JP2020167307A - 基板処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】複数の基板の表面に、膜厚の面内均一性の良好なシリコン膜等を成膜することのできる基板処理装置を提供する。【解決手段】基板処理装置１０において、内部に複数の基板Ｗを収容する処理容器３４と、処理容器の内部に、ＳｉまたはＧｅと、Ｈとを含む化合物の第１の原料ガスと、ＳｉまたはＧｅと、ハロゲン元素とを含む化合物の第２の原料ガスを供給するガス供給部４０と、処理容器の内部を排気する排気部４１と、を有する。ガス供給部は、第１の原料ガス及び第２の原料ガスを放出する複数のガス孔が設けられた分散ノズル部７６Ａを有しており、分散ノズル部内の第１の原料ガス及び第２の原料ガスを加熱する加熱部４２を有する。【選択図】図２

Description

本開示は、基板処理装置に関する。
半導体装置を製造するプロセス技術として、表面に凹凸が形成された基板に、基板処理装置により、シリコン膜等を成膜し、基板の表面に形成された凹部をシリコン膜等により埋め込む技術が開示されている。
特開２０１７−１５２４２６号公報
ところで、複数の基板に、上記のようなシリコン膜等を成膜する場合、ステップカバレッジや膜表面の平坦性の他、各々の基板に成膜されるシリコン膜等の膜厚の面内均一性が重要となる。このため、基板間において、膜厚の面内均一性が良好な膜を成膜することのできる基板処理装置が求められている。
本実施の形態の一観点によれば、内部に複数の基板を収容する処理容器と、前記処理容器の内部に、ＳｉまたはＧｅと、Ｈとを含む化合物の第１の原料ガスと、ＳｉまたはＧｅと、ハロゲン元素とを含む化合物の第２の原料ガスを供給するガス供給部と、前記処理容器の内部を排気する排気部と、を有し、前記ガス供給部は、前記第１の原料ガス及び前記第２の原料ガスを放出する複数のガス孔が設けられた分散ノズル部を有しており、前記分散ノズル部内の前記第１の原料ガス及び前記第２の原料ガスを加熱する加熱部を有する。
開示の基板処理装置によれば、基板間において、膜厚の面内均一性の良好な膜を成膜することができる。
ＣＶＤによりシリコン膜を成膜する際の原料ガスと特性の説明図 本実施の形態における基板処理装置の構造図 本実施の形態における基板処理装置の処理容器の断面図 本実施の形態における他の基板処理装置の構造図 本実施の形態における他の基板処理装置の処理容器の断面図 本実施の形態における半導体膜の成膜方法の工程図（１） 本実施の形態における半導体膜の成膜方法の工程図（２） 本実施の形態における半導体膜の成膜方法の説明図 比較に用いた基板処理装置の構造図 図９に示される基板処理装置により成膜されたシリコン膜の説明図 本実施の形態における基板処理装置により成膜されたシリコン膜の説明図 本実施の形態における半導体膜の成膜方法の変形例の工程図（１） 本実施の形態における半導体膜の成膜方法の変形例の工程図（２） 本実施の形態における半導体膜の成膜方法の変形例の工程図（３） 本実施の形態における半導体膜の成膜方法の変形例の説明図
実施するための形態について、以下に説明する。尚、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。また、本願においては、Ｘ１−Ｘ２方向、Ｙ１−Ｙ２方向、Ｚ１−Ｚ２方向を相互に直交する方向とする。また、Ｘ１−Ｘ２方向及びＹ１−Ｙ２方向を含む面をＸＹ面と記載し、Ｙ１−Ｙ２方向及びＺ１−Ｚ２方向を含む面をＹＺ面と記載し、Ｚ１−Ｚ２方向及びＸ１−Ｘ２方向を含む面をＺＸ面と記載する。
（半導体膜の成膜）
