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JP2009289807A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents

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JP2009289807A
JP2009289807A JP2008138091A JP2008138091A JP2009289807A JP 2009289807 A JP2009289807 A JP 2009289807A JP 2008138091 A JP2008138091 A JP 2008138091A JP 2008138091 A JP2008138091 A JP 2008138091A JP 2009289807 A JP2009289807 A JP 2009289807A
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JP
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gas
processing chamber
temperature
film
processing
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2008138091A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuhiro Inokuchi
泰啓 井ノ口
Atsushi Moriya
敦 森谷
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Hitachi Kokusai Electric Inc
Original Assignee
Hitachi Kokusai Electric Inc
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Publication date
Application filed by Hitachi Kokusai Electric Inc filed Critical Hitachi Kokusai Electric Inc
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Priority to US12/236,550 priority patent/US20090253265A1/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a semiconductor device can prevent etching to a base (N+), and form a film at a relatively high film formation rate. <P>SOLUTION: This method for manufacturing of a semiconductor device includes: a first step of carrying a silicon substrate into a processing chamber; a second step of supplying at least a first silane-based gas and a first etching gas into the processing chamber while heating the silicon substrate; and a third step of supplying at least a second silane-based gas and a second etching gas into the processing chamber while heating the silicon substrate. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

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。
The present invention prevents the etching to the base (N +) by using different film formation gas and etching gas for the first layer and the second layer in the film formation on the substrate surface, and relatively high film formation. The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device capable of forming a film at a rate.

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。
In the manufacture of semiconductor devices, when growing the film such as a silicon or silicon germanium on a silicon substrate, conventionally using SiH 4 as a film forming gas, a good etching characteristics in the temperature range of the film formation by the SiH 4 as the etching gas Processes using Cl 2 are known. Further, a process using SiH 2 Cl 2 as a film forming gas and HCl as an etching gas is known. Comparing SiH 4 and SiH 2 Cl 2 as film formation gases, film formation with SiH 4 has a higher film formation rate than film formation with SiH 2 Cl 2 , and the film formation temperature can be lowered to reduce thermal damage. There is an advantage that you can.

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。
However, when Cl 2 is used as an etching gas, there is a problem that etching is performed up to the base (N +) of the substrate. Further, in a process using HCl as an etching gas while avoiding etching to the base, it is necessary to use SiH 2 Cl 2 as a film forming gas in a temperature range where the etching performance is exhibited, and in a process using Cl 2 as an etching gas. However, SiH 4 needs to be used as a film forming gas in a temperature range where the etching performance is exhibited, and the film forming process using SiH 2 Cl 2 has a problem that the film forming rate is lower than the film forming process using SiH 4 .

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。
The present invention has been made in view of the above-described problems, and provides a method for manufacturing a semiconductor device that can prevent etching of the base (N +) and can form a film at a relatively high film formation rate. The purpose is to do.

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。 In order to solve the above-described problems, a semiconductor device manufacturing method according to the present invention includes a first step of carrying a silicon substrate into a processing chamber, and at least a first step in the processing chamber while heating the silicon substrate. A second step of supplying a silane-based gas and a first etching gas; and a third step of supplying at least a second silane-based gas and a second etching gas into the processing chamber while heating the silicon substrate. It is characterized by having.

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。   The method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a first step of carrying a silicon substrate into a processing chamber, and at least a first silane-based gas and a first step in the processing chamber while heating the silicon substrate. A second step of supplying an etching gas; a third step of supplying at least a second silane-based gas into the process chamber while heating the silicon substrate; and a process chamber while heating the silicon substrate. And a fourth step of supplying at least a second etching gas, and the third step and the fourth step are repeated a plurality of times.

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。   The method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is characterized in that the step of supplying each gas is performed in a state where the temperature in the processing chamber is stable. On the other hand, the semiconductor device manufacturing method according to the present invention is characterized in that the temperature is changed when shifting from the second step to the third step.

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。 In the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the first silane-based gas is SiH 2 Cl 2 , the first etching gas is HCl, the second silane-based gas is SiH 4 , The second etching gas is Cl 2 .

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。 Also, the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is characterized in that a film is formed from 10 to 2000 mm in the second step. The semiconductor device manufacturing method according to the present invention is characterized in that the second step is performed by a single wafer type device, and the third and subsequent steps are performed by a batch type device.

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。
The substrate processing apparatus according to the present invention includes a processing chamber for storing a silicon substrate, a heating unit for heating the silicon substrate, a plurality of gas supply units for supplying a silane-based gas and an etching gas into the processing chamber, In the first step, the control means has an exhaust means for exhausting the atmosphere in the processing chamber, and a control means for controlling the respective means. In the second step, the second silane gas and the second etching gas are controlled to be supplied by the second gas supply means.
Preferably, the heating means is controlled to heat the silicon substrate at a first temperature in the first step and to heat the silicon substrate at a second temperature in the second step. To do. More preferably, the heating means is controlled to heat the first step and the second step at the same temperature.

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。
According to the present invention, it is possible to prevent the base (N +) from being etched and to form a film at a relatively high film formation rate.

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。
Hereinafter, embodiments of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

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。
Embodiment 1 FIG.
In the present embodiment, as an example, the substrate processing apparatus is configured as a semiconductor device manufacturing apparatus that performs processing steps in a semiconductor device manufacturing method. FIG. 1 is a perspective view of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention. In the following description, a case where a vertical substrate processing apparatus that performs oxidation, diffusion processing, CVD processing, or the like is applied to the substrate will be described. Also,
The direction used for the description is based on the direction indicated by the arrow in FIG.

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。
As shown in FIG. 1, a semiconductor device manufacturing apparatus 101 using a cassette 110 as a wafer carrier containing a wafer (substrate) 200 made of silicon or the like is a case 111.
It has.

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。
The cassette 110 is loaded onto the cassette stage 114 by an in-process conveyance device (not shown) and unloaded from the cassette stage 114. Cassette stage 1
14, the wafer 200 in the cassette 110 is placed in a vertical posture by the in-process transfer device,
The cassette 110 is loaded so that the wafer loading / unloading port faces upward, the cassette 110 is rotated clockwise 90 ° to the rear of the housing, and the wafer 200 in the cassette 110 assumes a horizontal posture. Is configured to be operable to face the rear of the housing.

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。
A cassette shelf 105 is installed at a substantially central portion in the front-rear direction in the casing 111, and the cassette shelf 105 is configured to store a plurality of cassettes 110 in a plurality of stages and a plurality of rows. The cassette shelf 105 is provided with a transfer shelf 123 in which the cassette 110 is stored. Further, a preliminary cassette shelf 107 is provided above the cassette stage 114, and is configured to store the cassette 110 preliminary.

