当たりの供給量よりも多い半導体装置の製造方法。
このようにすると、第１パージ工程において、基板表面の残留塩素を除去することがより容易となる。
A third aspect of the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device according to the first aspect or the second aspect,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the supply amount of the hydrogen-containing gas per unit time in the first purge step is larger than the supply amount of the hydrogen-containing gas per unit time in the etching step.
This makes it easier to remove residual chlorine on the substrate surface in the first purge step.
本発明の第４の側面は、前記第１の側面ないし第３の側面における半導体装置の製造方法であって、
前記第１パージ工程における前記処理室内の圧力は、前記エッチング工程における前記処理室内の圧力よりも高い半導体装置の製造方法。
このようにすると、第１パージ工程において、基板表面の残留塩素を除去することがより容易となる。
A fourth aspect of the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device according to the first to third aspects,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein a pressure in the processing chamber in the first purge step is higher than a pressure in the processing chamber in the etching step.
This makes it easier to remove residual chlorine on the substrate surface in the first purge step.
本発明の第５の側面は、前記第１の側面ないし第４の側面における半導体装置の製造方法であって、
前記エッチング工程における前記処理室内の温度は、前記成膜工程における前記処理室内の温度以上である半導体装置の製造方法。
このようにすると、エッチング力を高めつつ、エッチング面内均一性を向上させることができる。
A fifth aspect of the present invention is a method of manufacturing a semiconductor device according to the first to fourth aspects,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the temperature in the processing chamber in the etching step is equal to or higher than the temperature in the processing chamber in the film formation step.
In this way, the etching in-plane uniformity can be improved while increasing the etching power.
本発明の第６の側面は、前記第１の側面ないし第５の側面における半導体装置の製造方法であって、
前記エッチング工程における前記処理室内の温度は、前記第１パージ工程における前記処理室内の温度と同じ温度である半導体装置の製造方法。
このようにすると、エッチングガス成分である塩素成分の除去効率が向上し、その後の成膜工程における成膜レート、成膜均一性を向上させることができる。また、処理室内温度を変動させることなく、エッチング工程から第１パージ工程へ移行することができ、スループットを向上させることができる。
A sixth aspect of the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device according to the first to fifth aspects,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the temperature in the processing chamber in the etching step is the same as the temperature in the processing chamber in the first purge step.
In this way, the removal efficiency of the chlorine component which is an etching gas component is improved, and the film formation rate and film formation uniformity in the subsequent film formation process can be improved. In addition, the process can be shifted from the etching process to the first purge process without changing the temperature in the processing chamber, and the throughput can be improved.
本発明の第７の側面は、
表面に絶縁体面と半導体面とを有する基板を複数、基板保持具に積載して処理室内に搬送する工程と、
前記処理室内に搬送された基板保持具の一端側から水素含有ガスと塩素含有ガスとを供給するとともに、前記基板保持具の他端側から前記処理室内の雰囲気を排気して、前記基板の前記半導体面をエッチングするエッチング工程と、
前記エッチングされた基板に対し、前記基板保持具の一端側から水素含有ガスを供給するとともに、前記基板保持具の他端側から前記処理室内の雰囲気を排気して、基板表面の残留塩素を除去する第１パージ工程と、
前記残留塩素を除去された基板に対し、前記基板保持具の一端側からシリコン含有ガスを供給するとともに、前記基板保持具の他端側から前記処理室内の雰囲気を排気して、前記基板の半導体面にシリコン含有膜を形成する成膜工程とを備え、
前記エッチング工程と第１パージ工程とを含む工程を２回以上連続して実施する半導体装置の製造方法。
このようにすると、基板保持具に積載された複数の基板に対しエピタキシャル膜成長を行う際に、基板表面へのエッチングダメージを軽減して、良質なエピタキシャル膜を得ることができる。
The seventh aspect of the present invention is
Loading a plurality of substrates having an insulator surface and a semiconductor surface on a surface thereof onto a substrate holder and transporting the substrate into a processing chamber;
While supplying a hydrogen-containing gas and a chlorine-containing gas from one end side of the substrate holder transported into the processing chamber, exhausting the atmosphere in the processing chamber from the other end side of the substrate holder, An etching process for etching the semiconductor surface;
A hydrogen-containing gas is supplied to the etched substrate from one end of the substrate holder, and the atmosphere in the processing chamber is exhausted from the other end of the substrate holder to remove residual chlorine on the substrate surface. A first purge step,
A silicon-containing gas is supplied from one end side of the substrate holder to the substrate from which the residual chlorine has been removed, and the atmosphere in the processing chamber is exhausted from the other end side of the substrate holder, whereby the semiconductor of the substrate A film forming step of forming a silicon-containing film on the surface,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the step including the etching step and the first purge step is continuously performed twice or more.