最初に、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition：化学気相堆積）により、シリコン膜を成膜する場合について説明する。ＣＶＤによりアモルファス(非晶質)シリコン膜を成膜する方法としては、原料ガスとして、モノシラン（ＳｉＨ４）を用いる方法と、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）を用いる方法とがある。図１に示されるように、表面に凹凸が形成された基板に、モノシランを原料ガスとし、ＣＶＤによりアモルファスシリコン膜を成膜した場合には、成膜されたアモルファスシリコン膜は、ステップカバレッジは良好であるが、表面粗さはあまり良好ではない。また、凹凸のある基板にジシランを原料ガスとして、ＣＶＤによりアモルファスシリコン膜を成膜した場合には、成膜されたアモルファスシリコン膜は、表面粗さは良好であるが、ステップカバレッジはあまり良好ではない。
即ち、ＣＶＤによりアモルファスシリコン膜を成膜する場合、原料ガスに、モノシランを用いた場合であっても、ジシランを用いた場合であっても、表面粗さとステップカバレッジとの双方が良好なシリコン膜を得ることは困難である。
このため、発明者は、検討を行った結果、モノシランとジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）とを同時に供給して成膜することに想到した。これにより、表面粗さ及びステップカバレッジがともに良好なアモルファスシリコン膜を得ることができる。ところで、複数の基板に、モノシランとジクロロシランとを同時に供給してアモルファスシリコン膜を成膜する場合、２つの原料ガスを用いるため、基板間において膜厚の面内均一性にバラツキが生じやすくなる。発明者は、更に検討を行った結果、表面粗さ及びステップカバレッジがともに良好であって、基板間における膜厚の面内均一性のバラツキを抑制することのできる基板処理装置を想到するに至った。以下に、想到するに至った基板処理装置について、本実施の形態として説明する。
（基板処理装置の構造）
本実施の形態における基板処理装置について、図２及び図３に基づき説明する。本実施の形態における基板処理装置は、複数の基板に同時に一括して成膜をすることのできるバッチ式の縦型の基板処理装置である。
図２に示されるように、基板処理装置１０は、基板である半導体ウエハＷを収容する処理容器３４と、処理容器３４のＺ２側の下端の開口を塞ぐ蓋体３６とを有している。更に、基板処理装置１０は、処理容器３４内に収容可能であり、複数の半導体ウエハＷを所定の間隔で保持する基板保持具であるウエハボート３８と、処理容器３４内へガスを供給するガス供給部４０と、処理容器３４内のガスを排気する排気部４１とを有している。処理容器３４の外側には、処理容器３４の内部を加熱する加熱部４２が設けられている。
処理容器３４は、Ｚ２側の下端が開放されており、Ｚ１側に天井部４４Ａを有する円筒形状の内管４４と、Ｚ２側の下端が開放されており、内管４４の外側を覆うＺ１側に有天井を有する円筒形状の外管４６とにより形成されている。内管４４及び外管４６は、石英等の耐熱性材料により形成されており、Ｚ１−Ｚ２方向に沿って同軸状に配置されて二重管構造となっている。
内管４４の天井部４４Ａは、例えば平坦になっている。内管４４の内側には、ガス供給管を収容するノズル収容部４８が、Ｚ１−Ｚ２方向に沿って形成されている。例えば、図３に示されるように、内管４４の側壁の一部はＸ１方向の外側に凸となる凸部５０が形成されており、形成された凸部５０の内部をノズル収容部４８としてもよい。ノズル収容部４８に対向している内管４４の反対側となるＸ２側の側壁には、Ｚ１−Ｚ２方向に沿って幅Ｌ１の矩形状の開口５２が形成されている。
開口５２は、内管４４内を排気するための排気口である。開口５２のＺ１−Ｚ２方向における長さは、ウエハボート３８の長さと同じであるか、又は、ウエハボート３８の長さよりも長く形成されている。即ち、開口５２のＺ１側の上端では、ウエハボート３８の上端に対応する位置よりもＺ１側に長く形成されており、開口５２のＺ２側の下端では、ウエハボート３８の下端に対応する位置よりもＺ２側に長く形成されている。具体的には、図２に示されるように、ウエハボート３８の上端と開口５２の上端との間のＺ１−Ｚ２方向における長さＬ２は０ｍｍ〜５ｍｍ程度である。また、ウエハボート３８の下端と開口５２の下端との間のＺ１−Ｚ２方向における長さＬ３は０ｍｍ〜３５０ｍｍ程度である。
