特許 5947710 シード層の形成方法、シリコン膜の成膜方法および成膜装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5947710

(24)【登録日】2016年6月10日

(45)【発行日】2016年7月6日

(54)【発明の名称】シード層の形成方法、シリコン膜の成膜方法および成膜装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/205 20060101AFI20160623BHJP

   C23C 16/24 20060101ALI20160623BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/205

   C23C16/24

【請求項の数】11

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2012-285701(P2012-285701)

(22)【出願日】2012年12月27日

(65)【公開番号】特開2014-127693(P2014-127693A)

(43)【公開日】2014年7月7日

【審査請求日】2015年5月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099944

【弁理士】

【氏名又は名称】高山 宏志

(72)【発明者】

【氏名】大部 智行

(72)【発明者】

【氏名】宮原 孝広

(72)【発明者】

【氏名】永田 朋幸

【審査官】 正山 旭

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−０４９５０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１３８４９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０２８７４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１７６０９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−２９７１３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／００２８４３７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０１６４８４２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０３１２１９２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０２０７３０２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５

Ｃ２３Ｃ １６／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

下地上に、シリコン膜を形成する際のシードとなるシード層を形成するシード層の形成方法であって、
（１） 前記下地を加熱し、前記加熱した下地表面上にアミノシラン系ガスを供給し、前記下地表面上に第１シード層を形成する工程と、
（２） 前記下地を加熱し、前記加熱した下地表面上にジシラン以上の高次シラン系ガスを供給し、前記第１シード層が形成された前記下地表面上に第２シード層を形成する工程と、を具備し、
前記（１）工程における処理温度を、４００℃未満、前記アミノシラン系ガスに含まれている少なくともシリコンが、前記下地表面上に吸着可能な温度以上とし、
前記（２）工程における処理温度を、４００℃未満、前記ジシラン以上の高次シラン系ガスに含まれている少なくともシリコンが、前記第１シード層が形成された前記下地表面上に吸着可能な温度以上とし、
前記第１シード層と前記第２シード層とを含むシード層の厚さは、０ｎｍを超え１ｎｍ以下の範囲とされることを特徴とするシード層の形成方法。

【請求項2】

前記（１）工程において、前記第１シード層は、前記下地表面上に、前記アミノシラン系ガスに含まれている少なくともシリコンを吸着させることで形成され、
前記（２）工程において、前記第２シード層は、前記第１シード層が形成された下地表面上に、前記ジシラン以上の高次シラン系ガスに含まれている少なくともシリコンを吸着させることで形成されることを特徴とする請求項１に記載のシード層の形成方法。

【請求項3】

前記（１）工程における少なくともシリコンの吸着、および前記（２）工程における少なくともシリコンの吸着のそれぞれを、ＣＶＤ反応を伴わずに行うことを特徴とする請求項２に記載のシード層の形成方法。

【請求項4】

前記（１）工程における少なくともシリコンの吸着、および前記（２）工程における少なくともシリコンの吸着のそれぞれを、単原子層オーダーの厚さの範囲にて行うことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のシード層の形成方法。

【請求項5】

前記第１シード層と前記第２シード層とを含むシード層は、アモルファスであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のシード層の形成方法。

【請求項6】

前記（２）工程における処理圧力を、１３３．３Ｐａを超え、１３３３Ｐａ以下とすることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のシード層の形成方法。

【請求項7】

前記アミノシラン系ガスが、
ブチルアミノシラン
ビスターシャリブチルアミノシラン
ジメチルアミノシラン
ビスジメチルアミノシラン
トリジメチルアミノシラン
ジエチルアミノシラン
ビスジエチルアミノシラン
ジプロピルアミノシラン
ジイソプロピルアミノシラン
ヘキサキスエチルアミノジシラン
(１) （（Ｒ１Ｒ２）Ｎ）_ｎＳｉ_ＸＨ_{２Ｘ＋２-ｎ-ｍ}（Ｒ３）_ｍ
(２) （（Ｒ１Ｒ２）Ｎ）_ｎＳｉ_ＸＨ_{２Ｘ-ｎ-ｍ}（Ｒ３）_ｍ
の少なくとも一つを含むガスから選ばれることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のシード層の形成方法。
（ただし、(１)、(２)式において、
ｎはアミノ基の数で１〜６の自然数
ｍはアルキル基の数で０および１〜５の自然数
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３＝ＣＨ_３、Ｃ_２Ｈ_５、Ｃ_３Ｈ_７
Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒ３、又は同じでなくても良い。
Ｒ３＝Ｃｌ、又はＦでも良い。
Ｘは１以上の自然数）

【請求項8】

前記ジシラン以上の高次シラン系ガスが、
Ｓｉ_ｍＨ_２ｍ＋２（ただし、ｍは２以上の自然数）の式で表されるシリコンの水素化物、及び
Ｓｉ_ｎＨ_２ｎ（ただし、ｎは３以上の自然数）の式で表されるシリコンの水素化物
の少なくとも一つを含むガスから選ばれることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のシード層の形成方法。

【請求項9】

前記Ｓｉ_ｍＨ_２ｍ＋２（ただし、ｍは２以上の自然数）の式で表されるシリコンの水素化物が、
ジシラン（Ｓｉ_２Ｈ_６）
トリシラン（Ｓｉ_３Ｈ_８）
テトラシラン（Ｓｉ_４Ｈ_１０）
ペンタシラン（Ｓｉ_５Ｈ_１２）
ヘキサシラン（Ｓｉ_６Ｈ_１４）
ヘプタシラン（Ｓｉ_７Ｈ_１６）
の少なくとも一つから選ばれ、
前記Ｓｉ_ｎＨ_２ｎ（ただし、ｎは３以上の自然数）の式で表されるシリコンの水素化物が、
シクロトリシラン（Ｓｉ_３Ｈ_６）
シクロテトラシラン（Ｓｉ_４Ｈ_８）
シクロペンタシラン（Ｓｉ_５Ｈ_１０）
シクロヘキサシラン（Ｓｉ_６Ｈ_１２）
シクロヘプタシラン（Ｓｉ_７Ｈ_１４）
の少なくともいずれか一つから選ばれることを特徴とする請求項８に記載のシード層の形成方法。

【請求項10】

被処理体の下地上にシード層を形成し、前記シード層上にシリコン膜を成膜するシリコン膜の成膜方法であって、
（１） 前記被処理体の下地表面上に、前記シード層を形成する工程と、
（２） 前記シード層上に、前記シリコン膜を形成する工程と、を備え、
前記（１）工程を、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のシード層の形成方法を用いて行うことを特徴とするシリコン膜の成膜方法。