In this way, when epitaxial film growth is performed on a plurality of substrates loaded on the substrate holder, etching damage to the substrate surface can be reduced and a good quality epitaxial film can be obtained.
本発明の第８の側面は、
表面に絶縁体面と半導体面とを有する基板を複数、基板保持具に積載して処理室内に搬送する工程と、
前記処理室内に搬送された基板保持具の一端側の第１の位置から水素含有ガスと塩素含有ガスとを供給し、前記第１の位置よりも前記基板保持具の他端側に近い第２の位置から少なくとも塩素含有ガスを供給するとともに、前記基板保持具の他端側から前記処理室内の雰囲気を排気して、前記基板の前記半導体面をエッチングするエッチング工程と、
前記エッチングされた基板に対し、前記第１の位置と第２の位置から水素含有ガスを供給するとともに、前記基板保持具の他端側から前記処理室内の雰囲気を排気して、基板表面の残留塩素を除去する第１パージ工程と、
前記残留塩素を除去された基板に対し、前記基板保持具の一端側からシリコン含有ガスを供給するとともに、前記基板保持具の他端側から前記処理室内の雰囲気を排気して、前記基板の半導体面にシリコン含有膜を形成する成膜工程とを備え、
前記エッチング工程と第１パージ工程とを含む工程を２回以上連続して実施する半導体装置の製造方法。
このようにすると、基板保持具に積載された複数の基板に対しエピタキシャル膜成長を行う際に、基板表面へのエッチングダメージを軽減して、良質なエピタキシャル膜を得ることができる。
The eighth aspect of the present invention provides
Loading a plurality of substrates having an insulator surface and a semiconductor surface on a surface thereof onto a substrate holder and transporting the substrate into a processing chamber;
A hydrogen-containing gas and a chlorine-containing gas are supplied from a first position on one end side of the substrate holder transferred into the processing chamber, and a second position closer to the other end side of the substrate holder than the first position. Supplying at least a chlorine-containing gas from the position of the substrate, exhausting the atmosphere in the processing chamber from the other end of the substrate holder, and etching the semiconductor surface of the substrate;
A hydrogen-containing gas is supplied from the first position and the second position to the etched substrate, and the atmosphere in the processing chamber is evacuated from the other end of the substrate holder so that the substrate surface remains. A first purge step to remove chlorine;
A silicon-containing gas is supplied from one end side of the substrate holder to the substrate from which the residual chlorine has been removed, and the atmosphere in the processing chamber is exhausted from the other end side of the substrate holder, whereby the semiconductor of the substrate A film forming step of forming a silicon-containing film on the surface,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the step including the etching step and the first purge step is continuously performed twice or more.
In this way, when epitaxial film growth is performed on a plurality of substrates loaded on the substrate holder, etching damage to the substrate surface can be reduced and a good quality epitaxial film can be obtained.
