(57)【要約】      （修正有）【課題】下地（Ｎ＋）へのエッチングを防ぎ、且つ比較的速い成膜レートで成膜することができる半導体デバイスの製造方法を提供する。【解決手段】シリコン基板を処理室内に搬入する第一のステップと、前記シリコン基板を加熱しつつ、前記処理室内に少なくとも第一のシラン系ガスと第一のエッチングガスを供給する第二のステップと、前記シリコン基板を加熱しつつ、前記処理室内に少なくとも第二のシラン系ガスと第二のエッチングガスを供給する第三のステップと、を有する半導体装置の製造方法。【選択図】図６
2009289807.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板を処理室内に搬入する第一のステップと、
前記シリコン基板を加熱しつつ、前記処理室内に少なくとも第一のシラン系ガスと第一のエッチングガスを供給する第二のステップと、
前記シリコン基板を加熱しつつ、前記処理室内に少なくとも第二のシラン系ガスと第二のエッチングガスを供給する第三のステップと、
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項２】
シリコン基板を処理室内に搬入する第一のステップと、
前記シリコン基板を加熱しつつ、前記処理室内に少なくとも第一のシラン系ガスと第一のエッチングガスを供給する第二のステップと、
前記シリコン基板を加熱しつつ、前記処理室内に少なくとも第二のシラン系ガスを供給する第三のステップと、
前記シリコン基板を加熱しつつ、前記処理室内に少なくとも第二のエッチングガスを供給する第四のステップとを有し、
前記第三のステップと前記第四のステップとを複数回繰返す半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記各ガスを供給するステップは、前記処理室内の温度が安定した状態で行う請求項1又は２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記第二のステップから前記第三のステップに移行する際には、温度を変更する請求項１又は請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記第一のシラン系ガスはＳｉＨ2Ｃｌ2ガスであり、前記第一のエッチングガスはＨＣｌガスであり、前記第二のシラン系ガスはＳｉＨ4ガスであり、前記第二のエッチングガスはＣｌ2ガスである請求項１又は請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記第二のステップでは10Å〜2000Åまで膜を形成する請求項１又は請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記第二のステップは枚葉型装置で行い、前記第三のステップ以降はバッチ型装置で行う請求項１又は請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
シリコン基板を収容する処理室と、
前記シリコン基板を加熱する加熱手段と、
前記処理室内へシラン系ガス及びエッチングガスを供給する複数のガス供給手段と、
前記処理室内の雰囲気を排気する排気手段と、
前記各手段を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は第一のステップでは第一のガス供給手段により第一のシラン系ガスと第一のエッチングガスを供給し、第二のステップでは第二のガス供給手段により第二のシラン系ガスと第二のエッチングガスを供給するように制御する基板処理装置。
【請求項９】
前記第一のステップでは第一の温度で前記シリコン基板を加熱し、前記第二のステップでは第二の温度で前記シリコン基板を加熱するように前記加熱手段を制御する請求項８に記載の基板処理装置。
【請求項１０】
前記第一のステップ及び前記第二のステップを同一温度で加熱するように前記加熱手段を制御する請求項８記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板表面への成膜において、第一層目と第二層目で異なる成膜ガス及びエッ
チングガスを使用することにより下地（Ｎ＋）へのエッチングを防ぎ、且つ比較的高い成
膜レートで成膜することができる半導体デバイスの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造において、シリコン基板上にシリコンやシリコンゲルマニウム等
の膜を成長させる場合、従来は成膜ガスとしてＳｉＨ4を用いて、エッチングガスとして
ＳｉＨ4による成膜の温度領域でエッチング特性が良いＣｌ2を用いるプロセスが知られている。また、成膜ガスとしてＳｉＨ2Ｃｌ2を用いてＨＣｌをエッチングガスとして用いるプロセスが知られている。ＳｉＨ4とＳｉＨ2Ｃｌ2を成膜ガスとして比較するとＳｉＨ4による成膜はＳｉＨ2Ｃｌ2による成膜よりも成膜レートが高く、さらに成膜温度が低くできることで熱ダメージを低減することができるという利点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、Ｃｌ2をエッチングガスとして用いると基板の下地（Ｎ＋）までエッチ
ングされてしまうという問題がある。また、下地へのエッチングを避けてＨＣｌをエッチ
ングガスとして用いるプロセスにおいては、エッチング性能を発揮する温度帯では成膜ガスとしてＳｉＨ2Ｃｌ2を用いる必要があり、Ｃｌ2をエッチングガスとして用いるプロセスにおいては、エッチング性能を発揮する温度帯では成膜ガスとしてＳｉＨ4を用いる必要があり、ＳｉＨ2Ｃｌ2による成膜処理はＳｉＨ4による成膜処理に比べて成膜レートが低いという問題がある。
【０００４】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、下地（Ｎ＋）へのエッチ
ングを防ぎ、且つ比較的高い成膜レートで成膜することができる半導体デバイスの製造方
法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決するために、本発明に係る半導体装置の製造方法は、シリコン基板を処理室内に搬入する第一のステップと、前記シリコン基板を加熱しつつ、前記処理室内に少なくとも第一のシラン系ガスと第一のエッチングガスを供給する第二のステップと、前記シリコン基板を加熱しつつ、前記処理室内に少なくとも第二のシラン系ガスと第二のエッチングガスを供給する第三のステップとを有することを特徴とする。
【０００６】
