JP4324418B2

JP4324418B2 - 基板処理装置および半導体デバイスの製造方法

Info

Publication number: JP4324418B2
Application number: JP2003205969A
Authority: JP
Inventors: 敦森谷; 泰啓井ノ口; 孝暁野田
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2003-08-05
Filing date: 2003-08-05
Publication date: 2009-09-02
Anticipated expiration: 2023-08-05
Also published as: JP2005056910A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイス等の基板等を処理するための基板処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体デバイスを製造する工程においては、減圧ＣＶＤ法（化学的気相成長法）によって、基板上に薄膜を形成することが行われている。この種の基板を処理するに際し、基板や処理室から不純物が生成され、この不純物が様々な悪影響を及ぼす。
【０００３】
従来の技術の一つとして、基板にナイトライド膜を形成する場合、石英製の反応管内壁面にポリシリコン膜をコーティングし、反応管内壁の石英と反応管内壁面に付着しようとするナイトライド膜との双方に対する接着強度が強いポリシリコン膜を設け、ナイトライド膜の脱落を防止するようにすることが公知となっている（特許文献１）。
【０００４】
また、上記従来例とは別の技術として、ＳｉＧｅ（シリコンゲルマニウム）又はＳｉＧｅＣ（シリコンゲルマニウムカーボン）を用いたＨＢＴ（ＨｅｔｒｏＢｉｐｏｌａｒＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ：異種接合バイポーラトランジスタ）が知られており、これは、高速化、低ノイズ化、低消費電力化が可能であるため注目を集めている。ＳｉＧｅ−ＨＴＢまたはＳｉＧｅＣ−ＨＢＴでは、図１に示すように、ベース領域にＳｉと比較してバンドギャップの小さいＧｅを０〜３０％程度の比率で連続的に添加することで、伝導帯に傾斜を設けドリフト電界を形成し、電子を加速させて高速化するものである。
【０００５】
また、ＨＢＴ以外にもキャリア移動度を向上させる歪Ｓｉチャネル層の下地としてや、ゲート長の微細化に伴う短チャネル効果抑制のためソース・ドレイン部に選択成長させるなど、ＭＯＳＦＥＴ（ＭｅｔａｌＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＦｉｅｌｄＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）にもＳｉＧｅまたはＳｉＧｅＣ膜が用いれている。
【０００６】
ＳｉＧｅまたはＳｉＧｅＣ膜を成膜するには、例えば縦型減圧ＣＶＤ装置が用いられる。まずウェハカセットにより投入されたウェハ（Ｓｉ基板）は、基板移載機によりウェハカセットからボート（基板支持体）へ移載される。全ての基板の移載が完了するとボートは処理室内に挿入され、真空排気系により減圧される。そして所望の温度に加熱し温度が安定したところで原料ガスを供給し、基板上にＣＶＤ反応によりＳｉＧｅまたはＳｉＧｅＣをエピタキシャル成長させる。このとき、ＳｉＧｅ膜の原料ガスとしてはＳｉＨ_４やＳｉ_２Ｈ_６、ＳｉＨ_２Ｃｌ_２等のＳｉ含有ガスとＧｅＨ_４等のＧｅ含有ガスが用いられ、キャリアガスとしてＨ_２やＡｒが用いられる。ＳｉＧｅＣ膜の場合はさらにＣＨ_３ＳｉＨ_３等のＣ含有ガスが用いられる。
【０００７】
【特許文献１】
特開昭６３−２９５２２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前述のＳｉＧｅまたはＳｉＧｅＣを用いたＨＢＴやＭＯＳＦＥＴの場合、ＳｉＧｅまたはＳｉＧｅＣをＳｉ基板上にエピタキシャル成長させる必要があり、その結晶性が重要である。結晶性の良好なＳｉＧｅまたはＳｉＧｅＣ膜を形成するためには、エピタキシャル成長膜とＳｉ基板との界面の不純物濃度を下げなくてはならず、とりわけ界面の酸素濃度が重要である。ＣＺ法（チョコラルスキー法）によるＳｉ基板には１×１０^１８（ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３）に近い酸素が混入しているが、エピタキシャル成長膜とＳｉ基板との界面の酸素濃度は少なくともそれと同程度かそれ以下にしなくてはならず、１０^１７（ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３）オーダに抑えることが望まれる。
【０００９】
しかし、Ｇｅは酸化されやすいため、ＳｉＧｅまたはＳｉＧｅＣを成膜させた後、成膜した基板を処理室から払い出す際にボート、断熱板、ダミーウェハ等が大気にさらされ、ボート、断熱板、ダミーウェハ等に成長したＳｉＧeまたはＳｉＧｅＣ膜の最表面が酸化され、ＧｅＯ等の酸化物を形成してしまう。
