JP7221187B2 - 成膜方法、及び成膜装置 - Google Patents

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Description

本開示は、成膜方法、及び成膜装置に関する。
特許文献１に記載の成膜方法は、基板に対して塩素含有ガスを供給し、塩素含有ガスを吸着させる工程と、塩素含有ガスを吸着させた基板に対して窒化シリコン膜を成膜する工程とを有する。基板は、窒化シリコン膜と、酸化シリコン膜とを有する。塩素含有ガスは、酸化シリコン膜に対する窒化シリコン膜の成膜を阻害する。従って、旧い窒化シリコン膜に、新しい窒化シリコン膜を選択的に成膜できる。
特開２０１７－１７４９１９号公報
本開示の一態様は、窒化膜と酸化膜のうちの窒化膜に選択的に半導体膜を形成できる、技術を提供する。
本開示の一態様に係る成膜方法は、
窒化膜の露出する領域と酸化膜の露出する領域とが隣り合う基板に対してフッ素含有ガスを供給し、前記基板にフッ素を吸着させつつ、前記窒化膜と前記酸化膜のうちの前記窒化膜を選択的にエッチングし、前記窒化膜の表面を前記酸化膜の表面よりも凹ませ、前記酸化膜の側面で段差面を形成する工程と、
前記基板にフッ素を吸着させつつ前記段差面を形成する工程の後、半導体材料を含む原料ガスを前記基板に対して供給し、前記窒化膜と前記酸化膜のうちの前記窒化膜に選択的に半導体膜を形成する工程と、
を含む。
本開示の一態様によれば、窒化膜と酸化膜のうちの窒化膜に選択的に半導体膜を形成できる。
図１は、一実施形態に係る成膜方法を示すフローチャートである。 図２Ａは、図１のＳ１で準備した基板を示す側面図である。 図２Ｂは、図１のＳ２で得られる基板を示す側面図である。 図２Ｃは、図１のＳ３で得られる基板を示す側面図である。 図２Ｄは、図１のＳ４で得られる基板を示す側面図である。 図２Ｅは、図１のＳ５で得られる基板を示す側面図である。 図２Ｆは、２回目のＳ４で得られる基板を示す側面図である。 図２Ｇは、２回目のＳ５で得られる基板を示す側面図である。 図３Ａは、半導体膜の膜厚と、半導体膜の成膜時間との関係の一例を示す図である。 図３Ｂは、フッ素含有ガスの供給前後でのΔｔの変化の一例を示す図である。 図４Ａは、基板温度の経時変化の一例を示す図である。 図４Ｂは、基板温度の経時変化の別の一例を示す図である。 図５は、図１の成膜方法を実施する成膜装置の一例を示す断面図である。
以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各図面において同一の又は対応する構成には同一の又は対応する符号を付し、説明を省略することがある。
先ず、図１、図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、図２Ｄ、図２Ｅ、図２Ｆ及び図２Ｇを参照して、成膜方法について説明する。成膜方法は、例えば、基板１０の準備（Ｓ１）と、自然酸化膜１２の除去（Ｓ２）と、フッ素吸着及び段差形成（Ｓ３）と、半導体膜３０の形成（Ｓ４）と、不要な半導体材料４０の除去（Ｓ５）とをこの順番で有する。
図１のＳ１では、図２Ａに示すように、基板１０を準備する。基板１０の準備は、例えば基板１０を後述の処理容器１１０の内部に設置することを含む。基板１０は、主面に、第１領域Ａ１と、第１領域Ａ１に隣接する第２領域Ａ２とを有する。
第１領域Ａ１は、窒化膜１１の自然酸化膜１２が露出する領域である。窒化膜１１は、通常、大気中で自然に酸化されるので、自然酸化膜１２で覆われる。窒化膜１１の材質は、特に限定されないが、例えば窒化シリコンである。
