JP2014067796A5 - - Google Patents

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半導体装置の製造方法、基板処理方法及び基板処理装置Semiconductor device manufacturing method, substrate processing method, and substrate processing apparatus

本発明は、半導体装置の製造方法、基板処理方法及び基板処理装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device manufacturing method , a substrate processing method, and a substrate processing apparatus.

例えばDRAMやIC等の半導体装置の製造工程の一工程として、シリコンウエハ等の基板上に、例えば、a−Si(アモルファスシリコン)膜を形成する基板処理工程が行われることがある。係る基板処理工程では、処理室内に基板を搬入する工程と、シリコン含有ガスと塩素含有ガスとを基板上に供給する工程と、処理室内から基板を搬出する工程と、が実施される。   For example, a substrate processing step of forming, for example, an a-Si (amorphous silicon) film on a substrate such as a silicon wafer may be performed as one step of a manufacturing process of a semiconductor device such as a DRAM or an IC. In such a substrate processing step, a step of loading the substrate into the processing chamber, a step of supplying a silicon-containing gas and a chlorine-containing gas onto the substrate, and a step of unloading the substrate from the processing chamber are performed.

特開2011−119644JP2011-119644A

しかしながら、上述した手法を用いても、所望の膜が形成できないという問題があった。   However, there is a problem that a desired film cannot be formed even if the above-described method is used.

本発明の一態様によれば、処理室内で基板を処理する半導体装置の製造方法であって、前記基板に対し塩素含有ガスを供給する工程と、前記塩素含有ガスが供給された基板に対しシリコン含有ガスを供給する工程と、を複数回繰り返し行う第一基板処理工程と、該第一基板処理工程が施された基板に対し、シリコン含有ガスを供給する第二基板処理工程と、を備える半導体装置の製造方法が提供される。 According to one aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device for processing a substrate in a processing chamber, and supplying the chlorine-containing Yuga scan relative to said substrate, said chlorine-containing Yuga scan is supplied A step of supplying a silicon-containing gas to the substrate, a first substrate processing step of repeatedly performing a plurality of times, and a second substrate processing step of supplying a silicon-containing gas to the substrate subjected to the first substrate processing step. , A method for manufacturing a semiconductor device is provided.

本発明の他の態様によれば、基板を処理する処理室を備える基板処理装置であって、前記基板に対し塩素含有ガスを供給する塩素含有ガス供給部と、前記基板に対しシリコン含有ガスを供給するシリコン含有ガス供給部と、少なくとも前記塩素含有ガス供給部と、前記シリコン含有ガス供給部とを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記基板に対し塩素含有ガスを供給し、前記塩素含有ガスが供給された基板に対しシリコン含有ガスを供給することを複数回繰り返し行った後に、前記基板に対し、シリコン含有ガスを供給するよう前記塩素含有ガス供給部及び前記シリコン含有ガス供給部を制御する基板処理装置が提供される。   According to another aspect of the present invention, there is provided a substrate processing apparatus including a processing chamber for processing a substrate, wherein a chlorine-containing gas supply unit that supplies a chlorine-containing gas to the substrate, and a silicon-containing gas to the substrate. A silicon-containing gas supply unit for supplying, a control unit for controlling at least the chlorine-containing gas supply unit, and the silicon-containing gas supply unit, wherein the control unit supplies a chlorine-containing gas to the substrate. The chlorine-containing gas supply unit and the silicon-containing gas are supplied so that the silicon-containing gas is supplied to the substrate after repeatedly supplying the silicon-containing gas to the substrate supplied with the chlorine-containing gas a plurality of times. A substrate processing apparatus for controlling a supply unit is provided.

本発明に係る半導体装置の製造方法、基板処理方法及び基板処理装置によれば、所望の膜を形成することができる。 According to the semiconductor device manufacturing method , substrate processing method, and substrate processing apparatus of the present invention, a desired film can be formed.

本発明の一実施形態で好適に用いられる基板処理装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the substrate processing apparatus used suitably by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態で好適に用いられる基板処理装置が備える処理炉の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the processing furnace with which the substrate processing apparatus used suitably by one Embodiment of this invention is provided. 本実施形態の一実施形態に係る基板処理工程のフロー図である。It is a flowchart of the substrate processing process which concerns on one Embodiment of this embodiment. 本発明の一実施形態における効果を示すグラフである。It is a graph which shows the effect in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態と比較例との関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between one Embodiment of this invention and a comparative example. 本発明の一実施形態におけるデポレート時間と膜厚の関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between the deposition time and film thickness in one Embodiment of this invention. 比較例としてのデポレート時間と膜厚の関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between the deposition time as a comparative example, and a film thickness.

<本発明の一実施形態>
以下に、本発明の一実施形態について説明する。
<One Embodiment of the Present Invention>
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described.

(1)基板処理装置の構成
まず、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置101の構成例について、図1を用いて説明する。図1は、本発明の一実施形態で好適に用いられる基板処理装置の概略構成図である。図1に示すように、本実施形態にかかる基板処理装置101は、筐体111を備えている。シリコン等で構成されるウエハ(基板)200を筐体111内外へ搬送するには、複数枚のウエハ200を収納するウエハキャリア(基板収納容器)としてのカセット110が使用される。筐体111内側の前方(図中の右側)には、カセットステージ(基板収納容器受渡し台)114が設けられている。カセット110は、図示しない工程内搬送装置によってカセットステージ114上に載置され、また、カセットステージ114上から筐体111外へ搬出されるように構成されている。
(1) Configuration of Substrate Processing Apparatus First, a configuration example of a substrate processing apparatus 101 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a substrate processing apparatus suitably used in an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the substrate processing apparatus 101 according to the present embodiment includes a housing 111. In order to transport a wafer (substrate) 200 made of silicon or the like into or out of the casing 111, a cassette 110 as a wafer carrier (substrate storage container) that stores a plurality of wafers 200 is used. A cassette stage (substrate storage container delivery table) 114 is provided in front of the housing 111 (on the right side in the drawing). The cassette 110 is placed on the cassette stage 114 by an in-process transfer device (not shown), and is carried out of the casing 111 from the cassette stage 114.

カセット110は、工程内搬送装置によって、カセット110内のウエハ200が垂直姿勢となり、カセット110のウエハ出し入れ口が上方向を向くように、カセットステージ114上に載置される。カセットステージ114は、カセット110を筐体111の後方に向けて縦方向に90°回転させ、カセット110内のウエハ200を水平姿勢とさせ、カセット110のウエハ出し入れ口を筐体111内の後方を向かせることが可能なように構成されている。   The cassette 110 is placed on the cassette stage 114 so that the wafer 200 in the cassette 110 is in a vertical posture and the wafer loading / unloading port of the cassette 110 faces upward by the in-process transfer device. The cassette stage 114 rotates the cassette 110 90 degrees in the vertical direction toward the rear of the casing 111 to bring the wafer 200 in the cassette 110 into a horizontal posture, and the wafer loading / unloading port of the cassette 110 is placed behind the casing 111. It is configured to be able to face.

筐体111内の前後方向の略中央部には、カセット棚(基板収納容器載置棚)105が設置されている。カセット棚105には、複数段、複数列にて複数個のカセット110が保管されるように構成されている。カセット棚105には、後述するウエハ移載機構125の搬送対象となるカセット110が収納される移載棚123が設けられている。また、カセットステージ114の上方には、予備カセット棚107が設けられ、予備的にカセット110を保管するように構成されている。   A cassette shelf (substrate storage container mounting shelf) 105 is installed at a substantially central portion in the front-rear direction in the housing 111. The cassette shelf 105 is configured to store a plurality of cassettes 110 in a plurality of rows and a plurality of rows. The cassette shelf 105 is provided with a transfer shelf 123 in which a cassette 110 to be transferred by a wafer transfer mechanism 125 described later is stored. Further, a preliminary cassette shelf 107 is provided above the cassette stage 114, and is configured to store the cassette 110 in a preliminary manner.

カセットステージ114とカセット棚105との間には、カセット搬送装置(基板収納容器搬送装置)118が設けられている。カセット搬送装置118は、カセット110を保持したまま昇降可能なカセットエレベータ(基板収納容器昇降機構)118aと、カセット110を保持したまま水平移動可能な搬送機構としてのカセット搬送機構(基板収納容器搬送機構)118bと、を備えている。これらカセットエレベータ118aとカセット搬送機構118bとの連携動作により、カセットステージ114、カセット棚105、予備カセット棚107、移載棚123の間で、カセット110を搬送するように構成されている。   A cassette transfer device (substrate container transfer device) 118 is provided between the cassette stage 114 and the cassette shelf 105. The cassette transport device 118 includes a cassette elevator (substrate storage container lifting mechanism) 118a that can be moved up and down while holding the cassette 110, and a cassette transport mechanism (substrate storage container transport mechanism) as a transport mechanism that can move horizontally while holding the cassette 110. 118b. The cassette 110 is transported between the cassette stage 114, the cassette shelf 105, the spare cassette shelf 107, and the transfer shelf 123 by the cooperative operation of the cassette elevator 118a and the cassette transport mechanism 118b.

カセット棚105の後方には、ウエハ移載機構(基板移載機構)125が設けられている。ウエハ移載機構125は、ウエハ200を水平方向に回転ないし直動可能なウエハ移載装置(基板移載装置)125aと、ウエハ移載装置125aを昇降させるウエハ移載装置エレベータ(基板移載装置昇降機構)125bと、を備えている。なお、ウエハ移載装置125aは、ウエハ200を水平姿勢で保持するツイーザ(基板移載用治具)125cを備えている。これらウエハ移載装置125aとウエハ移載装置エレベータ125bとの連携動作により、ウエハ200を移載棚123上のカセット110内からピックアップして後述するボート(基板支持部材)217へ装填(チャージ)したり、ウエハ200をボート217から脱装(ディスチャージ)して移載棚123上のカセット110内へ収納したりするように構成されている。   A wafer transfer mechanism (substrate transfer mechanism) 125 is provided behind the cassette shelf 105. The wafer transfer mechanism 125 includes a wafer transfer device (substrate transfer device) 125a that can rotate or linearly move the wafer 200 in the horizontal direction, and a wafer transfer device elevator (substrate transfer device) that moves the wafer transfer device 125a up and down. Elevating mechanism) 125b. The wafer transfer device 125a includes a tweezer (substrate transfer jig) 125c that holds the wafer 200 in a horizontal posture. By the cooperative operation of the wafer transfer device 125a and the wafer transfer device elevator 125b, the wafer 200 is picked up from the cassette 110 on the transfer shelf 123 and loaded (charged) into a boat (substrate support member) 217 described later. Alternatively, the wafer 200 is detached from the boat 217 (discharged) and stored in the cassette 110 on the transfer shelf 123.

筐体111の後部上方には、処理炉202が設けられている。処理炉202の下端部には開口が設けられ、かかる開口は炉口シャッタ(炉口開閉機構)147により開閉されるように構成されている。なお、処理炉202の構成については後述する。   A processing furnace 202 is provided above the rear portion of the casing 111. An opening is provided at the lower end of the processing furnace 202, and the opening is configured to be opened and closed by a furnace port shutter (furnace port opening / closing mechanism) 147. The configuration of the processing furnace 202 will be described later.