【請求項11】

下地上にシリコン膜を成膜する成膜装置であって、
前記シリコン膜が形成される下地を有した被処理体を収容する処理室と、
前記処理室内に、処理に使用するガスを供給する処理ガス供給機構と、
前記処理室内に収容された前記被処理体を加熱する加熱装置と、
前記処理室内を排気する排気機構と、
前記処理ガス供給機構、前記加熱装置、及び前記排気機構を制御するコントローラと、を具備し、
前記コントローラが、請求項１０に記載された（１）工程及び（２）工程が実施されるように前記処理ガス供給機構、前記加熱装置、及び前記排気機構を制御することを特徴とする成膜装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、シード層の形成方法、シリコン膜の成膜方法および成膜装置に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体集積回路装置のコンタクトホールやラインの埋め込み、素子や構造を形成するための薄膜にはシリコン、例えば、アモルファスシリコンが使用されている。アモルファスシリコンの成膜方法は、例えば、特許文献１に記載されている。特許文献１には、ジシランなら４００〜５００℃にて分解、トリシランなら３５０〜４５０℃にて分解、テトラシランなら３００〜４００℃にて分解して、アモルファスシリコン膜を成膜する方法が記載されている。

【0003】

しかし、アモルファスシリコンで、微細化が進んだコンタクトホールやラインを埋め込もうとすると、成膜後のアモルファスシリコンはコンタクトホール部でのカバレッジが悪く、大きなボイド（Ｖｏｉｄ）が発生してしまう。大きなボイドがコンタクトホールやライン内に発生すると、例えば、抵抗値の増大を引き起こす要因の一つとなる。これは、アモルファスシリコン膜の表面ラフネスの精度が悪いこともその要因にある。

【0004】

そこで、アモルファスシリコン膜の表面ラフネスの精度を改善するために、アモルファスシリコン膜を成膜する前に下地表面上にアミノシラン系ガスを供給し、下地表面上にシード層を予め形成しておく、というアモルファスシリコン膜の成膜方法が、特許文献２に記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平１−２１７９５６号公報

【特許文献2】特開２０１１−２４９７６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

近時、シリコン膜、例えば、アモルファスシリコン膜の、表面ラフネスの精度の改善要求とともに、成膜プロセスの低温化の要求が厳しさを増してきている。

【0007】

特許文献２においては、表面ラフネスの精度の改善という目的を達成できるが、成膜プロセスの温度が４００℃以上の場合に、特に好ましい。例えば、成膜プロセスの温度を４００℃未満、例えば、３５０℃を上限とした成膜プロセスに適用すると、シード層上に形成される、例えば、アモルファスシリコン膜のインキュベーション時間が、わずかではあるが増大する。

【0008】

インキュベーション時間のわずかな増大は、表面ラフネスの精度をわずかに低下させる可能性がある。現状では影響のない範囲であるとしても、今後の電子デバイスの進展を考えると、シード層上に形成される薄膜のわずかな表面ラフネスの精度の低下も、許容できないレベルに発展してくることも十分に考えられる。

【0009】

このように、更なる成膜プロセスの低温化の要求を考慮した場合には、シード層上に形成される薄膜の表面ラフネスの精度の維持向上、並びに更なる面内均一性の向上が難しくなってくる、という事情がある。

【0010】

この発明は、上記事情に鑑みて為されたもので、更なる成膜プロセスの低温化の要求に対しても対応可能であり、また、シード層上に形成される薄膜の表面ラフネスの精度の維持向上、並びに更なる面内均一性の向上を達成することも可能なシード層の形成方法、そのシード層の形成方法を用いたシリコン膜の成膜方法およびその成膜方法を実施することが可能な成膜装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0011】

この発明の第１の態様に係るシード層の形成方法は、下地上に、シリコン膜を形成する際のシードとなるシード層を形成するシード層の形成方法であって、（１）前記下地を加熱し、前記加熱した下地表面上にアミノシラン系ガスを供給し、前記下地表面上に第１シード層を形成する工程と、（２）前記下地を加熱し、前記加熱した下地表面上にジシラン以上の高次シラン系ガスを供給し、前記第１シード層が形成された前記下地表面上に第２シード層を形成する工程と、を具備し、前記（１）工程における処理温度を、４００℃未満、前記アミノシラン系ガスに含まれている少なくともシリコンが、前記下地表面上に吸着可能な温度以上とし、前記（２）工程における処理温度を、４００℃未満、前記ジシラン以上の高次シラン系ガスに含まれている少なくともシリコンが、前記第１シード層が形成された前記下地表面上に吸着可能な温度以上とし、前記第１シード層と前記第２シード層とを含むシード層の厚さは、０ｎｍを超え１ｎｍ以下の範囲とされる。

【0012】

この発明の第２の態様に係るシリコン膜の成膜方法は、被処理体の下地上にシード層を形成し、前記シード層上にシリコン膜を成膜するシリコン膜の成膜方法であって、（１）前記被処理体の下地表面上に、前記シード層を形成する工程と、（２）前記シード層上に、前記シリコン膜を形成する工程と、を備え、前記（１）工程を、上記第１の態様に係るシード層の形成方法を用いて行う。

【0013】

この発明の第３の態様に係る成膜装置は、下地上にシリコン膜を成膜する成膜装置であって、前記シリコン膜が形成される下地を有した被処理体を収容する処理室と、前記処理室内に、処理に使用するガスを供給する処理ガス供給機構と、前記処理室内に収容された前記被処理体を加熱する加熱装置と、前記処理室内を排気する排気機構と、前記処理ガス供給機構、前記加熱装置、及び前記排気機構を制御するコントローラと、を具備し、前記コントローラが、第２の態様に係るシリコン膜の成膜方法の（１）工程及び（２）工程が実施されるように前記処理ガス供給機構、前記加熱装置、及び前記排気機構を制御する。

【発明の効果】

【0014】

この発明によれば、更なる成膜プロセスの低温化の要求に対しても対応可能であり、また、シード層上に形成される薄膜の表面ラフネスの精度の維持向上、並びに更なる面内均一性の向上を達成することも可能なシード層の形成方法、そのシード層の形成方法を用いたシリコン膜の成膜方法およびその成膜方法を実施することが可能な成膜装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】この発明の第１の実施形態に係るシード層の形成方法を用いたシリコン膜の成膜方法のシーケンスの一例を示す流れ図

【図2】（Ａ）図〜（Ｄ）図はシーケンス中の半導体基板の状態を概略的に示す断面図

【図3】堆積時間と膜厚との関係を示す図

【図4】（Ａ）図は縦型ウエハボートの縦断面図、（Ｂ）図は縦型ウエハボートの水平断面図

【図5】シード層形成時の処理温度／処理圧力とシリコン膜５の面内均一性との関係を示す図

【図6】（Ａ）図は面内全域を示す平面図、（Ｂ）図はロッド周辺部分を除いた領域を示す平面図

【図7】（Ａ）図〜（Ｃ）図は処理温度／処理圧力の変化とシリコン膜５の膜厚の変化との関係を概略的に示す水平断面図

【図8】（Ａ）図〜（Ｂ）図は処理温度／処理圧力の変化と支持溝内における処理ガスの流速の変化との関係を概略的に示す縦断面図

【図9】ボート位置とシリコン膜５の面内均一性との関係を示す図

【図10】この発明の第２の実施形態に係る成膜装置の一例を概略的に示す断面図

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。なお、全図にわたり、共通の部分には共通の参照符号を付す。

