(57)【要約】【課題】部分的に絶縁膜が形成されているシリコン基板上を単結晶で覆うことができる半導体装置の製造方法及び基板処理装置を提供する。【解決手段】部分的に絶縁膜が形成されたＳｉ基板１０上に、ａ−Ｓｉ膜１４を成膜する（図１（ｂ））。このＳｉ基板１０を熱処理すると、基板のＳｉ結晶を種としてａ−Ｓｉが固相Ｅｐｉ化される（図１（ｃ））。基板の厚さ方向に対して充分にＥｐｉ結晶化された範囲を保護するようにレジスト膜１８を形成し（図１（ｄ））、エッチング処理を行い（図１（ｅ））、その後、アッシング処理によってレジスト膜１８を剥離し、このＳｉ基板１０上に再度ａ−Ｓｉ膜を成膜する（図１（ｆ））。再度、上記熱処理を行うことで、ａ−Ｓｉが固相Ｅｐｉ化される（図１（ｇ））。【選択図】図１
2010147142.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
部分的に絶縁膜を形成したシリコン基板上にアモルファスシリコン膜を形成する第１の工程と、
前記シリコン基板を熱処理して前記アモルファスシリコン膜を単結晶化する第２の工程と、
前記単結晶化した部分にレジスト膜を形成する第３の工程と、
前記単結晶化しなかった部分を除去する第４の工程と、
前記レジスト膜を剥離する第５の工程と、
前記シリコン基板上にアモルファスシリコン膜を形成する第６の工程と、
前記シリコン基板を熱処理して前記アモルファスシリコン膜を単結晶化する第７の工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記アモルファスシリコン膜が全て単結晶化するまで前記第１の工程乃至前記第５の工程を所定回数繰り返す、
請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記第２の工程ではシリコン膜を形成し、前記第７の工程ではシリコンゲルマニウム膜を形成する、
請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記レジスト膜を形成する前記第３の工程では、予め取得したデータを基にマスクをしてエッチングを行う、
請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
部分的に絶縁膜を形成したシリコン基板を処理する処理室と、
前記シリコン基板を加熱するヒータと、
前記シリコン基板上に少なくともシリコン膜又はシリコンゲルマニウム膜のいずれかを形成するための原料ガスを供給するガス供給手段と、
前記シリコン基板上にレジスト膜を形成するレジスト膜形成手段と、
前記レジスト膜を形成しない部分を除去するエッチング手段と、
前記レジスト膜を剥離する剥離手段と、
前記構成部位を制御する制御部と、
を有し、
該制御部は、前記シリコン基板上にアモルファスシリコン膜を形成する第１の工程と、
前記シリコン基板を熱処理して前記アモルファスシリコン膜を単結晶化する第２の工程と、
前記単結晶化した部分に前記レジスト膜形成手段により前記レジスト膜を形成する第３の工程と、
前記単結晶化しなかった部分を前記エッチング手段により除去する第４の工程と、
前記剥離手段により前記レジスト膜を剥離する第５の工程と、
前記シリコン基板上に前記アモルファスシリコン膜を形成する第６の工程と、
前記シリコン基板を熱処理してアモルファスシリコン膜を単結晶化する第７の工程と、
を有するように制御する基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコンウエハ等の基板に膜を形成する半導体装置の製造方法及び基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）構造を用いたＬＳＩが盛んに研究されている。これは、寄生容量の低減による動作速度の高速化や、素子間分離が簡単なため高集積化しやすい等の利点があるためである。
ＳＯＩ構造を形成する方法として、ＳＩＭＯＸ（Ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ  ｂｙ  Ｉｍｐｌａｎｔｅｄ  Ｏｘｙｇｅｎ）に代表される表面単結晶分離法が有名である。これは、表面単結晶シリコン（以下、Ｓｉと称す）層を保持しつつ内部に絶縁膜を形成する方法である。
【０００３】
ＳＯＩ構造を形成する方法として、横方向エピタキシャル（以下、Ｅｐｉと称す）成長法がある。これは、表面の一部に絶縁膜を形成したＳｉ基板を用いて、絶縁膜上の横方向Ｅｐｉ成長により、単結晶Ｓｉ層を形成する方法である。部分的に絶縁膜を形成したＳｉ基板上にアモルファスシリコン（以下、ａ−Ｓｉと称す）を成膜し、続いて、約５００〜７００℃で熱処理を行うと、Ｓｉ開口部のＳｉ結晶を種として、絶縁膜上のａ−Ｓｉが単結晶化される。
【０００４】
従来の技術の一つとして、酸化膜が形成されたシリコン基板に清浄なシード表面を形成した後、電子ビーム蒸着により非晶質シリコン膜を堆積し、続いて真空中４５０℃で熱処理を行うことで非晶質シリコン膜を緻密化し、その後、６００℃の窒素雰囲気中でアニールによる非晶質シリコン膜の固相成長を行うことが公知となっている（特許文献１）。
