JP4324632B2 - 半導体装置の製造方法および基板処理装置 - Google Patents
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本発明はシリコン基板上にシリコンやシリコンゲルマニウム等の膜を形成するための半導体装置の製造方法に関するものである。
一般に、半導体基板としてシリコン基板が用いられており、シリコン表面、およびシリコン窒化膜等の絶縁膜を有する基板において、シリコン表面のみにエピタキシャル膜を選択的に成長させる技術が検討されている。なお、選択成長とはこのようにシリコンの表面にのみに膜を選択的に成長させる技術のことをいう。
例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ−Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ−Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）の微細化および高性能化が進んでいるが、ＭＯＳＦＥＴのソース／ドレインを形成する際の課題として、コンタクト抵抗の低抵抗化などあり、この問題の解決する方法の一つとしてソース／ドレイン上にシリコンエピタキシャル膜を選択成長させることが試みられている。
また、ソース／ドレインをリセスエッチングして、掘り込んだソース／ドレイン部に格子定数の異なるＣ（カーボン）等をドーピングしたシリコンエピタキシャル膜を選択成長させることにより、チャンネルに歪を与えてトランジスタを高性能化させる技術も近年注目されている。
例えば、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ−Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ−Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）の微細化および高性能化が進んでいるが、ＭＯＳＦＥＴのソース／ドレインを形成する際の課題として、コンタクト抵抗の低抵抗化などあり、この問題の解決する方法の一つとしてソース／ドレイン上にシリコンエピタキシャル膜を選択成長させることが試みられている。
また、ソース／ドレインをリセスエッチングして、掘り込んだソース／ドレイン部に格子定数の異なるＣ（カーボン）等をドーピングしたシリコンエピタキシャル膜を選択成長させることにより、チャンネルに歪を与えてトランジスタを高性能化させる技術も近年注目されている。
ところで、シリコンやシリコンゲルマニウム等の単結晶の選択成長の際は、選択成長処理の前に、基板上の自然酸化膜や不純物を除去する必要がある。このような処理方法としては、Ｈ２ガスを還元ガスとして用いる水素還元法が用いられている。
しかし、水素還元法で充分な効果を得るためには、８００℃以上の高温で還元を行う処理が必要となり、基板素子の熱ダメージならびにサーマルバジェット増大の問題が深刻化するという問題がある。また、従来の方法では、還元処理の前に希フッ酸等で前洗浄する必要があり、これに手間がかかるという問題がある。
そこで、本発明は、低温での選択成長が可能な半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
しかし、水素還元法で充分な効果を得るためには、８００℃以上の高温で還元を行う処理が必要となり、基板素子の熱ダメージならびにサーマルバジェット増大の問題が深刻化するという問題がある。また、従来の方法では、還元処理の前に希フッ酸等で前洗浄する必要があり、これに手間がかかるという問題がある。
そこで、本発明は、低温での選択成長が可能な半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
本発明は上記目的を達成するため、少なくともシリコン面と絶縁膜面とを表面に有する基板を処理室内に載置し、前記処理室の外側に配置された加熱手段により前記処理室内の雰囲気および前記基板を加熱する基板処理装置を用いて、前記シリコン面のみに選択的にエピタキシャル膜を成長させる半導体装置の製造方法であって、前記処理室内に前記基板を搬入する基板搬入工程と、前記基板と前記基板処理室内の温度を７００℃以下の所定の温度に保ちつつ前記処理室内にジクロルシランガスと水素ガスとを供給して、前記シリコン表面に形成された自然酸化膜や不純物を除去する前処理工程と、前記処理室外へ前記基板を搬出する基板搬出工程とを含む半導体装置の製造方法を提供する。
本発明によれば、少なくともシリコン面と絶縁膜面とを表面に有する基板のシリコン表面にのみをエピタキシャル成長膜ないし成長層を形成することができる。また、エピタキシャル成長膜ないし成長層とシリコン面との界面を清浄化し高品質を達成することができる。また、シリコン表面とエピタキシャル成長膜乃至成長層との界面の清浄化及びエピタキシャル成長の際の処理温度を８００℃以下とすることができるので、基板素子への熱ダ
メージならびにサーマルバジェットの虞が大幅に減少する。さらに、選択成長の前の前処理としてのエッチングを廃止することができるので、コストダウンが達成される。また、シリコン系ガス、特に、ＳｉＨ２Ｃｌ２（ジクロルシランガス）を用いて還元によりシリコン表面の自然酸化膜や不純物を除去する場合は、処理温度が高温だと基板の絶縁膜上にシリコン膜やシリコン核が形成される虞があるが、基板のシリコン表面のみにエピタキシャル膜を成長させるためには、絶縁膜上にシリコン膜やシリコン核が形成されることを防止する必要がある。しかし、シリコン表面の自然酸化膜や不純物を除去する際の処理温度を８００℃以下とすることができるので、絶縁膜上にシリコン膜やシリコン核が形成されるのを防止することができ、その後の選択成長における選択やぶれの弊害を防止することができる。
メージならびにサーマルバジェットの虞が大幅に減少する。さらに、選択成長の前の前処理としてのエッチングを廃止することができるので、コストダウンが達成される。また、シリコン系ガス、特に、ＳｉＨ２Ｃｌ２（ジクロルシランガス）を用いて還元によりシリコン表面の自然酸化膜や不純物を除去する場合は、処理温度が高温だと基板の絶縁膜上にシリコン膜やシリコン核が形成される虞があるが、基板のシリコン表面のみにエピタキシャル膜を成長させるためには、絶縁膜上にシリコン膜やシリコン核が形成されることを防止する必要がある。しかし、シリコン表面の自然酸化膜や不純物を除去する際の処理温度を８００℃以下とすることができるので、絶縁膜上にシリコン膜やシリコン核が形成されるのを防止することができ、その後の選択成長における選択やぶれの弊害を防止することができる。
本発明を実施するための最良の形態において、基板処理装置は、一例として、半導体装置（ＩＣ）の製造方法における処理工程を実施する半導体製造装置として構成されている。なお、以下の説明では、基板処理装置として基板に酸化、拡散処理やＣＶＤ処理などを行う縦型の装置（以下、単に処理装置という）を適用した場合について述べる。
図１は、本発明に適用される基板処理装置の斜透視図として示されている。
図１に示されているように、シリコン等からなる基板（以下、ウェハという）２００を収納したウェハキャリアとしてのカセット１１０が使用されている本発明の基板処理装置１０１は、筐体１１１を備える。筐体１１１の正面壁１１１ａの下方にはメンテナンス可能なように設けられた開口部としての正面メンテナンス口１０３が開設され、この正面メンテナンス口１０３を開閉する正面メンテナンス扉１０４が建て付けられている。正面メンテナンス扉１０４には、カセット搬入搬出口（基板収容器搬入搬出口）１１２が筐体１１１内外を連通するように開設されており、カセット搬入搬出口１１２はフロントシャッタ（基板収容器搬入搬出口開閉機構）１１３によって開閉されるようになっている。カセット搬入搬出口１１２の筐体１１１内側にはカセットステージ（基板収容器受渡し台）１１４が設置されている。カセット１１０はカセットステージ１１４上に工程内搬送装置（図示せず）によって搬入され、かつまた、カセットステージ１１４上から搬出されるようになっている。カセットステージ１１４は、工程内搬送装置によって、カセット１１０内のウェハ２００が垂直姿勢となり、カセット１１０のウェハ出し入れ口が上方向を向くように載置されるように構成されている。
図１に示されているように、シリコン等からなる基板（以下、ウェハという）２００を収納したウェハキャリアとしてのカセット１１０が使用されている本発明の基板処理装置１０１は、筐体１１１を備える。筐体１１１の正面壁１１１ａの下方にはメンテナンス可能なように設けられた開口部としての正面メンテナンス口１０３が開設され、この正面メンテナンス口１０３を開閉する正面メンテナンス扉１０４が建て付けられている。正面メンテナンス扉１０４には、カセット搬入搬出口（基板収容器搬入搬出口）１１２が筐体１１１内外を連通するように開設されており、カセット搬入搬出口１１２はフロントシャッタ（基板収容器搬入搬出口開閉機構）１１３によって開閉されるようになっている。カセット搬入搬出口１１２の筐体１１１内側にはカセットステージ（基板収容器受渡し台）１１４が設置されている。カセット１１０はカセットステージ１１４上に工程内搬送装置（図示せず）によって搬入され、かつまた、カセットステージ１１４上から搬出されるようになっている。カセットステージ１１４は、工程内搬送装置によって、カセット１１０内のウェハ２００が垂直姿勢となり、カセット１１０のウェハ出し入れ口が上方向を向くように載置されるように構成されている。
筐体１１１内の前後方向の略中央下部には、カセット棚（基板収容器載置棚）１０５が設置されており、カセット棚１０５は複数段複数列にて複数個のカセット１１０を保管し、カセット１１０内のウェハ２００を出し入れする可能となるように配置されている。カセット棚１０５はスライドステージ（水平移動機構）１０６上に横行可能に設置されている。
また、カセット棚１０５の上方にはバッファ棚（基板収容器保管棚）１０７が設置されており、カセット１１０を保管するように構成されている。
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（基板収容器搬送装置）１１８が設置されている。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（基板収容器昇降機構）１１８ａと搬送機構としてのカセット搬送機構（基板収容器搬送機構）１１８ｂとで構成されており、カセットエレベータ１１８ａとカセット搬送機構１１８ｂとの連続動作により、カセットステージ１１４、カセット棚１０５、バッファ棚１０７との間で、カセット１１０を搬送するように構成されている。