処理容器３４のＺ２側の下端は、例えばステンレス鋼により形成される円筒形状のマニホールド５４によって支持されている。マニホールド５４のＺ１側の上端には、フランジ部５６が形成されており、フランジ部５６上には外管４６のＺ２側の下端が接続されている。フランジ部５６と外管４６との間には、Ｏリング等のシール部材５８が設けられており、シール部材５８を介し、フランジ部５６と外管４６とが接続されている。本願においては、処理容器３４の内側の処理容器３４、マニホールド５４、蓋体３６に囲まれた領域を処理容器の内部と記載する場合がある。
マニホールド５４の上部となるＺ１側の内壁には、円環状の支持部６０が設けられており、支持部６０上に内管４４のＺ２側の下端が設置され、これを支持している。マニホールド５４のＺ２側の下端の開口には、蓋体３６がＯリング等のシール部材６２を介して取り付けられており、処理容器３４のＺ２側の下端の開口、即ち、マニホールド５４の開口を密閉して塞いでいる。蓋体３６は、例えばステンレス鋼により形成される。
蓋体３６の中央部には、磁性流体シール部６４を介して回転軸６６が貫通して設けられている。回転軸６６のＺ２側の下部は、ボートエレベータよりなる昇降部６８のアーム６８Ａに回転自在に支持されている。
回転軸６６のＺ１側の上端には回転プレート７０が設けられており、回転プレート７０上に石英製の保温台７２を介して半導体ウエハＷを保持するウエハボート３８が載置されている。従って、昇降部６８によりアーム６８Ａを昇降させることによって蓋体３６とウエハボート３８とは一体として上下方向に動き、ウエハボート３８を処理容器３４内に入れたり出したりすることができる。
ガス供給部４０は、マニホールド５４に設けられており、内管４４の内部に第１の原料ガスと第２の原料ガス、パージガス等を供給することができる。ガス供給部４０は、複数（例えば３本）の石英製のガス供給管７６、７８、８０を有している。各ガス供給管７６、７８、８０は、内管４４の内部に、Ｚ１−Ｚ２方向に沿った分散ノズル部７６Ａ、７８Ａ、８０Ａを有しており、各ガス供給管７６、７８、８０のＺ２方向側の端部はＬ字状にＸ１側に曲げられており、マニホールド５４を貫通し、支持されている。
ガス供給管７６、７８、８０は、図３に示されるように、内管４４のノズル収容部４８内に周方向に沿って設置されている。各ガス供給管７６、７８、８０において、内管４４の内側に設けられた分散ノズル部７６Ａ、７８Ａ、８０Ａには、所定の間隔で複数のガス孔７６Ｂ、７８Ｂ、８０Ｂが形成されており、各ガス孔７６Ｂ、７８Ｂ、８０Ｂより略水平方向に各ガスが放出される。所定の間隔は、例えば、ウエハボート３８に支持される半導体ウエハＷの間隔と同じである。また、Ｚ１−Ｚ２方向における分散ノズル部７６Ａ、７８Ａ、８０Ａの各ガス孔７６Ｂ、７８Ｂ、８０Ｂの位置は、Ｚ１−Ｚ２方向において隣り合う半導体ウエハＷ間の中間に位置しており、各ガスを半導体ウエハＷ間の空間部に効率的に供給することができる。ただし、各ガス孔７６Ｂ、７８Ｂ、８０Ｂの所定の間隔は上記に限定されるものではない。複数枚の半導体ウエハＷ毎に設けられていてもよい。
また、各ガス孔７６Ｂ、７８Ｂ、８０Ｂの位置は、隣り合う半導体ウエハＷ間の中間の位置に限らず、半導体ウエハＷと同じ高さなど任意の位置に設けてもよい。さらに、各ガス孔７６Ｂ、７８Ｂ、８０Ｂの向きは、半導体ウエハＷの中心向きや半導体ウエハＷの外周向き、もしくは内管４４向きなど、任意の方向に設けてもよい。
外管４６の外周側には、外管４６の周囲を囲むように円筒形状の加熱部４２が設けられている。加熱部４２により、処理容器３４内に収容される半導体ウエハＷ及びガス供給管７６、７８の分散ノズル部７６Ａ、７８Ａ内のガスを加熱することができる。