【０００５】
また、他の従来技術として、ポリシリコンなどの層を６００℃程度の比較的低温で半導体基板上及びゲートを保護する絶縁膜上に堆積させ、続いて、熱処理でこれを固相成長させて半導体基板上にシリコン単結晶層を形成し、その後、単結晶化しなかった絶縁膜上のポリシリコンなどの選択エッチングを行うことが公知となっている（特許文献２）。
【０００６】
ここで、横方向固相Ｅｐｉ成長法においては、（１）ａ−Ｓｉと基板との界面の高清浄化及び（２）ａ−Ｓｉと絶縁膜との界面の微結晶粒形成抑制、が重要な要素となる。
【０００７】
上記（１）については、ａ−ＳｉはＳｉ開口部が種となって単結晶化されるため、基板に自然酸化膜や汚染物質が残っていると種結晶とならず、単結晶化が阻害されてしまうからである。この問題は、Ｅｐｉ成長用途の高清浄縦型ＣＶＤ装置が開発されたことで解決された。
【０００８】
上記（２）については、ａ−Ｓｉが熱処理する前に微結晶粒を含んでいると、単結晶化するために熱処理する際、この微結晶粒が成長してしまい、単結晶化が阻害されてしまうからである。微結晶粒はａ−Ｓｉと絶縁膜との界面に形成されやすく、微結晶粒の形成を抑制するにはａ−Ｓｉを低温で成膜する必要がある。
【０００９】
例えば、ＳｉＨ４によるＣＶＤ法の場合、６００℃がａ−Ｓｉとポリシリコン（以下、Ｐｏｌｙ−Ｓｉと称す）の境界であり、５８０℃以下ではほとんどがａ−Ｓｉとなるが、微結晶粒の形成を抑制するには低温であるほどよい。
【００１０】
しかし、低温化した場合、成膜速度が遅くなる問題がある。例えば、ＳｉＨ４にて成膜圧力が８０Ｐａのときａ−Ｓｉの成膜速度は、５８０℃では約６ｎｍ／ｍｉｎであるが、５３０℃では約２ｎｍ／ｍｉｎになる。このため、枚葉処理装置では生産性が著しく低下するが、バッチ処理装置を適用することにより量産化の目処を得た。
【００１１】
一般的なバッチ式縦型減圧ＣＶＤ装置では、まず、ウエハカセットにより投入されたウエハ（Ｓｉ基板）は、基板移載機によりウエハカセットからボートへ移載される。全てのウエハ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Ｓｉ等をＥｐｉ成長させる。
【００１２】
【特許文献１】特開昭６４−４４０６０
【特許文献２】特許第４０１０７２４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、横方向固相Ｅｐｉ成長距離には限界があるため、成長距離を延長させる手段が必要となる場合がある。
【００１４】
本発明の目的は、横方向固相Ｅｐｉ成長距離が不足した場合でも、固相Ｅｐｉ膜を延長させることにより、絶縁膜上を完全に単結晶で覆うことを可能とする半導体装置の製造方法及び基板処理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明に係る半導体装置の製造方法は、部分的に絶縁膜を形成したＳｉ基板上にａ−Ｓｉ膜を形成する第１の工程と、前記Ｓｉ基板を熱処理して前記ａ−Ｓｉ膜を単結晶化する第２の工程と、前記単結晶化した部分にレジスト膜を形成する第３の工程と、前記単結晶化しなかった部分を除去する第４の工程と、前記レジスト膜を剥離する第５の工程と、前記Ｓｉ基板上に前記ａ−Ｓｉ膜を形成する第６の工程と、前記Ｓｉ基板を熱処理して前記ａ−Ｓｉ膜を単結晶化する第７の工程と、を有する。
【００１６】
好適には、前記半導体装置の製造方法は、前記ａ−Ｓｉ膜が全て単結晶化するまで前記第１の工程乃至前記第５の工程を所定回数繰り返す。
【００１７】
好適には、前記半導体装置の製造方法は、前記第２の工程ではＳｉ膜を形成し、前記第７の工程ではシリコンゲルマニウム（以下、ＳｉＧｅと称す）膜を形成する。
【００１８】
好適には、前記半導体装置の製造方法は、前記レジスト膜を形成する前記第３の工程では、予め取得したデータを基にマスクをしてエッチングを行う。
【００１９】
好適には、前記半導体装置の製造方法は、前記第２の工程ではＳｉＧｅ膜を形成し、前記第７の工程ではＳｉ膜を形成する。
【００２０】
また、本発明に係る基板処理装置は、部分的に絶縁膜を形成したＳｉ基板を処理する処理室と、前記Ｓｉ基板を加熱するヒータと、前記Ｓｉ基板上に少なくともＳｉ膜又はＳｉＧｅ膜のいずれかを形成するための原料ガスを供給するガス供給手段と、前記Ｓｉ基板上にレジスト膜を形成するレジスト膜形成方法と、前記Ｓｉレジスト膜を形成しない部分を除去するエッチング手段と、前記レジスト膜を剥離する剥離手段と、前記構成部位を制御する制御部とを有し、該制御部は、前記Ｓｉ基板上にａ−Ｓｉ膜を形成する第１の工程と、前記Ｓｉ基板を熱処理して前記ａ−Ｓｉ膜を単結晶化する第２の工程と、前記単結晶化した部分に前記レジスト膜形成手段により前記レジスト膜を形成する第３の工程と、前記単結晶化しなかった部分を前記エッチング手段により除去する第４の工程と、前記剥離手段により前記レジスト膜を剥離する第５の工程と、前記Ｓｉ基板上に前記ａ−Ｓｉ膜を形成する第６の工程と、前記Ｓｉ基板を熱処理して前記ａ−Ｓｉ膜を単結晶化する第７の工程とを有するように制御する。