また、カセット棚１０５の上方にはバッファ棚（基板収容器保管棚）１０７が設置されており、カセット１１０を保管するように構成されている。
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（基板収容器搬送装置）１１８が設置されている。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（基板収容器昇降機構）１１８ａと搬送機構としてのカセット搬送機構（基板収容器搬送機構）１１８ｂとで構成されており、カセットエレベータ１１８ａとカセット搬送機構１１８ｂとの連続動作により、カセットステージ１１４、カセット棚１０５、バッファ棚１０７との間で、カセット１１０を搬送するように構成されている。
カセット棚１０５の後方には、ウェハ移載機構（基板移載機構）１２５が設置されており、ウェハ移載機構１２５は、ウェハ２００を水平方向に回転ないし直動可能なウェハ２
００移載装置（基板移載装置）１２５ａおよびウェハ移載装置１２５ａを昇降させるためのウェハ移載装置エレベータ（基板移載装置昇降機構）１２５ｂとで構成されている。
図１に模式的に示されるように、ウェハ移載装置エレベータ１２５ｂは、耐圧筐体１１１左側端部に設置されている。これら、ウェハ移載装置エレベータ１２５ｂおよびウェハ移載装置１２５ａの連続動作により、ウェハ移載装置１２５ａのツイーザ（基板保持体）１２５ｃをウェハ２００の載置部として、ボート（基板保持具）２１７に対してウェハ２００を装填（チャージング）および脱装（ディスチャージング）するように構成されている。
００移載装置（基板移載装置）１２５ａおよびウェハ移載装置１２５ａを昇降させるためのウェハ移載装置エレベータ（基板移載装置昇降機構）１２５ｂとで構成されている。
図１に模式的に示されるように、ウェハ移載装置エレベータ１２５ｂは、耐圧筐体１１１左側端部に設置されている。これら、ウェハ移載装置エレベータ１２５ｂおよびウェハ移載装置１２５ａの連続動作により、ウェハ移載装置１２５ａのツイーザ（基板保持体）１２５ｃをウェハ２００の載置部として、ボート（基板保持具）２１７に対してウェハ２００を装填（チャージング）および脱装（ディスチャージング）するように構成されている。
図１に示されるように、バッファ棚１０７の後方には、清浄化した雰囲気であるクリーンエアを供給するよう供給ファン及び防塵フィルタで構成されたクリーンユニット１３４ａが設けられており、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。また、ウェハ移載装置エレベータ１２５ｂ側と反対側である右側端部には、クリーンエアを供給するよう供給フアンおよび防塵フィルタで構成された図示しないクリーンユニットが設置されており、クリーンユニットから吹き出されたクリーンエアは、ウェハ移載装置１２５ａ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なっている。
ウェハ移載装置（基板移載装置）１２５ａの後側には、大気圧未満の圧力（以下、負圧という。）を維持可能な機密性能を有する筐体（以下、耐圧筐体という。）１４０が設置されており、この耐圧筐体１４０によりボート２１７を収容可能な容積を有するロードロック方式の待機室であるロードロック室１４１が形成されている。
耐圧筐体１４０の正面壁１４０ａにはウェハ搬入搬出口（基板搬入搬出口）１４２が開設されており、ウェハ搬入搬出口１４２はゲートバルブ（基板搬入搬出口開閉機構）１４３によって開閉されるようになっている。耐圧筐体１４０の一対の側壁にはロードロック室１４１へ窒素ガス等の不活性ガスを給気するためのガス供給管１４４と、ロードロック室１４１を負圧に排気するためのガス排気管（図示せず）とがそれぞれ接続されている。
耐圧筐体１４０の正面壁１４０ａにはウェハ搬入搬出口（基板搬入搬出口）１４２が開設されており、ウェハ搬入搬出口１４２はゲートバルブ（基板搬入搬出口開閉機構）１４３によって開閉されるようになっている。耐圧筐体１４０の一対の側壁にはロードロック室１４１へ窒素ガス等の不活性ガスを給気するためのガス供給管１４４と、ロードロック室１４１を負圧に排気するためのガス排気管（図示せず）とがそれぞれ接続されている。
ロードロック室１４１上方には、処理炉２０２が設けられている。処理炉２０２の下端部は炉口ゲートバルブ（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。
図１に模式的に示されているように、ロードロック室１４１にはボート２１７を昇降させるためのボートエレベータ（基板保持具昇降機構）１１５が設置されている。ボートエレベータ１１５に連結された連結具としての図示しないアームには蓋体としてのシールキャップ２１９が水平に据え付けられており、シールキャップ２１９はボート２１７を垂直に支持し、処理炉２０２の下端部を閉塞可能なように構成されている。
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）のウェハ２００をその中心を揃えて垂直方向に整列させた状態で、それぞれ水平に保持するように構成されている。
図１に模式的に示されているように、ロードロック室１４１にはボート２１７を昇降させるためのボートエレベータ（基板保持具昇降機構）１１５が設置されている。ボートエレベータ１１５に連結された連結具としての図示しないアームには蓋体としてのシールキャップ２１９が水平に据え付けられており、シールキャップ２１９はボート２１７を垂直に支持し、処理炉２０２の下端部を閉塞可能なように構成されている。
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）のウェハ２００をその中心を揃えて垂直方向に整列させた状態で、それぞれ水平に保持するように構成されている。
次に、本発明の処理装置の動作について説明する。
図１に示されているように、カセット１１０がカセットステージ１１４に供給されるに先立って、カセット搬入搬出口１１２がフロントシャッタ１１３によって開放される。その後、カセット１１０はカセット搬入搬出口１１２から搬入され、カセットステージ１１４の上にウェハ２００が垂直姿勢であって、カセット１１０のウェハ出し入れ口が上方向を向くように載置される。
次に、カセット１１０は、カセット搬送装置１１８によって、カセットステージ１１４から掬い上げられると共に、カセット１１０内のウェハ２００が水平姿勢となり、カセット１１０のウェハ出し入れ口が筐体後方を向けるように、筐体後方に右周り縦方向９０°回転させられる。
引き続いて、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
ないしバッファ棚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、一時的に保管された後、カセット搬送装置１１８によってカセット棚１０５に移載されるか、もしくは直接、カセット棚１０５に搬送される。
図１に示されているように、カセット１１０がカセットステージ１１４に供給されるに先立って、カセット搬入搬出口１１２がフロントシャッタ１１３によって開放される。その後、カセット１１０はカセット搬入搬出口１１２から搬入され、カセットステージ１１４の上にウェハ２００が垂直姿勢であって、カセット１１０のウェハ出し入れ口が上方向を向くように載置される。
次に、カセット１１０は、カセット搬送装置１１８によって、カセットステージ１１４から掬い上げられると共に、カセット１１０内のウェハ２００が水平姿勢となり、カセット１１０のウェハ出し入れ口が筐体後方を向けるように、筐体後方に右周り縦方向９０°回転させられる。
引き続いて、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
ないしバッファ棚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、一時的に保管された後、カセット搬送装置１１８によってカセット棚１０５に移載されるか、もしくは直接、カセット棚１０５に搬送される。
スライドステージ１０６はカセット棚１０５を水平移動させ、移載の対象となるカセット１１０をウェハ移載装置１２５ａに対峙するように位置決めする。
予め内部が大気圧状態とされていたロードロック室１４１のウェハ搬入搬出口１４２がゲートバルブ１４３の動作により開放されると、ウェハ２００はカセット１１０からウェハ移載装置１２５ａのツイーザ１２５ｃによってウェハ出し入れ口を通じてピックアップされ、ウェハ搬入搬出口１４２を通じてロードロック室１４１に搬入され、ボート２１７へ移載されて装填（ウェハチャージング）される。ボート２１７にウェハ２００を受け渡したウェハ移載装置１２５ａはカセット１１０に戻り、次のウェハ２００をボート２１７に装填する。
予め内部が大気圧状態とされていたロードロック室１４１のウェハ搬入搬出口１４２がゲートバルブ１４３の動作により開放されると、ウェハ２００はカセット１１０からウェハ移載装置１２５ａのツイーザ１２５ｃによってウェハ出し入れ口を通じてピックアップされ、ウェハ搬入搬出口１４２を通じてロードロック室１４１に搬入され、ボート２１７へ移載されて装填（ウェハチャージング）される。ボート２１７にウェハ２００を受け渡したウェハ移載装置１２５ａはカセット１１０に戻り、次のウェハ２００をボート２１７に装填する。
予め指定された枚数のウェハ２００がボート２１７に装填されると、ウェハ搬入搬出口１４２がゲートバルブ１４３によって閉じられ、ロードロック室１４１は排気管から真空引きされることにより、減圧される。ロードロック室１４１が処理炉２０２内の圧力と同圧に減圧されると、処理炉２０２の下端部が炉口ゲートバルブ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によって上昇されて、シールキャップ２１９に支持されたボート２１７が処理炉２０２内へ搬入（ローディング）されていく。
ローディング後は、処理炉２０２にてウェハ２００に任意の処理が実施される。
処理後は、ボートエレベータ１１５によりボート２１７が引き出され、さらに、ロードロック室１４１内部を大気圧に復圧させた後にゲートバルブ１４３が開かれる。その後は、概上述の逆の手順で、ウェハ２００およびカセット１１０は筐体１１１の外部へ払出される。
処理後は、ボートエレベータ１１５によりボート２１７が引き出され、さらに、ロードロック室１４１内部を大気圧に復圧させた後にゲートバルブ１４３が開かれる。その後は、概上述の逆の手順で、ウェハ２００およびカセット１１０は筐体１１１の外部へ払出される。