第２領域Ａ２は、酸化膜１３が露出する領域である。酸化膜１３の材質は、特に限定されないが、例えば酸化シリコンである。
第１領域Ａ１の数は、図２Ａでは１つであるが、複数であってもよい。例えば２つの第１領域Ａ１が第２領域Ａ２を挟むように配置されてもよい。同様に、第２領域Ａ２の数は、図２Ａでは１つであるが、複数であってもよい。例えば２つの第２領域Ａ２が第１領域Ａ１を挟むように配置されてもよい。
なお、図２Ａでは第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２のみが存在するが、第３領域がさらに存在してもよい。第３領域は、第１領域Ａ１及び第２領域Ａ２とは異なる材質の膜が露出する領域である。
基板１０は、窒化膜１１及び酸化膜１３の他に、下地基板１４を有する。下地基板１４は、例えばシリコンウェハなどの半導体基板である。なお、下地基板１４は、ガラス基板などであってもよい。下地基板１４の表面に、窒化膜１１及び酸化膜１３が形成される。
なお、基板１０は、下地基板１４と酸化膜１３との間に、下地基板１４及び酸化膜１３とは異なる材料で形成される下地膜をさらに有してもよい。同様に、基板１０は、下地基板１４と窒化膜１１との間に、下地基板１４及び窒化膜１１とは異なる材料で形成される下地膜をさらに有してもよい。
図１のＳ２では、図２Ｂに示すように、自然酸化膜１２を除去する。自然酸化膜１２の除去によって、第１領域Ａ１にて窒化膜１１を露出させることが目的である。
窒化膜１１が窒化シリコンである場合、自然酸化膜１２はシリコンを含む。この場合、自然酸化膜１２の除去は、例えば化学的酸化物除去（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｒｅｍｏｖａｌ；ＣＯＲ）と呼ばれる処理で行う。
ＣＯＲは、ＨＦガスとＮＨ３ガスとを基板１０に対して供給し、これらのガスと自然酸化膜１２とを反応させ、ケイフッ化アンモニウム（（ＮＨ４）２ＳｉＦ６）を生成し、その生成物を加熱によって昇華する。その昇華によって、自然酸化膜１２が除去され、窒化膜１１が第１領域Ａ１に露出する。
自然酸化膜１２の除去後には、窒化膜１１と酸化膜１３とが、ＨＦガスとＮＨ３ガスとに曝される。これらのガスは、酸化物を除去するので、自然酸化膜１２だけではなく、酸化膜１３をもエッチングする。
仮に、自然酸化膜１２の除去後に、窒化膜１１と酸化膜１３のうちの酸化膜１３が選択的にエッチングされると、酸化膜１３の表面が窒化膜１１の表面よりも凹んでしまい、図１のＳ３の処理時間が長くなってしまう。
そこで、ＣＯＲは、自然酸化膜１２の除去後に、窒化膜１１を続けてエッチングできる条件で実施される。ＣＯＲは、酸化膜１３と窒化膜１１とでエッチング速度が同程度になるような条件で実施されることが好ましい。ＣＯＲの処理条件の一例は、下記の通りである。
基板温度：６０℃
ＨＦガスの流量：３００ｓｃｃｍ（ｓｔａｎｄａｒｄ ｃｃ／ｍｉｎ）
ＮＨ３ガスの流量：３００ｓｃｃｍ
Ｎ２ガスの流量：１５００ｓｃｃｍ
処理容器の内部の気圧：２７Ｐａ
処理時間：１．６ｍｉｎ
なお、Ｎ２ガスは、希釈ガスである。Ｎ２ガスの代わりに、Ａｒガス等の希ガスが希釈ガスとして用いられてもよい。
なお、本実施形態では自然酸化膜１２を有する基板１０が準備されるが、自然酸化膜１２を有しない基板１０が準備されてもよい。この場合、自然酸化膜１２の除去（Ｓ２）は、当然に不要である。