本実施の形態においては、ガス供給管７６からは第１の原料ガス、ガス供給管７８からは第２の原料ガスが供給され、ガス供給管８０からはパージガスが供給される。ガス供給管７６には、第１の原料ガス供給源１１１が、流量制御器１１２、開閉弁１１３を介して接続されており、ガス供給管７８には、第２の原料ガス供給源１２１が、流量制御器１２２、開閉弁１２３を介して接続されている。尚、ガス供給管８０には、パージガス供給源１３１が、流量制御器１３２、開閉弁１３３を介し接続されている。
具体的には、第１の原料ガス供給源１１１からは、必要な流量の第１の原料ガスであるモノシランが、マスフローコントローラ等の流量制御器１１２による制御により、開閉弁１１３を介し、ガス供給管７６に供給されている。そして、ガス供給管７６の分散ノズル部７６Ａのガス孔７６Ｂより、処理容器３４の内管４４の内部に放出される。第２の原料ガス供給源１２１からは、必要な流量の第２の原料ガスであるジクロロシランが、マスフローコントローラ等の流量制御器１２２による制御により、開閉弁１２３を介し、ガス供給管７８に供給されている。そして、ガス供給管７８の分散ノズル部７８Ａのガス孔７８Ｂより、処理容器３４の内管４４の内部に放出される。
内管４４の内側のガス供給管７６の内部に存在している第１の原料ガスであるモノシランとガス供給管７８の内部に存在している第２の原料ガスであるジクロロシランは、加熱部４２により加熱されている。尚、第１の原料ガスであるモノシランと第２の原料ガスであるジクロロシランの加熱が不十分な場合、半導体ウエハＷに向けて放出される原料ガスの活性化状態が基板間で異なり、成膜されるシリコン膜の基板間における面内均一性にバラツキが生じる。本実施の形態では、処理容器内に供給後、半導体ウエハＷに放出されるまでの滞留時間が長くなる分散ノズル部を用いているので、加熱部４２により内管４４の内側の分散ノズル部７６Ａ、７８Ａを加熱することにより、分散ノズル部７６Ａ、７８Ａの内部における第１の原料ガスであるモノシランと第２の原料ガスであるジクロロシランは十分に加熱される。これにより、ガス孔７６Ｂ、７８Ｂより放出される際に、第１の原料ガスと第２の原料ガスを略均一に活性化することができ、基板間において成膜されるシリコン膜の膜厚の面内均一性を良好にすることができる。
マニホールド５４の上部となるＺ１側の側壁であって、支持部６０の上方には、排気口８２が設けられており、内管４４と外管４６との間の空間部８４を介して開口５２より内管４４内のガスが排気される。排気口８２には、排気部４１が接続されている。排気部４１は、排気口８２より、圧力調整弁８８、排気通路８６、真空ポンプ９０の順に設けられており、処理容器３４の内部を真空排気することができる。
本実施の形態においては、内管４４の内側には、複数の半導体ウエハＷが、基板面となるウエハ面がＸＹ面と平行であって、ウエハ面と垂直なＺ１−Ｚ２方向に沿って設置されている。第１の原料ガスであるモノシランと第２の原料ガスであるジクロロシランは、分散ノズル部７６Ａ、７８Ａのガス孔７６Ｂ、７８Ｂより、半導体ウエハＷ間に放出される。放出された原料ガスは、半導体ウエハＷ間を通り、シリコン膜が成膜されるが、シリコン膜の成膜に寄与しないガスは、Ｘ２側の開口５２より内管４４の外側に出て、内管４４と外管４６との間の空間部８４を通り、排気口８２より排気される。
次に、本実施の形態における他の基板処理装置について、図４及び図５に基づき説明する。上記では、第１の原料ガスであるモノシランと第２の原料ガスであるジクロロシランの供給を別々のガス供給管を用いて行う例を示したが、図４及び図５に示されるものは、それぞれの原料ガスを同一のガス供給管から供給するものである。尚、原料ガス混合部１１０は、処理容器３４の外部、もしくは内部のどこに設けてもよいが、図４及び図５に示されるように、処理容器３４の外部に設けることがより好ましい。