【００１０】
そこで、本願出願人は、ＳｉＧｅまたはＳｉＧｅＣを成膜した後、次バッチの基板を移載する前にボートを処理室内に戻し、ＳｉＨ_４やＳｉ_２Ｈ_６、ＳｉＨ_２Ｃｌ_２等のＳｉ含有ガスのみを流し、ボート、断熱板、ダミーウェハ等をＳｉでコーティングすることを先に提案した（特願２００３−０８４７４７号）。これによれば、最表面のＧｅＯ等の酸化物が清浄Ｓｉで覆われるため、次バッチを処理する際に酸素を放出するのを防止することができ、エピタキシャル成長膜と基板との界面に酸素のピークは観察されず、酸素濃度は１０^１７（ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３）オーダに抑えることができる。
【００１１】
ここで問題となるのが、例えばＧｅＨ_４は、例えばＳｉＨ_４ガスよりも反応性が高く、３５０°Ｃ程度の低温でもＧｅが成長してしまうことである。例えば縦型減圧ＣＶＤ装置の処理炉下部には反応雰囲気中の熱が逃げないようにするための断熱板が挿入されている。ＳｉＧｅまたはＳｉＧｅＣを成長させる際、断熱板領域は基板が挿入されている反応雰囲気と比較して温度が低いため、ＳｉＨ_４ガスはＣＶＤ反応に必要とされる十分なエネルギーが得られずほとんど反応に寄与しないが、ＧｅＨ_４ガスは低温でも反応するため断熱板や断熱板領域のボートにＧｅが成膜されてしまう。ＳｉＧｅまたはＳｉＧｅＣを成膜する際、Ｇｅの比率が高いほどＧｅＨ_４ガスの分圧は高くなり、Ｇｅが成膜しやすくなる。
【００１２】
先に出願した発明のように、ＳｉＧｅを成膜した後にＳｉコーティングを実施したとしても、例えば断熱板領域のように温度が低い領域においては、ＳｉＨ_４ガスは反応せずほとんどＳｉコーティングされない。そのため、このような低温領域に成膜したＧｅはＳｉで覆い隠せないため、やはりＧｅＯ等の酸化物を形成し、次のバッチを処理する際に酸素を放出し、例えば処理炉下部の断熱板領域に近い基板において、エピタキシャル成長膜と基板との界面の酸素濃度が高くなるおそれがある。
【００１３】
本発明の目的は、処理炉内部全体をコーティングすることができる基板処理装置を提供することにある。本発明に係る実施形態においては、ＳｉＧｅまたはＳｉＧｅＣ等を成膜する際に、成膜処理に先立って処理炉内部全体をコーティングし、エピタキシャル成長膜と基板との界面の酸素濃度が高くなる問題を解決し、結晶性の良いエピタキシャル成長膜を得ることができるようにする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の特徴とするところは、基板を処理する処理室と、前記処理室に所望のガスを供給するガス供給手段と、出力値を独立して変更できる複数の加熱部材で構成される前記基板を加熱する加熱手段と、前記基板を支持する基板支持体と、前記基板支持体を処理室内外に移動させる移動手段と、前記処理室を第一の温度とした状態で前記処理室に少なくともゲルマニウム含有ガスを供給して前記基板支持体に支持された基板を処理する成膜処理と、前記成膜処理された前記基板及び前記基板支持体を、前記処理室内から前記処理室外へ移動して、酸素を含む雰囲気に晒し、該晒された前記基板支持体を前記処理室外から前記処理室内に移動した後、少なくとも基板を前記処理室内に搬入出する搬入出口付近の前記加熱部材の温度を、前記第一の温度よりも高い第二の温度とした状態で前記処理室内にシリコン含有ガスを供給して少なくとも前記処理室内壁及び前記基板支持体に付着されたゲルマニウム酸化物に対してシリコンコーティング処理とをするよう前記加熱手段及び前記ガス供給手段と前記移動手段を制御する制御手段とを有する基板処理装置にある。
【００１５】
コーティングに際しては、処理室全体を基板処理温度よりも高い温度としてもよいし、低温となる部分、例えば基板支持体の断熱板付近のみを基板処理温度よりも高い温度としていもよいし、処理室全体を基板処理温度よりも高くし、さらに基板支持体の断熱板付近のみをより高い温度にしてもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図２及び図３には、本発明の実施形態に係る基板処理装置１０が示されている。この基板処理装置１０は、例えば縦型であり、主要部が配置された筺体１２を有する。この筐体１２内部の前面側には、図示しない外部搬送装置との間で基板収納容器としてのカセット１４の授受を行う保持具授受部材としてのカセットステージ１６が設けられ、該カセットステージ１６の後側には昇降手段としてのカセットエレベータ１８が設けられ、該カセットエレベータ１８には搬送手段としてのカセット移載機２０が取り付けられている。カセットエレベータ１８の後側には、カセット１４の載置手段としてのカセット棚２２が設けられ、このカセット棚２２はスライドステージ２３上に横行可能に設けられている。また、カセット棚２２の上方にはカセット１４の載置手段としてのバッファカセット棚２４が設けられている。このバッファカセット棚２４の後側にはクリーンユニット２６が設けられ、クリーンエアを前記筺体１２の内部を流通させるように構成されている。