図１のＳ３では、図２Ｃに示すように、窒化膜１１が露出した基板１０に対してフッ素含有ガスを供給し、基板１０にフッ素２０を吸着させつつ、窒化膜１１と酸化膜１３のうちの窒化膜１１を選択的にエッチングし、窒化膜１１の表面を酸化膜１３の表面よりも凹ませ、酸化膜１３の側面で段差面１５を形成する。
上記の通り、図１のＳ３において基板１０にフッ素２０を吸着させることで、図１のＳ４において窒化膜１１と酸化膜１３のうちの窒化膜１１に選択的に半導体膜３０を形成しやすい。その理由について、図３Ａ及び図３Ｂを参照して説明する。
図３Ａに示すように、半導体膜３０の原料ガスの供給開始から一定の時間Δｔ、半導体膜３０はほとんど成長せず、半導体膜３０の膜厚はほとんど増加しない。一定の時間Δｔが経過すると、半導体膜３０の核が形成され、その核を起点とする成長が始まり、半導体膜３０の膜厚が増加し始める。時間Δｔを、インキュベーションタイム（ｉｎｃｕｂａｔｉｏｎ ｔｉｍｅ）と呼ぶ。
図３Ｂに示すように、Δｔは、半導体膜３０の下地の材質で決まる。下地が窒化膜１１である場合のΔｔは、下地が酸化膜１３である場合のΔｔに比べて、短い。その差は、フッ素含有ガスの供給によって顕著になる。
フッ素含有ガスの供給によって、フッ素２０が基板１０に吸着する。その結果、下地が窒化膜１１である場合のΔｔが僅かに長期化するのに対し、下地が酸化膜１３である場合のΔｔが著しく長期化する。
長期化の程度が下地の材質に応じて変わるのは、図２Ｃに示すようにフッ素２０が窒化膜１１と酸化膜１３のうち酸化膜１３に吸着しやすいためと推定される。但し、フッ素２０は、窒化膜１１にも吸着してよい。
フッ素含有ガスの供給後に、下地が窒化膜１１である場合のΔｔは、下地が酸化膜１３である場合のΔｔに比べて、短い。且つ、その時間差は十分に長い。従って、その時間差を利用して、半導体膜３０を窒化膜１１に選択的に成膜できる。
半導体膜３０の原料ガスの供給時間は、下地が窒化膜１１である場合のΔｔよりも長く設定され、下地が酸化膜１３である場合のΔｔよりも短く設定される。それゆえ、酸化膜１３には半導体膜３０がほとんど形成されない。
また、上記の通り、図１のＳ３において窒化膜１１の表面を酸化膜１３の表面よりも凹ませ、酸化膜１３の側面で段差面１５を形成するので、図１のＳ４において半導体膜３０が窒化膜１１の表面から横にはみ出すのを抑制できる。
段差面１５の高さＨは、半導体膜３０の目標膜厚よりも小さくてもよいが、半導体膜３０の目標膜厚以上であってよい。後者の場合、半導体膜３０が窒化膜１１の表面から横にはみ出すのを確実に抑制できる。段差面１５の高さＨは、例えば２ｎｍ以上である。
なお、図１に示すように半導体膜３０の形成（Ｓ４）と、不要な半導体材料４０の除去（Ｓ５）とが繰り返し行われる場合、半導体膜３０の目標膜厚とは、複数の半導体膜３０の合計の目標膜厚を意味する。
フッ素含有ガスは、例えば、Ｆ２ガスである。Ｆ２ガスは、基板１０にフッ素２０を吸着させつつ、窒化膜１１を選択的にエッチングし、窒化膜１１の表面を凹ませる。Ｆ２ガスを用いた図１のＳ３の処理条件は、例えば下記の通りである。
基板温度：２５０℃～３００℃
Ｆ２ガスの流量：１００ｓｃｃｍ～１００００ｓｃｃｍ
処理容器の内部の気圧：１３Ｐａ～２００００Ｐａ
処理時間：０．１ｍｉｎ～３０ｍｉｎ。
なお、上記の通り、ＣＯＲは、本来、酸化物を除去する処理であるが、条件を変えれば、窒化膜１１と酸化膜１３のうちの窒化膜１１を選択的にエッチングすることも可能である。従って、フッ素含有ガスは、ＨＦガスであってもよい。ＨＦガスは、ＮＨ３ガスと共に用いられる。窒化膜１１を選択的にエッチングするＣＯＲの処理条件の一例は、下記の通りである。
