JP2011216784A

JP2011216784A - Method of manufacturing semiconductor device and substrate processing apparatus

Info

Publication number: JP2011216784A
Application number: JP2010085439A
Authority: JP
Inventors: Takashi Yokogawa; 貴史横川; Ketsu O; 杰王; Atsushi Moriya; 敦森谷; Michinao Osanai; 理尚長内
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Kokusai Denki Electric Inc
Priority date: 2010-04-01
Filing date: 2010-04-01
Publication date: 2011-10-27

Abstract

【課題】成膜対象のシリコン基板の表面上に自然酸化膜が形成されている場合であっても、基板上にホウ素含有アモルファスシリコン膜を形成する際の成長遅れ時間を短縮させ、基板処理の生産性を向上させる。
【解決手段】反応室２０１内に基板２００を搬入する搬入工程と、前記反応室内にシリコン含有ガスのみを供給し前記基板上にシード層を形成する第１の成膜工程と、引き続き、前記反応室内にシリコン含有ガスとホウ素含有ガスとを供給し前記シード層上にホウ素含有アモルファスシリコン膜を形成する第２の成膜工程と、前記反応室内から前記基板を搬出する搬出工程と、を有する基板処理方法とする。
【選択図】図２Even when a natural oxide film is formed on the surface of a silicon substrate to be formed, the growth delay time when forming a boron-containing amorphous silicon film on the substrate is shortened, and Improve productivity.
A loading step of loading a substrate into a reaction chamber, a first film forming step of supplying only a silicon-containing gas into the reaction chamber to form a seed layer on the substrate, and the reaction are continued. A substrate comprising: a second film forming step of supplying a silicon-containing gas and a boron-containing gas into the chamber to form a boron-containing amorphous silicon film on the seed layer; and an unloading step of unloading the substrate from the reaction chamber The processing method.
[Selection] Figure 2

Description

本発明は、半導体装置の製造方法及び基板処理装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device manufacturing method and a substrate processing apparatus.

例えばＤＲＡＭやＩＣ等の半導体装置の製造工程の一工程として、シリコンウエハ等の基板上にホウ素含有アモルファスシリコン膜を形成する基板処理工程が行われることがある。係る基板処理工程では、反応室内に基板を搬入する工程と、シリコン含有ガスとホウ素含有ガスとを基板上に供給する工程と、反応室内から基板を搬出する工程と、が実施される。 For example, a substrate processing step of forming a boron-containing amorphous silicon film on a substrate such as a silicon wafer may be performed as one step of a manufacturing process of a semiconductor device such as a DRAM or an IC. In the substrate processing step, a step of loading the substrate into the reaction chamber, a step of supplying a silicon-containing gas and a boron-containing gas onto the substrate, and a step of unloading the substrate from the reaction chamber are performed.

しかしながら、成膜対象の基板の表面上には、例えば大気中の酸素成分等に露出されることでＳｉＯ_２膜等の酸化膜が形成されている。上述の基板処理工程では、ホウ素含有アモルファスシリコン膜の成膜の下地面に酸化膜が形成されていると、基板上へのガス供給を開始してから、薄膜の成長が開始される迄の時間（以下、かかる時間を「成長遅れ時間」とも呼ぶ）が増大してしまうことがあった（以後、このような現象を「成長遅れ」とも呼ぶ）。その結果、基板処理の生産性が低下してしまうことがあった。 However, an oxide film such as a SiO ₂ film is formed on the surface of the substrate to be formed by being exposed to, for example, an oxygen component in the atmosphere. In the above-described substrate processing step, if an oxide film is formed on the lower ground of the boron-containing amorphous silicon film, the time from the start of gas supply to the substrate until the growth of the thin film starts (Hereinafter, this time is also referred to as “growth delay time”) may increase (hereinafter, such a phenomenon is also referred to as “growth delay”). As a result, the productivity of substrate processing may be reduced.

そこで本発明は、成膜対象の基板の表面上に酸化膜が形成されている場合であっても、基板上にホウ素含有アモルファスシリコン膜を形成する際の成長遅れ時間を短縮させ、基板処理の生産性を向上させることが可能な半導体装置の製造方法及び基板処理装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention reduces the growth delay time when forming a boron-containing amorphous silicon film on a substrate, even when an oxide film is formed on the surface of the substrate to be formed, and enables the substrate processing. An object of the present invention is to provide a semiconductor device manufacturing method and a substrate processing apparatus capable of improving productivity.

本発明の一態様によれば、反応室内に基板を搬入する搬入工程と、前記反応室内にシリコン含有ガスを供給し前記基板上にシード層を形成する第１の成膜工程と、前記反応室内にシリコン含有ガスとホウ素含有ガスとを供給し前記シード層上にホウ素含有アモルファスシリコン膜を形成する第２の成膜工程と、前記反応室内から基板を搬出する搬出工程と、を有する半導体装置の製造方法が提供される。 According to one aspect of the present invention, a loading step of loading a substrate into a reaction chamber, a first film forming step of supplying a silicon-containing gas into the reaction chamber to form a seed layer on the substrate, and the reaction chamber A second film formation step of supplying a silicon-containing gas and a boron-containing gas to form a boron-containing amorphous silicon film on the seed layer, and an unloading step of unloading the substrate from the reaction chamber. A manufacturing method is provided.

本発明の他の態様によれば、基板を処理する反応室と、前記反応室内にシリコン含有ガスとホウ素含有ガスとを供給するガス供給系と、前記反応室内を排気する排気系と、前記ガス供給系が前記反応室内にシリコン含有ガスを供給し前記基板上にシード層を形成し、前記ガス供給系が前記反応室内にシリコン含有ガスとホウ素含有ガスとを供給し前記シード層上にホウ素含有アモルファスシリコン膜を形成するように制御するコントローラと、を有する基板処理装置が提供される。 According to another aspect of the present invention, a reaction chamber for processing a substrate, a gas supply system for supplying a silicon-containing gas and a boron-containing gas into the reaction chamber, an exhaust system for exhausting the reaction chamber, and the gas A supply system supplies a silicon-containing gas into the reaction chamber to form a seed layer on the substrate, and the gas supply system supplies a silicon-containing gas and a boron-containing gas into the reaction chamber and contains a boron in the seed layer. There is provided a substrate processing apparatus having a controller that controls to form an amorphous silicon film.

本発明に係る半導体装置の製造方法及び基板処理装置によれば、成膜対象の基板の表面上に酸化膜が形成されている場合であっても、基板上にホウ素含有アモルファスシリコン膜を形成する際の成長遅れ時間を短縮させ、基板処理の生産性を向上させることが可能となる。 According to the semiconductor device manufacturing method and the substrate processing apparatus of the present invention, the boron-containing amorphous silicon film is formed on the substrate even when the oxide film is formed on the surface of the substrate to be formed. It is possible to reduce the growth delay time and improve the substrate processing productivity.

本発明の一実施形態に係る基板処理装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the substrate processing apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る基板処理装置が備える処理炉の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the processing furnace with which the substrate processing apparatus which concerns on one Embodiment of this invention is provided. 反応室内壁等の状態に応じてウエハ上への薄膜の成膜開始時間が変化する様子を示すグラフ図である。It is a graph which shows a mode that the film formation start time of the thin film on a wafer changes according to states, such as a reaction chamber wall. 本実施形態の一実施形態に係る基板処理工程のフロー図である。It is a flowchart of the substrate processing process which concerns on one Embodiment of this embodiment.

＜本発明の一実施形態＞
以下に、本発明の一実施形態について説明する。 <One Embodiment of the Present Invention>
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described.

（１）基板処理装置の構成
まず、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置１０１の構成例について、図１を用いて説明する。図１に示すように、本実施形態にかかる基板処理装置１０１は、筐体１１１を備えている。シリコン等で構成されるウエハ（基板）２００を筐体１１１内外へ搬送するには、複数枚のウエハ２００を収納するウエハキャリア（基板収納容器）としてのカセット１１０が使用される。筐体１１１内側の前方（図中の右側）には、カセットステージ（基板収納容器受渡し台）１１４が設けられている。カセット１１０は、図示しない工程内搬送装置によってカセットステージ１１４上に載置され、また、カセットステージ１１４上から筐体１１１外へ搬出されるように構成されている。 (1) Configuration of Substrate Processing Apparatus First, a configuration example of a substrate processing apparatus 101 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the substrate processing apparatus 101 according to the present embodiment includes a housing 111. In order to transport a wafer (substrate) 200 made of silicon or the like into or out of the casing 111, a cassette 110 as a wafer carrier (substrate storage container) that stores a plurality of wafers 200 is used. A cassette stage (substrate storage container delivery table) 114 is provided in front of the housing 111 (on the right side in the drawing). The cassette 110 is placed on the cassette stage 114 by an in-process transfer device (not shown), and is carried out of the casing 111 from the cassette stage 114.

カセット１１０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、カセットステージ１１４上に載置される。カセットステージ１１４は、カセット１１０を筐体１１１の後方に向けて縦方向に９０°回転させ、カセット１１０内のウエハ２００を水平姿勢とさせ、カセット１１０のウエハ出し入れ口を筐体１１１内の後方を向かせることが可能なように構成されている。 The cassette 110 is placed on the cassette stage 114 so that the wafer 200 in the cassette 110 is in a vertical posture and the wafer loading / unloading port of the cassette 110 faces upward by the in-process transfer device. The cassette stage 114 rotates the cassette 110 90 degrees in the vertical direction toward the rear of the casing 111 to bring the wafer 200 in the cassette 110 into a horizontal posture, and the wafer loading / unloading port of the cassette 110 is placed behind the casing 111. It is configured to be able to face.

筐体１１１内の前後方向の略中央部には、カセット棚（基板収納容器載置棚）１０５が設置されている。カセット棚１０５には、複数段、複数列にて複数個のカセット１１０が保管されるように構成されている。カセット棚１０５には、後述するウエハ移載機構１２５の搬送対象となるカセット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 (substrate storage container mounting shelf) 105 is installed at a substantially central portion in the front-rear direction in the housing 111. The cassette shelf 105 is configured to store a plurality of cassettes 110 in a plurality of rows and a plurality of rows. The cassette shelf 105 is provided with a transfer shelf 123 in which a cassette 110 to be transferred by a wafer transfer mechanism 125 described later is stored. Further, a preliminary cassette shelf 107 is provided above the cassette stage 114, and is configured to store the cassette 110 in a preliminary manner.