図２は前記基板処理装置１０１の処理炉２０２及び処理炉２０２周辺の概略構成図であり、縦断面図として示されている。
図２に示されるように、処理炉２０２は加熱機構としてのヒータ２０６を有する。
ヒータ２０６は円筒形状であり、ヒータ素線とその周囲に設けられた断熱部材より構成され、図示しない保持体に支持されることにより垂直に据え付けられている。
ヒータ２０６は円筒形状であり、ヒータ素線とその周囲に設けられた断熱部材より構成され、図示しない保持体に支持されることにより垂直に据え付けられている。
ヒータ２０６の内側には、ヒータ２０６と同心円状に反応管としてのアウターチューブ２０５が配設されている。アウターチューブ２０５は、石英（ＳｉＯ２）または炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱材料からなり、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の内側の筒中空部には、処理室２０１が形成されており、基板としてのウェハ２００を前記ボート２１７によって水平姿勢で垂直方向に多段に整列した状態で収容可能に構成されている。
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、ステンレス等からなり、上端及び下端が開口した円筒形状に形成されている。このマニホールド２０９はアウターチューブ２０５を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３０９が設けられている。このマニホールド２０９が図示しない保持体に支持されることにより、アウターチューブ２０５は垂直に据え付けられた状態となっている。このようにアウターチューブ２０５とマニホールド２０９により反応容器が形成される。
マニホールド２０９には、ガス排気管２３１が設けられると共に、ガス供給管２３２が貫通するよう設けられている。ガス供給管２３２は、上流側で３つに分かれており、バルブ１７７、１７８、１７９とガス流量制御装置としてのＭＦＣ１８３、１８４、１８５を介して第１のガス供給源１８０、第２のガス供給源１８１、第３のガス供給源１８２にそれぞれ接続されている。ＭＦＣ１８３、１８４、１８５及びバルブ１７７、１７８、１７９には、ガス流量制御部２３５が電気的に接続されており、供給するガスの流量が所望の流量となるよう所望のタイミングにて制御するように構成されている。
ガス排気管２３１の下流側には、図示しない圧力検出器としての圧力センサ及び圧力調整器としてのＡＰＣバルブ２４２を介して真空ポンプ等の真空排気装置２４６が接続されている。
圧力センサ及びＡＰＣバルブ２４２には、圧力制御部２３６が電気的に接続されており、圧力制御部２３６は、圧力センサにより検出された圧力に基づいてＡＰＣバルブ２４２の開度を調節することにより、処理室２０１内の圧力が所望の圧力となるよう所望のタイミングにて制御するよう構成されている。
ガス排気管２３１の下流側には、図示しない圧力検出器としての圧力センサ及び圧力調整器としてのＡＰＣバルブ２４２を介して真空ポンプ等の真空排気装置２４６が接続されている。
圧力センサ及びＡＰＣバルブ２４２には、圧力制御部２３６が電気的に接続されており、圧力制御部２３６は、圧力センサにより検出された圧力に基づいてＡＰＣバルブ２４２の開度を調節することにより、処理室２０１内の圧力が所望の圧力となるよう所望のタイミングにて制御するよう構成されている。
マニホールド２０９の下方には、マニホールド２０９の下端開口を気密に閉塞するための炉口蓋体として前記シールキャップ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よりなり、円盤状に形成されている。シールキャップ２１９の上面には、マニホールド２０９の下端と当接するシール部材としてのＯリング３０１が設けられている。
シールキャップ２１９には、回転機構２５４が設けられている。
回転機構２５４の回転軸２５５はシールキャップ２１９を貫通して前記ボート２１７に接続されており、ボート２１７を回転させることでウェハ２００を回転させるように構成されている。
シールキャップ２１９は、処理炉２０２の外側に設けられた昇降機構としての後述する昇降モータ２４８によって垂直方向に昇降されるように構成されており、これによりボート２１７を処理室２０１に対し搬入搬出することが可能となっている。
回転機構２５４及び昇降モータ２４８には、駆動制御部２３７が電気的に接続されており、所望の動作をするよう所望のタイミングにて制御するよう構成されている。
シールキャップ２１９には、回転機構２５４が設けられている。
回転機構２５４の回転軸２５５はシールキャップ２１９を貫通して前記ボート２１７に接続されており、ボート２１７を回転させることでウェハ２００を回転させるように構成されている。
シールキャップ２１９は、処理炉２０２の外側に設けられた昇降機構としての後述する昇降モータ２４８によって垂直方向に昇降されるように構成されており、これによりボート２１７を処理室２０１に対し搬入搬出することが可能となっている。
回転機構２５４及び昇降モータ２４８には、駆動制御部２３７が電気的に接続されており、所望の動作をするよう所望のタイミングにて制御するよう構成されている。
基板保持具としてのボート２１７は、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料からなり、複数枚のウェハ２００を水平姿勢でかつ互いに中心を揃えた状態で整列させて多段に保持するように構成されている。なお、ボート２１７の下部には、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料からなる円板形状をした断熱部材としての断熱板２１６が水平姿勢で多段に複数枚配置されており、ヒータ２０６からの熱がマニホールド２０９側に伝わりにくくなるよう構成されている。
ヒータ２０６近傍には、処理室２０１内の温度を検出する温度検出体としての温度センサ（図示せず）が設けられる。
ヒータ２０６及び温度センサには、電気的に温度制御部２３８が接続されており、温度センサにより検出された温度情報に基づきヒータ２０６への通電具合を調節することにより処理室２０１内の温度が所望の温度分布となるよう所望のタイミングにて制御するように構成されている。
ヒータ２０６及び温度センサには、電気的に温度制御部２３８が接続されており、温度センサにより検出された温度情報に基づきヒータ２０６への通電具合を調節することにより処理室２０１内の温度が所望の温度分布となるよう所望のタイミングにて制御するように構成されている。
この処理炉２０２の構成において、第１の処理ガスは、第１のガス供給源１８０から供給され、ＭＦＣ１８３でその流量が調節された後、バルブ１７７を介して、ガス供給管２３２により処理室２０１内に導入される。
また、第２の処理ガスは、第２のガス供給源１８１から供給され、ＭＦＣ１８４でその流量が調節された後、バルブ１７８を介してガス供給管２３２により処理室２０１内に導
入される。
第３の処理ガスは、第３のガス供給源１８２から供給され、ＭＦＣ１８５でその流量が調節された後、バルブ１７９を介してガス供給管２３２より処理室２０１内に導入される。
また、処理室２０１内のガスは、ガス排気管２３１に接続された真空排気装置２４６としての真空ポンプにより、処理室２０１から排気される。
また、第２の処理ガスは、第２のガス供給源１８１から供給され、ＭＦＣ１８４でその流量が調節された後、バルブ１７８を介してガス供給管２３２により処理室２０１内に導
入される。
第３の処理ガスは、第３のガス供給源１８２から供給され、ＭＦＣ１８５でその流量が調節された後、バルブ１７９を介してガス供給管２３２より処理室２０１内に導入される。
また、処理室２０１内のガスは、ガス排気管２３１に接続された真空排気装置２４６としての真空ポンプにより、処理室２０１から排気される。
次に、本発明で用いる基板処理装置１０１の処理炉２０２周辺の構成について具体的に説明する。
予備室としての前記ロードロック室１４１の外面に下基板２４５が設けられる。
下基板２４５には昇降台２４９と嵌合するガイドシャフト２６４及び昇降台２４９と螺合するボール螺子２４４が設けられる。下基板２４５に立設したガイドシャフト２６４及びボール螺子２４４の上端に上基板２４７が設けられる。
ボール螺子２４４は上基板２４７に設けられた昇降モータ２４８により回転される。ボール螺子２４４が回転することにより昇降台２４９が昇降するように構成されている。
下基板２４５には昇降台２４９と嵌合するガイドシャフト２６４及び昇降台２４９と螺合するボール螺子２４４が設けられる。下基板２４５に立設したガイドシャフト２６４及びボール螺子２４４の上端に上基板２４７が設けられる。
ボール螺子２４４は上基板２４７に設けられた昇降モータ２４８により回転される。ボール螺子２４４が回転することにより昇降台２４９が昇降するように構成されている。
昇降台２４９には中空の昇降シャフト２５０が垂設され、昇降台２４９と昇降シャフト２５０の連結部は気密となっている。昇降シャフト２５０は昇降台２４９と共に昇降するようになっている。昇降シャフト２５０はロードロック室１４１の天板２５１を遊貫する。昇降シャフト２５０が貫通する天板２５１の貫通穴は昇降シャフト２５０に対して接触することがない様充分な余裕がある。
ロードロック室１４１と昇降台２４９との間には昇降シャフト２５０の周囲を覆うように伸縮性を有する中空伸縮体としてのベローズ２６５がロードロック室１４１を気密に保つために設けられる。
ベローズ２６５は昇降台２４９の昇降量に対応できる充分な伸縮量を有し、ベローズ２６５の内径は昇降シャフト２５０の外形に比べ充分に大きくベローズ２６５の伸縮で接触することがないように構成されている。
ロードロック室１４１と昇降台２４９との間には昇降シャフト２５０の周囲を覆うように伸縮性を有する中空伸縮体としてのベローズ２６５がロードロック室１４１を気密に保つために設けられる。
ベローズ２６５は昇降台２４９の昇降量に対応できる充分な伸縮量を有し、ベローズ２６５の内径は昇降シャフト２５０の外形に比べ充分に大きくベローズ２６５の伸縮で接触することがないように構成されている。
昇降シャフト２５０の下端には昇降基板２５２が水平に固着される。昇降基板２５２の下面にはＯリング等のシール部材を介して駆動部カバー２５３が気密に取付けられる。昇降基板２５２と駆動部カバー２５３とで駆動部収納ケース２５６が構成されている。この構成により、駆動部収納ケース２５６内部はロードロック室１４１内の雰囲気と隔離される。
また、駆動部収納ケース２５６の内部にはボート２１７の回転機構２５４が設けられ、回転機構２５４の周辺は、冷却機構２５７により、冷却される。
