JP2012019095A - 半導体装置の製造方法および基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｓｉウエハなどの基板にＳｉ、ＳｉＧｅなどの半導体膜を選択成長にて成膜する際の、膜形状を平坦化させる。
【解決手段】絶縁体面間に半導体面が露出された第一基板の対向面に絶縁体面が露出された第二基板を配置した状態で反応室内へ搬送する第一工程と、前記反応室内を加熱するとともに前記反応室内へ少なくともシリコン含有ガスと該シリコン含有ガスとは異なる塩素含有ガスとを供給して、少なくとも前記第一基板の半導体面に選択的に平坦な表面を有するシリコン含有膜を形成する第二工程と、を有する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、半導体装置の製造方法および基板処理装置に係る。

シリコン（Ｓｉ）ウエハなどの基板であって、絶縁体面間に半導体面が露出された基板の半導体面に、シリコン（Ｓｉ）、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）などのエピタキシャル膜を選択成長にて成膜することが行われている。基板処理装置、例えば、ホットウォール型ＣＶＤ装置を用いてエピタキシャル膜の選択成長を行う場合、先ずシリコン（Ｓｉ）ウエハ等の基板を反応炉へ搬入後、目標となる成膜温度まで加熱・降温を行う。反応炉が目標温度に達した後、反応炉内およびウエハ面内の温度を安定させるため、安定時間を十分とる。その後、原料ガスを供給し、シリコン（Ｓｉ）やシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）などのエピタキシャル膜の成膜を選択成長にて行う。

従来、選択成長を確実に行わせるために、成膜しようとする基板の直上に配置される基板の裏面（対向面）をシリコン（Ｓｉ）系にしている。例えば、特許文献１のものでは、基板の裏面をポリシリコン（Ｐｏｌｙ Ｓｉ）等のシリコン（Ｓｉ）系にする場合、シリコン（Ｓｉ）、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）の選択成長前に、裏面の自然酸化膜を除去する基板の作製工程で、基板をウエット洗浄またはドライクリーニングすることにより、基板裏面のシリコン（Ｓｉ）を露出させる。しかる後に、エピタキシャル膜の成膜を選択成長させている。

また、基板の裏面（対向面）のシリコン（Ｓｉ）を露出させたくない場合には、特許文献２にあるように、本来のピッチの倍のピッチでダミー基板をボートに挿入し、このボートを反応炉に搬入してダミー基板に予めポリシリコン（Ｐｏｌｙ Ｓｉ）膜を形成する。ポリシリコン（Ｐｏｌｙ Ｓｉ）膜を形成したダミー基板間にプロダクト基板を挿入し、再度ボートを反応炉に搬入することでエピタキシャル膜の選択成長を行っている。

特開平５−２０６０４０号公報 特許第４３９４１２０号公報

しかし、上述したような基板の対向面がシリコン（Ｓｉ）であったり、ポリシリコン（Ｐｏｌｙ Ｓｉ）であったりする従来技術では、絶縁体面間に半導体面が露出された基板の半導体面に、選択的にシリコン（Ｓｉ）含有膜を形成する場合、シリコン（Ｓｉ）含有膜がより安定な形状になろうとするため、シリコン（Ｓｉ）のマイグレーションが起こりやすく、シリコン（Ｓｉ）含有膜の膜形状が平坦にならず、丸くなるという問題があった。この問題は、特に、１００Å程度の薄膜でのシリコン（Ｓｉ）やシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）の選択成長の場合、より顕著であった。

本発明の目的は、上述した従来技術の問題点を解消して、基板の半導体面に選択的に平坦な表面を有するシリコン含有膜を形成することが可能な半導体装置の製造方法および基板処理装置を提供するものである。

本発明の一態様によれば、絶縁体面間に半導体面が露出された第一基板の対向面に絶縁体面が露出された第二基板を配置した状態で反応室内へ搬送する第一工程と、
前記反応室内を加熱するとともに前記反応室内へ少なくともシリコン含有ガスと該シリコン含有ガスとは異なる塩素含有ガスとを供給して、少なくとも前記第一基板の半導体面に選択的に平坦な表面を有するシリコン含有膜を形成する第二工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。

本発明の他の態様によれば、表面に絶縁体面と該絶縁体面間に半導体面が形成された基板の少なくとも前記半導体面上及び裏面上に形成された酸化膜のうちの前記裏面上に形成された酸化膜を残しつつ前記半導体面上の酸化膜を除去する工程と、
前記裏面上に形成された酸化膜を残し、かつ、前記半導体面上の酸化膜が除去された前記基板を複数枚所定の間隔を設けて積載させた状態で反応室内へ搬送する工程と、
前記反応室内を加熱するとともに前記反応室内へ少なくともシリコン含有ガスと該シリコン含有ガスとは異なる塩素含有ガスとを供給して、前記複数枚の基板の半導体面に選択的にシリコン含有膜を形成する工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。

本発明の別な他の態様によれば、絶縁体面間に半導体面が露出された第一基板の対向面に絶縁体面が露出された第二基板を内部に配置し処理する反応室と、
前記反応室にシリコン含有ガスを供給する第一ガス供給系と、
前記反応室に前記シリコン含有ガスとは異なる塩素含有ガスを供給する第二ガス供給系と、
前記基板を加熱するヒータと、
絶縁体面間に半導体面が露出された第一基板の対向面に絶縁体面が露出された第二基板を配置した状態で、少なくとも前記第一基板および前記第二基板間にシリコン含有ガスと該シリコン含有ガスとは異なる塩素含有ガスとを供給して、少なくとも前記第一基板の半導体面に選択的に平坦な表面を有するシリコン含有膜を形成するように前記ヒータ及び前記第一ガス供給系、前記第二ガス供給系を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。

本発明によれば、基板の半導体面に選択的に平坦な表面を有するシリコン含有膜を確実に形成することができる。

本発明の第１の実施の形態による縦型減圧ＣＶＤ装置の全体の概略図である。 本発明の第１の実施の形態による縦型減圧ＣＶＤ装置の反応炉の概略図である。 本発明の第２の実施の形態によるプロダクトウエハの直上に絶縁体面が露出しているダミーウエハを配置する移載状況を説明するボートの概略縦断面図である。 本発明の第１の実施の形態による対向面の違いによるガス反応の概略図である。 本発明の第１の実施の形態による対向面の違いによるエピタキシャル膜の概略図である。 本発明の第２の実施の形態によるウエハ表面の酸化膜を除去し、ウエハ裏面の酸化膜を除去する酸化膜除去工程図である。 本発明の第２の実施の形態による酸化膜除去工程を実施するための基板洗浄装置を示す断面図である。 本発明の第３の実施の形態による枚葉型減圧ＣＶＤ装置の全体の概略図である。 一般的なエレベーテッドソース／ドレインが形成されたＭＯＳＦＥＴの構造を説明するための概略縦断面図である。

［発明の概要］
既に述べた通り、対向面にシリコン（Ｓｉ）系膜が露出して配置されている基板の半導体面に、選択的にシリコン含有膜を単に成長する従来の方法では、シリコン（Ｓｉ）マイグレーションが起こりやすく、シリコン含有膜の膜形状が平坦にならない。
本発明の一実施の態様によれば、第二基板における第一基板の対向面を絶縁体面とし、反応室内にシリコン（Ｓｉ）含有ガスと塩素（Ｃｌ）含有ガスとを供給するようにしている。第二基板の対向面を絶縁体面とすると、塩素（Ｃｌ）含有ガスの塩素成分によりシリコン（Ｓｉ）マイグレーションが抑制される。このようにシリコン（Ｓｉ）マイグレーションが抑制されると、反応室内で第一基板の半導体面に選択的に平坦な表面を有するＳｉ含有膜を確実に形成することが可能となる。