処理炉202の下方には、ボート217を昇降させて処理炉202内外へ搬送する昇降機構としてのボートエレベータ(基板支持部材昇降機構)115が設けられている。ボートエレベータ115の昇降台には、連結具としてのアーム128が設けられている。アーム128上には、ボート217を垂直に支持するとともに、ボートエレベータ115によりボート217が上昇したときに処理炉202の下端部を気密に閉塞する蓋体としてのシールキャップ219が水平姿勢で設けられている。主に、ウエハ移載機構125(ウエハ移載装置125a、ウエハ移載装置エレベータ125b、ツイーザ125c)、ボートエレベータ115、アーム128により、少なくとも1枚のウエハ200を処理室201内外に搬入出する搬入出手段が構成される。   Below the processing furnace 202, a boat elevator (substrate support member lifting mechanism) 115 is provided as a lifting mechanism that lifts and lowers the boat 217 and transports the boat 217 into and out of the processing furnace 202. The elevator 128 of the boat elevator 115 is provided with an arm 128 as a connecting tool. On the arm 128, a seal cap 219 is provided in a horizontal posture as a lid that supports the boat 217 vertically and that hermetically closes the lower end of the processing furnace 202 when the boat 217 is raised by the boat elevator 115. ing. Mainly, loading / unloading of at least one wafer 200 into / out of the processing chamber 201 by the wafer transfer mechanism 125 (wafer transfer device 125a, wafer transfer device elevator 125b, tweezer 125c), boat elevator 115, and arm 128. The exit means is configured.

ボート217は複数本の保持部材を備えており、複数枚(例えば、50枚〜150枚程度)のウエハ200を、水平姿勢で、かつその中心を揃えた状態で垂直方向に整列させて多段に保持するように構成されている。ボート217の詳細な構成については後述する。   The boat 217 includes a plurality of holding members, and a plurality of (for example, about 50 to 150) wafers 200 are aligned in the vertical direction in a horizontal posture and in a state where the centers thereof are aligned in multiple stages. Configured to hold. The detailed configuration of the boat 217 will be described later.

カセット棚105の上方には、供給ファンと防塵フィルタとを備えたクリーンユニット134aが設けられている。クリーンユニット134aは、清浄化した雰囲気であるクリーンエアを筐体111の内部に流通させるように構成されている。   Above the cassette shelf 105, a clean unit 134a having a supply fan and a dustproof filter is provided. The clean unit 134a is configured to circulate clean air, which is a cleaned atmosphere, inside the casing 111.

また、ウエハ移載装置エレベータ125bおよびボートエレベータ115側と反対側である筐体111の左側端部には、クリーンエアを供給するよう供給ファンと防塵フィルタとを備えたクリーンユニット(図示せず)が設置されている。図示しない前記クリーンユニットから吹き出されたクリーンエアは、ウエハ移載装置125a及びボート217の周囲を流通した後に、図示しない排気装置に吸い込まれて、筐体111の外部に排気されるように構成されている。   Further, a clean unit (not shown) provided with a supply fan and a dustproof filter so as to supply clean air to the left end portion of the casing 111 opposite to the wafer transfer device elevator 125b and the boat elevator 115 side. Is installed. Clean air blown out from the clean unit (not shown) is configured to be sucked into an exhaust device (not shown) and exhausted to the outside of the casing 111 after circulating around the wafer transfer device 125a and the boat 217. ing.

次に、本実施形態にかかる基板処理装置101の動作について説明する。   Next, the operation of the substrate processing apparatus 101 according to the present embodiment will be described.

まず、カセット110が、図示しない工程内搬送装置によって、ウエハ200が垂直姿勢となりカセット110のウエハ出し入れ口が上方向を向くように、カセットステージ114上に載置される。その後、カセット110は、カセットステージ114によって、筐体111の後方に向けて縦方向に90°回転させられる。その結果、カセット110内のウエハ200は水平姿勢となり、カセット110のウエハ出し入れ口は筐体111内の後方を向く。   First, the cassette 110 is placed on the cassette stage 114 by an in-process transfer device (not shown) so that the wafer 200 is in a vertical posture and the wafer loading / unloading port of the cassette 110 faces upward. Thereafter, the cassette 110 is rotated 90 ° in the vertical direction toward the rear of the casing 111 by the cassette stage 114. As a result, the wafer 200 in the cassette 110 assumes a horizontal posture, and the wafer loading / unloading port of the cassette 110 faces rearward in the housing 111.

カセット110は、カセット搬送装置118によって、カセット棚105ないし予備カセット棚107の指定された棚位置へ自動的に搬送されて受け渡されて一時的に保管された後、カセット棚105又は予備カセット棚107から移載棚123に移載されるか、もしくは直接移載棚123に搬送される。   The cassette 110 is automatically transported to the designated shelf position of the cassette shelf 105 or the spare cassette shelf 107 by the cassette transporting device 118, delivered, temporarily stored, and then stored in the cassette shelf 105 or the spare cassette shelf. The sample is transferred from 107 to the transfer shelf 123 or directly transferred to the transfer shelf 123.

カセット110が移載棚123に移載されると、ウエハ200は、ウエハ移載装置125aのツイーザ125cによって、ウエハ出し入れ口を通じてカセット110からピックアップされ、ウエハ移載装置125aとウエハ移載装置エレベータ125bとの連続動作によって移載室124の後方にあるボート217に装填(チャージ)される。ボート217にウエハ200を受け渡したウエハ移載機構125は、カセット110に戻り、次のウエハ200をボート217に装填する。   When the cassette 110 is transferred to the transfer shelf 123, the wafer 200 is picked up from the cassette 110 through the wafer loading / unloading port by the tweezer 125c of the wafer transfer device 125a, and the wafer transfer device 125a and the wafer transfer device elevator 125b are picked up. Are loaded (charged) into the boat 217 behind the transfer chamber 124. The wafer transfer mechanism 125 that has transferred the wafer 200 to the boat 217 returns to the cassette 110 and loads the next wafer 200 into the boat 217.

予め指定された枚数のウエハ200がボート217に装填されると、炉口シャッタ147によって閉じられていた処理炉202の下端部が、炉口シャッタ147によって開放される。続いて、シールキャップ219がボートエレベータ115によって上昇されることにより、ウエハ200群を保持したボート217が処理炉202内へ搬入(ローディング)される。ローディング後は、処理炉202にてウエハ200に任意の処理が実施される。かかる処理については後述する。処理後は、ウエハ200およびカセット110は、上述の手順とは逆の手順で筐体111の外部へ払出される。   When a predetermined number of wafers 200 are loaded into the boat 217, the lower end of the processing furnace 202 closed by the furnace port shutter 147 is opened by the furnace port shutter 147. Subsequently, when the seal cap 219 is raised by the boat elevator 115, the boat 217 holding the wafer 200 group is loaded into the processing furnace 202. After loading, arbitrary processing is performed on the wafer 200 in the processing furnace 202. Such processing will be described later. After the processing, the wafer 200 and the cassette 110 are discharged to the outside of the casing 111 by a procedure reverse to the above procedure.

(2)処理炉の構成
続いて、本実施形態にかかる処理炉202の構成について、図2を用いて説明する。図2は、本発明の一実施形態で好適に用いられる基板処理装置101が備える処理炉202の概略構成図である。
(2) Configuration of Processing Furnace Next, the configuration of the processing furnace 202 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a processing furnace 202 included in the substrate processing apparatus 101 that is preferably used in an embodiment of the present invention.

図2に示すように、処理炉202は、反応管としてのプロセスチューブ203を備えている。プロセスチューブ203は、内部反応管としてのインナーチューブ204と、その外側に設けられた外部反応管としてのアウターチューブ205と、を備えている。インナーチューブ204は、例えば石英(SiO)または炭化シリコン(SiC)等の耐熱性材料により構成されている。インナーチューブ204は、上端及び下端が開口した円筒形状に形成されている。インナーチューブ204内の筒中空部には、基板としてのウエハ200を処理する処理室201が形成されている。アウターチューブ205は、インナーチューブ204と同心円状に設けられている。アウターチューブ205は、内径がインナーチューブ204の外径よりも大きく、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されている。アウターチューブ205は、例えば石英または炭化シリコン等の耐熱性材料により構成されている。 As shown in FIG. 2, the processing furnace 202 includes a process tube 203 as a reaction tube. The process tube 203 includes an inner tube 204 as an internal reaction tube and an outer tube 205 as an external reaction tube provided on the outside thereof. The inner tube 204 is made of a heat resistant material such as quartz (SiO 2 ) or silicon carbide (SiC). The inner tube 204 is formed in a cylindrical shape with an upper end and a lower end opened. A processing chamber 201 for processing a wafer 200 as a substrate is formed in a hollow cylindrical portion in the inner tube 204. The outer tube 205 is provided concentrically with the inner tube 204. The outer tube 205 has an inner diameter larger than the outer diameter of the inner tube 204, is formed in a cylindrical shape with the upper end closed and the lower end opened. The outer tube 205 is made of a heat resistant material such as quartz or silicon carbide.

アウターチューブ205の下方には、アウターチューブ205と同心円状にマニホールド209が配設されている。マニホールド209は、例えばステンレス等により構成されている。マニホールド209は、上端及び下端が開口した円筒形状に形成されている。マニホールド209は、インナーチューブ204の下端部とアウターチューブ205の下端部とにそれぞれ係合している。マニホールド209は、インナーチューブ204の下端部とアウターチューブ205の下端部とをそれぞれ支持するように設けられている。なお、マニホールド209とアウターチューブ205との間には、シール部材としてのOリング220aが設けられている。マニホールド209がヒータベース251に支持されることにより、プロセスチューブ203は垂直に据え付けられた状態となっている。主に、プロセスチューブ203とマニホールド209とにより反応容器が形成される。   A manifold 209 is disposed below the outer tube 205 concentrically with the outer tube 205. The manifold 209 is made of, for example, stainless steel. The manifold 209 is formed in a cylindrical shape with an upper end and a lower end opened. The manifold 209 is engaged with the lower end portion of the inner tube 204 and the lower end portion of the outer tube 205, respectively. The manifold 209 is provided so as to support the lower end portion of the inner tube 204 and the lower end portion of the outer tube 205. An O-ring 220a as a seal member is provided between the manifold 209 and the outer tube 205. By supporting the manifold 209 on the heater base 251, the process tube 203 is installed vertically. A reaction vessel is mainly formed by the process tube 203 and the manifold 209.

処理室201内には、基板保持具としてのボート217が、マニホールド209の下端開口の下方側から搬入されるように構成されている。ボート217は、複数枚の基板としてのウエハ200を、水平姿勢であって互いに中心を揃えた状態で、所定の間隔で配列させて保持するように構成されている。ボート217は、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料から構成されている。ボート217の下部には、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いる。断熱板216は、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料から構成されており、ヒータ206からマニホールド209への熱伝導を抑制する。   A boat 217 as a substrate holder is loaded into the processing chamber 201 from below the lower end opening of the manifold 209. The boat 217 is configured to hold the wafers 200 as a plurality of substrates in a horizontal posture and aligned at predetermined intervals in a state where the centers are aligned with each other. The boat 217 is made of a heat resistant material such as quartz or silicon carbide. Below the boat 217, a plurality of heat insulating plates 216 as disk-shaped heat insulating members are arranged in multiple stages in a horizontal posture. The heat insulating plate 216 is made of a heat resistant material such as quartz or silicon carbide, and suppresses heat conduction from the heater 206 to the manifold 209.

