專利名稱：基板處理方法及基板處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在表面的至少一部分上具有絕緣層且在硅表面露出 的單晶的基板上成膜有非晶質(zhì)的硅膜的基板處理方法及基板處理裝置。
背景技術(shù)：
公知一種在表面的至少一部分上具有絕緣層且在硅表面露出的 單晶的基板上成膜有非晶質(zhì)的硅膜的基板處理法及基板處理裝置。
但是，在以往的基板處理方法及基板處理裝置中，例如在以低 溫成膜硅膜的情況下，會(huì)產(chǎn)生成膜速度變慢的問題，并且在使用反 應(yīng)性高的氣體成膜硅膜的情況下，會(huì)產(chǎn)生膜厚變得不均勻的問題。
即，在以往的技術(shù)中，作為基板處理，在例如使用橫向固相外
延生長(zhǎng)法的情況下，在a-Si(無定形硅)和絕緣膜之間的界面上容 易形成微細(xì)結(jié)晶粒，若形成微細(xì)結(jié)晶粒，則在為使Si單晶化而進(jìn)行 熱處理時(shí)，微細(xì)結(jié)晶粒生長(zhǎng)，存在妨礙單晶化的問題。
在此，為了抑制微細(xì)結(jié)晶粒的生長(zhǎng)，以低溫成膜a-Si即可。例 如，在使用SiH4的CVD法的情況下，600。C為a - Si和Poly - Si (多 晶硅Poly silicon )的邊界溫度，由于在580°C以下幾乎都成為a-Si, 所以在使用SiH4的CVD法的情況下，以580。C以下的溫度成膜即可。
但是，在以低溫進(jìn)行處理的情況下，會(huì)產(chǎn)生成膜速度變慢的問 題。例如，在使成膜壓力為80Pa，處理溫度為58(TC的條件下，a-Si的成膜速度約為6 (nm/min)，而在使處理溫度為530°C的情況 下，a - Si的成膜速度降低到約為2 ( nm / min )。
在此，為了抑制伴隨著使處理溫度降低的成膜速度的降低，使
用反應(yīng)性高且成膜速度高的氣體即例如Si2H6等即可。作為處理氣體，如果使用Si2H6，在使成膜壓力為25Pa的情況下，即便使處理 溫度降低到500°C，也能夠使成膜速度約為3 (nm/min)。
但是，作為處理氣體，在使用反應(yīng)性高的氣體的情況下，會(huì)產(chǎn) 生膜厚均勻性變差的問題。例如，在使用SiH4作為處理氣體，并使 處理溫度為530°C，從而在cj) 200mm的基板(晶片)上進(jìn)行成膜的 情況下，能夠使膜厚面內(nèi)均勻性為±1%以下。對(duì)此，在使用反應(yīng)性 高的Si2H6作為處理氣體，并使處理溫度為500°C,從而在cj)200mm 的基板上進(jìn)行成膜的情況下，膜厚面內(nèi)均勻性惡化，超過±5%。
如上所述，在以往的基板處理方法及基板處理裝置中，不能進(jìn) 行即能確保成膜速度又能使膜厚面內(nèi)均勻性良好的基板處理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供能夠確保成膜速度且膜厚難以變得不均 勻的基板處理方法及基板處理裝置。更具體地，本發(fā)明的目的在于 提供例如能夠抑制a- Si的絕緣膜界面的微結(jié)晶粒的形成、不使成膜 速度減慢、且能夠確保膜厚均勻性的基板處理方法及基板處理裝置。
本發(fā)明的基板處理方法，在表面的至少 一部分上具有絕緣膜， 且在硅表面露出的單晶硅基板上成膜非晶質(zhì)硅膜，包括將多個(gè)基 板送入處理室內(nèi)并積層收容的第 一 工序；至少對(duì)所述基板進(jìn)行加熱 并供給第 一 氣體，從而成膜所期望的厚度的第 一 非晶質(zhì)硅膜的第二 工序；至少對(duì)所述基板進(jìn)行加熱并供給與所述第 一 氣體不同的第二 氣體，從而成膜所期望的厚度的第二非晶質(zhì)硅膜的第三工序，所述 第一氣體是比所述第二氣體高級(jí)次的氣體。
發(fā)明效果
根據(jù)本發(fā)明，能夠提供確保成膜速度且膜厚難以變得不均勻的 基板處理裝置及基板處理裝置。更具體地，本發(fā)明的目的在于提供 例如能夠抑制a- Si的絕緣膜界面的微結(jié)晶粒的形成、不使成膜速度 減慢、且能夠確保膜厚均勻性的基板處理方法及基板處理裝置。


圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的基板處理裝置的剖視圖。 圖2是表示由本發(fā)明的實(shí)施方式的基板處理裝置所進(jìn)行的基板 處理的工序的圖。
圖3是表示由本發(fā)明的實(shí)施方式的基板處理裝置所進(jìn)行的，通 過橫向固相外延生長(zhǎng)法進(jìn)行的三維LSI過程的制造工序的圖。
