(57)【要約】【課題】より平滑な表面を持ち、かつ、更なる薄膜化を達成することが可能なアモルファスシリコン膜の成膜方法を提供すること。【解決手段】下地２を加熱し、加熱した下地２にアミノシラン系ガスを供給し、下地２上にアミノシランを吸着させる工程と、下地２を加熱し、加熱され、アミノシランが吸着された下地２にアミノ基を含まないシラン系ガスを供給し、アミノシランが吸着された下地２上にアモルファスシリコン膜４を形成する工程と、アモルファスシリコン膜４をエッチングし、該アモルファスシリコン膜４の膜厚を減ずる工程とを備え、アミノシラン系ガスが、ＤＩＰＡＳ、ＴＤＭＡＳ、およびＢＤＥＡＳのいずれかから選ばれる。【選択図】図２
2014168069.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下地上にアモルファスシリコン膜を含む膜を成膜する成膜方法であって、
（１）  前記下地を加熱し、前記加熱した下地にアミノシラン系ガスを供給し、前記下地上にアミノシランを吸着させる工程と、
（２）  前記下地を加熱し、前記加熱され、前記アミノシランが吸着された下地にアミノ基を含まないシラン系ガスを供給し、前記アミノシランが吸着された下地上にアモルファスシリコン膜を形成する工程と、
（３）  前記アモルファスシリコン膜をエッチングし、該アモルファスシリコン膜の膜厚を減ずる工程と
を備え、
前記アミノシラン系ガスが、ＤＩＰＡＳ、ＴＤＭＡＳ、およびＢＤＥＡＳのいずれかから選ばれることを特徴とするアモルファスシリコン膜の成膜方法。
【請求項２】
前記（１）工程と前記（２）工程との間に、
（４）  前記下地を加熱し、前記加熱され、前記アミノシランが吸着された下地に前記（２）工程で用いられたシラン系ガスよりも高次のシラン系ガスを供給する工程
を、さらに備えることを特徴とする請求項１に記載のアモルファスシリコン膜の成膜方法。
【請求項３】
前記エッチングは、等方性エッチングであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアモルファスシリコン膜の成膜方法。
【請求項４】
前記等方性エッチングは、ドライエッチングであることを特徴とする請求項３に記載のアモルファスシリコン膜の成膜方法。
【請求項５】
前記ドライエッチングのエッチャントは、少なくともＣｌ２ガス、Ｆ２ガス、ＣｌＦ３ガスの１つを含むことを特徴とする請求項４に記載のアモルファスシリコン膜の成膜方法。
【請求項６】
前記（２）工程と前記（３）工程とが、同一の処理室内で連続して行われることを特徴とする請求項１から請求項５いずれか一項に記載のアモルファスシリコン膜の成膜方法。
【請求項７】
前記アモルファスシリコン膜の成膜方法が、半導体装置の製造プロセスに用いられることを特徴とする請求項１から請求項６いずれか一項に記載のアモルファスシリコン膜の成膜方法。
【請求項８】
下地上にアモルファスシリコン膜を成膜する成膜装置であって、
前記アモルファスシリコン膜が形成される下地を有した被処理体を収容する処理室と、前記処理室内に、処理に使用するガスを供給する処理ガス供給機構と、前記処理室内に収容された前記被処理体を加熱する加熱装置と、前記処理室内を排気する排気機構と、前記処理ガス供給機構、前記加熱装置、及び前記排気機構を制御するコントローラとを備え、
前記コントローラが、請求項１に記載された（１）工程、（２）工程、及び（３）工程が順次実施されるように前記成膜装置を制御することを特徴とする成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、アモルファスシリコン膜の成膜方法および成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
アモルファスシリコン膜は、半導体集積回路装置のコンタクトホールやラインの埋め込みなどに使用される。アモルファスシリコンの成膜方法は、例えば、特許文献１、２に記載されている。特に、特許文献２には、ジシランを４００〜５００℃にて分解して、表面が平滑な導電体層を得る方法が記載されている。
【０００３】
近時、半導体集積回路装置の高集積化に伴い、コンタクトホールやラインの微細化が進んでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６３−２９９５４号公報
【特許文献２】特開平１−２１７９５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