マニホールド209の下端開口には、反応容器を気密に閉塞することが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、例えばステンレス等の金属から構成されており、円盤状に形成されている。シールキャップ219の上面には、マニホールド209の下端と接合するシール部材としてのOリング220bが設けられている。シールキャップ219は、マニホールド209の下端に、反応容器の垂直方向下側から当接するように構成されている。   At the lower end opening of the manifold 209, a seal cap 219 is provided as a furnace port lid capable of airtightly closing the reaction vessel. The seal cap 219 is made of, for example, a metal such as stainless steel and is formed in a disk shape. On the upper surface of the seal cap 219, an O-ring 220b is provided as a seal member that is joined to the lower end of the manifold 209. The seal cap 219 is configured to contact the lower end of the manifold 209 from the lower side in the vertical direction of the reaction vessel.

シールキャップ219の下方(すなわち処理室201側とは反対側)には、ボート217を回転させる回転機構254が設けられている。回転機構254が備える回転軸255は、シールキャップ219を貫通するように設けられている。回転軸255の上端部は、ボート217を下方から支持している。したがって、回転機構254を作動させることにより、ボート217及びウエハ200を処理室201内で回転させることが可能である。また、この回転軸255を通してパージガス(N等)を流すこともできる。 A rotation mechanism 254 for rotating the boat 217 is provided below the seal cap 219 (that is, on the side opposite to the processing chamber 201 side). A rotation shaft 255 provided in the rotation mechanism 254 is provided so as to penetrate the seal cap 219. The upper end of the rotating shaft 255 supports the boat 217 from below. Therefore, the boat 217 and the wafer 200 can be rotated in the processing chamber 201 by operating the rotation mechanism 254. Further, a purge gas (N 2 or the like) can be flowed through the rotating shaft 255.

シールキャップ219は、プロセスチューブ203の外部に垂直に設けられた昇降機構としてのボートエレベータ115によって、垂直方向に昇降されるように構成されている。ボートエレベータ115を作動させることにより、ボート217を処理室201内外へ搬送(ボートローディング或いはアンローディング)させることが可能である。   The seal cap 219 is configured to be lifted and lowered in the vertical direction by a boat elevator 115 as a lifting mechanism provided vertically outside the process tube 203. By operating the boat elevator 115, the boat 217 can be transported (boat loading or unloading) into and out of the processing chamber 201.

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いる。駆動制御部237は、回転機構254及びボートエレベータ115が所望のタイミングで所望の動作をするように制御する。   A drive control unit 237 is electrically connected to the rotation mechanism 254 and the boat elevator 115. The drive control unit 237 controls the rotation mechanism 254 and the boat elevator 115 to perform a desired operation at a desired timing.

プロセスチューブ203の外側には、プロセスチューブ203と同心円状に処理室201内を加熱する加熱機構としてのヒータ206が設けられている。ヒータ206は円筒形状であり、保持板としてのヒータベース251に支持されている。ヒータベース251は、マニホールド209を支持するように構成されている。   A heater 206 as a heating mechanism for heating the inside of the processing chamber 201 concentrically with the process tube 203 is provided outside the process tube 203. The heater 206 has a cylindrical shape and is supported by a heater base 251 as a holding plate. The heater base 251 is configured to support the manifold 209.

プロセスチューブ203内には、温度検出器としての温度センサ263が設置されている。ヒータ206と温度センサ263とには、温度制御部238が電気的に接続されている。温度制御部238は、温度センサ263により検出された温度情報に基づいて、処理室201内の温度が所望のタイミングで所望の温度分布となるように、ヒータ206への通電具合を制御する。   A temperature sensor 263 is installed in the process tube 203 as a temperature detector. A temperature controller 238 is electrically connected to the heater 206 and the temperature sensor 263. Based on the temperature information detected by the temperature sensor 263, the temperature control unit 238 controls the energization of the heater 206 so that the temperature in the processing chamber 201 becomes a desired temperature distribution at a desired timing.

シールキャップ219には、第1ガス供給ノズル230aと第2ガス供給ノズル230bとがそれぞれ鉛直方向に貫通するように設けられている。第1ガス供給ノズル230aの下流端及び第2ガス供給ノズル230bの下流端は、それぞれインナーチューブ204の下方に開口しており、インナーチューブ204内に下方から上方に向けてガスを供給するように構成されている。第1ガス供給ノズル230aの上流端には、シリコン(Si)含有ガス及び不活性ガスを供給する第1ガス供給管270aの下流端が接続されている。また、第2ガス供給ノズル230bの上流端には、不活性ガスを供給する第2ガス供給管270bの下流端が接続されている。   The seal cap 219 is provided with a first gas supply nozzle 230a and a second gas supply nozzle 230b so as to penetrate in the vertical direction. The downstream end of the first gas supply nozzle 230a and the downstream end of the second gas supply nozzle 230b are respectively opened below the inner tube 204 so that gas is supplied into the inner tube 204 from below to above. It is configured. The upstream end of the first gas supply nozzle 230a is connected to the downstream end of a first gas supply pipe 270a that supplies a silicon (Si) -containing gas and an inert gas. The downstream end of the second gas supply pipe 270b that supplies the inert gas is connected to the upstream end of the second gas supply nozzle 230b.

第1ガス供給管270aの上流側には、塩素含有ガスとしてのジクロロシラン(SiHCl)ガスを供給する塩素含有ガス供給管271、シリコン含有ガスとしてのジシラン(Si)ガスを供給するシリコン含有ガス供給管272、及びパージガス或いはキャリアガスとしての不活性ガスとして例えば、窒素(N)ガスを供給する第1不活性ガス供給管273の下流端が接続されている。塩素含有ガス供給管271には、上流側から順に、ジクロロシランガス供給源271a、流量制御部としてのマスフローコントローラ271b、バルブ271cが設けられている。シリコン含有ガス供給管272には、上流側から順に、ジシランガス供給源272a、マスフローコントローラ272b、バルブ272cが設けられている。第1不活性ガス供給管273には、上流側から順に、窒素ガス等の不活性ガスの供給源としての第1不活性ガス供給源273a、マスフローコントローラ273b、バルブ273cが設けられている。なお、第1不活性ガス供給管273から供給される不活性ガスは、処理室201内をパージするパージガスや、シリコン含有ガスを希釈して運搬するキャリアガスとして機能する。 Upstream of the first gas supply pipe 270a is a chlorine-containing gas supply pipe 271 that supplies dichlorosilane (SiH 2 Cl 2 ) gas as a chlorine-containing gas, and disilane (Si 2 H 6 ) gas as a silicon-containing gas. A silicon-containing gas supply pipe 272 to be supplied and a downstream end of a first inert gas supply pipe 273 that supplies, for example, nitrogen (N 2 ) gas as an inert gas as a purge gas or a carrier gas are connected. The chlorine-containing gas supply pipe 271 is provided with a dichlorosilane gas supply source 271a, a mass flow controller 271b as a flow rate control unit, and a valve 271c in this order from the upstream side. The silicon-containing gas supply pipe 272 is provided with a disilane gas supply source 272a, a mass flow controller 272b, and a valve 272c in this order from the upstream side. The first inert gas supply pipe 273 is provided with a first inert gas supply source 273a, a mass flow controller 273b, and a valve 273c as a supply source of an inert gas such as nitrogen gas in order from the upstream side. The inert gas supplied from the first inert gas supply pipe 273 functions as a purge gas for purging the inside of the processing chamber 201 or a carrier gas for diluting and transporting the silicon-containing gas.

第2ガス供給管270bの上流側には、不活性ガスとしての窒素(N)ガスを供給する第2不活性ガス供給管274の下流端が接続されている。第2不活性ガス供給管274には、上流側から順に、窒素ガス等の不活性ガスの供給源としての第2不活性ガス供給源274a、マスフローコントローラ274b、バルブ274cが設けられている。なお、第2不活性ガス供給管274から供給される不活性ガスは、処理室201内をパージするパージガスとして機能する。 A downstream end of a second inert gas supply pipe 274 that supplies nitrogen (N 2 ) gas as an inert gas is connected to the upstream side of the second gas supply pipe 270b. The second inert gas supply pipe 274 is provided with a second inert gas supply source 274a, a mass flow controller 274b, and a valve 274c as an inert gas supply source such as nitrogen gas in order from the upstream side. Note that the inert gas supplied from the second inert gas supply pipe 274 functions as a purge gas for purging the inside of the processing chamber 201.

主に、第1ガス供給ノズル230a、第1ガス供給管270a、塩素含有ガス供給管271、シリコン含有ガス供給管272、ジクロロシランガス供給源271a、ジシランガス供給源272a、マスフローコントローラ271b,272b、バルブ271c,272cにより成膜ガス供給系が構成される。また、主に、第1ガス供給ノズル230a、第2ガス供給ノズル230b、第1ガス供給管270a、第2ガス供給管270b、第1不活性ガス供給管273、第2不活性ガス供給管274、第1不活性ガス供給源273a,第2不活性ガス供給源274a、マスフローコントローラ273b,274b、バルブ273c,274cにより不活性ガス供給系が構成される。また、主に、成膜ガス供給系、不活性ガス供給系により、本実施形態に係るガス供給系が構成される。   Mainly, the first gas supply nozzle 230a, the first gas supply pipe 270a, the chlorine-containing gas supply pipe 271, the silicon-containing gas supply pipe 272, the dichlorosilane gas supply source 271a, the disilane gas supply source 272a, the mass flow controllers 271b and 272b, and the valve 271c. , 272c constitute a film forming gas supply system. The first gas supply nozzle 230a, the second gas supply nozzle 230b, the first gas supply pipe 270a, the second gas supply pipe 270b, the first inert gas supply pipe 273, and the second inert gas supply pipe 274 are mainly used. The first inert gas supply source 273a, the second inert gas supply source 274a, the mass flow controllers 273b and 274b, and the valves 273c and 274c constitute an inert gas supply system. In addition, the gas supply system according to this embodiment is mainly configured by the film forming gas supply system and the inert gas supply system.

なお、上述のガス供給系の各構成部品には、ガス流量制御部235が電気的に接続されている。ガス流量制御部235は、ガス供給系の各構成部品が、所望のタイミングで所望の動作をするよう制御する。   A gas flow rate controller 235 is electrically connected to each component of the gas supply system described above. The gas flow rate control unit 235 controls each component of the gas supply system to perform a desired operation at a desired timing.

マニホールド209の側面部には、処理室201内を排気するガス排気管231が設けられている。ガス排気管231は、マニホールド209の側面部を貫通しており、インナーチューブ204とアウターチューブ205との隙間によって形成される筒状空間250の下端部に連通している。ガス排気管231の下流側(マニホールド209との接続側と反対側)には、上流側から順に、圧力検出器としての圧力センサ245、圧力調整装置としてのAPC(Auto Pressure Contoroller)バルブ242、真空ポンプ246が設けられている。主に、ガス排気管231、圧力センサ245、APCバルブ242及び真空ポンプ246により、本実施形態に係る排気系が構成される。   A gas exhaust pipe 231 for exhausting the inside of the processing chamber 201 is provided on the side surface of the manifold 209. The gas exhaust pipe 231 passes through the side surface portion of the manifold 209 and communicates with the lower end portion of the cylindrical space 250 formed by a gap between the inner tube 204 and the outer tube 205. A pressure sensor 245 as a pressure detector, an APC (Auto Pressure Controller) valve 242 as a pressure adjusting device, and a vacuum are provided on the downstream side of the gas exhaust pipe 231 (on the side opposite to the connection side with the manifold 209). A pump 246 is provided. The exhaust system according to this embodiment is mainly configured by the gas exhaust pipe 231, the pressure sensor 245, the APC valve 242, and the vacuum pump 246.