【００２１】
好適には、前記基板処理装置は、一度に複数枚の基板の処理が可能であるバッチ式の装置である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、絶縁膜上の横方向固相Ｅｐｉ成長距離を延ばすことができるため絶縁膜上全面を単結晶膜で覆うことが可能となる。これにより、３次元的に回路を集積化する場合の構造設計の自由度が増す利点がある。また、異種金属の単結晶構造の組合せもが容易になる。さらに、レジスト膜形成により、基板上の単結晶部分とそうでない部分をより正確に分けることができ、一度形成された単結晶部分がエッチングされることがなく効率よくＥｐｉ成長できるため、品質や歩留まりが向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１を参照にして、本発明の製造工程の一実施形態について説明する。
まずＳｉ基板１０上に部分的に絶縁膜１２を形成する（図１（ａ））。次に、部分的に絶縁膜が形成されたＳｉ基板１０上に、ａ−Ｓｉ膜１４を成膜する（図１（ｂ））。ａ−Ｓｉ膜１４が成膜されたＳｉ基板１０を約５００〜７００℃で熱処理すると、基板のＳｉ結晶を種としてａ−Ｓｉが単結晶化１５、つまり固相Ｅｐｉ化される。横方向固相Ｅｐｉ成長できる範囲の外側のａ−Ｓｉ膜は、Ｅｐｉ結晶化されずに、ａ−ＳｉもしくはＰｏｌｙ−Ｓｉ又はこれらが混在した状態１６で存在する（図１（ｃ））。次に、基板の厚さ方向に対して充分にＥｐｉ結晶化された範囲を保護するようにフォトレジスト膜１８を形成する（図１（ｄ））。フォトレジスト膜１８が形成されたＳｉ基板１０にエッチング処理を行い、Ｅｐｉ結晶化されてないａ−Ｓｉ膜等を除去する（図１（ｅ））。アッシング処理によってフォトレジスト膜１８を剥離し、このＳｉ基板１０上に再度ａ−Ｓｉ膜を成膜する（図１（ｆ））。再度、上記熱処理を行うことで、再度成膜したａ−Ｓｉが固相Ｅｐｉ化される（図１（ｇ））。
横方向固相Ｅｐｉ成長距離及びＥｐｉ結晶化範囲に応じて、絶縁膜上全体がＥｐｉ結晶化されるまで、上記工程を繰り返し適用することもできる。
【００２４】
なお、上記実施形態においては、絶縁膜上に単結晶Ｓｉ膜を形成する方法について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば他に、単結晶ＳｉＧｅ膜又は単結晶炭化シリコン（以下、ＳｉＣと称す）膜等の形成についても適用することもできる。
【００２５】
さらに、上記実施形態を用いて、絶縁膜上に単結晶Ｓｉ層や単結晶ＳｉＧe層等の異種金属を平面的又は立体的に組合わせて構成することができる。単結晶Ｓｉ層１５と単結晶ＳｉＧｅ層１９を平面的に構成した状態を図２に示す。このような構成とすることにより、例えば単結晶Ｓｉ層をｎＭＯＳ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）で使用し、単結晶ＳｉＧｅ層をｐＭＯＳ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）で使用するなど、応用できる幅が拡がる。
【００２６】
次に、本発明の実施形態に用いられる基板処理装置について図面に基づいて説明する。
図３は、本発明の一実施形態としての基板処理装置２０の構成のブロック図を示す。基板処理装置２０は、成膜装置２２、フォトレジスト膜形成装置２４、ドライエッチング装置２６、アッシング装置２８及びこれらの構成装置を制御する制御部３０を備える。また基板処理装置２０は、図示しないインターフェイス機構を備え、このインターフェイス機構によって基板は各構成装置間を連絡される。
【００２７】
図４及び図５は、成膜装置２２の概略構成図を示す。成膜装置２２は処理炉３２を有し、この処理炉３２は加熱機構としてのヒータ３４を備える。ヒータ３４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。
【００２８】
ヒータ３４の内側には、このヒータ３４と同心円状に反応管としてのアウターチューブ３６が配設されている。アウターチューブ３６は、石英（ＳｉＯ２）または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３６の内側の筒中空部には、処理室３８が形成されており、基板としてのウエハ４０を後述するボート４２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。
【００２９】
アウターチューブ３６の下方には、このアウターチューブ３６と同心円状にマニホールド４４が配設されている。マニホールド４４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４４はアウターチューブ３６を支持するように設けられている。尚、マニホールド４４とアウターチューブ３６との間には、シール部材としてのＯリングが設けられている。このマニホールド４４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３６は垂直に据え付けられた状態となっている。このアウターチューブ３６とマニホールド４４により反応容器が形成される。