ガス供給管７６からは第１の原料ガスと第２の原料ガスとの混合ガスが供給され、ガス供給管８０からはパージガスが供給される。また、第１の原料ガスと第２の原料ガスとを混合する原料ガス混合部１１０が設けられている。よって、原料ガス混合部１１０には、第１の原料ガス供給源１１１が、流量制御器１１２、開閉弁１１３を介して接続されており、第２の原料ガス供給源１２１が、流量制御器１２２、開閉弁１２３を介して接続されている。原料ガス混合部１１０は、開閉弁１１３と開閉弁１２３の下流側で２つの原料ガスが合流する形態になっていればよく、形状や構造は問わない。尚、ガス供給管８０には、パージガス供給源１３１が、流量制御器１３２、開閉弁１３３を介し接続されている。
具体的には、第１の原料ガス供給源１１１からは、必要な流量の第１の原料ガスであるモノシランが、マスフローコントローラ等の流量制御器１１２による制御により、開閉弁１１３を介し、原料ガス混合部１１０に供給されている。第２の原料ガス供給源１２１からは、必要な流量の第２の原料ガスであるジクロロシランが、マスフローコントローラ等の流量制御器１２２による制御により、開閉弁１２３を介し、原料ガス混合部１１０に供給されている。原料ガス混合部１１０では、第１の原料ガスであるモノシランと第２の原料ガスであるジクロロシランとが混合され、ガス供給管７６の分散ノズル部７６Ａのガス孔７６Ｂより、処理容器３４の内管４４の内部に放出される。
このように、原料ガス混合部１１０において、第１の原料ガスと第２の原料ガスとが混合されるため、分散ノズル部７６Ａのガス孔７６Ｂより放出される第１の原料ガスと第２の原料ガスとの割合を均一にすることができる。これにより、基板間において成膜されるシリコン膜の膜厚の面内均一性にバラツキが生じることを抑制することができる。尚、内管４４の内側に放出される第１の原料ガスであるモノシランと第２の原料ガスであるジクロロシランの割合が不均一である場合には、成膜されるシリコン膜の膜厚の面内均一性にバラツキが生じやすくなる。
マニホールド５４の上部となるＺ１側の側壁であって、支持部６０の上方には、排気口８２が設けられており、内管４４と外管４６との間の空間部８４を介して開口５２より内管４４内のガスが排気される。排気口８２には、排気部４１が接続されている。排気部４１は、排気口８２より、圧力調整弁８８、排気通路８６、真空ポンプ９０の順に設けられており、処理容器３４の内部を真空排気することができる。
本実施の形態においては、内管４４の内側には、複数の半導体ウエハＷが、基板面となるウエハ面がＸＹ面と平行であって、ウエハ面と垂直なＺ１−Ｚ２方向に沿って設置されている。第１の原料ガスであるモノシランと第２の原料ガスであるジクロロシランとの混合ガスは、分散ノズル部７６Ａのガス孔７６Ｂより、半導体ウエハＷ間に放出される。放出された混合ガスは、半導体ウエハＷ間を通り、シリコン膜が成膜されるが、シリコン膜の成膜に寄与しないガスは、Ｘ２側の開口５２より内管４４の外側に出て、内管４４と外管４６との間の空間部８４を通り、排気口８２より排気される。
基板処理装置１０の全体の動作は、例えばコンピュータ等の制御部９５により制御される。また、基板処理装置１０の全体の動作を行うコンピュータのプログラムは、記憶媒体９６に記憶されていてもよい。記憶媒体９６は、例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ハードディスク、フラッシュメモリ、ＤＶＤ等であってよい。
本実施の形態においては、制御部９５により、流量制御器１１２、開閉弁１１３、流量制御器１２２、開閉弁１２３、流量制御器１３２、開閉弁１３３、加熱部４２等の制御がなされる。
（半導体膜の成膜方法）