なお、圧力センサ245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いる。圧力制御部236は、圧力センサ245により検知した圧力情報に基づいて、処理室201内の圧力が所望のタイミングにて所望の圧力(真空度)となるように、APCバルブ242の開度を制御する。   Note that a pressure control unit 236 is electrically connected to the pressure sensor 245 and the APC valve 242. Based on the pressure information detected by the pressure sensor 245, the pressure control unit 236 controls the opening degree of the APC valve 242 so that the pressure in the processing chamber 201 becomes a desired pressure (degree of vacuum) at a desired timing. To do.

ガス流量制御部235、圧力制御部236、駆動制御部237及び温度制御部238は、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。主に、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及び主制御部239により、本実施形態に係る制御部としてのコントローラ240が構成されている。   The gas flow rate control unit 235, the pressure control unit 236, the drive control unit 237, and the temperature control unit 238 are electrically connected to a main control unit 239 that controls the entire substrate processing apparatus 101. A controller 240 as a control unit according to the present embodiment is mainly configured by the gas flow rate control unit 235, the pressure control unit 236, the drive control unit 237, the temperature control unit 238, and the main control unit 239.

(3)基板処理工程
続いて、DRAMやIC等の半導体装置の製造工程の一工程として実施される基板処理工程について、主に図2及び3を用いて説明する。図3は、本実施形態の一実施形態に係る基板処理工程のフロー図である。
係る基板処理工程では、ウエハ200に対し塩素含有ガスを供給するステップと、塩素含有ガスが供給されたウエハ200に対しシリコン含有ガスを供給するステップとを複数回繰り返し行う処理工程と、該処理工程が施されたウエハ200に対し、シリコン含有ガスを供給する処理工程と、を備える。
例えば、ウエハ200に対し塩素含有ガスを供給するステップと、塩素含有ガスが供給されたウエハ200に対しシリコン含有ガスを供給するステップとを複数回繰り返し行い、ウエハ200に対し、アモルファス(非晶質)シリコン体若しくは第一アモルファスシリコン膜を形成する処理工程と、該処理工程が施されたウエハ200に対し、シリコン含有ガスを供給し、ウエハ200上若しくはアモルファスシリコン体、又は、第一アモルファスシリコン膜に対し、第二アモルファスシリコン膜を形成する第二基板処理工程と、を備える。
具体的には、例えば、上述の基板処理装置101を用い、ウエハ200上にアモルファスシリコン膜を形成する。以下の説明において、基板処理装置101を構成する各部の動作はコントローラ240によって制御される。
(3) Substrate Processing Step Next, a substrate processing step that is performed as a step of manufacturing a semiconductor device such as a DRAM or an IC will be described mainly with reference to FIGS. FIG. 3 is a flowchart of a substrate processing process according to an embodiment of the present embodiment.
In such a substrate processing step, and supplying the chlorine-containing Yuga scan to the wafer 200, the treatment step is repeated a plurality of times and supplying a silicon-containing gas to the wafer 200 to the chlorine-containing Yuga scan is supplied And a processing step of supplying a silicon-containing gas to the wafer 200 that has been subjected to the processing step.
For example, a step of supplying a chlorine-containing gas to the wafer 200 and a step of supplying a silicon-containing gas to the wafer 200 to which the chlorine-containing gas is supplied are repeated a plurality of times, and the wafer 200 is amorphous (amorphous). ) A process for forming a silicon body or a first amorphous silicon film, and a silicon-containing gas is supplied to the wafer 200 that has been subjected to the process, so that the wafer 200 or the amorphous silicon body or the first amorphous silicon film is supplied. On the other hand, a second substrate processing step of forming a second amorphous silicon film is provided.
Specifically, for example, an amorphous silicon film is formed on the wafer 200 using the substrate processing apparatus 101 described above. In the following description, the operation of each part constituting the substrate processing apparatus 101 is controlled by the controller 240.

(ウエハ搬入工程(S1、S2))
ず、ボートエレベータ115によりシールキャップ219を下降させ、マニホールド209の下端を開口させる。そして、処理対象のウエハ200、例えば、複数枚のウエハ200を、ボート217に搬送し、装填(ウエハチャージ:S1)する。そして、複数枚のウエハ200を支持したボート217を、ボートエレベータ115によって上昇させて、処理室201内に搬入(ボートロード:S)する。そして、マニホールド209の下端開口部を、Oリング220bを介してシールキャップ219によりシールする。
(Wafer carry-in process (S1, S2))
Also not a, the seal cap 219 is lowered by the baud preparative elevator 115, thereby opening the lower end of the manifold 209. Then, the wafers 200 to be processed, for example, a plurality of wafers 200 are transferred to the boat 217 and loaded (wafer charge: S1). Then, the boat 217 supporting the plurality of wafers 200 is lifted by the boat elevator 115 and loaded into the processing chamber 201 (boat loading: S 2 ). Then, the lower end opening of the manifold 209 is sealed by the seal cap 219 via the O-ring 220b.

なお、処理対象のウエハ200表面には、例えば大気中の酸素成分に曝される等により自然酸化膜としてのSiO膜が予め形成されている。成膜の下地面に形成されたSiO膜は、薄膜の成長が開始される迄の時間を増大させる要因となる。すなわち、成膜初期では、基板表面上に薄膜が堆積されるのに時間的な遅れを発生する。この成膜されない時間をインキュベーションタイムとも呼ぶが、成膜の下地面に形成されたSiO膜は、薄膜の成長が開始される迄のインキュベーションタイムを増大させる要因となる。 Note that a SiO 2 film as a natural oxide film is formed in advance on the surface of the wafer 200 to be processed, for example, by being exposed to an oxygen component in the atmosphere. The SiO 2 film formed on the lower ground of the film becomes a factor that increases the time until the growth of the thin film is started. In other words, at the initial stage of film formation, a time delay occurs when a thin film is deposited on the substrate surface. Although the time during which the film is not formed is also referred to as an incubation time, the SiO 2 film formed on the lower ground of the film becomes a factor that increases the incubation time until the growth of the thin film is started.

(減圧及び昇温工程(S3、S4、S5、S6))
続いて、真空ポンプ246を作動させ、APCバルブ242を開けることにより、ガス排気管231により処理室201内を真空排気する。この際、処理室201内が所望の圧力(処理圧力)となるように、圧力センサ245で検知(測定)した圧力情報に基づいてAPCバルブ242の開度をフィードバック制御する。また、ヒータ206を通電加熱してウエハ200表面の温度を昇温する。この際、処理室201内が所望の温度(処理温度)となるように、温度センサ263により検出された温度情報に基づいてヒータ206への通電量をフィードバック制御し、ウエハ200を温める。また、回転機構254を作動させ、ウエハ200の回転を開始させる。その際、バルブ274を開き、回転機構254の軸部からパージガス(N)を流し、ボート217及びウエハ200を回転させながら真空引きする。処理室201内の圧力調整、温度調整及びウエハ200の回転は、後述する第2の成膜工程が完了した後(S20)まで継続する。
(Decompression and temperature raising step (S3, S4, S5, S6))
Subsequently, the vacuum pump 246 is operated and the APC valve 242 is opened, whereby the inside of the processing chamber 201 is evacuated through the gas exhaust pipe 231. At this time, the opening degree of the APC valve 242 is feedback controlled based on the pressure information detected (measured) by the pressure sensor 245 so that the inside of the processing chamber 201 becomes a desired pressure (processing pressure). Further, the heater 206 is energized and heated to raise the temperature of the wafer 200 surface. At this time, the energization amount to the heater 206 is feedback controlled based on the temperature information detected by the temperature sensor 263 so that the inside of the processing chamber 201 becomes a desired temperature (processing temperature), and the wafer 200 is heated. Further, the rotation mechanism 254 is operated to start the rotation of the wafer 200. At that time, the valve 274 c is opened, purge gas (N 2 ) is allowed to flow from the shaft portion of the rotation mechanism 254, and the boat 217 and the wafer 200 are evacuated while rotating. The pressure adjustment, temperature adjustment, and rotation of the wafer 200 in the processing chamber 201 are continued until the second film forming process described later is completed (S20).

(第1の成膜工程、第1−1の処理工程(S7))
続いて、バルブ271c,273cを開き、マスフローコントローラ271bにより流量調整された塩素含有ガスとしてのジクロロシラン(SiHCl)ガスあるいは、元素Clを含む塩素含有ガスを処理室201内に供給する。元素Clを含む塩素含有ガスとしては、好適には、元素Clと元素Siを含む塩素およびシリコン含有ガスを供給すると良い。
(First Film Formation Step, 1-1 Processing Step (S7))
Subsequently, the valves 271 c and 273 c are opened, and dichlorosilane (SiH 2 Cl 2 ) gas as a chlorine-containing gas whose flow rate is adjusted by the mass flow controller 271 b or a chlorine-containing gas containing element Cl is supplied into the processing chamber 201. As the chlorine-containing gas containing element Cl, chlorine and silicon-containing gas containing element Cl and element Si are preferably supplied.

処理室201内に供給されたガス(ジクロロシランあるいは塩素含有ガス)は、インナーチューブ204内を下方から上方へと流れ、インナーチューブ204とアウターチューブ205との隙間によって形成される筒状空間250内を上方から下方へ流れた後、ガス排気管231からプロセスチューブ203外へと排出される。ジクロロシランガスあるいは塩素含有ガスが処理室201内を通過する際にウエハ200の表面に接触する。   A gas (dichlorosilane or chlorine-containing gas) supplied into the processing chamber 201 flows from the lower side to the upper side in the inner tube 204, and in the cylindrical space 250 formed by a gap between the inner tube 204 and the outer tube 205. Then, the gas is exhausted from the gas exhaust pipe 231 to the outside of the process tube 203. When the dichlorosilane gas or the chlorine-containing gas passes through the processing chamber 201, it contacts the surface of the wafer 200.

ジクロロシランガスあるいは塩素含有ガス供給時の処理室201内の温度範囲は300〜400℃、圧力範囲は到達圧力〜133Pa、ジクロロシランガスあるいは塩素含有ガス供給流量範囲は0〜1000sccm、N パージガスの流量範囲は0〜1000sccmとし、回転機構軸部からのN パージガスの流量は300sccmが好ましい。例えば、処理温度375℃、圧力40Pa、処理ガスであるジクロロシランガス200sccmを5分間供給する。 The temperature range in the processing chamber 201 when supplying dichlorosilane gas or chlorine-containing gas is 300 to 400 ° C., the pressure range is ultimate pressure to 133 Pa, the dichlorosilane gas or chlorine-containing gas supply flow rate range is 0 to 1000 sccm, and the N 2 purge gas flow rate range. Is preferably 0 to 1000 sccm, and the flow rate of the N 2 purge gas from the rotating mechanism shaft is preferably 300 sccm. For example, a processing temperature of 375 ° C., a pressure of 40 Pa, and a processing gas of dichlorosilane gas of 200 sccm are supplied for 5 minutes.