【００３０】
マニホールド４４には、ガス排気管４６が設けられると共に、ガス供給管４８が貫通するよう設けられている。ガス供給管４８は、上流側で３つに分かれており、バルブ５０、５２、５４とガス流量制御装置としてのＭＦＣ（ｍａｓｓ  ｆｌｏｗ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）５６、５８、６０を介して第１のガス供給源６２、第２のガス供給源６４、第３のガス供給源６６にそれぞれ接続されている。ＭＦＣ５６、５８、６０及びバルブ５０、５２、５４には、ガス流量制御部６８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４６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７０を介して真空ポンプ等の真空排気装置７２が接続されている。圧力センサ及びＡＰＣバルブ７０には、圧力制御部７４が電気的に接続されており、圧力制御部７４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７０の開度を調節することにより、処理室３８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。
【００３１】
マニホールド４４の下方には、このマニホールド４４の下端開口を気密に閉塞するための炉口蓋体としてのシールキャップ７６が設けられている。シールキャップ７６は、例えばステンレス等の金属よりなり、円板状に形成されている。シールキャップ７６の上面には、マニホールド４４の下端と当接するシール部材としてのＯリングが設けられている。シールキャップ７６には、回転機構７８が設けられている。回転機構７８の回転軸８０はシールキャップ７６を貫通して後述するボート４２に接続されており、このボート４２を回転させることでウエハ４０を回転させるように構成されている。シールキャップ７６は、処理炉３２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８２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４２を処理室３８に対し搬入搬出することが可能となっている。回転機構７８及び昇降モータ８２には、駆動制御部８４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。
【００３２】
基板保持具としてのボート４２は、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料からなり、複数枚のウエハ４０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。尚、ボート４２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８６が水平姿勢で多段に複数枚配置されており、ヒータ３４からの熱がマニホールド４４側に伝わりにくくなるよう構成されている。
【００３３】
ヒータ３４近傍には、処理室３８内の温度を検出する温度検出体としての図示しない温度センサが設けられる。ヒータ３４及び温度センサには、電気的に温度制御部８８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３４への通電具合を調節することにより処理室３８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。
【００３４】
この処理炉３２の構成において、第１の処理ガスは、第１のガス供給源６２から供給され、ＭＦＣ５６でその流量が調節された後、バルブ５０を介して、ガス供給管４８により処理室３８内に導入される。
第２の処理ガスは、第２のガス供給源６４から供給され、ＭＦＣ５８でその流量が調節された後、バルブ５８を介してガス供給管４８により処理室３８内に導入される。
第３の処理ガスは、第３のガス供給源６６から供給され、ＭＦＣ６０でその流量が調節された後、バルブ５４を介してガス供給管４８により処理室３８内に導入される。
また、処理室３８内のガスは、ガス排気管４６に接続された真空排気装置７２により、処理室３８から排気される。
【００３５】
次に、本発明の実施形態で用いられる成膜装置２２の処理炉３２周辺の構成について説明する。
【００３６】
予備室としてのロードロック室９０の外面に下基板９２が設けられる。下基板９２には昇降台９４と嵌合するガイドシャフト９６及びこの昇降台９４と螺合するボール螺子９８が設けられる。下基板９２に立設したガイドシャフト９６及びボール螺子９８の上端に上基板１００が設けられる。ボール螺子９８は上基板１００に設けられた昇降モータ８２により回転される。ボール螺子９８が回転することにより昇降台９４が昇降するように構成されている。
【００３７】