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（基板収納容器搬送装置）１１８が設けられている。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（基板収納容器昇降機構）１１８ａと、カセット１１０を保持したまま水平移動可能な搬送機構としてのカセット搬送機構（基板収納容器搬送機構）１１８ｂと、を備えている。これらカセットエレベータ１１８ａとカセット搬送機構１１８ｂとの連携動作により、カセットステージ１１４、カセット棚１０５、予備カセット棚１０７、移載棚１２３の間で、カセット１１０を搬送するように構成されている。 A cassette transfer device (substrate container transfer device) 118 is provided between the cassette stage 114 and the cassette shelf 105. The cassette transport device 118 includes a cassette elevator (substrate storage container lifting mechanism) 118a that can be moved up and down while holding the cassette 110, and a cassette transport mechanism (substrate storage container transport mechanism) as a transport mechanism that can move horizontally while holding the cassette 110. 118b. The cassette 110 is transported between the cassette stage 114, the cassette shelf 105, the spare cassette shelf 107, and the transfer shelf 123 by the cooperative operation of the cassette elevator 118a and the cassette transport mechanism 118b.

カセット棚１０５の後方には、ウエハ移載機構（基板移載機構）１２５が設けられている。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（基板移載装置）１２５ａと、ウエハ移載装置１２５ａを昇降させるウエハ移載装置エレベータ（基板移載装置昇降機構）１２５ｂと、を備えている。なお、ウエハ移載装置１２５ａは、ウエハ２００を水平姿勢で保持するツイーザ（基板移載用治具）１２５ｃを備えている。これらウエハ移載装置１２５ａとウエハ移載装置エレベータ１２５ｂとの連携動作により、ウエハ２００を移載棚１２３上のカセット１１０内からピックアップして後述するボート（基板支持部材）２１７へ装填（チャージ）したり、ウエハ２００をボ
ート２１７から脱装（ディスチャージ）して移載棚１２３上のカセット１１０内へ収納したりするように構成されている。 A wafer transfer mechanism (substrate transfer mechanism) 125 is provided behind the cassette shelf 105. The wafer transfer mechanism 125 includes a wafer transfer device (substrate transfer device) 125a that can rotate or linearly move the wafer 200 in the horizontal direction, and a wafer transfer device elevator (substrate transfer device) that moves the wafer transfer device 125a up and down. Elevating mechanism) 125b. The wafer transfer device 125a includes a tweezer (substrate transfer jig) 125c that holds the wafer 200 in a horizontal posture. By the cooperative operation of the wafer transfer device 125a and the wafer transfer device elevator 125b, the wafer 200 is picked up from the cassette 110 on the transfer shelf 123 and loaded (charged) into a boat (substrate support member) 217 described later. Alternatively, the wafer 200 is detached from the boat 217 (discharged) and stored in the cassette 110 on the transfer shelf 123.

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の下端部には開口が設けられ、かかる開口は炉口シャッタ（炉口開閉機構）１４７により開閉されるように構成されている。なお、処理炉２０２の構成については後述する。 A processing furnace 202 is provided above the rear portion of the casing 111. An opening is provided at the lower end of the processing furnace 202, and the opening is configured to be opened and closed by a furnace port shutter (furnace port opening / closing mechanism) 147. The configuration of the processing furnace 202 will be described later.

処理炉２０２の下方には、ボート２１７を昇降させて処理炉２０２内外へ搬送する昇降機構としてのボートエレベータ（基板支持部材昇降機構）１１５が設けられている。ボートエレベータ１１５の昇降台には、連結具としてのアーム１２８が設けられている。アーム１２８上には、ボート２１７を垂直に支持するとともに、ボートエレベータ１１５によりボート２１７が上昇したときに処理炉２０２の下端部を気密に閉塞する蓋体としてのシールキャップ２１９が水平姿勢で設けられている。主に、ウエハ移載機構１２５（ウエハ移載装置１２５ａ、ウエハ移載装置エレベータ１２５ｂ、ツイーザ１２５ｃ）、ボートエレベータ１１５、アーム１２８により、少なくとも１枚のウエハ２００を反応室２０１内外に搬入出する搬入出手段が構成される。 Below the processing furnace 202, a boat elevator (substrate support member lifting mechanism) 115 is provided as a lifting mechanism that lifts and lowers the boat 217 and transports the boat 217 into and out of the processing furnace 202. The elevator 128 of the boat elevator 115 is provided with an arm 128 as a connecting tool. On the arm 128, a seal cap 219 is provided in a horizontal posture as a lid that supports the boat 217 vertically and that hermetically closes the lower end of the processing furnace 202 when the boat 217 is raised by the boat elevator 115. ing. Carrying in / out of at least one wafer 200 into / out of the reaction chamber 201 mainly by the wafer transfer mechanism 125 (wafer transfer device 125a, wafer transfer device elevator 125b, tweezer 125c), boat elevator 115, and arm 128. The exit means is configured.

ボート２１７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、水平姿勢で、かつその中心を揃えた状態で垂直方向に整列させて多段に保持するように構成されている。ボート２１７の詳細な構成については後述する。 The boat 217 includes a plurality of holding members, and a plurality of (for example, about 50 to 150) wafers 200 are aligned in the vertical direction in a horizontal posture and in a state where the centers thereof are aligned in multiple stages. Configured to hold. The detailed configuration of the boat 217 will be described later.

カセット棚１０５の上方には、供給ファンと防塵フィルタとを備えたクリーンユニット１３４ａが設けられている。クリーンユニット１３４ａは、清浄化した雰囲気であるクリーンエアを筐体１１１の内部に流通させるように構成されている。 Above the cassette shelf 105, a clean unit 134a having a supply fan and a dustproof filter is provided. The clean unit 134a is configured to circulate clean air, which is a cleaned atmosphere, inside the casing 111.

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と防塵フィルタとを備えたクリーンユニット（図示せず）が設置されている。図示しない前記クリーンユニットから吹き出されたクリーンエアは、ウエハ移載装置１２５ａ及びボート２１７の周囲を流通した後に、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構成されている。 Further, a clean unit (not shown) provided with a supply fan and a dustproof filter so as to supply clean air to the left end portion of the casing 111 opposite to the wafer transfer device elevator 125b and the boat elevator 115 side. Is installed. Clean air blown out from the clean unit (not shown) is configured to be sucked into an exhaust device (not shown) and exhausted to the outside of the casing 111 after circulating around the wafer transfer device 125a and the boat 217. ing.

次に、本実施形態にかかる基板処理装置１０１の動作について説明する。 Next, the operation of the substrate processing apparatus 101 according to the present embodiment will be described.

まず、カセット１１０が、図示しない工程内搬送装置によって、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、カセットステージ１１４上に載置される。その後、カセット１１０は、カセットステージ１１４によって、筐体１１１の後方に向けて縦方向に９０°回転させられる。その結果、カセット１１０内のウエハ２００は水平姿勢となり、カセット１１０のウエハ出し入れ口は筐体１１１内の後方を向く。 First, the cassette 110 is placed on the cassette stage 114 by an in-process transfer device (not shown) so that the wafer 200 is in a vertical posture and the wafer loading / unloading port of the cassette 110 faces upward. Thereafter, the cassette 110 is rotated 90 ° in the vertical direction toward the rear of the casing 111 by the cassette stage 114. As a result, the wafer 200 in the cassette 110 assumes a horizontal posture, and the wafer loading / unloading port of the cassette 110 faces rearward in the housing 111.

カセット１１０は、カセット搬送装置１１８によって、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自動的に搬送されて受け渡されて一時的に保管された後、カセット棚１０５又は予備カセット棚１０７から移載棚１２３に移載されるか、もしくは直接移載棚１２３に搬送される。 The cassette 110 is automatically transported to the designated shelf position of the cassette shelf 105 or the spare cassette shelf 107 by the cassette transporting device 118, delivered, temporarily stored, and then stored in the cassette shelf 105 or the spare cassette shelf. The sample is transferred from 107 to the transfer shelf 123 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、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カセット１１０からピックアップされ、ウエハ移載装置１２５ａとウエハ移載装置エレベータ１２５ｂとの連続動作によって移載室１２４の後方にあるボート２１７に装填（チャージ）される。ボート２１
７にウエハ２００を受け渡したウエハ移載機構１２５は、カセット１１０に戻り、次のウエハ２００をボート２１７に装填する。 When the cassette 110 is transferred to the transfer shelf 123, the wafer 200 is picked up from the cassette 110 through the wafer loading / unloading port by the tweezer 125c of the wafer transfer device 125a, and the wafer transfer device 125a and the wafer transfer device elevator 125b are picked up. Are loaded (charged) into the boat 217 behind the transfer chamber 124. Boat 21
The wafer transfer mechanism 125 that delivered the wafer 200 to 7 returns to the cassette 110 and loads the next wafer 200 into the boat 217.

予め指定された枚数のウエハ２００がボート２１７に装填されると、炉口シャッタ１４７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、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、ウエハ２００群を保持したボート２１７が処理炉２０２内へ搬入（ローディング）される。ローディング後は、処理炉２０２にてウエハ２００に任意の処理が実施される。かかる処理については後述する。処理後は、ウエハ２００およびカセット１１０は、上述の手順とは逆の手順で筐体１１１の外部へ払出される。 When a predetermined number of wafers 200 are loaded into the boat 217, the lower end of the processing furnace 202 closed by the furnace port shutter 147 is opened by the furnace port shutter 147. Subsequently, when the seal cap 219 is raised by the boat elevator 115, the boat 217 holding the wafer 200 group is loaded into the processing furnace 202. After loading, arbitrary processing is performed on the wafer 200 in the processing furnace 202. Such processing will be described later. After the processing, the wafer 200 and the cassette 110 are discharged to the outside of the casing 111 by a procedure reverse to the above procedure.

（２）処理炉の構成
続いて、本実施形態にかかる処理炉２０２の構成について、図２を用いて説明する。図２は、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置１０１が備える処理炉２０２の縦断面図である。 (2) Configuration of Processing Furnace Next, the configuration of the processing furnace 202 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the processing furnace 202 provided in the substrate processing apparatus 101 according to the embodiment of the present invention.