基板温度：６０℃
ＨＦガスの流量：１００ｓｃｃｍ
ＮＨ３ガスの流量：３００ｓｃｃｍ
Ｎ２ガスの流量：３０００ｓｃｃｍ
処理容器の内部の気圧：２６Ｐａ
処理時間：１ｍｉｎ～３０ｍｉｎ。
ＨＦガスは、Ｆ２ガスと同様に、基板１０にフッ素２０を吸着させつつ、ＮＨ３ガスと協働して窒化膜１１を選択的にエッチングし、窒化膜１１の表面を凹ませ、段差面１５を形成する。フッ素吸着及び段差形成（Ｓ３）の後、半導体膜３０の形成（Ｓ４）が行われる。
図１のＳ４では、図２Ｄに示すように、半導体材料を含む原料ガスを基板１０に対して供給し、窒化膜１１と酸化膜１３のうちの窒化膜１１に選択的に半導体膜３０を形成する。半導体膜３０は、例えばＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法で形成される。
半導体膜３０の原料ガスは、例えば、シリコン（Ｓｉ）及びゲルマニウム（Ｇｅ）のうちの少なくとも１つを含む。この場合、半導体膜３０は、シリコン（Ｓｉ）及びゲルマニウム（Ｇｅ）のうちの少なくとも１つを含む。
半導体膜３０は、例えばアモルファスシリコン膜である。アモルファスシリコン膜の原料ガスは、モノシラン（ＳｉＨ４）ガス、又はジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）ガス等のシラン系ガスである。
アモルファスシリコン膜の成膜条件は、原料ガスの種類に応じて決められる。原料ガスがＳｉ２Ｈ６ガスである場合、その成膜条件は、例えば下記の通りである。
基板温度：３５０℃～４５０℃
Ｓｉ２Ｈ６ガスの流量：１００ｓｃｃｍ～１００００ｓｃｃｍ
処理容器の内部の気圧：２７Ｐａ～１３３３Ｐａ
処理時間：５ｍｉｎ～３００ｍｉｎ。
なお、半導体膜３０は、ポリシリコン膜であってもよい。ポリシリコン膜の原料ガスは、アモルファスシリコン膜の原料ガスと同様である。また、半導体膜３０は、ゲルマニウム（Ｇｅ）膜、又はシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）膜であってもよい。
Ｇｅ膜の原料ガスは、例えば、モノゲルマン（ＧｅＨ４）ガス、又はジゲルマン（Ｇｅ２Ｈ６）ガス等のゲルマン系ガスである。また、ＳｉＧｅ膜の原料ガスは、例えば、シラン系ガスとゲルマン系ガスとである。
半導体膜３０は、ドーパントを含んでもよいし、ドーパントを含まなくてもよい。ドーパントは、例えばカーボン（Ｃ）、リン（Ｐ）、又はボロン（Ｂ）等である。
本実施形態によれば、上記の通り、半導体膜３０の形成（Ｓ４）の前に、フッ素吸着及び段差形成（Ｓ３）が行われるので、窒化膜１１の表面に選択的に半導体膜３０を形成できる。
但し、図２Ｄに示すように、酸化膜１３の表面に、粒状の半導体材料４０が堆積することがある。半導体材料４０は、半導体膜３０と同じ材質であり、例えばＳｉ及びＧｅのうちの少なくとも１つを含む。
半導体材料４０の堆積は、半導体膜３０の目標膜厚が厚く、原料ガスの連続供給時間が長く、その連続供給時間とΔｔとの差が小さい場合に生じる。また、半導体材料４０の堆積は、フッ素２０の吸着不足によっても生じる。
図１のＳ５では、図２Ｅに示すように、ハロゲン含有ガスを基板１０に対して供給し、酸化膜１３の表面に堆積した粒状の半導体材料４０を除去する。半導体膜３０の形成（Ｓ４）で生じた不要な半導体材料４０を除去できる。
ハロゲン含有ガスは、半導体材料４０をその表面からエッチングするので、比表面積（単位体積当たりの表面積）に応じた体積減少速度で半導体をエッチングする。比表面積が大きいほど、体積減少速度が速い。