昇降台９４には中空の昇降シャフト１０２が垂設され、昇降台９４と昇降シャフト１０２の連結部は気密となっている。昇降シャフト１０２は昇降台９４と共に昇降するようになっている。昇降シャフト１０２はロードロック室９０の天板１０４を遊貫する。昇降シャフト１０２が貫通する天板１０４の貫通穴は、この昇降シャフト１０２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９０と昇降台９４との間には昇降シャフト１０２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１０６が、ロードロック室９０を気密に保つために設けられる。ベローズ１０６は昇降台９４の昇降量に対応できる充分な伸縮量を有し、このベローズ１０６の内径は昇降シャフト１０２の外形に比べ充分に大きく、ベローズ１０６の伸縮により接触することがないように構成されている。
【００３８】
昇降シャフト１０２の下端には昇降基板１０８が水平に固着される。昇降基板１０８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１１０が気密に取付けられる。昇降基板１０８と駆動部カバー１１０とで駆動部収納ケース１１２が構成されている。この構成により、駆動部収納ケース１１２内部はロードロック室９０内の雰囲気と隔離される。
【００３９】
また、駆動部収納ケース１１２の内部にはボート４２の回転機構７８が設けられ、この回転機構７８の周辺は、冷却機構１１４により、冷却される。
【００４０】
電力供給ケーブル１１６は、昇降シャフト１０２の上端からこの昇降シャフト１０２の中空部を通り回転機構７８に導かれて接続されている。また、冷却機構１１４及びシールキャップ７６には冷却流路１１８が形成されている。冷却水配管１２０は、昇降シャフト１０２の上端からこの昇降シャフト１０２の中空部を通り、冷却流路１１８に導かれて接続されている。
【００４１】
昇降モータ８２が駆動されボール螺子９８が回転することで、昇降台９４及び昇降シャフト１０２を介して駆動部収納ケース１１２を昇降させる。
【００４２】
駆動部収納ケース１１２が上昇することにより、昇降基板１０８に気密に設けられるシールキャップ７６が処理炉３２の開口部である炉口１２２を閉塞し、ウエハ処理が可能な状態となる。駆動部収納ケース１１２が下降することにより、シールキャップ７６とともにボート４２が降下され、ウエハ４０を外部に搬出できる状態となる。
【００４３】
ガス流量制御部６８、圧力制御部７４、駆動制御部８４、温度制御部８８は、操作部及び入出力部を構成し、成膜装置２２全体を制御する主制御部１２４に電気的に接続されている。これら、ガス流量制御部６８、圧力制御部７４、駆動制御部８４、温度制御部８８、主制御部１２４は、コントローラ１２６として構成されている。
【００４４】
次に、上記構成に係る処理炉３２を用いて、半導体デバイスの製造工程の一工程として、ウエハ４０などの基板上に、例えばＥｐｉ−Ｓｉ膜を形成する方法について説明する。尚、以下の説明において、成膜装置２２を構成する各部の動作は、コントローラ１２６により制御される。
【００４５】
複数枚のウエハ４０がボート４２に装填されると、図４に示されるように、複数枚のウエハ４０を保持したボート４２は、昇降モータ８２による昇降台９４及び昇降シャフト１０２の昇降動作により処理室３８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７６はＯリングを介してマニホールド４４の下端をシールした状態となる。
【００４６】
処理室３８内が所望の圧力（真空度）となるように真空排気装置７２によって真空排気される。この際、処理室３８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ＡＰＣバルブ７０がフィードバック制御される。また、処理室３８内が所望の温度となるようにヒータ３４により加熱される。この際、処理室３８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３４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７８により、ボート４２が回転されることでウエハ４０が回転される。
【００４７】
第１のガス供給源６２、第２のガス供給源６４、第３のガス供給源６６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、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ＭＦＣ５６、５８、６０の開度が調節された後、バルブ５０、５２、５４が開かれ、それぞれの処理ガスがガス供給管４８を流通して、処理室３８の上部から、この処理室３８内に導入される。導入されたガスは、処理室３８内を通り、ガス排気管４６から排気される。処理ガスは、処理室３８内を通過する際にウエハ４０と接触し、ウエハ４０の表面上にａ−Ｓｉ膜が堆積（デポジション）される。なお、例えばａ−Ｓｉ膜を堆積させたい場合には、例えば第１のガス供給源よりＳｉＨ４を供給し、処理室内の温度を５３０℃〜５８０℃に設定する。