図２に示すように、処理炉２０２は、反応管としてのプロセスチューブ２０３を備えている。プロセスチューブ２０３は、内部反応管としてのインナーチューブ２０４と、その外側に設けられた外部反応管としてのアウターチューブ２０５と、を備えている。インナーチューブ２０４は、例えば石英（ＳｉＯ_２）または炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性材料により構成されている。インナーチューブ２０４は、上端及び下端が開口した円筒形状に形成されている。インナーチューブ２０４内の筒中空部には、基板としてのウエハ２００を処理する反応室２０１が形成されている。アウターチューブ２０５は、インナーチューブ２０４と同心円状に設けられている。アウターチューブ２０５は、内径がインナーチューブ２０４の外径よりも大きく、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は、例えば石英または炭化シリコン等の耐熱性材料により構成されている。 As shown in FIG. 2, the processing furnace 202 includes a process tube 203 as a reaction tube. The process tube 203 includes an inner tube 204 as an internal reaction tube and an outer tube 205 as an external reaction tube provided on the outside thereof. The inner tube 204 is made of a heat resistant material such as quartz (SiO ₂ ) or silicon carbide (SiC). The inner tube 204 is formed in a cylindrical shape with an upper end and a lower end opened. A reaction chamber 201 for processing a wafer 200 as a substrate is formed in a hollow cylindrical portion in the inner tube 204. The outer tube 205 is provided concentrically with the inner tube 204. The outer tube 205 has an inner diameter larger than the outer diameter of the inner tube 204, is formed in a cylindrical shape with the upper end closed and the lower end opened. The outer tube 205 is made of a heat resistant material such as quartz or silicon carbide.

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により構成されている。マニホールド２０９は、上端及び下端が開口した円筒形状に形成されている。マニホールド２０９は、インナーチューブ２０４の下端部とアウターチューブ２０５の下端部とにそれぞれ係合している。マニホールド２０９は、インナーチューブ２０４の下端部とアウターチューブ２０５の下端部とをそれぞれ支持するように設けられている。なお、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２２０ａが設けられている。マニホールド２０９がヒータベース２５１に支持されることにより、プロセスチューブ２０３は垂直に据え付けられた状態となっている。主に、プロセスチューブ２０３とマニホールド２０９と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. The manifold 209 is formed in a cylindrical shape with an upper end and a lower end opened. The manifold 209 is engaged with the lower end portion of the inner tube 204 and the lower end portion of the outer tube 205, respectively. The manifold 209 is provided so as to support the lower end portion of the inner tube 204 and the lower end portion of the outer tube 205. An O-ring 220a as a seal member is provided between the manifold 209 and the outer tube 205. By supporting the manifold 209 on the heater base 251, the process tube 203 is installed vertically. A reaction vessel is mainly formed by the process tube 203 and the manifold 209.

反応室２０１内には、基板保持具としてのボート２１７が、マニホールド２０９の下端開口の下方側から搬入されるように構成されている。ボート２１７は、複数枚の基板としてのウエハ２００を、水平姿勢であって互いに中心を揃えた状態で、所定の間隔で配列させて保持するように構成されている。ボート２１７は、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料から構成されている。ボート２１７の下部には、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いる。断熱板２１６は、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料から構成されており、ヒータ２０６からマニホールド２０９への熱伝導を抑制する。 A boat 217 as a substrate holder is loaded into the reaction chamber 201 from the lower side of the lower end opening of the manifold 209. The boat 217 is configured to hold the wafers 200 as a plurality of substrates in a horizontal posture and aligned at predetermined intervals in a state where the centers are aligned with each other. The boat 217 is made of a heat resistant material such as quartz or silicon carbide. Below the boat 217, a plurality of heat insulating plates 216 as disk-shaped heat insulating members are arranged in multiple stages in a horizontal posture. The heat insulating plate 216 is made of a heat resistant material such as quartz or silicon carbide, and suppresses heat conduction from the heater 206 to the manifold 209.

マニホールド２０９の下端開口には、反応容器を気密に閉塞することが可能な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
ンレス等の金属から構成されており、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の下端と接合するシール部材としてのＯリング２２０ｂが設けられている。シールキャップ２１９は、マニホールド２０９の下端に、反応容器の垂直方向下側から当接するように構成されている。 At the lower end opening of the manifold 209, a seal cap 219 is provided as a furnace port lid capable of airtightly closing the reaction vessel. The seal cap 219 is made of, for example, 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 220b is provided as a seal member that is joined to the lower end of the manifold 209. The seal cap 219 is configured to contact the lower end of the manifold 209 from the lower side in the vertical direction of the reaction vessel.

シールキャップ２１９の下方（すなわち反応室２０１側とは反対側）には、ボート２１７を回転させる回転機構２５４が設けられている。回転機構２５４が備える回転軸２５５は、シールキャップ２１９を貫通するように設けられている。回転軸２５５の上端部は、ボート２１７を下方から支持している。したがって、回転機構２５４を作動させることにより、ボート２１７及びウエハ２００を反応室２０１内で回転させることが可能である。 A rotation mechanism 254 that rotates the boat 217 is provided below the seal cap 219 (that is, the side opposite to the reaction chamber 201 side). A rotation shaft 255 provided in the rotation mechanism 254 is provided so as to penetrate the seal cap 219. The upper end of the rotating shaft 255 supports the boat 217 from below. Accordingly, the boat 217 and the wafer 200 can be rotated in the reaction chamber 201 by operating the rotation mechanism 254.

シールキャップ２１９は、プロセスチューブ２０３の外部に垂直に設けられた昇降機構としてのボートエレベータ１１５によって、垂直方向に昇降されるように構成されている。ボートエレベータ１１５を作動させることにより、ボート２１７を反応室２０１内外へ搬送（ボートローディング或いアンローディング）させることが可能である。 The seal cap 219 is configured to be lifted and lowered in the vertical direction by a boat elevator 115 as a lifting mechanism provided vertically outside the process tube 203. By operating the boat elevator 115, the boat 217 can be transferred into and out of the reaction chamber 201 (boat loading or unloading).

回転機構２５４及びボートエレベータ１１５には、駆動制御部２３７が電気的に接続されている。駆動制御部２３７は、回転機構２５４及びボートエレベータ１１５が所望のタイミングで所望の動作をするように制御する。 A drive control unit 237 is electrically connected to the rotation mechanism 254 and the boat elevator 115. The drive control unit 237 controls the rotation mechanism 254 and the boat elevator 115 to perform a desired operation at a desired timing.

プロセスチューブ２０３の外側には、プロセスチューブ２０３と同心円状に反応室２０１内を加熱する加熱機構としてのヒータ２０６が設けられている。ヒータ２０６は円筒形状であり、保持板としてのヒータベース２５１に支持されている。ヒータベース２５１は、マニホールド２０９を支持するように構成されている。 A heater 206 as a heating mechanism for heating the inside of the reaction chamber 201 concentrically with the process tube 203 is provided outside the process tube 203. The heater 206 has a cylindrical shape and is supported by a heater base 251 as a holding plate. The heater base 251 is configured to support the manifold 209.

プロセスチューブ２０３内には、温度検出器としての温度センサ２６３が設置されている。ヒータ２０６と温度センサ２６３とには、温度制御部２３８が電気的に接続されている。温度制御部２３８は、温度センサ２６３により検出された温度情報に基づいて、反応室２０１内の温度が所望のタイミングで所望の温度分布となるように、ヒータ２０６への通電具合を制御する。 A temperature sensor 263 is installed in the process tube 203 as a temperature detector. A temperature controller 238 is electrically connected to the heater 206 and the temperature sensor 263. Based on the temperature information detected by the temperature sensor 263, the temperature control unit 238 controls the energization of the heater 206 so that the temperature in the reaction chamber 201 becomes a desired temperature distribution at a desired timing.

シールキャップ２１９には、第１ガス供給ノズル２３０ａと第２ガス供給ノズル２３０ｂとがそれぞれ鉛直方向に貫通するように設けられている。第１ガス供給ノズル２３０ａの下流端及び第２ガス供給ノズル２３０ｂの下流端は、それぞれインナーチューブ２０４の下方に開口しており、インナーチューブ２０４内に下方から上方に向けてガスを供給するように構成されている。第１ガス供給ノズル２３０ａの上流端には、シリコン（Ｓｉ）含有ガス及び不活性ガスを供給する第１ガス供給管２７０ａの下流端が接続されている。また、第２ガス供給ノズル２３０ｂの上流端には、ホウ素（Ｂ）含有ガス及び不活性ガスを供給する第２ガス供給管２７０ｂの下流端が接続されている。 The seal cap 219 is provided with a first gas supply nozzle 230a and a second gas supply nozzle 230b so as to penetrate in the vertical direction. The downstream end of the first gas supply nozzle 230a and the downstream end of the second gas supply nozzle 230b are respectively opened below the inner tube 204 so that gas is supplied into the inner tube 204 from below to above. It is configured. The upstream end of the first gas supply nozzle 230a is connected to the downstream end of a first gas supply pipe 270a that supplies a silicon (Si) -containing gas and an inert gas. Further, the downstream end of the second gas supply pipe 270b for supplying the boron (B) -containing gas and the inert gas is connected to the upstream end of the second gas supply nozzle 230b.

第１ガス供給管２７０ａの上流側には、第１のシリコン含有ガスとしてのジシラン（Ｓｉ_２Ｈ_６）ガスを供給する第１シリコン含有ガス供給管２７１、第２のシリコン含有ガスとしてのシラン（ＳｉＨ_４）ガスを供給する第２シリコン含有ガス供給管２７２、及びパージガス或いはキャリアガスとしての不活性ガスである窒素（Ｎ_２）ガスを供給する第１不活性ガス供給管２７３の下流端が接続されている。第１シリコン含有ガス供給管２７１には、上流側から順に、ジシランガス供給源２７１ａ、流量制御部としてのマスフローコントローラ２７１ｂ、バルブ２７１ｃが設けられている。第２シリコン含有ガス供給管２７２には、上流側から順に、シランガス供給源２７２ａ、マスフローコントローラ２７２ｂ、バルブ２７２ｃが設けられている。第１不活性ガス供給管２７３には、上流側から順に、窒素ガス供給源２７３ａ、マスフローコントローラ２７３ｂ、バルブ２７３ｃが設け
られている。なお、第１不活性ガス供給管２７３から供給される窒素ガスは、反応室２０１内をパージするパージガスや、三塩化ホウ素ガスを希釈して運搬するキャリアガスとして機能する。 On the upstream side of the first gas supply pipe 270a, a first silicon-containing gas supply pipe 271 that supplies disilane (Si ₂ H ₆ ) gas as the first silicon-containing gas, and silane ( A downstream end of a second silicon-containing gas supply pipe 272 that supplies SiH ₄ ) gas and a first inert gas supply pipe 273 that supplies nitrogen (N ₂ ) gas that is an inert gas as a purge gas or a carrier gas are connected. Has been. The first silicon-containing gas supply pipe 271 is provided with a disilane gas supply source 271a, a mass flow controller 271b as a flow rate control unit, and a valve 271c in order from the upstream side. The second silicon-containing gas supply pipe 272 is provided with a silane gas supply source 272a, a mass flow controller 272b, and a valve 272c in this order from the upstream side. The first inert gas supply pipe 273 is provided with a nitrogen gas supply source 273a, a mass flow controller 273b, and a valve 273c in order from the upstream side. Note that the nitrogen gas supplied from the first inert gas supply pipe 273 functions as a purge gas for purging the reaction chamber 201 or a carrier gas for diluting and transporting boron trichloride gas.