附圖標(biāo)記i兌明 10基板處理裝置 201處理室 240控制器 300 Si基板 302絕緣膜 304 a - Si月莫 306開口部 308單晶層 320電路
具體實(shí)施例方式
以下，參照

本發(fā)明的實(shí)施方式的基板處理方法及基板 處理裝置。
圖1表示本發(fā)明的實(shí)施方式的基板處理裝置10。
基板處理裝置IO是進(jìn)行本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的基板處理的 裝置，構(gòu)成為縱型的CVD裝置。
此外，基板處理裝置10雖然為縱型的CVD裝置，但本發(fā)明也 能夠適用于橫型的CVD裝置、片葉型的CDV裝置等縱型以外的基 板處理裝置。另外，基板處理裝置IO是所謂熱壁型的裝置，但本發(fā) 明也能夠適用于所謂冷壁型的裝置。
如圖l所示，基板處理裝置IO具有處理爐202和作為加熱機(jī)構(gòu)使用的加熱器206。
加熱器206為圓筒形狀，由加熱器導(dǎo)線束和在其周圍設(shè)置的隔 熱部件構(gòu)成，通過被支承在未圖示的保持體上而被垂直地安裝。
在加熱器206的內(nèi)側(cè)，與加熱器206同心圓狀地"i殳置有作為反 應(yīng)管的外管205。外管205由石英(Si02)或碳化硅(SiC)等耐熱 材料構(gòu)成，外管205形成為上端閉塞且下端開口的圓筒形狀。在外 管205的內(nèi)側(cè)的筒中空部形成有處理室201,構(gòu)成為通過后述的舟皿 217能夠以水平姿態(tài)且在垂直方向上以多層整齊排列的狀態(tài)收容Si 基板300。
在外管205的下方，與外管205同心圓狀地設(shè)置有歧管209。歧 管209例如由不銹鋼等構(gòu)成，形成為上端及下端開口的圓筒形狀。 該歧管209以支承外管205的方式設(shè)置。此外，在歧管209和外管 205之間設(shè)置有作為密封部件的O型環(huán)。該歧管209被未圖示的保 持體支承，由此，外管205成為垂直地被安裝的狀態(tài)。由該外管205 和歧管209形成反應(yīng)容器。
在歧管209上設(shè)置有氣體排氣管231，并且，氣體供給管232以 貫通歧管209的方式設(shè)置。氣體供給管232在上游側(cè)分成3部分， 分別經(jīng)由閥177、 178、 179和作為氣體流量控制裝置的MFC183、184、 185連接在第一氣體供給源180、第二氣體供給源181、第三氣體供 給源182上。在MFC183、 184、 185及閥177、 178、 179上電連接 有氣體流量控制部235,該氣體流量控制部構(gòu)成為在所期望的時(shí)刻以 所期望的流量控制供給氣體的流量。
在氣體排氣管231的下游側(cè)，經(jīng)由未圖示的作為壓力檢測(cè)器的 壓力傳感器及作為壓力調(diào)整器的APC閥242連接有真空泵等真空排 氣裝置246。在壓力傳感器及APC閥242上電連接有壓力控制部236, 壓力控制部236基于壓力傳感器所檢測(cè)的壓力調(diào)節(jié)APC閥242的開 度，由此，在所期望的時(shí)刻將處理室201內(nèi)的壓力控制成所期望的 壓力。
在歧管209的下方設(shè)置有用于氣密地閉塞歧管209的下端開口的作為爐口蓋體的密封蓋219。密封蓋219例如由不銹鋼等金屬構(gòu) 成，形成為圓盤狀。在密封蓋219的上表面設(shè)置有與歧管209的下 端抵接的作為密封部件的O型環(huán)。在密封蓋219上設(shè)置有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 254。旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)254的旋轉(zhuǎn)軸255貫通密封蓋219并連接在后述的舟 皿217上，通過使舟皿217旋轉(zhuǎn)而使Si基板300旋轉(zhuǎn)。
密封蓋219構(gòu)成為通過設(shè)置在處理爐202外側(cè)的作為升降機(jī)構(gòu) 的后述升降電機(jī)248在垂直方向上升降，由此，能夠?qū)⒅勖?17相 對(duì)于處理室201送入送出。在旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)254及升降電機(jī)248上電連 接有驅(qū)動(dòng)控制部237，該驅(qū)動(dòng)控制部構(gòu)成為以在所期望的時(shí)刻進(jìn)行所 期望的動(dòng)作的方式進(jìn)行控制。