［半導体装置の製造方法］
以下に、本発明の半導体装置の製造方法の実施の態様について説明する。

［一実施の態様］
本発明の一実施の態様の半導体装置の製造方法は、絶縁体面間に半導体面が露出された第一基板の対向面に絶縁体面が露出された第二基板を配置し、少なくとも前記第一基板および前記第二基板間にシリコン含有ガスと該シリコン含有ガスとは異なる塩素含有ガスとを供給して、少なくとも前記第一基板の半導体面に選択的に平坦な表面を有するシリコン含有膜を形成するものである。

第一基板は、絶縁体面が露出されている。その絶縁体面間に半導体面が露出している。第二基板は、第一基板に対向して配置され、第二基板は、第一基板の対向面に絶縁体面が露出している。第一基板および第二基板は例えばシリコン（Ｓｉ）ウエハである。絶縁体面は、例えば、酸化シリコン（Ｓｉ）材もしくは窒化シリコン（ＳｉＮ）材で形成されている。半導体面は、例えばシリコン（Ｓｉ）材で形成されている。

シリコン含有膜は、例えばシリコン（Ｓｉ）、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）などのエピタキシャル膜である。シリコン含有膜は、少なくとも前記第一基板に形成されればよいが、第一基板のみならず第二基板に形成されてもよい。この場合、第二基板に形成されるシリコン含有膜は、第一基板と同様に、第二基板の半導体面に選択的に形成される。第一基板と第二基板は、別な基板であってもよいが、同一基板であってもよい。

シリコン（Ｓｉ）含有ガスは、例えば、形成しようとするシリコン含有膜がシリコン（Ｓｉ）膜である場合には、シラン（ＳｉＨ_４）ガス若しくはジシラン（Ｓｉ_２Ｈ_６）ガス又はジクロロシランガス（ＳｉＨ_２Ｃｌ_２）である。塩素（Ｃｌ）含有ガスは、例えば、シリコン（Ｓｉ）含有ガスとは異なる塩素（Ｃｌ_２）ガス若しくは塩化水素（ＨＣｌ）ガスである。第一基板および第二基板間に供給されるガスには、この他に、希釈ガス（例えばＨ_２）等がある。シリコン（Ｓｉ）含有ガスは、例えば、形成しようとするシリコン含有膜がシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）膜である場合には、さらにゲルマン（ＧｅＨ_４）が加わる。

これによれば、第一基板および第二基板間にシリコン（Ｓｉ）含有ガスと塩素（Ｃｌ）含有ガスとが供給されると、第一基板に対向して、第一基板の対向面を絶縁膜にした第二基板が配置されているので、表面被覆率の高い塩素（Ｃｌ）成分が、第一基板の半導体面
の成長表面で塩素（Ｃｌ）終端される。このためシリコン（Ｓｉ）マイグレーションが抑制され、少なくとも第一基板の半導体面に選択的に平坦な表面を有するシリコン（Ｓｉ）含有膜を確実に形成できる。

［他の実施の態様］
本発明の他の実施の態様の半導体装置の製造方法は、第一工程と、第二工程とを有し、第一基板にシリコン（Ｓｉ）含有膜を形成する。
第一工程は、絶縁体面間に半導体面が露出された第一基板の対向面に絶縁体面が露出された第二基板を配置した状態で反応室内へ搬送するように構成されている。
第二工程は、前記反応室内を加熱するとともに前記反応室内へ少なくともシリコン含有ガスと該シリコン含有ガスとは異なる塩素含有ガスとを供給して、少なくとも前記第一基板の半導体面に選択的に平坦な表面を有するシリコン含有膜を形成するように構成されている。

シリコン含有膜は、例えばシリコン（Ｓｉ）、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）などのエピタキシャル膜である。シリコン含有膜を形成する基板は、少なくとも前記第一基板であればよく、さらにはシリコン含有膜を形成する基板面は第一基板の半導体面であればよい。従って、第二基板は第一基板の対向面に絶縁体面が露出されたダミー基板とし、第一基板を絶縁体面間に半導体面が露出されたプロダクト基板とすることができる。シリコン含有膜を、第一基板のみならず第二基板の半導体面にも形成すればより好ましい。この場合、第一基板および第二基板を同一のプロダクト基板とすることができる。
プロダクト基板は実際にＩＣ等の半導体素子が製作される基板である。ダミー基板は、プロダクト基板を挟み込むようにプロダクト基板の上下に配置されて成膜不良を防ぐための基板である。

上述した一実施の態様の半導体装置の製造方法によれば、加熱された反応室内にシリコン（Ｓｉ）含有ガスと塩素（Ｃｌ）含有ガスとが供給されると、第一基板の対向面を絶縁膜にした第二基板が配置されているので、表面被覆率の高い塩素（Ｃｌ）成分が、少なくとも第一基板の半導体面の成長表面で塩素（Ｃｌ）終端される。このためシリコン（Ｓｉ）マイグレーションが抑制され、少なくとも第一基板の半導体面に選択的に平坦な表面を有するＳｉ含有膜を確実に形成できる。

また、前記第二工程では、前記シリコン含有ガスと前記塩素含有ガスとが前記反応室内の気層中で分解して形成された物質を、少なくとも前記第二基板の裏面に吸着させるとともに、前記第一基板の半導体面に吸着させることが好ましい。
ここで、反応室内の気層中で分解されるガスは、例えば、シラン（ＳｉＨ_４）、ジシラン（Ｓｉ_２Ｈ_６）又はジクロロシランガス（ＳｉＨ_２Ｃｌ_２）、さらにはゲルマン（ＳｉＨ_４）である。反応室内の気層中で分解して形成された物質は、例えばシリコン（Ｓｉ）またはシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）である。

これによれば、分解して形成された物質を、第二基板の裏面に吸着させ、第一基板の半導体面に吸着させるので、第一基板の半導体面に選択的に平坦な表面を有するシリコン含有膜を確実に形成できる。

［別な実施の態様］
上述した実施の態様では、少なくとも第一基板にシリコン（Ｓｉ）含有膜を形成するようにしたが、さらに第二基板にシリコン（Ｓｉ）含有膜を形成するようにしてもよい。
第二基板における第一基板の対向面とは反対の反対面を、絶縁体面間に半導体面が露出されているようにする。このようにすれば、第二基板の半導体面にも選択的に平坦な表面を有するＳｉ含有膜を確実に形成できる。

［さらに別な実施の態様］
また、上述した実施の態様では、第一基板または第二基板にシリコン（Ｓｉ）含有膜を形成するようにしたが、第一基板、第二基板を同一の基板とし、この基板を複数枚、反応室内に搬送して、複数枚の基板にシリコン（Ｓｉ）含有膜を形成するようにしてもよい。

そのためには、本実施の態様は、表面に絶縁体面と該絶縁体面間に半導体面が形成された基板の少なくとも前記半導体面上及び裏面上に形成された酸化膜のうちの前記裏面上に形成された酸化膜を残しつつ前記半導体面上の酸化膜を除去する工程と、前記裏面上に形成された酸化膜を残し、かつ、前記半導体面上の酸化膜が除去された前記基板を複数枚所定の間隔を設けて積層させた状態で反応室内へ搬送する工程と、を有するようにすればよい。

これによれば、裏面上に形成された酸化膜を残した基板を複数枚積層できるので、反応室内で一度に複数枚ないし多数枚の基板の半導体面にシリコン含有膜を確実に形成できる。

［別な他の実施の態様］
また、複数枚の基板を積載させた状態で反応室内へ搬送するためには、基板保持体を用いることができる。
そのために、本実施の態様は、前述した搬送工程は、表面に絶縁体面間に半導体面が露出され、裏面に絶縁体面が露出された基板を鉛直方向に複数を所定の間隔を設けて積載して保持した基板保持体を反応室内へ搬送する工程とすることが好ましい。
これによれば、反応室内で、基板保持体で保持された複数の基板の半導体面にシリコン含有膜を形成するので、基板保持体で搬送可能な処理枚数での処理が可能となり、スループットを大幅に向上できる。