【００１７】
筐体１２の後部上方には、処理炉２８が設けられ、この処理炉２８内には、基板３６に所定の処理を行う処理室８８が形成されている。前記処理室２８の下側には、半円筒形状の気密室としてのロードロック室３０が仕切弁としてのゲートバルブ３２により連接され、このロードロック室３０の前面にはカセット棚２２と対向する位置に仕切手段としてのロードロックドア３４が設けられている。ロードロック室３０内には、基板３６を水平姿勢で多段に保持する基板支持体（ボート）３８を、処理室８８に昇降させる昇降手段としてのボートエレベータ４０が内設され、このボートエレベータ４０には蓋体としてのシールキャップ４２が取り付けられ、基板支持体３８を垂直に支持している。ロードロック室３０とカセット棚２２との間には図示しない昇降手段としての移載エレベータが設けられ、この移載エレベータには搬送手段としての基板移載機４４が取り付けられている。また、ロードロック室３０には、パージガスを導入するためのパージノズル４６が接続されている。基板支持体３８は、基板３６を支持する支持部３９と、この支持部３９の下方に設けられた複数の断熱板４１とを有する。基板移載機４４は、複数の基板３６を一度に搬送できるように複数のツィーザ部を有する。また、処理室８８には、ガス供給系４３と真空排気系４５とが接続され、ガス供給系４３から所定のガスが処理室８８に供給され、真空排気系４５により処理室８８から排気される。
【００１８】
なお、前記カセット移載機２０等の搬送動作を制御する搬送制御手段４８がカセットステージ１６の下方に設けられている。
【００１９】
以下、基板処理装置における一連の動作を説明する。
図示しない外部搬送装置から搬送されたカセット１４は、カセットステージ１６に載置され、このカセットステージ１６でカセット１４はその姿勢を９０度変換され、更に、カセットエレベータ１８の昇降動作、横行動作及びカセット移載機２０の進退動作の協働によりカセット棚２２又はバッファカセット棚２４に搬送される。
【００２０】
基板移載機４４によりカセット棚２２から基板支持体３８へ基板３６が移載される。この基板３６を移載する準備として、基板支持体３８が前記ボートエレベータ４０により降下され、ゲートバルブ３２により処理室８８が閉塞され、更にロードロック室３０の内部にパージノズル４６から窒素ガス等のパージガスが導入される。ロードロック室３０が大気圧に復圧された後、ロードロックドア３４が開かれる。
【００２１】
スライドステージ２３はカセット棚２２を水平移動させ、移載の対象となるカセット１４を基板移載機４４に対峙するように位置決めする。基板移載機４４は昇降動作、回転動作の協働により基板３６をカセット１４から基板支持体３８へと移載する。基板３６の移載はいくつかのカセット１４に対して行われ、基板支持体３８に所定枚数の基板３６の移載が完了した後、ロードロックドア３４が閉じられ、ロードロック室３０が真空引きされる。
【００２２】
真空引きが完了した後に再びパージノズル４６よりパージガスが導入され、ロードロック室３０内部が大気圧に復圧されるとゲートバルブ３２が開かれ、ボートエレベータ４０により基板支持体３８が処理室８８内に挿入され、ゲートバルブ３２が閉じられる。尚、真空引き完了後に前記ロードロック室３０内部を大気圧に復圧させず大気圧未満の状態で基板支持体３８を処理室８８内に挿入しても良い。処理室８８内で基板３６に所定の処理が為された後、ゲートバルブ３２が開かれ、ボートエレベータ４０により基板支持体３８が引き出され、さらにロードロック室３０内部を大気圧に復圧させた後にロードロックドア３４が開かれる。
【００２３】
処理後の基板３６は上記した作動と逆の手順により基板支持体３８からカセット棚２２を経てカセットステージ１６に移載され、図示しない外部搬送装置により搬出される。
【００２４】
カセット移載機２０等の搬送動作は、搬送制御手段４８により制御される。
【００２５】
次に、本発明の実施形態に係る基板処理装置の処理炉２８周辺の構成を図４に示す。
【００２６】
気密室としてのロードロック室３０の外面に下基板５０が設けられ、この下基板５０に立設したガイドシャフト５２の上端に上基板５４が設けられ、下基板５０と上基板５４間にボール螺子５６が回転自在に設けられている。このボール螺子５６は上基板５４に設けられた昇降モータ５８に連結され、この昇降モータ５８により回転される。昇降台６０は、ガイドシャフト５２に昇降自在に嵌合していると共に、ボール螺子５６に螺合している。
【００２７】
昇降台６０には中空の昇降シャフト６２が垂設され、昇降台６０と昇降シャフト６２との支持部は気密となっている。昇降シャフト６２はロードロック室３０を構成する天板６４を遊貫し、この昇降シャフト６２の下端がロードロック室３０の底面近くに到達するようになっている。天板６４の貫通部は昇降シャフト６２の昇降動に対して接触することがないよう充分な余裕があり、またロードロック室３０と昇降台６０との間には昇降シャフト６２の突出部分を覆う伸縮性を有するベローズ６６が気密に設けられ、このベローズ６６は昇降台６０の昇降量に対応できる充分な伸縮量を有し、ベローズ６６の内径は昇降シャフト６２の外形に比べ充分に大きくベローズ６６の伸縮で接触することがないようになっている。
