(57)【要約】      （修正有）【課題】基板への熱ダメージやサーマルバジェットの増大を防止しつつ基板と薄膜との間に低酸素・炭素密度で高品質な界面を形成する。【解決手段】半導体装置の製造方法は、基板を反応炉内に搬入するステップと、前記反応炉内で前記基板に対して前処理を行うステップと、前記反応炉内で前記前処理がなされた前記基板に対して本処理を行うステップと、前記本処理後の前記基板を前記反応炉より搬出するステップとを有し、前記前処理ステップでは、前記反応炉内にシリコン原子を含むガスと、塩素原子を含むガスとを別々に供給する。【選択図】図９
2010226133.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を反応炉内に搬入するステップと、
前記反応炉内で前記基板に対して前処理を行うステップと、
前記反応炉内で前記前処理がなされた前記基板に対して本処理を行うステップと、
前記本処理後の前記基板を前記反応炉より搬出するステップとを有し、
前記前処理ステップでは、前記反応炉内にシリコン原子を含むガスと、塩素原子を含むガスとを別々に供給する半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、前記前処理ステップにおいて、前記反応炉内にシリコン原子を含むガスを供給する際は、反応炉内温度を第一の温度に設定し、前記反応炉内に塩素原子を含むガスを供給する際は、前記反応炉内温度を前記第一の温度とは異なる第二の温度に設定する半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項２において、前記本処理ステップでは、前記反応炉内温度を前記第二の温度とは異なる第三の温度に設定する半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１において、前記シリコン原子を含むガスは、モノシランガスおよびジシランガスよりなる群から選択される少なくとも一つのガスであり、前記塩素原子を含むガスは、塩化水素ガスおよびジクロロシランガスよりなる群から選択される少なくとも一つのガスである半導体装置の製造方法。
【請求項５】
基板を処理する反応炉と、
前記反応炉内にシリコン原子を含むガスを供給するシリコン含有ガス供給ラインと、
前記反応炉内に塩素原子を含むガスを供給する塩素含有ガス供給ラインと、
前記反応炉内に処理ガスを供給する処理ガス供給ラインと、
前記反応炉内を排気する排気ラインと、
前記排気ラインに設けられ前記反応炉内を真空排気する真空ポンプと、
前記反応炉内にシリコン原子を含むガスと、塩素原子を含むガスとを別々に供給して基板に対して前処理を行い、その後、前記反応炉内に処理ガスを供給して前記前処理がなされた基板に対して本処理を行うように制御するコントローラと、
を有する基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置（半導体デバイス）の製造方法および基板処理装置に関し、例えば、半導体集積回路装置（以下、ＩＣという。）の製造方法において、半導体素子を含む半導体集積回路が作り込まれる半導体ウエハ（以下、ウエハという。）に薄膜を形成する工程に利用して有効なものに係り、特に、シリコンウエハと薄膜との間に高品質な界面を形成する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣの製造方法においては、減圧ＣＶＤ法（化学気相成長法）によって、ウエハ上に薄膜を形成することが行われている。
近年、反応炉にウエハを導入する際の自然酸化膜の増加や不純物の付着による半導体の劣化等の問題を解決するために、反応炉の前段に予備室を設置し、予備室内で充分に酸素や水分等を除去し、予備室内を窒素ガスで置換した後に、ウエハを反応炉内に導入する方法が用いられている。
この減圧ＣＶＤ法を実施するのに、反応炉予備室付き縦型減圧ＣＶＤ装置（以下、予備室付きＣＶＤ装置という。）が広く使用されている。
この予備室付きＣＶＤ装置においては、反応炉の前段に真空引きが可能な密閉構造に構成された予備室が設置されている。
処理前のウエハはウエハ搬入搬出口から予備室に搬入され、ウエハ処理用治具であるボートにセットされる。その後、予備室は気密に閉じられ、真空引きおよび窒素パージが繰り返されることにより、酸素や水分等が除去される。その後、ウエハは予備室から反応炉内にボートによって搬入（ボートローディング）される。
【０００３】
ところが、この予備室付きＣＶＤ装置においては、ウエハおよびボートを反応炉内に搬入するための駆動軸部やボート回転機構部および配線部が予備室内に設置されているために、真空引きの際の有機物等の汚染物質によるウエハ表面の汚染が懸念される。
そこで、ウエハが搬入された反応炉内において、反応ガスを用いてウエハ上の自然酸化膜または不純物を除去する方法として、水素（Ｈ2 ）アニール法が、用いられている。例えば、特許文献１参照。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２９３０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、この水素アニール法においては、一般的に、９００〜１０００℃の高温処理が必要となるために、ＩＣへの熱ダメージならびにサーマルバジェット増大の問題が考えられる。
一方、半導体ウエハと薄膜との間に、低酸素・炭素密度で高品質な界面を形成するには、予備室付きＣＶＤ装置内にウエハを導入してから、反応炉における成膜直前までのウエハ表面の汚染を最小限に留めることが重要である。
具体的には、予備室においては反応炉へのウエハ搬入前の窒素置換時および反応炉からのウエハ搬出時において、駆動軸部およびボート回転機構部および配線部からの有機物によるウエハ表面の汚染を抑える必要がある。
また、反応炉内においては、比較的に低温である炉口部からの汚染を抑制する必要がある。
さらに、ウエハへの薄膜形成直前まで、炉内雰囲気の高清浄化ならびに表面に吸着した汚染物質の還元・脱離を実施する必要がある。
【０００６】