本発明の第９の側面は、
表面に絶縁体面と半導体面とを有する基板を複数、基板保持具に積載して処理室内に搬送する工程と、
前記処理室内に搬送された基板保持具の一端側の第１の位置から水素含有ガスと塩素含有ガスとを供給し、前記第１の位置よりも前記基板保持具の他端側に近い第２の位置から、水素含有ガスと前記第１の位置から供給される塩素含有ガスよりも少ない供給量で塩素含有ガスを供給するとともに、前記基板保持具の他端側から前記処理室内の雰囲気を排気して、前記基板の前記半導体面をエッチングするエッチング工程と、
前記エッチングされた基板に対し、前記第１の位置と第２の位置から水素含有ガスを供給するとともに、前記基板保持具の他端側から前記処理室内の雰囲気を排気して、基板表面の残留塩素を除去する第１パージ工程と、
前記残留塩素を除去された基板に対し、前記基板保持具の一端側からシリコン含有ガスを供給するとともに、前記基板保持具の他端側から前記処理室内の雰囲気を排気して、前記基板の半導体面にシリコン含有膜を形成する成膜工程とを備え、
前記エッチング工程と第１パージ工程とを含む工程を２回以上連続して実施する半導体装置の製造方法。
このようにすると、基板保持具に積載された複数の基板に対しエピタキシャル膜成長を行う際に、基板表面へのエッチングダメージを軽減して、良質なエピタキシャル膜を得ることができる。
The ninth aspect of the present invention provides
Loading a plurality of substrates having an insulator surface and a semiconductor surface on a surface thereof onto a substrate holder and transporting the substrate into a processing chamber;
A hydrogen-containing gas and a chlorine-containing gas are supplied from a first position on one end side of the substrate holder transferred into the processing chamber, and a second position closer to the other end side of the substrate holder than the first position. From this position, the chlorine-containing gas is supplied in a supply amount smaller than the hydrogen-containing gas and the chlorine-containing gas supplied from the first position, and the atmosphere in the processing chamber is exhausted from the other end of the substrate holder. An etching step of etching the semiconductor surface of the substrate;
A hydrogen-containing gas is supplied from the first position and the second position to the etched substrate, and the atmosphere in the processing chamber is evacuated from the other end of the substrate holder so that the substrate surface remains. A first purge step to remove chlorine;
A silicon-containing gas is supplied from one end side of the substrate holder to the substrate from which the residual chlorine has been removed, and the atmosphere in the processing chamber is exhausted from the other end side of the substrate holder, whereby the semiconductor of the substrate A film forming step of forming a silicon-containing film on the surface,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the step including the etching step and the first purge step is continuously performed twice or more.
In this way, when epitaxial film growth is performed on a plurality of substrates loaded on the substrate holder, etching damage to the substrate surface can be reduced and a good quality epitaxial film can be obtained.
本発明の第１０の側面は、
表面に絶縁体面と半導体面とを有する基板を処理室内に搬送する工程と、
前記処理室内に搬送された基板に対し、水素含有ガスと塩素含有ガスとを供給し、前記基板の前記半導体面をエッチングするエッチング工程と、
前記エッチングされた基板に対し、水素含有ガスを供給して基板表面の残留塩素を除去する第１パージ工程と、
前記処理室内へ水素含有ガスを供給しつつ排気する工程と、前記処理室内へ水素含有ガスを供給しつつ排気を停止する工程とを少なくとも１回以上実施するか、又は、前記処理室内へ水素含有ガスを供給しつつ排気する工程と、前記処理室内への前記水素含有ガス供給を停止した状態で排気する工程とを、少なくとも１回以上実施する第２パージ工程と、
前記残留塩素を除去された基板に対し、シリコン含有ガスを供給して前記基板の半導体面にシリコン含有膜を形成する成膜工程とを備え、
前記エッチング工程と第１パージ工程とを含む工程を２回以上連続して実施する半導体装置の製造方法。
このようにすると、エピタキシャル膜成長を行う際に、基板表面へのエッチングダメージを軽減するとともに、成膜工程前に残留塩素を除去することが容易となり、良質なエピタキシャル膜を得ることができる。
The tenth aspect of the present invention provides
Transporting a substrate having an insulator surface and a semiconductor surface on the surface thereof into the processing chamber;
An etching step of supplying a hydrogen-containing gas and a chlorine-containing gas to the substrate transported into the processing chamber, and etching the semiconductor surface of the substrate;
A first purge step of supplying a hydrogen-containing gas to the etched substrate to remove residual chlorine on the substrate surface;
The step of exhausting while supplying the hydrogen-containing gas into the processing chamber and the step of stopping exhausting while supplying the hydrogen-containing gas into the processing chamber are performed at least once or the hydrogen containing gas is contained in the processing chamber A second purge step of performing at least one or more times a step of exhausting while supplying gas, and a step of exhausting in a state where the supply of the hydrogen-containing gas into the processing chamber is stopped;
Forming a silicon-containing film on the semiconductor surface of the substrate by supplying a silicon-containing gas to the substrate from which the residual chlorine has been removed,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the step including the etching step and the first purge step is continuously performed twice or more.