半導体材料４０は、粒状である。それゆえ、半導体材料４０の比表面積は、半導体膜３０の比表面積に比べ大きい。従って、半導体膜３０をほとんどエッチングすることなく、半導体材料４０をエッチングできる。
ハロゲン含有ガスは、ハロゲンを含み、具体的には、フッ素（Ｆ）、塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）から選ばれる少なくとも１つを含む。但し、フッ素は、半導体材料４０だけではなく、窒化膜１１及び酸化膜１３をもエッチングしうる。
そこで、ハロゲン含有ガスは、窒化膜１１及び酸化膜１３をエッチングしないように、フッ素を含まなくてよい。フッ素を含まないハロゲン含有ガスは、例えば、Ｃｌ２ガス、ＨＣｌガス、Ｂｒ２ガス、又はＨＢｒガスである。
ハロゲン含有ガスの供給条件は、ハロゲン含有ガスの種類に応じて決められる。Ｃｌ２ガスの供給条件は、例えば下記の通りである。
基板温度：３５０℃～４５０℃
Ｃｌ２ガスの流量：１００ｓｃｃｍ～５０００ｓｃｃｍ
処理容器の内部の気圧：２７Ｐａ～６６７Ｐａ
処理時間：０．５ｍｉｎ～３０ｍｉｎ。
本実施形態によれば、上記の通り、ハロゲン含有ガスを基板１０に対して供給し、酸化膜１３の表面に堆積した粒状の半導体材料４０を除去する。半導体材料４０の成長の起点である核を除去でき、Δｔを初期化できる。
Δｔの初期化は、図１に示すように、半導体膜３０の形成（Ｓ４）と半導体材料４０の除去（Ｓ５）とを１サイクルとし、そのサイクルを繰り返し実施する場合に有効である。２回目以降のＳ４において、酸化膜１３の表面における粒状の半導体材料４０の堆積を抑制できる。
図１のＳ６では、サイクル回数が目標回数に達したか否かをチェックする。サイクル回数が目標回数に達すると、半導体膜３０の膜厚が目標膜厚に達するように、目標回数が予め実験等で決められる。目標膜厚が厚いほど、目標回数が多い。
サイクル回数が目標回数未満である場合（図１のＳ６、ＮＯ）、半導体膜３０の膜厚が目標膜厚に達しないので、半導体膜３０の形成（Ｓ４）と、半導体材料４０の除去（Ｓ５）とが再び実施される。２回目のＳ４で得られる基板１０を図２Ｆに、２回目のＳ５で得られる基板１０を図２Ｇにそれぞれ示す。
半導体膜３０の形成（Ｓ４）を複数回に分けて実施すれば、１回毎に堆積する粒状の半導体材料４０のサイズを減少できる。半導体材料４０のサイズが小さいほど、半導体材料４０の比表面積が大きく、半導体材料４０の除去（Ｓ５）に要する時間が短い。従って、半導体材料４０の除去時に生じうる半導体膜３０のエッチングを抑制できる。
一方、サイクル回数が目標回数である場合（図１のＳ６、ＹＥＳ）、半導体膜３０の膜厚が目標膜厚に到達済みであるので、今回の処理が終了する。
処理後の基板１０は、例えば、窒化膜１１と酸化膜１３のうち、酸化膜１３のみをエッチングする処理に供される。この処理では、半導体膜３０を、酸化膜１３のエッチング時に、窒化膜１１を保護する保護膜として利用する。半導体膜３０は、窒化膜１１を保護することで、窒化膜１１と下地基板１４との間に予め形成された不図示の導電膜をも保護できる。
図４Ａに示すように、フッ素吸着及び段差形成（Ｓ３）は、半導体膜３０の形成（Ｓ４）よりも、低い温度で実施される。Ｓ３にて窒化膜１１の急激なエッチングを抑制できる。その結果、エッチング時間で段差面１５の高さＨを精度良く管理できる。また、窒化膜１１のエッチングムラを低減できる。
但し、図４Ｂに示すように、フッ素吸着及び段差形成（Ｓ３）は、半導体膜３０の形成（Ｓ４）と同じ温度で実施されてもよい。Ｓ３からＳ４への移行に際し、温度変更の待ち時間が生じないので、スループットを向上できる。