【0017】

（第１の実施形態）
図１はこの発明の第１の実施形態に係るシード層の形成方法を用いたシリコン膜の成膜方法のシーケンスの一例を示す流れ図、図２Ａ〜図２Ｄはシーケンス中の半導体基板の状態を概略的に示す断面図である。

【0018】

まず、図２Ａに示すように、被処理体として、本例ではシリコン基板（シリコンウエハ）１を準備する。本例ではシリコン基板１を例示し、シリコン膜が形成される下地がシリコン基板、即ち単結晶シリコンとなる例を示しているが、下地としては単結晶シリコンに限らず、その表面が酸化されていても良いし、シリコン酸化物膜、シリコン窒化物膜、金属膜、金属酸化物膜、金属窒化物膜などの薄膜が堆積されていても良い。

【0019】

次に、図１のステップ１に示すように、下地、本例ではシリコン基板１上にシード層を形成する。本例ではシード層を２段階に分けて形成する。その形成方法の一例は次の通りである。

【0020】

＜第１シード層の形成＞
図１のステップ１１、および図２Ｂに示すように、下地であるシリコン基板１を加熱し、加熱したシリコン基板１の表面上にアミノシラン系ガスを供給し、このアミノシラン系ガスに含まれた少なくともシリコンをシリコン基板１の表面上に吸着させる。また、ステップ１１における処理温度を、４００℃未満、アミノシラン系ガスに含まれた少なくともシリコンが下地表面、本例ではシリコン基板１の表面上に吸着可能な温度以上とする。これにより、シリコン基板（下地）１の表面上には第１シード層２が形成される。

【0021】

アミノシラン系ガスの例としては、
ブチルアミノシラン（ＢＡＳ）
ビスターシャリブチルアミノシラン（ＢＴＢＡＳ）
ジメチルアミノシラン（ＤＭＡＳ）
ビスジメチルアミノシラン（ＢＤＭＡＳ）
トリジメチルアミノシラン（ＴＤＭＡＳ）
ジエチルアミノシラン（ＤＥＡＳ）
ビスジエチルアミノシラン（ＢＤＥＡＳ）
ジプロピルアミノシラン（ＤＰＡＳ）
ジイソプロピルアミノシラン（ＤＩＰＡＳ）
ヘキサキスエチルアミノジシラン
(１) （（Ｒ１Ｒ２）Ｎ）_ｎＳｉ_ＸＨ_{２Ｘ＋２-ｎ-ｍ}（Ｒ３）_ｍ
(２) （（Ｒ１Ｒ２）Ｎ）_ｎＳｉ_ＸＨ_{２Ｘ-ｎ-ｍ}（Ｒ３）_ｍ
の少なくとも一つを含むガスから選ぶことができる。

【0022】

ただし、上記(１)、(２)式において、
ｎはアミノ基の数で１〜６の自然数
ｍはアルキル基の数で０および１〜５の自然数
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３＝ＣＨ_３、Ｃ_２Ｈ_５、Ｃ_３Ｈ_７
Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒ３、又は同じでなくても良い。
Ｒ３＝Ｃｌ、又はＦでも良い。
Ｘは１以上の自然数
である。

【0023】

本例においては、アミノシラン系ガスとしてＤＩＰＡＳを用いた。第１シード層２を形成する際の処理条件の一例は、
ＤＩＰＡＳ流量： ２００ｓｃｃｍ
処 理 時 間： １ｍｉｎ
処 理 温 度： ３５０℃
処 理 圧 力： １３３．３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）
である。なお、本明細書においては１Ｔｏｒｒを１３３．３Ｐａと定義する。

【0024】

このような条件で処理することで、シリコン基板１の表面上には、ＤＩＰＡＳに含まれた少なくともシリコンを含む成分が吸着され、原子層レベル、例えば、原子が１層ほどのレベル（単原子層オーダー）で吸着した第１シード層２が形成される。第１シード層２は極めて薄い層であり、例えば、ＣＶＤ反応を伴わずに形成される。

【0025】

＜第２シード層の形成＞
図１のステップ１２、および図２Ｃに示すように、下地であるシリコン基板１を加熱し、加熱したシリコン基板１の表面上にアミノ基を含まないジシラン以上の高次シラン系ガスを供給し、この高次シラン系ガスに含まれた少なくともシリコンを、第１シード層２が形成されたシリコン基板１の表面上に吸着させる。また、ステップ１２における処理温度を、４００℃未満、ジシラン以上の高次シラン系ガスに含まれた少なくともシリコンが、第１シード層２が形成されたシリコン基板（下地）表面１上に吸着可能な温度以上とする。これにより、第１シード層２が形成されたシリコン基板（下地）１の表面上には第２シード層３が形成される。

【0026】

アミノ基を含まないジシラン以上の高次シラン系ガスの例としては、
Ｓｉ_ｍＨ_２ｍ＋２（ただし、ｍは２以上の自然数）の式で表されるシリコンの水素化物、及びＳｉ_ｎＨ_２ｎ（ただし、ｎは３以上の自然数）の式で表されるシリコンの水素化物の少なくとも一つを含むガスから選ぶことができる。

【0027】

また、上記Ｓｉ_ｍＨ_２ｍ＋２の式で表されるシリコンの水素化物としては、
ジシラン（Ｓｉ_２Ｈ_６）
トリシラン（Ｓｉ_３Ｈ_８）
テトラシラン（Ｓｉ_４Ｈ_１０）
ペンタシラン（Ｓｉ_５Ｈ_１２）
ヘキサシラン（Ｓｉ_６Ｈ_１４）
ヘプタシラン（Ｓｉ_７Ｈ_１６）
の少なくとも一つから選ばれることが好ましい。

【0028】

また、上記Ｓｉ_ｎＨ_２ｎの式で表されるシリコンの水素化物としては、
シクロトリシラン（Ｓｉ_３Ｈ_６）
シクロテトラシラン（Ｓｉ_４Ｈ_８）
シクロペンタシラン（Ｓｉ_５Ｈ_１０）
シクロヘキサシラン（Ｓｉ_６Ｈ_１２）
シクロヘプタシラン（Ｓｉ_７Ｈ_１４）
の少なくともいずれか一つから選ばれることが好ましい。