また、本発明に係る半導体装置の製造方法は、シリコン基板を処理室内に搬入する第一のステップと、前記シリコン基板を加熱しつつ、前記処理室内に少なくとも第一のシラン系ガスと第一のエッチングガスを供給する第二のステップと、前記シリコン基板を加熱しつつ、前記処理室内に少なくとも第二のシラン系ガスを供給する第三のステップと、前記シリコン基板を加熱しつつ、前記処理室内に少なくとも第二のエッチングガスを供給する第四のステップとを有し、前記第三のステップと前記第四のステップとを複数回繰返すことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明に係る半導体装置の製造方法は、前記各ガスを供給するステップは、前記処理室内の温度が安定した状態で行うことを特徴とする。一方で、本発明に係る半導体装置の製造方法は、前記第二のステップから前記第三のステップに移行する際には、温度を変更することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る半導体装置の製造方法は、第一のシラン系ガスはＳｉＨ2Ｃｌ2であり、第一のエッチングガスはＨＣｌであり、第二のシラン系ガスはＳｉＨ4であり、第二のエッチングガスはＣｌ2であることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る半導体装置の製造方法は、前記第二のステップでは10Å〜2000Åまで膜を形成することを特徴とする。また、本発明に係る半導体装置の製造方法は、前記第二のステップは枚葉型装置で行い、前記第三のステップ以降はバッチ型装置で行うことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る基板処理装置は、シリコン基板を収容する処理室と、前記シリコン基板を加熱する加熱手段と、前記処理室内へシラン系ガス及びエッチングガスを供給する複数のガス供給手段と、前記処理室内の雰囲気を排気する排気手段と、前記各手段を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は第一のステップでは第一のガス供給手段により第一のシラン系ガスと第一のエッチングガスを供給し、第二のステップでは第二のガス供給手段により第二のシラン系ガスと第二のエッチングガスを供給するように制御することを特徴とする。
好ましくは、前記第一のステップでは第一の温度で前記シリコン基板を加熱し、前記第二のステップでは第二の温度で前記シリコン基板を加熱するように前記加熱手段を制御することを特徴とする。さらに好ましくは、前記第一のステップ及び前記第二のステップを同一温度で加熱するように前記加熱手段を制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、下地（Ｎ＋）へのエッチングを防ぎ、且つ比較的高い成膜レートで成
膜することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る半導体デバイスの製造方法の実施形態につい
て詳細に説明する。
【００１３】
実施の形態１．
本実施の形態において、基板処理装置は一例として半導体デバイス製造方法における処
理工程を実施する半導体デバイス製造装置として構成されている。図１は、本発明の実施
の形態に係る基板処理装置の斜透視図である。尚、以下の説明において、基板に酸化、拡
散処理やＣＶＤ処理等を行う縦型の基板処理装置を適用した場合について述べる。また、
説明に用いる方向は図１に矢印で示す方向を基準とする。
【００１４】
図１に示すように、シリコン等からなるウエハ（基板）２００を収納したウエハキャリ
アとしてのカセット１１０が使用されている半導体デバイス製造装置１０１は筐体１１１
を備えている。
【００１５】
カセット１１０はカセットステージ１１４上に図示しない工程内搬送装置によって搬入
され、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１
１４は、工程内搬送装置によって、カセット１１０内のウエハ２００が垂直姿勢となり、
カセット１１０のウエハ出し入れ口が上方向を向くように載置され、カセット１１０を筐
体後方に右回り縦方向９０°回転し、カセット１１０内のウエハ２００が水平姿勢となり
、カセット１１０のウエハ出し入れ口が筐体後方を向くように動作可能となるよう構成さ
れている。
【００１６】
筐体１１１内の前後方向の略中央部には、カセット棚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を保管するように構成されている
。カセット棚１０５にはカセット１１０が収納される移載棚１２３が設けられている。ま
た、カセットステージ１１４の上方には予備カセット棚１０７が設けられ、予備的にカセ
ット１１０を保管するように構成されている。
【００１７】
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１１８ａと搬送機構としてのカセット搬送機構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、予備カセット棚１０７との間で、カセット１
１０を搬送するように構成されている。
【００１８】
カセット棚１０５の後方には、ウエハ移載機構１２５が設置されており、ウエハ移載機
構１２５は、ウエハ２００を水平方向に回転ないし直動可能なウエハ移載装置１２５ａお
よびウエハ移載装置１２５ａを昇降させるためのウエハ移載装置エレベータ１２５ｂとツ
イーザ１２５ｃで構成されている。ウエハ移載装置エレベータ１２５ｂは、耐圧筐体１１
１の右側端部に設置されている。これら、ウエハ移載装置エレベータ１２５ｂおよびウエ
ハ移載装置１２５ａの連続動作により、ウエハ移載装置１２５ａのツイーザ１２５ｃをウ
エハ２００の載置部として、ボート１３０に対してウエハ２００を装填および脱装するよ
うに構成されている。
【００１９】
筐体１１１の後部上方には、処理炉２０２が設けられている。処理炉２０２の下端部は
、炉口シャッタ１４７により開閉されるように構成されている。処理炉２０２の下方には
ボート１３０を処理炉２０２に昇降させる昇降機構としてのボートエレベータ１１５が設
けられ、ボートエレベータ１１５の昇降台に連結された連結具としてのアーム１２８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１３０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１３０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）のウエハ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。
【００２０】
カセット棚１０５の上方には、清浄化された空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
ーンエアを前記筐体１１１の内部に流通させるように構成されている。また、ウエハ移載
装置エレベータ１２５ｂおよびボートエレベータ１１５側と反対側である筐体１１１の左
側端部には、クリーンエアを供給するよう供給ファンおよび防塵フィルタで構成されたク
リーンユニット１３４ｂが設置されており、クリーンユニット１３４ｂから吹き出された
クリーンエアは、ウエハ移載装置１２５ａ、ボート１３０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。