【００２８】
昇降シャフト６０の下端には昇降基板６８が水平に固着される。この昇降基板６８の下面には駆動部カバー７０が取付けられ、駆動部収納ケース７２が構成されている。昇降基板６８と駆動部カバー７０との接合部にはＯリング等のシール部材により密閉される。従って、駆動部収納ケース７２内部はロードロック室３０内の雰囲気と隔離される。
【００２９】
また、昇降基板６８の下面には基板支持体３８を回転するための回転機構７４が設けられ、この回転機構７４の周辺に冷却手段７６が設けられ、この冷却手段７６により回転機構７４が冷却されるようになっている。
【００３０】
電力供給ケーブル７８が昇降シャフト６０の上端から中空部を通って回転機構７４に導かれて接続されている。また冷却手段７６と前述したシールキャップ４２には冷却流路８０が形成されており、この冷却流路８０には冷却水を供給する冷却水配管８２が接続され、この冷却水配管８２は昇降シャフト６２の上端から昇降シャフト６２の中空部を通っている。
【００３１】
昇降基板６８の上面には、シールキャップ４２が気密に設けられる。昇降モータ５８を駆動すると、前述したボール螺子５６を回転することで昇降台６０及び昇降シャフト６２を介して駆動部収納ケース７２が上昇、下降するようになっている。
【００３２】
昇降台６０の上死点近傍で前記シールキャップ４２が処理室８８の開口部である炉口８４を閉塞し、基板処理が可能な状態とする。基板処理が完了すると、昇降モータ５８が駆動されて、基板支持体３８が降下され、基板３６を外部に搬出できる状態となる。
【００３３】
本発明の実施形態に係る基板処理装置に用いた処理炉２８の詳細を図５に示す。
処理炉２８は、上部が閉鎖された円筒状のアウタチューブ８６を有し、このアウタチューブ８６内に処理室８８が形成されている。この処理室８８には、上方が開放された円筒状のインナチューブ９０が配置され、このインナチューブ９０内に前述した基板支持体３８が挿入される。アウタチューブ８６の外側には、加熱手段９２が設けられている。この加熱手段９２は、発熱素線と断熱材よりなる例えば５つ加熱部材（ヒータ）９４ａ〜９４ｅから構成されている。これら加熱部材９４ａ〜９４ｅは、縦方向に一定間隔に配置されていると共に、後述する制御装置１２４からの指示に応じてそれぞれ独立して出力値（温度）を変更できるようになっている。これら加熱部材９４ａ〜９４ｅは、処理室８８を例えば５つのゾーンに分けて加熱するようになっており、最下部に配置された加熱部材９４ｅは、基板３６の搬入出口付近、即ち、基板支持体３８の断熱板４１付近のゾーンを加熱する。アウタチューブ８６は、円筒状のマニホールド９５に支持されている。このマニホールド９５には、ガス排気管９８が設けられ、シールキャップ４２には、前記シールキャップ４２を貫通するようガス供給管９６が設けられている。ガス供給管９６は、開閉バルブ１００、１０２、１０４、１０６及びマスフローコントローラ（ＭＦＣ）１０８、１１０、１１２を介して第１乃至第３のガス供給源１１４、１１６、１１８に接続されており、これらにより前述したガス供給系４３が構成されている。一方、ガス排気管９８は、排気バルブ１２０を介して真空ポンプ１２２に接続されており、これにより前述した真空排気系４５が構成されている。ガス供給菅９６から処理室８８内に導入されたガスは、矢印で示すように、インナチューブ９０内を通り、インナチューブ９０とアウタチューブ８６との間に形成されたガス通路を介してガス排気管９８から排気される。
【００３４】
例えばコンピュータから構成された制御装置１２４は、加熱部材９４ａ〜９４ｅによる加熱を制御し、開閉バルブ１００，１０２，１０４，１０６、ＭＦＣ１０８，１１０，１１２、排気バルブ１２０等のガス供給、排気を制御し、さらに基板支持体３８の処理室８８への搬入、搬出等を制御するようになっている。
【００３５】
次に上記基板処理装置をＳｉＧｅまたはＳｉＧｅＣ成膜装置として用いた場合の工程について説明する。
なお、前述した第１のガス供給源１１４には、Ｓｉ含有ガスとしてＳｉＨ_４，Ｓｉ_２Ｈ_６又はＳｉＨ_２Ｃｌ_２が封入され、第２のガス供給源１１６には、Ｇｅ含有ガスとしてＧｅＨ_４が封入され、第３のガス供給源１１８にはＨ_２が封入されている。ＳｉＧｅＣ膜の場合はさらにＣＨ_３ＳｉＨ_３等のＣ含有ガスが用いられる。
【００３６】
図６は、ＳｉＧｅまたはＳｉＧｅＣ成膜処理フローを示すフローチャートである。
まず、ステップＳ１０において、処理室８８をクリーニングガス等によりクリーニングする。次のステップＳ１１において、処理室８８内や基板支持体３８に付着した副生成物がクリーニングされた後の初回のＳｉＧｅまたはＳｉＧｅＣ成膜処理であるか否かを判定する。初回であれば次のステップＳ１２〜Ｓ１４を飛ばし、ステップＳ１５へ進む。初回でなければ（二回目以降であれば）ステップＳ１２へ進む。このステップＳ１２においては、基板支持体３８のみ（基板３６を載置していない状態の基板支持体３８）を処理室８８にロードする。
【００３７】