次に、本実施の形態における基板処理装置１０により半導体ウエハＷに、半導体膜であるシリコン膜を成膜する方法について説明する。まず、昇降部６８により複数の半導体ウエハＷを保持したウエハボート３８を処理容器３４の内部に搬入し、蓋体３６により処理容器３４の下端の開口部を塞ぎ密閉し、排気部４１により処理容器３４の内部の圧力が所定の圧力になるまで排気する。この後、加熱部４２により処理容器３４内の半導体ウエハＷ及びガス供給管７６内の混合ガスを加熱するとともに、ガス供給管７６の分散ノズル部７６Ａのガス孔７６Ｂから第１の原料ガスと第２の原料ガスとの混合ガスを供給し、シリコン膜を成膜する。この際、ウエハボート３８を回転させることにより、半導体ウエハＷを回転させて、シリコン膜の成膜を行う。
第１の原料ガスは、シリコン（Ｓｉ）と水素（Ｈ）との化合物のガスであり、例えば、ＳｉＨ４、Ｓｉ２Ｈ６等である。
また、第２の原料ガスは、Ｓｉとハロゲン元素との化合物のガスである。例えば、ＳｉＦ４、ＳｉＨＦ３、ＳｉＨ２Ｆ２、ＳｉＨ３Ｆ等のフッ素含有シリコンガス、ＳｉＣｌ４、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＨ２Ｃｌ２（ＤＣＳ）、ＳｉＨ３Ｃｌ、Ｓｉ２Ｃｌ６等の塩素含有シリコンガス、ＳｉＢｒ４、ＳｉＨＢｒ３、ＳｉＨ２Ｂｒ２、ＳｉＨ３Ｂｒ等の臭素含有ガスであってもよい。本実施の形態においては、第２の原料ガスとしては、シリコンと塩素（Ｃｌ）とを含む化合物のガスが好ましく、更には、ＳｉＣｌ４、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＨ３Ｃｌ、Ｓｉ２Ｃｌ６等が好ましい。
尚、第１の原料ガスがＳｉＨ４、第２の原料ガスがＳｉＨ２Ｃｌ２であることがより好ましいことから、本実施の形態においては、この場合について説明している。
シリコン膜は、例えばノンドープ膜であってもよく、ドープ膜であってもよい。ドープ膜のドーパントとしては、例えばリン（Ｐ）、ボロン（Ｂ）、ヒ素（Ａｓ）、酸素（Ｏ）、炭素（Ｃ）が挙げられる。
より詳細に、図６から図８に基づき説明する。最初に、図６に示すように、シリコン基板２０１の表面に酸化シリコン膜（ＳｉＯ２膜）２０２が形成された半導体ウエハＷを準備する。酸化シリコン膜２０２は、シリコン基板２０１の表面のシリコンを熱酸化することにより形成するが、スパッタリングやＣＶＤ等により成膜することにより形成してもよい。
次に、図７に示されるように、本実施の形態における基板処理装置１０を用いて、酸化シリコン膜２０２の上に、シリコン膜２０３を成膜する。具体的には、図８に示されるように、第１の原料ガスであるモノシラン（ＳｉＨ４）を１５００ｓｃｃｍと、第２の原料ガスであるジクロロシラン（ＤＣＳ）を５００ｓｃｃｍを同時に供給し、シリコン膜２０３を成膜する。この際の処理容器３４の内部のガス圧を３．０Ｔｏｒｒとする。
尚、シリコン基板２０１の表面は平坦ではなくともよく、例えば、表面にトレンチやホール等の凹部が形成されていてもよい。また、シリコン基板２０１の表面には、酸化シリコン膜２０２に代えて、シリコン窒化膜（ＳｉＮ膜）が形成されているものであってもよい。
また、第１の原料ガスと第２の原料ガスとの混合ガスを供給する前に、酸化シリコン膜２０２の上に、アミノシラン系ガスを供給してシード層を形成してもよい。アミノシラン系ガスは、例えばＤＩＰＡＳ（ジイソプロピルアミノシラン）、３ＤＭＡＳ（トリスジメチルアミノシラン）、ＢＴＢＡＳ（ビスターシャルブチルアミノシラン）であってよい。
また、上記においては、シリコン膜を形成する場合を説明したが、本実施の形態は、これに限定されるものではない。半導体膜の成膜方法は、例えばゲルマニウム膜、シリコンゲルマニウム膜を成膜する場合であってもよい。ゲルマニウム膜及びシリコンゲルマニウム膜は、例えばノンドープ膜であってもよく、ドープ膜であってもよい。