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。
A cassette carrying device 118 is installed between the cassette stage 114 and the cassette shelf 105. The cassette transport device 118 includes a cassette elevator 118a that can be moved up and down while holding the cassette 110, and a cassette transport mechanism 118b as a transport mechanism. The cassette stage 118 is operated by continuous operation of the cassette elevator 118a and the cassette transport mechanism 118b. 114, cassette shelf 105, spare cassette shelf 107, cassette 1
10 is transported.

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。
A wafer transfer mechanism 125 is installed behind the cassette shelf 105. The wafer transfer mechanism 125 includes a wafer transfer device 125a and a wafer transfer device 125a that can rotate or linearly move the wafer 200 in the horizontal direction. It consists of a wafer transfer device elevator 125b and a tweezer 125c for raising and lowering. The wafer transfer device elevator 125b includes a pressure-resistant housing 11.
1 at the right end. By continuously operating the wafer transfer apparatus elevator 125b and the wafer transfer apparatus 125a, the wafer 200 is loaded and unloaded from the boat 130 using the tweezers 125c of the wafer transfer apparatus 125a as the mounting portion of the wafer 200. It is configured.

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。
A processing furnace 202 is provided above the rear portion of the casing 111. The lower end portion of the processing furnace 202 is configured to be opened and closed by a furnace port shutter 147. Below the processing furnace 202 is provided a boat elevator 115 as an elevating mechanism for raising and lowering the boat 130 to the processing furnace 202, and a seal as a lid is provided on the arm 128 as a connecting tool connected to the elevating platform of the boat elevator 115. The cap 219 is installed horizontally, and the seal cap 219
Is configured to support the boat 130 vertically and to close the lower end of the processing furnace 202. The boat 130 includes a plurality of holding members so that a plurality of (for example, about 50 to 150) wafers 200 are horizontally held in a state where their centers are aligned in the vertical direction. It is configured.

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。
Above the cassette shelf 105, a clean unit 134a composed of a supply fan and a dustproof filter is provided so as to supply clean air, which is purified air, and the clean air is circulated inside the casing 111. It is configured as follows. In addition, a clean unit 134b composed of a supply fan and a dust-proof filter is installed to supply clean air at the left end of the casing 111 opposite to the wafer transfer device elevator 125b and the boat elevator 115 side. The clean air blown out from the clean unit 134b flows through the wafer transfer device 125a and the boat 130, and then is sucked into an exhaust device (not shown) and exhausted outside the casing 111.

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。   Next, the operation of the substrate processing apparatus according to the embodiment of the present invention will be described.

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。
First, the cassette 110 is loaded from a cassette loading / unloading exit (not shown), and the wafer 200 is placed on the cassette stage 114 in a vertical posture so that the wafer loading / unloading port of the cassette 110 faces upward. Thereafter, the cassette 110 is rotated 90 ° clockwise around the rear side of the cassette 110 so that the wafer 200 in the cassette 110 is placed in a horizontal position by the cassette stage 114 and the wafer loading / unloading port of the cassette 110 faces the rear side of the casing. .

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。
Next, the cassette 110 is automatically transported and delivered by the cassette transport device 118 to the designated shelf position of the cassette shelf 105 or the spare cassette shelf 107, temporarily stored, and then stored in the cassette shelf 105 or the spare shelf. It is transferred from the cassette shelf 107 to the transfer shelf 123 by the cassette transfer device 118 or directly transferred to the transfer shelf 123.

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。
When the cassette 110 is transferred to the transfer shelf 123, the wafers 200 are picked up from the cassette 110 by the tweezer 125c of the wafer transfer device 125a through the wafer loading / unloading port and loaded into the boat 130. The wafer transfer device 125 a that has transferred the wafer 200 to the boat 130 returns to the cassette 110 and loads the next wafer 200 into the boat 130.

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。
When a predetermined number of wafers 200 are loaded into the boat 130, the furnace port shutter 14 is loaded.
7 is opened by the furnace port shutter 147. Subsequently, the boat 130 holding the group of wafers 200 is carried into the processing furnace 202 when the seal cap 219 is lifted by the boat elevator 115.

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。
After the carry-in, arbitrary processing is performed on the wafer 200 in the processing furnace 202.
After the processing, the wafer 200 and the cassette 110 are discharged out of the casing 111 in the reverse procedure described above.

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。
Next, the configuration of the processing furnace 202 of the substrate processing apparatus will be described. FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the processing furnace and the periphery of the processing furnace of the substrate processing apparatus suitably used in the embodiment of the present invention, and is shown as a longitudinal sectional view.

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。
As shown in FIG. 2, the processing furnace 202 has a heater 206 as a heating mechanism. The heater 206 has a cylindrical shape, and is composed of a heater wire and a heat insulating member provided around the heater wire.
It is installed vertically by being supported by a holding body (not shown).

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。
Inside the heater 206, an outer tube 205 as a reaction tube is disposed concentrically with the heater 206. The outer tube 205 is made of a heat-resistant material such as quartz (SiO 2 ) or silicon carbide (SiC), and is formed in a cylindrical shape with the upper end closed and the lower end opened. A processing chamber 201 is formed in a cylindrical hollow portion inside the outer tube 205, and is configured to be able to accommodate wafers 200 as substrates in a state where they are aligned in multiple stages in a vertical posture in a horizontal posture by a boat 130 described later. Yes.

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。
A manifold 209 is disposed below the outer tube 205 concentrically with the outer tube 205. The manifold 209 is made of, for example, stainless steel and has a cylindrical shape with an upper end and a lower end opened. The manifold 209 is provided to support the outer tube 205. An O-ring as a seal member is provided between the manifold 209 and the outer tube 205. Since the manifold 209 is supported by a holding body (not shown), the outer tube 205 is installed vertically. A reaction vessel is formed by the outer tube 205 and the manifold 209.

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。
The manifold 209 is provided with a gas exhaust pipe 231 and a gas supply pipe 232 that passes therethrough. The gas supply pipe 232 is divided into five on the upstream side, and the valves 175 to 179 and an MFC (Mass Flow Control) as a gas flow rate control device.
the first gas supply source 180 and the second gas supply source 181 through 185-189.
, A third gas supply source 182, a fourth gas supply source 183, and a fifth gas supply source 184, respectively. A gas flow rate control unit 235 is electrically connected to the MFCs 185 to 189 and the valves 175 to 179, and is configured to control at a desired timing so that the flow rate of the supplied gas becomes a desired flow rate. . A vacuum exhaust device 246 such as a vacuum pump is connected to the downstream side of the gas exhaust pipe 231 via a pressure sensor (not shown) as a pressure detector and an APC valve 242 as a pressure regulator. Pressure sensor and APC valve 24
2, a pressure control unit 236 is electrically connected, and the pressure control unit 236 adjusts the opening degree of the APC valve 242 based on the pressure detected by the pressure sensor, so that the inside of the processing chamber 201 is Control is performed at a desired timing so that the pressure becomes a desired pressure.