微細化が進んだコンタクトホールやラインを埋め込むためには、アモルファスシリコン膜の更なる薄膜化が必須の技術となる。
【０００６】
ジシランは薄膜化に有利な成膜材料である反面、ジシランを用いて成膜したアモルファスシリコン膜では良好なステップカバレッジを得がたい。対して、シランはジシランに比較して良好なステップカバレッジを得やすいが、インキュベーション時間が長く、薄膜化には不利な成膜材料である。
【０００７】
また、薄膜化とともに、より平滑な表面を持つアモルファスシリコン膜を成膜することも大切である。表面に凹凸を持つアモルファスシリコン膜でコンタクトホールやラインを埋め込むと、ボイドが発生するためである。
【０００８】
この発明は、より平滑な表面を持ち、かつ、更なる薄膜化を達成することが可能なアモルファスシリコン膜の成膜方法及び成膜装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明の第１の態様に係るアモルファスシリコン膜の成膜方法は、下地上にアモルファスシリコン膜を含む膜を成膜する成膜方法であって、（１）前記下地を加熱し、前記加熱した下地にアミノシラン系ガスを供給し、前記下地上にアミノシランを吸着させる工程と、（２）前記下地を加熱し、前記加熱され、前記アミノシランが吸着された下地にアミノ基を含まないシラン系ガスを供給し、前記アミノシランが吸着された下地上にアモルファスシリコン膜を形成する工程と、（３）前記アモルファスシリコン膜をエッチングし、該アモルファスシリコン膜の膜厚を減ずる工程とを備え、前記アミノシラン系ガスが、ＤＩＰＡＳ、ＴＤＭＡＳ、およびＢＤＥＡＳのいずれかから選ばれる。
【００１０】
この発明の第２の態様に係る成膜装置は、下地上にアモルファスシリコン膜を成膜する成膜装置であって、前記アモルファスシリコン膜が形成される下地を有した被処理体を収容する処理室と、前記処理室内に、処理に使用するガスを供給する処理ガス供給機構と、前記処理室内に収容された前記被処理体を加熱する加熱装置と、前記処理室内を排気する排気機構と、前記処理ガス供給機構、前記加熱装置、及び前記排気機構を制御するコントローラとを備え、前記コントローラが、第１の態様の（１）工程、（２）工程、及び（３）工程が順次実施されるように前記成膜装置を制御する。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、より平滑な表面を持ち、かつ、更なる薄膜化を達成することが可能なアモルファスシリコン膜の成膜方法及び成膜装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の第１の実施形態に係るアモルファスシリコン膜の成膜方法のシーケンスの一例を示す流れ図
【図２】シーケンス中のサンプルの状態を概略的に示す断面図
【図３】処理時間とアモルファスシリコン膜の膜厚との関係を示す図
【図４】図３中の破線枠Ａ内を拡大した拡大図
【図５】アモルファスシリコン膜の膜厚とアモルファスシリコン膜表面の平均線粗さＲａとの関係を示す図
【図６】アモルファスシリコン膜の表面及び断面の二次電子像を示す図面代用写真
【図７】アモルファスシリコン膜の表面及び断面の二次電子像を示す図面代用写真
【図８】この発明の第２の一実施形態に係るアモルファスシリコン膜の成膜方法のシーケンスの一例を示す流れ図
【図９】シーケンス中のサンプルの状態を概略的に示す断面図
【図１０】アモルファスシリコン膜の表面及び断面の二次電子像を示す図面代用写真
【図１１】第１、第２の実施形態に係るアモルファスシリコン膜の成膜方法を実施することが可能な成膜装置の一例を概略的に示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本願発明者らは、アモルファスシリコン膜の表面ラフネスが、アモルファスシリコン膜のインキュベーション時間に関係するのではないか、と推測した。インキュベーション時間が長くなればなるほど、核のサイズがばらつきやすくなり、核の発生後に堆積が始まるアモルファスシリコンの表面ラフネスの精度に影響を与える、との仮定である。
【００１４】
しかし、アモルファスシリコン膜のインキュベーション時間を短縮させる手法は知られていない。
【００１５】
本願発明者らは、まず、アモルファスシリコン膜のインキュベーション時間の短縮に成功し、その結果、アモルファスシリコン膜の表面ラフネスの精度をさらに改善することに成功した。