In this way, when epitaxial film growth is performed, etching damage to the substrate surface is reduced, and it becomes easy to remove residual chlorine before the film forming step, and a high-quality epitaxial film can be obtained.
本発明の第１１の側面は、前記第１０の側面における半導体装置の製造方法であって、
前記第１パージ工程における前記処理室への前記水素含有ガスの単位時間当たりの供給量は、前記第２パージ工程における前記水素含有ガスの単位時間当たりの供給量よりも多い半導体装置の製造方法。
An eleventh aspect of the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device according to the tenth aspect,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the supply amount of the hydrogen-containing gas per unit time to the processing chamber in the first purge step is larger than the supply amount of the hydrogen-containing gas per unit time in the second purge step.
本発明の第１２の側面は、
表面に絶縁体面と半導体面とを有する基板を処理室内に搬送する工程と、
前記処理室内に搬送された基板に対し、水素含有ガスと塩素含有ガスとを供給し、前記基板の前記半導体面をエッチングするエッチング工程と、
前記エッチングされた基板に対し、水素含有ガスを供給して基板表面の残留塩素を除去する第１パージ工程とを備え、
前記エッチング工程と第１パージ工程とを含む工程を２回以上連続して実施するエッチング方法。
このようにすると、基板表面へのエッチングダメージを軽減することができる。
The twelfth aspect of the present invention is
Transporting a substrate having an insulator surface and a semiconductor surface on the surface thereof into the processing chamber;
An etching step of supplying a hydrogen-containing gas and a chlorine-containing gas to the substrate transported into the processing chamber, and etching the semiconductor surface of the substrate;
A first purge step of supplying a hydrogen-containing gas to the etched substrate to remove residual chlorine on the substrate surface;
The etching method which performs the process including the said etching process and a 1st purge process continuously twice or more.
In this way, etching damage to the substrate surface can be reduced.
本発明の第１３の側面は、
表面に絶縁体面と半導体面とを有する基板を処理する処理室と、
前記処理室内へ水素含有ガスと塩素含有ガスとを供給するエッチングガス供給部と、
前記処理室内へ基板表面の残留塩素を除去する水素含有ガスを供給するパージガス供給部と、
前記処理室内へシリコン含有ガスを供給する成膜ガス供給部と、
前記エッチングガス供給部から水素含有ガスと塩素含有ガスとを供給するエッチング工程と前記パージガス供給部から水素含有ガスを供給する第１パージ工程とを含む工程を２回以上連続して実施し、その後、前記成膜ガス供給部からシリコン含有ガスを供給する成膜工程を実施するよう制御する制御部と、
を有する基板処理装置。
このようにすると、エピタキシャル膜成長を行う際に、基板表面へのエッチングダメージを軽減して、良質なエピタキシャル膜を得ることができる。
The thirteenth aspect of the present invention provides
A processing chamber for processing a substrate having an insulator surface and a semiconductor surface on the surface;
An etching gas supply unit for supplying a hydrogen-containing gas and a chlorine-containing gas into the processing chamber;
A purge gas supply unit for supplying a hydrogen-containing gas for removing residual chlorine on the substrate surface into the processing chamber;
A film forming gas supply unit for supplying a silicon-containing gas into the processing chamber;
A process including an etching process for supplying a hydrogen-containing gas and a chlorine-containing gas from the etching gas supply unit and a first purge process for supplying a hydrogen-containing gas from the purge gas supply unit are continuously performed twice or more, and then A control unit that controls to perform a film forming step of supplying a silicon-containing gas from the film forming gas supply unit;
A substrate processing apparatus.
In this way, when epitaxial film growth is performed, etching damage to the substrate surface can be reduced, and a high-quality epitaxial film can be obtained.