また、前記絶縁体面と前記半導体面とは、異なる高さで形成されていてもよいが、略同じ高さで形成されていると、半導体面に選択的に形成されるシリコン（Ｓｉ）含有膜は、より平坦な面を有することができる。

［基板処理装置］
上述した半導体装置の製造工程の一工程を実施するための基板処理装置の実施の態様は、次のように構成される。

（一実施の態様）
本発明の一実施の態様の基板処理装置は、反応室と、第一ガス供給系と、第二ガス供給系と、ヒータと、コントローラとを有する。

反応室は、反応容器内に形成され、反応室の内部に第一基板および第二基板を配置して、これらを処理するように構成されている。第一ガス供給系は、前記反応室にシリコン（Ｓｉ）含有ガスを供給する。第二ガス供給系は、前記反応室に前記シリコン含有ガスとは異なる塩素含有ガスを供給する。ヒータは、前記基板を処理温度まで加熱する。ヒータは、例えば抵抗加熱ヒータで構成されている。

コントローラは、絶縁体面間に半導体面が露出された第一基板の対向面に絶縁体面が露出された第二基板を配置した状態で、少なくとも前記第一基板および前記第二基板間にシリコン含有ガスと該シリコン含有ガスとは異なる塩素含有ガスとを供給して、少なくとも前記第一基板の半導体面に選択的に平坦な表面を有するシリコン含有膜を形成するように前記ヒータ及び前記第一ガス供給系、前記第二ガス供給系を制御するように構成されてい
る。

このような構成によれば、コントローラによるヒータ制御により、反応室内に配置された第一基板および第二基板が加熱される。また、第一ガス供給系、前記第二ガス供給系制御により、加熱された第一基板および第二基板間に、シリコン（Ｓｉ）含有ガスと塩素（Ｃｌ）含有ガスとが供給されると、表面被覆率の高い塩素成分が少なくとも第一基板の半導体面の成長表面でＣｌ終端されるので、Ｓｉマイグレーションが抑制され、反応室内ですくなくとも第一基板の半導体面に選択的に平坦な表面を有するＳｉ含有膜を確実に形成できる。

［具体例］
上述した本発明の一実施の態様を図面を用いてさらに具体的に説明する。

図１は、本実施の形態の半導体装置の製造工程の一工程を実施するための基板処理装置の具体例であって、ホットウォール式縦型減圧ＣＶＤ装置を説明するための概略縦断面図である。図２は、本実施の形態のホットウォール式縦型減圧ＣＶＤ装置の反応炉を説明するための概略縦断面図である。

（ホットウォール式縦型減圧ＣＶＤ装置）
図１に示すように、本実施の形態のホットウォール式縦型減圧ＣＶＤ装置１８０は、反応炉１００と、コントローラとしての制御装置１４１と、ガス供給装置１４２と、真空排気装置１４３とを備えている。反応炉１００は、反応容器１０４と、その外部に設けられたヒータ１０１と、ヒータ１０１と反応容器１０４を覆って設けられた断熱材１０２とを備えている。

反応容器１０４の側壁には、排気管１１６が取り付けられており、排気管１１６は真空排気装置１４３に接続されている。反応容器１０４を貫通してノズル１０８が設けられている。反応容器１０４の外部に、このノズル１０８に接続される供給管１１５が設けられている。供給管１１５は、ガス供給装置１４２に接続されている。ＳｉまたはＳｉＧｅの選択成長の原料ガスが、供給管１１５からノズル１０８に供給され、ノズル１０８より反応容器１０４内に導入される。反応容器１０４内に導入されたガスは、真空排気装置１４３により排気管１１６より排気される。

反応容器１０４に対して基板保持体としてのボート１０５が搬入出されるようになっている。ボート１０５の上昇により反応容器１０４内にボート１０５が搬入されると、反応容器１０４の炉口が閉じられる。ボート１０５が下降して反応容器１０４から搬出されると、ゲートバルブ１１７によって炉口を閉じられる。反応炉１００の下部に搬出されたボート１０５と、複数のウエハ１３０を収納するウエハカセット１５２との間にウエハ１３０を移載する移載機１５１が設けられている。

（反応炉）
図２に上述した反応炉１００の詳細図を示す。反応炉１００は、ベース１１２と、その上に設けられたマニホールド１１１と、反応管１０３と、反応管１０３の外部に設けられたヒータ１０１とを備えている。反応室１０９は反応管１０３の内部に形成される。ヒータ１０１により反応管１０３内部全体を加熱する。反応管１０３はマニホールド１１１の上部フランジ１１８上に設けられている。反応管１０３とマニホールド１１１とから上述した反応容器１０４が構成される。

反応管１０３を加熱するヒータ１０１は、例えば、上部ヒータ１０１ａ、中央上部ヒータ１０１ｂ、中央ヒータ１０１ｃ、中央下部ヒータ１０１ｄ、および下部ヒータ１０１ｅ
の５つの領域に分割されており、炉内の温度は制御装置１４１により制御される。なお、ヒータ１０１は分割されていなくても良い。

シールキャップ１１３上にはボート１０５が搭載されている。ボート１０５を搭載したシールキャップ１１３がベース１１２の開口１２０から搬入され、シールキャップ１１３が上昇してシールキャップ１１３によって開口１２０が閉じられるようになっている。開口１２０が閉じられると、ボート１０５が反応管１０３内に位置する。ボート１０５は回転機構１１４によって回転される。ボート１０５には複数のウエハ１３０が垂直方向に積載されて搭載されている。反応管１０３内がウエハ１３０を処理する反応室１０９となる。ボート下部のマニホールド１１１に相当する高さの部分には、断熱板１０７が搭載されている。また、シールキャップ１１３を下降して、ボート１０５を反応容器１０４から搬出した後は、ゲートバルブ１１７（図１参照）によって、ベース１１２の開口１２０が閉じられるようになっている。

反応容器１０４内に２本のノズル１０８ａ、１０８ｂがボート１０５に沿って設けられている。第１のノズル１０８ａ、第２のノズル１０８ｂはマニホールド１１１の下部から反応管１０３内に挿入される。第１のノズル１０８ａはシリコン含有ガスを供給する第一ガス供給系を構成する。第２のズル１０８ｂは前記シリコン含有ガスとは異なる塩素含有ガスを供給する第二ガス供給系を構成する。なお、キャリアガスを供給するノズルは図示省略してある。マニホールド１１１の側壁には、排気管１１６が取り付けられている。

シリコン（Ｓｉ）、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）の選択成長では、原料ガスとして、第１のノズル１０８ａよりシリコン（Ｓｉ）含有ガスが導入される。このシリコン（Ｓｉ）含有ガスとしては、シリコン（Ｓｉ）の選択成長の場合には、例えばシラン（ＳｉＨ_４）、ジシラン（Ｓｉ_２Ｈ_６）、ジクロロシラン（ＳｉＨ_２Ｃｌ_２）等が用いられる。シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）の選択成長の場合には、さらにゲルマン（ＧｅＨ_４）等のゲルマニウム（Ｇｅ）含有ガスが加えられる。

また、上記シリコン（Ｓｉ）含有ガスとゲルマニウム（Ｇｅ）含有ガス以外に選択性を持たせるため、第２のノズル１０８ｂより塩素（Ｃｌ）含有ガスも導入される。この塩素（Ｃｌ_２）含有ガスとしては、塩素（Ｃｌ_２）や塩化水素（ＨＣｌ）などが用いられる。

第１のノズル１０８ａ、第２のノズル１０８ｂより反応管１０３の頂部に導入された原料ガスは、反応管１０３内を下降し、積層された複数の基板としてのウエハ１３０を通って、反応管１０３の下部の排気管１１６より排気される。