【００２１】
次に、本発明の実施形態に係る基板処理装置の動作について説明する。
【００２２】
まず、カセット１１０が図示しないカセット搬入搬出口から搬入され、カセットステー
ジ１１４の上にウエハ２００が垂直姿勢であって、カセット１１０のウエハ出し入れ口が
上方向を向くように載置される。その後、カセット１１０は、カセットステージ１１４に
よって、カセット１１０内のウエハ２００が水平姿勢となり、カセット１１０のウエハ出
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。
【００２３】
次に、カセット１１０は、カセット棚１０５ないし予備カセット棚１０７の指定された
棚位置へカセット搬送装置１１８によって自動的に搬送されて受け渡され、一時的に保管
された後、カセット棚１０５ないし予備カセット棚１０７からカセット搬送装置１１８に
よって移載棚１２３に移載されるか、もしくは直接移載棚１２３に搬送される。
【００２４】
カセット１１０が移載棚１２３に移載されると、ウエハ２００はカセット１１０からウ
エハ移載装置１２５ａのツイーザ１２５ｃによってウエハ出し入れ口を通じてピックアッ
プされ、ボート１３０に装填される。ボート１３０にウエハ２００を受け渡したウエハ移
載装置１２５ａはカセット１１０に戻り、次のウエハ２００をボート１３０に装填する。
【００２５】
予め指定された枚数のウエハ２００がボート１３０に装填されると、炉口シャッタ１４
７によって閉じられていた処理炉２０２の下端部が、炉口シャッタ１４７によって、開放
される。続いて、ウエハ２００群を保持したボート１３０はシールキャップ２１９がボー
トエレベータ１１５によって上昇されることにより、処理炉２０２内へ搬入されて行く。
【００２６】
搬入後は、処理炉２０２にてウエハ２００に任意の処理が実施される。
処理後は、上述の逆の手順で、ウエハ２００およびカセット１１０は筐体１１１の外部へ
払出される。
【００２７】
次に基板処理装置の処理炉２０２の構成について説明する。図２は本発明の実施の形態
で好適に用いられる基板処理装置の処理炉及び処理炉周辺の概略構成図であり、縦断面図
として示されている。
【００２８】
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。
【００２９】
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
、基板としてのウエハ２００を後述するボート１３０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。
【００３０】
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。尚、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。
【００３１】
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５つに分かれており、バル
ブ１７５〜１７９とガス流量制御装置としてのＭＦＣ（Ｍａｓｓ  Ｆｌｏｗ  Ｃｏｎｔｒ
ｏｌｌｅｒ）１８５〜１８９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、第４のガス供給源１８３、第５のガス供給源１８４にそれぞ
れ接続されている。ＭＦＣ１８５〜１８９及びバルブ１７５〜１７９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２４
２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。
【００３２】
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
の炉口蓋体としてのシールキャップ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を貫通して後述するボート１３０に接続されてお
り、ボート１３０を回転させることでウエハ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
１３０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。
【００３３】
基板保持具としてのボート１３０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。尚、ボート１３０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。
【００３４】
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、図示しな
い温度センサが設けられる。ヒータ２０６及び温度センサには、電気的に温度制御部２３
８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。
【００３５】
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、ＭＦＣ１８５でその流量が調節された後、バルブ１７５を介して、ガス供給管２
３２により処理室２０１内に導入される。第２の処理ガスは、第２のガス供給源１８１か
ら供給され、ＭＦＣ１８６でその流量が調節された後、バルブ１７６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、ＭＦＣ１８７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より処理室２０１内に導入される。第４の処理ガスは、第４のガス供給源１８３
から供給され、ＭＦＣ１８８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より処理室２０１内に導入される。第５の処理ガスは、第５のガス供給源１８４
から供給され、ＭＦＣ１８９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に接続された排気装置としての真空ポンプ２４６により、処理室２０１から排気さ
れる。
【００３６】
次に、本発明で用いる基板処理装置の処理炉周辺の構成について説明する。
【００３７】
図２に示されるように、予備室としてのロードロック室１４０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。
【００３８】
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１４０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１４０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１４０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。