【0029】

本例においては、アミノ基を含まないジシラン以上の高次シラン系ガスとしてＳｉ_２Ｈ_６を用いた。第２シード層３を形成する際の処理条件の一例は、
Ｓｉ_２Ｈ_６流量： ３００ｓｃｃｍ
処 理 時 間： ６０ｍｉｎ
処 理 温 度： ３５０℃
処 理 圧 力： ３９９．９Ｐａ（３Ｔｏｒｒ）
である。

【0030】

このような条件で処理することで、第１シード層２が形成されたシリコン基板１の表面上には、Ｓｉ_２Ｈ_６に含まれた少なくともシリコンを含む成分が吸着され、第１シード層２と同様に、原子層レベル、例えば、原子が１層ほどのレベル（単原子層オーダー）で吸着された、あるいは１ｎｍ程度の厚みに吸着された第２シード層３が形成される。この第２シード層３もまた、第１シード層２と同様に、例えば、ＣＶＤ反応を伴わずに形成される。

【0031】

このようにして、本例では、シード層として、第１シード層２と、第１シード層２上に形成された第２シード層３とを含む二重シード層４が形成する。二重シード層４の状態は、例えば、アモルファス状態である。二重シード層４上には薄膜が形成される。このため、二重シード層４の厚さとしては、例えば、二重シード層４の厚さと薄膜本膜の厚さとを合計した膜厚を考慮し、０ｎｍを超え１ｎｍ以下の範囲とされることが良い。

【0032】

＜薄膜の形成＞
次に、図１のステップ２、および図２Ｄに示すように、第１シード層２と第２シード層３とを含む二重シード層４上に薄膜を形成する。薄膜をシリコン膜５とする場合には、シリコン膜５の原料ガスとして、アミノ基を含まないシラン系ガスが用いられる。アミノ基を含まないシラン系ガスの例としては、Ｓｉ_ｍＨ_２ｍ＋２（ただし、ｍは１以上の自然数）の式で表されるシリコンの水素化物、及びＳｉ_ｎＨ_２ｎ（ただし、ｎは３以上の自然数）の式で表されるシリコンの水素化物の少なくとも一つを含むガスから選ぶことができる。

【0033】

また、上記Ｓｉ_ｍＨ_２ｍ＋２の式で表されるシリコンの水素化物としては、モノシラン（ＳｉＨ_４）や、第２シード層３の形成に用いられたシリコンの水素化物を挙げることができる。

【0034】

また、Ｓｉ_ｎＨ_２ｎ（ただし、ｎは３以上の自然数）の式で表されるシリコンの水素化物についても、第２シード層３の形成に用いられたシリコンの水素化物を挙げることができる。

【0035】

本例においては、アミノ基を含まないシラン系ガスとしてジシラン（Ｓｉ_２Ｈ_６）を用いた。シリコン膜５を形成する際の処理条件の一例は、
Ｓｉ_２Ｈ_６流量： １００ｓｃｃｍ
処 理 時 間： ９０ｍｉｎ
処 理 温 度： ３５０℃
処 理 圧 力： １３３．３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）
である。

【0036】

上記処理条件においては、例えば、膜厚が約１５ｎｍのシリコン膜５が、二重シード層４のうち、第２シード層３上に形成される。

【0037】

また、シリコン膜５の形成に際してはＣＶＤ法を採用してもよいし、ＡＬＤ法を採用してもよい。

【0038】

また、シリコン膜５には、ドーパントをドープすることもできる。シリコン膜５にドーパントをドープする際には、図１のステップ２、および図２Ｄに示す工程において、アミノ基を含まないシラン系ガスとともに、ドーパントを含むガスを供給すれば良い。

【0039】

ドーパントの例としては、
ボロン（Ｂ）
リン（Ｐ）
ヒ素（Ａｓ）
酸素（Ｏ）
炭素（Ｃ）
窒素（Ｎ）
を挙げることができる。

【0040】

これらのドーパントについては混合されても良い。即ち、上記６種類のドーパントから選ばれる少なくとも一つのドーパントを含むガスを、アミノ基を含まないシラン系ガスとともに供給することで、シリコン膜５にドーパントドープすることができる。

【0041】

シリコン膜５の成膜後の状態は、
アモルファス状態
アモルファス状態とナノ結晶状態とが混在した状態
ナノ結晶状態
多結晶状態
のいずれか一つとされる。これらのシリコン膜５の成膜後の状態は、シリコン膜５の成膜中に決定される、又はシリコン膜５の成膜後の処理により決定することができる。例えば、シリコン膜５の成膜中に状態を決定する場合には、処理温度、処理圧力、原料ガス流量などを調節すれば良い。また、シリコン膜５の成膜後に状態を決定する場合には、シリコン膜５が形成されたシリコン基板１にアニール処理を施せば良い。アニール処理の際の処理温度、処理圧力、処理時間などを調節することで、シリコン膜５の状態を、上記４つの状態のいずれかに制御することができる。

【0042】

シリコン膜５は、本来、形成しようとする薄膜本膜である。このため、シリコン膜５の厚さはユーザーの要求により決定されるが、実用的な観点を考慮すると、シリコン膜５の厚さは、０ｎｍを超え１００ｎｍ以下の範囲とされることが良いであろう。

【0043】

このようにして、シリコン基板１上には、第１シード層２と第２シード層３とを含んだ二重シード層４を介して、シリコン膜５が形成される。
このような第１の実施形態に係るシード層の形成方法を用いたシリコン膜の成膜方法によれば、次のような利点を得ることができる。

【0044】

（インキュベーション時間）
まず、成膜プロセス温度の上限を４００℃未満とした場合の、シリコン膜５のインキュベーション時間について説明する。
図３は、堆積時間とシリコン膜５の膜厚との関係を示す図である。
図３には、参考例として、成膜プロセスの上限温度を３５０℃とし、ＤＩＰＡＳを用いて単一シード層を形成し、この単一シード層上にシリコン膜を成膜した例が“●”にて示されている。参考例におけるシード層形成の際の処理条件は以下の通りである。

【0045】

＜シード層形成（参考例）＞
ＤＩＰＡＳ流量： ５００ｓｃｃｍ
処 理 時 間： ０．５ｍｉｎ
処 理 温 度： ３５０℃
処 理 圧 力： ５３．３Ｐａ（０．４Ｔｏｒｒ）
参考例においては、約９０ｍｉｎの成膜で約１１ｎｍ、約１４３ｍｉｎの成膜で約１８ｎｍのシリコン膜が成膜された。測定された２つの膜厚を最小二乗法で直線近似した直線の式は次の通りである。

【0046】

線Ｉ：ｙ＝１．５６５ｘ−３４．５９３
上記式をｙ＝０、即ちシリコン膜の膜厚を“０”としたとき、線Ｉと堆積時間との交点を求めたところ、約２２ｍｉｎとなった。よって、参考例におけるシリコン膜のインキュベーション時間Ｔｉｎｃ１は、約２２ｍｉｎである。