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。
Below the manifold 209, a seal cap 219 is provided as a furnace port lid for hermetically closing the lower end opening of the manifold 209. The seal cap 219 is
For example, it is made of a metal such as stainless steel and is formed in a disk shape. On the upper surface of the seal cap 219, an O-ring as a seal member that comes into contact with the lower end of the manifold 209 is provided. The seal cap 219 is provided with a rotation mechanism 254. Rotating mechanism 254
The rotation shaft 255 passes through the seal cap 219 and is connected to a boat 130 described later, and is configured to rotate the wafer 200 by rotating the boat 130.
The seal cap 219 is configured to be moved up and down in a vertical direction by a lifting motor 248 described later as a lifting mechanism provided outside the processing furnace 202, and thereby, the boat 130 is carried into and out of the processing chamber 201. It is possible. A drive control unit 237 is electrically connected to the rotation mechanism 254 and the lift motor 248, and is configured to control at a desired timing so as to perform a desired operation.

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。
The boat 130 as the substrate holder is made of a heat-resistant material such as quartz or silicon carbide,
The plurality of wafers 200 are arranged in a horizontal posture and aligned in the center with each other, and are held in multiple stages. In addition, a plurality of heat insulating plates 216 as a disk-shaped heat insulating member made of a heat resistant material such as quartz or silicon carbide are arranged in a multi-stage in a horizontal posture at the lower portion of the boat 130. Heat is configured not to be transmitted to the manifold 209 side.

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。
In the vicinity of the heater 206, a temperature sensor (not shown) is provided as a temperature detector for detecting the temperature in the processing chamber 201. The heater 206 and the temperature sensor are electrically connected to the temperature controller 23.
8 is connected, and the temperature in the processing chamber 201 is controlled at a desired timing so that the temperature in the processing chamber 201 becomes a desired temperature distribution by adjusting the power supply to the heater 206 based on the temperature information detected by the temperature sensor. It is configured.

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。
In the configuration of the processing furnace 202, the first processing gas is supplied from the first gas supply source 180 and the flow rate thereof is adjusted by the MFC 185, and then the gas supply pipe 2 is connected via the valve 175.
32 is introduced into the processing chamber 201. The second processing gas is supplied from the second gas supply source 181, the flow rate of which is adjusted by the MFC 186, and then introduced into the processing chamber 201 through the valve 176 through the gas supply pipe 232. The third process gas is a third gas supply source 182.
After the flow rate is adjusted by the MFC 187, the gas is introduced into the processing chamber 201 from the gas supply pipe 232 through the valve 177. The fourth process gas is a fourth gas supply source 183.
After the flow rate is adjusted by the MFC 188, the gas is introduced into the processing chamber 201 from the gas supply pipe 232 through the valve 178. The fifth processing gas is a fifth gas supply source 184.
After the flow rate is adjusted by the MFC 189, the gas is introduced into the processing chamber 201 from the gas supply pipe 232 through the valve 179. The gas in the processing chamber 201 is exhausted from the processing chamber 201 by a vacuum pump 246 as an exhaust device connected to the gas exhaust pipe 231.

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。   Next, the configuration around the processing furnace of the substrate processing apparatus used in the present invention will be described.

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。
As shown in FIG. 2, a lower substrate 245 is provided on the outer surface of the load lock chamber 140 as a spare chamber. The lower substrate 245 is provided with a guide shaft 264 that fits with the lifting platform 249 and a ball screw 244 that screws with the lifting platform 249. The upper substrate 247 is provided on the upper ends of the guide shaft 264 and the ball screw 244 that are erected on the lower substrate 245. The ball screw 244 is rotated by an elevating motor 248 provided on the upper substrate 247. The lifting platform 249 is configured to move up and down as the ball screw 244 rotates.

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。
A hollow elevating shaft 250 is vertically suspended from the elevating table 249, and a connecting portion between the elevating table 249 and the elevating shaft 250 is airtight. The elevating shaft 250 moves up and down together with the elevating table 249. The lifting shaft 250 penetrates the top plate 251 of the load lock chamber 140. The through hole of the top plate 251 through which the elevating shaft 250 penetrates has a sufficient margin so as not to contact the elevating shaft 250. Bellows 265 as a hollow stretchable body having elasticity so as to cover the periphery of the lifting shaft 250 between the load lock chamber 140 and the lifting platform 249.
Is provided to keep the load lock chamber 140 airtight. Bellows 265 is a lifting platform 249.
The bellows 265 has an inner diameter that is sufficient for the amount of lifting and lowering of the lifting shaft 250.
The bellows 265 is configured not to come into contact with the expansion / contraction of the bellows 265.

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。
A lifting substrate 252 is fixed horizontally to the lower end of the lifting shaft 250. A drive unit cover 253 is airtightly attached to the lower surface of the elevating substrate 252 via a seal member such as an O-ring. The elevating board 252 and the drive unit cover 253 constitute a drive unit storage case 256. With this configuration, the inside of the drive unit storage case 256 is isolated from the atmosphere in the load lock chamber 140.

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。
In addition, a rotation mechanism 254 of the boat 130 is provided inside the drive unit storage case 256,
The periphery of the rotation mechanism 254 is cooled by the cooling mechanism 257.

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。
The power supply cable 258 is led from the upper end of the lifting shaft 250 through the hollow portion of the lifting shaft 250 to the rotating mechanism 254 and connected thereto. The cooling mechanism 257 and the seal cap 219 are provided with a cooling flow path 259, and a cooling water pipe 260 for supplying cooling water is connected to the cooling flow path 259. It passes through the hollow part.

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。
As the elevating motor 248 is driven and the ball screw 244 rotates, the drive unit storage case 256 is raised and lowered via the elevating platform 249 and the elevating shaft 250.

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。
As the drive unit storage case 256 rises, the seal cap 219 provided in an airtight manner on the elevating substrate 252 closes the furnace port 161, which is an opening of the process furnace 202, and enables wafer processing. When the drive unit storage case 256 is lowered, the seal cap 219 is moved.
At the same time, the boat 130 is lowered and the wafer 200 can be unloaded.

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。
The gas flow rate control unit 235, the pressure control unit 236, the drive control unit 237, and the temperature control unit 238 are
An operation unit and an input / output unit are also configured, and are electrically connected to a main control unit 239 that controls the entire substrate processing apparatus. These gas flow control unit 235, pressure control unit 236, drive control unit 237,
The temperature control unit 238 and the main control unit 239 are configured as a controller 240.

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。
In this embodiment, the wafer 200 is a substrate having a silicon surface and an insulating film such as an oxide film.

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。
Next, FIG. 2 shows a film forming method for selectively growing a silicon-based epitaxial film only on a single crystal silicon surface of a wafer as one step of a semiconductor device manufacturing process using the processing furnace according to the above configuration. This will be described with reference to FIGS. 3 and 4 with reference to FIG. FIG. 3 is a flowchart showing an operation of the epitaxial film forming process in the present embodiment, and FIG. 4 is a diagram showing a gas path of the processing furnace. In the following description, the operation of each part constituting the substrate processing apparatus is controlled by a controller (control means). Further, the film on the silicon surface is formed in the first layer from the first 500 to 1000 mm, and the remaining film thickness is formed in the second layer.