第２ガス供給管２７０ｂの上流側には、ホウ素含有ガスとしての三塩化ホウ素（ＢＣｌ_３）ガスを供給するホウ素含有ガス供給管２７４、及び不活性ガスとしての窒素（Ｎ_２）ガスを供給する第２不活性ガス供給管２７５の下流端が接続されている。ホウ素含有ガス供給管２７４には、上流側から順に、三塩化ホウ素ガス供給源２７４ａ、マスフローコントローラ２７４ｂ、バルブ２７４ｃが設けられている。第２不活性ガス供給管２７５には、上流側から順に、窒素ガス供給源２７５ａ、マスフローコントローラ２７５ｂ、バルブ２７５ｃが設けられている。なお、第２不活性ガス供給管２７５から供給される窒素ガスは、反応室２０１内をパージするパージガスや、反応室２０１内をパージするパージガスや、シリコン含有ガスを希釈して運搬するキャリアガスとして機能する。 A boron-containing gas supply pipe 274 that supplies boron trichloride (BCl ₃ ) gas as a boron-containing gas and a nitrogen (N ₂ ) gas as an inert gas are supplied upstream of the second gas supply pipe 270b. A downstream end of the second inert gas supply pipe 275 is connected. The boron-containing gas supply pipe 274 is provided with a boron trichloride gas supply source 274a, a mass flow controller 274b, and a valve 274c in this order from the upstream side. The second inert gas supply pipe 275 is provided with a nitrogen gas supply source 275a, a mass flow controller 275b, and a valve 275c in order from the upstream side. The nitrogen gas supplied from the second inert gas supply pipe 275 is used as a purge gas for purging the reaction chamber 201, a purge gas for purging the reaction chamber 201, or a carrier gas for diluting and transporting the silicon-containing gas. Function.

主に、第１ガス供給ノズル２３０ａ、第１ガス供給管２７０ａ、第１シリコン含有ガス供給管２７１、第２シリコン含有ガス供給管２７２、ジシランガス供給源２７１ａ、シランガス供給源２７２ａ、マスフローコントローラ２７１ｂ，２７２ｂ、バルブ２７１ｃ，２７２ｃによりシリコン含有ガス供給系が構成される。また、主に、第２ガス供給ノズル２３０ｂ、第２ガス供給管２７０ｂ、ホウ素含有ガス供給管２７４、三塩化ホウ素ガス供給源２７４ａ、マスフローコントローラ２７４ｂ、バルブ２７４ｃによりホウ素含有ガス供給系が構成される。また、主に、第１ガス供給ノズル２３０ａ、第２ガス供給ノズル２３０ｂ、第１ガス供給管２７０ａ、第２ガス供給管２７０ｂ、第１不活性ガス供給管２７３、第２不活性ガス供給管２７５、窒素ガス供給源２７３ａ，２７５ａ、マスフローコントローラ２７３ｂ，２７５ｂ、バルブ２７３ｃ，２７５ｃにより不活性ガス供給系が構成される。また、主に、シリコン含有ガス供給系、ホウ素含有ガス供給系、不活性ガス供給系により、本実施形態に係るガス供給系が構成される。 Mainly, a first gas supply nozzle 230a, a first gas supply pipe 270a, a first silicon-containing gas supply pipe 271, a second silicon-containing gas supply pipe 272, a disilane gas supply source 271a, a silane gas supply source 272a, and mass flow controllers 271b and 272b. The silicon-containing gas supply system is configured by the valves 271c and 272c. Further, a boron-containing gas supply system is mainly configured by the second gas supply nozzle 230b, the second gas supply pipe 270b, the boron-containing gas supply pipe 274, the boron trichloride gas supply source 274a, the mass flow controller 274b, and the valve 274c. . The first gas supply nozzle 230a, the second gas supply nozzle 230b, the first gas supply pipe 270a, the second gas supply pipe 270b, the first inert gas supply pipe 273, and the second inert gas supply pipe 275 are mainly used. The nitrogen gas supply sources 273a and 275a, the mass flow controllers 273b and 275b, and the valves 273c and 275c constitute an inert gas supply system. In addition, the gas supply system according to this embodiment is mainly configured by the silicon-containing gas supply system, the boron-containing gas supply system, and the inert gas supply system.

なお、上述のガス供給系の各構成部品には、ガス流量制御部２３５が電気的に接続されている。ガス流量制御部２３５は、ガス供給系の各構成部品が、所望のタイミングで所望の動作をするよう制御する。 A gas flow rate controller 235 is electrically connected to each component of the gas supply system described above. The gas flow rate control unit 235 controls each component of the gas supply system to perform a desired operation at a desired timing.

マニホールド２０９の側面部には、反応室２０１内を排気するガス排気管２３１が設けられている。ガス排気管２３１は、マニホールド２０９の側面部を貫通しており、インナーチューブ２０４とアウターチューブ２０５との隙間によって形成される筒状空間２５０の下端部に連通している。ガス排気管２３１の下流側（マニホールド２０９との接続側と反対側）には、上流側から順に、圧力検出器としての圧力センサ２４５、圧力調整装置としてのＡＰＣ（ＡｕｔｏＰｒｅｓｓｕｒｅＣｏｎｔｏｒｏｌｌｅｒ）バルブ２４２、真空ポンプ２４６が設けられている。主に、ガス排気管２３１、圧力センサ２４５、ＡＰＣバルブ２４２及び真空ポンプ２４６により、本実施形態に係る排気系が構成される。 A gas exhaust pipe 231 for exhausting the inside of the reaction chamber 201 is provided on the side surface of the manifold 209. The gas exhaust pipe 231 passes through the side surface portion of the manifold 209 and communicates with the lower end portion of the cylindrical space 250 formed by a gap between the inner tube 204 and the outer tube 205. A pressure sensor 245 as a pressure detector, an APC (Auto Pressure Controller) valve 242 as a pressure adjusting device, and a vacuum are provided on the downstream side of the gas exhaust pipe 231 (on the side opposite to the connection side with the manifold 209). A pump 246 is provided. The exhaust system according to this embodiment is mainly configured by the gas exhaust pipe 231, the pressure sensor 245, the APC valve 242, and the vacuum pump 246.

なお、圧力センサ２４５及びＡＰＣバルブ２４２には、圧力制御部２３６が電気的に接続されている。圧力制御部２３６は、圧力センサ２４５により検知した圧力情報に基づいて、反応室２０１内の圧力が所望のタイミングにて所望の圧力（真空度）となるように、ＡＰＣバルブ２４２の開度を制御する。 Note that a pressure control unit 236 is electrically connected to the pressure sensor 245 and the APC valve 242. Based on the pressure information detected by the pressure sensor 245, the pressure control unit 236 controls the opening degree of the APC valve 242 so that the pressure in the reaction chamber 201 becomes a desired pressure (degree of vacuum) at a desired timing. To do.

ガス流量制御部２３５、圧力制御部２３６、駆動制御部２３７及び温度制御部２３８は、基板処理装置１０１全体を制御する主制御部２３９に電気的に接続されている。主に、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及び主制御部２３９により、本実施形態に係る制御部としてのコントローラ２４０が構成されている。 The gas flow rate control unit 235, the pressure control unit 236, the drive control unit 237, and the temperature control unit 238 are electrically connected to a main control unit 239 that controls the entire substrate processing apparatus 101. A controller 240 as a control unit according to the present embodiment is mainly configured by the gas flow rate control unit 235, the pressure control unit 236, the drive control unit 237, the temperature control unit 238, and the main control unit 239.

（３）基板処理工程
続いて、ＤＲＡＭやＩＣ等の半導体装置の製造工程の一工程として実施される基板処理工程について、主に図４を用いて説明する。係る基板処理工程では、上述の基板処理装置１０１を用い、ウエハ２００上にホウ素含有アモルファスシリコン膜を形成する。以下の説明において、基板処理装置１０１を構成する各部の動作はコントローラ２４０によって制御される。 (3) Substrate Processing Step Next, a substrate processing step that is performed as one step of manufacturing a semiconductor device such as a DRAM or an IC will be described mainly with reference to FIG. In the substrate processing step, a boron-containing amorphous silicon film is formed on the wafer 200 using the substrate processing apparatus 101 described above. In the following description, the operation of each part constituting the substrate processing apparatus 101 is controlled by the controller 240.

（ウエハ搬入工程（Ｓ１））
まず、処理対象の複数枚のウエハ２００を、ボート２１７に装填（ウエハチャージ）する。そして、ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９を下降させ、マニホールド２０９の下端を開口させる。そして、複数枚のウエハ２００を支持したボート２１７を、ボートエレベータ１１５によって上昇させて、反応室２０１内に搬入（ボートローディング）する。そして、マニホールド２０９の下端開口部を、Ｏリング２２０ｂを介してシールキャップ２１９によりシールする。その結果、図２に示す状態となる。 (Wafer loading step (S1))
First, a plurality of wafers 200 to be processed are loaded into the boat 217 (wafer charge). Then, the seal cap 219 is lowered by the boat elevator 115 and the lower end of the manifold 209 is opened. Then, the boat 217 supporting the plurality of wafers 200 is raised by the boat elevator 115 and loaded into the reaction chamber 201 (boat loading). Then, the lower end opening of the manifold 209 is sealed by the seal cap 219 via the O-ring 220b. As a result, the state shown in FIG. 2 is obtained.