(パージ工程(S8、S9))
所定の時間が経過して所望の膜厚(厚さが例えば1nm以下)の薄膜がウエハ200上に形成されたら、バルブ271cを閉じ、処理室201内へのジクロロシランガスあるいは塩素含有ガスの供給を停止すると共に、処理室201内の残留ガスをガス排気管231から排気する。なお、バルブ273cを開けたままとすることで、処理室201内からの残留ガスの排出を促すと共に、処理室201内の雰囲気を窒素ガスによりパージする。
(Purge process (S8, S9))
After a predetermined time has passed and a thin film having a desired film thickness (for example, 1 nm or less) is formed on the wafer 200, the valve 271c is closed, and supply of dichlorosilane gas or chlorine-containing gas into the processing chamber 201 is performed. While stopping, the residual gas in the processing chamber 201 is exhausted from the gas exhaust pipe 231. Note that by keeping the valve 273c open, exhaust of residual gas from the processing chamber 201 is promoted, and the atmosphere in the processing chamber 201 is purged with nitrogen gas.

(第1の成膜工程、第1−2の処理工程(S10))
所定の時間が経過して処理室201内からのジクロロシランガスあるいは塩素含有ガスの排出が完了したら、バルブ272c,273cを開き、マスフローコントローラ272bにより流量調整されたシリコン含有ガスとしてのSi(ジシランガスを、第1ガス供給管270aを介して処理室201内に供給する。この時の処理室201内の温度範囲は300〜400℃、圧力範囲は到達圧力〜133Pa、成膜ガス供給流量範囲は0〜500sccm、パージガス(N )の流量範囲は0〜1000sccmで、例えば成膜温度375℃、圧力40Pa、成膜ガス(ジシラン)流量は100sccmとして5分間供給する。
(First Film Formation Step, 1-2 Processing Step (S10))
When the discharge of dichlorosilane gas or chlorine-containing gas from the inside of the processing chamber 201 is completed after a predetermined time has elapsed, the valves 272c and 273c are opened, and Si 2 H 6 (Si 2 H 6 as a silicon-containing gas whose flow rate is adjusted by the mass flow controller 272b ( Disilane ) gas is supplied into the processing chamber 201 through the first gas supply pipe 270a. The temperature range in the processing chamber 201 at this time is 300 to 400 ° C., the pressure range is ultimate pressure to 133 Pa, the deposition gas supply flow rate range is 0 to 500 sccm, and the purge gas (N 2 ) flow rate range is 0 to 1000 sccm. A film forming temperature of 375 ° C., a pressure of 40 Pa, and a film forming gas (disilane) flow rate of 100 sccm are supplied for 5 minutes.

(パージ工程(S11、S12))
その後、処理室201内の残留ガスを排気して(S11)、不活性ガス(例えば、N ガス)で処理室201内及び第1ガス供給管270aをパージする(S12)。
(Purge process (S11, S12))
Thereafter, the residual gas in the processing chamber 201 is exhausted (S11), and the inside of the processing chamber 201 and the first gas supply pipe 270a are purged with an inert gas (for example, N 2 gas) (S12).

処理室201内に供給されたガス(ジシランガス)は、インナーチューブ204内で混合して下方から上方へと流れ、インナーチューブ204とアウターチューブ205との隙間によって形成される筒状空間250内を上方から下方へ流れた後、ガス排気管231からプロセスチューブ203外へと排出される。ジシランガスが処理室201内を通過する際にウエハ200の表面に接触する。   The gas (disilane gas) supplied into the processing chamber 201 is mixed in the inner tube 204 and flows upward from below, and moves upward in the cylindrical space 250 formed by the gap between the inner tube 204 and the outer tube 205. Then, the gas is discharged from the gas exhaust pipe 231 to the outside of the process tube 203. The disilane gas contacts the surface of the wafer 200 as it passes through the processing chamber 201.

前述した第1−1の処理工程と第1−2の処理工程を合わせて1サイクルとして、複数回、所定のサイクル数実施し、基板上に核又は初期薄膜(サイクルシード)を形成する。所定のサイクル数の成膜工程を実施していなければ、再度S7へ戻り第1−1の処理工程、第1−2の処理工程を所定のサイクル数となるまで実施する。具体的には、例えば、アモルファスシリコン体若しくは第一アモルファスシリコン膜がウエハ200上に形成される。すなわち、ウエハ200表面もしくはウエハ200表面に形成されたSiO膜は、アモルファスシリコン体若しくは第一アモルファスシリコン膜に覆われた状態となる。アモルファスシリコン体若しくは第一アモルファスシリコン膜は、ウエハ200上に第二アモルファスシリコン膜を成長させ易くする。 A predetermined number of cycles is performed a plurality of times as one cycle by combining the above-described 1-1 processing steps and 1-2 processing steps, and a nucleus or an initial thin film (cycle seed) is formed on the substrate. If the predetermined number of cycles is not being performed, the process returns to S7 again, and the first and second processing steps are performed until the predetermined number of cycles is reached. Specifically, for example, an amorphous silicon body or a first amorphous silicon film is formed on the wafer 200. That is, the surface of the wafer 200 or the SiO 2 film formed on the surface of the wafer 200 is covered with the amorphous silicon body or the first amorphous silicon film. The amorphous silicon body or the first amorphous silicon film facilitates the growth of the second amorphous silicon film on the wafer 200.

例えば、第1−1の処理工程において、処理ガスとして塩素含有およびシリコン含有ガスを用いた場合には、さらに、第1−2の処理工程において、ウエハ200上に供給されるジシラン中のシリコン原子を結晶核として形成させ易くする。   For example, when chlorine-containing and silicon-containing gases are used as the processing gas in the 1-1 processing step, silicon atoms in disilane supplied onto the wafer 200 in the 1-2 processing step are further used. Are easily formed as crystal nuclei.

(温度調整・安定・パージ工程(S14、S15))
所定のサイクル数の成膜工程を実施していれば、S14へ進み、供給ガス配管及び供給ノズル内のパージ及び、処理室201内の温度調節・温度安定・パージを行う。この場合は、第1成膜工程の成膜圧力以下でパージするのが好ましい。処理室201内を真空引きとN によりパージを繰り返してサイクルパージを行う。サイクルパージの回数は3〜10回が好ましい(S15)。
(Temperature adjustment, stability, purge process (S14 , S15 ))
If a predetermined number of cycles of the film forming process have been performed, the process proceeds to S14, where the purge in the supply gas piping and the supply nozzle and the temperature adjustment, temperature stabilization, and purge in the processing chamber 201 are performed. In this case, it is preferable to purge at a pressure equal to or lower than the film forming pressure in the first film forming step. The inside of the processing chamber 201 is repeatedly evacuated and purged with N 2 to perform a cycle purge. The number of cycle purges is preferably 3 to 10 times (S15).

第2成膜工程の成膜温度にするために、成膜温度調整を実施し、温度を安定させてウエハ200を所望の温度まで熱する。ボート217が回転しているため、ウエハ200の温度を均一にすることが可能である。成膜温度範囲は、第1成膜工程の300〜420℃又は、400〜525℃である。 In order to obtain the film formation temperature in the second film formation step, the film formation temperature is adjusted, the temperature is stabilized, and the wafer 200 is heated to a desired temperature . Since the baud bets 217 is rotating, it is possible to make uniform the temperature of the wafer 200. The film forming temperature range is 300 to 420 ° C. or 400 to 525 ° C. in the first film forming step.

(第2の成膜工程(S16))
第2成膜工程では、第1成膜工程により形成されたウエハ200上の核又は初期成膜上に、例えばSiHやSiのようなシリコン含有ガスを供給し、第二アモルファスシリコン膜を形成する。
成膜条件は、処理室201内の温度範囲は、400〜525℃又は300〜420℃、圧力範囲は、真空到達〜133Pa又は、真空到達〜266Pa、成膜供給ガス流量範囲は、0〜500sccm、パージガス(N)流量範囲は、0〜1000sccmである。
SiHを供給する場合は、一般的に400℃から熱分解が開始される。よって、温度範囲は400〜500℃が好ましい。例えば、成膜温度475℃で圧力は90Pa、SiHのガス供給流量が150sccmで所定の時間供給し、成膜させる。
Si(ジシラン)の場合は、熱分解は300℃以下で開始される。よって、成膜温度が420℃以下で使用するのが好ましい。例えば、成膜温度が375℃、成膜圧力が100Pa、成膜供給ガスが100sccmで所定の時間を供給し、薄膜を形成させる(S16)
(パージ工程(S17、S18))
その後、処理室201内の残留ガスを排気し(S17)、不活性ガス(例えばN)で処理室201内及び供給ノズルをパージする(S18)。
所定の時間が経過して所望の膜厚の第二アモルファスシリコン膜がウエハ200上に形成されたら、バルブ272cを閉じ、処理室201内へのSiH又はSiの供給を停止すると共に、処理室201内の残留ガスをガス排気管231から排気する(S17)。その後、不活性ガス(例えば)で処理室201内及び供給ノズルをパージする。この場合、第2成膜工程の成膜圧力以下でパージするのが好ましい(S18)。
(降温および大気圧復帰工程(S20))
そして、ヒータ206への通電を停止して、処理室201内及びウエハ200を所定温度にまで降温させる。また、バルブ273c、274cを開けたままとすることで、処理室201内からの残留ガスの排出を促すと共に、処理室201内の雰囲気を窒素ガスに置換し、更にAPCバルブ242の開度を調整することで、処理室201内の圧力を大気圧に復帰させる(S20)。また、ウエハ200の回転を停止させる。
(Second film formation step (S16))
In the second film formation step, a silicon-containing gas such as SiH 4 or Si 2 H 6 is supplied onto the nucleus or initial film formation on the wafer 200 formed in the first film formation step, and the second amorphous silicon. A film is formed.
As for the film forming conditions, the temperature range in the processing chamber 201 is 400 to 525 ° C. or 300 to 420 ° C., the pressure range is vacuum reaching to 133 Pa or vacuum reaching to 266 Pa, and the film forming supply gas flow rate range is 0 to 500 sccm. The purge gas (N 2 ) flow rate range is 0 to 1000 sccm.
When supplying SiH 4 , thermal decomposition is generally started from 400 ° C. Therefore, the temperature range is preferably 400 to 500 ° C. For example, a film is formed at a film formation temperature of 475 ° C., a pressure of 90 Pa, and a SiH 4 gas supply flow rate of 150 sccm for a predetermined time.
In the case of Si 2 H 6 (disilane), thermal decomposition is started at 300 ° C. or lower. Therefore, it is preferable that the film forming temperature is 420 ° C. or lower. For example, a thin film is formed by supplying a predetermined time at a film formation temperature of 375 ° C., a film formation pressure of 100 Pa, and a film supply gas of 100 sccm (S16) .
(Purge process (S17, S18))
Thereafter, the residual gas in the processing chamber 201 is exhausted (S17), and the processing chamber 201 and the supply nozzle are purged with an inert gas (for example, N 2 ) (S18).
When the second amorphous silicon film having a desired film thickness is formed on the wafer 200 after a predetermined time has elapsed, the valve 272c is closed, and the supply of SiH 4 or Si 2 H 6 into the processing chamber 201 is stopped. The residual gas in the processing chamber 201 is exhausted from the gas exhaust pipe 231 (S17). Thereafter, purging the processing chamber 201 and the supply nozzles with inert gas (for example N 2). In this case, it is preferable to purge at a pressure equal to or lower than the film forming pressure in the second film forming step (S18).
(Temperature lowering and atmospheric pressure recovery step (S20))
Then, the energization of the heater 206 is stopped, and the temperature in the processing chamber 201 and the wafer 200 is lowered to a predetermined temperature. Further, by keeping the valves 273c and 274c open, the exhaust of the residual gas from the processing chamber 201 is promoted, the atmosphere in the processing chamber 201 is replaced with nitrogen gas, and the opening degree of the APC valve 242 is further increased. By adjusting, the pressure in the processing chamber 201 is returned to the atmospheric pressure (S20). Further, the rotation of the wafer 200 is stopped.