上述したヒータ１０１を制御する温度制御部、ガス供給装置１４２を制御するガス流量制御部、真空排気装置１４３を制御する圧力制御部、回転機構１１４、ゲートバルブ１１７、移載機１５１等を制御する駆動制御部は、ホットウォール式縦型減圧ＣＶＤ装置１８０全体を制御する主制御部に電気的に接続されている。これら、温度制御部、ガス流量制御部、圧力制御部、駆動制御部は、コントローラ１４１として構成されている。

上述したようなホットウォール式縦型減圧ＣＶＤ装置によれば、ウエハカセット１５２により投入されたウエハ（Ｓｉ基板）１３０は移載機１５１によりウエハカセット１５２からボート１０５に移載される。全てのウエハ１３０の移載が完了するとボート１０５は反応容器１０４内へ搬入され、反応容器１０４内は真空排気装置１４３により減圧される。そしてヒータ１０１によりウエハ１３０を所望の温度、例えば４００℃以下に加熱し、温度が安定したところで、ガス供給装置１４２により供給管１１５、ノズル１０８を介して原料ガスを供給し、ウエハ（Ｓｉ基板）１３０上にＣＶＤ反応により、平坦な表面を有する半導体膜としてのシリコン（Ｓｉ）膜またはシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）膜を
確実に選択成長させる。

次に、第一基板の半導体面に選択的に平坦な表面を有するシリコン（Ｓｉ）含有膜が形成されるメカニズムを、第１の実施の形態として図面を用いて説明する。

［第１の実施の形態］
ここでは、第一基板としてプロダクトＳｉウエハを、第二基板として第一基板とは異なるダミーＳｉウエハを用いる場合を例示する。

図３は、本発明の一実施の形態によるボートと、ボートの複数のウエハを移載する移載機との概略説明図である。ボート１０５は、反応炉より搬出されて反応炉下部に待機されている。ボート１０５に隣接して移載機１５１が設けられる。移載機１５１は、複数枚例えば５枚のウエハ１３１を５本のツィーザ１３３にそれぞれ乗せて一度にボート１０５に移載できるようになっている。

ウエハ１３０は、プロダクトＳｉウエハ１３１とダミーＳｉウエハ１３２とから構成される。プロダクトＳｉウエハ１３１は実際にＩＣ等の半導体素子が製作されるウエハである。ダミーＳｉウエハ１３２は、プロダクトＳｉウエハ１３１とは別のウエハであって、プロダクトＳｉウエハ１３１を挟み込むようにプロダクトＳｉウエハ１３１の上下に配置され、プロダクトウエハ領域の熱が逃げないようにし、また上下から飛来する微粒子や汚染物質がプロダクトウエハに付着しないようにし、さらにガスの流れが乱れたり温度の均一性にムラが生じたりすることに起因する成膜不良を防ぐためのウエハである。
図３において、ボート１０５にはダミーＳｉウエハ１３２が一枚置きに鉛直方向に積層配置されている。移載機１５１で移載されるプロダクトＳｉウエハ１３１は、ダミーＳｉウエハ１３２の間に挿入配置される。その結果、プロダクトＳｉウエハ１３１の直上に絶縁体面が露出しているダミーＳｉウエハ１３２が配置されることになる。上記サンドイッチＳｉダミーは、プロダクトＳｉウエハをサンドイッチするので、サンドイッチダミーウエハという場合もある。

ここで、プロダクトＳｉウエハ１３１は、表面（主面）に選択成長させる半導体シリコン（Ｓｉ）面を持つシリコン（Ｓｉ）ウエハである。半導体シリコン（Ｓｉ）面は、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）または窒化シリコン（ＳｉＮ）からなる絶縁体面間に形成されている。ダミーＳｉウエハ１３２は、このプロダクトＳｉウエハ１３１の選択成長させる主面と対向させて平行に配置される。ダミーＳｉウエハ１３２として、少なくとも裏面に窒化膜（ＳｉＮ膜ないしＳＩ_３Ｎ_４膜）が露出されたダミーシリコン（Ｓｉ）ウエハが用意されている。

半導体装置の製造工程の一工程においてシリコン（Ｓｉ）含有膜を形成するには、まず、少なくとも一つのプロダクトＳｉウエハを、このプロダクトＳｉウエハとは別のダミーＳｉウエハであって、少なくとも裏面にＳｉＮ膜（ＳＩ_３Ｎ_４膜）が露出されたダミーＳｉウエハの前記裏面を、前記プロダクトＳｉウエハの選択成長させる面と対向させて配置した状態で反応室に収容する。
次に、反応室の外部に配置されたヒータで反応室内のプロダクトＳｉウエハおよびダミーＳｉウエハを加熱する。同時に反応室に処理ガス供給系から処理ガスを供給しつつ排気する。
この際、前記処理ガスが前記反応室内の気層中で分解して形成された物質を、前記ダミーウエハの裏面のＳｉＮ膜（ＳＩ_３Ｎ_４膜）に吸着させるとともに、プロダクトＳｉウエハのＳｉ表面に吸着させて、Ｓｉ表面にＳｉを含む膜を選択成長させる。

選択成長させるシリコン（Ｓｉ）含有膜を例示すれば、例えば、Ｓｉ、ＳｉＧｅの選択
成長においては、ＭＯＳＦＥＴのエレベイテッドソース／ドレインがある。

図９に、上述したエレベイテッドソース／ドレインが形成されたＭＯＳＦＥＴ１０の概略縦断面図を示す。素子分離領域３１２に囲まれた素子形成シリコン領域３１１上にゲート絶縁膜３１７を介してゲート電極３２０が形成されている。ゲート電極３２０の側面にはサイドウォール３１８が形成され、ゲート電極３２０の上面にはゲート保護膜３１９が形成されている。ゲート電極３２０に対して自己整合的にソース３１３およびドレイン３１４が素子形成シリコン領域３１１に形成されている。ソース３１３およびドレイン３１４上にのみエレベイテッドソース３１５およびエレベイテッドドレイン３１６がそれぞれ選択的に形成されている。エレベイテッドソース３１５およびエレベイテッドドレイン３１６は、Ｓｉが露出しているソース３１３、ドレイン３１４上にのみＳｉまたはＳｉＧｅをエピタキシャル成長させ、その他のＳｉＯ_２やＳｉＮ等が露出している素子分離領域３１２等の領域には何も成長させない技術で一般的には選択成長とも呼ばれている技術によって形成されている。

シリコン（Ｓｉ）表面に、上記エレベイテッドソース／ドレインのような、シリコンＳｉを含むシリコン（Ｓｉ）含有膜を選択成長させる場合、比較的厚い膜厚であると、対向面がシリコン系の膜であるか、絶縁系の膜であるかで選択成長性が大きく異なる。

図４に、対向面がポリシリコン（Ｐｏｌｙ Ｓｉ）等のシリコン（Ｓｉ）系の場合（図４（ａ））と、ＳｉＮやＳｉＯなどの絶縁膜系の場合（図４（ｂ））とでのガスの反応の概略図を示す。Ｓｉ、ＳｉＧｅの選択成長において、ＭＯＳＦＥＴのエレベイテッドソース／ドレインやエンベデッドソース／ドレインなどのシリコン（Ｓｉ）含有膜で、例えば５００Å以上の厚い膜厚が必要な場合では、図４（ａ）に示すように、ダミーＳｉウエハ１３２ａのプロダクトＳｉウエハ１３１の対向面をポリシリコン（Ｐｏｌｙ Ｓｉ）等のＳｉ系にすることで、活性種（例えばＳｉＨ_４）をプロダクトＳｉウエハ１３１の対向面で吸着させ、選択性が維持できる。一方、ウエハ対向面が窒化シリコン（ＳｉＮ）や酸化シリコン（ＳｉＯ_２）などの絶縁膜の場合（図４（ｂ））、プロダクトＳｉウエハ１３１上の窒化シリコン（ＳｉＮ）上や酸化シリコン（ＳｉＯ_２）上での反応確率が高くなるため、潜伏期間が短くなり、選択成長できないか、もしくは選択成長できる膜厚が極めて薄くなってしまう。