【００１６】
以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。なお、全図にわたり、共通の部分には共通の参照符号を付す。
【００１７】
なお、本明細書においては、アモルファスシリコンを、アモルファスシリコンのみを指す用語ではなく、アモルファスシリコン、本明細書において開示する表面ラフネスの精度を達成できるアモルファス〜ナノサイズの結晶粒が集まったナノ結晶シリコン、及び上記アモルファスシリコンと上記ナノ結晶シリコンとが混在したシリコンの全てを含む用語と定義する。
【００１８】
（第１の実施形態）
図１はこの発明の第１の実施形態に係るアモルファスシリコン膜の成膜方法のシーケンスの一例を示す流れ図、図２Ａ〜図２Ｅはシーケンス中のサンプルの状態を概略的に示す断面図である。
【００１９】
まず、図２Ａに示す半導体基板、例えば、シリコン基板１上に厚さ約１００ｎｍの下地２が形成されたサンプル（図２Ａ参照）を、成膜装置の処理室に搬入する。下地２の一例は、シリコン酸化膜である。しかし、下地２はシリコン酸化膜に限られるものではなく、例えばシリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜などであっても良い。
【００２０】
次に、図１及び図２Ｂに示すように、下地２の表面にシード層３を形成する。本例では、下地２を加熱し、加熱した下地２の表面にアミノシラン系ガスを流すことで、下地２の表面にシード層３を形成する（ステップ１）。
【００２１】
アミノシラン系ガスの例としては、
ＢＡＳ（ブチルアミノシラン）
ＢＴＢＡＳ（ビスターシャリブチルアミノシラン）
ＤＭＡＳ（ジメチルアミノシラン）
ＢＤＭＡＳ（ビスジメチルアミノシラン）
ＴＤＭＡＳ（トリジメチルアミノシラン）、
ＤＥＡＳ（ジエチルアミノシラン）、
ＢＤＥＡＳ（ビスジエチルアミノシラン）、
ＤＰＡＳ（ジプロピルアミノシラン）、
ＤＩＰＡＳ（ジイソプロピルアミノシラン）
等を挙げることができる。本例では、ＤＩＰＡＳを用いた。
【００２２】
ステップ１における処理条件の一例は、
ＤＩＰＡＳ流量：    ５００ｓｃｃｍ  
処  理  時  間：        ５ｍｉｎ  
処  理  温  度：    ４００℃  
処  理  圧  力：  ５３．２Ｐａ（０．４Ｔｏｒｒ）  
である。ステップ１の工程を、本明細書では以下プリフローと呼ぶ。
【００２３】
次に、図１及び図２Ｃ〜図２Ｄに示すように、シード層３上にアモルファスシリコン膜４を形成する。
【００２４】
本例では、下地２を加熱し、加熱した下地２の表面のシード層３にアミノ基を含まないシラン系ガスを供給し、このアミノ基を含まないシラン系ガスを熱分解させることで、シード層３上にアモルファスシリコン膜４を形成する（ステップ２）。
【００２５】
アミノ基を含まないシラン系ガスの例としては、
ＳｉＨ４ 
Ｓｉ２Ｈ６ 
ＳｉｍＨ２ｍ＋２（ただし、ｍは３以上の自然数）の式で表されるシリコンの水素化物、及び  
ＳｉｎＨ２ｎ（ただし、ｎは３以上の自然数）の式で表されるシリコンの水素化物  
の少なくとも一つを含むガスを挙げることができる。本例では、ＳｉＨ４（モノシラン）を用いた。
【００２６】
ステップ２における処理条件の一例は、
ＳｉＨ４流  量：    ５００ｓｃｃｍ  
処  理  時  間：      ３０ｍｉｎ  
処  理  温  度：    ５００℃  
処  理  圧  力：  ５３．２Ｐａ（０．４Ｔｏｒｒ）  
である。
【００２７】
ここで、図３に、処理時間とアモルファスシリコン膜４の膜厚との関係を示す。図３は下地２をシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）とした場合である。アモルファスシリコン膜４の膜厚は、処理時間を３０ｍｉｎとしたとき、４５ｍｉｎとしたとき、及び６０ｍｉｎとしたときの３点で測定した。
【００２８】
図３中の線Ｉはプリフロー有りの場合、線IIはプリフロー無しの場合の結果を示している。線Ｉ、IIは、測定された３つの膜厚を最小二乗法で直線近似した直線であり、式は次の通りである。
【００２９】
線Ｉ  ：  ｙ  ＝  17.572ｘ  −  20.855      …（１）  
線II  ：  ｙ  ＝  17.605ｘ  −  34.929      …（２）  