なお、処理対象のウエハ２００表面には、例えば大気中の酸素成分に曝される等により自然酸化膜としてのＳｉＯ_２膜が予め形成されている。上述したように、成膜の下地面に形成されたＳｉＯ_２膜は、薄膜の成長が開始される迄の時間（成長遅れ時間）を増大させる要因となる。 Note that a SiO ₂ film as a natural oxide film is formed in advance on the surface of the wafer 200 to be processed, for example, by being exposed to an oxygen component in the atmosphere. As described above, the SiO ₂ film formed on the lower surface of the film formation increases the time until the thin film growth starts (growth delay time).

（減圧及び昇温工程（Ｓ２））
続いて、真空ポンプ２４６を作動させ、ＡＰＣバルブ２４２を開けることにより、ガス排気管２３１により反応室２０１内を真空排気する。この際、反応室２０１内が所望の圧力（処理圧力）となるように、圧力センサ２４５で検知（測定）した圧力情報に基づいてＡＰＣバルブ２４２の開度をフィードバック制御する。また、ヒータ２０６を通電加熱してウエハ２００表面の温度を昇温する。この際、反応室２０１内が所望の温度（処理温度）となるように、温度センサ２６３により検出された温度情報に基づいてヒータ２０６への通電量をフィードバック制御する。また、回転機構２５４を作動させ、ウエハ２００の回転を開始させる。反応室２０１内の圧力調整、温度調整及びウエハ２００の回転は、後述する第２の成膜工程（Ｓ５）が完了するまで継続する。 (Decompression and temperature raising step (S2))
Subsequently, the inside of the reaction chamber 201 is evacuated through the gas exhaust pipe 231 by operating the vacuum pump 246 and opening the APC valve 242. At this time, the opening degree of the APC valve 242 is feedback controlled based on pressure information detected (measured) by the pressure sensor 245 so that the inside of the reaction chamber 201 becomes a desired pressure (processing pressure). Further, the heater 206 is energized and heated to raise the temperature of the wafer 200 surface. At this time, the amount of current supplied to the heater 206 is feedback controlled based on the temperature information detected by the temperature sensor 263 so that the inside of the reaction chamber 201 becomes a desired temperature (processing temperature). Further, the rotation mechanism 254 is operated to start the rotation of the wafer 200. Pressure adjustment, temperature adjustment, and rotation of the wafer 200 in the reaction chamber 201 are continued until a second film formation step (S5) described later is completed.

（第１の成膜工程（Ｓ３））
続いて、バルブ２７１ｃ，２７３ｃを開き、マスフローコントローラ２７１ｂにより流量調整された第１のシリコン含有ガスとしてのジシランガスと、マスフローコントローラ２７３ｂにより流量調整された窒素ガスとを、第１シリコン含有ガス供給管２７１、第１ガス供給管２７０ａ及び第１ガス供給ノズル２３０ａを介して反応室２０１内に供給する。 (First film forming step (S3))
Subsequently, the valves 271c and 273c are opened, and the disilane gas as the first silicon-containing gas whose flow rate is adjusted by the mass flow controller 271b and the nitrogen gas whose flow rate is adjusted by the mass flow controller 273b are used as the first silicon-containing gas supply pipe 271. Then, the gas is supplied into the reaction chamber 201 through the first gas supply pipe 270a and the first gas supply nozzle 230a.

反応室２０１内に供給されたガス（ジシランガス及び窒素ガス）は、インナーチューブ２０４内を下方から上方へと流れ、インナーチューブ２０４とアウターチューブ２０５との隙間によって形成される筒状空間２５０内を上方から下方へ流れた後、ガス排気管２３１からプロセスチューブ２０３外へと排出される。ジシランガスが反応室２０１内を通過する際にウエハ２００の表面に接触することで、アモルファスシリコンからなるシード層がウエハ２００上に形成される。すなわち、ウエハ２００表面に形成されたＳｉＯ_２膜は、アモルファスシリコンに覆われた状態となる。シード層は、後述する第２の成膜工程（Ｓ５）において、ウエハ２００上に供給されるジシランガス中のシリコン原子を結晶核として形成させ易くする。そして、ウエハ２００上にボロン含有アモルファスシリコン膜を成長させ易くする。 Gases (disilane gas and nitrogen gas) supplied into the reaction chamber 201 flow from the lower side to the upper side in the inner tube 204 and move upward in the cylindrical space 250 formed by the gap between the inner tube 204 and the outer tube 205. Then, the gas is discharged from the gas exhaust pipe 231 to the outside of the process tube 203. A seed layer made of amorphous silicon is formed on the wafer 200 by contacting the surface of the wafer 200 when the disilane gas passes through the reaction chamber 201. That is, the SiO ₂ film formed on the surface of the wafer 200 is covered with amorphous silicon. The seed layer facilitates the formation of silicon atoms in the disilane gas supplied onto the wafer 200 as crystal nuclei in a second film formation step (S5) described later. Then, a boron-containing amorphous silicon film is easily grown on the wafer 200.

（パージ工程（Ｓ４））
所定の時間が経過して所望の膜厚（厚さが例えば１ｎｍ以下）のシード層がウエハ２００上に形成されたら、バルブ２７１ｃを閉じ、反応室２０１内へのジシランガスの供給を停止すると共に、反応室２０１内の残留ガスをガス排気管２３１から排気する。なお、バルブ２７３ｃを開けたままとすることで、反応室２０１内からの残留ガスの排出を促すと共に、反応室２０１内の雰囲気を窒素ガスに置換する。 (Purge process (S4))
When a seed layer having a desired film thickness (for example, 1 nm or less) is formed on the wafer 200 after a predetermined time has elapsed, the valve 271c is closed, and supply of disilane gas into the reaction chamber 201 is stopped. Residual gas in the reaction chamber 201 is exhausted from the gas exhaust pipe 231. Note that by keeping the valve 273c open, exhaust of the residual gas from the reaction chamber 201 is promoted, and the atmosphere in the reaction chamber 201 is replaced with nitrogen gas.

（第２の成膜工程（Ｓ５））
所定の時間が経過して反応室２０１内からのジシランガスの排出が完了したら、バルブ２７２ｃ，２７３ｃを開き、マスフローコントローラ２７１ｂにより流量調整された第２のシリコン含有ガスとしてのシランガスと、マスフローコントローラ２７３ｂにより流量調整された窒素ガスとを、第１ガス供給管２７０ａ及び第１ガス供給ノズル２３０ａを介して反応室２０１内に供給する。 (Second film formation step (S5))
When the discharge of disilane gas from the reaction chamber 201 is completed after a predetermined time has elapsed, the valves 272c and 273c are opened, the silane gas as the second silicon-containing gas whose flow rate is adjusted by the mass flow controller 271b, and the mass flow controller 273b. The nitrogen gas whose flow rate has been adjusted is supplied into the reaction chamber 201 through the first gas supply pipe 270a and the first gas supply nozzle 230a.

また同時に、バルブ２７４ｃ，２７５ｃを開き、マスフローコントローラ２７４ｂにより流量調整されたホウ素含有ガスとしての三塩化ホウ素ガスと、マスフローコントローラ２７５ｂにより流量調整された窒素ガスとを、第２ガス供給管２７０ｂ及び第２ガス供給ノズル２３０ｂを介して反応室２０１内に供給する。 At the same time, the valves 274c and 275c are opened, and boron trichloride gas as a boron-containing gas whose flow rate is adjusted by the mass flow controller 274b and nitrogen gas whose flow rate is adjusted by the mass flow controller 275b are supplied to the second gas supply pipe 270b and the second gas supply pipe 270b. The gas is supplied into the reaction chamber 201 through the two gas supply nozzle 230b.

反応室２０１内に供給されたガス（シランガス、三塩化ホウ素ガス及び窒素ガス）は、インナーチューブ２０４内で混合して下方から上方へと流れ、インナーチューブ２０４とアウターチューブ２０５との隙間によって形成される筒状空間２５０内を上方から下方へ流れた後、ガス排気管２３１からプロセスチューブ２０３外へと排出される。シランガス及び三塩化ホウ素ガスが反応室２０１内を通過する際にウエハ２００の表面に接触することで、ホウ素含有アモルファスシリコン膜がウエハ２００上に形成される。 Gases (silane gas, boron trichloride gas, and nitrogen gas) supplied into the reaction chamber 201 are mixed in the inner tube 204 and flow upward from below, and are formed by a gap between the inner tube 204 and the outer tube 205. After flowing from above to below in the cylindrical space 250, the gas is exhausted from the gas exhaust pipe 231 to the outside of the process tube 203. When the silane gas and boron trichloride gas pass through the reaction chamber 201, the boron-containing amorphous silicon film is formed on the wafer 200 by contacting the surface of the wafer 200.

なお、本実施形態では、第２の成膜工程（Ｓ５）を実施する前に第１の成膜工程（Ｓ３）を予め実施し、ウエハ２００表面に形成されたＳｉＯ_２膜を、アモルファスシリコンからなるシード層にて覆うようにしている。シード層は、ウエハ２００上に供給されるジシランガス中のシリコン原子を、結晶核として形成させ易くするため、ウエハ２００上へのガス供給を開始した後、ホウ素含有アモルファスシリコン膜の成長が開始される迄の時間（成長遅れ時間）が短縮される。すなわち、ウエハ２００上へボロン含有アモルファスシリコン膜が成長し易くなる。 In the present embodiment, the first film formation step (S3) is performed in advance before the second film formation step (S5) is performed, and the SiO ₂ film formed on the surface of the wafer 200 is made of amorphous silicon. Is covered with a seed layer. In order to facilitate the formation of silicon atoms in the disilane gas supplied onto the wafer 200 as crystal nuclei, the seed layer starts the growth of the boron-containing amorphous silicon film after the gas supply onto the wafer 200 is started. Time (growth delay time) is shortened. That is, the boron-containing amorphous silicon film is easily grown on the wafer 200.