よって、本実施の形態においては、第１の原料ガスに、ゲルマニウム原料ガスを用いることも可能である。ゲルマニウム原料ガスは、例えば、ＧｅＨ４、Ｇｅ２Ｈ６、Ｇｅ３Ｈ８であってよい。第２の原料ガスには、ハロゲン含有ゲルマニウムガスを用いることも可能である。ハロゲン含有ゲルマニウムガスは、例えば、ＧｅＦ４、ＧｅＨＦ３、ＧｅＨ２Ｆ２、ＧｅＨ３Ｆ等のフッ素含有ゲルマニウムガス、ＧｅＣｌ４、ＧｅＨＣｌ３、ＧｅＨ２Ｃｌ２、ＧｅＨ３Ｃｌ等の塩素含有ゲルマニウムガス、ＧｅＢｒ４、ＧｅＨＢｒ３、ＧｅＨ２Ｂｒ２、ＧｅＨ３Ｂｒ等の臭素含有ガスであってよい。また、この場合、アミノシラン系ガスに代えて、例えばアミノゲルマン系ガスを用いる。アミノゲルマン系ガスは、例えばＤＭＡＧ（ジメチルアミノゲルマン）、ＤＥＡＧ（ジエチルアミノゲルマン）、ＢＤＭＡＧ（ビスジメチルアミノゲルマン）、ＢＤＥＡＧ（ビスジエチルアミノゲルマン）、３ＤＭＡＧ（トリスジメチルアミノゲルマン）であってよい。
（面内均一性）
次に、本実施の形態における基板処理装置を用いて上記のような成膜方法により成膜されたシリコン膜と、図９に示される構造の基板処理装置を用いて成膜されたシリコン膜とにおいて、基板間における膜厚の面内均一性について説明する。尚、膜厚の面内均一性の値は、基板に成膜されたシリコン膜の最も厚い膜厚をＭＡＸ、最も薄い膜厚をＭＩＮ、膜厚の平均をＡＶＥとした場合、（ＭＡＸ−ＭＩＮ）／ＡＶＥ×（１／２）×１００より算出される値である。
図９に示される構造の基板処理装置は、ガス供給管には分散ノズル部が設けられておらず、また、原料ガス混合部は設けられていない構造のものである。この構造の基板処理装置では、ガス供給管９７６及び９７８が設けられており、処理容器９３４の内部には、ガス供給管９７６を介し第１の原料ガスであるモノシランが供給され、ガス供給管９７８を介し第２の原料ガスであるジクロロシランが供給される。また、図９に示される基板処理装置では、処理容器９３４の内管９４４には、天井部は設けられてはいない。
図９に示される構造の基板処理装置を用いて、シリコン膜を成膜した場合におけるシリコン膜の面内均一性を測定した結果を図１０に示す。図１０の横軸に示される上部、中部、下部は、処理容器９３４において、半導体ウエハＷの設置される位置を示しており、上部はＺ１側、下部はＺ２側、中部はその中間の位置に設置されている半導体ウエハＷを示している。図１０に示されるように、図９に示される構造の基板処理装置においては、上部と中部の半導体ウエハＷに成膜されたシリコン膜の面内均一性は、±１．４４％、±２．３６％と低いが、下部では、±１２．５９％となり急激に高くなる。従って、同じバッチでシリコン膜を成膜した場合、処理容器９３４の上部と中部に設置したものは、その後の工程に用いることができるが、下部に設置したものは、面内均一性が悪いため、その後の工程に用いることはできない。よって、製造される半導体装置のコストアップにつながる。
次に、本実施の形態における基板処理装置を用いて、シリコン膜を成膜した場合におけるシリコン膜の面内均一性を測定した結果を図１１に示す。図１１の横軸に示される上部、中部、下部は、処理容器３４において、半導体ウエハＷの設置される位置を示しており、上部はＺ１側、下部はＺ２側、中部はその中間の位置に設置されている半導体ウエハＷを示している。図１１に示されるように、本実施の形態における基板処理装置は、半導体ウエハＷに成膜されたシリコン膜の面内均一性は、上部が±３．０８％、中部が±２．９５％、下部が±２．８７％と全体的に低く、均一である。従って、同じバッチでシリコン膜を成膜した場合、すべての半導体ウエハＷをその後の工程に用いることができ、製造される半導体装置のコストを低くすることができる。
（半導体膜の成膜方法の変形例）
次に、本実施の形態における半導体装置の成膜方法の変形例について、図１２〜図１４に基づき説明する。
最初に、図１２に示すように、シリコン基板２０１の表面に酸化シリコン膜２０２が形成された半導体ウエハＷを準備する。酸化シリコン膜２０２は、シリコン基板２０１の表面のシリコンを熱酸化することにより形成するが、スパッタリングやＣＶＤ等の成膜方法により成膜することにより形成してもよい。