１０１・・基板処理装置、１０６・・ウエハ移載機、１１０・・ウエハカセット、１１５・・ボートエレベータ、１６５・・ガス供給管、２００・・基板、２０１・・処理室、２０２・・処理炉、２０５・・反応管、２０６・・ヒータ、２０９・・マニホールド、２１７・・ボート、２１９・・シールキャップ、２３１・・ガス排気管、２４０・・制御部、２４２・・ＡＰＣバルブ、２４３・・圧力センサ、２４６・・真空ポンプ、２５４・・回転機構、２６３・・温度センサ、３００・・ガス供給部、３０１・・第１ガスノズル、３０２・・第２ガスノズル、３２１・・エッチングガス供給源、３２２・・キャリアガス供給源、３２３・・成膜ガス供給源、３２４・・キャリアガス供給源、３２５・・不活性ガス供給源、３２６・・塩化水素ガス供給源、３３１〜３３６・・ＭＦＣ、３４１〜３４６・・バルブ。
101 .. Substrate processing apparatus, 106 .. Wafer transfer machine, 110 .. Wafer cassette, 115 .. Boat elevator, 165 .. Gas supply pipe, 200 .. Substrate, 201 .. Processing chamber, 202. 205 ··· Reaction tube, 206 · · Heater, 209 · · Manifold, 217 · Boat, 219 · · Seal cap, 231 · · Gas exhaust pipe, 240 · · Control unit, 242 · · APC valve, 243 ··· Pressure sensor, 246, vacuum pump, 254, rotation mechanism, 263, temperature sensor, 300, gas supply unit, 301, first gas nozzle, 302, second gas nozzle, 321, etching gas supply source, 322 .. Carrier
Claims (5)
前記処理室内に搬送された基板に対し、水素含有ガスと塩素含有ガスとを供給し、前記基板の前記半導体面をエッチングするエッチング工程と、
前記エッチングされた基板に対し、水素含有ガスを供給して基板表面の残留塩素を除去する第１パージ工程と、
前記残留塩素を除去された基板に対し、シリコン含有ガスを供給して前記基板の半導体面にシリコン含有膜を形成する成膜工程とを備え、
前記エッチング工程と第１パージ工程とを含む工程を２回以上連続して実施する半導体装置の製造方法。 Transporting a substrate having an insulator surface and a semiconductor surface on the surface thereof into the processing chamber;
An etching step of supplying a hydrogen-containing gas and a chlorine-containing gas to the substrate transported into the processing chamber, and etching the semiconductor surface of the substrate;
A first purge step of supplying a hydrogen-containing gas to the etched substrate to remove residual chlorine on the substrate surface;
Forming a silicon-containing film on the semiconductor surface of the substrate by supplying a silicon-containing gas to the substrate from which the residual chlorine has been removed,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the step including the etching step and the first purge step is continuously performed twice or more.
前記エッチング工程における前記処理室内の圧力は、前記成膜工程における前記処理室内の圧力よりも低い半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the pressure in the processing chamber in the etching step is lower than the pressure in the processing chamber in the film formation step.
前記処理室内に搬送された基板保持具の一端側から水素含有ガスと塩素含有ガスとを供給するとともに、前記基板保持具の他端側から前記処理室内の雰囲気を排気して、前記基板の前記半導体面をエッチングするエッチング工程と、
前記エッチングされた基板に対し、前記基板保持具の一端側から水素含有ガスを供給するとともに、前記基板保持具の他端側から前記処理室内の雰囲気を排気して、基板表面の残留塩素を除去する第１パージ工程と、
前記残留塩素を除去された基板に対し、前記基板保持具の一端側からシリコン含有ガスを供給するとともに、前記基板保持具の他端側から前記処理室内の雰囲気を排気して、前記基板の半導体面にシリコン含有膜を形成する成膜工程とを備え、
前記エッチング工程と第１パージ工程とを含む工程を２回以上連続して実施する半導体装置の製造方法。 Loading a plurality of substrates having an insulator surface and a semiconductor surface on a surface thereof onto a substrate holder and transporting the substrate into a processing chamber;
While supplying a hydrogen-containing gas and a chlorine-containing gas from one end side of the substrate holder transported into the processing chamber, exhausting the atmosphere in the processing chamber from the other end side of the substrate holder, An etching process for etching the semiconductor surface;
A hydrogen-containing gas is supplied to the etched substrate from one end of the substrate holder, and the atmosphere in the processing chamber is exhausted from the other end of the substrate holder to remove residual chlorine on the substrate surface. A first purge step,
A silicon-containing gas is supplied from one end side of the substrate holder to the substrate from which the residual chlorine has been removed, and the atmosphere in the processing chamber is exhausted from the other end side of the substrate holder, whereby the semiconductor of the substrate A film forming step of forming a silicon-containing film on the surface,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the step including the etching step and the first purge step is continuously performed twice or more.