作為基板保持件而使用的舟皿217，例如由石英或碳化硅等耐熱 性材料構(gòu)成，其構(gòu)成為以水平姿態(tài)且相互對(duì)齊中心的狀態(tài)使Si基板 300整齊排列并多層地保持。此外，在舟皿217的下部，例如由石英 或碳化硅等耐熱性材料構(gòu)成的圓板形狀的作為隔熱部件的隔熱板 216以水平姿態(tài)多層地配置多張，以使來自加熱器206的熱難以向歧 管209側(cè)傳遞。
在加熱器206的附近設(shè)置有用于檢測(cè)處理室201內(nèi)的溫度的作 為溫度檢測(cè)體的溫度傳感器(未圖示)。在加熱器206及溫度傳感 器上電連接有溫度控制部238,基于溫度傳感器所檢測(cè)的溫度信息對(duì) 向加熱器206的通電狀況進(jìn)行調(diào)節(jié)，由此，以在所期望的時(shí)刻處理 室201內(nèi)的溫度成為所期望的溫度分布的方式進(jìn)行控制。
在該處理爐202的結(jié)構(gòu)中，第一處理氣體(第一氣體)從第一 氣體供給源180被供給，在通過MFC183其流量被調(diào)節(jié)后，經(jīng)由閥 177，并通過氣體供給管232被導(dǎo)入處理室201內(nèi)。第二處理氣體(第 二氣體)從第二氣體供給源181被供給，在通過MFC184其流量被 調(diào)節(jié)后，經(jīng)由閥178并通過氣體供給管232被導(dǎo)入處理室201內(nèi)。 第三處理氣體從第三氣體供給源182被供給，在通過MFC185其流 量被調(diào)節(jié)后，經(jīng)由閥179并通過氣體供給管232被導(dǎo)入處理室201 內(nèi)。另外，處理室201內(nèi)的氣體通過連接在氣體排氣管231上的作為排氣裝置的真空泵246從處理室201被排氣。
下面，對(duì)本發(fā)明所使用的基板處理裝置的處理爐周邊的結(jié)構(gòu)進(jìn) 行說明。
在作為預(yù)備室的加載互鎖真空室140的外表面設(shè)置有下基板 245。在下基板245上設(shè)置有與升降臺(tái)249嵌合的導(dǎo)向軸264及與升 降臺(tái)249螺合的滾珠絲杠244。在下基板245上立設(shè)的導(dǎo)向軸264 及滾珠絲杠244的上端設(shè)置有上基板247。滾珠絲杠244通過設(shè)置在 上基板247上的升降電機(jī)248旋轉(zhuǎn)。通過滾珠絲杠244的旋轉(zhuǎn)，升 降臺(tái)249進(jìn)行升降。
在升降臺(tái)249上垂直設(shè)置有中空的升降軸250,升降臺(tái)249和升 降軸250的連結(jié)部是氣密的。升降軸250與升降臺(tái)249 —起升降。 升降軸250游隙地貫通加載互鎖真空室140的頂板251。升降軸250 所貫通的頂板251的貫通孔具有不與升降軸250接觸的充分的余量。 在加載互鎖真空室140和升降臺(tái)249之間以覆蓋升降軸250的周圍 的方式設(shè)有具有伸縮性的作為中空伸縮體的波紋管265，該波紋管 265用于氣密地保持加載互鎖真空室140。波紋管265具有能與升降 臺(tái)249的升降量對(duì)應(yīng)的充分的伸縮量，波紋管265的內(nèi)徑與升降軸 250的外形相比充分大，而且不會(huì)因波紋管265的伸縮而與升降軸 250接觸。
在升降軸250的下端水平地固定有升降基板252。在升降基板 252的下表面通過O型環(huán)等密封部件氣密地安裝有驅(qū)動(dòng)部罩253。由 升降基板252和驅(qū)動(dòng)部罩253構(gòu)成驅(qū)動(dòng)部收納盒256。根據(jù)該結(jié)構(gòu)， 驅(qū)動(dòng)部收納盒256內(nèi)部與加載互鎖真空室140內(nèi)的環(huán)境氣體隔離。
另外，在驅(qū)動(dòng)部收納盒256的內(nèi)部i殳置有舟皿217的旋轉(zhuǎn)^L構(gòu) 254，旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)254的周邊被冷卻機(jī)構(gòu)257冷卻。
電力供給電纜258從升降軸250的上端通過升降軸250的中空 部被導(dǎo)向旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)254并與其連接。另外，在冷卻機(jī)構(gòu)257、密封蓋 219中形成有冷卻流路259，在冷卻流^各259上連接有用于供給冷卻 水的冷卻水配管260,冷卻水配管260從升降軸250的上端通過升降軸250的中空部。
升降電機(jī)248被驅(qū)動(dòng)，滾J朱絲杠244旋轉(zhuǎn)，由此，經(jīng)由升降臺(tái) 249及升降軸250使驅(qū)動(dòng)部收納盒256升降。