Ｓ３がＳ４と同じ温度で実施される場合、Ｓ３ではフッ素含有ガスとして、例えばＦ２ガスが用いられる。Ｆ２ガスは、３５０℃～４００℃の温度範囲では、自然酸化膜１２をもエッチングできるので、Ｓ２にも利用できる。Ｓ２からＳ３への移行に際し、ガスの切換の待ち時間が生じないので、また、温度変更の待ち時間が生じないので、スループットを更に向上できる。
Ｆ２ガスは、Ｓ２にて自然酸化膜１２を除去し、続いてＳ３にて窒化膜１１と酸化膜１３のうちの窒化膜１１を選択的にエッチングする。窒化膜１１のエッチング速度は、自然酸化膜１２及び酸化膜１３のエッチング速度よりも速い。また、Ｆ２ガスは、Ｓ３にて基板１０に対してフッ素２０を吸着させる。
なお、成膜方法は、図１に示す複数の処理の一部を有しなくてもよい。例えば、成膜方法は、半導体材料の除去（Ｓ５）を有しなくてもよい。その場合、成膜方法は、半導体膜の形成（Ｓ４）を一回のみ有する。また、上記の通り、基板１０の準備（Ｓ１）で、自然酸化膜１２を有しない基板１０が準備される場合、自然酸化膜１２の除去（Ｓ２）は当然に不要である。
次に、図５を参照して、図１に示す成膜方法を実施する成膜装置１００について説明する。成膜装置１００は、多数枚の基板に対して一括で熱処理を行うバッチ式の縦型熱処理装置である。
成膜装置１００は、処理容器１１０と、基板保持部１２０と、加熱部１３０と、ガス供給部１４０と、ガス排出部１５０と、制御部１６０とを備える。処理容器１１０は、基板１０を収容する。基板保持部１２０は、処理容器１１０の内部で基板１０を保持する。加熱部１３０は、基板保持部１２０で保持された基板１０を加熱する。ガス供給部１４０は、処理容器１１０の内部にガスを供給する。ガス排出部１５０は、処理容器１１０の内部からガスを排出する。制御部１６０は、図１に示す成膜方法を実施するように、加熱部１３０と、ガス供給部１４０と、ガス排出部１５０とを制御する。
処理容器１１０は、鉛直な二重管であって、円筒形状の内管１１１と、内管１１１の外側を覆う円筒形状の外管１１２とを有する。内管１１１は、下端に開口部を有し、上端に水平な天井部を有する。外管１１２は、下端に開口部を有し、上端にドーム状の天井部を有する。内管１１１及び外管１１２は、例えば、石英又は炭化珪素で形成される。
処理容器１１０は、円筒形状のマニホールド１１４を更に有する。マニホールド１１４は、例えばステンレス鋼で形成される。マニホールド１１４の上端には、フランジ部１１５が形成される。フランジ部１１５には、外管１１２の下端が設置される。フランジ部１１５と外管１１２との下端との間にはＯリング等のシール部材１１６が配置される。マニホールド１１４の上部の内壁には、円環状の支持部１１７が設けられる。支持部１１７には、内管１１１の下端が設置される。
処理容器１１０は、蓋体１１８を更に有する。蓋体１１８は、マニホールド１１４の下端の開口部を塞ぐ。蓋体１１８と、マニホールド１１４の下端との間には、Ｏリング等のシール部材１１９が配置される。蓋体１１８は、例えばステンレス鋼により形成される。蓋体１１８の中央部には、蓋体１１８を鉛直方向に貫通する貫通穴が形成される。その貫通穴には、回転軸１７１が配置される。蓋体１１８と回転軸１７１の隙間は、磁性流体シール部１７２によってシールされる。回転軸１７１の下端部は、昇降部１８１のアーム１８２に回転自在に支持される。回転軸１７１の上端部には、回転プレート１７３が設けられる。回転プレート１７３上には、保温台１２１を介して基板保持部１２０が設置される。