電力供給ケーブル２５８が昇降シャフト２５０の上端から昇降シャフト２５０の中空部を通って回転機構２５４に導かれて接続されている。又、冷却機構２５７、シールキャップ２１９には冷却流路２５９が形成されており、冷却流路２５９には冷却水を供給する冷却水配管２６０が接続され、昇降シャフト２５０の上端から昇降シャフト２５０の中空部を通っている。
昇降モータ２４８が駆動され、ボール螺子２４４が回転することで昇降台２４９及び昇降シャフト２５０を介して駆動部収納ケース２５６が昇降する。
駆動部収納ケース２５６が上昇することにより、昇降基板２５２に気密に設けられるシールキャップ２１９が処理炉２０２の開口部である炉口１６１を閉塞し、ウェハ処理が可能な状態となる。駆動部収納ケース２５６が下降することにより、シールキャップ２１９
と共にボート２１７が降下され、ウェハ２００を外部に搬出できる状態となる。
と共にボート２１７が降下され、ウェハ２００を外部に搬出できる状態となる。
ガス流量制御部２３５、圧力制御部２３６、駆動制御部２３７、温度制御部２３８は、操作部、入出力部をも構成し、基板処理装置１０１全体を制御する主制御部２３９に電気的に接続されている。これら、ガス流量制御部２３５、圧力制御部２３６、駆動制御部２３７、温度制御部２３８、主制御部２３９は、コントローラ２４０として構成されている。
次に、上記構成に係る処理炉２０２を用いて、半導体デバイスの製造工程の一工程として、ウェハ２００などの基板上に成膜する方法について説明する。
なお、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により制御される。
なお、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により制御される。
複数枚のウェハ２００がボート２１７に装填されると、図２に示されるように、複数枚のウェハ２００を保持したボート２１７は、昇降モータ２４８による昇降台２４９及び昇降シャフト２５０の昇降動作により処理室２０１内に搬入（ボートローディング）される。この状態で、シールキャップ２１９はＯリングを介してマニホールド２０９の下端をシールした状態となる。
処理室２０１内が所望の圧力（真空度）となるように真空排気装置２４６によって真空排気される。この際、処理室２０１内の圧力は、圧力センサで測定され、この測定された圧力に基づき圧力調整器としてのＡＰＣバルブ２４２がフィードバック制御される。また、処理室２０１内が所望の温度となるようにヒータ２０６により加熱される。この際、処理室２０１内が所望の温度分布となるように温度センサが検出した温度情報に基づきヒータ２０６への通電具合がフィードバック制御される。続いて、回転機構２５４により、ボート２１７が回転されることでウェハ２００が回転される。
例えば、第１のガス供給源１８０、第２のガス供給源１８１、第３のガス供給源１８２には、処理ガスとして、それぞれＳｉＨ４又はＳｉ２Ｈ６、ＧｅＨ４、Ｈ２が封入されており、次いで、これら処理ガス供給源からそれぞれの処理ガスが供給される。所望の流量となるようにＭＦＣ１８３、１８４、１８５の開度が調節された後、バルブ１７６、１７７、１７８が開かれ、それぞれの処理ガスがガス供給管２３２を流通して、処理室２０１の上部から処理室２０１内に導入される。導入されたガスは、処理室２０１内を通り、ガス排気管２３１から排気される。
処理ガスは、処理室２０１内を通過する際にウェハ２００と接触し、ウェハ２００の表面上にＥｐｉ−ＳｉＧｅ膜が堆積（デポジション）される。
Ｅｐｉ−ＳｉＧｅ膜に代えてシリコン基板のシリコン表面にＳｉ単結晶膜を堆積又はエピタキシャル成長させる場合は、第１のガス供給源１８０、第２のガス供給源１８１、第３のガス供給源１８２のいずれかにＳｉＨ２Ｃｌ２（ジクロルシラン）が封入される。
前記ガス供給管２３２のガス導入口は、処理室２０１の天井近傍の位置より、処理室２０１の下部に臨んで鉛直下向きに開口している。なお、ガス供給管２３２をガス導入口の方向に向けて処理室２０１の下部に延長すると共に先端部を閉塞し、上下方向において相隣接する上下のウェハ２００間にそれぞれ処理ガスが導入されるよう、複数のガス導入口をガス供給管２３２の延長部に設けるようにしてもよい。また、この場合は、各ガス導入口からウェハ２００間に導入される処理ガスの流量が同じになるようにガス供給管の開口面積ないし開口径をガス供給管２３２の圧力損失に基づいて調節してもよい。
処理ガスは、処理室２０１内を通過する際にウェハ２００と接触し、ウェハ２００の表面上にＥｐｉ−ＳｉＧｅ膜が堆積（デポジション）される。
Ｅｐｉ−ＳｉＧｅ膜に代えてシリコン基板のシリコン表面にＳｉ単結晶膜を堆積又はエピタキシャル成長させる場合は、第１のガス供給源１８０、第２のガス供給源１８１、第３のガス供給源１８２のいずれかにＳｉＨ２Ｃｌ２（ジクロルシラン）が封入される。
前記ガス供給管２３２のガス導入口は、処理室２０１の天井近傍の位置より、処理室２０１の下部に臨んで鉛直下向きに開口している。なお、ガス供給管２３２をガス導入口の方向に向けて処理室２０１の下部に延長すると共に先端部を閉塞し、上下方向において相隣接する上下のウェハ２００間にそれぞれ処理ガスが導入されるよう、複数のガス導入口をガス供給管２３２の延長部に設けるようにしてもよい。また、この場合は、各ガス導入口からウェハ２００間に導入される処理ガスの流量が同じになるようにガス供給管の開口面積ないし開口径をガス供給管２３２の圧力損失に基づいて調節してもよい。
予め設定された時間が経過すると、図示しない不活性ガス供給源から不活性ガスがパージガスとして供給され、処理室２０１内が不活性ガスで置換されると共に、処理室２０１内の圧力が常圧に復帰される。
その後、昇降モータ２４８の回転によりシールキャップ２１９が下降されて、マニホールド２０９の下端が開口されると共に、処理済みのウェハ２００がボート２１７に保持された状態でマニホールド２０９の下端からアウターチューブ２０５の外部に搬出（ボートアンローディング）される。その後、処理済のウェハ２００は、ボート２１７より取出される（ウェハの取り出し）。
図３に前記基板処理装置１０１を用いて本発明に係るエピタキシャル成長により半導体装置を製造する場合のプロセスシーケンスの一例を示す。
プロセスシーケンスでは、ウェハ２００をボート２１７に載置した状態で処理室２０１に挿入するウェハロード工程と、ウェハ２００のシリコン表面から自然酸化膜や不純物を除去する前処理工程と、前処理後のウェハ２００のシリコン表面にＳｉ単結晶のエピタキシャル膜を選択的に成長させるエピタキシャル成長工程と、不活性ガスにより処理室２０１内のガスを排気するパージ工程と、処理室２０１から処理済みのウェハ２００を取り出すウェハアンロード工程とを、この順に実施する。なお、エピタキシャル成長工程は１段階で実施してもよいし、段階的に実施してもよい。
以下、各工程について説明する。
以下、各工程について説明する。
＜ウェハロード工程＞
ウェハロード工程では、前記したボート２１７の保持部材にウェハ（シリコン基板）２００をチャージし、ボートエレベータ１１５の上昇により、ボート２１７を処理室２０１に搬入する。ボート２１７の搬入を終了し、前記シールキャップ２１９により炉口１６１を閉じると、次に、処理室２０１内雰囲気を前記ガス排気管２３１に接続された真空排気装置２４６としての真空ポンプにより排気し、前処理に適した圧力３００Ｐａ以下に設定する。圧力が３００Ｐａ以下に保持されると、ウェハロード工程を終了する。
ウェハロード工程では、前記したボート２１７の保持部材にウェハ（シリコン基板）２００をチャージし、ボートエレベータ１１５の上昇により、ボート２１７を処理室２０１に搬入する。ボート２１７の搬入を終了し、前記シールキャップ２１９により炉口１６１を閉じると、次に、処理室２０１内雰囲気を前記ガス排気管２３１に接続された真空排気装置２４６としての真空ポンプにより排気し、前処理に適した圧力３００Ｐａ以下に設定する。圧力が３００Ｐａ以下に保持されると、ウェハロード工程を終了する。
＜温度設定工程＞
温度設定工程では、処理室２０１内の雰囲気及びウェハ２００の温度を加熱手段としてのヒータ２０６の加熱によって前処理温度である６００〜７００℃に加熱する。温度が安定するとこの工程を終了する。
温度設定工程では、処理室２０１内の雰囲気及びウェハ２００の温度を加熱手段としてのヒータ２０６の加熱によって前処理温度である６００〜７００℃に加熱する。温度が安定するとこの工程を終了する。
＜ウェハの前処理工程（シリコン表面の自然酸化膜や不純物の除去工程）＞
前処理工程では、ウェハ２００のシリコン表面の自然酸化膜や不純物を除去するため、還元ガスと希釈ガスとを導入する。
還元ガスにはＳｉＨ２Ｃｌ２（ジクロルシランガス）を用い、希釈ガスにはＨ２ガスを用いる。
ＳｉＨ２Ｃｌ２（ジクロルシランガス）の流量は１〜３００ｓｃｃｍ、Ｈ２ガス（水素ガス）の流量は１０〜５００００ｓｃｃｍとする。
また、処理室２０１内の圧力を３００Ｐａ以下として、処理室２０１及びウェハ２００の温度は、６００〜７００℃に保持し、ＳｉＨ２Ｃｌ２ガスによる還元時間は、経験的に５〜１２０分とする。
処理室２０１にＳｉＨ２Ｃｌ２ガスとＨ２ガスとを導入すると、ＳｉＨ２Ｃｌ２のＨ、Ｃｌが熱分解する。
シリコン表面の自然酸化膜（ＳｉＯ２）や不純物は、熱分解した元素と反応して水素化合物、塩素化合物となってガス排気管２３１から排気される。なお、この場合に、Ｈ２ガスは処理室２０１及びウェハ２００の温度が６００〜７００℃と低いので還元反応には働かない。
ウェハ２００の前処理工程において、温度、圧力、流量の各条件値がそれぞれ各条件値の範囲外となると、ＳｉＨ２Ｃｌ２の還元作用が低下し、自然酸化膜（ＳｉＯ２等）や不
純物に対する除去能力が低下する。
前処理工程では、ウェハ２００のシリコン表面の自然酸化膜や不純物を除去するため、還元ガスと希釈ガスとを導入する。
還元ガスにはＳｉＨ２Ｃｌ２（ジクロルシランガス）を用い、希釈ガスにはＨ２ガスを用いる。
ＳｉＨ２Ｃｌ２（ジクロルシランガス）の流量は１〜３００ｓｃｃｍ、Ｈ２ガス（水素ガス）の流量は１０〜５００００ｓｃｃｍとする。
また、処理室２０１内の圧力を３００Ｐａ以下として、処理室２０１及びウェハ２００の温度は、６００〜７００℃に保持し、ＳｉＨ２Ｃｌ２ガスによる還元時間は、経験的に５〜１２０分とする。
処理室２０１にＳｉＨ２Ｃｌ２ガスとＨ２ガスとを導入すると、ＳｉＨ２Ｃｌ２のＨ、Ｃｌが熱分解する。
シリコン表面の自然酸化膜（ＳｉＯ２）や不純物は、熱分解した元素と反応して水素化合物、塩素化合物となってガス排気管２３１から排気される。なお、この場合に、Ｈ２ガスは処理室２０１及びウェハ２００の温度が６００〜７００℃と低いので還元反応には働かない。