図３に示すように、プリフロー有りの場合、プリフロー無しに比較してアモルファスシリコン膜４の膜厚が増す傾向が明らかとなった。
【００３０】
上記（１）、（２）式をｙ＝０、即ちアモルファスシリコン膜の膜厚を“０”としたとき、線I、IIと堆積時間との交点を求めたものを図４に示す。なお、図４は図３中の破線枠Ａ内を拡大した拡大図に相当する。
【００３１】
図４に示すように、下地２がプリフロー有りのシリコン酸化膜のとき、アモルファスシリコン膜４の堆積が、処理開始から約１．２ｍｉｎ（ｘ≒１．１８９）から始まる。対して、プリフロー無しのシリコン酸化膜のときには、アモルファスシリコン膜４の堆積が、処理開始から約２．０ｍｉｎ（ｘ≒１．９８４）から始まる。
【００３２】
図５に、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いて測定したアモルファスシリコン膜４の表面の平均線粗さ（表面ラフネス）Ｒａを示す。図５に示す結果においては、ＡＦＭのスキャンサイズを１μｍ、スキャンレートを１．９９３Ｈｚに設定した。
【００３３】
図５に示すように、プリフロー有りの場合、プリフロー無しに比較して、平均線粗さ（表面ラフネス）Ｒａは、０．１０１〜０．１５７ｎｍ改善されている。
【００３４】
このように、下地２に対してアミノシラン系ガスのプリフローを行うことで、インキュベーション時間を約２．０ｍｉｎから約１．２ｍｉｎに短縮することができる。そして、インキュベーション時間を短縮できる結果、アモルファスシリコン膜４の表面ラフネスの精度が向上し、より平滑な表面を持つアモルファスシリコン膜４を得ることができる。
【００３５】
また、アモルファスシリコン膜４は、成膜初期段階では、アイランド状に成長するいわゆる核成長が起こっている（図２Ｃ）。膜厚が増えてくると、アモルファスシリコン膜４の成長は、核成長から層成長に変化する（図２Ｄ）。
【００３６】
シード層３上にモノシランを用いてアモルファスシリコン膜４を形成した場合、膜厚ｔがおおよそ８ｎｍまでの範囲では核成長が起こり、膜厚ｔが８ｎｍを超えてくると層成長に変化する。本例では、アモルファスシリコン膜４を、層成長する厚さに形成する。
【００３７】
次に、図１及び図２Ｅに示すように、層成長する厚さに形成されたアモルファスシリコン膜４の膜厚を減ずる。本例では、Ｃｌ２ガスを用いて、層成長する厚さに形成されたアモルファスシリコン膜４を、例えば、１０分間ドライエッチングする。希釈ガスとして、Ｎ２ガスを同時に流しても良い。これにより、膜厚の薄いアモルファスシリコン膜４を得ることができる（ステップ３）。
【００３８】
ステップ３の処理条件の一例は、
Ｃｌ２／Ｎ２流量：    ３００／５００ｓｃｃｍ  
処  理  温  度  ：  ３００℃  
処  理  圧  力  ：  ３９．９〜６６．５Ｐａ（０．３〜０．５Ｔｏｒｒ）  
処  理  時  間  ：  処理時間を調整し、アモルファスシリコン膜４の膜厚を制御  
である。
【００３９】
図６ＡはＣｌ２エッチング（ステップ３）後の膜厚９．６ｎｍのアモルファスシリコン膜４のＳＥＭ写真、図６Ｂは膜厚９．６ｎｍのアモルファスシリコン膜４を希フッ酸でエッチングしてピンホールの有無を確認したＳＥＭ写真である。
【００４０】
同じく図７Ａは膜厚８．０ｎｍのアモルファスシリコン膜４のＳＥＭ写真、図７Ｂは膜厚８．０ｎｍのアモルファスシリコン膜４を希フッ酸でエッチングしてピンホールの有無を確認したＳＥＭ写真である。
【００４１】
図６Ａ〜図７Ｂに示すように、層成長する厚さに達していないアモルファスシリコン膜４は、エッチングするとピンホールが発生する（図７Ｂ参照）。
【００４２】
対して、層成長する厚さに形成されたアモルファスシリコン膜４では、エッチングしてもピンホールが発生することがない（図６Ｂ）。
【００４３】
このように、アモルファスシリコン膜４を層成長する厚さに形成し、層成長する厚さに形成されたアモルファスシリコン膜４をエッチングすることで、膜厚の薄いアモルファスシリコン膜４を形成することができる。
【００４４】
しかも、本例では、アモルファスシリコン膜４を形成する前に、アミノシラン系ガスによって下地にプリフローを行い、シード層３を形成するので、表面ラフネスの精度も向上する。
【００４５】
従って、第１の実施形態によれば、より平滑な表面を持ち、かつ、更なる薄膜化を達成することが可能なアモルファスシリコン膜の成膜方法を得ることができる。
【００４６】
（第２の実施形態）