基板保持部１２０は、複数枚の基板１０を鉛直方向に間隔をおいて保持する。複数枚の基板１０は、それぞれ、水平に保持される。昇降部１８１を上昇させると、蓋体１１８および基板保持部１２０が上昇し、基板保持部１２０が処理容器１１０の内部に搬入され、処理容器１１０の下端の開口が蓋体１１８で密閉される。また、昇降部１８１を下降させると、蓋体１１８および基板保持部１２０が下降し、基板保持部１２０が処理容器１１０の外部に搬出される。また、回転軸１７１を回転させると、回転プレート１７３と共に基板保持部１２０が回転する。
加熱部１３０は、基板保持部１２０で保持された基板１０を加熱する。加熱部１３０は、処理容器１１０の外部に、円筒形状に形成される。加熱部１３０は、例えば電気ヒータである。
ガス供給部１４０は、処理容器１１０の内部にガスを供給する。ガス供給部１４０は、図１のＳ２、Ｓ３、Ｓ４及びＳ５で用いられるガスを、処理容器１１０の内部に供給する。例えば、ガス供給部１４０は、ＮＨ３ガスと、ＨＦガスと、Ｆ２ガスと、Ｓｉ２Ｈ６ガスと、Ｃｌ２ガスと、Ｎ２ガスとを、処理容器１１０の内部に供給する。なお、上記の通り、ガスの種類は特に限定されない。
ガス供給部１４０は、処理容器１１０の内部に、鉛直なガス供給管１４１を有する。ガス供給管１４１は、鉛直方向に間隔をおいて複数の給気口１４２を有する。複数の給気口１４２は、ガスを水平に吐出する。ガス供給管１４１は、図５では１本のみ図示されるが、複数種類のガスに対応して複数本設けられる。なお、１本のガス供給管１４１が複数種類のガスを順番に吐出してもよい。また、複数本のガス供給管１４１が同じ種類のガスを同時に吐出してもよい。
ガス供給部１４０は、ガス供給源１４３を有する。ガス供給源１４３は、流量制御器１４４及び開閉弁１４５を介して、ガス供給管１４１にガスを供給する。流量制御器１４４は、ガスの流量を制御する。開閉弁１４５は、ガスの供給と停止とを切換える。ガス供給源１４３、流量制御器１４４及び開閉弁１４５は、それぞれ、図５では１つ図示されるが、複数種類のガスに対応して複数設けられる。
ガス排出部１５０は、処理容器１１０の内部からガスを排出する。内管１１１の内部を排気すべく、内管１１１には排気口１１３が形成される。その排気口１１３は、給気口１４２と対向するように配置される。給気口１４２から水平に吐出されたガスは、排気口１１３を通った後、外管１１２の内壁に沿って下降し、排気管１５１から排気される。
ガス排出部１５０は、排気管１５１と、真空ポンプ１５２と、圧力制御器１５３とを有する。排気管１５１は、マニホールド１１４の排気ポートと、真空ポンプ１５２とを接続する。真空ポンプ１５２は、処理容器１１０の内部からガスを吸引する。圧力制御器１５３は、排気管１５１の途中に設けられ、処理容器１１０の内部の気圧を制御する。
制御部１６０は、例えばコンピュータであり、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１６１と、メモリなどの記憶媒体１６２とを備える。記憶媒体１６２には、成膜装置１００において実行される各種の処理を制御するプログラムが格納される。制御部１６０は、記憶媒体１６２に記憶されたプログラムをＣＰＵ１６１に実行させることにより、成膜装置１００の動作を制御する。
なお、成膜装置１００は、図５に示す縦型熱処理装置には限定されない。例えば、成膜装置１００は、基板１０を１枚ずつ処理する枚葉式の装置であってもよい。また、成膜装置１００は、セミバッチ式の装置であってもよい。セミバッチ式の装置は、回転テーブルの回転中心線の周りに配置した複数枚の基板１０を、回転テーブルと共に回転させ、異なるガスが供給される複数の領域を順番に通過させる。