【００３９】
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１４０内の雰囲気と隔離され
る。
【００４０】
また、駆動部収納ケース２５６の内部にはボート１３０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。
【００４１】
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。
【００４２】
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を昇降させる。
【００４３】
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、ウエハ処理が可
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
とともにボート１３０が降下され、ウエハ２００を外部に搬出できる状態となる。
【００４４】
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。
【００４５】
尚、本実施の形態において、ウエハ２００はシリコン表面及び酸化膜等の絶縁膜を有す
る基板とする。
【００４６】
次に、上記構成に係る処理炉を用いた半導体デバイスの製造工程の一工程として、ウエ
ハの単結晶シリコン表面上にのみ選択的にシリコン系のエピタキシャル膜を成長させる膜
形成方法について、図２を参照しつつ、図３及び図４を用いて説明する。図３は本実施の
形態におけるエピタキシャル膜の成膜処理の動作を示すフローチャートであり、図４は処
理炉のガス経路を示す図である。尚、以下の説明において、基板処理装置を構成する各部
の動作は、コントローラ（制御手段）により制御される。また、シリコン表面上の膜は最
初の５００Å〜１０００Åまで第一層目で成膜し、残りの膜厚は第二層目で成膜するもの
とする。
【００４７】
まず、複数枚のウエハ２００がボート１３０に装填されると、複数枚のウエハ２００（
シリコン基板）を保持したボート１３０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内に搬入される（Ｓ１０１、第一のステ
ップ）。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。
【００４８】
次に、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節器２４２がフィードバック制御される。また、処理室２０１
内が第一層目の膜を成膜するのに適した所望の温度（第一の温度）となるようにヒータ２
０６（加熱手段）により加熱される（Ｓ１０２、第二のステップ）。尚、処理室２０１内
がヒータ２０６により加熱される際、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１３０が回転されることでウエハ２００が回
転される。
【００４９】
複数のガス供給手段である第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、第４のガス供給源１８３、第５のガス供給源１８４には、それぞれ処
理ガスとしてＳｉＨ2Ｃｌ2ガス、ＨＣｌガス、Ｈ2ガス、ＳｉＨ4ガス、Ｃｌ2ガスが封入
されており、次いで、第１のガス供給源１８０から成膜ガスとしてＳｉＨ2Ｃｌ2ガス（第
一のシラン系ガス）が供給され、第２のガス供給源１８１からエッチングガスとしてＨＣ
ｌガス（第一のエッチングガス）が供給され、第３のガス供給源１８２からＳｉＨ2Ｃｌ2
ガスに対する希釈ガスとしてＨ2ガスが供給される。それぞれのガスが所望の流量となる
ようにＭＦＣ１８５〜１８７の開度がそれぞれ調節された後、バルブ１７５〜１７７がそ
れぞれ開かれ、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。図４に示すように、導入されたガスは、処理室２０１
内を通り、ガス排気管２３１（排気手段）から排気される。ＳｉＨ2Ｃｌ2ガスは処理室２
０１内を通過する際にウエハ２００に接触してその表面を成膜し、ＨＣｌガスはウエハ２
００の酸化シリコン上にＳｉＨ2Ｃｌ2ガスにより成膜された膜をエッチングし、その結果
、ウエハ２００の表面上に第一層目の膜として高温シリコン選択エピタキシャル膜が成膜
される（Ｓ１０３、第二のステップ）。
【００５０】
予め設定された時間が経過すると、第１のガス供給源１８０及び第２のガス供給源１８
１のバルブ１７５、１７６がそれぞれ閉められ、ＳｉＨ2Ｃｌ2ガス及びＨＣｌガスの供給
が停止され、Ｈ2ガスのみが供給されたまま処理室２０１内が第二層目の膜を成膜するの
に適した所望の温度（第二の温度）となるようにヒータ２０６への通電具合がフィードバ
ック制御される（Ｓ１０４、第三のステップ）。ここで、Ｈ2ガスを供給する理由は、第二のステップで形成された第一層目の膜としての高温シリコン選択エピタキシャル膜に、酸素や炭素等の不純物が逆拡散するのを防止するためである。また、Ｈ2ガスを供給することにより、第二のステップで形成された第一層目の膜としての高温シリコン選択エピタキシャル膜に生成されたCl端をH終端することができるため、より高品質の選択エピタキシャル膜を形成することができる。
【００５１】
そして、処理室２０１内が所望の温度分布となり温度が安定すると（Ｓ１０５）、Ｈ2
ガスが供給されつつ第４のガス供給源１８３から成膜ガスとしてＳｉＨ4ガス（第二のシ
ラン系ガス）が供給され、第５のガス供給源１８４からエッチングガス（第二のエッチン
グガス）としてＣｌ2ガスが供給され、それぞれのガスが所望の流量となるようにＭＦＣ
１８８、１８９の開度がそれぞれ調節された後、バルブ１７８、１７９がそれぞれ開かれ
、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２
０１内に導入される。ＳｉＨ4ガスは、処理室２０１内を通過する際にウエハ２００と接
触してその表面を成膜し、Ｃｌ2ガスはウエハ２００の絶縁膜上にＳｉＨ4ガスにより成膜された膜をエッチングし、その結果、第二層目の膜として低温シリコン選択エピタキシャル膜が成膜される（Ｓ１０６、第四のステップ）。
【００５２】
予め設定された時間が経過すると、第４のガス供給源１８３及び第５のガス供給源１８
４のバルブ１７８、１７９がそれぞれ閉められ、ＳｉＨ4ガス及びＣｌ2ガスの供給が停止
され、処理室２０１内がＨ2ガスやN2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（Ｓ１０７）。
【００５３】
その後、昇降モータ２４８によりシールキャップ２１９が下降されて、マニホールド２
０９の下端が開口されると共に、処理済ウエハ２００がボート１３０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の外部に搬出される。その後、処