【0047】

次に、図１に示したステップ１１、およびステップ１２の処理条件によって、第１シード層２と第２シード層３とを含む二重シード層４上にシリコン膜５を形成した場合には、約６３ｍｉｎの成膜で約１１ｎｍ、約９０ｍｉｎの成膜で約１５ｎｍのシリコン膜５が成膜された。測定された２つの膜厚を最小二乗法で直線近似した直線の式は次の通りである。

【0048】

線II：ｙ＝１．６７８４ｘ−１．９０６３
上記式をｙ＝０、即ちシリコン膜の膜厚を“０”としたとき、線IIと堆積時間との交点を求めたところ、約１．１ｍｉｎとなった。よって、第１の実施形態におけるシリコン膜５のインキュベーション時間Ｔｉｎｃ２は、約１．１ｍｉｎである。

【0049】

このように第１の実施形態によれば、成膜プロセス温度を４００℃未満とした場合、例えば、３５０℃とした場合、ＤＡＩＰＡＳを用いて単一のシード層を形成するのみの場合に比較して、シリコン膜５のインキュベーション時間を短縮することができる。このため、更なる成膜プロセスの低温化の要求に対しても対応可能である、という利点を得ることができる。

【0050】

さらに、第１の実施形態によれば、上述のようにインキュベーション時間を短縮できる結果、上述したＤＡＩＰＡＳを用いて単一のシード層を形成するのみの場合に比較して、上記二重シード層４上に形成される薄膜、本例ではシリコン膜５の表面ラフネスの精度の維持、並びに更なる向上を達成することも可能である。

【0051】

（面内均一性）
次に、成膜プロセス温度の上限を４００℃未満とした場合の、シリコン膜５の面内均一性について説明する。

【0052】

図４Ａは縦型ウエハボートの縦断面図、図４Ｂは図４Ａ中の４Ｂ−４Ｂ線に沿う水平断面図である。なお、図４Ａの縦断面図は、図４Ｂ中の４Ａ−４Ａ線に沿ったものである。

【0053】

図４Ａに示すように、縦型ウエハボート１０５は、例えば、石英製であり、複数本のボートロッド１０６、例えば、３本のボートロッド１０６を有している。ボートロッド１０６のそれぞれには複数本の支持溝１０６ａが形成されている。これらの支持溝１０６ａのそれぞれに、シリコン基板１を一枚ずつ、その周縁部の一部を支持させることで、縦型ウエハボート１０５にはシリコン基板１が多段に載置される。縦型ウエハボート１０５は、シリコン基板１を多段に載置した状態で、後述する成膜装置の処理室内に挿入され、処理室内において、第１の実施形態に係るシード層の形成方法を用いたシリコン膜の成膜が行なわれる。

【0054】

このようにシリコン基板１を縦型ウエハボート１０５に載置した際には、その周縁部の一部が支持溝１０６ａに支持される。支持溝１０６ａに支持されているシリコン基板１の部分（以下ロッド周辺部分２０という）は、シリコン基板１の中央部分とは異なり、その上面上方にボートロッド１０６が存在することになる。このため、シリコン基板１のロッド周辺部分２０と、ロッド周辺部分２０を除いたシリコン基板１の中央部分とでは、成膜処理に際し、処理ガスの流れが異なることになる。

【0055】

そこで、二重シード層４を形成時の処理温度／処理圧力と面内均一性との関係を調べてみた。図５は二重シード層４形成時の処理温度／処理圧力とシリコン膜５の面内均一性との関係を示す図である。図５において、“●”は面内全域におけるシリコン膜５の面内均一性を示し（図６Ａ参照）、“○”はシリコン基板１の、ロッド周辺部分２０を除いたシリコン膜５の面内均一性を示している（図６Ｂ参照）。

【0056】

＜第１例：処理温度４００℃／処理圧力１３３．３Ｐａ＞
第１例は、基本的に、処理温度４００℃、処理圧力を１３３．３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）とした場合である。具体的な処理条件は以下の通りである。なお、シリコン膜５は成膜温度を４００℃として成膜した。

【0057】

＜第１シード層２の形成＞
処 理 ガ ス： ＤＩＰＡＳ
処理ガス流 量： ２００ｓｃｃｍ
処 理 時 間： １ｍｉｎ
処 理 温 度： ４００℃
処 理 圧 力： １３３．３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）

【0058】

＜第２シード層３（＝シリコン膜５）の形成＞
この工程は、第１の実施形態における第２シード層３の形成に対応する工程であるが、処理温度が４００℃の場合にはジシラン（Ｓｉ_２Ｈ_６）は熱分解される。このため、第１例においてはシリコンがＣＶＤ成長し、シリコン膜５が形成されることとなる。
処 理 ガ ス： Ｓｉ_２Ｈ_６
処理ガス流 量： ３００ｓｃｃｍ
処 理 時 間： ３０ｍｉｎ
処 理 温 度： ４００℃
処 理 圧 力： １３３．３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）

【0059】

図５に示すように、第１例においては、図６Ａに示す面内全域におけるシリコン膜５の膜厚の面内均一性は約２．８％である。また、図６Ｂに示すロッド周辺部分２０を除いた領域におけるシリコン膜５の膜厚の面内均一性は約１．２％である。その差は約Δ１．６％である。これは、シリコン膜５のロッド周辺部分２０における膜厚は、ロッド周辺部分２０を除いた領域における膜厚との差が大きいことを示している。ちなみに、シリコン膜５のロッド周辺部分２０における膜厚は、ロッド周辺部分２０を除いた領域における膜厚に比較して薄くなる傾向を示す。

【0060】

＜第２例：処理温度３５０℃／処理圧力１３３．３Ｐａ＞
第２例は、処理圧力は第１例と同じとしたまま、処理温度を４００℃から３５０℃へ下げた場合である。具体的な処理条件は以下の通りである。なお、シリコン膜５は成膜温度を３５０℃として成膜した。

【0061】

＜第１シード層２の形成＞
処 理 ガ ス： ＤＩＰＡＳ
処理ガス流 量： ２００ｓｃｃｍ
処 理 時 間： １ｍｉｎ
処 理 温 度： ３５０℃
処 理 圧 力： １３３．３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）

【0062】

＜第２シード層３の形成＞
処 理 ガ ス： Ｓｉ_２Ｈ_６
処理ガス流 量： ３００ｓｃｃｍ
処 理 時 間： ３０ｍｉｎ
処 理 温 度： ３５０℃
処 理 圧 力： １３３．３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）