図８はこの発明の第２の実施形態に係るアモルファスシリコン膜の成膜方法のシーケンスの一例を示す流れ図、図９Ａ〜図９Ｆはシーケンス中のサンプルの状態を概略的に示す断面図である。
【００４７】
図８に示すように、第２の実施形態が第１の実施形態と異なるところは、ステップ１とステップ２との間に、シード層３を強化する工程（ステップ４）があることである。
【００４８】
シード層３は、アモルファスシリコン膜４が形成される下地、本例では、下地２、例えば、シリコン酸化膜の表面に、シリコンの核を均一に発生させ、モノシランを吸着させやすくするものである。ミクロな視点で考えてみると、シード層３のシリコンの核はアイランド状に均一に点在しているかも知れないし、核自体の平面的なサイズは極めて小さいものであるかも知れない。そのように考えると、核自体の平面的な大きさを大きくし、下地表面上で核が占める面積を大きくしてシード層３をアイランド状から平面である単層に限りなく近づける、あるいは究極的にはシード層３を平面である単層とし、アモルファスシリコン膜４の成長を“核成長”から“層成長”に近づけていけば、シード層３上には、層成長したアモルファスシリコン膜４を薄く形成することが可能となる。
【００４９】
この点を踏まえ、第２の実施形態では、アモルファスシリコン膜４を形成する前に、シード層３を強化する工程を取り入れた。シード層３を強化することの具体例は、シード層３中のシリコンの核自体の平面的な大きさを大きくし、下地表面上で核が占める面積を大きくすることである。具体的な方法例は、モノシランを用いてアモルファスシリコン膜４を形成する前に、モノシランよりも高次のシランを用いて、シード層３の表面にシリコンを薄く吸着させることである（図９Ｃ）。より具体的には、シード層３が形成された下地２を加熱し、モノシランよりも高次のシランガス、本例ではジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）ガスを供給する。
【００５０】
ステップ４における処理条件の一例は、
ジシラン流  量：    １２０ｓｃｃｍ  
処  理  時  間：      ３０ｍｉｎ  
処  理  温  度：    ４００℃  
処  理  圧  力：  ３９．９Ｐａ（０．３Ｔｏｒｒ）  
である。
【００５１】
このように、モノシランを供給する前に、ジシランガスを供給しシード層３を強化しておくことで、図９Ｄ〜図９Ｅに示すように、層成長したアモルファスシリコン膜４の膜厚ｔをより薄くすることができる。
【００５２】
次いで、層成長したアモルファスシリコン膜４を、第１の実施形態と同様にエッチングし、その膜厚を減ずる。
【００５３】
このような第２の実施形態であっても、第１の実施形態と同様に、より薄いアモルファスシリコン膜４を形成することができる。
【００５４】
図１０Ａは第２の実施形態に従って形成した膜厚２．８ｎｍのアモルファスシリコン膜４のＳＥＭ写真、図１０Ｂはそのアモルファスシリコン膜４を希フッ酸でエッチングし、ピンホールの有無を確認したＳＥＭ写真である。図１０Ｂに示すように、第２の実施形態に従って形成した膜厚２．８ｎｍのアモルファスシリコン膜４には、ピンホールが生じていない。
【００５５】
よって、図１０Ａ〜図１０Ｂに示すように、第２の実施形態では、層成長する厚さのアモルファスシリコン膜４を、膜厚２．８ｎｍまで薄くすることができる。
【００５６】
このように第２の実施形態は、層成長したアモルファスシリコン膜４の膜厚ｔをより薄くすることができ、また、膜厚ｔをより薄くできる結果、例えば、第１の実施形態に比較して、アモルファスシリコン膜４のエッチング時間を短縮することができる、という利点についても得ることができる。
【００５７】
（第３の実施形態）
次に、上記第１、第２の実施形態に係るアモルファスシリコン膜の成膜方法を実施することが可能な成膜システムの一例を説明する。
【００５８】
図１１は、第１、第２の実施形態に係るアモルファスシリコン膜の成膜方法を実施することが可能な成膜装置の一例を概略的に示す断面図である。
【００５９】
図１１に示すように、成膜装置１００は、下端が開口された有天井の円筒体状の処理室１０１を有している。処理室１０１の全体は、例えば、石英により形成されている。処理室１０１内の天井には、石英製の天井板１０２が設けられている。処理室１０１の下端開口部には、例えば、ステンレススチールにより円筒体状に成形されたマニホールド１０３がＯリング等のシール部材１０４を介して連結されている。
【００６０】