通過驅(qū)動(dòng)部收納盒256上升，氣密地設(shè)置在升降基板252上的 密封蓋219閉塞作為處理爐202的開口部的爐口 161，成為能夠進(jìn)行 晶片處理的狀態(tài)。通過驅(qū)動(dòng)部收納盒256下降，舟皿217與密封蓋 219—起下降，成為能夠?qū)i基板300送出到外部的狀態(tài)。
氣體流量控制部235、壓力控制部236、驅(qū)動(dòng)控制部237和溫度 控制部238構(gòu)成操作部和輸入輸出部，并與用于控制基板處理裝置 整體的主控制部239電連接。這些氣體流量控制部235、壓力控制部 236、驅(qū)動(dòng)控制部237、溫度控制部238和主控制部239構(gòu)成作為控 制部使用的控制器240。
在基板處理裝置10中，當(dāng)多張Si基板300裝填到舟皿217中時(shí)， 如圖1所示，保持著多張Si基板300的舟皿217通過由升降電機(jī)248 驅(qū)動(dòng)的升降臺(tái)249及升降軸250的升降動(dòng)作一皮送入處理室201內(nèi)(舟 皿裝填)。在該狀態(tài)下，密封蓋219成為通過O型環(huán)密封歧管209 的下端的狀態(tài)。
通過真空排氣裝置246進(jìn)行真空排氣，以使處理室201內(nèi)成為 所期望的壓力(真空度)。此時(shí)，處理室201內(nèi)的壓力由壓力傳感 器測(cè)定，基于所測(cè)定的壓力，壓力調(diào)節(jié)器242被反饋控制。另外， 通過加熱器206進(jìn)行加熱，以4吏處理室201內(nèi)成為所期望的溫度。 此時(shí)，基于溫度傳感器檢測(cè)的溫度信息，向加熱器206的通電狀況 被反饋控制，以使處理室201內(nèi)成為所期望的溫度分布。然后，通 過旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)254使舟亞217旋轉(zhuǎn)，由此使Si基板300旋轉(zhuǎn)。
在第一氣體供給源180、第二氣體供給源181和第三氣體供給源 182中，作為處理氣體分別充入Si2H6、 SiH4、 H2,然后，從這些處 理氣體供給源分別供給處理氣體。在調(diào)節(jié)MFC183、 184、 185的開 度以成為所期望的流量后，打開閥176、 177、 178，各處理氣體在氣 體供給管232內(nèi)流通，并從處理室201的上部導(dǎo)入處理室201內(nèi)。被導(dǎo)入的氣體通過處理室201內(nèi)，并從氣體排氣管231排出。處理
氣體在通過處理室201內(nèi)時(shí)與Si基板300接觸，并在Si基板300的 表面上沉積(沉淀)Si膜。
經(jīng)過預(yù)先設(shè)定的時(shí)間后，從未圖示的惰性氣體供給源供給惰性 氣體，處理室201內(nèi)被惰性氣體凈化并置換，并且處理室201內(nèi)的 壓力恢復(fù)到常壓。
之后，通過升降電機(jī)248使密封蓋219下降，歧管209的下端 開口，并且處理后的Si基板300在被保持在舟皿217中的狀態(tài)下， 從歧管209的下端被送出到外管205的外部(舟皿卸載)。之后， 處理后的Si基板300從舟皿217被取出(晶片卸下)。
如上所述地構(gòu)成的基板處理裝置IO被用于例如利用SOI( Silicon Insulator)構(gòu)造的LSI的制造中。
利用SOI構(gòu)造的LSI的制造，由于因寄生容量的降低而帶來的 動(dòng)作速度的高速化和元素間分離簡(jiǎn)單，因此，具有容易使所制造的 LSI高集成化等優(yōu)點(diǎn)。在此，作為形成SOI構(gòu)造的方法，能夠列舉由 SIMOX ( Separation by Implanted Oxygen )等代表的表面單結(jié)晶分離 法。SIMOX是邊保存基板的表面的單晶Si層邊在內(nèi)部形成絕緣膜的 方法。
另外，作為形成SOI構(gòu)造的方法，能夠列舉橫向固相外延生長(zhǎng)
法。橫向固相外延生長(zhǎng)法是使用在基板的表面的一部分或全部上形
成了絕緣膜的Si基板，并通過橫向外延生長(zhǎng)法在所形成的絕緣膜上 形成單晶Si層的方法。在基板處理裝置10中，使用橫向外延生長(zhǎng)法
對(duì)基板進(jìn)行處理。
以下，進(jìn)一步具體說明。
圖2表示在基板處理裝置10中進(jìn)行的基板處理的工序。 更具體地說，圖2表示在基板處理裝置10中進(jìn)行的使用橫向固
相外延生長(zhǎng)法的基板處理的工序。
首先，如圖2(a)所示，在局部地形成有絕緣膜302的Si基板