(ボートアンロード工程(S21))
続いて、ボートエレベータ115によりシールキャップ219を下降させて、マニホールド209の下端を開口させるとともに、処理済のウエハ200を保持したボート217を下降させて、処理室201から引き出す(S21:ボートアンロー)。この際、バルブ273c,274cは開けたままとし、反応容器内に窒素ガスを常に流しておくことが好ましい。また、真空ポンプ246による真空排気は継続させたままとし、APCバルブ242の開度を調整して処理室201内の圧力を制御することが好ましい。そして、搬出したボート217から、一定の時間でウエハ200を冷却して、処理済のウエハ200を取り出して(S22:ウエハディスチャージ)、本実施形態にかかる基板処理工程を終了する。
(Boat unloading step (S21))
Subsequently, the seal cap 219 is lowered by the boat elevator 115, causes opening the lower end of the manifold 209, lowers the boat 217 holding the processed wafers 200, draw from the processing chamber 201 (S21: boat en Load ). At this time, it is preferable that the valves 273c and 274c are kept open and nitrogen gas is always allowed to flow into the reaction vessel. Further, it is preferable to control the pressure of the vacuum evacuation by the pump 246 is kept allowed to continue, the opening degree adjustment to the processing chamber 201 of the APC valve 242. Then, the wafer 200 is cooled from the unloaded boat 217 for a certain time, and the processed wafer 200 is taken out (S22: wafer discharge), and the substrate processing process according to the present embodiment is completed.

なお、本実施形態に係る第1−1の処理工程(S7〜9)の処理条件としては、
処理温度:300〜400℃、
ジクロロシランガス又は元素Cl含有ガス供給流量:1〜1000sccm
処理圧力:到達圧力〜133Pa
パージN 流量範囲は0〜1000sccm
ボート回転機構軸部からのN 流量は300sccm
が例示される。
例えば、成膜温度375℃、圧力40Pa、ジクロロシランガス又は元素Cl含有ガス供給流量200sccmを5分間供給する。
In addition, as a process condition of the 1-1 process process (S7-9) which concerns on this embodiment,
Process temperature: 300-400 degreeC,
Dichlorosilane gas or elemental Cl-containing gas supply flow rate: 1-1000 sccm
Processing pressure: Ultimate pressure ~ 133Pa
Purge N 2 flow range is 0 to 1000 sccm
The N 2 flow rate from the boat rotation mechanism shaft is 300 sccm
Is exemplified.
For example, a film formation temperature of 375 ° C., a pressure of 40 Pa, a dichlorosilane gas or elemental Cl-containing gas supply flow rate of 200 sccm is supplied for 5 minutes.

また、本実施形態に係る第1−2の処理工程(S10〜12)の処理条件としては、
処理温度:300〜400℃、
処理圧力:到達圧力〜133Pa
ジシランガス供給流量:0〜500sccm
パージN 流量範囲は0〜1000sccm
示される。
例えば、処理温度375℃、圧力40Pa、成膜ガス(ジシラン)流量100sccmを5分間供給する。
第1成膜工程におけるそれぞれの処理条件を、それぞれの範囲内のある値で一定に維持することで、ウエハ200上に島状の核又は極薄膜が形成される。
Moreover, as a process condition of the 1-2 process process (S10-12) which concerns on this embodiment,
Process temperature: 300-400 degreeC,
Processing pressure: Ultimate pressure ~ 133Pa
Disilane gas supply flow rate: 0 to 500 sccm
Purge N 2 flow range is 0 to 1000 sccm
There are shown examples.
For example, a processing temperature of 375 ° C., a pressure of 40 Pa, and a deposition gas (disilane) flow rate of 100 sccm are supplied for 5 minutes.
By maintaining the respective processing conditions in the first film forming step at a certain value within the respective ranges, island-shaped nuclei or ultrathin films are formed on the wafer 200.

アモルファスシリコン膜が形成されたウエハ200は、DRAMやFlashメモリー、Logic等の工程や後工程に使用され、成膜温度の低温化、例えば、400℃以下や微細化に伴う等の薄膜化への対応が求められている。一般的にアモルファスシリコン膜を形成するガス原料では、例えば525℃以下で、SiH(モノシラン)ガス又は、Si(ジシラン)ガスを使用し、アモルファスシリコン膜を形成する。例えば、SiHガスを使用する場合は、400℃から熱分解が開始され、成膜温度は400〜545℃でa−Si膜を形成する。しかしながら、a−Si膜の膜厚が、例えば、5nm以下のa−Si膜では、形成した薄膜にピンホールが発生し、連続膜を形成することが困難であった。 The wafer 200 on which the amorphous silicon film is formed is used in a process such as a DRAM, a flash memory, and a logic, and a subsequent process, so that the film formation temperature is lowered, for example, 400 ° C. or less and the film is thinned due to miniaturization. Response is required. In general, in a gas raw material for forming an amorphous silicon film, an amorphous silicon film is formed by using SiH 4 (monosilane) gas or Si 2 H 6 (disilane) gas at, for example, 525 ° C. or lower. For example, when SiH 4 gas is used, thermal decomposition starts from 400 ° C., and an a-Si film is formed at a film formation temperature of 400 to 545 ° C. However, if the a-Si film has a thickness of, for example, 5 nm or less, pinholes are generated in the formed thin film, and it is difficult to form a continuous film.

また、ピンホール発生の抑制及び連続膜を形成出来ない理由として、基板上に成膜されない時間領域と、基板上に均一に成膜されない成膜遅れ時間領域があるためと考えられている。
図7は、比較例としてのデポレート時間と膜厚の関係を示すグラフ図である。縦軸はウエハ面内における膜厚を示している。横軸は成膜時間を示している。このように成膜初期では、基板表面上に薄膜が堆積されるのに時間的な遅れを発生する。
この成膜されない時間(インキュベーションタイム)では、基板上に島状の核が形成されていると考えられている。この核の大きさの違いが膜成長に影響し、薄膜のピンホールの発生に影響していた。また、低温にて成膜する場合、成膜温度が例えば400℃以下では、SiHガスの場合、膜が形成されないという問題があった。
In addition, it is considered that there are a time region in which film formation on the substrate is not formed and a film formation delay time region in which film formation is not uniformly performed on the substrate as the reason why the generation of pinholes and the continuous film cannot be formed.
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the deposition time and the film thickness as a comparative example. The vertical axis represents the film thickness in the wafer plane. The horizontal axis represents the film formation time. As described above, in the initial stage of film formation, a time delay occurs when the thin film is deposited on the substrate surface.
It is considered that island-like nuclei are formed on the substrate during this period of no film formation (incubation time). This difference in the size of the nuclei affected the film growth and the generation of pinholes in the thin film. Further, when the film is formed at a low temperature, there is a problem that the film is not formed in the case of SiH 4 gas when the film formation temperature is 400 ° C. or less.

また、SiHの代用のガスとして、Siをガス使用した場合は、成膜温度が低いため、デポレート(成膜速度)が遅くなり、BCl(3塩化ホウ素)による触媒効果が必要とされ、B−Doped Si(ボロンドープシリコン)膜等が用いられる。B−Doped Si膜を用いる場合、B(ボロン)濃度が高いとエッチングレートが低くなり、成膜後の加工が難しくなるという問題があった。また、B拡散による電気特性の影響が懸念されている。 Further, when Si 2 H 6 is used as a substitute gas for SiH 4 , the deposition temperature is low, so that the deposition rate is slow, and the catalytic effect of BCl 3 (boron trichloride) is required. A B-doped Si (boron doped silicon) film or the like is used. When a B-doped Si film is used, there is a problem that if the B (boron) concentration is high, the etching rate is low and processing after film formation becomes difficult. There is also concern about the influence of electrical characteristics due to B diffusion.

これに対し、本実施形態では、前記の第1成膜工程で、ウエハ200に対し異なる2種類の処理ガスとして、例えば、異なる2種類のシリコン含有ガスを交互に供給し、基板上にアモルファスシリコン体若しくは第一アモルファスシリコン膜である、島状のような核及び初期成膜を形成させる。好適には、異なる2種類のシリコン含有ガスの一つに塩素元素を含むシリコン含有ガスを用いる。第1成膜工程で形成される島状のような核の大小は、第2成膜工程での膜形成を大きく左右する。よって、第1成膜工程では、基板の成膜温度の制約と第2成膜工程でどのような膜質や電気特性を持つ膜質及び形成させる膜厚で決定する必要性がある。また、島状のような核の大小の制御がしやすい。また、島状のような核を形成させる他、必要に応じ、或いは、一定の極薄膜、例えば0.1nm以下で初期薄膜を形成させて、第2成膜工程で所定の形成される膜厚を処理することも可能である。   On the other hand, in the present embodiment, in the first film formation step, for example, two different types of silicon-containing gases are alternately supplied to the wafer 200 as two different types of processing gases, and amorphous silicon is formed on the substrate. The core or the first amorphous silicon film, which is an island-like nucleus and the initial film formation, is formed. Preferably, a silicon-containing gas containing chlorine element is used as one of two different types of silicon-containing gases. The size of the island-like nuclei formed in the first film formation step greatly affects the film formation in the second film formation step. Therefore, in the first film forming process, it is necessary to determine the film quality and electric characteristics of the film and the film thickness to be formed in the second film forming process, the restrictions on the film forming temperature of the substrate. In addition, it is easy to control the size of the island-like nuclei. In addition to the formation of island-like nuclei, the film thickness that is predetermined in the second film-forming step is formed if necessary or by forming an initial thin film with a certain ultrathin film, for example, 0.1 nm or less Can also be processed.

第2成膜工程では、基板の成膜温度制約や形成する膜厚で成膜ガスの選択性が容易となる。   In the second film forming step, the selectivity of the film forming gas is facilitated by the film forming temperature constraint of the substrate and the film thickness to be formed.