（降温及び大気圧復帰工程（Ｓ６））
所定の時間が経過して所望の膜厚のホウ素含有アモルファスシリコン膜がウエハ２００上に形成されたら、バルブ２７２ｃ，２７４ｃを閉じ、反応室２０１内へのシランガス及び三塩化ホウ素ガスの供給を停止すると共に、反応室２０１内の残留ガスをガス排気管２３１から排気する。そして、ヒータ２０６への通電を停止して、反応室２０１内及びウエハ２００を所定温度にまで降温させる。また、バルブ２７３ｃ，２７５ｃを開けたままとすることで、反応室２０１内からの残留ガスの排出を促すと共に、反応室２０１内の雰囲気を窒素ガスに置換し、更にＡＰＣバルブ２４２の開度を調整することで、反応室２０１内の圧力を大気圧に復帰させる。また、ウエハ２００の回転を停止させる。 (Temperature drop and atmospheric pressure return step (S6))
After a predetermined time has elapsed and a boron-containing amorphous silicon film having a desired film thickness is formed on the wafer 200, the valves 272c and 274c are closed, and the supply of silane gas and boron trichloride gas into the reaction chamber 201 is stopped. At the same time, the residual gas in the reaction chamber 201 is exhausted from the gas exhaust pipe 231. Then, energization of the heater 206 is stopped, and the temperature in the reaction chamber 201 and the wafer 200 is lowered to a predetermined temperature. Further, by leaving the valves 273c and 275c open, the exhaust of the residual gas from the reaction chamber 201 is promoted, the atmosphere in the reaction chamber 201 is replaced with nitrogen gas, and the opening degree of the APC valve 242 is further increased. By adjusting, the pressure in the reaction chamber 201 is returned to atmospheric pressure. Further, the rotation of the wafer 200 is stopped.

（ウエハ搬出工程（Ｓ７））
続いて、ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９を下降させて、マニホールド２０９の下端を開口させるとともに、処理済のウエハ２００を保持したボート２１７を下降させて、反応室２０１から引き出す（ボートアンローディング）。この際、バルブ２７３ｃ，２７５ｃは開けたままとし、反応容器内に窒素ガスを常に流しておくことが好ましい。また、ウエハ搬出工程（Ｓ７）においても、真空ポンプ２４６による真空排気は
継続させたままとし、ＡＰＣバルブ２４２の開度を調整して反応室２０１内の圧力を制御することが好ましい。そして、搬出したボート２１７から、処理済のウエハ２００を取り出して（ウエハディスチャージ）、本実施形態にかかる基板処理工程を終了する。 (Wafer unloading step (S7))
Subsequently, the seal cap 219 is lowered by the boat elevator 115 to open the lower end of the manifold 209 and the boat 217 holding the processed wafers 200 is lowered and pulled out from the reaction chamber 201 (boat unloading). At this time, it is preferable that the valves 273c and 275c are kept open and nitrogen gas is always allowed to flow into the reaction vessel. Also, in the wafer unloading step (S7), it is preferable that the vacuum pump 246 is kept evacuated and the opening of the APC valve 242 is adjusted to control the pressure in the reaction chamber 201. Then, the processed wafer 200 is taken out from the unloaded boat 217 (wafer discharge), and the substrate processing process according to the present embodiment is completed.

なお、本実施形態に係る第１の成膜工程（Ｓ３）の処理条件としては、
処理温度：３５０〜４５０℃、
ジシランガス供給流量：１〜５００ｓｃｃｍ
処理圧力：１０〜１３３０Ｐａ
が例示される。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上に例えば１ｎｍ以下の膜厚のシード層が形成される。 In addition, as processing conditions of the 1st film-forming process (S3) which concerns on this embodiment,
Process temperature: 350-450 degreeC,
Disilane gas supply flow rate: 1 to 500 sccm
Processing pressure: 10-1330Pa
Is exemplified. By keeping each processing condition constant at a certain value within each range, a seed layer having a thickness of, for example, 1 nm or less is formed on the wafer 200.

また、本実施形態に係る第２の成膜工程（Ｓ５）の処理条件としては、
処理温度：３５０〜４５０℃、
シランガス供給流量：５０〜２０００ｓｃｃｍ
５％希釈三塩化ホウ素ガス：１〜５００ｓｃｃｍ
処理圧力：１０〜１３３０Ｐａ
が例示される。なお、三塩化ホウ素ガスの希釈度及び供給流量は、ボロン含有アモルファスシリコン膜中における目的とするボロン含有濃度に応じて適宜変更される。 In addition, as the processing conditions of the second film forming step (S5) according to the present embodiment,
Process temperature: 350-450 degreeC,
Silane gas supply flow rate: 50 to 2000 sccm
5% diluted boron trichloride gas: 1 to 500 sccm
Processing pressure: 10-1330Pa
Is exemplified. The dilution degree and supply flow rate of boron trichloride gas are appropriately changed according to the target boron-containing concentration in the boron-containing amorphous silicon film.

（４）本実施形態に係る効果
本発明によれば、以下に示す１つまたは複数の効果を奏する。 (4) Effects according to the present embodiment According to the present invention, the following one or more effects are achieved.

（ａ）本実施形態によれば、第２の成膜工程（Ｓ５）を実施する前に第１の成膜工程（Ｓ３）を予め実施し、ウエハ２００表面に形成されたＳｉＯ_２膜を、アモルファスシリコンからなるシード層にて覆うようにしている。シード層は、ウエハ２００上に供給されるジシランガス中のシリコン原子を結晶核として形成させ易くする。このため、ウエハ２００上へのガス供給を開始してから、ホウ素含有アモルファスシリコン膜の成長が開始される迄の時間（成長遅れ時間）を短縮することが可能となる。すなわち、ウエハ２００上へボロン含有アモルファスシリコン膜が成長し易くなり、基板処理の生産性を向上させることが出来る。 (A) According to the present embodiment, the first film formation step (S3) is performed in advance before the second film formation step (S5), and the SiO ₂ film formed on the surface of the wafer 200 is The seed layer is made of amorphous silicon. The seed layer facilitates the formation of silicon atoms in the disilane gas supplied onto the wafer 200 as crystal nuclei. For this reason, it is possible to shorten the time (growth delay time) from the start of the gas supply onto the wafer 200 to the start of the growth of the boron-containing amorphous silicon film. That is, the boron-containing amorphous silicon film can be easily grown on the wafer 200, and the substrate processing productivity can be improved.

（ｂ）本実施形態によれば、ジシランガスを第１ガス供給ノズル２３０ａから供給し、三塩化ホウ素ガスを第２ガス供給ノズル２３０ｂから供給するようにしている。すなわち、ジシランガスと三塩化ホウ素ガスとを別のノズルから供給するようにし、ノズル内で混合させないようにしている。これにより、ノズル内においてジシランガスと三塩化ホウ素ガスとが反応して消費されたり、ノズル内に薄膜が形成されたりすることを抑制できる。また、ノズル内に形成された薄膜が剥離することによる異物の発生を抑制でき、異物が反応室２０１内に進入することによる基板処理の品質低下を抑制できる。 (B) According to the present embodiment, disilane gas is supplied from the first gas supply nozzle 230a, and boron trichloride gas is supplied from the second gas supply nozzle 230b. That is, disilane gas and boron trichloride gas are supplied from separate nozzles, and are not mixed in the nozzles. Thereby, it can suppress that disilane gas and boron trichloride gas react and are consumed in a nozzle, or a thin film is formed in a nozzle. In addition, the generation of foreign matters due to peeling of the thin film formed in the nozzle can be suppressed, and the deterioration of the substrate processing quality due to the foreign matters entering the reaction chamber 201 can be suppressed.

（ｃ）本実施形態によれば、上述のような温度範囲で成膜を行うことで、形成する膜を、多結晶膜ではなくアモルファス膜とすることできる。そして、形成したアモルファス膜をその後にアニール（熱処理）して結晶化（多結晶膜化）させることで、ウエハ２００上にはじめから多結晶膜を形成する場合に比べ、形成する薄膜の表面をより平坦化させることができる。 (C) According to the present embodiment, the film to be formed can be an amorphous film instead of a polycrystalline film by performing film formation in the temperature range as described above. Then, the formed amorphous film is annealed (heat treatment) and then crystallized (polycrystalline film), so that the surface of the thin film to be formed can be formed more than when a polycrystalline film is formed on the wafer 200 from the beginning. It can be flattened.

（ｄ）本実施形態に係るホウ素含有アモルファスシリコン膜は、ホウ素含有ポリシリコン膜に比べて、より低温で形成することができる。これにより、成膜処理を連続して行う場合（多層成膜を行う場合）において、次の層への不純物の拡散（オートドープ）を抑制することができる。例えば、上述の基板処理工程にてホウ素含有アモルファスシリコン膜を形成し、その上に添加物なしのアモルファスシリコン膜等を連続して成膜する場合、ホウ
素含有アモルファスシリコン膜から次層（添加物なしのアモルファスシリコン膜）へのホウ素の拡散（オートドープ）を抑制することが出来る。 (D) The boron-containing amorphous silicon film according to this embodiment can be formed at a lower temperature than the boron-containing polysilicon film. Thereby, in the case where the film formation process is performed continuously (when the multilayer film formation is performed), it is possible to suppress the diffusion (auto-doping) of impurities to the next layer. For example, when a boron-containing amorphous silicon film is formed in the above-described substrate processing step and an amorphous silicon film without an additive is continuously formed thereon, the next layer (without an additive) is formed from the boron-containing amorphous silicon film. Boron diffusion (auto-doping) into the amorphous silicon film can be suppressed.

（ｅ）本実施形態に係る基板処理工程を実施することで、その後に行う成膜の成長遅れ時間を短縮させることが可能な状態とすることが出来る。すなわち、本実施形態に係る基板処理工程を実施して、基板上に予めシード層を形成させておくことで、その後に形成するアモルファスシリコン膜の成長遅れ時間を短縮させることが可能となる。 (E) By performing the substrate processing process according to the present embodiment, it is possible to reduce the growth delay time of the subsequent film formation. That is, by performing the substrate processing step according to the present embodiment and previously forming the seed layer on the substrate, it is possible to reduce the growth delay time of the amorphous silicon film to be formed thereafter.