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。
First, when a plurality of wafers 200 are loaded into the boat 130, a plurality of wafers 200 (
The boat 130 holding the silicon substrate is carried into the processing chamber 201 by the lifting / lowering operation of the lifting / lowering base 249 and the lifting / lowering shaft 250 by the lifting / lowering motor 248 (S101, first step). In this state, the seal cap 219 seals the lower end of the manifold 209 via the O-ring.

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。
Next, the processing chamber 201 is evacuated by the evacuation device 246 so as to have a desired pressure (degree of vacuum). At this time, the pressure in the processing chamber 201 is measured by a pressure sensor, and the pressure regulator 242 is feedback-controlled based on the measured pressure. Further, the processing chamber 201
The heater 2 has a desired temperature (first temperature) suitable for forming the first film.
It is heated by 06 (heating means) (S102, second step). Note that when the inside of the processing chamber 201 is heated by the heater 206, feedback control is performed on the power supply to the heater 206 based on temperature information detected by the temperature sensor so that the inside of the processing chamber 201 has a desired temperature distribution. Subsequently, the wafer 200 is rotated by rotating the boat 130 by the rotation mechanism 254.

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)。
The first gas supply source 180, the second gas supply source 181, the third gas supply source 182, the fourth gas supply source 183, and the fifth gas supply source 184, which are a plurality of gas supply means, SiH 2 Cl 2 gas, HCl gas, H 2 gas, SiH 4 gas, and Cl 2 gas are sealed as process gases, and then SiH 2 Cl 2 gas (first gas) is formed from the first gas supply source 180 as a film forming gas. One silane-based gas) and HC as an etching gas from the second gas supply source 181.
l gas (first etching gas) is supplied, and SiH 2 Cl 2 is supplied from the third gas supply source 182.
H 2 gas is supplied as a dilution gas for the gas. After the opening degree of each of the MFCs 185 to 187 is adjusted so that each gas has a desired flow rate, the valves 175 to 177 are opened, and each processing gas flows through the gas supply pipe 232, thereby processing chamber 201. Is introduced into the processing chamber 201 from above. As shown in FIG. 4, the introduced gas flows into the processing chamber 201.
The gas is exhausted from the gas exhaust pipe 231 (exhaust means). SiH 2 Cl 2 gas is treated chamber 2
When passing through 01, the wafer 200 is contacted to form a film on its surface, and HCl gas is added to the wafer 2.
00 film formed by SiH 2 Cl 2 gas on the oxide silicon is etched, so that the high-temperature silicon selective epitaxial film as the first layer of film is deposited on the surface of the wafer 200 (S103, Second step).

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。
When a preset time elapses, the first gas supply source 180 and the second gas supply source 18 are used.
1 valves 175 and 176 are closed, the supply of SiH 2 Cl 2 gas and HCl gas is stopped, and the second chamber film is formed in the processing chamber 201 while only H 2 gas is supplied. The degree of energization to the heater 206 is feedback-controlled so as to obtain a desired temperature (second temperature) suitable for (S104, third step). Here, the reason for supplying the H 2 gas is to prevent back diffusion of impurities such as oxygen and carbon into the high temperature silicon selective epitaxial film as the first layer film formed in the second step. It is. Further, by supplying H 2 gas, the Cl end generated in the high-temperature silicon selective epitaxial film as the first layer film formed in the second step can be H-terminated, so that the quality is higher. The selective epitaxial film can be formed.

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)。
When the inside of the processing chamber 201 has a desired temperature distribution and the temperature is stabilized (S105), H 2
While the gas is supplied, SiH 4 gas (second silane-based gas) is supplied from the fourth gas supply source 183 as a film forming gas, and as the etching gas (second etching gas) from the fifth gas supply source 184. Cl 2 gas is supplied and MFC is adjusted so that each gas has a desired flow rate.
After the opening degrees of 188 and 189 are adjusted, the valves 178 and 179 are opened, and the respective processing gases flow through the gas supply pipes 232, and the processing chamber 2 starts from the upper portion of the processing chamber 201.
Introduced in 01. When the SiH 4 gas passes through the processing chamber 201, it comes into contact with the wafer 200 and forms a film on the surface thereof, and the Cl 2 gas etches a film formed by the SiH 4 gas on the insulating film of the wafer 200. As a result, a low temperature silicon selective epitaxial film is formed as the second layer film (S106, fourth step).

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)。
When a preset time elapses, the fourth gas supply source 183 and the fifth gas supply source 18 are used.
4 valves 178 and 179 are closed, the supply of SiH 4 gas and Cl 2 gas is stopped, the inside of the processing chamber 201 is replaced with H 2 gas or N 2 gas, and the pressure in the processing chamber 201 is constantly maintained. The pressure is restored (S107).

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)。
After that, the seal cap 219 is lowered by the lifting motor 248 and the manifold 2
The lower end of 09 is opened, and the processed wafer 200 is carried out from the lower end of the manifold 209 to the outside of the outer tube 205 while being held by the boat 130. Thereafter, the processed wafer 200 is taken out from the boat 130 (S108).

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。
As an example, the processing conditions for processing the wafer 200 in the processing furnace of the present embodiment include, for example, the processing temperature at the time of forming the high-temperature silicon selective epitaxial film that is the first layer film. 700 to 850 ° C., SiH 2 Cl 2 gas flow rate of 1 to 1000 sccm, HCl gas flow rate of 1 to 1000 sccm, H 2 gas flow rate of 10 to 50000 sccm, processing pressure of 2000 pa or less are exemplified. At the time of changing the temperature to the temperature at the time of forming the layer, an H 2 gas flow rate of 10 to 50000 sccm and a processing pressure of 2000 pa or less are exemplified, and at the time of forming the low temperature silicon selective epitaxial film which is the second layer film The processing temperature of 500 to 750 ° C., SiH 4 gas flow rate 1~1000sccm, Cl 2 gas flow rate 1~000sccm, H 2 gas flow rate 10 to 5 000Sccm, exemplified process pressure 2000pa below, processing the wafer 200 is made by maintaining the respective process conditions to a constant value within each range.

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。
As described above, the first layer etching gas has no influence on the base (N +).
l gas is used, and as the film forming gas for the second layer, the film forming temperature is low, and therefore, SiH 4 gas is used which has a low film damage and a high film forming rate. By forming the film later, the surface of the wafer 200 can be formed at a high film formation rate without affecting the base (N +).

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。
Embodiment 2. FIG.
In Embodiment 1, after the film formation of the first layer is completed, SiH 2 Cl 2 gas and HCl are used.
The supply of gas was stopped, and only H 2 gas was supplied into the processing chamber 201. However, when only H 2 gas was supplied, moisture released from the oxide film of the substrate adhered to the interface of the silicon selective epitaxial film, and oxygen at the interface There is a problem that the concentration becomes high.