前記処理室内に搬送された基板に対し、水素含有ガスと塩素含有ガスとを供給し、前記基板の前記半導体面をエッチングするエッチング工程と、
前記エッチングされた基板に対し、水素含有ガスを供給して基板表面の残留塩素を除去する第１パージ工程と、
前記処理室内へ水素含有ガスを供給しつつ排気する工程と、前記処理室内へ水素含有ガスを供給しつつ排気を停止する工程とを少なくとも１回以上実施するか、又は、前記処理室内へ水素含有ガスを供給しつつ排気する工程と、前記処理室内への前記水素含有ガス供給を停止した状態で排気する工程とを、少なくとも１回以上実施する第２パージ工程と、
前記残留塩素を除去された基板に対し、シリコン含有ガスを供給して前記基板の半導体面にシリコン含有膜を形成する成膜工程とを備え、
前記エッチング工程と第１パージ工程とを含む工程を２回以上連続して実施する半導体装置の製造方法。 Transporting a substrate having an insulator surface and a semiconductor surface on the surface thereof into the processing chamber;
An etching step of supplying a hydrogen-containing gas and a chlorine-containing gas to the substrate transported into the processing chamber, and etching the semiconductor surface of the substrate;
A first purge step of supplying a hydrogen-containing gas to the etched substrate to remove residual chlorine on the substrate surface;
The step of exhausting while supplying the hydrogen-containing gas into the processing chamber and the step of stopping exhausting while supplying the hydrogen-containing gas into the processing chamber are performed at least once or the hydrogen containing gas is contained in the processing chamber A second purge step of performing at least one or more times a step of exhausting while supplying gas, and a step of exhausting in a state where the supply of the hydrogen-containing gas into the processing chamber is stopped;
Forming a silicon-containing film on the semiconductor surface of the substrate by supplying a silicon-containing gas to the substrate from which the residual chlorine has been removed,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the step including the etching step and the first purge step is continuously performed twice or more.
前記処理室内へ水素含有ガスと塩素含有ガスとを供給するエッチングガス供給部と、
前記処理室内へ基板表面の残留塩素を除去する水素含有ガスを供給するパージガス供給部と、
前記処理室内へシリコン含有ガスを供給する成膜ガス供給部と、
前記エッチングガス供給部から水素含有ガスと塩素含有ガスとを供給するエッチング工程と前記パージガス供給部から水素含有ガスを供給する第１パージ工程とを含む工程を２回以上連続して実施し、その後、前記成膜ガス供給部からシリコン含有ガスを供給する成膜工程を実施するよう制御する制御部と、
を有する基板処理装置。 A processing chamber for processing a substrate having an insulator surface and a semiconductor surface on the surface;
An etching gas supply unit for supplying a hydrogen-containing gas and a chlorine-containing gas into the processing chamber;
A purge gas supply unit for supplying a hydrogen-containing gas for removing residual chlorine on the substrate surface into the processing chamber;
A film forming gas supply unit for supplying a silicon-containing gas into the processing chamber;
A process including an etching process for supplying a hydrogen-containing gas and a chlorine-containing gas from the etching gas supply unit and a first purge process for supplying a hydrogen-containing gas from the purge gas supply unit are continuously performed twice or more, and then A control unit that controls to perform a film forming step of supplying a silicon-containing gas from the film forming gas supply unit;
A substrate processing apparatus.
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