【0063】

図５に示すように、第２例においては、面内全域におけるシリコン膜５の膜厚の面内均一性は約１．９％である。また、ロッド周辺部分２０を除いた領域におけるシリコン膜５の膜厚の面内均一性は約１．４％である。その差は約Δ０．５％である。これは、シリコン膜５のロッド周辺部分２０における膜厚とロッド周辺部分２０を除いた領域における膜厚との差が、処理温度４００℃／処理圧力１３３．３Ｐａとした第１例に比較して、小さくなり、改善されていることを示している。つまり、処理温度を４００℃未満に下げることで、シリコン膜５の膜厚の面内均一性を向上させることができる。

【0064】

＜第３例：処理温度３５０℃／処理圧力３９９．９Ｐａ＞
第３例は、処理温度は第２例と同じとしたまま、処理圧力を１３３．３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）から３９９．９Ｐａ（３Ｔｏｒｒ）に上げた場合である。具体的な処理条件は以下の通りである。なお、シリコン膜５は成膜温度を３５０℃として成膜した。

【0065】

＜第１シード層２の形成＞
処 理 ガ ス： ＤＩＰＡＳ
処理ガス流 量： ２００ｓｃｃｍ
処 理 時 間： １ｍｉｎ
処 理 温 度： ３５０℃
処 理 圧 力： ３９９．９Ｐａ（３Ｔｏｒｒ）

【0066】

＜第２シード層３の形成＞
処 理 ガ ス： Ｓｉ_２Ｈ_６
処理ガス流 量： ３００ｓｃｃｍ
処 理 時 間： ３０ｍｉｎ
処 理 温 度： ３５０℃
処 理 圧 力： ３９９．９Ｐａ（３Ｔｏｒｒ）

【0067】

図５に示すように、第３例においては、面内全域におけるシリコン膜５の膜厚の面内均一性は約０．８％である。また、ロッド周辺部分２０を除いた領域におけるシリコン膜５の膜厚の面内均一性は約０．７％である。その差は約Δ０．１％である。これは、シリコン膜５のロッド周辺部分２０における膜厚とロッド周辺部分２０を除いた領域における膜厚との差が、処理温度３５０℃／処理圧力１３３．３Ｐａとした第２例に比較して、さらに小さくなり、より改善されていることを示している。つまり、処理温度を４００℃未満に下げ、かつ、処理圧力を１３３．３Ｐａを超える圧力とすることで、シリコン膜５の膜厚の面内均一性は、さらに向上する。処理温度３５０℃／処理圧力３９９．９Ｐａの本第３例においては、膜厚の差がΔ０．１％である。これは、シリコン膜５のロッド周辺部分２０における膜厚とロッド周辺部分２０を除いた領域における膜厚とがほとんど変わらない、ということを示している。

【0068】

上記考察をまとめると、図７Ａに示す処理温度４００℃／処理圧力１３３．３Ｐａ（第１例）の処理条件よりは、処理温度を４００℃未満、例えば、図７Ｂに示す処理温度３５０℃／処理圧力１３３．３Ｐａ（第２例）とした方が、ロッド周辺部分２０におけるシリコン膜５の膜厚を、ロッド周辺部分２０を除く領域におけるシリコン膜５の膜厚に対して相対的に厚くすることができ、シリコン膜５の面内均一性が向上する、という利点を得ることができる。これは、処理温度４００℃ではジシラン（Ｓｉ_２Ｈ_６）が熱分解するため、第２シード層３がＣＶＤ反応により成長し、ロッド周辺部分２０を除く領域において、特に厚く形成されてしまうことが原因であろう、と推測される。

【0069】

この点、処理温度を４００℃未満の、例えば、３５０℃とすると、ジシランが熱分解することが防がれるため、第２シード層３はＣＶＤ反応を伴うことなく、ジシランに含まれるシリコンの吸着でのみ堆積される。このため、ＣＶＤ反応による成長に比較して、ロッド周辺部分２０を除く領域において、第２シード層３が特に厚く形成されてしまうことを抑制できる。

【0070】

また、４００℃未満、例えば、３５０℃のシリコン膜５の成膜では、シリコン膜５のＣＶＤ反応による成長が、成膜温度４００℃の場合に比較して、例えば、ＣＶＤ成長を低く抑えることができ、ロッド周辺部分２０を除く領域におけるＣＶＤ成長速度を抑制することができる。これらの点から、ロッド周辺部分２０におけるシリコン膜５の膜厚を、ロッド周辺部分２０を除く領域におけるシリコン膜５の膜厚に対して相対的に厚くすることができる、ものと推測される。

【0071】

さらに、図７Ｂに示す処理温度３５０℃／処理圧力１３３．３Ｐａ（第２例）よりは、処理圧力を１３３．３Ｐａ超、例えば、図７Ｃに示す処理温度３５０℃／処理圧力３９９．９Ｐａ（第３例）とした方が、ロッド周辺部分２０におけるシリコン膜５の膜厚を、さらに厚く形成でき、シリコン膜５のシリコン基板１の面内均一性が、さらに向上する、という利点を得ることができる。これは、処理圧力が高い方が、図８Ａおよび図８Ｂに示すように、支持溝１０６ａ内における処理ガスの流速を遅くすることができるため、と推測される。処理ガスの流速が遅くなることで、支持溝１０６ａ内やその周辺の領域には、処理ガス、例えば、第２シード層３の形成に使用されるジシランを長い時間留めておくことができる。ジシランが、長い時間留めておくことができる分、ジシランに含まれたシリコンが第１シード層２上に吸着される確率を高めることができる。この結果、ロッド周辺部分２０におけるシリコン膜５の膜厚を、ロッド周辺部分２０を除く領域におけるシリコン膜５の膜厚に対して相対的により厚く、例えば、ほぼ同等の膜厚まで厚くできるもの、と推測される。

【0072】

（面内均一性のボート位置依存性）
図５に示した結果は、図４に示した縦型ウエハボート１０５の中段に載置されたシリコン基板１から得られたものであった。縦型ウエハボート１０５では、縦型ウエハボート１０５内のシリコン基板１の載置位置によって面内均一性が変化する、という面内均一性のボート位置依存性がある。次に、この面内均一性のボート位置依存性を調べてみた。

【0073】

図９は、ボート位置とシリコン膜５の面内均一性との関係を示す図である。図９においては、図５を参照して説明した第１例（“▲”および”△”参照）および第３例（“●”および“○”参照）についてのボート位置とシリコン膜５の面内均一性との関係が示されている。

【0074】

＜第１例：処理温度４００℃／処理圧力１３３．３Ｐａ＞
＜上段＞
図９に示すように、第１例においては面内全域におけるシリコン膜５の膜厚の面内均一性は約２．９％、ロッド周辺部分２０を除いた領域におけるシリコン膜５の膜厚の面内均一性は約１．５％、その差は約Δ１．４％である。
＜中段＞
図５を参照して説明した通りであるが、面内全域におけるシリコン膜５の膜厚の面内均一性は約２．８％、ロッド周辺部分２０を除いた領域におけるシリコン膜５の膜厚の面内均一性は約１．２％、その差は約Δ１．６％である。
＜下段＞
面内全域におけるシリコン膜５の膜厚の面内均一性は約３．４％、ロッド周辺部分２０を除いた領域におけるシリコン膜５の膜厚の面内均一性は約２．５％、その差は約Δ０．９％である。