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。
Therefore, in the present embodiment, even after the first layer is formed, SiH 2 Cl 2 is used.
The supply of the gas and HCl gas is not stopped until the film formation of the second layer, but is continued until the temperature in the processing chamber 201 is stabilized. The operation will be described below with reference to FIG. 5 which is a flowchart showing the operation of the epitaxial film forming process in the present embodiment. The configuration of the apparatus that executes this embodiment is the same as that of the apparatus that executes the first embodiment.

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。
First, when a plurality of wafers 200 are loaded into the boat 130, a plurality of wafers 200 (
The boat 130 holding the silicon substrate is carried into the processing chamber 201 by the lifting / lowering operation of the lifting / lowering base 249 and the lifting / lowering shaft 250 by the lifting / lowering motor 248 (S201, first step). In this state, the seal cap 219 seals the lower end of the manifold 209 via the O-ring.

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。
Next, the processing chamber 201 is evacuated by the evacuation device 246 so as to have a desired pressure (degree of vacuum). At this time, the pressure in the processing chamber 201 is measured by a pressure sensor, and the pressure regulator 242 is feedback-controlled based on the measured pressure. Further, the processing chamber 201
The heater 2 has a desired temperature (first temperature) suitable for forming the first film.
Heated by 06 (heating means) (S202, second step). Note that when the inside of the processing chamber 201 is heated by the heater 206, feedback control is performed on the power supply to the heater 206 based on temperature information detected by the temperature sensor so that the inside of the processing chamber 201 has a desired temperature distribution. Subsequently, the wafer 200 is rotated by rotating the boat 130 by the rotation mechanism 254.

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
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)。
Next, a first gas supply source 180, a second gas supply source 181, which are a plurality of gas supply means,
The third gas supply source 182, the fourth gas supply source 183, and the fifth gas supply source 184 have SiH 2 Cl 2 gas, HCl gas, H 2 gas, SiH 4 gas, and Cl 2 gas as processing gases, respectively. Then, SiH 2 Cl 2 gas (first silane-based gas) is supplied as a film forming gas from the first gas supply source 180, and HCl gas is used as the etching gas from the second gas supply source 181. (First etching gas) is supplied, and SiH is supplied from the third gas supply source 182.
H 2 gas is supplied as a dilution gas for 2 Cl 2 gas. After the opening degrees of the MFCs 185 to 187 are adjusted so that the respective gases have desired flow rates, the valves 175 to 17 are adjusted.
7 are opened, and each processing gas flows through the gas supply pipe 232 and the processing chamber 201 is opened.
Is introduced into the processing chamber 201 from above. As shown in FIG. 4, the introduced gas passes through the inside of the processing chamber 201 and is exhausted from the gas exhaust pipe 231 (exhaust means). When the SiH 2 Cl 2 gas passes through the processing chamber 201, it comes into contact with the wafer 200 to form a film on its surface, and the HCl gas forms a film formed on the silicon oxide of the wafer 200 with the SiH 2 Cl 2 gas. As a result, a high temperature silicon selective epitaxial film is formed on the surface of the wafer 200 as a first layer film (S203, second step).

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)。
Even after the preset time has elapsed, SiH 2 Cl 2 gas, HCl gas, and H 2 gas are continuously supplied, and the processing chamber 201 has a desired layer suitable for forming a second layer film. The state of energization to the heater 206 is feedback controlled so as to be the temperature (second temperature) (S204).
The third step).

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)。
When the inside of the processing chamber 201 has a desired temperature distribution and the temperature is stabilized (S205), the first
The valves 175 and 176 of the gas supply source 180 and the second gas supply source 181 are closed, the supply of SiH 2 Cl 2 gas and HCl gas is stopped, and then the fourth gas supply source 1
83, a SiH 4 gas (second silane gas) is supplied as a film forming gas, and a Cl 2 gas is supplied as an etching gas (second etching gas) from the fifth gas supply source 184.
After the openings of the MFCs 188 and 189 are adjusted so that each gas has a desired flow rate, the valves 178 and 1179 are opened, and each processing gas flows through the gas supply pipe 232 and the processing chamber 201. Is introduced into the processing chamber 201 from above. When the SiH 4 gas passes through the processing chamber 201, it comes into contact with the wafer 200 and forms a film on the surface thereof, and the Cl 2 gas etches a film formed by the SiH 4 gas on the insulating film of the wafer 200. As a result, a low temperature silicon selective epitaxial film is formed as the second layer film (S206, fourth step).

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)。
When a preset time elapses, the fourth gas supply source 183 and the fifth gas supply source 18 are used.
4 valves 178 and 179 are closed, supply of SiH 4 gas and Cl 2 gas is stopped, the inside of the processing chamber 201 is replaced with H 2 gas, and the pressure in the processing chamber 201 is returned to normal pressure. (S207).

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)。
After that, the seal cap 219 is lowered by the lifting motor 248 and the manifold 2
The lower end of 09 is opened, and the processed wafer 200 is carried out from the lower end of the manifold 209 to the outside of the outer tube 205 while being held by the boat 130. Thereafter, the processed wafer 200 is taken out from the boat 130 (S208).

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。
As an example, the processing conditions for processing the wafer 200 in the processing furnace of the present embodiment include, for example, the processing temperature at the time of forming the high-temperature silicon selective epitaxial film that is the first layer film. 700 to 850 ° C., SiH 2 Cl 2 gas flow rate of 1 to 1000 sccm, HCl gas flow rate of 1 to 1000 sccm, H 2 gas flow rate of 10 to 50000 sccm, processing pressure of 2000 pa or less are exemplified. At the time of changing the temperature to the temperature at the time of forming the layer, the SiH 2 Cl 2 gas flow rate is 1 to 1000 sccm, the HCl gas flow rate is 1 to 1000 sccm, the H 2 gas flow rate is 10 to 50000, and the processing pressure is 2000 pa or less. during formation of the low-temperature silicon selective epitaxial film is a film layer first, treatment temperature 500 to 750 ° C., SiH 4 gas flow rate 1 000sccm, Cl 2 gas flow rate 1~1000sccm, H 2 gas flow rate 10~50000Sccm, exemplified process pressure 2000pa less, the process on the wafer 200 by maintaining the respective process conditions to a constant value within each range Made.

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。
As described above, the SiH 2 Cl 2 gas and the HCl gas are continuously supplied even after the film formation of the first layer, so that the H 2 gas having no reduction effect unless the temperature is as high as 800 ° C. is 800 ° C.
Even when the temperature is lowered after film formation of the first layer, impurities such as water adhering to the silicon surface can be removed by SiH 2 Cl 2 gas having a reducing effect even at a low temperature of less than Can
Further, selectivity can be maintained by HCl gas which is an etching gas.