次に、図１３に示されるように、本実施の形態における基板処理装置１０を用いて、半導体ウエハＷの酸化シリコン膜２０２の上に、膜厚が１〜２ｎｍの第１のシリコン膜２１３を成膜する。具体的には、図１５に示されるように、第１の原料ガスであるモノシランを１５００ｓｃｃｍと、第２の原料ガスであるジクロロシランを５００ｓｃｃｍとを同時に供給し、第１のシリコン膜２１３を成膜する。この際の処理容器の内部のガス圧は、３．０Ｔｏｒｒとする。
次に、図１４に示されるように、本実施の形態における基板処理装置１０を用いて、第１のシリコン膜２１３の上に、例えば、膜厚が１０〜２０ｎｍの第２のシリコン膜２１４を成膜する。具体的には、図１５に示されるように、第２の原料ガスであるジクロロシランの供給を停止し、第１の原料ガスであるモノシランを１５００ｓｃｃｍを供給し、第２のシリコン膜２１４を成膜する。この際の処理容器の内部のガス圧は、３．０Ｔｏｒｒとする。
以上、本発明の実施に係る形態について説明したが、上記内容は、発明の内容を限定するものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。
１０ 基板処理装置
３４ 処理容器
３６ 蓋体
４０ ガス供給部
４１ 排気部
４２ 加熱部
４４ 内管
４６ 外管
４８ ノズル収容部
５０ 凸部
５２ 開口
５４ マニホールド
７６ ガス供給管
７６Ａ 分散ノズル部
７６Ｂ ガス孔
７８ ガス供給管
７８Ａ 分散ノズル部
７８Ｂ ガス孔
８０ ガス供給管
８０Ａ 分散ノズル部
８０Ｂ ガス孔
９５ 制御部
１１０ 原料ガス混合部
１１１ 第１の原料ガス供給源
１１２ 流量制御器
１１３ 開閉弁
１２１ 第２の原料ガス供給源
１２２ 流量制御器
１２３ 開閉弁
１３１ パージガス供給源
１３２ 流量制御器
１３３ 開閉弁
Ｗ 半導体ウエハ

Claims (7)

  1. 内部に複数の基板を収容する処理容器と、
    前記処理容器の内部に、ＳｉまたはＧｅと、Ｈとを含む化合物の第１の原料ガスと、ＳｉまたはＧｅと、ハロゲン元素とを含む化合物の第２の原料ガスを供給するガス供給部と、
    前記処理容器の内部を排気する排気部と、
    を有し、
    前記ガス供給部は、前記第１の原料ガス及び前記第２の原料ガスを放出する複数のガス孔が設けられた分散ノズル部を有しており、
    前記分散ノズル部内の前記第１の原料ガス及び前記第２の原料ガスを加熱する加熱部を有する基板処理装置。
  2. 前記ガス供給部は、原料ガス混合部に接続されており、前記原料ガス混合部において、前記第１の原料ガスと前記第２の原料ガスとが混合された混合ガスが、前記処理容器の内部に供給される請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 前記複数の基板は、前記処理容器の内部に前記基板面に垂直方向に配置されており、
    前記分散ノズル部は、前記基板面に対し垂直方向に伸びており、複数のガス孔が設けられている請求項１または２に記載の基板処理装置。
  4. 前記分散ノズル部の複数のガス孔から前記基板に対して、前記第１の原料ガス及び前記第２の原料ガスを平行に吐出し、前記基板を挟んで前記分散ノズル部と対向する位置に設けられた開口から排気する請求項１から３のいずれかに記載の基板処理装置。
  5. 前記第１の原料ガスは、ＳｉＨ４またはＳｉ２Ｈ６であり、
    前記第２の原料ガスは、ＳｉＣｌ４、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＳｉＨ３Ｃｌ、Ｓｉ２Ｃｌ６のうちのいずれかを含む請求項１から４のいずれかに記載の基板処理装置。
  6. 前記第１の原料ガスは、ＳｉＨ４であり、
    前記第２の原料ガスは、ＳｉＨ２Ｃｌ２である請求項１から４のいずれかに記載の基板処理装置。
  7. 前記加熱部は、更に前記基板を加熱するものである請求項１から６のいずれかに記載の基板処理装置。
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