図4は、本発明の一実施形態における効果を示すグラフである。具体的には、第2成膜工程で成膜ガスモノシラン(SiH)を供給し、膜厚5nmを形成したときの、第1成膜工程での成膜圧力制御の効果を示す。縦軸はウエハ面内における膜厚均一性を示し、単位をプラスマイナス%(パーセント)で示している。横軸は第1成膜工程における処理室内の圧力値を示している。第1成膜工程では成膜圧力が低圧化で成膜形成に効果がある事を示している。すなわち、第1成膜工程における処理室内の圧力値を低くするとウエハ面内における膜厚均一性を向上させることができる。また、この時の基板の表面観察をしたところ、ピンホールは発生していないことを確認している。 FIG. 4 is a graph showing effects in one embodiment of the present invention. Specifically, an effect of film formation pressure control in the first film formation process when a film formation gas monosilane (SiH 4 ) is supplied in the second film formation process to form a film thickness of 5 nm is shown. The vertical axis indicates the film thickness uniformity in the wafer plane, and the unit is indicated by plus or minus% (percent). The horizontal axis indicates the pressure value in the processing chamber in the first film formation step. In the first film forming step, the film forming pressure is lowered, indicating that the film forming effect is effective. That is, when the pressure value in the processing chamber in the first film forming step is lowered, the film thickness uniformity in the wafer surface can be improved. Further, when the surface of the substrate was observed at this time, it was confirmed that no pinholes were generated.

図5は、本発明の一実施形態と比較例との関係を示すグラフ図である。具体的には、本実施形態での第2成膜工程で、成膜ガスとしてジシラン(Si)を供給し、成膜を行った場合の効果を示す。本実施形態のように第1成膜工程と第2成膜工程とを連続して実施するように組み合わせた場合の方が、第1成膜工程と第2成膜工程とを各々独立させて実施する場合よりもデポレート(成膜速度)が向上し、ウエハ面内の膜厚均一性も向上していることが分かる。これは、第1成膜工程で、島状のような核を形成している事を示している。 FIG. 5 is a graph showing the relationship between one embodiment of the present invention and a comparative example. Specifically, an effect in the case where film formation is performed by supplying disilane (Si 2 H 6 ) as a film formation gas in the second film formation step in the present embodiment will be described. In the case where the first film forming process and the second film forming process are combined so as to be continuously performed as in the present embodiment, the first film forming process and the second film forming process are made independent of each other. It can be seen that the deposition rate (deposition rate) is improved and the film thickness uniformity within the wafer surface is improved as compared with the case of implementation. This indicates that island-like nuclei are formed in the first film formation step.

図6は、本発明の一実施形態におけるデポレート時間と膜厚の関係を示すグラフ図である。縦軸はウエハ面内における膜厚を示している。横軸は成膜時間を示している。比較例として、図5に示した条件にて行った場合に比べ、本実施形態を適用することでインキュベーションタイムを短縮することができることがわかる。   FIG. 6 is a graph showing the relationship between the deposition time and the film thickness in one embodiment of the present invention. The vertical axis represents the film thickness in the wafer plane. The horizontal axis represents the film formation time. As a comparative example, it can be seen that the incubation time can be shortened by applying the present embodiment as compared with the case where it is performed under the conditions shown in FIG.

<本発明の更に他の実施形態>
以上、本発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
<Still another embodiment of the present invention>
As mentioned above, although embodiment of this invention was described concretely, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, It can change variously in the range which does not deviate from the summary.

例えば、上述の実施形態では、第1ガス供給ノズル230aや第2ガス供給ノズル230bをそれぞれ1本ずつ設けるようにしていたが、本発明は係る形態に限定されない。例えば、第1ガス供給ノズル230aや第2ガス供給ノズル230bをそれぞれ複数本ずつ設けるようにし、そのときの各ノズルの長さを互いに異ならせるようにしてもよい。ウエハ200保持領域内の高さの異なる複数箇所からガスを供給するようにすれば、ガスの分解や消費によるローディング効果の発生を抑制でき、ウエハ200間の膜厚、膜質均一性を向上させることが可能となる。   For example, in the above-described embodiment, one each of the first gas supply nozzle 230a and the second gas supply nozzle 230b is provided, but the present invention is not limited to such a form. For example, a plurality of first gas supply nozzles 230a and a plurality of second gas supply nozzles 230b may be provided, and the lengths of the nozzles at that time may be different from each other. If the gas is supplied from a plurality of locations having different heights in the wafer 200 holding region, the loading effect due to the decomposition and consumption of the gas can be suppressed, and the film thickness and film quality uniformity between the wafers 200 can be improved. Is possible.

上述の実施形態では、ジシランガスを第1ガス供給ノズル230aから供給し、シランガスを第2ガス供給ノズル230bから供給するようにしていたが、本実施形態は係る形態に限定されず、同一のガス供給ノズルから供給するようにしてもよい。また、ジシランガスとシランガスを第1ガス供給ノズル230aから供給するようにしていたが、それぞれ別のガス供給ノズルから供給するようにしてもよく、ジシランガスを第2ガス供給ノズル230bから供給するようにしてもよい。また不活性ガスは他のガス供給ノズルから供給するようにしてもよい。なお、不活性ガスとしては窒素ガスに限らず、ArガスやHeガス等の他の希ガスを用いてもよい。   In the above-described embodiment, the disilane gas is supplied from the first gas supply nozzle 230a and the silane gas is supplied from the second gas supply nozzle 230b. However, the present embodiment is not limited to this mode, and the same gas supply is performed. You may make it supply from a nozzle. Further, although the disilane gas and the silane gas are supplied from the first gas supply nozzle 230a, they may be supplied from different gas supply nozzles, or the disilane gas may be supplied from the second gas supply nozzle 230b. Also good. The inert gas may be supplied from another gas supply nozzle. The inert gas is not limited to nitrogen gas, and other rare gases such as Ar gas and He gas may be used.

上述の実施形態では、一度に複数枚の基板を処理するバッチ式の基板処理装置を用いて成膜する例について説明したが、本発明はこれに限定されず、一度に1枚または数枚の基板を処理する枚葉式の基板処理装置を用いて成膜する場合にも、好適に適用できる
また、上述した実施形態では、インナーチューブとアウターチューブを構成する形態で説明したが、インナーチューブのないアウターチューブのみを構成する形態であっても本発明は適用可能である。
In the above-described embodiment, an example of forming a film using a batch-type substrate processing apparatus that processes a plurality of substrates at a time has been described. However, the present invention is not limited to this, and one or several sheets are formed at a time. The present invention can also be suitably applied to the case where a film is formed using a single-wafer type substrate processing apparatus that processes a substrate .
In the above-described embodiments, the inner tube and the outer tube have been described. However, the present invention can be applied to only the outer tube having no inner tube.

本実施形態に係る効果
本発明によれば、以下に示す1つまたは複数の効果を奏する。
< Effects according to this embodiment >
According to the present invention, one or more of the following effects can be achieved.

(a)本実施形態によれば、基板上の界面に発生するピンホール及びボイドの抑制・制御が可能となる。特に、アモルファスシリコン極薄膜のステップカバレッジにおいて、ウエハ上の界面に発生するピンホール及びボイドを抑制・制御が可能となる。 (A) According to the present embodiment, pinholes and voids generated at the interface on the substrate can be suppressed and controlled. In particular, in step coverage of an amorphous silicon ultrathin film, pinholes and voids generated at the interface on the wafer can be suppressed and controlled.

(b)本実施形態によれば、アモルファスシリコン膜において、ウエハの成膜温度規制による成膜ガスの選択が可能となる。 (B) According to the present embodiment, in the amorphous silicon film, it is possible to select a film forming gas by regulating the film forming temperature of the wafer.

(c)本実施形態によれば、10nm以下、好適には5nm以下でのアモルファスシリコン薄膜形成が可能となる。 (C) According to the present embodiment, an amorphous silicon thin film can be formed at 10 nm or less, preferably 5 nm or less.

(d)本実施形態によれば、均一に成膜されない領域及びインキュベーションタイムの短縮の改善効果がある。 (D) According to the present embodiment, there is an effect of improving the region where the film is not uniformly formed and the incubation time.

(e)アモルファスシリコン極薄膜、例えば5nm以下でピンホールなし及び連続性成膜を形成し、かつ、均一に成膜形成が可能となる。
<本発明の好ましい態様>
以下、本発明の好ましい態様について付記する。
(E) An amorphous silicon ultra-thin film, for example, a pinhole-free and continuous film can be formed at 5 nm or less, and a film can be formed uniformly.
<Preferred embodiment of the present invention>
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be additionally described.

(付記1)
本発明の一態様によれば、
処理室内で基板を処理する半導体装置の製造方法であって、前記基板に対し塩素含有ガスを供給する工程と、
前記塩素含有ガスが供給された基板に対しシリコン含有ガスを供給する工程と、
を複数回繰り返し行う第一基板処理工程と、
該第一基板処理工程が施された基板に対し、シリコン含有ガスを供給する第二基板処理工程と、を備える半導体装置の製造方法が提供される。
(Appendix 1)
According to one aspect of the invention,
A method of manufacturing a semiconductor device for processing a substrate in a processing chamber, and supplying the chlorine-containing Yuga scan with respect to the substrate,
A step of supplying a silicon-containing gas to said chloride substrate containing Yuga scan is supplied,
A first substrate processing step of repeatedly performing a plurality of times,
And a second substrate processing step of supplying a silicon-containing gas to the substrate subjected to the first substrate processing step.

(付記2)
本発明の他の態様によれば、
基板を処理する処理室を備える基板処理装置であって、
前記基板に対し塩素含有ガスを供給する塩素含有ガス供給部と、
前記基板に対しシリコン含有ガスを供給するシリコン含有ガス供給部と、
少なくとも前記塩素含有ガス供給部と、前記シリコン含有ガス供給部とを制御する制御部と、
を備え、前記制御部は、前記基板に対し塩素含有ガスを供給し、前記塩素含有ガスが供給された基板に対しシリコン含有ガスを供給することを複数回繰り返し行った後に、前記基板に対し、シリコン含有ガスを供給するよう前記塩素含有ガス供給部及び前記シリコン含有ガス供給部を制御する基板処理装置が提供される。
(Appendix 2)
According to another aspect of the invention,
A substrate processing apparatus including a processing chamber for processing a substrate,
A chlorine-containing gas supply unit for supplying a chlorine-containing gas to the substrate;
A silicon-containing gas supply unit for supplying a silicon-containing gas to the substrate;
A control unit for controlling at least the chlorine-containing gas supply unit and the silicon-containing gas supply unit;
The controller supplies a chlorine-containing gas to the substrate, and after repeatedly performing a silicon-containing gas supply to the substrate supplied with the chlorine-containing gas a plurality of times, There is provided a substrate processing apparatus for controlling the chlorine-containing gas supply unit and the silicon-containing gas supply unit to supply a silicon-containing gas.

(付記3)
本発明のさらに他の態様によれば、
処理室内で基板を処理する半導体装置の製造方法であって、前記基板に対し塩素含有ガスを供給する工程と、
前記塩素含有ガスが供給された基板に対しシリコン含有ガスを供給する工程と、
を複数回繰り返し行い、前記基板に対し、アモルファスシリコン体若しくは第一アモルファスシリコン膜を形成する第一基板処理工程と、
該第一基板処理工程が施された基板に対し、前記シリコン含有ガスを供給し、前記基板上若しくは前記アモルファスシリコン体、又は、前記第一アモルファスシリコン膜に対し、第二アモルファスシリコン膜を形成する第二基板処理工程と、を備える半導体装置の製造方法が提供される。
(Appendix 3)
According to yet another aspect of the invention,
A method of manufacturing a semiconductor device for processing a substrate in a processing chamber, the step of supplying a chlorine-containing gas to the substrate;
A step of supplying a silicon-containing gas to said chloride substrate containing Yuga scan is supplied,
Repeatedly a plurality of times, a first substrate processing step of forming an amorphous silicon body or a first amorphous silicon film on the substrate,
The silicon-containing gas is supplied to the substrate that has been subjected to the first substrate processing step, and a second amorphous silicon film is formed on the substrate, the amorphous silicon body, or the first amorphous silicon film. And a second substrate processing step. A method for manufacturing a semiconductor device is provided.