300的表面上成膜a - Si膜304。其次，進(jìn)行Si基板300的熱處理。即，將Si基板300以約500°C ~ 700。C的溫度加熱。通過對(duì)Si基板300進(jìn)行熱處理，如圖2(b)所 示，將Si基板300的開口部306作為晶種，絕緣膜302上的a-Si 單晶化，形成單晶層308。而且，再繼續(xù)進(jìn)行一定時(shí)間的熱處理，如 圖2 (c)所示，絕緣膜302上的a-Si膜304全部單晶化。
通過經(jīng)過以上所說明的工序，在絕緣膜302上形成單晶層308。 因此，進(jìn)一步在所形成的單晶層308上重復(fù)上述工序，由此能夠形 成電路，能夠三維地使電路集成化，使半導(dǎo)體裝置的構(gòu)造設(shè)計(jì)的自 由度提高。
例如，通過重復(fù)進(jìn)行上述橫向固相外延生長(zhǎng)法，能夠制造半導(dǎo) 體裝置即三維LSI。
圖3表示根據(jù)橫向固相外延生長(zhǎng)法制造三維LSI過程的制造工序。
首先，如圖3(a)所示，對(duì)已經(jīng)形成了電路320的基板，如圖 3 (b)所示那樣以覆蓋電路320的方式形成絕緣膜302。然后，參照 圖2并通過所說明的方法，在絕緣膜302的上成膜a-Si膜，通過熱 處理使所成膜的a-Si膜單晶化，形成單晶層308。
通過重復(fù)以上工序，制造多層構(gòu)造的三維LSI。
在以上說明的橫向固相外延生長(zhǎng)法中，重要的是在成膜a-Si 膜304時(shí)，使a _ Si膜304和Si基板300基板之間的界面高清潔化。 如上所述，由于將Si基板300的開口部306作為晶種，從而絕緣膜 302上的a-Si進(jìn)行單晶化，因此，若清潔化不充分，在Si基板300 上形成自然氧化膜，并附著污染物質(zhì)，則Si基板300就不能成為晶 種，不能良好地進(jìn)行單晶化。
對(duì)于這點(diǎn)，由于本實(shí)施方式的基板處理裝置IO是外延生長(zhǎng)用途 的能高清潔的CVD裝置，因此，a-Si膜304和Si基板300基板之 間的界面被高度清潔化，能夠良好地進(jìn)行單晶化。
另外，在橫向固相外延生長(zhǎng)法中，重要的是抑制a-Si膜304 和絕緣膜302之間的界面中的微結(jié)晶粒的形成。若形成有微細(xì)結(jié)晶粒，則為了使a - S i膜3 04單晶化而進(jìn)行熱處理時(shí)，微細(xì)結(jié)晶粒生長(zhǎng)， 妨礙單晶化。
因此，在本實(shí)施方式中，實(shí)施特有的方法來抑制a-Si膜304 和絕緣膜302之間的界面中的微結(jié)晶粒的形成。另外，實(shí)施特有的 方法能夠在抑制a - Si膜3 04和絕緣膜3 02之間的界面中的微結(jié)晶粒 的形成的同時(shí)，不使成膜速度降低，并且能夠確保膜厚均勻性。
以下，進(jìn)行具體說明。
以下說明的基板處理裝置IO所進(jìn)行的Si晶片300的處理是通過 作為控制部使用的控制器240對(duì)氣體供給部進(jìn)行控制而實(shí)現(xiàn)的，所 述氣體供給部至少由MFC183、 184、 185、閥177、 178、 179等構(gòu)成。
在本發(fā)明中，在成膜a-Si膜304時(shí)，最初使用作為第一氣體的 Si2H6,在多晶化難以發(fā)生的低溫下較薄地成膜，抑制在a-Si膜304 和絕緣膜302之間的界面中形成微結(jié)晶粒。然后，使溫度上升，使 用作為處理氣體的第二氣體SiH4,并使用Si2H6，以與低溫下較薄地 成膜的a-Si膜304重疊的方式較厚地成膜。由此，能夠確保成膜的 速度，并且使a-Si膜304均勻。在此，作為第一處理氣體使用的
Si2H6是比作為第二氣體使用的SiH4高級(jí)次的氣體。處理氣體一般越
高級(jí)次，越能在低溫下成膜。
具體地，在基板處理裝置10中成膜500nm的a - Si膜304時(shí)， a-Si膜304的最初的50nm是在處理溫度為500°C 、處理室201內(nèi) 的壓力為25pa、使用Si2H6作為處理氣體的條件下成膜的。在此，由 于處理溫度500。C是比較低的低溫，因此，a- Si膜304和絕緣膜302 之間的界面中的微結(jié)晶粒的生長(zhǎng)被抑制。
代替使用Si2H6作為處理氣體并成膜a- Si膜304的最初的50nm
的情況，也可以使用Si2H6作為處理氣體并只成膜最初的l層。另外，
通過使用Si2H6作為處理氣體進(jìn)行的最初的處理所成膜的膜厚不一 定是50nm。
在此，作為處理溫度的500。C成為作為處理氣體的Si2H6的分解 溫度以上的溫度。處理溫度不一定是500°C，大體在450°C ~ 500°C的范圍內(nèi)即可。