ウェハ２００の前処理工程において、温度、圧力、流量の各条件値がそれぞれ各条件値の範囲外となると、ＳｉＨ２Ｃｌ２の還元作用が低下し、自然酸化膜（ＳｉＯ２等）や不
純物に対する除去能力が低下する。
＜ＳｉＨ２Ｃｌ２ガス導入（初期の選択成長工程）＞
第１のエピタキシャル成長工程（処理工程）を以下に示す。
この工程では、ウェハ２００を処理室２０１内に設置したままで、処理室２０１にエピタキシャル成長の原料ガスとしてＳｉＨ２Ｃｌ２ガス（ジクロルシアンガス）、希釈ガスとしてＨ２ガス（水素ガス）を導入する。
このとき、処理室２０１の圧力は３００Ｐａ以下とし、ＳｉＨ２Ｃｌ２（ジクロルシランガス）の流量は１〜３００ｓｃｃｍ、Ｈ２ガス（水素ガス）の流量は１０〜５００００ｓｃｃｍとし、前述の前処理工程と同じ条件とする。処理室２０１及びウェハ２００の温度は、ヒータによって６８０〜７２０℃の範囲内の温度に加熱する。
処理時間は、エピタキシャル成長させる膜厚ないし層厚によって異なるが５〜１２０分とする。
温度、圧力、流量の各条件値がそれぞれ条件値の範囲を外れると、ＳｉＨ２Ｃｌ２を用いたエピタキシャル成長が悪化する。
前記のエピタキシャル成長条件で処理室２０１にＳｉＨ２Ｃｌ２ガスを導入すると、ＳｉＨ２Ｃｌ２ガスが前処理工程で清浄化したウェハ２００の表面上で熱分解し、ウェハ２００のシリコン表面のみにＳｉ単結晶膜が選択的にエピタキシャル成長する。
なお、この初期の選択成長工程で所望の膜厚までエピタキシャル成長を行ってもよいが、より、成長速度を上げる場合は、次の成長工程を更に行ってもよい。
また、エピタキシャル成長工程として、この初期の選択成長を行わず次の成長工程のみで所望の膜厚までエピタキシャル成長を行ってもよい。
第１のエピタキシャル成長工程（処理工程）を以下に示す。
この工程では、ウェハ２００を処理室２０１内に設置したままで、処理室２０１にエピタキシャル成長の原料ガスとしてＳｉＨ２Ｃｌ２ガス（ジクロルシアンガス）、希釈ガスとしてＨ２ガス（水素ガス）を導入する。
このとき、処理室２０１の圧力は３００Ｐａ以下とし、ＳｉＨ２Ｃｌ２（ジクロルシランガス）の流量は１〜３００ｓｃｃｍ、Ｈ２ガス（水素ガス）の流量は１０〜５００００ｓｃｃｍとし、前述の前処理工程と同じ条件とする。処理室２０１及びウェハ２００の温度は、ヒータによって６８０〜７２０℃の範囲内の温度に加熱する。
処理時間は、エピタキシャル成長させる膜厚ないし層厚によって異なるが５〜１２０分とする。
温度、圧力、流量の各条件値がそれぞれ条件値の範囲を外れると、ＳｉＨ２Ｃｌ２を用いたエピタキシャル成長が悪化する。
前記のエピタキシャル成長条件で処理室２０１にＳｉＨ２Ｃｌ２ガスを導入すると、ＳｉＨ２Ｃｌ２ガスが前処理工程で清浄化したウェハ２００の表面上で熱分解し、ウェハ２００のシリコン表面のみにＳｉ単結晶膜が選択的にエピタキシャル成長する。
なお、この初期の選択成長工程で所望の膜厚までエピタキシャル成長を行ってもよいが、より、成長速度を上げる場合は、次の成長工程を更に行ってもよい。
また、エピタキシャル成長工程として、この初期の選択成長を行わず次の成長工程のみで所望の膜厚までエピタキシャル成長を行ってもよい。
＜所定のガス導入工程（選択成長工程）＞
第２のエピタキシャル成長工程（処理工程）を以下に示す。
この工程でのエピタキシャル成長条件として初期の選択成長工程と同じとしてもよいが、処理室２０１の圧力、ＳｉＨ２Ｃｌ２（ジクロルシランガス）の流量、Ｈ２ガス（水素ガス）の流量については、前述の前処理工程及び初期の選択成長工程と同じにする。
そして、処理温度を、例えば、７２０〜８００℃の範囲の温度とする。ここでは、一例として７６０℃とする。また、エピタキシャル成長速度を速めるために温度を上げると、ＳｉＨ２Ｃｌ２ガスとＨ２ガス（水素ガス）だけでは、選択成長ができなくなるので、この場合には、塩素系ガスとして、例えば、ＨＣｌを適宜加える。この場合、塩素系ガス、例えば、ＨＣｌガスの好ましい流量は、１〜３００ｓｃｃｍである。
これにより、初期の選択成長工程でエピタキシャル成長したＳｉ単結晶の上に、初期の選択成長工程よりも速い速度でＳｉ単結晶を成長させることができる。
なお、ジクロルシランガスに代えて、選択成長工程と同じ条件でＧｅＨ４ガスを用いると、シリコンゲルマニウムの単結晶膜乃至層を成長させることができる。
また、この工程での処理時間は、膜厚（層厚）によって異なるが５〜１２０分の範囲となる。
第２のエピタキシャル成長工程（処理工程）を以下に示す。
この工程でのエピタキシャル成長条件として初期の選択成長工程と同じとしてもよいが、処理室２０１の圧力、ＳｉＨ２Ｃｌ２（ジクロルシランガス）の流量、Ｈ２ガス（水素ガス）の流量については、前述の前処理工程及び初期の選択成長工程と同じにする。
そして、処理温度を、例えば、７２０〜８００℃の範囲の温度とする。ここでは、一例として７６０℃とする。また、エピタキシャル成長速度を速めるために温度を上げると、ＳｉＨ２Ｃｌ２ガスとＨ２ガス（水素ガス）だけでは、選択成長ができなくなるので、この場合には、塩素系ガスとして、例えば、ＨＣｌを適宜加える。この場合、塩素系ガス、例えば、ＨＣｌガスの好ましい流量は、１〜３００ｓｃｃｍである。
これにより、初期の選択成長工程でエピタキシャル成長したＳｉ単結晶の上に、初期の選択成長工程よりも速い速度でＳｉ単結晶を成長させることができる。
なお、ジクロルシランガスに代えて、選択成長工程と同じ条件でＧｅＨ４ガスを用いると、シリコンゲルマニウムの単結晶膜乃至層を成長させることができる。
また、この工程での処理時間は、膜厚（層厚）によって異なるが５〜１２０分の範囲となる。
＜パージ工程＞
パージ工程では、不活性ガス供給源（図示しない）から処理室２０１内に不活性ガスを導入し、不活性ガスの圧力によって処理室２０１内の残留ガスをガス排気管２３１に押し出す。処理室２０１内の残留ガスが不活性ガスに置換されると、処理室２０１内の圧力が常圧に復帰する。
パージ工程では、不活性ガス供給源（図示しない）から処理室２０１内に不活性ガスを導入し、不活性ガスの圧力によって処理室２０１内の残留ガスをガス排気管２３１に押し出す。処理室２０１内の残留ガスが不活性ガスに置換されると、処理室２０１内の圧力が常圧に復帰する。
＜ウェハアンロード工程＞
ウェハアンロード工程では、ボートエレベータ１１５を下降させ、ボート２１７からエピタキシャル成長後のウェハ２００を払い出す。
ウェハアンロード工程では、ボートエレベータ１１５を下降させ、ボート２１７からエピタキシャル成長後のウェハ２００を払い出す。
次に、本発明に係る半導体装置の製造方法の一実施例について説明する。
＜実施例＞
まず、処理室２０１の雰囲気温度及びウェハ２００の温度を６２０℃、処理室２０１の圧力を３０Ｐａ、還元ガスとしてのＳｉＨ２Ｃｌ２（ジクロルシラン）ガスの流量を２００ｓｃｃｍ、希釈ガスとしてのＨ２ガス（水素ガス）の流量を１０００ｓｃｃｍとし、シリコン面と絶縁膜面とを表面に有するウェハ２００を供試品として、６０分間、前処理を施した。
次に、処理室２０１内及びウェハ２００の温度を７００℃に保持すると共に処理室２０１内の圧力を３０Ｐａに保持しながら処理室２０１にエピタキシャル成長原料であるＳｉＨ２Ｃｌ２（ジクロルシランガス）と希釈ガスであるＨ２ガス（水素ガス）とを導入し、シリコン表面に対するエピタキシャル成長を実施した。
このときＳｉＨ２Ｃｌ２（ジクロルシランガス）の流量は、２００ｓｃｃｍ、Ｈ２ガスの流量は１０００ｓｃｃｍとした。処理時間は６０分とした。
まず、処理室２０１の雰囲気温度及びウェハ２００の温度を６２０℃、処理室２０１の圧力を３０Ｐａ、還元ガスとしてのＳｉＨ２Ｃｌ２（ジクロルシラン）ガスの流量を２００ｓｃｃｍ、希釈ガスとしてのＨ２ガス（水素ガス）の流量を１０００ｓｃｃｍとし、シリコン面と絶縁膜面とを表面に有するウェハ２００を供試品として、６０分間、前処理を施した。
次に、処理室２０１内及びウェハ２００の温度を７００℃に保持すると共に処理室２０１内の圧力を３０Ｐａに保持しながら処理室２０１にエピタキシャル成長原料であるＳｉＨ２Ｃｌ２（ジクロルシランガス）と希釈ガスであるＨ２ガス（水素ガス）とを導入し、シリコン表面に対するエピタキシャル成長を実施した。
このときＳｉＨ２Ｃｌ２（ジクロルシランガス）の流量は、２００ｓｃｃｍ、Ｈ２ガスの流量は１０００ｓｃｃｍとした。処理時間は６０分とした。
＜比較例＞
比較のため、実施例のウェハ２００と同じロットのウェハ２００を用い、処理室２０１の雰囲気温度及びウェハ２００の温度を３００℃、処理室２０１の圧力を５０Ｐａとし、還元ガスとしてＳｉＨ４（モノシラン）ガスを５０ｓｃｃｍ、Ｈ２ガス（水素ガス）を３５００ｓｃｃｍとしてウェハ２００に前処理を施し、その後、実施例と同じエピタキシャル成長条件でエピタキシャル成長を実施した。
このとき、還元処理時間は３０分とし、エピタキシャル成長時間は６０分とした。
なお、ＳｉＨ４（モノシラン）ガスとＨ２ガスにより、ウェハ２００の自然酸化膜や不純物を除去する場合は、処理室２０１及びウェハ２００の温度を２００〜４００℃、ＳｉＨ４（モノシラン）ガスの流量は１〜１５０ｓｃｃｍ、Ｈ２ガス（水素ガス）の流量は１０〜５０００ｓｃｃｍ、処理室２０１の圧力は３００Ｐａ以下、処理時間５〜１２０分とするのが好ましい。
比較のため、実施例のウェハ２００と同じロットのウェハ２００を用い、処理室２０１の雰囲気温度及びウェハ２００の温度を３００℃、処理室２０１の圧力を５０Ｐａとし、還元ガスとしてＳｉＨ４（モノシラン）ガスを５０ｓｃｃｍ、Ｈ２ガス（水素ガス）を３５００ｓｃｃｍとしてウェハ２００に前処理を施し、その後、実施例と同じエピタキシャル成長条件でエピタキシャル成長を実施した。
このとき、還元処理時間は３０分とし、エピタキシャル成長時間は６０分とした。
なお、ＳｉＨ４（モノシラン）ガスとＨ２ガスにより、ウェハ２００の自然酸化膜や不純物を除去する場合は、処理室２０１及びウェハ２００の温度を２００〜４００℃、ＳｉＨ４（モノシラン）ガスの流量は１〜１５０ｓｃｃｍ、Ｈ２ガス（水素ガス）の流量は１０〜５０００ｓｃｃｍ、処理室２０１の圧力は３００Ｐａ以下、処理時間５〜１２０分とするのが好ましい。
次に、実施例と比較例のウェハ２００の界面酸素濃度により界面の清浄度をＳＩＭＳ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）により評価した。実施例の界面酸素濃度は３．４Ｅ１２ａｔｏｍｓ／ｃｍ２、比較例は１．８Ｅ１３ａｔｏｍｓ／ｃｍ２となった。この結果から、ＳｉＨ２Ｃｌ２ガス（ジクロルシランガス）はＳｉＨ４（モノシラン）ガスと比べて還元ガスとして優れていることが分かった。