ステップ１２により基板支持体３８のみを処理室８８にロードすると、次のステップＳ１３において、Ｓｉコーティングを実施する。即ち、処理室８８内の雰囲気を排気し、、ＭＦＣ１０８，１１２の開度を調節し、開閉バルブ１００，１０２，１０６を開き、第１のガス供給源１１４及び第３のガス供給源１１８から処理室８８内にＳｉ含有ガス及びＨ_２を導入し、所定時間経過後にＳｉ含有ガス及びＨ_２を排気する。これにより基板支持体３８及び処理室８８内壁（アウタチューブ８６、インナチューブ９０等を含む）に例えば３０ｎｍ〜１μｍの膜厚を有するＳｉ膜をコーティングする。
【００３８】
このＳｉコーティングにおいては、処理室８８内の全体の温度をＳｉＧｅまたはＳｉＧｅＣを成膜した温度（例えば４５０°Ｃ〜５５０°Ｃ）よりも高い温度（例えば６５０°Ｃ〜６８０°Ｃ）となるよう加熱部材９４ａ〜９４ｅへの通電を制御する。または、処理室８８内の上部４つのゾーンについては、ＳｉＧｅまたはＳｉＧｅＣを成膜した温度と同じ温度（例えば４５０°Ｃ〜５５０°Ｃ）とするよう加熱部材９４ａ〜９４ｄへの通電を制御するが、最下部のゾーン（基板の搬入出口付近）については、ＳｉＧｅまたはＳｉＧｅＣを成膜した温度よりも高い温度（例えば６５０°Ｃ〜６８０°Ｃ）となるよう加熱部材９４ｅへの通電を制御する。または、処理室８８内の上部４つのゾーンについてもＳｉＧｅまたはＳｉＧｅＣを成膜した温度よりも高い温度（例えば６５０°Ｃ〜６８０°Ｃ）となるよう加熱部材９４ａ〜９４ｄへの通電を制御し、最下部のゾーン（基板の搬入出口付近）については、さらに高い温度（例えば７００°Ｃ〜７５０°Ｃ）となるよう加熱部材９４ｅへの通電を制御する。
【００３９】
このようにＳｉコーティング時に温度を高くする理由は次の通りである。
ＳｉＧｅまたはＳｉＧｅＣを成長された温度と同じ温度でＳｉコーティングを行った場合、ＳｉＨ_４ガスよりもＧｅＨ_４ガスの方が反応性が高くＳｉが成長しないような低温部でもＧｅは成長してしまうため、断熱板４１等のある処理炉下部の温度が低い領域ではＧｅＯ等の酸化物を完全に覆い隠すことができない。そこで、ＳｉＧｅまたはＳｉＧｅＣを成長させた温度よりも高い温度でＳｉコーティングを行えばＳｉＨ_４ガスにＣＶＤ反応に必要である十分な熱エネルギーを与えられ、また輻射熱により断熱板領域のように温度の低い領域にもＳｉを成長させることが可能となり、ＳｉＧｅまたはＳｉＧｅＣが成長した範囲よりも広い範囲にＳｉコーティングされ、ＧｅＯ等の酸化物を完全に覆い隠すことができる。
【００４０】
即ち、ＳｉＧｅまたはＳｉＧｅＣの成膜時には、基板３６が載置される部分の処理室内壁の温度は４５０°Ｃ〜６００°Ｃである。Ｓｉ膜はＳｉＨ_４を用いた場合は４５０°Ｃ以上で成膜するのに対し、Ｇｅは３５０°Ｃ以下の低温でも成膜するので、ＳｉＧｅまたはＳｉＧｅＣ成膜時、基板支持体３８の断熱板４１及び基板支持体３８の断熱板領域等には多くのＧｅが成膜する。したがって、Ｓｉコーティングする場合、基板搬入出口付近でも十分Ｓｉ膜が成膜されるように少なくとも断熱板付近の温度を高く、例えば４５０°Ｃ以上になるようにする。
【００４１】
次のステップＳ１４において、Ｓｉコーティングされた基板支持体３８を処理室８８からアンロードし、次のステップ１５において、アンロードされた基板支持体３８に基板３６を載置し、次のステップＳ１６において、基板３６が載置された基板支持体３８を処理室８８にロードする。
【００４２】
次のステップＳ１７においては水素ベークを実施する。即ち、加熱手段９２によって処理室８８内を例えば７００°Ｃ〜８００°Ｃの温度に維持し、ＭＦＣ１１２の開度を例えば５ｓｌｍの流量が流れるように調節し、開閉バルブ１００，１０６を開き、第３のガス供給源１１８から処理室８８内にＨ_２ガスを導入し、例えば３０分経過後にＨ_２ガスを排気する。これにより基板３６の表面に存在する酸素を還元し、基板３６の表面の酸素濃度を１０^１７（ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３）オーダまで低下させる。
【００４３】
次のステップＳ１８においてはＳｉＧｅまたはＳｉＧｅＣの成膜処理を実施する。即ち、処理室８８内の雰囲気を排気し、加熱手段９２によって処理室８８内を例えば４５０°Ｃ〜６００°Ｃの温度に維持し、ＭＦＣ１０８，１１０，１１２の開度を調節し、開閉バルブ１００，１０２，１０４，１０６を開き、第１のガス供給源１１４、第２のガス供給源１１６及び第３のガス供給源１１８から処理室８８内にＳｉ含有ガス、Ｇｅ含有ガス及びＨ_２（さらにはＣ含有ガス）を導入し、所定時間経過後にこれらのガスを排気する。これにより基板３６の表面にエピタキシャル成長したＳｉＧｅまたはＳｉＧｅＣ膜を生成する。
【００４４】
次のステップＳ１９において、ＳｉＧｅまたはＳｉＧｅＣ成膜処理した基板３６を載置した基板支持体３８をアンロードし、次のステップＳ２０において、ロードロック室３０から基板３６を払い出し、次のステップＳ２１において、ＳｉＧｅまたはＳｉＧｅＣ成膜処理が最終回か否かを判定し、最終回でなければステップＳ１１に戻り、最終回であれば処理を終了する。
【００４５】