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。
Although the results differ depending on the wafer to be processed, the interface SIMS (Secondary Io
As a result of the analysis by the initialization mass spectrometer, when only H 2 is continuously supplied during the switching from the temperature in the first layer deposition to the temperature in the second layer, the interface oxygen concentration peak value is 2E19 atoms / When an oxygen concentration exceeding cm 3 was detected, but when Si 2 Cl 2 gas and HCl gas were continuously supplied together with H 2 , the interfacial oxygen concentration peak value decreased to 1E19 atoms / cm 3 or less.

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。
Embodiment 3 FIG.
Embodiment 3 is a method capable of performing continuous processing by performing film formation of the first layer and film formation of the second layer at a constant temperature throughout without changing the set temperature. Hereinafter, the operation will be described with reference to FIG. 6 which is a flowchart showing the operation of the epitaxial film forming process in the present embodiment. The configuration of the apparatus that executes this embodiment is the same as that of the apparatus that executes the first embodiment.

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。
When a plurality of wafers 200 are loaded into the boat 130, a plurality of wafers 200 (
The boat 130 holding the silicon substrate is carried into the processing chamber 201 by the lifting / lowering operation of the lifting / lowering base 249 and the lifting / lowering shaft 250 by the lifting / lowering motor 248 (S301, first step). In this state, the seal cap 219 seals the lower end of the manifold 209 via the O-ring.

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。
Next, the processing chamber 201 is evacuated by the evacuation device 246 so as to have a desired pressure (degree of vacuum). At this time, the pressure in the processing chamber 201 is measured by a pressure sensor, and the pressure regulator 242 is feedback-controlled based on the measured pressure. Further, the processing chamber 201
The heater 2 has a desired temperature (first temperature) suitable for forming the first film.
It is heated by 06 (heating means) (S302, second step). Note that when the inside of the processing chamber 201 is heated by the heater 206, feedback control is performed on the power supply to the heater 206 based on temperature information detected by the temperature sensor so that the inside of the processing chamber 201 has a desired temperature distribution. Subsequently, the wafer 200 is rotated by rotating the boat 130 by the rotation mechanism 254.

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)。
The first gas supply source 180, the second gas supply source 181, the third gas supply source 182, the fourth gas supply source 183, and the fifth gas supply source 184, which are a plurality of gas supply means, SiH 2 Cl 2 gas, HCl gas, H 2 gas, SiH 4 gas, and Cl 2 gas are sealed as process gases, and then SiH 2 Cl 2 gas (first gas) is formed from the first gas supply source 180 as a film forming gas. One silane-based gas) and HC as an etching gas from the second gas supply source 181.
l gas (first etching gas) is supplied, and SiH 2 Cl 2 is supplied from the third gas supply source 182.
H 2 gas is supplied as a dilution gas for the gas. After the opening degree of each of the MFCs 185 to 187 is adjusted so that each gas has a desired flow rate, the valves 175 to 177 are opened, and each processing gas flows through the gas supply pipe 232, thereby processing chamber 201. Is introduced into the processing chamber 201 from above. As shown in FIG. 4, the introduced gas flows into the processing chamber 201.
The gas is exhausted from the gas exhaust pipe 231 (exhaust means). SiH 2 Cl 2 gas is treated chamber 2
When passing through 01, the wafer 200 is contacted to form a film on its surface, and HCl gas is added to the wafer 2
The film formed by SiH 2 Cl 2 gas on the 00 insulating film is etched, and as a result, a high-temperature silicon selective epitaxial film is formed on the surface of the wafer 200 as the first layer film (S303, S303, Second step).

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。
When a preset time elapses, the first gas supply source 180 and the second gas supply source 18 are used.
The first valves 175 and 176 are closed, the supply of SiH 2 Cl 2 gas and HCl gas is stopped, and only the H 2 gas is supplied without changing the temperature (S304).
Here, the reason for supplying the H 2 gas is to prevent back diffusion of impurities such as oxygen and carbon into the high temperature silicon selective epitaxial film as the first layer film formed in the second step. It is. Further, by supplying H 2 gas, the Cl end generated in the high-temperature silicon selective epitaxial film as the first layer film formed in the second step can be H-terminated, so that the quality is higher. The selective epitaxial film can be formed.

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)。 Then, the temperature after a certain time the H 2 gas into the process chamber 201 is supplied in a stable state, continues SiH 4 gas (second silane from the fourth gas supply source 183 while H 2 gas is supplied as a film forming gas System gas), Cl 2 gas is supplied as etching gas (second etching gas) from the fifth gas supply source 184, and the openings of the MFCs 188 and 189 are adjusted so that each gas has a desired flow rate. After each adjustment, the valves 178 and 179 are opened, and the respective processing gases flow through the gas supply pipe 232 and are introduced into the processing chamber 201 from the upper portion of the processing chamber 201. When the SiH 4 gas passes through the processing chamber 201, it comes into contact with the wafer 200 to form a film on its surface, and the Cl 2 gas etches a film formed by SiH 4 gas on the silicon oxide of the wafer 200. As a result, a low-temperature silicon selective epitaxial film is formed as the second layer film (S305, third step).

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)。
When a preset time elapses, the fourth gas supply source 183 and the fifth gas supply source 18 are used.
4 valves 178 and 179 are closed, supply of SiH 4 gas and Cl 2 gas is stopped, the inside of the processing chamber 201 is replaced with H 2 gas, and the pressure in the processing chamber 201 is returned to normal pressure. (S306).

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)。
After that, the seal cap 219 is lowered by the lifting motor 248 and the manifold 2
The lower end of 09 is opened, and the processed wafer 200 is carried out from the lower end of the manifold 209 to the outside of the outer tube 205 while being held by the boat 130. Thereafter, the processed wafer 200 is taken out from the boat 130 (S307).

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。
As an example, the processing conditions for processing the wafer 200 in the processing furnace of the present embodiment include, for example, the processing temperature at the time of forming the high-temperature silicon selective epitaxial film that is the first layer film. Examples include 500 to 8500C, SiH 2 Cl 2 gas flow rate of 1 to 1000 sccm, HCl gas flow rate of 1 to 1000 sccm, H 2 gas flow rate of 10 to 50000 sccm, and processing pressure of 2000 pa or less. When changing to a film, an H 2 gas flow rate of 10 to 50000 sccm and a processing pressure of 2000 pa or less are exemplified, and at the time of forming a low-temperature silicon selective epitaxial film as the second layer film, a processing temperature of 500 to 8500 ° C. , SiH 4 gas flow rate 1~1000sccm, Cl 2 gas flow rate 1~1000sccm, H 2 gas flow rate 10~50000Sccm, Is exemplified below physical pressure 2000 Pa, the processing on the wafer 200 is made by maintaining the respective process conditions to a constant value within each range. In addition, although the conditions of the process temperature of 1st layer film-forming and 2nd layer film-forming are process temperature 500-850 degreeC, the temperature of about 700 degreeC is more preferable.