また、従来は、エッチング処理後のウェハ２００のシリコン表面の自然酸化膜や不純物を除去するために、処理室２０１内及びウェハ２００の温度を８００℃以上とし、還元ガスとしてＨ２ガスを導入していたが、本発明に係る半導体装置の製造方法では、ＳｉＨ２Ｃｌ２ガスおよび希釈ガスとしてのＨ２ガスを用いることにより、６００〜７００℃の低温でウェハ２００のシリコン表面の自然酸化膜や不純物を除去することができた。
また、従来は、エッチング処理後のウェハ２００のシリコン表面の自然酸化膜や不純物を除去するために、処理室２０１内及びウェハ２００の温度を８００℃以上とし、還元ガスとしてＨ２ガスを導入していたが、本発明に係る半導体装置の製造方法では、ＳｉＨ２Ｃｌ２ガスおよび希釈ガスとしてのＨ２ガスを用いることにより、６００〜７００℃の低温でウェハ２００のシリコン表面の自然酸化膜や不純物を除去することができた。
［本実施例の効果］
（１）基板のシリコン表面の清浄化からシリコン表面のエピタキシャル成長が終了するまでの半導体装置の製造方法において、基板の温度を８００℃以下とすることができるので、基板素子への熱ダメージならびにサーマルバジェット増大の虞が大幅に低減される。
（２）また、シラン系ガス、特に、ＳｉＨ２Ｃｌ２（ジクロルシランガス）を用いて還元により自然酸化膜や不純物を除去する場合に、ウェハの絶縁膜上にシリコン膜やシリコン核が形成される虞があり、その後の選択成長において、選択やぶれの弊害が生じる虞があったが、本実施形態に係る半導体装置の製造方法では、このような虞が発生しない。
（３）さらに、本実施の形態及び本実施例に係る基板処理方法によれば、選択成長の前
のエッチングが不要となり、界面酸素濃度の低い状態でウェハのシリコン表面にのみエピタキシャル膜を選択的に成長させることができる。
（４）さらに、基板のシリコン表面の清浄化からシリコン表面のエピタキシャル成長が終了するまでの処理を同じ処理室内で行うため、コンタミを防ぐことができる。
（１）基板のシリコン表面の清浄化からシリコン表面のエピタキシャル成長が終了するまでの半導体装置の製造方法において、基板の温度を８００℃以下とすることができるので、基板素子への熱ダメージならびにサーマルバジェット増大の虞が大幅に低減される。
（２）また、シラン系ガス、特に、ＳｉＨ２Ｃｌ２（ジクロルシランガス）を用いて還元により自然酸化膜や不純物を除去する場合に、ウェハの絶縁膜上にシリコン膜やシリコン核が形成される虞があり、その後の選択成長において、選択やぶれの弊害が生じる虞があったが、本実施形態に係る半導体装置の製造方法では、このような虞が発生しない。
（３）さらに、本実施の形態及び本実施例に係る基板処理方法によれば、選択成長の前
のエッチングが不要となり、界面酸素濃度の低い状態でウェハのシリコン表面にのみエピタキシャル膜を選択的に成長させることができる。
（４）さらに、基板のシリコン表面の清浄化からシリコン表面のエピタキシャル成長が終了するまでの処理を同じ処理室内で行うため、コンタミを防ぐことができる。
［付記］
以下に、本実施形態に係る好ましい態様を付記する。
以下に、本実施形態に係る好ましい態様を付記する。
［付記１］
少なくともシリコン面と絶縁膜面とを表面に有する基板を処理室内に載置し、前記処理室の外側に配置された加熱手段により前記処理室内の雰囲気および前記基板を加熱する基板処理装置を用いて、前記シリコン面のみに選択的にエピタキシャル膜を成長させる半導体装置の製造方法であって、前記処理室内に前記基板を搬入する基板搬入工程と、前記基板と前記基板処理室内の温度を７００℃以下の所定温度に保ちつつ前記処理室内にジクロルシランガスと水素ガスとを供給して、前記シリコン表面に形成された自然酸化膜や不純物を除去する前処理工程と、前記処理室外へ前記基板を搬出する基板搬出工程と、を含む半導体装置の製造方法を提供するものである。
少なくともシリコン面と絶縁膜面とを表面に有する基板を処理室内に載置し、前記処理室の外側に配置された加熱手段により前記処理室内の雰囲気および前記基板を加熱する基板処理装置を用いて、前記シリコン面のみに選択的にエピタキシャル膜を成長させる半導体装置の製造方法であって、前記処理室内に前記基板を搬入する基板搬入工程と、前記基板と前記基板処理室内の温度を７００℃以下の所定温度に保ちつつ前記処理室内にジクロルシランガスと水素ガスとを供給して、前記シリコン表面に形成された自然酸化膜や不純物を除去する前処理工程と、前記処理室外へ前記基板を搬出する基板搬出工程と、を含む半導体装置の製造方法を提供するものである。
［付記２］
付記１記載の半導体装置の製造方法において、前記所定温度が、６００℃から７００℃の間の第１の温度である半導体装置の製造方法を提供するものである。
付記１記載の半導体装置の製造方法において、前記所定温度が、６００℃から７００℃の間の第１の温度である半導体装置の製造方法を提供するものである。
［付記３］
少なくともシリコン面と絶縁膜面とを表面に有する基板を処理室内に載置し、前記処理室の外側に配置された加熱手段により前記処理室内の雰囲気および前記基板を加熱する基板処理装置を用いて、前記シリコン面のみに選択的にエピタキシャル膜を成長させる半導体装置の製造方法であって、前記処理室内に前記基板を搬入する基板搬入工程と、前記基板と前記基板処理室内の温度を所定温度に保ちつつ前記処理室内にジクロルシランガスと水素ガスとを供給して、前記シリコン表面に形成された自然酸化膜や不純物を除去する前処理工程と、前記前処理工程後、前記前処理工程と同じ流量条件でジクロルシランガスと水素ガスとを前記処理室に供給して、前記シリコン表面のみにエピタキシャル膜を成長させるエピタキシャル成長工程と、前記処理室外へ前記基板を搬出する基板搬出工程と、を含む半導体装置の製造方法であって、前記基板と前記基板処理室内の温度を８００℃以下の所定温度に保ちつつ前記前処理工程と前記エピタキシャル成長工程とを行う半導体装置の製造方法を提供するものである。
少なくともシリコン面と絶縁膜面とを表面に有する基板を処理室内に載置し、前記処理室の外側に配置された加熱手段により前記処理室内の雰囲気および前記基板を加熱する基板処理装置を用いて、前記シリコン面のみに選択的にエピタキシャル膜を成長させる半導体装置の製造方法であって、前記処理室内に前記基板を搬入する基板搬入工程と、前記基板と前記基板処理室内の温度を所定温度に保ちつつ前記処理室内にジクロルシランガスと水素ガスとを供給して、前記シリコン表面に形成された自然酸化膜や不純物を除去する前処理工程と、前記前処理工程後、前記前処理工程と同じ流量条件でジクロルシランガスと水素ガスとを前記処理室に供給して、前記シリコン表面のみにエピタキシャル膜を成長させるエピタキシャル成長工程と、前記処理室外へ前記基板を搬出する基板搬出工程と、を含む半導体装置の製造方法であって、前記基板と前記基板処理室内の温度を８００℃以下の所定温度に保ちつつ前記前処理工程と前記エピタキシャル成長工程とを行う半導体装置の製造方法を提供するものである。
［付記４］
付記３記載の半導体装置の製造方法において、前記前処理工程は前記基板と前記基板処理室内の温度を６００℃から７００℃の間の第一の温度に保ちつつ行い、前記エピタキシャル成長工程は、前記基板と前記基板処理室の温度を６８０℃から８００℃の間の第二の温度に保ちつつ行う半導体装置の製造方法を提供するものである。
付記３記載の半導体装置の製造方法において、前記前処理工程は前記基板と前記基板処理室内の温度を６００℃から７００℃の間の第一の温度に保ちつつ行い、前記エピタキシャル成長工程は、前記基板と前記基板処理室の温度を６８０℃から８００℃の間の第二の温度に保ちつつ行う半導体装置の製造方法を提供するものである。
［付記５］
付記３記載の半導体装置の製造方法において、前記前処理工程は前記基板と前記基板処理室内の温度を６００℃から７００℃の間の第一の温度に保ちつつ行い、前記エピタキシャル成長工程では、前記基板と前記基板処理室の温度を６８０℃から７２０℃の間の第二の温度に保持しつつ、ジクロルシランガスと水素ガスのみを前記処理室に供給して、前記シリコン表面のみにエピタキシャル膜を成長させる半導体装置の製造方法を提供するものである。
付記３記載の半導体装置の製造方法において、前記前処理工程は前記基板と前記基板処理室内の温度を６００℃から７００℃の間の第一の温度に保ちつつ行い、前記エピタキシャル成長工程では、前記基板と前記基板処理室の温度を６８０℃から７２０℃の間の第二の温度に保持しつつ、ジクロルシランガスと水素ガスのみを前記処理室に供給して、前記シリコン表面のみにエピタキシャル膜を成長させる半導体装置の製造方法を提供するものである。
［付記６］
付記３記載の半導体装置の製造方法において、前記前処理工程は前記基板と前記基板処理室内の温度を６００℃から７００℃の間の第一の温度に保ちつつ行い、前記エピタキシャル成長工程では、前記基板と前記基板処理室の温度を７２０℃から８００℃の間の第二の温度に保ちつつ、さらに、塩素系ガスを前記処理室に供給して、前記シリコン表面のみにエピタキシャル膜を成長させる半導体装置の製造方法を提供するものである。
付記３記載の半導体装置の製造方法において、前記前処理工程は前記基板と前記基板処理室内の温度を６００℃から７００℃の間の第一の温度に保ちつつ行い、前記エピタキシャル成長工程では、前記基板と前記基板処理室の温度を７２０℃から８００℃の間の第二の温度に保ちつつ、さらに、塩素系ガスを前記処理室に供給して、前記シリコン表面のみにエピタキシャル膜を成長させる半導体装置の製造方法を提供するものである。
［付記７］
少なくともシリコン面と絶縁膜面とを表面に有する基板を処理室内に載置し、前記処理室の外側に配置された加熱手段により前記処理室内の雰囲気および前記基板を加熱する基板処理装置を用いて、前記シリコン面のみに選択的にエピタキシャル膜を成長させる半導体装置の製造方法であって、前記処理室内に前記基板を搬入する基板搬入工程と、前記基板と前記基板処理室内の温度を所定温度に保ちつつ前記処理室内にジクロルシランガスと水素ガスとを供給して、前記シリコン表面に形成された自然酸化膜や不純物を除去する前処理工程と、前記処理工程と同じ流量条件でジクロルシランガスと水素ガスとを前記処理室に供給して、前記シリコン表面のみにエピタキシャル膜を成長させる第一のエピタキシャル成長工程と、前記前処理工程と同じ流量条件でジクロルシランガス、塩素系ガス、水素ガスを前記処理室に供給して、前記シリコン表面のみにエピタキシャル膜を成長させる第二のエピタキシャル成長工程と、前記処理室外へ前記基板を搬出する基板搬出工程と、を含む半導体装置の製造方法であって、前記基板と前記基板処理室内の温度を８００℃以下の所定の温度に保ちつつ前記前処理工程と前記各エピタキシャル成長を行う半導体装置の製造方法を提供するものである。