理済のウエハ２００は、ボート１３０より取出される（Ｓ１０８）。
【００５４】
尚、一例まで、本実施の形態の処理炉にてウエハ２００を処理する際の処理条件として
は、例えば、第一層目の膜である高温シリコン選択エピタキシャル膜の成膜時においては
、処理温度７００〜８5０℃、ＳｉＨ2Ｃｌ2ガス流量１〜１０００ｓｃｃｍ、ＨＣｌガス
流量１〜１０００ｓｃｃｍ、Ｈ2ガス流量１０〜５００００ｓｃｃｍ、処理圧力２０００ｐａ以下が例示され、第一層目成膜時の温度から第二層目成膜時の温度への温度変更時においては、Ｈ2ガス流量１０〜５００００ｓｃｃｍ、処理圧力２０００ｐａ以下が例示され、第二層目の膜である低温シリコン選択エピタキシャル膜の成膜時においては、処理温度５００〜７5０℃、ＳｉＨ4ガス流量１〜１０００ｓｃｃｍ、Ｃｌ2ガス流量１〜０００ｓｃｃｍ、Ｈ2ガス流量１０〜５００００ｓｃｃｍ、処理圧力２０００ｐａ以下が例示され、それぞれの処理条件をそれぞれの範囲内のある値で一定に維持することでウエハ２００に処理がなされる。
【００５５】
上述したように、第一層目のエッチングガスとして、下地（Ｎ＋）への影響がないＨＣ
ｌガスを使用し、第二層目の成膜ガスとして、成膜温度が低いためにウエハ２００ヘの熱
ダメージが少なく成膜レートが高いＳｉＨ4ガスを使用し、第一層目の成膜後に成膜する
ことで、下地（Ｎ＋）への影響なく高い成膜レートでウエハ２００表面を成膜することが
できる。
【００５６】
実施の形態２．
実施の形態１においては、第一層目の成膜を終えた後に、ＳｉＨ2Ｃｌ2ガス及びＨＣｌ
ガスの供給を停止し、Ｈ2ガスのみを処理室２０１内に供給したが、Ｈ2ガスだけを供給す
ると基板の酸化膜から離脱した水分がシリコン選択エピタキシャル膜の界面に付着し、界
面の酸素濃度が高くなるという問題がある。
【００５７】
そこで、本実施の形態においては、第一層目の成膜を終えた後であってもＳｉＨ2Ｃｌ2
ガス及びＨＣｌガスの供給を第二層目の成膜まで停止せずに、処理室２０１内の温度が安
定するまで供給し続ける。以下、本実施の形態におけるエピタキシャル膜形成処理の動作
を示すフローチャートである図５を用いて動作を説明する。尚、本実施の形態を実行する
装置の構成は実施の形態１を実行する装置と同様の構成とする。
【００５８】
まず、複数枚のウエハ２００がボート１３０に装填されると、複数枚のウエハ２００（
シリコン基板）を保持したボート１３０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内に搬入される（Ｓ２０１、第一のステ
ップ）。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。
【００５９】
次に、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節器２４２がフィードバック制御される。また、処理室２０１
内が第一層目の膜を成膜するのに適した所望の温度（第一の温度）となるようにヒータ２
０６（加熱手段）により加熱される（Ｓ２０２、第二のステップ）。尚、処理室２０１内
がヒータ２０６により加熱される際、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１３０が回転されることでウエハ２００が回
転される。
【００６０】
次に、複数のガス供給手段である第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、第４のガス供給源１８３、第５のガス供給源１８４には、それ
ぞれ処理ガスとしてＳｉＨ2Ｃｌ2ガス、ＨＣｌガス、Ｈ2ガス、ＳｉＨ4ガス、Ｃｌ2ガス
が封入されており、次いで、第１のガス供給源１８０から成膜ガスとしてＳｉＨ2Ｃｌ2ガ
ス（第一のシラン系ガス）が供給され、第２のガス供給源１８１からエッチングガスとし
てＨＣｌガス（第一のエッチングガス）が供給され、第３のガス供給源１８２からＳｉＨ
2Ｃｌ2ガスに対する希釈ガスとしてＨ2ガスが供給される。それぞれのガスが所望の流量
となるようにＭＦＣ１８５〜１８７の開度がそれぞれ調節された後、バルブ１７５〜１７
７がそれぞれ開かれ、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。図４に示すように、導入されたガスは、処理室
２０１内を通り、ガス排気管２３１（排気手段）から排気される。ＳｉＨ2Ｃｌ2ガスは処
理室２０１内を通過する際にウエハ２００に接触してその表面を成膜し、ＨＣｌガスはウ
エハ２００の酸化シリコン上にＳｉＨ2Ｃｌ2ガスにより成膜された膜をエッチングし、そ
の結果、ウエハ２００の表面上に第一層目の膜として高温シリコン選択エピタキシャル膜
が成膜される（Ｓ２０３、第二のステップ）。
【００６１】
予め設定された時間が経過しても、ＳｉＨ2Ｃｌ2ガス、ＨＣｌガス、Ｈ2ガスはそれぞ
れ供給され続け、処理室２０１内が第二層目の膜を成膜するのに適した所望の温度（第二
の温度）となるようにヒータ２０６への通電具合がフィードバック制御される（Ｓ２０４
、第三のステップ）。
【００６２】
そして、処理室２０１内が所望の温度分布となり温度が安定すると（Ｓ２０５）、第１
のガス供給源１８０及び第２のガス供給源１８１のバルブ１７５、１７６がそれぞれ閉め
られ、ＳｉＨ2Ｃｌ2ガス及びＨＣｌガスの供給が停止され、次いで、第４のガス供給源１
８３から成膜ガスとしてＳｉＨ4ガス（第二のシラン系ガス）が供給され、第５のガス供
給源１８４からエッチングガス（第二のエッチングガス）としてＣｌ2ガスが供給され、
それぞれのガスが所望の流量となるようにＭＦＣ１８８、１８９の開度がそれぞれ調節さ
れた後、バルブ１７８、１7９がそれぞれ開かれ、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。ＳｉＨ4ガスは、処理室２０１内を通過する際にウエハ２００と接触してその表面を成膜し、Ｃｌ2ガスはウエハ２００の絶縁膜上にＳｉＨ4ガスにより成膜された膜をエッチングし、その結
果、第二層目の膜として低温シリコン選択エピタキシャル膜が成膜される（Ｓ２０６、第
四のステップ）。
【００６３】
予め設定された時間が経過すると、第４のガス供給源１８３及び第５のガス供給源１８
４のバルブ１７８、１７９がそれぞれ閉められ、ＳｉＨ4ガス及びＣｌ2ガスの供給が停止
され、処理室２０１内がＨ2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（Ｓ２０７）。
【００６４】
その後、昇降モータ２４８によりシールキャップ２１９が下降されて、マニホールド２
０９の下端が開口されると共に、処理済ウエハ２００がボート１３０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の外部に搬出される。その後、処
理済のウエハ２００は、ボート１３０より取出される（Ｓ２０８）。
【００６５】
尚、一例まで、本実施の形態の処理炉にてウエハ２００を処理する際の処理条件として