マニホールド１０３は処理室１０１の下端を支持している。マニホールド１０３の下方からは、被処理体として複数枚、例えば、５０〜１００枚の半導体基板、本例では、シリコン基板１を多段に載置可能な石英製のウエハボート１０５が処理室１０１内に挿入可能となっている。これにより、処理室１０１内に被処理体、例えば、半導体基板、本例では、例えば、下地としてＳｉＯ２膜が予め堆積されたシリコン基板１が収容される。ウエハボート１０５は複数本の支柱１０６を有し、支柱１０６に形成された溝により複数枚のシリコン基板１が支持されるようになっている。
【００６１】
ウエハボート１０５は、石英製の保温筒１０７を介してテーブル１０８上に載置されている。テーブル１０８は、マニホールド１０３の下端開口部を開閉する、例えば、ステンレススチール製の蓋部１０９を貫通する回転軸１１０上に支持される。回転軸１１０の貫通部には、例えば、磁性流体シール１１１が設けられ、回転軸１１０を気密にシールしつつ回転可能に支持している。蓋部１０９の周辺部とマニホールド１０３の下端部との間には、例えば、Ｏリングよりなるシール部材１１２が介設されている。これにより処理室１０１内のシール性が保持されている。回転軸１１０は、例えば、ボートエレベータ等の昇降機構（図示せず）に支持されたアーム１１３の先端に取り付けられている。これにより、ウエハボート１０５および蓋部１０９等は、一体的に昇降されて処理室１０１内に対して挿脱される。
【００６２】
成膜装置１００は、処理室１０１内に、処理に使用するガスを供給する処理ガス供給機構１１４を有している。
【００６３】
処理ガス供給機構１１４は、アミノシラン系ガス供給源１１７、アミノ基を含まないシラン系ガス供給源１１８、及びエッチングガス供給源１１９を含んでいる。
【００６４】
不活性ガス供給機構１１５は、不活性ガス供給源１２０を含んでいる。不活性ガスは、パージガス等に利用される。不活性ガスの一例は窒素（Ｎ２）ガスである。
【００６５】
アミノシラン系ガス供給源１１７は、流量制御器１２１ａ及び開閉弁１２２ａを介して、分散ノズル１２３ａに接続されている。分散ノズル１２３ａは石英管よりなり、マニホールド１０３の側壁を内側へ貫通して上方向へ屈曲されて垂直に延びる。分散ノズル１２３ａの垂直部分には、複数のガス吐出孔１２４が所定の間隔を隔てて形成されている。アミノシラン系ガスは、各ガス吐出孔１２４から水平方向に処理室１０１内に向けて略均一に吐出される。
【００６６】
アミノ基を含まないシラン系ガス供給源１１８は、流量制御器１２１ｂ及び開閉弁１２２ｂを介して、分散ノズル１２３ｂに接続されている。分散ノズル１２３ｂもまた、石英管よりなり、マニホールド１０３の側壁を内側へ貫通して上方向へ屈曲されて垂直に延びる。分散ノズル１２３ｂの垂直部分には、分散ノズル１２３ａと同様に、複数のガス吐出孔１２４が所定の間隔を隔てて形成されている。アミノ基を含まないシラン系ガスは、各ガス吐出孔１２４から水平方向に処理室１０１内に向けて略均一に吐出される。
【００６７】
第１の実施形態を実施する場合には、アミノ基を含まないシラン系ガス供給源１１８には、例えば、モノシランガス供給源のみを持たせれば良い。また、第２の実施形態を実施する場合には、アミノ基を含まないシラン系ガス供給源１１８には、例えば、モノシランガス供給源とジシランガス供給源とを持たせれば良い。
【００６８】
エッチングガス供給源１１９は、アモルファスシリコン膜を薄膜化するためのエッチングガスを供給する。エッチングガスの一例としては、第１、第２実施形態において説明したように、Ｃｌ２ガスである。エッチングガスの他例としては、Ｆ２ガス、ＣｌＦ３ガスを挙げることができる。エッチングガス供給源１１９は、流量制御器１２１ｃ及び開閉弁１２２ｃを介して、分散ノズル１２３ｃに接続されている。分散ノズル１２３ｃは、分散ノズル１２３ａ、１２３ｂと同様のものであり、マニホールド１０３の側壁を内側へ貫通して上方向へ屈曲されて垂直に延びる石英管よりなる。また、図示はされないが、分散ノズル１２３ｃの垂直部分には、分散ノズル１２３ａ、１２３ｂと同様に、複数のガス吐出孔１２４が所定の間隔を隔てて形成されている。これにより、エッチングガスは、分散ノズル１２３ｃの、図１１では図示されない各ガス吐出孔１２４から水平方向に処理室１０１内に向けて略均一に吐出される。
【００６９】
不活性ガス供給源１２０は、流量制御器１２１ｄ及び開閉弁１２２ｄを介して、マニホールドの側壁を内側に貫通するガス導入ポート１２８に接続されている。