以上、本開示に係る成膜方法および成膜装置の実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態などに限定されない。特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更、修正、置換、付加、削除、および組み合わせが可能である。それらについても当然に本開示の技術的範囲に属する。
１０ 基板
１１ 窒化膜
１２ 自然酸化膜
１３ 酸化膜
２０ フッ素
３０ 半導体膜
４０ 半導体材料
Ａ１ 第１領域
Ａ２ 第２領域
１００ 成膜装置
１１０ 処理容器
１２０ 基板保持部
１３０ 加熱部
１４０ ガス供給部
１５０ ガス排出部
１６０ 制御部

Claims (11)

  1. 窒化膜の露出する領域と酸化膜の露出する領域とが隣り合う基板に対してフッ素含有ガスを供給し、前記基板にフッ素を吸着させつつ、前記窒化膜と前記酸化膜のうちの前記窒化膜を選択的にエッチングし、前記窒化膜の表面を前記酸化膜の表面よりも凹ませ、前記酸化膜の側面で段差面を形成する工程と、
    前記基板にフッ素を吸着させつつ前記段差面を形成する工程の後、半導体材料を含む原料ガスを前記基板に対して供給し、前記窒化膜と前記酸化膜のうちの前記窒化膜に選択的に半導体膜を形成する工程と、
    を含む、成膜方法。
  2. 前記基板にフッ素を吸着させつつ前記段差面を形成する工程は、前記窒化膜に選択的に前記半導体膜を形成する工程よりも、低い温度で実施される、請求項１に記載の成膜方法。
  3. 前記フッ素含有ガスは、Ｆ２ガス、又はＮＨ３ガスと共に用いられるＨＦガスである、請求項１又は２に記載の成膜方法。
  4. 前記原料ガスは、Ｓｉ及びＧｅのうちの少なくとも１つを含む、請求項１～３のいずれか１項に記載の成膜方法。
  5. 前記窒化膜は窒化シリコン膜であり、前記酸化膜は酸化シリコン膜である、請求項１～４のいずれか１項に記載の成膜方法。
  6. 前記基板にフッ素を吸着させつつ前記段差面を形成する工程の前に、前記窒化膜の自然酸化膜を除去し、前記窒化膜を露出する工程を更に含む、請求項１～５のいずれか１項に記載の成膜方法。
  7. 前記自然酸化膜の除去に、ＮＨ３ガスとＨＦガスを用いる、請求項６に記載の成膜方法。
  8. 前記窒化膜に選択的に前記半導体膜を形成する工程の後に、ハロゲン含有ガスを前記基板に対して供給し、前記酸化膜に堆積した前記半導体材料を除去する工程を更に含む、請求項１～７のいずれか１項に記載の成膜方法。
  9. 前記ハロゲン含有ガスは、フッ素を含まない、請求項８に記載の成膜方法。
  10. 前記窒化膜に選択的に前記半導体膜を形成する工程と、前記酸化膜に堆積した前記半導体材料を除去する工程とを繰り返し含む、請求項８又は９に記載の成膜方法。
  11. 前記基板を収容する処理容器と、
    前記処理容器の内部で前記基板を保持する基板保持部と、
    前記基板保持部で保持された前記基板を加熱する加熱部と、
    前記処理容器の内部にガスを供給するガス供給部と、
    前記処理容器の内部からガスを排出するガス排出部と、
    請求項１～１０のいずれか１項に記載の成膜方法を実施するように、前記加熱部、前記ガス供給部、及び前記ガス排出部を制御する制御部と、
    を備える、成膜装置。
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