【００４８】
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（例えばＮ２ガス）が供給され、処理室３８内が不活性ガスで置換されると共に、処理室内の温度を５００℃〜７００℃に加熱し、ａ−Ｓｉ膜が堆積された基板の熱処理を行う。
【００４９】
予め設定された時間が経過すると、処理室内の加熱を停止し、圧力を常圧に復帰する。
【００５０】
その後、昇降モータ８２によりシールキャップ７６が下降されて、マニホールド４４の下端が開口されると共に、処理済ウエハ４０がボート４２に保持された状態でマニホールド４４の下端からアウターチューブ３６の外部に搬出（ボートアンローディング）される。その後、処理済のウエハ４０は、ボート４２より取出される（ウエハディスチャージ）。
【００５１】
横方向固相Ｅｐｉ成長において、ａ−Ｓｉの成膜及び熱処理にかかる時間を短縮するため、生産性を考慮すると、枚葉処理装置よりもバッチ処理装置の方が、好ましい。
【００５２】
なお、上記実施形態においては、Ｓｉ膜を形成する方法について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば他に、ＳｉＧｅ膜あるいは、Ｓｉ及びＳｉＧｅ等からなる異種金属の単結晶膜についても絶縁膜上に平面的または立体的に組合わせて適用することができる。
【００５３】
図６は、フォトレジスト膜形成装置２４の概略構成図を示す。フォトレジスト膜形成装置２４は、インデクサー部１３０、塗布機構１３２、現像機構１３４、露光装置１３６及び搬送機構１３８を備える。この搬送機構１３８によりウエハ４０はフォトレジスト膜形成装置２４の各所に搬送され配置される。
【００５４】
インデクサー部１３０は、図示しないインターフェイス機構により搬送された基板収納容器としてのカセット１４０の授受を行う保持具授受部材であるカセットステージ１４２を有し、このカセット１４０にはフォトレジスト膜形成前後のウエハ４０が収蔵される。
【００５５】
塗布機構１３２は、ウエハ４０にフォトレジストを塗布する回転式塗布装置１４４と、ウエハ４０に加熱処理を行うプレベーク用ホットプレート１４６と、ウエハ４０を冷却するクーリングプレート１４８とを有する。塗布機構１３２は上記構成に限られず、回転式塗布装置１４４に代えて、ローラー式コーター等の塗布装置を適用することもできる。また、プレベーク用ホットプレート１４６に代えて、ベーク炉等を適用することもできる。
【００５６】
露光装置１３６は、例えばステッパであり、所定のパターンを有するレチクルをマスクとして、フォトレジストが塗布されたウエハ４０上に露光を行い、フォトレジストにパターンを転写する。露光装置はステッパに限られず、例えばミラー式等投影露光装置等としてもよい。
【００５７】
ここで、横方向の固相Ｅｐｉ成長距離は、電子後方散乱パターン（ＥＢＳＰ：ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｂａｃｋｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  ｐａｔｔｅｒｎ）解析により測定する。ＥＢＳＰ解析により、上方から観察した場合に固相Ｅｐｉの成長距離を確認できる。フォトレジストマスク形成前のアニール条件によって、固相Ｅｐｉ成長距離は決定されるため、これを考慮することでマスク寸法を決定することができる。
【００５８】
現像機構１３４は、露光後のウエハ４０に現像処理を行う回転式現像装置１５０と、加熱処理を行うポストベーク用ホットプレート１５２と、加熱処理が施されたウエハ４０を冷却するクーリングプレート１５４とを有する。現像機構１３４は上記構成に限られず、回転式現像装置１５０に代えて、ウエハ４０を現像液に浸漬させるディップ方式等の現像装置を適用することもできる。また、ポストベーク用ホットプレート１５２に代えて、ベーク炉等を適用することもできる。
【００５９】
次に、上記構成のフォトレジスト膜形成装置２４を用いて、ウエハ４０上にフォトレジスト膜を形成する方法について説明する。
ウエハ４０が収蔵されたウエハカセット１４０は、図示しないインターフェイス機構によってカセットステージ１４２に搬送される。その後、ウエハカセット１４０に収蔵されているウエハ４０は、搬送機構１３８によって回転式塗布装置１４４に搬送される。この回転式塗布装置１４４は、水平な状態で回転するウエハ４０上にフォトレジストを滴下させることで、フォトレジストの塗布を行う。
【００６０】
フォトレジストを塗布されたウエハ４０は、プレベーク用ホットプレート１４６に搬送され、熱処理が行われる。この熱処理（プレベーク）は、塗布されたフォトレジスト膜中の残留溶剤を取り除き、フォトレジストとウエハ４０との密着性を向上させる目的で行われる。露光前の熱処理であるため、このプレベークは低温（８０℃程度）で行うことが好ましい。
プレベーク用ホットプレート１４６での熱処理後、ウエハ４０はクーリングプレート１４８へ搬送され冷却される。
【００６１】