【0075】

このような結果から、処理温度４００℃／処理圧力１３３．３Ｐａとする第１例においては、ボート位置によっても、シリコン膜５の膜厚の面内均一性は改善されるとは言い難く、ボート位置に関わらず、シリコン膜５のロッド周辺部分２０における膜厚は、ロッド周辺部分２０を除いた領域における膜厚との差が大きい。

【0076】

また、シリコン膜５のロッド周辺部分２０を除いた領域においては、膜厚の面内均一性は、面内全域に比較すれば良好であるが、それでも、約１．２〜２．５％の範囲にとどまっている。

【0077】

＜第３例：処理温度３５０℃／処理圧力３９９．９Ｐａ＞
＜上段＞
第３例においては面内全域におけるシリコン膜５の膜厚の面内均一性は約１．２％、ロッド周辺部分２０を除いた領域におけるシリコン膜５の膜厚の面内均一性もまた約１．２％、その差は約Δ０％である。ほぼ同等の膜厚である。
＜中段＞
図５を参照して説明した通りである。面内全域におけるシリコン膜５の膜厚の面内均一性は約０．８％、ロッド周辺部分２０を除いた領域におけるシリコン膜５の膜厚の面内均一性は約０．７％、その差は約Δ０．１％である。ほぼ同等の膜厚である。
＜下段＞
面内全域におけるシリコン膜５の膜厚の面内均一性は約２．３％、ロッド周辺部分２０を除いた領域におけるシリコン膜５の膜厚の面内均一性もまた約２．３％、その差は約Δ０％である。ほぼ同等の膜厚である。

【0078】

このような結果から、処理温度３５０℃／処理圧力３９９．９Ｐａとする第３例においては、ボート位置によっても、面内全域における面内均一性と、ロッド周辺部分２０を除いた領域における面内均一性との差は、ほとんど変化しない。すなわち、ボート位置に関わらず、シリコン膜５のロッド周辺部分２０における膜厚は、ロッド周辺部分２０を除いた領域における膜厚との差をほとんど無くすことが可能である。

【0079】

しかも、シリコン膜５のロッド周辺部分２０を除いた領域における膜厚の面内均一性についても、第１例に比較して、約０．７〜２．３％の範囲にまで改善されている。

【0080】

このように第１の実施形態に係るシード層の形成方法を用いたシリコン膜の成膜方法によれば、更なる成膜プロセスの低温化の要求に対しても対応することが可能である、という利点を得ることができる。

【0081】

また、第１の実施形態に係るシード層の形成方法を用いたシリコン膜の成膜方法によれば、二重シード層４上に形成される薄膜の表面ラフネスの精度の維持、並びに更なる向上を達成することも可能である、という利点を得ることができる。

【0082】

（第２の実施形態）
次に、この発明の第１の実施形態に係るシード層の形成方法を用いたシリコン膜の成膜方法を実施することが可能な成膜装置の例を、この発明の第２の実施形態として説明する。

【0083】

＜成膜装置＞
図１０はこの発明の第２の実施形態に係る成膜装置の一例を概略的に示す断面図である。

【0084】

図１０に示すように、成膜装置１００は、下端が開口された有天井の円筒体状の処理室１０１を有している。処理室１０１の全体は、例えば、石英により形成されている。処理室１０１内の天井には、石英製の天井板１０２が設けられている。処理室１０１の下端開口部には、例えば、ステンレススチールにより円筒体状に成形されたマニホールド１０３がＯリング等のシール部材１０４を介して連結されている。

【0085】

マニホールド１０３は処理室１０１の下端を支持している。マニホールド１０３の下方からは、図４を参照して説明した縦型ウエハボート１０５が処理室１０１内に挿入される。縦型ウエハボート１０５は、複数本の図示せぬ支持溝が形成されたロッド１０６を複数本有しており、上記支持溝に被処理体として複数枚、例えば、５０〜１００枚の半導体基板、本例では、シリコン基板１の周縁部の一部を支持させる。これにより、縦型ウエハボート１０５には、シリコン基板１が多段に載置される。

【0086】

縦型ウエハボート１０５は、石英製の保温筒１０７を介してテーブル１０８上に載置される。テーブル１０８は、マニホールド１０３の下端開口部を開閉する、例えば、ステンレススチール製の蓋部１０９を貫通する回転軸１１０上に支持される。回転軸１１０の貫通部には、例えば、磁性流体シール１１１が設けられ、回転軸１１０を気密にシールしつつ回転可能に支持している。蓋部１０９の周辺部とマニホールド１０３の下端部との間には、例えば、Ｏリングよりなるシール部材１１２が介設されている。これにより処理室１０１内のシール性が保持されている。回転軸１１０は、例えば、ボートエレベータ等の昇降機構（図示せず）に支持されたアーム１１３の先端に取り付けられている。これにより、ウエハボート１０５および蓋部１０９等は、一体的に昇降されて処理室１０１内に対して挿脱される。

【0087】

成膜装置１００は、処理室１０１内に、処理に使用するガスを供給する処理ガス供給機構１１４、及び処理室１０１内に、不活性ガスを供給する不活性ガス供給機構１１５を有している。

【0088】

本例の処理ガス供給機構１１４は、アミノシラン系ガス供給源１１７ａ、ジシラン以上の高次シラン系ガス供給源１１７ｂ（以下、高次シラン系ガス供給源と略す）、およびアミノ基を含まないシラン系ガス供給源１１７ｃ（以下、シラン系ガス供給源１１７ｃと略す）を含んでいる。

【0089】

また、不活性ガス供給機構１１５は、不活性ガス供給源１２０を含んでいる。アミノシラン系ガスは第１シード層２の形成に利用され、その一例はＤＩＰＡＳである。ジシラン以上の高次シラン系ガスは第２シード層３の形成に利用され、その一例はジシラン（Ｓｉ_２Ｈ_６）である。アミノ基を含まないシラン系ガスはシリコン膜５の成膜に利用され、その一例はジシラン（Ｓｉ_２Ｈ_６）である。不活性ガスの一例は窒素ガスである。不活性ガスはパージガス等に利用される。

【0090】

アミノシラン系ガス供給源１１７ａは、流量制御器１２１ａおよび開閉弁１２２ａを介して、分散ノズル１２３ａに接続されている。同様に、高次シラン系ガス供給源１１７ｂは、流量制御器１２１ｂおよび開閉弁１２２ｂを介して分散ノズル１２３ｂ（図１０には図示されていない）に接続されている。同様に、シラン系ガス供給源１１７ｃは、流量制御器１２１ｃおよび開閉弁１２２ｃを介して分散ノズル１２３ｃに接続されている。