ステップＳ１８において、一度ＳｉＧｅまたはＳｉＧｅＣ成膜処理を行うと、処理室８８の内壁や基板支持体３８にＧｅ原子を含む副生成物が付着し、ステップＳ２０において基板支持体３８をロードロック室３０から搬出する際、処理室８８はゲートバルブ３２により閉鎖されているので、酸素を含んだ大気雰囲気に直接接触することはないが、基板支持体３８は大気雰囲気と接触し、この基板支持体３８に付着したＧｅ原子が酸化され、ＧｅＯとなって基板支持体３８に残る。また、基板支持体３８が大気雰囲気に晒された際、前記基板支持体３８には、水分などの酸素を含む物質も付着する。そして、前記基板支持体３８を処理室８８にロードする際、前記基板支持体３８に付着したＧｅＯや水分の一部が脱離し、処理室８８内壁に付着しているＧｅ原子を酸化する。前記基板支持体３８に付着した水分などの酸素を含む物質は処理室８８内を排気する際に、処理室８８外に容易に排出されるが、ＧｅＯは化合物であるため排気によって処理室８８外に排出することが困難である。そのままでは次のＳｉＧｅまたはＳｉＧｅＣ膜の成膜処理時の熱により、処理室８８内壁や基板支持体３８に付着したＧｅＯから酸素が脱離し、基板３６に取り込まれ、基板３６の界面の酸素濃度を増加させる。
しかしながら、この実施形態においては、初回を除いてステップＳ１３において、断熱板付近を含めて処理室８８内壁、基板支持体３８等の所定部分に対し、Ｓｉコーティングを実施しているので、処理室８８内壁や基板支持体３８に残ったＧｅＯ及びＧｅ原子はＳｉコーティングにより封じ込まれ、ＧｅＯから酸素が脱離するのを防止することができる。特にこの実施形態のように、ＳｉコーティングするＳｉ含有ガスをＳｉＧｅまたはＳｉＧｅＣ成膜処理に用いるものと同じにすれば、ガス供給源を新たに設ける必要がなく、装置の原価を低減することができる。また、ＳｉとＧｅは特性（熱膨張係数等）が似ているので、ＧｅＯ上に形成されたＳｉコーティングは剥れにくく、パーティクル発生の原因とはならない。また、例えばコーティングとして窒化膜を使用した場合は、ＳｉＧｅまたはＳｉＧｅＣ成膜時の熱により窒素が脱離し、この脱離した窒素が基板に取り込まれ、ＳｉＧｅまたはＳｉＧｅＣ膜の結晶性に悪影響を及ぼすおそれがある。
【００４６】
【実施例及び比較例】
次に実施例及び比較例について説明する。
【００４７】
【実施例１】
表１で示す条件でＳｉＧｅ成膜処理し、表２に示す条件でＳｉコーティングを実施した。即ち、ＳｉＧｅの成膜時の温度が５５０°Ｃであるのに対し、Ｓｉコーティングの成膜時には、全ての加熱部材９４ａ〜９４ｅの目標温度を６５０°Ｃに設定した。断熱板付近の基板をＳＩＭＳ（二次イオン質量分析装置）で分析した結果を図７に示す。ＳｉＧｅ膜のＳｉ基板との界面における酸素濃度が１０^１７（ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３）オーダに抑えられていることが理解される。
【００４８】
【表１】

【００４９】
【表２】

【００５０】
【実施例２】
表１で示す条件でＳｉＧｅ成膜処理し、表３に示す条件でＳｉコーティングを実施した。即ち、ＳｉＧｅの成膜時の温度が５５０°Ｃであるのに対し、Ｓｉコーティングの成膜時には、加熱部材９４ａ〜９４ｄの目標温度を５５０°Ｃ、加熱部材９４ｅの目標温度を６５０°Ｃに設定した。実施例１と同様の結果が得られた。
【００５１】
【表３】

【００５２】
【実施例３】
表１で示す条件でＳｉＧｅ成膜処理し、表４に示す条件でＳｉコーティングを実施した。即ち、ＳｉＧｅの成膜時の温度が５５０°Ｃであるのに対し、Ｓｉコーティングの成膜時には、加熱部材９４ａ〜９４ｄの目標温度を６５０°Ｃ、加熱部材９４ｅの目標温度を７００°Ｃに設定した。実施例１及び実施例２と同様の結果が得られた。
【００５３】
【表４】

【００５４】
【比較例】
表１と同じ条件でＳｉＧｅ成膜処理し、表５に示す条件でＳｉコーティングを実施した。即ち、ＳｉＧｅの成膜時の温度と同じ５５０°ＣでＳｉコーティングを実施した。断熱板付近の基板をＳＩＭＳで分析した結果を図８に示す。ＳｉＧｅ膜のＳｉ基板との界面における酸素濃度が急激に増加していることが理解される。
【００５５】
【表５】

【００５６】
また、Ｓｉコーティング膜の膜厚は、成膜するＳｉＧｅまたはＳｉＧｅＣ膜の用途によって異なる。
即ち、歪Ｓｉ膜を成膜する場合にＳｉＧｅ膜をノンドープで成膜するが、この場合のＳｉコーティング膜の膜厚は３０ｎｍ以下が好ましい。Ｓｉコーティング膜が３０ｎｍを越えると、スループット低下の原因になる。
【００５７】
また、ＨＢＴのベースやエレベーテッドドレンソースにＳｉＧｅ膜を成膜する場合は、ボロンをドープするが、この場合は、ノンドープの場合に比べてＳｉコーティング膜をやや厚くし、３０ｎｍ〜４０ｎｍとすることが好ましい。
ボロンドープＳｉＧｅ成膜の場合は、前回の基板処理時に処理室内壁や基板支持体に付着したボロンが次の基板処理時に脱離し基板に取り込まれるいわゆるオートドーピングが発生する。特にボロンドープＳｉＧｅ成膜後に別の基板に対しノンドープＳｉＧｅ膜を成膜すると、前バッチで生成されたボロンが基板とノンドープ膜との界面に取り込まれ、ＳＩＭＳで分析するとボロンのスパイク状のピークが見られるいわゆるボロンスパイクを生じる。