（ｆ）本実施形態に係る基板処理工程を実施することで、反応室２０１の内壁、ボート３０の表面、断熱板２１６の表面等の状態を、その後に行う成膜の成長遅れ時間を短縮させることが可能な状態とすることが出来る。すなわち、本実施形態に係る基板処理工程を実施して、反応室２０１の内壁等にホウ素含有アモルファスシリコン膜を付着させておくことで、その後に形成するアモルファスシリコン膜の成長遅れ時間を短縮させることが可能となる。 (F) By carrying out the substrate processing step according to the present embodiment, the growth delay time of the subsequent film formation is shortened for the inner wall of the reaction chamber 201, the surface of the boat 30, the surface of the heat insulating plate 216, etc. Can be made possible. That is, by performing the substrate processing step according to the present embodiment and attaching the boron-containing amorphous silicon film to the inner wall or the like of the reaction chamber 201, the growth delay time of the amorphous silicon film to be formed thereafter can be shortened. Is possible.

図３は、反応室２０１内壁の状態に応じてウエハ２００上への薄膜の成膜開始時間が変化する様子を示すグラフ図である。図３の横軸はガス供給開始からの経過時間（成長遅れ時間）を示し、縦軸はウエハ２００上に成膜されたホウ素添加アモルファスシリコンの膜厚を示している。図３に示す実施例１では、ウエハ２００上への成膜を行う前に、上述の基板処理工程を実施して反応室２０１の内壁等にホウ素含有アモルファスシリコン膜を予め付着させている。また、比較例１では、ウエハ２００上への成膜を行う前に、反応室２０１の内壁等に添加物のないアモルファスシリコン膜を予め付着させている。また、比較例２では、ウエハ２００上への成膜を行う前に、反応室２０１の内壁等にリン含有アモルファスシリコン膜を予め付着させている。 FIG. 3 is a graph showing how the film formation start time of the thin film on the wafer 200 changes in accordance with the state of the inner wall of the reaction chamber 201. The horizontal axis in FIG. 3 represents the elapsed time (growth delay time) from the start of gas supply, and the vertical axis represents the film thickness of the boron-added amorphous silicon film formed on the wafer 200. In Example 1 shown in FIG. 3, before the film formation on the wafer 200, the above-described substrate processing step is performed to deposit a boron-containing amorphous silicon film on the inner wall of the reaction chamber 201 in advance. In Comparative Example 1, an amorphous silicon film having no additive is attached in advance to the inner wall of the reaction chamber 201 before film formation on the wafer 200. In Comparative Example 2, a phosphorus-containing amorphous silicon film is attached in advance to the inner wall of the reaction chamber 201 before film formation on the wafer 200.

図３に示すように、上述の基板処理工程を実施して反応室２０１の内壁等にホウ素含有アモルファスシリコン膜を予め付着させておくことで、ウエハ２００上への薄膜の成膜が最も早く開始されている（成長遅れ時間を短縮できている）ことが分かる（実施例１）。これは、ホウ素含有アモルファスシリコン膜から放出されたホウ素成分が、ウエハ２００上への薄膜形成の触媒要素となるためである。また、反応室２０１の内壁等にリン含有アモルファスシリコン膜が付着させていると、ウエハ２００上への薄膜の成膜が遅れてしまう（成長遅れ時間が増大してしまう）ことが分かる。これは、リン含有アモルファスシリコン膜から放出されたリン成分が、ウエハ２００上への薄膜形成の阻害要因となるためである。 As shown in FIG. 3, by carrying out the above-mentioned substrate processing step and depositing a boron-containing amorphous silicon film on the inner wall of the reaction chamber 201 in advance, the thin film formation on the wafer 200 starts the earliest. It can be seen that the growth delay time can be shortened (Example 1). This is because the boron component released from the boron-containing amorphous silicon film serves as a catalyst element for forming a thin film on the wafer 200. Further, it can be seen that when a phosphorus-containing amorphous silicon film is adhered to the inner wall of the reaction chamber 201, the deposition of the thin film on the wafer 200 is delayed (growth delay time is increased). This is because the phosphorus component released from the phosphorus-containing amorphous silicon film becomes an obstacle to the formation of a thin film on the wafer 200.

（ｇ）本実施形態によれば、第１の成膜工程（Ｓ３）と第２の成膜工程（Ｓ５）との間にパージ工程（Ｓ４）を実施する。これにより、第１の成膜工程（Ｓ３）を実施することで反応室２０１内に供給されたジシランガスを反応室２０１内から確実に排出でき、第２の成膜工程（Ｓ５）で供給された三塩化ホウ素ガスと反応室２０１内に残留しているジシランガスとの反応室２０１内での混合を回避できる。そして、ホウ素成分の触媒効果による不要な気相反応を回避でき、反応室２０１内における異物の発生を抑制できる。 (G) According to the present embodiment, the purge process (S4) is performed between the first film forming process (S3) and the second film forming process (S5). Thereby, the disilane gas supplied into the reaction chamber 201 can be surely discharged from the reaction chamber 201 by performing the first film forming step (S3), and is supplied in the second film forming step (S5). Mixing of boron trichloride gas and disilane gas remaining in the reaction chamber 201 in the reaction chamber 201 can be avoided. And the unnecessary gas phase reaction by the catalytic effect of a boron component can be avoided, and the generation | occurrence | production of the foreign material in the reaction chamber 201 can be suppressed.

（ｈ）本実施形態によれは、第１の成膜工程（Ｓ３）において、シランガスではなくジシランガスを用いている。そのため反応室２０１内を上述のように低温に保ったまま、シード層の形成を短時間で行うことが可能となる。なお、第１の成膜工程（Ｓ３）においてシランガスを用いることとすると、シード層の形成速度が低下してしまったり、シード層の形成開始までの時間（成長遅れ時間）が増大してしまったり、シード層の形成を行えなかったりする場合がある。また、シランガスを用いても、反応室２０１内の温度をより高温とすることでシード層の形成は可能となるが、その場合、第２の成膜工程（Ｓ５）により形成する膜がアモルファス膜とならずに多結晶膜となってしまう場合がある。 (H) According to this embodiment, disilane gas is used instead of silane gas in the first film forming step (S3). Therefore, the seed layer can be formed in a short time while keeping the inside of the reaction chamber 201 at a low temperature as described above. If silane gas is used in the first film formation step (S3), the formation speed of the seed layer decreases, or the time until the start of formation of the seed layer (growth delay time) increases. In some cases, the seed layer cannot be formed. Even if silane gas is used, the seed layer can be formed by increasing the temperature in the reaction chamber 201. In this case, the film formed in the second film formation step (S5) is an amorphous film. May result in a polycrystalline film.

＜本発明の他の実施形態＞
本実施形態は、シード層を形成する際に、反応室２０１内に更に三塩化ホウ素ガスを供給する点が上述の実施形態と異なる。 <Other Embodiments of the Present Invention>
This embodiment is different from the above-described embodiment in that boron trichloride gas is further supplied into the reaction chamber 201 when the seed layer is formed.

すなわち、本実施形態に係る第１の成膜工程（Ｓ３）では、バルブ２７１ｃ，２７３ｃを開き、マスフローコントローラ２７１ｂにより流量調整された第１のシリコン含有ガスとしてのジシランガスと、マスフローコントローラ２７３ｂにより流量調整された窒素ガスとを、第１シリコン含有ガス供給管２７１、第１ガス供給管２７０ａ及び第１ガス供給ノズル２３０ａを介して反応室２０１内に供給する。 That is, in the first film forming step (S3) according to the present embodiment, the valves 271c and 273c are opened, and the flow rate is adjusted by the disilane gas as the first silicon-containing gas whose flow rate is adjusted by the mass flow controller 271b and the mass flow controller 273b. The nitrogen gas thus supplied is supplied into the reaction chamber 201 through the first silicon-containing gas supply pipe 271, the first gas supply pipe 270 a and the first gas supply nozzle 230 a.

反応室２０１内に供給されたガス（ジシランガス、三塩化ホウ素ガス及び窒素ガス）は、インナーチューブ２０４内で混合して下方から上方へと流れ、インナーチューブ２０４とアウターチューブ２０５との隙間によって形成される筒状空間２５０内を上方から下方へ流れた後、ガス排気管２３１からプロセスチューブ２０３外へと排出される。ジシランガス及び三塩化ホウ素ガスが反応室２０１内を通過する際にウエハ２００の表面に接触することで、アモルファスシリコンで構成されるシード層がウエハ２００上に形成される。 Gases (disilane gas, boron trichloride gas and nitrogen gas) supplied into the reaction chamber 201 are mixed in the inner tube 204 and flow upward from below, and are formed by a gap between the inner tube 204 and the outer tube 205. After flowing from above to below in the cylindrical space 250, the gas is exhausted from the gas exhaust pipe 231 to the outside of the process tube 203. When the disilane gas and boron trichloride gas pass through the reaction chamber 201, the seed layer made of amorphous silicon is formed on the wafer 200 by contacting the surface of the wafer 200.

本実施形態においても、第２の成膜工程（Ｓ５）を実施する前にウエハ２００表面に形成されたＳｉＯ_２膜をアモルファスシリコンで構成されるシード層にて覆うようにしているため、上述の実施形態と同様の効果を奏する。 Also in the present embodiment, the SiO ₂ film formed on the surface of the wafer 200 is covered with the seed layer made of amorphous silicon before the second film forming step (S5) is performed. The same effect as the embodiment is achieved.

また、本実施形態によれば、第１の成膜工程（Ｓ３）において三塩化ホウ素ガスを供給していることから、三塩化ホウ素ガスに含まれるホウ素成分の触媒効果により、第２の成膜工程（Ｓ５）で形成するホウ素含有アモルファスシリコン膜の成長遅れ時間を更に短縮させることができる。すなわちホウ素成分が、第２の成膜工程（Ｓ５）でウエハ２００上に供給されるジシランガス中のシリコン原子を結晶核として形成させ易くするため、ホウ素含有アモルファスシリコン膜の形成を容易とすることができる。 In addition, according to the present embodiment, since the boron trichloride gas is supplied in the first film formation step (S3), the second film formation is performed due to the catalytic effect of the boron component contained in the boron trichloride gas. The growth delay time of the boron-containing amorphous silicon film formed in the step (S5) can be further shortened. That is, the boron component facilitates the formation of the boron-containing amorphous silicon film because the silicon atoms in the disilane gas supplied onto the wafer 200 in the second film formation step (S5) are easily formed as crystal nuclei. it can.