少なくともシリコン面と絶縁膜面とを表面に有する基板を処理室内に載置し、前記処理室の外側に配置された加熱手段により前記処理室内の雰囲気および前記基板を加熱する基板処理装置を用いて、前記シリコン面のみに選択的にエピタキシャル膜を成長させる半導体装置の製造方法であって、前記処理室内に前記基板を搬入する基板搬入工程と、前記基板と前記基板処理室内の温度を所定温度に保ちつつ前記処理室内にジクロルシランガスと水素ガスとを供給して、前記シリコン表面に形成された自然酸化膜や不純物を除去する前処理工程と、前記処理工程と同じ流量条件でジクロルシランガスと水素ガスとを前記処理室に供給して、前記シリコン表面のみにエピタキシャル膜を成長させる第一のエピタキシャル成長工程と、前記前処理工程と同じ流量条件でジクロルシランガス、塩素系ガス、水素ガスを前記処理室に供給して、前記シリコン表面のみにエピタキシャル膜を成長させる第二のエピタキシャル成長工程と、前記処理室外へ前記基板を搬出する基板搬出工程と、を含む半導体装置の製造方法であって、前記基板と前記基板処理室内の温度を８００℃以下の所定の温度に保ちつつ前記前処理工程と前記各エピタキシャル成長を行う半導体装置の製造方法を提供するものである。
［付記８］
付記７記載の半導体装置の製造方法において、前記前処理工程は前記基板と前記基板処理室内の温度６００℃から７００℃の第一の温度に保ちつつ行い、前記第一のエピタキシャル成長工程は前記基板と前記基板処理室内の温度を６８０℃から８００℃の間の第二の温度に保ちつつ行い、前記第二のエピタキシャル成長工程は前記基板と前記基板処理室内の温度を７２０℃から８００℃の第三の温度に保ちつつ行う請求項７記載の半導体装置の製造方法を提供するものである。
付記７記載の半導体装置の製造方法において、前記前処理工程は前記基板と前記基板処理室内の温度６００℃から７００℃の第一の温度に保ちつつ行い、前記第一のエピタキシャル成長工程は前記基板と前記基板処理室内の温度を６８０℃から８００℃の間の第二の温度に保ちつつ行い、前記第二のエピタキシャル成長工程は前記基板と前記基板処理室内の温度を７２０℃から８００℃の第三の温度に保ちつつ行う請求項７記載の半導体装置の製造方法を提供するものである。
［付記９］
少なくともシリコン面と絶縁膜面とを表面に有する基板を処理室内に載置し、前記処理室内の外側に配置された加熱手段により前記処理室内雰囲および前記基板を加熱する基板処理装置を用いて前記シリコン面のみに選択的にエピタキシャル膜を成長させる選択エピタキシャル膜成長方法の前処理方法であって、前記基板と前記基板処理室内の温度を７００℃以下の所定温度に保ちつつ前記処理室にジクロルシランガスと水素ガスとを供給して、前記シリコン表面に形成された自然酸化膜や不純物を除去する前処理方法を提供するものである。
少なくともシリコン面と絶縁膜面とを表面に有する基板を処理室内に載置し、前記処理室内の外側に配置された加熱手段により前記処理室内雰囲および前記基板を加熱する基板処理装置を用いて前記シリコン面のみに選択的にエピタキシャル膜を成長させる選択エピタキシャル膜成長方法の前処理方法であって、前記基板と前記基板処理室内の温度を７００℃以下の所定温度に保ちつつ前記処理室にジクロルシランガスと水素ガスとを供給して、前記シリコン表面に形成された自然酸化膜や不純物を除去する前処理方法を提供するものである。
［付記１０］
付記９記載の選択エピタキシャル膜成長方法の前処理方法において、前記所定温度が、前記基板と前記基板処理室内の温度を６００℃から７００℃の間の第一の温度である選択エピタキシャル膜成長方法の前処理方法を提供するものである。
付記９記載の選択エピタキシャル膜成長方法の前処理方法において、前記所定温度が、前記基板と前記基板処理室内の温度を６００℃から７００℃の間の第一の温度である選択エピタキシャル膜成長方法の前処理方法を提供するものである。
［付記１１］
少なくともシリコン面と絶縁膜面とを表面に有する基板を収容する処理室と、前記処理室の外側に配置され、前記処理室内の雰囲気及び前記基板を加熱する加熱ユニットと、前記処理室に所望のガスを供給するガス供給ユニットと、前記処理室内の圧力を所望の圧力に制御する圧力制御部と、前記処理室内の雰囲気を排気する排気ユニットと、前記加熱ユ
ニット、前記ガス供給ユニット、前記圧力制御部、前記排気ユニットを制御する制御部と、を有し、前記シリコン面のみに選択的にエピタキシャル膜を成長させる基板処理装置であって、前記制御部は、前記基板と前記処理室内を７００℃以下の所定の温度に保ちつつジクロルシランガス及び水素ガスを供給するように前記加熱ユニットおよび前記ガス供給ユニットを制御して前記シリコン面に形成された自然酸化膜や不純物を除去する基板処理装置を提供するものである。
少なくともシリコン面と絶縁膜面とを表面に有する基板を収容する処理室と、前記処理室の外側に配置され、前記処理室内の雰囲気及び前記基板を加熱する加熱ユニットと、前記処理室に所望のガスを供給するガス供給ユニットと、前記処理室内の圧力を所望の圧力に制御する圧力制御部と、前記処理室内の雰囲気を排気する排気ユニットと、前記加熱ユ
ニット、前記ガス供給ユニット、前記圧力制御部、前記排気ユニットを制御する制御部と、を有し、前記シリコン面のみに選択的にエピタキシャル膜を成長させる基板処理装置であって、前記制御部は、前記基板と前記処理室内を７００℃以下の所定の温度に保ちつつジクロルシランガス及び水素ガスを供給するように前記加熱ユニットおよび前記ガス供給ユニットを制御して前記シリコン面に形成された自然酸化膜や不純物を除去する基板処理装置を提供するものである。
［付記１２］
付記１１記載の基板処理装置において、前記制御部は、前記基板と前記処理室内を６００℃から７００℃の間の所定温度に保ちつつジクロルシランガス及び水素ガスを供給するように前記加熱ユニット及び前記ガス供給ユニットを制御して前記シリコン面に形成された自然酸化膜や不純物を除去する基板処理装置を提供するものである。
付記１１記載の基板処理装置において、前記制御部は、前記基板と前記処理室内を６００℃から７００℃の間の所定温度に保ちつつジクロルシランガス及び水素ガスを供給するように前記加熱ユニット及び前記ガス供給ユニットを制御して前記シリコン面に形成された自然酸化膜や不純物を除去する基板処理装置を提供するものである。
［付記１３］
付記１１記載の基板処理装置において、前記制御部は、前記シリコン面に形成された自然酸化膜や不純物を除去する前処理工程及び前記シリコン面のみ選択的にエピタキシャル膜を成長させるエピタキシャル成長工程では、前記基板と前記処理室内の温度を８００℃以下に保ちつつジクロルシランガス及び水素ガスを前記処理室に供給させるように前記加熱ユニット及び前記ガス供給ユニットを制御する基板処理装置を提供するものである。
付記１１記載の基板処理装置において、前記制御部は、前記シリコン面に形成された自然酸化膜や不純物を除去する前処理工程及び前記シリコン面のみ選択的にエピタキシャル膜を成長させるエピタキシャル成長工程では、前記基板と前記処理室内の温度を８００℃以下に保ちつつジクロルシランガス及び水素ガスを前記処理室に供給させるように前記加熱ユニット及び前記ガス供給ユニットを制御する基板処理装置を提供するものである。
［付記１４］
付記１３記載の基板処理装置において、前記制御部は、前記前処理工程では前記基板と前記処理室内の温度を６００℃から７００℃の間の第一の温度に保つように前記加熱ユニットを制御し、前記エピタキシャル成長工程では前記基板と前記処理室内の温度６８０℃から８００℃の間の第二の温度に保つように前記加熱ユニットを制御する基板処理装置を提供するものである。
付記１３記載の基板処理装置において、前記制御部は、前記前処理工程では前記基板と前記処理室内の温度を６００℃から７００℃の間の第一の温度に保つように前記加熱ユニットを制御し、前記エピタキシャル成長工程では前記基板と前記処理室内の温度６８０℃から８００℃の間の第二の温度に保つように前記加熱ユニットを制御する基板処理装置を提供するものである。
［付記１５］
付記１４記載の基板処理装置において、前記制御部は、前記エピタキシャル成長工程では、前記基板と前記処理室内の温度を６８０℃から７２０℃の間の所定温度に保ちつつジクロルシランガス及び水素ガスのみを前記処理室に供給するように前記加熱ユニット及び前記ガス供給ユニットを制御する基板処理装置を提供するものである。
付記１４記載の基板処理装置において、前記制御部は、前記エピタキシャル成長工程では、前記基板と前記処理室内の温度を６８０℃から７２０℃の間の所定温度に保ちつつジクロルシランガス及び水素ガスのみを前記処理室に供給するように前記加熱ユニット及び前記ガス供給ユニットを制御する基板処理装置を提供するものである。
［付記１６］
付記１４記載の基板処理装置において、前記制御部は、前記エピタキシャル成長工程では、前記基板と前記処理室内の温度を７２０℃から８００℃の間の所定の温度に保ちつつ、さらに、塩素系ガスを供給するように前記加熱ユニット及び前記ガス供給ユニットを制御する基板処理装置を提供するものである。
付記１４記載の基板処理装置において、前記制御部は、前記エピタキシャル成長工程では、前記基板と前記処理室内の温度を７２０℃から８００℃の間の所定の温度に保ちつつ、さらに、塩素系ガスを供給するように前記加熱ユニット及び前記ガス供給ユニットを制御する基板処理装置を提供するものである。
［付記１７］
付記１１記載の基板処理装置において、前記制御部は、前記シリコン面に形成された自然酸化膜や不純物を除去する前処理工程では、ジクロルシランガス及び水素ガスを前記処理室に供給するように前記ガス供給ユニットを制御し、前記シリコン面のみに選択的にエピタキシャル膜を成長させる第一のエピタキシャル成長工程では、ジクロルシランガス及び水素ガスを前記処理室に供給するように前記ガス供給ユニットを制御し、前記シリコン面にのみ選択的にエピタキシャル膜を成長させる第二のエピタキシャル成長工程では、ジクロルシランガス、塩素ガス及び水素ガスを前記処理室に供給するように前記ガス供給ユニットを制御し、さらに、前記前処理工程、前記第一のエピタキシャル成長工程、前記第二のエピタキシャル成長工程では前記基板と前記処理室内の温度を８００℃以下の所定の温度に保つように前記加熱ユニットを制御する基板処理装置を提供するものである。
付記１１記載の基板処理装置において、前記制御部は、前記シリコン面に形成された自然酸化膜や不純物を除去する前処理工程では、ジクロルシランガス及び水素ガスを前記処理室に供給するように前記ガス供給ユニットを制御し、前記シリコン面のみに選択的にエピタキシャル膜を成長させる第一のエピタキシャル成長工程では、ジクロルシランガス及び水素ガスを前記処理室に供給するように前記ガス供給ユニットを制御し、前記シリコン面にのみ選択的にエピタキシャル膜を成長させる第二のエピタキシャル成長工程では、ジクロルシランガス、塩素ガス及び水素ガスを前記処理室に供給するように前記ガス供給ユニットを制御し、さらに、前記前処理工程、前記第一のエピタキシャル成長工程、前記第二のエピタキシャル成長工程では前記基板と前記処理室内の温度を８００℃以下の所定の温度に保つように前記加熱ユニットを制御する基板処理装置を提供するものである。