これに対して、薄膜でのシリコン（Ｓｉ）、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）の選択成長を行うときは、反対に、プロダクトＳｉウエハの対向面は酸化シリコン（ＳｉＯ_２）や窒化シリコン（ＳｉＮ）の絶縁系の膜が露出していた方がよい。例えば、ＭＯＳＦＥＴのチャンネルなどの絶縁体面間に半導体面が露出されたウエハの半導体面に、絶縁体面よりも高くシリコン（Ｓｉ）含有膜を膜成長させる場合において、例えば、１００Å程度の薄膜でのシリコン（Ｓｉ）、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）の選択成長を行うときでも、シリコン（Ｓｉ）マイグレーションが抑制されるために、対向面を窒化シリコン（ＳｉＮ）や酸化シリコン（ＳｉＯ_２）とし、かつ、シリコン含有ガスと塩素含有ガスとを供給することで、平坦なエピタキシャル膜が確実に得られる。

このことを図５を用いてさらに説明する。この例で用いた原料ガスは、シラン（ＳｉＨ４）にゲルマン（ＧｅＨ_４）と塩化水素（ＨＣｌ）ガスを加えている。所定の温度、圧力、流量とするエピタキシャル成長条件下で、プロダクトＳｉウエハの半導体面上（シリコン（Ｓｉ）表面）で熱分解し、シリコン（Ｓｉ）表面のみにシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）の単結晶膜が選択的にエピタキシャル成長する。

図５（ａ）に示すように、ダミーＳｉウエハ１３２ａのプロダクトＳｉウエハ１３１の対向面がＰｏｌｙ ＳｉなどのＳｉ系の場合、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）または窒化シリ
コン（ＳｉＮ）からなる絶縁体面１６３間にシリコン（Ｓｉ）からなる半導体面１６１が露出されているプロダクトＳｉウエハ１３１の半導体面１６１には、平坦なＳｉＧｅエピタキシャル膜１６５が得られず、膜の表面が丸くなる。これは、原料ガス、例えばシラン（ＳｉＨ_４）ガスのＣｌ成分が、プロダクトＳｉウエハ１３１の成長表面となる半導体面１６１のみならず、直上のダミーＳｉウエハ１３２ａの裏面によっても消費されて、Ｓｉのマイグレーションが促進され、プロダクトＳｉウエハ１３１上のＣｌ成分の表面被覆率が下がるためである。

これに対して、図５（ｂ）に示すように、ダミーＳｉウエハのプロダクトＳｉウエハ１３１の対向面がＳｉＮやＳｉＯ_２などの絶縁膜の場合、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）または窒化シリコン（ＳｉＮ）からなる絶縁体面１６３間にシリコン（Ｓｉ）からなる半導体面１６１が露出されているプロダクトＳｉウエハ１３１の半導体面１６１には、平坦なＳｉＧｅエピタキシャル膜１６６が得られる。これは、シラン（ＳｉＨ_４）のＣｌ成分が十分にプロダクトＳｉウエハ１３１上に供給されるため、Ｓｉ、ＳｉＧｅの選択成長中に、表面被覆率の高いＣｌ成分が、プロダクトＳｉウエハ１３１の成長表面でＣｌ終端されることでＳｉのマイグレーションが抑制されるからである。Ｃｌ終端されたＣｌ成分はシラン（ＳｉＨ_４）、ゲルマン（ＧｅＨ_４）等の活性種により置換され、膜中にＣｌ成分が残ることはない。すなわち、対向面を絶縁膜にすることで、膜形状がフラットに改善できる。

なお、図５の例では、原料にゲルマニウム（Ｇｅ）を用いているが、Ｇｅを用いない場合は、図５（ａ）、（ｂ）の平面結晶構造図において、Ｇｅの代わりにＳｉが入る。このとき形成される膜はＳｉエピタキシャル膜である。

（プロセス条件）
上述した実施の形態において、Ｓｉ、ＳｉＧｅの選択成長のプロセス条件は、例えばシリコン（Ｓｉ）含有ガスは５０ｓｃｃｍ以上１０００ｓｃｃｍ以下、ゲルマニウム（Ｇｅ）含有ガスは０ｓｃｃｍ以上５００ｓｃｃｍ以下、塩素（Ｃｌ）系ガス１０ｓｃｃｍ以上２００ｓｃｃｍ以下、水素（Ｈ_２）ガスは０ｓｌｍ以上２０ｓｌｍ以下、温度４５０℃以上７００℃以下、圧力１０Ｐａ以上１００Ｐａ以下の範囲で適用可能である。

［第１の実施の形態の効果］
本実施の形態によれば、第一ウエハと第二ウエハとを用いて、第一ウエハの直上の第二ウエハの裏面を絶縁膜（ＳｉＮまたはＳｉＯ_２）とした状態で、少なくともシラン（ＳｉＨ_４）ガス＋塩化水素（ＨＣｌ）ガスをウエハ間に供給して、塩化水素（ＨＣｌ）ガスに含有される塩素（Ｃｌ）成分によりシリコン（Ｓｉ）マイグレーションを抑制しつつ、ウエハ表面上のＳｉ面にシリコン（Ｓｉ）膜を選択成長させるようにしたので、そのシリコン（Ｓｉ）膜を平坦な面に確実に形成することができる。

ところで、上述した第一の実施の形態では、第一基板の対向面に絶縁体真面が露出された第二基板を用いている。プロダクトウエハの裏面がＳｉＮやＳｉＯ_２の場合は問題はない。しかし、プロダクトウエハの裏面にＳｉ系膜が露出している場合、直上プロダクトウエハの対向面をＳｉＮやＳｉＯ_２の絶縁膜にしてやる必要がある。

［第２の実施の形態］
そこで、上述したようにプロダクトＳｉウエハの対向面を絶縁膜にしてやる方法（方法１〜方法３）について、以下第２の実施形態として説明する。

（方法１）

この方法は、第一基板と第二基板とを異種基板として取り扱い（図３参照）、あらかじ
め、第二基板のみに絶縁膜処理を施すことによって、第二基板の対向面を絶縁体面とするものである。
絶縁体面としてのＳｉＮ膜やＳｉＯ_２膜を表面に形成したダミーＳｉウエハ（サンドイッチダミーウエハ）１３２をプロダクトＳｉウエハ１３１の直上に配置させる場合には、ダミーＳｉウエハ１３２のみを倍ピッチで搭載したボート１０５を反応炉１００内に入れる。プロダクトＳｉウエハ１３１を入れない状態で、原料ガスを流して、ダミーＳｉウエハ１３２の前記対向面を含む表裏面にＳｉＮ膜やＳｉＯ_２膜などの絶縁膜を形成する。その後、ボート１０５を反応炉１００から取り出す。その後、プロダクトＳｉウエハ１３１をボート１０５のダミーＳｉウエハ１３２間に搭載し、再び、ボート１０５を反応炉１００内に入れて選択成長させる。これによれば、絶縁膜を形成するために、シリコン含有膜を形成する反応炉と同じ反応炉を用いるので、ダミーＳｉウエハにおけるプロダクトＳｉウエハの対向面をより確実に絶縁膜にすることができる。