続いて、ウエハ４０は露光装置１３６へ搬送され、露光によって所定のパターンがフォトレジストに転写される。
【００６２】
露光装置１３６で露光を行った後、ウエハ４０は回転式現像装置１５０へ搬送される。この回転式現像装置１５０は、水平な状態で回転するウエハ４０上に、アルカリ性または有機溶剤系の現像液を滴下することで現像を行う。
【００６３】
現像後、ウエハ４０はポストベーク用ホットプレート１５２に搬送され熱処理が行われる。この熱処理（ポストベーク）は、有機溶剤や付着水分を蒸発させて除去し、後の処理工程においてフォトレジストからのガス放出を減少させたり、フォトレジストとウエハ４０との密着性や、エッチング耐性等を向上させたりする目的で行われる。ポストベークの処理温度及び処理時間は、形成されたフォトレジストの形状が変形しない範囲で設定される。
ポストベーク用ホットプレート１５２での熱処理後、ウエハ４０はクーリングプレート１５４へ搬送され冷却される。
上述したようにして、ウエハ４０上にフォトレジストがパターニングされる。つまり、以上の工程により、基板表面上の単結晶化した部分にフォトレジスト膜が形成される。なお、フォトレジスト膜以外にも単結晶化した部分を覆うことができれば、どのようなレジスト膜でもよい。
【００６４】
図７は、ドライエッチング装置２６の概略構成図を示す。ドライエッチング装置２６は、エッチングチャンバ１６０と、このエッチングチャンバ１６０内の底面中央に設けられた載置ステージ１６２と、エッチングチャンバ１６０の上面部に設けられた上部電極１６４と、を有する。
【００６５】
載置ステージ１６２は、下部電極１６６及びこの下部電極１６６を支持する支持体１６８からなり、この下部電極１６６は、高周波調整器１７０を介して高周波電力を発生する発振器１７２に接続されている。
上部電極１６４は、中空状に形成されており、この上部電極１６４の上面中央にはガスを供給するためのガス供給口１７４が配置され、下部面にはガスシャワーヘッド１７６が配置されている。ガスシャワーヘッド１７６は、エッチングチャンバ内へ処理ガスを分散して供給するための多数のガス供給孔１７８が例えば均等に配置されている。
【００６６】
排気口１８０は、エッチングチャンバ１６０の底面に設けられ、エッチングチャンバ１６０内を減圧するように構成されている。
搬送口１８２はエッチングチャンバ１６０の壁面に設けられ、この搬送口１８２はゲートバルブ１８４によって開閉可能となっている。
【００６７】
次に、このドライエッチング装置２６を用いたエッチング方法について説明する。
ウエハ４０はゲートバルブ１８４を介してエッチングチャンバ１６０内の載置ステージ１６２上に水平に載置される。ドライエッチング装置２６へのウエハ４０の搬入・搬出は、図示しないトランスファチャンバを介してゲートバルブ１８４の開閉と連動させて行い、エッチングチャンバ１６０内を外気にさらすことなくエッチング雰囲気を維持できるように構成されている。
続いて、図示しない排気系統により排気口１８０を介してエッチングチャンバ１６０内の真空排気を行う。真空排気後、ガス供給口１７４より所定の反応ガスを供給し、発振器１７２ａ及び１７２ｂの出力する高周波電力をそれぞれ高周波調整器１７０ａ及び１７０ｂを介して、上部電極１６４及び下部電極１６６に供給する。これにより反応ガスがプラズマ化され、ウエハ４０にエッチング処理が行われる。以上の工程により、基板表面上の単結晶化しなかった部分が除去される。
【００６８】
なお、エッチング装置は、所定の範囲の金属種をエッチングすることができればよく、上記構成に限られるものではない。例えば他に、誘導結合型、ナローギャップ型、ヘリコン波型等の装置、あるいはウエットエッチング装置を用いることができる。
【００６９】
図８は、アッシング装置２８の概略構成図を示す。アッシング装置２８は、アッシングチャンバ１９０と、このアッシングチャンバ１９０内の底面中央に設けられた載置ステージ１９２と、を有する。
【００７０】
アッシングチャンバ１９０は、このアッシングチャンバ１９０上部中央に配置されたガス供給口１９４と、上部に配置されたガスシャワーヘッド１９６、下部周面に配置された排気口１９８と、壁面に配置された搬送口２００と、を有する。この搬送口２００はゲートバルブ２０２によって開閉可能となっている。
高周波リング電極２０４は、アッシングチャンバ１９０の周囲に設けられ、この高周波リング電極２０４は高周波調整器２０６を介して高周波電力を発生する発振器２０８に接続されている。永久磁石リング２１０は、アッシングチャンバ１９０の周囲であって高周波リング電極２０４よりも外側の位置に、高周波リング電極２０４の上下に離間するようにして設けられている。
【００７１】
載置ステージ１９２は、下部電極２１２及びこの下部電極２１２を支持する支持体２１４からなり、下部電極２１２は、高周波調整器２１６に接続されている。
【００７２】
次に、このアッシング装置２８を用いたアッシング方法について説明する。
ウエハ４０はゲートバルブ２０２を介してアッシングチャンバ１９０内の載置ステージ１９２上に水平に載置される。アッシング装置２８へのウエハ４０の搬入・搬出は、図示しないトランスファチャンバを介してゲートバルブ２０２の開閉と連動させて行い、アッシングチャンバ１９０内を外気にさらすことなくアッシング雰囲気を維持できるように構成されている。