之后，剩下的厚度450nm這部分的成膜是在使處理溫度上升到 約580°C、處理室201內(nèi)的壓力上升到80Pa以上后、并且^f吏用SiH4 作為處理氣體的條件下實(shí)現(xiàn)的。這樣，由于在使用Si2H6成膜的a-Si膜304上，以重疊的方式使用SiH4成膜a-Si膜304,因此，與 厚度500nm的全部都由Si2H6成膜的情況相比,膜厚的均勻性變好。
在此，作為處理溫度的580。C為作為處理氣體的SiH4的多晶化 極限溫度的600度。C以下。此外，在使用SiHU進(jìn)行處理的情況下， 可知隨著使處理溫度從580。C下降到545°C，多晶化率降低。
在以上的處理中，使用Si2H6的最初的成膜所需要的時(shí)間約為17 分鐘，然后進(jìn)行的使用SiH4的成膜時(shí)間約為75分鐘，加上升溫所需 要的時(shí)間和使溫度穩(wěn)定的時(shí)間，能夠使成膜工序在120分鐘左右結(jié) 束。
另外，關(guān)于膜厚面內(nèi)均勻性，由于使用SiH4的450nm的厚度的 部分占支配地位，所以，與如上所述的只使用Si2H6的情況相比，膜 厚均勻性提高，膜厚面內(nèi)均勻性保持在士2 %以下的范圍。
此外，使用Si2H6的最初的成膜中的效率是3 (nm/分)，然后 使用SiH4的成膜中的效率是6 (nm/分)。
在此，在使用基板處理裝置10成膜500nm的a-Si膜302時(shí)， 在想使用SiH4成膜全部厚度500nm的情況下，即使處理溫度為 53(TC，也需要250分鐘的處理時(shí)間。而在只使用Si2H6成膜全部厚 度500nm的情況下，若使處理溫度為500°C，則成膜約需要167分 鐘，膜厚面內(nèi)均勻性超過±5%。
此外，在以上的說明中，以使用SiHU和Si2H6的情況為例進(jìn)行 了說明，但只要最初所使用的第一氣體為高級(jí)次的氣體，且下一個(gè) 使用的第二氣體比第 一氣體低級(jí)次的關(guān)系成立，也可以任意組合使 用Si3Hs和Si4^()這樣的高級(jí)次硅烷類氣體以及SiH2Cl2和SiH3Cl這 樣的卣素類氣體等。
另外，在以上的說明中，以將處理溫度從500。C上升到580。C為例進(jìn)行了說明，但處理溫度不限于此。另外，在以上的說明中，說
明了在兩個(gè)不同的成膜條件下對(duì)a - Si膜304進(jìn)行成膜的雙層成膜的 例子，但a - S i膜3 04的成膜也可以在三個(gè)以上的不同成膜條件下成膜。
本發(fā)明以技術(shù)方案記載的事項(xiàng)為特征，也包含以下附記中的事項(xiàng)。
〔附記1〕
一種基板處理方法，在表面的至少一部分上具有絕緣膜，且在 硅表面露出的單晶硅基板上成膜非晶質(zhì)硅膜，其特征在于，包括以 下工序
將多個(gè)基板送入處理室內(nèi)并積層收容的第一工序；
至少對(duì)所述基板進(jìn)行加熱并供給第 一氣體，從而成膜所期望的
厚度的第一非晶質(zhì)硅膜的第二工序；
至少對(duì)所述基板進(jìn)行加熱并供給與所述第一氣體不同的第二氣 體，從而成膜所期望的厚度的第二非晶質(zhì)硅膜的第三工序，
所述第一氣體是比所述第二氣體高級(jí)次的氣體。 〔附記2〕
如附記1記載的基板處理方法，還具有對(duì)所述第一非晶質(zhì)硅膜 及所述第二非晶質(zhì)硅膜實(shí)施熱處理，并以從基板表面露出的單晶硅 表面為晶種從而使固相外延生長(zhǎng)的第4工序。 〔附記3〕
如附記1或2記載的基板處理方法，所述第三工序與所述第二 工序相比處理溫度高。 〔附記4〕
如附記1 ~3的任一項(xiàng)記載的基板處理方法，所述第三工序在比 所述第二氣體的多結(jié)晶化溫度低的溫度下對(duì)所述基板進(jìn)行加熱。 〔附記5〕
如附記1 ~4的任一項(xiàng)記載的基板處理方法，所述第二工序?qū)⑺?述基板加熱到450。C到550。C之間的溫度，所述第三工序?qū)⑺龌寮訜岬?80。C以下的溫度。 〔附記6〕
如附記1 ~4的任一項(xiàng)記載的基板處理方法，所述第二工序是以 45(TC到550。C的溫度對(duì)所述基板進(jìn)行加熱，使用Si2H6氣體作為所述 第一氣體，
所述第三工序以比所述第二工序中加熱的溫度高、且580。C以下 的溫度對(duì)所述基板進(jìn)行加熱，使用SiHU氣體作為所述第二氣體。 〔附記7〕
一種基板處理方法，具有如下工序
將多個(gè)基板送入處理室內(nèi)并積層收容的第一工序；
以450。C到550。C的溫度對(duì)所述基板進(jìn)行加熱，并將Si2H6供給