［付記１８］
付記１７記載の基板処理装置において、前記制御部は、前記前処理工程では前記基板と前記処理室内の温度を６００から７００℃の間の第一の温度に保つように前記加熱ユニットを制御し、前記第一のエピタキシャル成長工程では前記基板と前記処理室内の温度を６８０℃から７２０℃の間の第二の温度保つように前記加熱ユニットを制御し、前記第二のエピタキシャル成長工程では前記基板と前記処理室内の温度を７２０℃から８００℃の間の第三の温度に保つように前記加熱ユニットを制御する基板処理装置を提供するものである。
付記１７記載の基板処理装置において、前記制御部は、前記前処理工程では前記基板と前記処理室内の温度を６００から７００℃の間の第一の温度に保つように前記加熱ユニットを制御し、前記第一のエピタキシャル成長工程では前記基板と前記処理室内の温度を６８０℃から７２０℃の間の第二の温度保つように前記加熱ユニットを制御し、前記第二のエピタキシャル成長工程では前記基板と前記処理室内の温度を７２０℃から８００℃の間の第三の温度に保つように前記加熱ユニットを制御する基板処理装置を提供するものである。
［付記１９］
少なくともシリコン面と絶縁膜面とを表面に有する基板を処理室内に載置し、前記処理室の外側に配置された加熱手段により前記処理室内の雰囲気および前記基板を加熱する基板処理装置を用いて、ジクロルシランガスを１〜３００ｓｃｃｍ、水素ガスを１０〜５００００ｓｃｃｍの流量の範囲内にて前記処理室に供給して、前記処理室の圧力が３００Ｐａ以下の条件で前記シリコン面のみに選択的にエピタキシャル膜を成長させる半導体装置の製造方法であって、前記処理室内に前記基板を搬入する工程と、前記基板と基板処理室内を６００〜７００℃に加熱しながら前記処理室内にジクロルシランガスと水素ガスとを供給して、前記シリコン表面に形成された自然酸化膜や不純物を除去する前処理工程と、前記基板と基板処理室内の温度を６８０〜８００℃に加熱しながら前記前処理工程と同じ流量条件でジクロルシランガスと水素ガスとを前記処理室に供給して、前記シリコン表面のみにエピタキシャル膜を成長させるエピタキシャル成長工程とを含む半導体装置の製造方法を提供するものである。
少なくともシリコン面と絶縁膜面とを表面に有する基板を処理室内に載置し、前記処理室の外側に配置された加熱手段により前記処理室内の雰囲気および前記基板を加熱する基板処理装置を用いて、ジクロルシランガスを１〜３００ｓｃｃｍ、水素ガスを１０〜５００００ｓｃｃｍの流量の範囲内にて前記処理室に供給して、前記処理室の圧力が３００Ｐａ以下の条件で前記シリコン面のみに選択的にエピタキシャル膜を成長させる半導体装置の製造方法であって、前記処理室内に前記基板を搬入する工程と、前記基板と基板処理室内を６００〜７００℃に加熱しながら前記処理室内にジクロルシランガスと水素ガスとを供給して、前記シリコン表面に形成された自然酸化膜や不純物を除去する前処理工程と、前記基板と基板処理室内の温度を６８０〜８００℃に加熱しながら前記前処理工程と同じ流量条件でジクロルシランガスと水素ガスとを前記処理室に供給して、前記シリコン表面のみにエピタキシャル膜を成長させるエピタキシャル成長工程とを含む半導体装置の製造方法を提供するものである。
［付記２０］
少なくともシリコン面と絶縁膜面とを表面に有する基板を処理室内に載置し、前記処理室の外側に配置された加熱手段により前記処理室内の雰囲気及び前記基板を６００〜８００℃の温度に加熱する基板処理装置を用いて、
ジクロルシランガスを１〜３００ｓｃｃｍ、水素ガスを１０〜５００００ｓｃｃｍの流量の範囲内にて前記処理室に供給して、前記処理室の圧力が３００Ｐａ以下の条件で前記シリコン面のみに選択的にエピタキシャル膜を成長させる半導体装置の製造方法であって、前記処理室内に前記基板を搬入する工程と、前記基板と基板処理室内を６００〜７００℃に加熱する工程と、前記処理室内にジクロルシランガスと水素ガスとを供給して、前記シリコン表面に形成された自然酸化膜や不純物を除去する前処理工程と、前記基板と基板処理室内の温度を６８０〜７２０℃に加熱しながら前記前処理工程と同じ流量条件でジクロルシランガスと水素ガスとを前記処理室に供給して、前記シリコン表面のみにエピタキシャル膜を成長させる第１のエピタキシャル成長工程と、前記基板と基板処理室内の温度を７２０〜８００℃、好ましくは、７６０℃に加熱しながら、前記前処理工程と同じ流量条件でジクロルシランガスと水素ガスとを前記処理室に供給すると共に、塩素ガスを供給して、前記シリコン表面のみにエピタキシャル膜を成長させる第２のエピタキシャル成長工程とを含む半導体装置の製造方法を提供するものである。
少なくともシリコン面と絶縁膜面とを表面に有する基板を処理室内に載置し、前記処理室の外側に配置された加熱手段により前記処理室内の雰囲気及び前記基板を６００〜８００℃の温度に加熱する基板処理装置を用いて、
ジクロルシランガスを１〜３００ｓｃｃｍ、水素ガスを１０〜５００００ｓｃｃｍの流量の範囲内にて前記処理室に供給して、前記処理室の圧力が３００Ｐａ以下の条件で前記シリコン面のみに選択的にエピタキシャル膜を成長させる半導体装置の製造方法であって、前記処理室内に前記基板を搬入する工程と、前記基板と基板処理室内を６００〜７００℃に加熱する工程と、前記処理室内にジクロルシランガスと水素ガスとを供給して、前記シリコン表面に形成された自然酸化膜や不純物を除去する前処理工程と、前記基板と基板処理室内の温度を６８０〜７２０℃に加熱しながら前記前処理工程と同じ流量条件でジクロルシランガスと水素ガスとを前記処理室に供給して、前記シリコン表面のみにエピタキシャル膜を成長させる第１のエピタキシャル成長工程と、前記基板と基板処理室内の温度を７２０〜８００℃、好ましくは、７６０℃に加熱しながら、前記前処理工程と同じ流量条件でジクロルシランガスと水素ガスとを前記処理室に供給すると共に、塩素ガスを供給して、前記シリコン表面のみにエピタキシャル膜を成長させる第２のエピタキシャル成長工程とを含む半導体装置の製造方法を提供するものである。
なお、上記の実施の形態では、基板処理装置として縦型ＣＶＤ装置を用いる説明をしたが、本発明はこれに限らず、基板処理装置全般、例えば、枚葉ホットウオールタイプの枚葉式の基板処理装置やコールドウォールタイプの枚様式の基板処理装置を用いるようにしてもよい。また、堆積する膜乃至層は、エピタキシャル成長膜乃至層に限らず、ポリシリコン膜など、基板表面にて化学反応を用いて膜を堆積させる技術全般への適用が可能である。
２００ 基板
２０１ 処理室
２０６ ヒータ（加熱手段）
２０１ 処理室
２０６ ヒータ（加熱手段）
Claims (2)
- 少なくともシリコン面と絶縁膜面とを表面に有する基板を処理室内に載置し、前記処理室の外側に配置された加熱手段により前記処理室内の雰囲気および前記基板を加熱する基板処理装置を用いて、前記シリコン面のみに選択的にエピタキシャル膜を成長させる半導体装置の製造方法であって、
前記処理室内に前記基板を搬入する基板搬入工程と、
前記基板処理室内を３００Ｐａ以下の減圧下において、前記基板と前記基板処理室の温度を６００℃以上７００℃以下の所定の温度に保ちつつ、前記処理室内に１ｓｃｃｍ以上３００ｓｃｃｍ以下の所定のガス流量のジクロロシランガスと１０ｓｃｃｍ以上５００００ｓｃｃｍ以下の所定のガス流量の水素ガスとを供給して、前記シリコン表面に形成された自然酸化膜や不純物の除去を還元時間行う前処理工程と、
前記処理工程の後に３００Ｐａ以下の減圧下において、前記基板と前記基板処理室の温度を６８０℃以上７２０℃以下の所定の温度に保ちつつ、前記処理室内に１ｓｃｃｍ以上３００ｓｃｃｍ以下の所定のガス流量のジクロロシランガスと１０ｓｃｃｍ以上５００００ｓｃｃｍ以下の所定のガス流量の水素ガスとを供給して、前記シリコン表面にシリコン単結晶膜を選択的に形成する第一のエピタキシャル成長工程と、
前記第一のエピタキシャル成長工程の後に、３００Ｐａ以下の減圧下において、前記基板と前記基板処理室の温度を７２０℃以上８００℃未満の所定の温度に保ちつつ、前記処理室内に１ｓｃｃｍ以上３００ｓｃｃｍ以下の所定のガス流量のジクロロシランガスと１０ｓｃｃｍ以上５００００ｓｃｃｍ以下の所定のガス流量の水素ガスと１ｓｃｃｍ以上３００ｓｃｃｍ以下の所定のガス流量の塩素系ガスとを供給して、前記シリコン単結晶膜の上にシリコン単結晶膜を形成する第二のエピタキシャル成長工程と、
前記処理室外へ前記基板を搬出する基板搬出工程と、
を含む半導体装置の製造方法。 - 少なくともシリコン面と絶縁膜面とを表面に有する基板を処理する基板処理室と、
前記基板処理室内および前記基板を加熱する加熱ユニットと、
前記基板処理室内に少なくともジクロロシランガスと塩素系ガスと水素ガスとを供給するガス供給ユニットと、
前記処理室内の圧力を制御する圧力制御部と、
前処理工程として、前記圧力制御部が前記基板処理室内の圧力を３００Ｐａ以下の減圧下にし、前記加熱ユニットが前記基板と前記基板処理室の温度を６００℃以上７００℃以下の所定の温度に保ちつつ、前記ガス供給ユニットが前記処理室内に少なくとも１ｓｃｃｍ以上３００ｓｃｃｍ以下の所定のガス流量の前記ジクロロシランガスと１０ｓｃｃｍ以上５００００ｓｃｃｍ以下の所定のガス流量の前記水素ガスを還元時間供給し、
第一のエピタキシャル成長工程として、前記前処理の後、前記圧力制御部が前記基板処理室内の圧力を３００Ｐａ以下の減圧下にし、前記加熱ユニットが前記基板と前記基板処理室内の温度を６８０℃以上７２０℃以下の所定の温度に保ちつつ、前記ガス供給ユニットが前記処理室内に少なくとも１ｓｃｃｍ以上３００ｓｃｃｍ以下の所定のガス流量の前記ジクロロシランガスと１０ｓｃｃｍ以上５００００ｓｃｃｍ以下の所定のガス流量の前記水素ガスを供給し、
第二のエピタキシャル成長工程として、前記第一のエピタキシャル成長の後、前記圧力制御部が前記基板処理室内の圧力を３００Ｐａ以下の減圧下にし、前記加熱ユニットが前記基板と前記基板処理室内の温度を７２０℃以上８００℃未満の所定の温度に保ちつつ、前記ガス供給ユニットが前記処理室内に少も１ｓｃｃｍ以上３００ｓｃｃｍ以下の所定のガス流量の前記ジクロロシランガスと１０ｓｃｃｍ以上５００００ｓｃｃｍ以下の所定のガス流量の前記水素ガスと１ｓｃｃｍ以上３００ｓｃｃｍ以下の所定のガス流量の前記塩素系ガスを供給するよう制御する制御部とを備える基板処理装置。
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