続いて、図示しない排気系統により排気口１９８を介してアッシングチャンバ１９０内の真空排気を行う。真空排気後、ガス供給口１９４より所定の反応ガスを供給し、発振器２０８の出力する高周波電力を高周波調整器２０６を介して、高周波リング電極２０４に供給する。これにより反応ガスがプラズマ化され、ウエハ４０にアッシング処理が行われる。以上の工程により、基板表面上に形成されているフォトレジスト膜を剥離することができる。
【００７３】
なお、アッシング装置は所定のフォトレジストを除去することができればよく、上記構成に限られるものではない。例えば他に、光励起アッシング装置等を用いることができる。
【００７４】
次に、基板処理装置２０を用いた、絶縁膜上全体に例えば単結晶Ｓｉ膜を形成する製造工程について説明する。基板処理装置２０の各構成装置間での基板の連絡はインターフェイス機構によって行われ、各構成装置及びインターフェイス機構は制御部３０によって制御される。
【００７５】
まず、部分的に絶縁膜１２が形成されたＳｉ基板１０（図１（ａ））を成膜装置２２に搬送する。成膜装置２２において、このＳｉ基板１０上にａ−Ｓｉ膜１４を成膜し（図１（ｂ））、横方向固相Ｅｐｉ成長できる範囲まで熱処理を行うと、Ｓｉ基板１０は混在膜１６が存在する状態となる（図１（ｃ））。
次に、この混在膜１６が存在する状態のＳｉ基板１０を、フォトレジスト膜形成装置２４に搬送する。ここで所定の処理を行い、Ｅｐｉ結晶化された範囲を保護するように、Ｓｉ基板１０上にフォトレジスト膜２０を形成する（図１（ｄ））。
続いて、このＳｉ基板１０をドライエッチング装置２６に搬送しエッチング処理を行うことで、フォトレジスト膜２０によって保護されていない混在膜１６を除去する（図１（ｅ））。
エッチング処理後、このＳｉ基板１０をアッシング装置２８に搬送しアッシング処理を行うことで、Ｓｉ基板１０上のフォトレジスト膜２０を剥離する。
フォトレジスト膜２０を除去したＳｉ基板１０を成膜装置２２に搬送し、再度、ａ−Ｓｉ膜１４を成膜し（図１（ｆ））、固相Ｅｐｉ化熱処理を行うことで、固相Ｅｐｉ膜１５を延長させる（図１（ｇ））。
【００７６】
なお、上記製造工程においては、Ｓｉ膜を形成する方法について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば他に、ＳｉＧｅ膜あるいは、Ｓｉ及びＳｉＧｅ等からなる異種金属膜についても適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の一実施形態を示す製造工程の概略図である。
【図２】本発明の他の実施形態を示す製造工程の概略図である。
【図３】本発明の一実施形態の基板処理装置２０の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態の基板処理装置２０を構成する成膜装置２２の断面図である。
【図５】本発明の一実施形態の基板処理装置２０を構成する成膜装置２２のコントローラ１２６を示すブロック図である。
【図６】本発明の一実施形態の基板処理装置２０を構成するレジスト膜形成装置２４の概略図である。
【図７】本発明の一実施形態の基板処理装置２０を構成するドライエッチング装置２６の断面図である。
【図８】本発明の一実施形態の基板処理装置２０を構成するアッシング装置２８の断面図である。
【符号の説明】
【００７８】
１０    Ｓｉ基板
１２    絶縁膜
１４    ａ−Ｓｉ
１５    単結晶化Ｓｉ
１６    混在膜
１８    フォトレジスト
２０    基板処理装置
２２    成膜装置
２４    フォトレジスト膜形成装置
２６    ドライエッチング装置
２８    アッシング装置
３０    制御部
３２    処理炉
３４    ヒータ
３６    アウターチューブ
３８    処理室
４０    ウエハ
４２    ボート
４４    マニホールド
４６    ガス排気管
４８    ガス供給管
５０、５２、５４      バルブ
５６、５８、６０    ＭＦＣ
６２    第１のガス供給口
６４    第２のガス供給口
６６    第３のガス供給口
６８    ガス流量制御部
１２４    主制御部
１２６    コントローラ
【図１】
2010147142.tif 000003
【図２】
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【図３】
2010147142.tif 000005
【図４】
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【図５】
2010147142.tif 000007
【図６】
2010147142.tif 000008
【図７】
2010147142.tif 000009
【図８】
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