到所述處理室，成膜所期望的厚度的第一非晶質(zhì)硅膜的第二工序； 以比所述第二工序加熱的溫度高、且580。C以下的溫度對(duì)所述基
板進(jìn)行加熱，將SiH4氣體供給到所述處理室，成膜所期望的厚度的
第二非晶質(zhì)硅膜的第三工序；
對(duì)所述第 一 非晶質(zhì)硅膜及所述第二非晶質(zhì)硅膜實(shí)施熱處理，以 從所述基板表面露出的單晶硅表面為晶種，使固相外延生長(zhǎng)的第4 工序。
〔附記8〕
如附記1 ~7的任一項(xiàng)記載的基板處理方法，在所述第二工序之 后所述第三工序之前，還具有凈化所述處理室內(nèi)的凈化工序。 〔附記9〕
如附記1 ~ 8的任一項(xiàng)記載的基板處理方法，所述第一工序在比 所述第二工序低的壓力下進(jìn)行。
〔附記10〕
如附記1 ~9的任一項(xiàng)記載的基板處理方法，所述第二工序成膜 由1層構(gòu)成的第一非晶質(zhì)硅膜。 〔附記ll〕 一種基板處理裝置，具有對(duì)被積層并收納的多個(gè)基板進(jìn)行處理的處理室； 對(duì)被收納在所述處理室內(nèi)的基板進(jìn)行加熱的加熱部； 向所述處理室內(nèi)供給所期望的氣體的氣體供給部； 排出所述處理室內(nèi)的氣體的排氣部； 至少對(duì)所述氣體供給部進(jìn)行控制的控制部， 所述控制部對(duì)所述氣體供給部進(jìn)行如下控制將第 一 氣體供給 到所述處理室內(nèi)，在所述基板上成膜第一非結(jié)晶硅膜后，向所述處 理室內(nèi)供給比所述第一氣體低級(jí)次的第二氣體，在所述基板上成膜 第二非結(jié)晶硅膜。
〔附記12〕
如附記11記載的基板處理裝置，所述控制部對(duì)所述加熱機(jī)構(gòu)進(jìn) 行如下控制對(duì)所述第一非晶質(zhì)硅膜及所述第二非晶質(zhì)硅膜實(shí)施熱 處理，以從所述基板的表面露出的單晶硅的表面為晶種，使固相外 延生長(zhǎng)。
〔附記13〕
如附記11或12記載的基板處理裝置，所述控制部對(duì)所述加熱 機(jī)構(gòu)進(jìn)行如下控制所述基板的溫度在所述第二氣體的供給過程中 比所述第 一氣體的供給過程中高。 〔附記14〕
一種基板處理裝置，
具有對(duì)被積層并收納的多個(gè)基板進(jìn)行處理的處理室； 對(duì)被收納在所述處理室內(nèi)的基板進(jìn)行加熱的加熱部； 向所述處理室內(nèi)供給所期望的氣體的氣體供給部； 排出所述處理室內(nèi)的氣體的排氣部； 至少對(duì)所述氣體供給部進(jìn)行控制的控制部， 所述控制部對(duì)所述氣體供給部進(jìn)行如下控制將第 一 氣體供給 到所述處理室內(nèi)，在所述基板上成膜第一非結(jié)晶硅膜后，向所述處 理室內(nèi)供給與所述第一氣體不同的第二氣體，在所述基板上成膜第 二非結(jié)晶硅膜，所述控制部對(duì)所述加熱部進(jìn)行如下控制使所述基板的所述第二氣體的供給過程中的溫度比所述第一氣體的供給過程 中的所述基板的溫度高，并且比所述第二氣體的多結(jié)晶化溫度低。 〔附記15〕
如附記14記載的基板處理裝置，所述控制部對(duì)所述加熱機(jī)構(gòu)進(jìn) 行如下控制對(duì)所述第一非晶質(zhì)硅膜及所述第二非晶質(zhì)硅膜實(shí)施熱 處理，以從所述基板的表面露出的單晶硅的表面為晶種，使固相外 延生長(zhǎng)。
〔附記16〕
如附記11 ~ 15的任一項(xiàng)記載的基板處理裝置，所述控制部對(duì)所 述氣體供給部及所述氣體排氣部中的至少某一個(gè)進(jìn)行如下控制在 所述第一氣體被供給后且所述第二氣體被供給前，凈化所述處理室內(nèi)。
〔附記17〕
如附記11-16的任一項(xiàng)記載的基板處理裝置，所述控制部對(duì)所 述氣體供給部及所述氣體排氣部中的至少某一個(gè)進(jìn)行如下控制使 所述第一氣體的供給過程中的所述處理室內(nèi)的壓力比所述第二氣體 的供給過程中低。 〔附記18〕
如附記11 ~ 17的任一項(xiàng)記載的基板處理裝置，所述控制部對(duì)所 述加熱部進(jìn)行如下控制使所述第 一 氣體的供給過程中的所述基板 的溫度為從450。C到550°C,使所述第二氣體供給過程中的所述基板 的溫度為580。C以下。 〔附記19〕
一種基板處理裝置，
具有對(duì)被積層并收納的多個(gè)基板進(jìn)行處理的處理室； 對(duì):帔收納在所述處理室內(nèi)的基板進(jìn)行加熱的加熱部； 向所述處理室內(nèi)供給所期望的氣體的氣體供給部； 排出所述處理室內(nèi)的氣體的排氣部； 至少對(duì)所述氣體供給部進(jìn)行控制的控制部，所述控制部至少對(duì)所述加熱部及所述氣體供給部進(jìn)行如下控