は、例えば、第一層目の膜である高温シリコン選択エピタキシャル膜の成膜時においては
、処理温度７００〜８5０℃、ＳｉＨ2Ｃｌ2ガス流量１〜１０００ｓｃｃｍ、ＨＣｌガス
流量１〜１０００ｓｃｃｍ、Ｈ2ガス流量１０〜５００００ｓｃｃｍ、処理圧力２０００ｐａ以下が例示され、第一層目成膜時の温度から第二層目成膜時の温度への温度変更時においては、ＳｉＨ2Ｃｌ2ガス流量１〜１０００ｓｃｃｍ、ＨＣｌガス流量１〜１０００ｓｃｃｍ、Ｈ2ガス流量１０〜５００００、処理圧力２０００ｐａ以下が例示され、第二層目の膜である低温シリコン選択エピタキシャル膜の成膜時においては、処理温度５００〜７5０℃、ＳｉＨ4ガス流量１〜１０００ｓｃｃｍ、Ｃｌ2ガス流量１〜１０００ｓｃｃｍ、Ｈ2ガス流量１０〜５００００ｓｃｃｍ、処理圧力２０００ｐａ以下が例示され、それぞれの処理条件をそれぞれの範囲内のある値で一定に維持することでウエハ２００に処理がなされる。
【００６６】
上述したように、第一層目の成膜後もＳｉＨ2Ｃｌ2ガス及びＨＣｌガスを供給し続ける
ことによって、８００℃ほどの高温でないと還元効果がないＨ2ガスに対して、８００℃
未満の低温であっても還元効果のあるＳｉＨ2Ｃｌ2ガスにより、第一層目の成膜後に温度を
下げている間であってもシリコン表面に付着した水分等の不純物を除去することができ、
また、エッチングガスであるＨＣｌガスにより、選択性を維持することができる。
【００６７】
尚、処理するウエハにより結果は異なるが、界面ＳＩＭＳ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｉｏ
ｎｉｚａｔｉｏｎ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）にて分析した結果、第一層目
の成膜における温度から第二層目における温度への切替の際にＨ2だけを供給し続けた場
合、界面酸素濃度ピーク値で２Ｅ１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ3を超える酸素濃度を検出したの
に対し、Ｈ2と共にＳｉ2Ｃｌ2ガス及びＨＣｌガスを供給し続けた場合は、界面酸素濃度
ピーク値は１Ｅ１９ａｔｏｍｓ／ｃｍ3以下に低減した。
【００６８】
実施の形態３．
実施の形態３は、第一層目の成膜及び第二層目成膜を、設定温度を変更せずに終始一定の
温度で行うことにより、連続した処理を行うことができる方法である。以下、本実施の形
態におけるエピタキシャル膜形成処理の動作を示すフローチャートである図６を用いて動
作を説明する。尚、本実施の形態を実行する装置の構成は実施の形態１を実行する装置と
同様の構成とする。
【００６９】
複数枚のウエハ２００がボート１３０に装填されると、複数枚のウエハ２００（
シリコン基板）を保持したボート１３０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内に搬入される（Ｓ３０１、第一のステ
ップ）。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。
【００７０】
次に、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節器２４２がフィードバック制御される。また、処理室２０１
内が第一層目の膜を成膜するのに適した所望の温度（第一の温度）となるようにヒータ２
０６（加熱手段）により加熱される（Ｓ３０２、第二のステップ）。尚、処理室２０１内
がヒータ２０６により加熱される際、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１３０が回転されることでウエハ２００が回
転される。
【００７１】
複数のガス供給手段である第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、第４のガス供給源１８３、第５のガス供給源１８４には、それぞれ処
理ガスとしてＳｉＨ2Ｃｌ2ガス、ＨＣｌガス、Ｈ2ガス、ＳｉＨ4ガス、Ｃｌ2ガスが封入
されており、次いで、第１のガス供給源１８０から成膜ガスとしてＳｉＨ2Ｃｌ2ガス（第
一のシラン系ガス）が供給され、第２のガス供給源１８１からエッチングガスとしてＨＣ
ｌガス（第一のエッチングガス）が供給され、第３のガス供給源１８２からＳｉＨ2Ｃｌ2
ガスに対する希釈ガスとしてＨ2ガスが供給される。それぞれのガスが所望の流量となる
ようにＭＦＣ１８５〜１８７の開度がそれぞれ調節された後、バルブ１７５〜１７７がそ
れぞれ開かれ、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。図４に示すように、導入されたガスは、処理室２０１
内を通り、ガス排気管２３１（排気手段）から排気される。ＳｉＨ2Ｃｌ2ガスは処理室２
０１内を通過する際にウエハ２００に接触してその表面を成膜し、ＨＣｌガスはウエハ２
００の絶縁膜上にＳｉＨ2Ｃｌ2ガスにより成膜された膜をエッチングし、その結果、ウエハ２００の表面上に第一層目の膜として高温シリコン選択エピタキシャル膜が成膜される（Ｓ３０３、第二のステップ）。
【００７２】
予め設定された時間が経過すると、第１のガス供給源１８０及び第２のガス供給源１８
１のバルブ１７５、１７６がそれぞれ閉められ、ＳｉＨ2Ｃｌ2ガス及びＨＣｌガスの供給
が停止され、温度を変更せずに安定のままでＨ2ガスのみが供給される（Ｓ３０４）。
ここで、Ｈ2ガスを供給する理由は、第二のステップで形成された第一層目の膜としての高温シリコン選択エピタキシャル膜に、酸素や炭素等の不純物が逆拡散するのを防止するためである。また、Ｈ2ガスを供給することにより、第二のステップで形成された第一層目の膜としての高温シリコン選択エピタキシャル膜に生成されたCl端をH終端することができるため、より高品質の選択エピタキシャル膜を形成することができる。
【００７３】
そして、温度安定状態で処理室２０１内に一定時間Ｈ2ガスが供給された後、引き続きＨ2ガスが供給されつつ第４のガス供給源１８３から成膜ガスとしてＳｉＨ4ガス（第二のシラン系ガス）が供給され、第５のガス供給源１８４からエッチングガス（第二のエッチングガス）としてＣｌ2ガスが供給され、それぞれのガスが所望の流量となるようにＭＦＣ１８８、１８９の開度がそれぞれ調節された後、バルブ１７８、１７９がそれぞれ開かれ、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。ＳｉＨ4ガスは、処理室２０１内を通過する際にウエハ２００と接触してその表面を成膜し、Ｃｌ2ガスはウエハ２００の酸化シリコン上にＳｉＨ4ガスにより成膜された膜をエッチングし、その結果、第二層目の膜として低温シリコン選択エピタキシャル膜が成膜される（Ｓ３０５、第三のステップ）。
【００７４】
予め設定された時間が経過すると、第４のガス供給源１８３及び第５のガス供給源１８
４のバルブ１７８、１７９がそれぞれ閉められ、ＳｉＨ4ガス及びＣｌ2ガスの供給が停止