（方法２）
この方法は、第一基板と第２基板とを異種基板として取り扱う点は第１の方法と同じであるが、あらかじめ、第二基板を含む反応管毎、絶縁膜処理を施すことによって、第二基板の対向面を絶縁体面とする点で、第１の方法とは異なる。
すなわち、あらかじめタミーＳｉウエハが倍ピッチで搭載されたボートを反応管内に搬入し、反応管ごとボートおよびダミーＳｉウエハをＳｉＮ膜やＳｉＯ_２膜などの絶縁膜でコーティングする。その後、ボートを反応炉から取り出す。その後、プロダクトＳｉウエハをボートのダミーＳｉウエハ間に搭載し、再び、ボートを反応炉に入れて選択成長させる。
これによれば、ダミーＳｉウエハのみに絶縁膜をコーティングするのではなく、反応管ごとボートおよびダミーＳｉウエハを絶縁膜でコーティングするので、上述した方法１のような、ダミーＳｉウエハのみに絶縁膜をコーティングする場合と比べて、コーティング処理が容易になる。また、プロダクトＳｉウエハの直上に配置させたダミーＳｉウエハのみならず、プロダクトＳｉウエハの周囲の部材にも絶縁体面が露出しているので、より確実にシリコン（Ｓｉ）マイグレーションが抑制され、反応室内で第一基板の半導体面に選択的に一層平坦な表面を有するＳｉ含有膜を確実に形成できる。

（方法３）
この方法は、第一基板および第２基板を同種のプロダクトＳｉウエハとして共通化するもので、同一の基板の表面を半導体面とし、裏面を絶縁膜とするものである。
そのために、表面に絶縁体面と該絶縁体面間に半導体面が形成されたプロダクトＳｉウエハの少なくとも前記半導体面上及び裏面上に形成された酸化膜のうちの前記裏面上に形成された酸化膜を残しつつ前記半導体面上の酸化膜を除去する工程と、前記裏面上に形成された酸化膜を残し、かつ、前記半導体面上の酸化膜が除去された前記プロダクトＳｉウエハを複数枚所定の間隔を設けて積層させた状態で反応室内へ搬送する工程と、を備えている。

これによれば、プロダクトＳｉウエハの裏面上に形成された酸化膜を残すことにより、基板の対向面を絶縁膜にすることができる。また、裏面上に形成された酸化膜を残したプロダクトＳｉウエハを複数枚積載させるので、反応室内で一度に多数枚の基板の半導体面にシリコン含有膜を形成できる。

上述した酸化膜除去工程では、前記基板の前記表面にフッ酸含有物を供給しつつ前記裏面に水分を供給して、前記基板の少なくとも前記半導体面上及び裏面上に形成された酸化膜のうちの前記裏面上に形成された酸化膜を残しつつ前記半導体面上の酸化膜を除去するのが好ましい。これにより、表面にフッ酸含有物を供給しつつ裏面に水分を供給して、裏面へのフッ酸含有物の回り込みを防ぐようにすることにより、裏面上に形成された酸化膜
を有効に残すことができる。

この第３の方法を取り込んだ半導体装置の製造工程の一工程をより詳しく説明すれば、次の通りである。
表面及び裏面に酸化膜が形成されたプロダクトＳｉウエハの表面および裏面をＤＨＦ（希フッ酸）洗浄し、前記酸化膜を除去する第一工程と、前記裏面にプロダクトＳｉウエハのＳｉ面が露出されたプロダクトＳｉウエハを所定の間隔を設けて複数積載させ、一つのプロダクトＳｉウエハの表面が隣接するプロダクトＳｉウエハの裏面と対向するように配置させた状態で反応室に収容する第二工程と、前記反応室の外部に配置された加熱部材で前記反応室内の前記複数のプロダクトＳｉウエハを加熱するとともに、前記反応室に処理ガス供給系から処理ガスを供給し、排気する第三工程と、を有し、前記第二工程では、前記処理ガスが前記反応室内の気層中で分解して形成された物質を、前記プロダクトＳｉウエハの裏面に吸着させるとともに、前記プロダクトＳｉウエハのＳｉ表面に吸着させて、該Ｓｉ表面にＳｉを含む膜を選択成長させる。

前記膜形成工程では、一度に複数枚の基板に形成する場合であっても、前記複数枚の基板の半導体面に選択的に平坦な表面を有するシリコン含有膜を形成することができる。

半導体装置の製造工程の一工程における上記酸化膜除去は、より具体的には、次のように実施することができる。

プロダクトウエハの裏面に化学的酸化膜（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｏｘｉｄｅ膜）を成長させることで選択成長が行うことができる。図６にプロダクトウエハの裏面に化学的酸化膜を成長させた後に酸化膜を除去する酸化膜除去工程の概略図を示す。ホットウォール式縦型減圧ＣＶＤ装置の炉内にプロダクトウエハを投入する前のウエット洗浄を実施するが、その際、枚葉洗浄装置にてウエハ洗浄実施する。前処理洗浄、および前処理洗浄の後にＤＨＦ洗浄を行う。通常、ウエハを回転させながら洗浄するスピン洗浄方式が採用される。

ＳＣ−１（アンモニア過酸化水素水洗浄：アンモニア（ＮＨ_３）＋過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）＋水（Ｈ_２Ｏ）、ＳＣ−２（塩酸過酸化水素水洗浄：塩化水素（ＨＣｌ）＋過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）＋水（Ｈ_２Ｏ））をこの順で前処理洗浄を実施する。

前処理洗浄後、ＤＨＦ（希フッ酸、ＨＦ＋Ｈ_２Ｏ）のステップにおいて、ウエハの表面のみをＤＨＦにより化学的酸化膜を除去することで、ウエハの裏面は化学的酸化膜が残る。またこの時、ウエハへのＤＨＦの回り込みを防ぐため、ウエハ裏面には純水を供給し続けることで対向面の化学的酸化膜が残ることとなる。

なお、ウエハ裏面に純水を供給することに代えて、ウエハ裏面をＤＨＦから完全に離隔させるように遮蔽板などを用いて、ＤＨＦがウエハ裏面に到達しないようにしても良い。
また、上述したようなウエハを回転させるスピン式洗浄方法ではなく、ウエハを水平搬送する搬送式洗浄方法を採用し、ウエハを搬送しつつウエハの表面にＤＨＦを吹きつけ、ウエハ裏面には純水を吹き付けるようにして、ＤＨＦがウエハ裏面に到達しないようにしても良い。なお、このような搬送式洗浄方法については特開２００４−８８４７号公報を参照されたい。

このように、プロダクトＳｉウエハの裏面を化学的酸化膜にすることで、プロダクトＳｉウエハの対向面を制御でき、選択成長できる。この場合、前述したサンドイッチダミーを使用する方法２と比べ、サンドイッチダミーを使用しない分、一度に処理可能な処理枚数が増える。例えば、ボート上に搬送可能な処理枚数にて処理が可能となるため、スループットを大幅に向上できる。因みにサンドイッチダミー方式の場合、１００枚搬送可能な
ボートを用いたとき、５０枚のプロダクトウエハ処理で終わってしまうけれど、本方式の場合、１００枚のプロダクトウエハの処理が可能となる。

なお、ＤＨＦ洗浄前の洗浄には、ＳＣ−１、ＳＣ−２洗浄以外にもオゾン（Ｏ_３）洗浄や硫酸過水（硫酸（Ｈ_２ＳＯ_４）＋過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）＋水（Ｈ_２Ｏ））洗浄でも可能である。

また、これらＤＨＦ洗浄前の洗浄工程は、ウエハ上の自然酸化膜や、自然酸化膜中にあるか、若しくは自然酸化膜上にある不純物を除去するためにも、また、自然酸化膜という膜厚など制御不能な膜に代えて化学的酸化膜（積極的に酸化物を基板へ供給して、反応させて形成する膜）を形成するためにも、これらＤＨＦ洗浄前の洗浄工程は設けた方が好ましい。しかし、不純物の除去が不必要であったり、自然酸化膜でもよかったりする場合には、これらＤＨＦ洗浄前の洗浄工程は設けなくても良い。