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。   As described above, since the first layer film formation and the second layer film formation can be performed continuously at a constant temperature without changing the set temperature, two types of layers can be formed continuously. The film formation time is shortened and the processing efficiency can be improved.

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。
Embodiment 4 FIG.
In the fourth embodiment, the second silane-based gas and the second etching gas are supplied in the film formation step of the second layer, but these gases are not supplied at the same time but are supplied alternately several times. It is characterized by doing. Hereinafter, the operation will be described with reference to FIG. 7 which is a flowchart showing the operation of the epitaxial film forming process in the present embodiment. The configuration of the apparatus that executes this embodiment is the same as that of the apparatus that executes the first embodiment.

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。
When a plurality of wafers 200 are loaded into the boat 130, the boat 130 holding the plurality of wafers 200 (silicon substrates) is moved into the processing chamber 201 by the lifting / lowering operation of the lifting / lowering base 249 and the lifting / lowering shaft 250 by the lifting / lowering motor 248. It is carried in (S401, first step). In this state, the seal cap 219 seals the lower end of the manifold 209 via the O-ring.

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。
Next, the processing chamber 201 is evacuated by the evacuation device 246 so as to have a desired pressure (degree of vacuum). At this time, the pressure in the processing chamber 201 is measured by a pressure sensor, and the pressure regulator 242 is feedback-controlled based on the measured pressure. Further, the processing chamber 201
The heater 2 has a desired temperature (first temperature) suitable for forming the first film.
It is heated by 06 (heating means) (S402, second step). Note that when the inside of the processing chamber 201 is heated by the heater 206, feedback control is performed on the power supply to the heater 206 based on temperature information detected by the temperature sensor so that the inside of the processing chamber 201 has a desired temperature distribution. Subsequently, the wafer 200 is rotated by rotating the boat 130 by the rotation mechanism 254.

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)。
The first gas supply source 180, the second gas supply source 181, the third gas supply source 182, the fourth gas supply source 183, and the fifth gas supply source 184, which are a plurality of gas supply means, SiH 2 Cl 2 gas, HCl gas, H 2 gas, SiH 4 gas, and Cl 2 gas are sealed as process gases, and then SiH 2 Cl 2 gas (first gas) is formed from the first gas supply source 180 as a film forming gas. One silane-based gas) and HC as an etching gas from the second gas supply source 181.
l gas (first etching gas) is supplied, and SiH 2 Cl 2 is supplied from the third gas supply source 182.
H 2 gas is supplied as a dilution gas for the gas. After the opening degree of each of the MFCs 185 to 187 is adjusted so that each gas has a desired flow rate, the valves 175 to 177 are opened, and each processing gas flows through the gas supply pipe 232, thereby processing chamber 201. Is introduced into the processing chamber 201 from above. As shown in FIG. 4, the introduced gas flows into the processing chamber 201.
The gas is exhausted from the gas exhaust pipe 231 (exhaust means). SiH 2 Cl 2 gas is treated chamber 2
When passing through 01, the wafer 200 is contacted to form a film on its surface, and HCl gas is added to the wafer 2.
The film formed by SiH 2 Cl 2 gas on the 00 insulating film is etched, and as a result, a high-temperature silicon selective epitaxial film is formed on the surface of the wafer 200 as the first layer film (S403, Second step).

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。
When a preset time elapses, the first gas supply source 180 and the second gas supply source 18 are used.
1 valves 175 and 176 are closed, the supply of SiH 2 Cl 2 gas and HCl gas is stopped, and the second chamber film is formed in the processing chamber 201 while only H 2 gas is supplied. The degree of energization of the heater 206 is feedback-controlled so as to obtain a desired temperature (second temperature) suitable for (S404, third step). Here, the reason for supplying the H 2 gas is that the high-temperature silicon selective epitaxial film as the first layer film formed in the second step is
This is to prevent back diffusion of impurities such as oxygen and carbon. Further, by supplying H 2 gas, the Cl end generated in the high-temperature silicon selective epitaxial film as the first layer film formed in the second step can be H-terminated, so that the quality is higher. The selective epitaxial film can be formed.

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)。
When the inside of the processing chamber 201 has a desired temperature distribution and the temperature is stabilized (S405), H 2
After the gas is supplied, SiH 4 gas (second silane-based gas) is supplied from the fourth gas supply source 183 as a film forming gas, and the opening of the MFC 188 is adjusted so as to obtain a desired flow rate. 178 is opened, and SiH 4 gas flows through the gas supply pipe 232 and is introduced into the processing chamber 201 from the upper portion of the processing chamber 201. When the SiH 4 gas passes through the processing chamber 201, it comes into contact with the wafer 200 and forms a surface thereof. As a result, a low-temperature silicon selective epitaxial film is formed as a second layer film (S 406, Fourth step).

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)。 When a preset time elapses, the valve 178 of the fourth gas supply source 183 is closed, the supply of SiH 4 gas is stopped, and the inside of the processing chamber 201 is replaced with H 2 gas (S407, fifth) Step).

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)。 Subsequently, Cl 2 gas was supplied as an etching gas (second etching gas) from the fifth gas supply source 184 while the H 2 gas was being supplied, and the opening of the MFC 189 was adjusted to achieve a desired flow rate. Thereafter, the valve 179 is opened, and the Cl 2 gas flows through the gas supply pipe 232 and is introduced into the processing chamber 201 from the upper portion of the processing chamber 201. The Cl 2 gas etches the film formed by the SiH 4 gas on the silicon oxide of the wafer 200 (S408, sixth step).

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)。 When a preset time has elapsed, the valve 179 of the fifth gas supply source 184 is closed, the supply of Cl 2 gas is stopped, and the inside of the processing chamber 201 is replaced with H 2 gas (S409, seventh Step).

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。 After repeating S406 to S409 a predetermined number of times, the inside of the processing chamber 201 is replaced with H 2 gas, and the pressure in the processing chamber 201 is returned to normal pressure.

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)。
After that, the seal cap 219 is lowered by the lifting motor 248 and the manifold 2
The lower end of 09 is opened, and the processed wafer 200 is carried out from the lower end of the manifold 209 to the outside of the outer tube 205 while being held by the boat 130. Thereafter, the processed wafer 200 is taken out from the boat 130 (S410).

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。
As an example, the processing conditions for processing the wafer 200 in the processing furnace of the present embodiment include, for example, the processing temperature at the time of forming the high-temperature silicon selective epitaxial film that is the first layer film. 700 to 850 ° C., SiH 2 Cl 2 gas flow rate of 1 to 1000 sccm, HCl gas flow rate of 1 to 1000 sccm, H 2 gas flow rate of 10 to 50000 sccm, processing pressure of 2000 pa or less are exemplified. At the time of changing the temperature to the temperature at the time of forming the layer, an H 2 gas flow rate of 10 to 50000 sccm and a processing pressure of 2000 pa or less are exemplified, and at the time of forming the low temperature silicon selective epitaxial film which is the second layer film The processing temperature of 500 to 750 ° C., SiH 4 gas flow rate 1~1000Sccm or Cl 2 gas flow rate 1~1000sccm, H 2 gas flow rate 10 50000Sccm, exemplified process pressure 2000pa below, processing the wafer 200 is made by maintaining the respective process conditions to a constant value within each range.