され、処理室２０１内がＨ2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（Ｓ３０６）。
【００７５】
その後、昇降モータ２４８によりシールキャップ２１９が下降されて、マニホールド２
０９の下端が開口されると共に、処理済ウエハ２００がボート１３０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の外部に搬出される。その後、処
理済のウエハ２００は、ボート１３０より取出される（Ｓ３０７）。
【００７６】
尚、一例まで、本実施の形態の処理炉にてウエハ２００を処理する際の処理条件として
は、例えば、第一層目の膜である高温シリコン選択エピタキシャル膜の成膜時においては
、処理温度５００〜８5０℃、ＳｉＨ2Ｃｌ2ガス流量１〜１０００ｓｃｃｍ、ＨＣｌガス
流量１〜１０００ｓｃｃｍ、Ｈ2ガス流量１０〜５００００ｓｃｃｍ、処理圧力２０００ｐａ以下が例示され、第一層目成膜から第二層目成膜への変更時においては、Ｈ2ガス流量１０〜５００００ｓｃｃｍ、処理圧力２０００ｐａ以下が例示され、第二層目の膜である低温シリコン選択エピタキシャル膜の成膜時においては、処理温度５００〜８5０℃、ＳｉＨ4ガス流量１〜１０００ｓｃｃｍ、Ｃｌ2ガス流量１〜１０００ｓｃｃｍ、Ｈ2ガス流量１０〜５００００ｓｃｃｍ、処理圧力２０００ｐａ以下が例示され、それぞれの処理条件をそれぞれの範囲内のある値で一定に維持することでウエハ２００に処理がなされる。尚、第一層目成膜及び第二層目成膜の処理温度の条件は処理温度５００〜８5０℃であるが、７００℃程度の温度がより好ましい。
【００７７】
上述したように、第一層目の成膜及び第二層目の成膜を、設定温度を変更せずに終始一定の温度で行うことにより、連続して二種の層を形成できるため、成膜時間の短縮となり、処理効率を向上させることができる。
【００７８】
実施の形態４．
実施の形態４においては、第二層目の膜形成のステップでは、第二のシラン系ガス及び第二のエッチングガスが供給されるが、これらのガスを同時に供給せず、交互に複数回供給することを特徴とするものである。以下、本実施の形態におけるエピタキシャル膜形成処理の動作を示すフローチャートである図７を用いて動作を説明する。尚、本実施の形態を実行する装置の構成は実施の形態１を実行する装置と同様の構成とする。
【００７９】
複数枚のウエハ２００がボート１３０に装填されると、複数枚のウエハ２００（シリコン基板）を保持したボート１３０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内に搬入される（Ｓ４０１、第一のステップ）。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。
【００８０】
次に、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節器２４２がフィードバック制御される。また、処理室２０１
内が第一層目の膜を成膜するのに適した所望の温度（第一の温度）となるようにヒータ２
０６（加熱手段）により加熱される（Ｓ４０２、第二のステップ）。尚、処理室２０１内
がヒータ２０６により加熱される際、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１３０が回転されることでウエハ２００が回
転される。
【００８１】
複数のガス供給手段である第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、第４のガス供給源１８３、第５のガス供給源１８４には、それぞれ処
理ガスとしてＳｉＨ2Ｃｌ2ガス、ＨＣｌガス、Ｈ2ガス、ＳｉＨ4ガス、Ｃｌ2ガスが封入
されており、次いで、第１のガス供給源１８０から成膜ガスとしてＳｉＨ2Ｃｌ2ガス（第
一のシラン系ガス）が供給され、第２のガス供給源１８１からエッチングガスとしてＨＣ
ｌガス（第一のエッチングガス）が供給され、第３のガス供給源１８２からＳｉＨ2Ｃｌ2
ガスに対する希釈ガスとしてＨ2ガスが供給される。それぞれのガスが所望の流量となる
ようにＭＦＣ１８５〜１８７の開度がそれぞれ調節された後、バルブ１７５〜１７７がそ
れぞれ開かれ、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。図４に示すように、導入されたガスは、処理室２０１
内を通り、ガス排気管２３１（排気手段）から排気される。ＳｉＨ2Ｃｌ2ガスは処理室２
０１内を通過する際にウエハ２００に接触してその表面を成膜し、ＨＣｌガスはウエハ２
００の絶縁膜上にＳｉＨ2Ｃｌ2ガスにより成膜された膜をエッチングし、その結果、ウエハ２００の表面上に第一層目の膜として高温シリコン選択エピタキシャル膜が成膜される（Ｓ４０３、第二のステップ）。
【００８２】
予め設定された時間が経過すると、第１のガス供給源１８０及び第２のガス供給源１８
１のバルブ１７５、１７６がそれぞれ閉められ、ＳｉＨ2Ｃｌ2ガス及びＨＣｌガスの供給
が停止され、Ｈ2ガスのみが供給されたまま処理室２０１内が第二層目の膜を成膜するの
に適した所望の温度（第二の温度）となるようにヒータ２０６への通電具合がフィードバ
ック制御される（Ｓ４０４、第三のステップ）。ここで、Ｈ2ガスを供給する理由は、第二のステップで形成された第一層目の膜としての高温シリコン選択エピタキシャル膜に、
酸素や炭素等の不純物が逆拡散するのを防止するためである。また、Ｈ2ガスを供給することにより、第二のステップで形成された第一層目の膜としての高温シリコン選択エピタキシャル膜に生成されたCl端をH終端することができるため、より高品質の選択エピタキシャル膜を形成することができる。
【００８３】
そして、処理室２０１内が所望の温度分布となり温度が安定すると（Ｓ４０５）、Ｈ2
ガスが供給されつつ第４のガス供給源１８３から成膜ガスとしてＳｉＨ4ガス（第二のシ
ラン系ガス）が供給され、所望の流量となるようにＭＦＣ１８８の開度が調節された後、バルブ１７８が開かれ、ＳｉＨ4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。ＳｉＨ4ガスは、処理室２０１内を通過する際にウエハ２００と接触してその表面を成膜し、その結果、第二層目の膜として低温シリコン選択エピタキシャル膜が成膜される（Ｓ４０６、第四のステップ）。
【００８４】
予め設定された時間が経過すると、第４のガス供給源１８３のバルブ１７８が閉められ、ＳｉＨ4ガスの供給が停止され、処理室２０１内がＨ2ガスで置換される（Ｓ４０７、第五のステップ）。
【００８５】
続いて、Ｈ2ガスが供給されつつ第５のガス供給源１８４からエッチングガス（第二のエッチングガス）としてＣｌ2ガスが供給され、所望の流量となるようにＭＦＣ１８９の開度が調節された後、バルブ１７９が開かれ、Ｃｌ2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。Ｃｌ2ガスはウエハ２００の酸化シリコン上にＳｉＨ4ガスにより成膜された膜をエッチングする（Ｓ４０８、第六のステップ）。