但し、本実施形態においては、第１の成膜工程（Ｓ３）で三塩化ホウ素ガスを供給しない上述の実施形態に比べ、処理圧力をより低圧にしたり、処理温度をより低温化させたりすることが好ましい。処理圧力をより低圧にしたり、処理温度をより低温化させたりしなければ、形成する膜がアモルファス膜ではなく多結晶膜となってしまう場合がある。また、形成する膜の表面の平坦性が低下（表面モフォロジが悪化）したり、気相反応による反応室２０１内における異物の増大を招いたりする場合がある。なお、処理圧力をより低圧にしたり、処理温度をより低温化させたりすることにより、ホウ素含有アモルファスシリコン膜の成長速度が低下する場合もある。 However, in the present embodiment, the processing pressure is made lower or the processing temperature is made lower than in the above-described embodiment in which the boron trichloride gas is not supplied in the first film forming step (S3). Is preferred. If the processing pressure is not lowered or the processing temperature is not lowered, the formed film may be a polycrystalline film instead of an amorphous film. Further, the flatness of the surface of the film to be formed may be deteriorated (surface morphology is deteriorated), or foreign substances in the reaction chamber 201 may be increased due to a gas phase reaction. Note that the growth rate of the boron-containing amorphous silicon film may be lowered by lowering the processing pressure or lowering the processing temperature.

＜本発明の更に他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。 <Still another embodiment of the present invention>
As mentioned above, although embodiment of this invention was described concretely, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, It can change variously in the range which does not deviate from the summary.

例えば、上述の実施形態ではホウ素含有ガスとして三塩化ホウ素ガスを用いたが、本発明はこれに限らず、ホウ素含有ガスとしてジボラン（Ｂ_２Ｈ_６）ガス等を用いてもよい。但し、ジボランガスは三塩化ホウ素ガスと比べてより低温にて分解し易い性質を持つ。そ
の為、ホウ素含有ガスとしてジボラン（Ｂ_２Ｈ_６）ガスを用いた場合、ガス供給経路の上流側、すなわち反応室２０１の下方にてガス分解が生じやすくなり、ウエハ２００上に形成されるホウ素含有シリコンアモルファス膜の面内における膜厚及び膜質均一性や、ウエハ２００間における膜厚及び膜質均一性が低下してしまう場合もある。その為、ホウ素含有ガスとしては、分解温度の比較的高い三塩化ホウ素ガス等を用いることが好ましい。 For example, although boron trichloride gas is used as the boron-containing gas in the above-described embodiment, the present invention is not limited to this, and diborane (B ₂ H ₆ ) gas or the like may be used as the boron-containing gas. However, diborane gas tends to decompose at a lower temperature than boron trichloride gas. Therefore, when diborane (B ₂ H ₆ ) gas is used as the boron-containing gas, gas decomposition tends to occur on the upstream side of the gas supply path, that is, below the reaction chamber 201, and boron formed on the wafer 200. In some cases, the film thickness and film quality uniformity within the surface of the contained silicon amorphous film, and the film thickness and film quality uniformity between the wafers 200 may decrease. Therefore, it is preferable to use boron trichloride gas having a relatively high decomposition temperature as the boron-containing gas.

上述の実施形態では、第１ガス供給ノズル２３０ａや第２ガス供給ノズル２３０ｂをそれぞれ１本ずつ設けるようにしていたが、本発明は係る形態に限定されない。例えば、第１ガス供給ノズル２３０ａや第２ガス供給ノズル２３０ｂをそれぞれ複数本ずつ設けるようにし、そのときの各ノズルの長さを互いに異ならせるようにしてもよい。ウエハ２００保持領域内の高さの異なる複数箇所からガスを供給するようにすれば、ガスの分解や消費によるローディング効果の発生を抑制でき、ウエハ２００間の膜厚、膜質均一性を向上させることが可能となる。 In the above-described embodiment, one each of the first gas supply nozzle 230a and the second gas supply nozzle 230b is provided, but the present invention is not limited to such a form. For example, a plurality of first gas supply nozzles 230a and a plurality of second gas supply nozzles 230b may be provided, and the lengths of the nozzles at that time may be different from each other. If the gas is supplied from a plurality of locations having different heights in the wafer 200 holding region, the loading effect due to the decomposition and consumption of the gas can be suppressed, and the film thickness and film quality uniformity between the wafers 200 can be improved. Is possible.

上述の実施形態では、ジシランガスを第１ガス供給ノズル２３０ａから供給し、三塩化ホウ素ガスを第２ガス供給ノズル２３０ｂから供給するようにしていたが、本実施形態は係る形態に限定されず、同一のガス供給ノズルから供給するようにしてもよい。また、ジシランガスとシランガスを第１ガス供給ノズル２３０ａから供給するようにしていたが、それぞれ別のガス供給ノズルから供給するようにしてもよく、ジシランガスを第２ガス供給ノズル２３０ｂから供給するようにしてもよい。また不活性ガスは他のガス供給ノズルから供給するようにしてもよい。なお、不活性ガスとしては窒素ガスに限らず、ＡｒガスやＨｅガス等の他の希ガスを用いてもよい。 In the above-described embodiment, the disilane gas is supplied from the first gas supply nozzle 230a and the boron trichloride gas is supplied from the second gas supply nozzle 230b. However, the present embodiment is not limited to this form and is the same. You may make it supply from this gas supply nozzle. Further, although the disilane gas and the silane gas are supplied from the first gas supply nozzle 230a, they may be supplied from different gas supply nozzles, or the disilane gas may be supplied from the second gas supply nozzle 230b. Also good. The inert gas may be supplied from another gas supply nozzle. The inert gas is not limited to nitrogen gas, and other rare gases such as Ar gas and He gas may be used.

＜本発明の好ましい態様＞
次に、本発明の好ましい態様を付記する。 <Preferred embodiment of the present invention>
Next, preferred embodiments of the present invention will be additionally described.

本発明の一態様によれば、
反応室内に基板を搬入する搬入工程と、
前記反応室内にシリコン含有ガスを供給し前記基板上にシード層を形成する第１の成膜工程と、
前記反応室内にシリコン含有ガスとホウ素含有ガスとを供給し前記シード層上にホウ素含有アモルファスシリコン膜を形成する第２の成膜工程と、
前記反応室内から基板を搬出する搬出工程と、を有する
半導体装置の製造方法が提供される。 According to one aspect of the invention,
A loading step of loading the substrate into the reaction chamber;
A first film forming step of supplying a silicon-containing gas into the reaction chamber to form a seed layer on the substrate;
Supplying a silicon-containing gas and a boron-containing gas into the reaction chamber to form a boron-containing amorphous silicon film on the seed layer;
There is provided a semiconductor device manufacturing method including an unloading step of unloading a substrate from the reaction chamber.

好ましくは、
前記第２の成膜工程において、前記反応室内へのシリコン含有ガスの供給と、前記反応室内へのシリコン含有ガスの供給とを、異なるガス供給ノズルを用いて行う。 Preferably,
In the second film forming step, the supply of the silicon-containing gas into the reaction chamber and the supply of the silicon-containing gas into the reaction chamber are performed using different gas supply nozzles.

また好ましくは、
前記第１の成膜工程と前記第２の成膜工程との間に、前記反応室内に残留しているシリコン含有ガスを排気するパージ工程を有する。 Also preferably,
Between the first film forming step and the second film forming step, there is a purge step for exhausting the silicon-containing gas remaining in the reaction chamber.

また好ましくは、
前記第１の成膜工程において、前記反応室内にシリコン含有ガスとホウ素含有ガスとを供給する。 Also preferably,
In the first film formation step, a silicon-containing gas and a boron-containing gas are supplied into the reaction chamber.

また好ましくは、形成したホウ素含有アモルファスシリコン膜を熱処理してホウ素含有ポリシリコン膜を形成する熱処理工程を有する。 Preferably, the method further includes a heat treatment step of heat-treating the formed boron-containing amorphous silicon film to form a boron-containing polysilicon film.

また好ましくは、
前記第１の成膜工程において前記反応室内に供給するシリコン含有ガスはジシランガスであり、
前記第２の成膜工程において前記反応室内に供給するシリコン含有ガスはシランガスであり、
前記第２の成膜工程において前記反応室内に供給するホウ素含有ガスは三塩化ホウ素ガス又はジボランガスである。 Also preferably,
The silicon-containing gas supplied into the reaction chamber in the first film formation step is disilane gas,
The silicon-containing gas supplied into the reaction chamber in the second film formation step is a silane gas,
The boron-containing gas supplied into the reaction chamber in the second film forming step is boron trichloride gas or diborane gas.

本発明の他の態様によれば、
基板を処理する反応室と、
前記反応室内にシリコン含有ガスとホウ素含有ガスとを供給するガス供給系と、
前記反応室内を排気する排気系と、
前記ガス供給系が前記反応室内にシリコン含有ガスを供給し前記基板上にシード層を形成し、前記ガス供給系が前記反応室内にシリコン含有ガスとホウ素含有ガスとを供給し前記シード層上にホウ素含有アモルファスシリコン膜を形成するように制御するコントローラと、を有する
基板処理装置が提供される。 According to another aspect of the invention,
A reaction chamber for processing the substrate;
A gas supply system for supplying a silicon-containing gas and a boron-containing gas into the reaction chamber;
An exhaust system for exhausting the reaction chamber;
The gas supply system supplies a silicon-containing gas into the reaction chamber to form a seed layer on the substrate, and the gas supply system supplies a silicon-containing gas and a boron-containing gas into the reaction chamber to form a seed layer on the seed layer. And a controller that controls to form a boron-containing amorphous silicon film.

１０１基板処理装置
２００ウエハ（基板）
２０１反応室 101 substrate processing apparatus 200 wafer (substrate)
201 reaction chamber

Claims

A loading step of loading the substrate into the reaction chamber;
A first film forming step of supplying a silicon-containing gas into the reaction chamber to form a seed layer on the substrate;
Supplying a silicon-containing gas and a boron-containing gas into the reaction chamber to form a boron-containing amorphous silicon film on the seed layer;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: an unloading step of unloading the substrate from the reaction chamber.

A reaction chamber for processing the substrate;
A gas supply system for supplying a silicon-containing gas and a boron-containing gas into the reaction chamber;
An exhaust system for exhausting the reaction chamber;
The gas supply system supplies a silicon-containing gas into the reaction chamber to form a seed layer on the substrate, and the gas supply system supplies a silicon-containing gas and a boron-containing gas into the reaction chamber to form a seed layer on the seed layer. And a controller that controls to form a boron-containing amorphous silicon film.