（基板洗浄装置）
次に、上述した酸化膜除去工程を実施するための基板洗浄装置の一例について説明する。なお、この基板洗浄装置は枚葉式であり、これにより酸化膜除去した基板の複数枚を、ホットウォール式縦型減圧ＣＶＤ装置へ搬送し、成膜の処理を行う。

図７において、基板洗浄装置１０の一実施の形態が示されている。基板洗浄装置１０は、基板洗浄装置本体１２を有し、この基板洗浄装置本体１２に囲まれて洗浄室１４が構成されている。この洗浄室１４には、半導体ウエハ等の基板１６を水平に支持する支持具１８が配置されている。この支持具１８は、モータ等からなる回転機構２０に回転軸２１を介して接続され、この回転機構２０により、水平に支持された状態の基板１６を回転させるようになっている。

支持具１８の周囲はカバー２２により囲まれている。このカバー２２は、後述するように、支持具１８により基板１６が回転する際に基板１６から飛ぶ薬液を受け止めるようになっている。

前述した洗浄室１４には、第１のノズル２８と第２のノズル３０とが挿入されている。第１のノズル２８と第２のノズル３０とは、それぞれの先端が支持具１８に支持された基板１６表面の中心付近手前まで延びるように水平に配置されている。

第１のノズル２８は、例えば希フッ酸（ＤＨＦ）からなる洗浄液を供給する第１洗浄液供給部３２に、洗浄液の供給を制御する制御バルブ３２ａを介して接続されており、この第１のノズル２８からはＤＨＦ洗浄液が基板１６の中心に供給される。

第２のノズル３０は、例えばＲＣＡ洗浄を行う洗浄液を供給する第２洗浄液供給部３４に、洗浄液の供給を制御する制御バルブ３４ａを介して接続されており、この第２のノズル３０からはＲＣＡ洗浄液が基板１６の中心に供給される。ＲＣＡ洗浄とは、ＳＣ−１（ＮＨ_４ＯＨ、Ｈ_２Ｏ_２、Ｈ_２Ｏ混合液）やＳＣ−２（ＨＣｌ、Ｈ_２Ｏ_２、Ｈ_２Ｏ混合液）や希フッ酸（ＤＨＦ）やＳＰＭ（Ｈ_２ＳＯ_４、Ｈ_２Ｏ_２）洗浄シーケンスを組み合わせ、異物や有機物や金属汚染を除去する洗浄法である。

第１の給水部４０と第２の給水部４１とは、それぞれの一端が前述した第１のノズル２８と第２のノズル３０とに接続され、それぞれの他端が純水を供給する第１純水供給部４２と第２純水供給部３６とにそれぞれ接続されており、第１のノズル２８、第２のノズル３０を介してカバー２２の内面に水を供給できるようになっている。なお、第１の給水部４０と第２の給水部４１とには、純水の供給を制御する制御バルブ４２ａ、３６ａがそれ
ぞれ設けられている。

また、前述した洗浄室１４には、第３のノズル５４が１本または２本以上挿入されている。第３のノズル５４は、先端が支持具１８の底面に設けた開口１８ａの付近手前まで延びるように、基板洗浄装置本体１２の下部およびカバー２２の下面を斜めに貫通してカバー２２内に挿入されている。第３のノズル５４は、純水からなる水を供給する第３純水供給部５５に、純水の供給を制御する制御バルブ５５ａを介して接続されており、この第３のノズル５４からは、支持具１８の底面に設けた開口１８ａを介して基板１６の裏面に純水が供給される。

カバー２２の下面には、カバー２２に供給された水を排出するための排水管４４が接続されており、この排水管４４は、基板洗浄装置本体１２の外部へ延び、この排水管４４を介してカバー２２内の水が排出される。

また、基板洗浄装置本体１２の上部には、乾燥用ガス供給管４６が接続されている。この乾燥用ガス供給管４６の他端には、乾燥用ガス供給部４８が接続されている。なお、乾燥用ガス供給管４６には、乾燥用ガスの供給を制御する制御バルブ４８ａが設けられている。乾燥用ガスとしては、例えば窒素（Ｎ_２）が用いられる。さらに、基板洗浄装置本体１２の下部には乾燥用ガスを排出するための排気管５０が接続されている。

コントローラ５２はコンピュータから構成され、回転機構２０による支持具１８の回転、制御バルブ３２ａによって制御される第１のノズル２８によるＤＨＦ洗浄液の供給、制御バルブ３４ａによって制御される第２のノズル３０によるＲＣＡ洗浄液の供給、制御バルブ４２ａ、３６ａによってそれぞれ制御される第１の給水部４０、第２の給水部４１からの純水の供給、制御バルブ５５ａによって制御される第３のノズル５４からの純水の供給、および制御バルブ４８ａによって制御される乾燥用ガス供給管４６からの窒素（Ｎ_２）の供給等を制御する。

（枚葉洗浄方法）
次に、上記構成に係る基板洗浄装置１０を用いて半導体装置の製造工程の一工程として、基板を洗浄して酸化膜を除去する枚葉洗浄方法について図６を加えて説明する。

まず、１枚の基板１６を洗浄室１４内に搬入して、支持具１８にセットする。回転機構２０により回転軸２１を介して支持具１８を回転させることにより基板１６の回転を開始する。基板１６の回転を維持しつつ、第２のノズル３０からＲＣＡ洗浄液を基板１６の中心に向けて供給し、基板１６の表裏を洗浄して、洗浄前にシリコン表裏面の形成されている自然酸化膜１６０（図６（ａ））を除去する。このとき、基板裏面へもＲＣＡ洗浄液が回り込むため、シリコン裏面の自然酸化膜１６０も除去される。ＲＣＡ洗浄による洗浄法では、過酸化水素（Ｈ_２Ｏ_２）によって酸化シリコン（ＳｉＯ_２）膜が形成されるために処理終了後には１０Å程度の化学的酸化膜１６８が形成される（図６（ｂ））。

基板１６の回転を維持しつつ、制御バルブ３４ａを閉じて第２のノズル３０からのＲＣＡ洗浄液の供給を停止し、制御バルブ３６ａを開き、第２のノズル３０からリンス水としての純水を基板１６の中心に向けて供給し、基板表面に残留するＲＣＡ洗浄液を洗い流す。カバー２２の内面に供給された水は、排水管４４を介して残留液とともに外部に排出される。

次に、基板１６の回転を維持しつつ、第１のノズル２８からＤＨＦ洗浄液を基板１６の表面中心に向けて供給しつつ、第３のノズル５４から純水を基板１６の裏面に供給して、基板１６の少なくとも半導体面上及び裏面上に形成された化学的酸化膜１６８のうちの裏
面上に形成された化学的酸化膜１６８を残しつつ半導体面上の化学的酸化膜１６８を除去する（図６（ｃ））。

基板１６の回転を維持しつつ、制御バルブ３２ａを閉じて第１のノズル２８からのＤＨＦ洗浄液の供給を停止し、制御バルブ４２ａを開き、第１のノズル２８を介してリンス水としての純水を基板１６の中心に向けて供給し、基板表面に残留するＤＨＦ洗浄液を洗い流す。カバー２２の内面に供給された水は、排水管４４を介して残留液とともに外部に排出される。

洗浄室１４に、乾燥用ガス供給部４８から乾燥用ガス供給管４６を介して乾燥用ガスとしてのＮ_２を供給して洗浄室１４をＮ_２雰囲気とし、このＮ_２雰囲気中で基板１６を乾燥させる。そして、回転機構２０による支持具１８の回転を停止することにより基板１６の回転を停止する。また、洗浄室１４内のＮ_２を排気する。