【００８６】
予め設定された時間が経過すると、第５のガス供給源１８４のバルブ１７９が閉められ、Ｃｌ2ガスの供給が停止され、処理室２０１内がＨ2ガスで置換される（Ｓ４０９、第七のステップ）。
【００８７】
上記Ｓ４０６〜Ｓ４０９を所定回数繰返した後、処理室２０１内がＨ2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。
【００８８】
その後、昇降モータ２４８によりシールキャップ２１９が下降されて、マニホールド２
０９の下端が開口されると共に、処理済ウエハ２００がボート１３０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の外部に搬出される。その後、処
理済のウエハ２００は、ボート１３０より取出される（Ｓ４１０）。
【００８９】
尚、一例まで、本実施の形態の処理炉にてウエハ２００を処理する際の処理条件として
は、例えば、第一層目の膜である高温シリコン選択エピタキシャル膜の成膜時においては
、処理温度７００〜８5０℃、ＳｉＨ2Ｃｌ2ガス流量１〜１０００ｓｃｃｍ、ＨＣｌガス
流量１〜１０００ｓｃｃｍ、Ｈ2ガス流量１０〜５００００ｓｃｃｍ、処理圧力２０００ｐａ以下が例示され、第一層目成膜時の温度から第二層目成膜時の温度への温度変更時においては、Ｈ2ガス流量１０〜５００００ｓｃｃｍ、処理圧力２０００ｐａ以下が例示され、第二層目の膜である低温シリコン選択エピタキシャル膜の成膜時においては、処理温度５００〜７5０℃、ＳｉＨ4ガス流量１〜１０００ｓｃｃｍ又はＣｌ2ガス流量１〜１０００ｓｃｃｍ、Ｈ2ガス流量１０〜５００００ｓｃｃｍ、処理圧力２０００ｐａ以下が例示され、それぞれの処理条件をそれぞれの範囲内のある値で一定に維持することでウエハ２００に処理がなされる。
【００９０】
上述したように、第二層目の膜である低温シリコン選択エピタキシャル膜の成膜において、ＳｉＨ4ガスとＣｌ2ガスを同時供給する場合には、Ｃｌ2ガスのエッチングレートが高すぎて成長レートが低下し、成膜速度が低下する虞がある。一方、本実施形態のように、ＳｉＨ4ガスとＣｌ2ガスを交互供給した場合には、ＳｉＨ4ガスによる成膜がＣｌ2ガスによって邪魔されることがないため、総合的な成長レートが高くなり効率良く成膜できると考えられる。
【００９１】
上述した実施形態１乃至実施形態４は、各実施形態の各ステップを組み合わせることにより、本発明の効果を得ることもできる。また、上述した実施形態１乃至実施形態４において、縦型ＣＶＤ装置を用いてシリコン基板上にエピタキシャル膜を成膜する場合について説明したが、本発明は例えば横型や枚葉型の基板処理装置であっても実行可能であり、装置の型に依存しない。また、本発明はエピタキシャル膜の成膜処理に限らず、例えばポリシリコン膜の成膜処理であっても、基板表面に化学反応を用いて膜を堆積させる成膜処理全般において適用可能である。また、本発明はシリコン表面への成膜処理に限らずシリコンゲルマニウム表面への成膜処理においても適用可能である。さらに、第一層目の成膜後及び第二層目の成膜後にＨ2ガスを供給した後は、処理室201内に残留するＨ2ガスを除去するために、N2ガスを供給することが好ましい。
【００９２】
尚、第一層目の膜を成膜するステップと、第二層目の膜を成膜するステップとをそれぞれ別の装置で行ってもよい。具体的には、第一層目の成膜は、比較的高温で行う場合には成膜速度が速いため、例えば枚葉装置を用いて処理を行っても効率が良い。一方で、第二層目の成膜は、第一層目より成膜速度は速いが、膜厚が厚い場合は枚葉装置では生産性が低下するため、一度に複数枚の基板を処理可能なバッチ装置を用いて処理を行うことが好ましい。
【００９３】
さらに、本発明の他の好ましい実施例によれば、上述した実施形態３において、第一層目の成膜及び第二層目の成膜を、処理室内の温度が700℃程度で行う半導体装置の製造方法が提供される。
【００９４】
更に、本発明の好ましい実施例では、上述した実施形態１乃至実施形態４において、シラン系ガス又はエッチングガス供給後にH2ガスでパージを行う半導体装置の製造方法が提供される。
【００９５】
更に、本発明の好ましい実施例では、上述した実施形態１、実施形態２又は実施形態４において、第二層目の成膜は第一層目の成膜より低温で行う半導体装置の製造方法が提供される。
【００９６】
更に、本発明の好ましい実施例では、上述した実施形態２乃至実施形態４において、第一層目の成膜後のH2ガスパージでは、第一層目の成膜で用いた第一のシラン系ガスと第一のエッチングガスのうち少なくとも前記第一のシラン系ガスを供給し続ける半導体装置の製造方法が提供される。
【００９７】
更に、本発明の好ましい実施例では、上述した実施形態１乃至実施形態４において、H2ガスは常時流し続ける半導体装置の製造方法が提供される。
【００９８】
更に、本発明の好ましい実施例では、上述した実施形態１乃至実施形態４において、一度に複数枚の処理が可能な選択エピタキシャル成長を行う半導体装置の製造方法が提供される。
【００９９】
更に、本発明の好ましい実施例では、上述した実施形態１乃至実施形態４において、H2ガスのパージ後はN2ガスでパージを行う半導体装置の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明の実施の形態に係る基板処理装置の斜透視図である。
【図２】本発明の実施の形態における基板処理装置の処理炉及び処理炉周辺の概略を示す縦断面図である。
【図３】実施の形態１におけるエピタキシャル膜の成膜処理の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態における処理炉のガス経路を示す図である。
【図５】実施の形態２におけるエピタキシャル膜の成膜処理の動作を示すフローチャートである。
【図６】実施の形態３におけるエピタキシャル膜の成膜処理の動作を示すフローチャートである。
【図７】実施の形態４におけるエピタキシャル膜の成膜処理の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１０１】
１０１  基板処理装置、１７５〜１７９  バルブ、１８０  第１のガス供給源、１８１  
第２のガス供給源、１８２  第３のガス供給源、１８３  第４のガス供給源、１８４  第
５のガス供給源、１８５〜１８９  ＭＦＣ、２０１  処理室、２０２  処理炉、２０６  
ヒータ、２３１  ガス排気管、２３５  ガス流量制御部、２３６  圧力制御部、２３７  
駆動制御部、２３８  温度制御部、２４２  圧力調節器、２４６  真空排気装置。
【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６】
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【図７】
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