【００７０】
処理室１０１内の、分散ノズル１２３ａ〜１２３ｃと反対側の部分には、処理室１０１内を排気するための排気口１２９が設けられている。排気口１２９は処理室１０１の側壁を上下方向へ削りとることによって細長く形成されている。処理室１０１の排気口１２９に対応する部分には、排気口１２９を覆うように断面がコの字状に成形された排気口カバー部材１３０が溶接により取り付けられている。排気口カバー部材１３０は、処理室１０１の側壁に沿って上方に延びており、処理室１０１の上方にガス出口１３１を規定している。ガス出口１３１には、真空ポンプ等を含む排気機構１３２が接続される。排気機構１３２は、処理室１０１内を排気することで処理に使用した処理ガスの排気、及び処理室１０１内の圧力を処理に応じた処理圧力とする。
【００７１】
処理室１０１の外周には筒体状の加熱装置１３３が設けられている。加熱装置１３３は、処理室１０１内に供給されたガスを活性化するとともに、処理室１０１内に収容された被処理体、例えば、半導体基板、本例ではシリコン基板１を加熱する。
【００７２】
成膜装置１００及びエッチング装置２００の各部の制御は、例えばマイクロプロセッサ（コンピュータ）からなるコントローラ１５０により行われる。コントローラ１５０には、オペレータが成膜装置１００を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、成膜装置１００の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるユーザーインターフェース１５１が接続されている。
【００７３】
コントローラ１５０には記憶部１５２が接続されている。記憶部１５２は、成膜装置１００で実行される各種処理をコントローラ１５０の制御にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じて成膜装置１００の各構成部に処理を実行させるためのプログラムすなわちレシピが格納される。レシピは、例えば、記憶部１５２の中の記憶媒体に記憶される。記憶媒体は、ハードディスクや半導体メモリであってもよいし、ＣＤ-ＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、他の装置から、例えば専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよい。レシピは、必要に応じて、ユーザーインターフェース１５１からの指示等にて記憶部１５２から読み出され、読み出されたレシピに従った処理をコントローラ１５０が実行することで、成膜装置１００は、コントローラ１５０の制御のもと、所望の処理が実施される。
【００７４】
本例では、コントローラ１５０の制御のもと、上記第１の実施形態に係る成膜方法のステップ１、ステップ２、及びステップ３、又は上記第２の実施形態に係る成膜方法のステップ１、ステップ４、ステップ２、ステップ３に従った処理を成膜装置１００に順次実施させる。
【００７５】
上記第１、第２実施形態に係る成膜方法は、図１１に示すような成膜装置１００を用いることで実施することができる。
【００７６】
なお、図１１に示す成膜装置１００による利点は、アモルファスシリコン膜４の形成と、アモルファスシリコン膜４を形成した後のＣｌ２エッチングとを、同一の処理室１０１（炉）内で連続して行うことができる、ということにある。
【００７７】
例えば、アモルファスシリコン膜４を形成した後、基板１を、一旦、処理室１０１の外にとり出してしまうと、アモルファスシリコン膜４の表面にシリコン酸化膜（自然酸化膜）が形成されてしまう。Ｃｌ２ガスはシリコン酸化膜をエッチングすることはできない。エッチングすることができたとしても、それはシリコン酸化膜（自然酸化膜）のピンホールを通してのエッチングとなるため、アモルファスシリコン膜４を均一にエッチングすることはできない。
【００７８】
この点、図１１に示す成膜装置１００によれば、基板１を処理室１０１の外にとり出すことなく、アモルファスシリコン膜４に対し、Ｃｌ２ガスによるドライエッチングを連続して行うことができるので、シリコン酸化膜（自然酸化膜）の影響を受けることなく、アモルファスシリコン膜４を均一にエッチングすることができる。
【００７９】