最後に、基板１６を洗浄室１４内から搬出する。その後、既述したホットウォール式縦型減圧ＣＶＤ装置等へ搬送し、エピタキシャル膜の選択成長等の処理を行う。

（その他）
このほかにも、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で種々様々変形実施可能なことは勿論である。例えば、上述した実施の形態では、基板処理装置として、ホットウォール式縦型減圧ＣＶＤ装置、すなわち同時に複数枚の処理が可能な縦型（バッチ式）について説明したが、本発明は枚葉型にも適用可能である。

図８は、そのような枚葉型（二枚葉型）基板処理装置の反応炉の概略説明図である。

図８に示すように、石英製、炭化珪素製、又はアルミナ製の反応容器としての反応管２０３は、水平方向に反応室としての扁平な空間を有しており、その内部に基板としての半導体ウエハ２００を収容する。反応管２０３内部には半導体ウエハ２００を支持する基板保持体としてのウエハ支持台２１７が設けられ、反応管２０３にはマニホールドとしてのガス導入フランジ２０９が気密に設けられ、ガス導入フランジ２０９には更に仕切弁としてのゲートバルブ２４４を介して搬送室（図示せず）が連接されている。ガス導入フランジ２０９には供給管としてのガス導入ライン２３２が接続されている。また、バックフランジ２１０には排気管としての排気ライン２３１が接続されている。この排気ライン２３１には反応管２０３内の圧力を所定の圧力に制御する圧力制御手段２４２が設けられている。また、排気ライン２３１には圧力ターボ分子ポンプ２３３が接続され、ターボ分子ポンプにより反応管２０３内を高真空に保つ。ガス導入ライン２３２には、反応管２０３内に導入するガスの流量を制御する流量制御手段２４１が設けられている。

反応炉はホットウォールタイプであり、そのために反応管２０３の上下にはそれぞれ加熱部としての上ヒータ２０７ａ、下ヒータ２０７ｂが設けられ、反応管２０３内部を均一にもしくは所定の温度勾配を生じさせて加熱するようになっている。また、上ヒータ２０７ａ、下ヒータ２０７ｂには、それぞれのヒータ温度を制御する温度制御部２４７が接続されている。また上ヒータ２０７ａ、下ヒータ２０７ｂおよび反応管２０３を覆うように断熱部材としての断熱材２０８が設けられている。反応管２０３内の温度、反応管２０３内に供給するガスの流量、および反応管２０３内の圧力は、それぞれ温度制御部２４７、流量制御部２４１、および圧力制御部２４２により、所定の温度、流量、圧力となるよう制御される。また、温度制御部２４７、流量制御部２４１、および圧力制御部２４２は、コントローラ２４９により制御される。

半導体デバイスの製造工程の一工程として、上述した枚葉ホットウォールタイプの反応
炉を用いてシリコン（Ｓｉ）含有膜を形成する方法については、基本的にはホットウォール式縦型減圧ＣＶＤ装置の反応炉を用いて形成する方法と同様であるため、説明を省略する。

［付記］
以下に、本実施形態に係る好ましい態様を付記する。

前記シリコン含有ガスは、シランガス若しくはジシランガス又はジクロロシランガスであり、前記塩素含有ガスは、塩素ガス若しくは塩化水素ガスであることが好ましい。

前記絶縁体面は、酸化シリコン材もしくは窒化シリコン材で形成され、前記半導体面は、シリコン材で形成されていることが好ましい。

前記絶縁体面と前記半導体面とは、略同じ高さで形成されていることが好ましい。

前記酸化膜除去工程では、
前記基板の前記表面にフッ酸含有物を供給しつつ前記裏面に水分を供給して、前記基板の少なくとも前記半導体面上及び裏面上に形成された酸化膜のうちの前記裏面上に形成された酸化膜を残しつつ前記半導体面上の酸化膜を除去することが好ましい。

表面に絶縁体面間に半導体面が露出され、裏面に絶縁体面が露出された基板を鉛直方向に複数枚所定の間隔を設けて積載して保持した基板保持体を反応室内へ搬送する工程と、
前記反応室内を加熱するとともに前記反応室内へ少なくともシリコン含有ガスと該シリコン含有ガスとは異なる塩素含有ガスとを供給して、前記複数の基板の半導体面にシリコン含有膜を形成する工程と、
を有することが好ましい。

絶縁体面間に半導体面が露出された第一基板の対向面に絶縁体面が露出された第二基板を配置し、
少なくとも前記第一基板および前記第二基板間にシリコン含有ガスと該シリコン含有ガスとは異なる塩素含有ガスとを供給して、少なくとも前記第一基板の半導体面に選択的に平坦な表面を有するシリコン含有膜を形成することが好ましい。

前記第二工程では、前記シリコン含有ガスと前記塩素含有ガスとが前記反応室内の気層中で分解して形成された物質を、少なくとも前記第二基板の裏面に吸着させるとともに、前記第一基板の半導体面に吸着させることが好ましい。

１６３ 絶縁体面
１６１ 半導体面
１６８ 半導体面上及び裏面上に形成された酸化膜
１３１ 第一基板
１３２ａ、１３２ｂ 第二基板
１０９ 反応室
１５１ 移載機
１０１ ヒータ
１０８ａ 第一のノズル（第一ガス供給系）
１０８ｂ 第二のノズル（第二ガス供給系）
１６６ シリコン含有膜
１４１ コントローラ

Claims (5)

1. 絶縁体面間に半導体面が露出された第一基板の対向面に絶縁体面が露出された第二基板を配置した状態で反応室内へ搬送する第一工程と、
   前記反応室内を加熱するとともに前記反応室内へ少なくともシリコン含有ガスと該シリコン含有ガスとは異なる塩素含有ガスとを供給して、少なくとも前記第一基板の半導体面に選択的に平坦な表面を有するシリコン含有膜を形成する第二工程と、
   を有する半導体装置の製造方法。
2. 前記第二基板の前記第一基板の対向面とは反対面には、絶縁体面間に半導体面が露出されており、
   前記第二工程では、さらに前記第二基板の半導体面に選択的に平坦な表面を有するシリコン含有膜を形成する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
3. 表面に絶縁体面と該絶縁体面間に半導体面が形成された基板の少なくとも前記半導体面上及び裏面上に形成された酸化膜のうちの前記裏面上に形成された酸化膜を残しつつ
   前記半導体面上の酸化膜を除去する工程と、
   前記裏面上に形成された酸化膜を残し、かつ、前記半導体面上の酸化膜が除去された前記基板を複数枚所定の間隔を設けて積載させた状態で反応室内へ搬送する工程と、
   前記反応室内を加熱するとともに前記反応室内へ少なくともシリコン含有ガスと該シリコン含有ガスとは異なる塩素含有ガスとを供給して、前記複数枚の基板の半導体面に選択的にシリコン含有膜を形成する工程と、
   を有する半導体装置の製造方法。
4. 前記膜形成工程では、前記複数枚の基板の半導体面に選択的に平坦な表面を有するシリコン含有膜を形成する請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
5. 絶縁体面間に半導体面が露出された第一基板の対向面に絶縁体面が露出された第二基板を内部に配置し処理する反応室と、
   前記反応室にシリコン含有ガスを供給する第一ガス供給系と、
   前記反応室に前記シリコン含有ガスとは異なる塩素含有ガスを供給する第二ガス供給系と、
   前記基板を加熱するヒータと、
   絶縁体面間に半導体面が露出された第一基板の対向面に絶縁体面が露出された第二基板を配置した状態で、少なくとも前記第一基板および前記第二基板間にシリコン含有ガスと該シリコン含有ガスとは異なる塩素含有ガスとを供給して、少なくとも前記第一基板の半導体面に選択的に平坦な表面を有するシリコン含有膜を形成するように前記ヒータ及び前記第一ガス供給系、前記第二ガス供給系を制御するコントローラと、
   を有する基板処理装置。

Images