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。 As described above, when the SiH 4 gas and the Cl 2 gas are supplied simultaneously in the formation of the low-temperature silicon selective epitaxial film as the second layer film, the etching rate of the Cl 2 gas is too high and the growth rate is high. There is a risk that the film formation rate will decrease. On the other hand, when SiH 4 gas and Cl 2 gas are alternately supplied as in the present embodiment, film formation with SiH 4 gas is not disturbed by Cl 2 gas, so the overall growth rate is high. It is considered that the film can be formed efficiently.

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。 In the first to fourth embodiments described above, the effects of the present invention can also be obtained by combining the steps of each embodiment. In the first to fourth embodiments described above, the case where an epitaxial film is formed on a silicon substrate using a vertical CVD apparatus has been described. However, the present invention is, for example, a horizontal or single wafer processing apparatus. Even if it exists, it is feasible and does not depend on the type of device. The present invention is not limited to the epitaxial film formation process, and can be applied to a film formation process in which a film is deposited on the substrate surface using a chemical reaction, for example, even a polysilicon film formation process. Further, the present invention is not limited to the film forming process on the silicon surface, but can be applied to the film forming process on the silicon germanium surface. Further, after the H 2 gas is supplied after the first layer is formed and after the second layer is formed, an N 2 gas is supplied in order to remove the H 2 gas remaining in the processing chamber 201. It is preferable.

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。 Note that the step of forming the first layer film and the step of forming the second layer film may be performed by different apparatuses. Specifically, when the film formation of the first layer is performed at a relatively high temperature, the film formation rate is fast, and thus, for example, it is efficient to perform the processing using a single wafer apparatus. On the other hand, the deposition speed of the second layer is faster than that of the first layer, but if the film thickness is thick, the productivity of the single-wafer device is reduced, so multiple substrates can be processed at one time. It is preferable to perform processing using a simple batch apparatus.

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。 Furthermore, according to another preferred embodiment of the present invention, in the above-described third embodiment, the semiconductor device in which the first layer and the second layer are formed at a temperature in the processing chamber of about 700 ° C. A manufacturing method is provided.

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。 Furthermore, in a preferred embodiment of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device in which purging with H 2 gas is performed after supplying silane-based gas or etching gas in Embodiments 1 to 4 described above.

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。 Further, in a preferred embodiment of the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor device in which the second layer is formed at a lower temperature than the first layer in the first embodiment, the second embodiment, or the fourth embodiment. Provided.

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。 Further, in a preferred embodiment of the present invention, in the above-described Embodiment 2 to Embodiment 4, in the H 2 gas purge after the formation of the first layer, the first silane system used in the formation of the first layer is used. A method of manufacturing a semiconductor device is provided in which at least the first silane-based gas among the gas and the first etching gas is continuously supplied.

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。 Furthermore, in a preferred embodiment of the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor device in which the H2 gas keeps flowing constantly in the first to fourth embodiments described above.

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。 Furthermore, in a preferred embodiment of the present invention, there is provided a method for manufacturing a semiconductor device that performs selective epitaxial growth in which a plurality of processes can be performed at one time in Embodiments 1 to 4 described above.

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。 Furthermore, in a preferred embodiment of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device in which the purge is performed with N 2 gas after purging with H 2 gas in Embodiments 1 to 4 described above.

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。1 is a perspective view of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention. 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。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the outline of the processing furnace of a substrate processing apparatus in embodiment of this invention, and a processing furnace periphery. 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。3 is a flowchart showing an operation of an epitaxial film formation process in the first embodiment. 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。It is a figure which shows the gas path | route of the processing furnace in embodiment of this invention. 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。10 is a flowchart showing an operation of an epitaxial film formation process in the second embodiment. 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。10 is a flowchart showing an operation of epitaxial film formation processing in the third embodiment. 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。10 is a flowchart showing an operation of an epitaxial film formation process in the fourth embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

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。
101 substrate processing apparatus, 175 to 179 valve, 180 first gas supply source, 181
2nd gas supply source, 182 3rd gas supply source, 183 4th gas supply source, 184 5th gas supply source, 185-189 MFC, 201 processing chamber, 202 processing furnace, 206
Heater, 231 gas exhaust pipe, 235 gas flow rate control unit, 236 pressure control unit, 237
Drive control unit, 238 Temperature control unit, 242 Pressure regulator, 246 Vacuum exhaust device.

Claims (10)

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。
A first step of bringing the silicon substrate into the processing chamber;
A second step of supplying at least a first silane-based gas and a first etching gas into the processing chamber while heating the silicon substrate;
A third step of supplying at least a second silane-based gas and a second etching gas into the processing chamber while heating the silicon substrate;
A method for manufacturing a semiconductor device comprising:
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。
A first step of bringing the silicon substrate into the processing chamber;
A second step of supplying at least a first silane-based gas and a first etching gas into the processing chamber while heating the silicon substrate;
A third step of supplying at least a second silane-based gas into the processing chamber while heating the silicon substrate;
A fourth step of supplying at least a second etching gas into the processing chamber while heating the silicon substrate;
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the third step and the fourth step are repeated a plurality of times.
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。 The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the supplying of each gas is performed in a state where the temperature in the processing chamber is stable. 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。 The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the temperature is changed when shifting from the second step to the third step. 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。 The first silane-based gas is SiH 2 Cl 2 gas, the first etching gas is HCl gas, the second silane-based gas is SiH 4 gas, and the second etching gas is Cl The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the gas is two gases. 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。 The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a film is formed in a thickness of 10 to 2000 mm in the second step. 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。 3. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the second step is performed by a single wafer type apparatus, and the third and subsequent steps are performed by a batch type apparatus. 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。
A processing chamber containing a silicon substrate;
Heating means for heating the silicon substrate;
A plurality of gas supply means for supplying a silane-based gas and an etching gas into the processing chamber;
Exhaust means for exhausting the atmosphere in the processing chamber;
Control means for controlling each means,
The control means supplies the first silane-based gas and the first etching gas by the first gas supply means in the first step, and the second silane-based gas by the second gas supply means in the second step. And a substrate processing apparatus that controls to supply the second etching gas.
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。 9. The substrate according to claim 8, wherein the heating means is controlled to heat the silicon substrate at a first temperature in the first step and to heat the silicon substrate at a second temperature in the second step. Processing equipment. 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。 The substrate processing apparatus according to claim 8, wherein the heating unit is controlled to heat the first step and the second step at the same temperature.
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