そこで、上記実施形態と同様にＳｉコーティング膜を形成すると、ＧｅＯと共にボロンを封じ込めることができ、オートドーピングやボロンスパイクの発生を防止することができる。
ただし、Ｓｉコーティング膜の膜厚が薄いとボロン封じ込めが十分でなくなるおそれがある。本発明者らは、Ｓｉコーティング膜の膜厚を１０ｎｍとした場合と３０ｎｍ〜４０ｎｍとした場合におけるボロンドープ量をＳＩＭＳで分析した。その結果、Ｓｉコーティング膜の膜厚が１０ｎｍの場合は、ボロンドープＥｐｉ−ＳｉＧｅ膜のボロンドープ量が１０^１９
（ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３）オーダであるとき、Ｓｉコーティング後に別の基板に対して行ったノンドープＥｐｉ−ＳｉＧｅ膜のボロンドープ量が１０^１８
（ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３）オーダとなり、Ｓｉコーティング後のノンドープＥｐｉ−ＳｉＧｅ膜にもボロンが出てしまう。一方、Ｓｉコーティング膜の膜厚を３０ｎｍ〜４０ｎｍとした場合は、ノンドープＥｐｉ−ＳｉＧｅ膜のボロンドープ量が１０^１６〜１０^１７（ａｔｏｍｓ／ｃｍ^３）オーダに抑えることができた。なお、Ｓｉコーティング膜の膜厚が４０ｎｍを越えると、スループット低下の原因になるので好ましくない。
【００５８】
さらに、上記実施形態においては、ＳｉＧｅまたはＳｉＧｅＣ成膜処理について説明したが、エピタキシャルに限定されるものではなく、Ｐｏｌｙ−ＳｉＧｅやＰｏｌｙ−ＳｉＧｅＣ成膜処理やアモルファスＳｉＧｅやアモルファスＳｉＧｅＣ成膜処理にも本発明は適用することができる。
例えばＰｏｌｙ−ＳｉＧｅ膜を成膜する場合は、Ｓｉ基板との界面に多少の酸素が存在してもＰｏｌｙ−ＳｉＧｅ膜を形成することができるが、既にＳｉ基板上に極薄のゲート酸化膜が形成された基板に対し、Ｐｏｌｙ−ＳｉＧｅ膜を成膜する場合、処理室内壁や基板支持体に付着した酸素が脱離してくると、ゲート酸化膜の膜厚増大につながり、デバイスの特性悪化を招くことになる。そこで、Ｓｉコーティング膜を形成して処理室内壁や基板支持体に付着した酸素の脱離を防止することによりこのような不具合を防止することができるものである。
【００５９】
以上のように、本発明は、特許請求の範囲に記載した事項を特徴とするが、さらに次のような実施形態が含まれる。
（１）基板を処理する場合の加熱部材の出力値よりも、処理室内壁をコーティングする場合の加熱部材の出力値を高くし、さらに搬入出口付近の加熱部材の温度を、他の部分の加熱部材の温度よりも高くして、前記ガス供給手段から処理室内に所望のガスを供給し、前記処理室内壁をコーティングするよう前記加熱手段及びガス供給手段を制御する制御手段を有することを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
（２）処理室内壁に付着したＧｅ含有物に対してコーティングすることを特徴とする請求項１または（１）記載の基板処理装置。
（３）基板を収容する処理室と、前記処理室に所望のガスを供給するガス供給手段と、前記基板を加熱する加熱手段と、前記処理室にゲルマニウム（Ｇｅ）含有ガスを供給して基板を処理する成膜処理と、前記処理室にシリコン（Ｓｉ）含有ガスを供給して、前記成膜処理により形成されたゲルマニウム（Ｇｅ）含有化合物が付着された前記処理室内の所定の部分に対してコーティングするコーティング処理とを行うよう前記ガス供給手段及び前記加熱手段を制御する制御手段と、を具備し、前記制御手段は、前記処理室の少なくとも一部を基板処理温度よりも高くするよう前記加熱手段を制御することを特徴とする基板処理装置。
（４）基板を処理する処理室と、前記処理室に所望のガスを供給するガス供給手段と、前記基板を加熱する加熱手段と、前記基板を支持する基板支持体と、前記基板支持体を処理室内外に移動させる移動手段と、処理室外で酸素を含む雰囲気に晒された基板支持体を処理室内に挿入した状態で、処理室内に処理ガスを供給して前記基板支持体をコーティングするよう前記ガス供給手段、前記加熱手段及び前記移動手段を制御する制御手段と、を具備し、前記制御手段は、前記処理室の少なくとも一部を基板処理温度よりも高くしてコーティングするよう前記加熱手段を制御することを特徴とする基板処理装置。
（５）基板を処理する処理室と、前記処理室に所望のガスを供給するガス供給手段と、前記基板を加熱する加熱手段と、前記基板を支持する基板支持体と、前記基板支持体を処理室内外に移動させる移動手段と、酸素を含む雰囲気に晒された前記基板支持体を処理室外から処理室内に挿入した後、次の基板処理を行う前に処理室内に処理ガスを供給して前記基板支持体をコーティングするよう前記ガス供給手段、前記加熱手段及び前記移動手段を制御する制御手段と、を具備し、前記制御手段は、前記処理室の少なくとも一部を基板処理温度よりも高くしてコーティングするよう前記加熱手段を制御することを特徴とする基板処理装置。