さらに、図１１に示す成膜装置１００によれば、シード層３の形成とアモルファスシリコン膜４の形成とを行うので、表面ラフネスの精度も高く、均質なアモルファスシリコン膜４を得ることができる。しかも、この均質なアモルファスシリコン膜４に対してインサイチュでＣｌ２ガスエッチングを連続して行うことができるので、更なる薄膜化が達成されたアモルファスシリコン膜４を得ることができる。
【００８０】
以上、この発明をいくつかの実施形態に従って説明したが、この発明は、上記いくつかの実施形態に限定されることは無く、種々変形可能である。
【００８１】
例えば、上記一実施形態においては、処理条件を具体的に例示したが、処理条件は、上記具体的な例示に限られるものではない。
【００８２】
この発明による利点であるアモルファスシリコン膜の表面ラフネスの改善は、アミノシラン系ガスを用いて下地２の表面をプリフローし、下地２の表面にシード層３を形成した後、アミノ基を含まないシラン系ガスをシード層３上に供給して熱分解させることで、アモルファスシリコン膜４を形成する、という構成を具備することで得られるものである。
【００８３】
したがって、処理条件は、上記一実施形態に記載した具体的な例示に限られるものではなく、シリコン基板１の大きさ、処理室の容積変化等に応じて、上記利点を損なわない範囲で変更できることはもちろんである。
【００８４】
なお、アミノシラン系ガスとしては１価のアミノシラン系ガス、例えば、ＤＩＰＡＳ（ジイソプロピルアミノシラン）が良い。
さらに、アミノシランは分解させないで、例えば、下地２上に、吸着させるようにすることが良い。例えば、ＤＩＰＡＳは４５０℃以上で熱分解する。アミノシランが熱分解されると、成膜される膜中に炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）などの不純物が巻き込まれてしまうことがある。アミノシランは分解させずに、例えば、下地２上に吸着させるようにすることで、成膜される膜中に不純物が巻き込まれてしまう事情を抑制できる、という利点を得ることができる。
【００８５】
また、上記一実施形態においては、アミノ基を含まないシラン系ガスとして、
ＳｉｍＨ２ｍ＋２（ただし、ｍは３以上の自然数）の式で表されるシリコンの水素化物、及びＳｉｎＨ２ｎ（ただし、ｎは３以上の自然数）の式で表されるシリコンの水素化物の、いわゆる高次シランを例示した。
【００８６】
高次シランとしては、例えば、ＳｉｍＨ２ｍ＋２（ただし、ｍは３以上の自然数）の式で表されるシリコンの水素化物が、
トリシラン（Ｓｉ３Ｈ８）
テトラシラン（Ｓｉ４Ｈ１０）
ペンタシラン（Ｓｉ５Ｈ１２）
ヘキサシラン（Ｓｉ６Ｈ１４）
ヘプタシラン（Ｓｉ７Ｈ１６）
の少なくとも一つから選ばれることが良い。
【００８７】
また、例えば、ＳｉｎＨ２ｎ（ただし、ｎは３以上の自然数）の式で表されるシリコンの水素化物が、
シクロトリシラン（Ｓｉ３Ｈ６）
シクロテトラシラン（Ｓｉ４Ｈ８）
シクロペンタシラン（Ｓｉ５Ｈ１０）
シクロヘキサシラン（Ｓｉ６Ｈ１２）
シクロヘプタシラン（Ｓｉ７Ｈ１４）
の少なくとも一つから選ばれることが良い。
【００８８】
さらに、アミノシラン系ガスとアミノ基を含まないシラン系ガス（シリコンソース）との組み合わせを考慮した場合には、アミノシラン系ガスが熱分解する温度の近辺で熱分解しやすいモノシラン（ＳｉＨ４）、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）が良い。
その他、この発明はその要旨を逸脱しない範囲で様々に変形することができる。
【符号の説明】
【００８９】
１…シリコン基板、２…下地、３…シード層、４…アモルファスシリコン膜。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図８】
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【図９】
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【図１１】
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【図６】
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【図７】
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【図１０】
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