【0091】

分散ノズル１２３ａ〜１２３ｃは石英管よりなり、マニホールド１０３の側壁を内側へ貫通して上方向へ屈曲されて垂直に延びる。分散ノズル１２３ａ〜１２３ｃの垂直部分には、複数のガス吐出孔１２４が所定の間隔を隔てて形成されている。これにより、各ガスは、ガス吐出孔１２４から水平方向に処理室１０１内に向けて略均一に吐出される。

【0092】

不活性ガス供給源１２０は、流量制御器１２１ｄおよび開閉弁１２２ｄを介して、ノズル１２８に接続されている。ノズル１２８は、マニホールド１０３の側壁を貫通し、その先端から不活性ガスを、水平方向に処理室１０１内に向けて吐出させる。

【0093】

処理室１０１内の、分散ノズル１２３ａ〜１２３ｃに対して反対側の部分には、処理室１０１内を排気するための排気口１２９が設けられている。排気口１２９は処理室１０１の側壁を上下方向へ削りとることによって細長く形成されている。処理室１０１の排気口１２９に対応する部分には、排気口１２９を覆うように断面がコの字状に成形された排気口カバー部材１３０が溶接により取り付けられている。排気口カバー部材１３０は、処理室１０１の側壁に沿って上方に延びており、処理室１０１の上方にガス出口１３１を規定している。ガス出口１３１には、真空ポンプ等を含む排気機構１３２が接続される。排気機構１３２は、処理室１０１内を排気することで処理に使用した処理ガスの排気、及び処理室１０１内の圧力を処理に応じた処理圧力とする。

【0094】

処理室１０１の外周には筒体状の加熱装置１３３が設けられている。加熱装置１３３は、処理室１０１内に供給されたガスを活性化するとともに、処理室１０１内に収容された被処理体、本例ではシリコン基板１を加熱する。

【0095】

成膜装置１００の各部の制御は、例えばマイクロプロセッサ（コンピュータ）からなるコントローラ１５０により行われる。コントローラ１５０には、オペレータが成膜装置１００を管理するためにコマンドの入力操作等を行うタッチパネルや、成膜装置１００の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるユーザーインターフェース１５１が接続されている。

【0096】

コントローラ１５０には記憶部１５２が接続されている。記憶部１５２は、成膜装置１００で実行される各種処理をコントローラ１５０の制御にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じて成膜装置１００の各構成部に処理を実行させるためのプログラムすなわちレシピが格納される。レシピは、例えば、記憶部１５２の中の記憶媒体に記憶される。記憶媒体は、ハードディスクや半導体メモリであってもよいし、ＣＤ-ＲＯＭ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、他の装置から、例えば専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよい。レシピは、必要に応じて、ユーザーインターフェース１５１からの指示等にて記憶部１５２から読み出され、読み出されたレシピに従った処理をコントローラ１５０が実行することで、成膜装置１００は、コントローラ１５０の制御のもと、所望の処理が実施される。

【0097】

本例では、コントローラ１５０の制御のもと、上記第１の実施形態に係る金属化合物膜の成膜方法にしたがった成膜処理が順次実施される。

【0098】

上記第１の実施形態に係るシード層の形成方法を用いたシリコン膜の成膜方法は、図１０に示すような成膜装置１００を用いることによって、１台の成膜装置で実施することができる。

【0099】

また、成膜装置としては図１０に示すようなバッチ式に限らず、枚葉式の成膜装置であっても良い。

【0100】

以上、この発明を実施形態に従って説明したが、この発明は、上記実施形態に限定されることは無く、種々変形可能である。

【0101】

例えば、上記実施形態においては、処理条件を具体的に例示したが、上記実施形態に記載した具体的な例示に限られるものではなく、シリコン基板１の大きさ、処理室の容積変化等に応じて、上記利点を損なわない範囲で変更できることはもちろんである。

【0102】

また、上記実施形態に記載した成膜方法は、成膜プロセスの低温下、例えば、上限温度を４００℃未満とした成膜プロセスであっても、シリコン膜５の膜厚の面内均一性の向上、並びにインキュベーション時間の短縮によるシリコン膜５の表面ラフネスの更なる改善を達成できるものである。このため、上記実施形態に記載した成膜方法は、微細化の進展が進んでいる電子製品の製造方法、例えば、半導体装置の製造プロセスや、フラットパネルディスプレイの製造プロセスに好適に用いることができる。

【0103】

また、第１シード層２と第２シード層３とを含む二重シード層４の膜厚を厚くしてしまうと、二重シード層４を含めたシリコン膜５の膜厚を増加させてしまう。シリコン膜５の薄膜化の観点からは、第１シード層２の厚さは薄いことが望ましい。好ましくは単原子層レベルの厚さ程度であることが良い。具体的な二重シード層４の厚さを言及すれば、０ｎｍを超え１．０ｎｍ以下の有限値の厚さとすることが好ましい。

【0104】

しかし、上述したように、第１の実施形態に係るシリコン膜の成膜方法によれば、インキュベーション時間を更に改善できる結果、表面ラフネスの精度を更に向上できる利点がある。このことから、シリコン膜５を厚い膜とする場合にも好適に用いることができる。例えば、半導体装置で一般的に使用されている５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下のシリコン膜５にも、それよりも膜厚が薄い、例えば、２ｎｍを超え５０ｎｍ未満の範囲の厚さとすることも可能である。

【0105】

また、アミノシラン系ガスは分解させないで、例えば、シリコン基板（下地）１上に吸着させるようにすることが良い。例えば、ＤＩＰＡＳは４５０℃以上で熱分解する。アミノシランが熱分解されると、成膜される膜中に炭素（Ｃ）、窒素（Ｎ）などの不純物が巻き込まれてしまうことがある。アミノシランは分解させずに、例えば、シリコン基板（下地）１上に吸着させるようにすることで、成膜される膜中に不純物が巻き込まれてしまう事情を抑制できる、という利点を得ることができる。

【0106】

また、上記実施形態においては、第１シード層２、および第２シード層３を形成する際の処理圧力としては、シリコン膜５の面内均一性を改善する、という観点から、１３３．３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）を超える圧力とすることがよい、とした。具体的な圧力の一例としては、３９９．９Ｐａ（３Ｔｏｒｒ）を例示した。第１シード層２、および第２シード層３を形成する際の処理圧力の上限としては、実用上の観点から１３３３Ｐａ（１０Ｔｏｒｒ）以下が適切な値であろう。
その他、この発明はその要旨を逸脱しない範囲で様々に変形することができる。

【符号の説明】

【0107】

１…シリコン基板、２…第１シード層、３…第２シード層、４…二重シード層、５…シリコン膜。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】