（６）基板を処理する処理室と、前記処理室に所望のガスを供給するガス供給手段と、前記基板を加熱する加熱手段と、前記処理室にゲルマニウム（Ｇｅ）含有ガスを供給して基板を処理する第１の成膜処理と、前記第１の成膜処理に続いて前記処理室に所望の処理ガスを供給して前記基板とは別の基板に対し処理する第２の成膜処理と、前記第１の成膜処理と第２の成膜処理との間に、前記処理室にシリコン（Ｓｉ）含有ガスを供給して、前記処理室内の所定の部分に対し、コーティングするコーティング処理とを行うよう前記ガス供給手段及び前記加熱手段を制御する制御手段と、を具備し、前記制御手段は、前記処理室の少なくとも一部を基板処理温度よりも高くしてコーティングするよう前記加熱手段を制御することを特徴とする基板処理装置。
（８）処理室にゲルマニウム（Ｇｅ）含有ガスを供給して基板を処理する基板処理工程と、前記処理室にシリコン（Ｓｉ）含有ガスを供給して、前記成膜処理により形成されたゲルマニウム含有化合物が付着された前記処理室内の所定の部分に対してコーティングするコーティング処理工程とを有し、コーティング処理工程においては、前記処理室の少なくとも一部を基板処理温度よりも高くすることを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
【００６０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、少なくとも一部を基板処理温度よりも高くしてコーティングするようにしたので、良好な膜を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＳｉＧｅ−ＨＢＴの概念図である。
【図２】本発明の実施形態に係る基板処理装置を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に係る基板処理装置を示す側面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る基板処理装置の処理炉及びその周辺を示す断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る基板処理装置の処理炉を示す断面図である。
【図６】本発明の実施形態に係る基板処理装置の制御装置によって制御される基板処理工程を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施例におけるＳＩＭＳ分析結果を示すチャートである。
【図８】比較例におけるＳＩＭＳ分析結果を示すチャートである。
【符号の説明】
１０基板処理装置
２８処理炉
３０ロードロック室
３６基板
３８基板支持体
８６アウタチューブ
８８処理室
９０インナチューブ
９２加熱手段
９４ａ〜９４ｂ加熱部材（ヒータ）
１１４第１のガス供給源
１１６第２のガス供給源
１１８第３のガス供給源
１２４制御装置

Claims

基板を処理する処理室と、前記処理室に所望のガスを供給するガス供給手段と、出力値を独立して変更できる複数の加熱部材で構成される前記基板を加熱する加熱手段と、前記基板を支持する基板支持体と、前記基板支持体を処理室内外に移動させる移動手段と、前記処理室を第一の温度とした状態で前記処理室に少なくともゲルマニウム含有ガスを供給して前記基板支持体に支持された基板を処理する成膜処理と、前記成膜処理された前記基板及び前記基板支持体を、前記処理室内から前記処理室外へ移動して、酸素を含む雰囲気に晒し、該晒された前記基板支持体を前記処理室外から前記処理室内に移動した後、少なくとも基板を前記処理室内に搬入出する搬入出口付近の前記加熱部材の温度を、前記第一の温度よりも高い第二の温度とした状態で前記処理室内にシリコン含有ガスを供給して少なくとも前記処理室内壁及び前記基板支持体に付着されたゲルマニウム酸化物に対してシリコンコーティング処理とをするよう前記加熱手段及び前記ガス供給手段と前記移動手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする基板処理装置。
出力値を独立して変更できる複数の加熱部材で構成される加熱手段で処理室を第一の温度にした状態で前記処理室に少なくともゲルマニウム含有ガスを供給して基板支持体に支持された基板を成膜処理する工程と、
前記成膜処理された前記基板及び前記基板支持体を、前記処理室内から前記処理室外へ移動して、酸素を含む雰囲気に晒し、該晒された前記基板支持体を前記処理室外から前記処理室内に移動した後、少なくとも基板を前記処理室内に搬入出する搬入出口付近の前記加熱部材の温度を、前記第一の温度よりも高い第二の温度とした状態で前記処理室内にシリコン含有ガスを供給して少なくとも前記処理室内壁及び前記基板支持体に付着されたゲルマニウム酸化物に対してシリコンコーティングする工程とを有することを特徴とする半導体デバイスの製造方法。
前記シリコンコーティング工程後に、前記基板支持体を前記処理室外へ移動して、前記基板支持体に基板を載置し、該基板支持体を前記処理室外から前記処理室内に移動した後、前記処理室に少なくともゲルマニウム含有ガスを供給して、前記基板支持体に支持された基板を成膜処理する工程をさらに有することを特徴とする半導体デバイスの製造方法。