制在所述基板的溫度為從450。C到500。C的狀態(tài)下，將Si2H6氣體 供給到所述處理室內(nèi)，在所述基板上成膜第一非晶質(zhì)硅膜后，在所 述基板的溫度為580。C以下的狀態(tài)下，將SiH4氣體供給到所述處理 室內(nèi)，在所述基板上成膜第二非晶質(zhì)硅膜。 〔附記20〕
如附記19記載的基板處理裝置，所述控制部對(duì)所述氣體供給部 及所述氣體排氣部中的至少某一個(gè)進(jìn)行如下控制在Si2H6氣體被供 給后且SiH4氣體被供給前，凈化所述處理室內(nèi)。 〔附記21〕
如附記19或20記載的基板處理裝置，所述控制部對(duì)所述氣體 供給部及所述氣體排氣部中的至少某一個(gè)進(jìn)行如下控制使Si2H6 氣體的供給過程中的所述處理室內(nèi)的壓力比SiH4氣體的供給過程中 低。
〔附記22〕
如附記11 ~21的任一項(xiàng)記載的基板處理裝置，作為所述第一非 晶質(zhì)硅膜只成膜最初的 一層。 工業(yè)實(shí)用性
如上所述，本發(fā)明能夠適用于例如處理晶片等基板的基板處理 裝置和半導(dǎo)體裝置的制造方法。
權(quán)利要求
1.一種基板處理方法，在表面的至少一部分上具有絕緣膜，且在硅表面露出的單晶硅基板上成膜非晶質(zhì)硅膜，其特征在于包括將多個(gè)基板送入處理室內(nèi)并積層收容的第一工序；至少對(duì)所述基板進(jìn)行加熱并供給第一氣體，從而成膜所期望的厚度的第一非晶質(zhì)硅膜的第二工序；至少對(duì)所述基板進(jìn)行加熱并供給與所述第一氣體不同的第二氣體，從而成膜所期望的厚度的第二非晶質(zhì)硅膜的第三工序，所述第一氣體是比所述第二氣體高級(jí)次的氣體。
2. 如權(quán)利要求1所述的基板處理方法，其特征在于，還具有第 四工序，在所述第四工序中對(duì)所述第一非晶質(zhì)硅膜及所述第二非晶 質(zhì)硅膜實(shí)施熱處理，以從基板表面露出的單晶硅表面為晶種，使固 相外延生長(zhǎng)。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的基板處理方法，其特征在于，所述 第三工序比所述第二工序處理溫度高。
4. 如權(quán)利要求1~3的任一項(xiàng)所述的基板處理方法，其特征在于所述第二工序以450。C到550。C的溫度對(duì)所述基板進(jìn)行加熱，使用Si2H6氣體作為所述第一氣體，所述第三工序以比所述第二工序中加熱的溫度高且580。C以下 的溫度對(duì)所述基板進(jìn)行加熱，使用SiH4氣體作為所述第二氣體。
5. —種基板處理裝置，其特征在于具有對(duì)被積層并收納的多個(gè)基板進(jìn)行處理的處理室；對(duì)^皮收納在所述處理室內(nèi)的基才反進(jìn)行加熱的加熱部；向所述處理室內(nèi)供給所期望的氣體的氣體供給部；排出所述處理室內(nèi)的氣體的排氣部；至少對(duì)所述氣體供給部進(jìn)行控制的控制部，所述控制部對(duì)所述氣體供給部進(jìn)行如下控制將第 一 氣體供給到所述處理室內(nèi)，在所述基板上成膜第一非結(jié)晶硅膜后，向所述處 理室內(nèi)供給比所述第 一 氣體低級(jí)次的第二氣體，在所述基板上成膜 第二非結(jié)晶硅膜。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基板處理方法及基板處理裝置，其能夠確保成膜速度且膜厚難以變得不均勻。該方法包括將多個(gè)Si晶片(300)送入處理室(201)內(nèi)并積層收容的第一工序；加熱Si晶片(300)且將第一氣體供給到處理室(201)，成膜所期望的厚度的第一非晶質(zhì)硅膜的第二工序；加熱基板(301)且將與第一氣體不同的第二氣體供給到處理室(201)內(nèi)，成膜所期望的厚度的第二非晶質(zhì)硅膜的第三工序，以使第一氣體為比所述第二氣體高級(jí)次的氣體的方式對(duì)Si晶片(300)進(jìn)行處理。
文檔編號(hào)H01L21/205GK101620993SQ20091013693
公開日2010年1月6日 申請(qǐng)日期2009年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月30日
發(fā)明者井之口泰啟, 國(guó)井泰夫, 森谷敦 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立國(guó)際電氣