(付記4)
本発明のさらに他の態様によれば、
処理室内で基板を処理する半導体装置の製造方法であって、前記基板に対し塩素及びシリコン含有ガスを供給する工程と、
前記塩素及びシリコン含有ガスが供給された基板に対し前記塩素及びシリコン含有ガスとは異なるガス種のシリコン含有ガスを供給する工程と、
を複数回繰り返し行い、前記基板に対し、アモルファスシリコン体若しくは第一アモルファスシリコン膜を形成する第一基板処理工程と、
該第一基板処理工程が施された基板に対し、前記シリコン含有ガスを供給し、前記基板上若しくは前記アモルファスシリコン体、又は、前記第一アモルファスシリコン膜に対し、第二アモルファスシリコン膜を形成する第二基板処理工程と、を備える半導体装置の製造方法が提供される。
(Appendix 4)
According to yet another aspect of the invention,
A method of manufacturing a semiconductor device for processing a substrate in a processing chamber, the step of supplying chlorine and silicon-containing gas to the substrate;
A step of supplying the different gas species of the silicon-containing gas and the chlorine and silicon-containing gas to the substrate, wherein the chlorine and the silicon-containing gas is supplied,
Repeatedly a plurality of times, a first substrate processing step of forming an amorphous silicon body or a first amorphous silicon film on the substrate,
The silicon-containing gas is supplied to the substrate that has been subjected to the first substrate processing step, and a second amorphous silicon film is formed on the substrate, the amorphous silicon body, or the first amorphous silicon film. And a second substrate processing step. A method for manufacturing a semiconductor device is provided.

(付記5)
付記1の半導体装置の製造方法であって、好適には、
前記第一基板処理工程は、前記基板の温度が300℃以上400℃以下で実施される。
(Appendix 5)
A method for manufacturing a semiconductor device according to appendix 1, preferably,
The first substrate processing step is performed at a temperature of the substrate of 300 ° C. or higher and 400 ° C. or lower.

(付記6)
付記1の半導体装置の製造方法であって、好適には、
前記第二基板処理工程は、前記基板の温度が300℃以上525℃以下で実施される。
(Appendix 6)
A method for manufacturing a semiconductor device according to appendix 1, preferably,
The second substrate processing step is performed at a temperature of the substrate of 300 ° C. or more and 525 ° C. or less.

(付記7)
付記1の半導体装置の製造方法であって、好適には、
前記第一基板処理工程は、前記処理室内の圧力が1Pa以上133Pa以下で実施される。
(Appendix 7)
A method for manufacturing a semiconductor device according to appendix 1, preferably,
The first substrate processing step is performed at a pressure in the processing chamber of 1 Pa or more and 133 Pa or less.

(付記8)
付記1の半導体装置の製造方法であって、好適には、
前記第二基板処理工程は、前記処理室内の圧力が1Pa以上133Pa以下で実施される。
(Appendix 8)
A method for manufacturing a semiconductor device according to appendix 1, preferably,
The second substrate processing step is performed at a pressure in the processing chamber of 1 Pa or more and 133 Pa or less.

(付記9)
付記1の半導体装置の製造方法であって、好適には、
前記第一基板処理工程では、前記塩素含有ガスとしてジクロロシラン(SiHCl)ガスを供給する。
(Appendix 9)
A method for manufacturing a semiconductor device according to appendix 1, preferably,
In the first substrate processing step, dichlorosilane (SiH 2 Cl 2 ) gas is supplied as the chlorine-containing gas.

(付記10)
付記1の半導体装置の製造方法であって、好適には、
前記第一基板処理工程では、前記シリコン含有ガスとしてジシラン(Si)ガスを供給する。
(Appendix 10)
A method for manufacturing a semiconductor device according to appendix 1, preferably,
In the first substrate processing step, disilane (Si 2 H 6 ) gas is supplied as the silicon-containing gas.

(付記11)
付記1の半導体装置の製造方法であって、好適には、
前記第二基板処理工程では、前記シリコン含有ガスとしてジシラン(Si)ガス若しくはモノシラン(SiHガスを供給する。
(Appendix 11)
A method for manufacturing a semiconductor device according to appendix 1, preferably,
In the second substrate processing step, disilane (Si 2 H 6 ) gas or monosilane (SiH 4 ) gas is supplied as the silicon-containing gas.

(付記12)
本発明のさらに他の態様によれば、
処理室内で基板を処理する基板処理方法であって、前記基板に対し塩素含有ガスを供給する工程と、
前記塩素含有ガスが供給された基板に対しシリコン含有ガスを供給する工程と、
を複数回繰り返し行い、前記基板に対し、アモルファスシリコン体若しくは第一アモルファスシリコン膜を形成する第一基板処理工程と、
該第一基板処理工程が施された基板に対し、前記シリコン含有ガスを供給し、前記基板上若しくは前記アモルファスシリコン体、又は、前記第一アモルファスシリコン膜に対し、第二アモルファスシリコン膜を形成する第二基板処理工程と、を備える基板処理方法が提供される。
(Appendix 12)
According to yet another aspect of the invention,
A substrate processing method for processing a substrate in a processing chamber, the step of supplying a chlorine-containing gas to the substrate;
Supplying a silicon-containing gas to the substrate supplied with the chlorine-containing gas;
Repeatedly a plurality of times, a first substrate processing step of forming an amorphous silicon body or a first amorphous silicon film on the substrate,
The silicon-containing gas is supplied to the substrate that has been subjected to the first substrate processing step, and a second amorphous silicon film is formed on the substrate, the amorphous silicon body, or the first amorphous silicon film. And a second substrate processing step.

101・・・基板処理装置
200・・・ウエハ(基板)
201・・・処理室
101 ... Substrate processing apparatus 200 ... Wafer (substrate)
201 ... Processing chamber

Claims (12)

板に対し塩素含有ガスを供給する工程と、前記塩素含有ガスが供給された前記基板に対し第1シリコン含有ガスを供給する工程と、を複数回繰り返し行う第1工程と、
前記第1工程が施された前記基板に対し第2シリコン含有ガスを供給する第2工程と、
を備える半導体装置の製造方法。
And supplying the chlorine-containing Yuga scan to board, and supplying the chlorine-containing Yuga scan the first silicon-containing gas to the substrate that has been supplied, a first step of repeating a plurality of times,
A second step of supplying a second silicon-containing gas to the substrate on which the first step has been performed,
A method for manufacturing a semiconductor device comprising:
前記第1工程では、前記基板上に第1アモルファスシリコン膜を形成する請求項1に記載の半導体装置の製造方法。The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein in the first step, a first amorphous silicon film is formed on the substrate. 前記第2工程では、前記第1アモルファスシリコン膜上に、第2アモルファスシリコン膜を形成する請求項2に記載の半導体装置の製造方法。The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein in the second step, a second amorphous silicon film is formed on the first amorphous silicon film. 前記基板の表面には酸化膜が形成されており、前記第1アモルファスシリコン膜は、前記酸化膜上に形成される請求項2又は3に記載の半導体装置の製造方法。4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein an oxide film is formed on a surface of the substrate, and the first amorphous silicon film is formed on the oxide film. 5. 前記塩素含有ガスは、塩素およびシリコン含有ガスである請求項1乃至4のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the chlorine-containing gas is chlorine- and silicon-containing gas. 前記塩素含有ガスはジクロロシランガスであり、前記第1シリコン含有ガスはジシランガスであり、前記第2シリコン含有ガスはジシランガス若しくはモノシランガスである請求項1乃至5のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the chlorine-containing gas is dichlorosilane gas, the first silicon-containing gas is disilane gas, and the second silicon-containing gas is disilane gas or monosilane gas. 前記第1工程では、前記基板の温度を300℃以上400℃以下とする請求項1乃至6のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein in the first step, the temperature of the substrate is set to be 300 ° C. or higher and 400 ° C. or lower. 前記第2工程では、前記基板の温度を300℃以上525℃以下とする請求項1乃至7のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein in the second step, the temperature of the substrate is set to 300 ° C. or more and 525 ° C. or less. 前記第1アモルファスシリコン膜と前記第2アモルファスシリコン膜との合計膜厚が10nm以下である請求項3乃至8のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein a total film thickness of the first amorphous silicon film and the second amorphous silicon film is 10 nm or less. 前記第1アモルファスシリコン膜と前記第2アモルファスシリコン膜との合計膜厚が5nm以下である請求項3乃至8のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 3, wherein a total film thickness of the first amorphous silicon film and the second amorphous silicon film is 5 nm or less. 基板に対し塩素含有ガスを供給する工程と、前記塩素含有ガスが供給された前記基板に対し第1シリコン含有ガスを供給する工程と、を複数回繰り返し行う第1工程と、A step of supplying a chlorine-containing gas to the substrate; and a step of supplying a first silicon-containing gas to the substrate supplied with the chlorine-containing gas, a first step of repeating a plurality of times,
前記第1工程が施された前記基板に対し第2シリコン含有ガスを供給する第2工程と、A second step of supplying a second silicon-containing gas to the substrate subjected to the first step;
を備える基板処理方法。A substrate processing method comprising:
基板を処理する処理室と、
前記処理室内の基板に対し塩素含有ガスを供給する塩素含有ガス供給部と、
前記処理室内の基板に対し第1シリコン含有ガスを供給する第1シリコン含有ガス供給部と、
前記処理室内の基板に対し第2シリコン含有ガスを供給する第2シリコン含有ガス供給部と、
前記処理室内において、基板に対し前記塩素含有ガスを供給する処理と、前記塩素含有ガスが供給された前記基板に対し前記第1シリコン含有ガスを供給する処理と、を複数回繰り返し行う第1処理と、前記第1処理が施された前記基板に対し前記第2シリコン含有ガスを供給する第2処理と、を行わせるように、前記塩素含有ガス供給部、前記第1シリコン含有ガス供給部及び前記前記第2シリコン含有ガス供給部を制御するよう構成される制御部と、
を備える基板処理装置
A processing chamber for processing the substrate ;
A chlorine-containing gas supply unit for supplying a chlorine-containing gas to the substrate in the processing chamber ;
A first silicon-containing gas supply unit for supplying a first silicon-containing gas to the substrate in the processing chamber ;
A second silicon-containing gas supply unit for supplying a second silicon-containing gas to the substrate in the processing chamber;
In the processing chamber, a process of supplying the chlorine-containing gas to the substrate, the first chlorine-containing gas is processed to supply the first silicon-containing gas to the substrate that has been supplied, intends repeated multiple times rows The chlorine-containing gas supply unit and the first silicon-containing gas supply unit are configured to perform a process and a second process of supplying the second silicon-containing gas to the substrate on which the first process has been performed. And a controller configured to control the second silicon-containing gas supply unit ;
A substrate processing apparatus comprising:
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