本発明の目的は、基板への熱ダメージやサーマルバジェットの増大の発生を防止しつつ、基板と薄膜との間に低酸素・炭素密度で高品質な界面を形成することができる半導体装置の製造方法および基板処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記した課題を解決するための手段のうち代表的なものは、次の通りである。
（１）基板を反応炉内に搬入するステップと、
前記反応炉内で前記基板に対して前処理を行うステップと、
前記反応炉内で前記前処理がなされた前記基板に対して本処理を行うステップと、
前記本処理後の前記基板を前記反応炉より搬出するステップとを有し、
前記前処理ステップでは、前記反応炉内にシリコン原子を含むガスと、塩素原子を含むガスとを別々に供給する半導体装置の製造方法。
（２）基板を処理する反応炉と、
前記反応炉内にシリコン原子を含むガスを供給するシリコン含有ガス供給ラインと、
前記反応炉内に塩素原子を含むガスを供給する塩素含有ガス供給ラインと、
前記反応炉内に処理ガスを供給する処理ガス供給ラインと、
前記反応炉内を排気する排気ラインと、
前記排気ラインに設けられ前記反応炉内を真空排気する真空ポンプと、
前記反応炉内にシリコン原子を含むガスと、塩素原子を含むガスとを別々に供給して基板に対して前処理を行い、その後、前記反応炉内に処理ガスを供給して前記前処理がなされた基板に対して本処理を行うように制御するコントローラと、
を有する基板処理装置。
【発明の効果】
【０００８】
前記した手段（１）、（２）によれば、低温度であっても良好なクリーニング効果を得ることができるので、基板への熱ダメージやサーマルバジェットの増大の発生を防止しつつ、基板と薄膜との間に低酸素・炭素密度で高品質な界面を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施の形態に係る基板処理装置を示す概略断面図である。
【図２】本発明の第一の実施例に係る界面酸素密度のＳｉＨ4 パージ温度依存性（ＳＩＭＳ結果）を示す図である。
【図３】本発明の第一の実施例に係る界面酸素密度のＳｉＨ4 パージ圧力依存性（ＳＩＭＳ結果）を示す図である。
【図４】本発明の第二の実施例に係るコンタクト抵抗のＳｉＨ4 パージ温度依存性を示す図である。
【図５】本発明の第三の実施例に係る界面酸素密度のウエハ入炉からＳｉＨ4 パージイベントまでの時間依存性（ＳＩＭＳ結果）を示す図である。
【図６】本発明の一実施の形態であるＣＶＤ装置を示す一部切断側面図である。
【図７】本発明の一実施の形態であるＣＶＤ装置の主要部を示す正面断面図である。
【図８】本発明の一実施の形態であるＩＣの製造方法の成膜工程を示すプロセスフローチャートである。
【図９】前処理ステップを含む処理シーケンスの第二の実施の形態を示すタイムチャートである。
【図１０】前処理ステップを含む処理シーケンスの第三の実施の形態を示すタイムチャートである。
【図１１】前処理ステップを含む処理シーケンスの第四の実施の形態を示すタイムチャートである。
【図１２】前処理ステップを含む処理シーケンスの第五の実施の形態を示すタイムチャートである。
【図１３】ＣＶＤ装置の構成の違いによる界面酸素・炭素密度の低減効果を示すグラフである。
【図１４】モノシランガスパージ温度の違いによる界面酸素・炭素密度の低減効果を示すグラフである。
【図１５】モノシランガスパージに塩化水素ガスまたはジクロロシランガスパージを組み合わせた場合の界面酸素・炭素密度の低減効果を示すグラフである。
【図１６】界面酸素・炭素密度の水素ガスパージ温度およびＣＶＤ装置の構成の違いによる効果を示すグラフである。
【図１７】前処理ステップを含む処理シーケンスの第六の実施の形態を示すタイムチャートである。
【図１８】前処理ステップを含む処理シーケンスの第七の実施の形態を示すタイムチャートである。
【図１９】前処理ステップを含む処理シーケンスの第八の実施の形態を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。
【００１１】
図１により、本実施の形態に係る縦型反応炉を有する基板処理装置の概略について説明する。
【００１２】
反応管６１は炉口フランジ６２に立設されており、炉口フランジ（マニホールド）６２には反応管６１と同心に内管６３が支持されている。また、反応管６１を囲むように円筒状のヒータ６４が設けられている。ヒータ６４、反応管６１、内管６３および炉口フランジ等により縦型反応炉が構成されている。
【００１３】
反応管６１（内管６３）の内部は気密な反応室６５となっており、反応室６５には気密な予備室６６が連通している。予備室６６は炉口フランジ６２に連設されたロードロック室６７によって画成されている。
ロードロック室６７には炉入出手段であるボートエレベータ８３が設けられており、ボートエレベータ８３によって基板保持具６８（以下、ボート６８という。）が反応室６５に対して装入および引出される。
また、ボート６８を装入した状態では炉口蓋６９によって反応室６５が気密に閉塞されるようになっている。
【００１４】
ロードロック室６７にはゲート弁（図示せず）が設けられ、ロードロック室６７の外部には、図示しないウエハ移載装置（wafer transfer equipment )が設けられている。
ボート６８が降下（引出）され、ロードロック室６７に収納されている状態で、ボート６８にウエハ移載機によりゲート弁を通してシリコンウエハ等の基板７０（以下、ウエハ７０という。）が移載されるようになっている。
【００１５】
炉口フランジ６２には第一ガス導入ライン７１が連通されており、第一ガス導入ライン７１は内管６３の下方からガスを反応室６５に導入するようになっている。ロードロック室６７には第二ガス導入ライン７２が連通されている。
炉口フランジ６２には第一排気ライン７３が連通されており、ロードロック室６７には第二排気ライン７４が連通されている。第一排気ライン７３および第二排気ライン７４は第一エアバルブ７５および第二エアバルブ７６を介して排気装置としての真空ポンプ８２に接続されている。
第一排気ライン７３には第一圧力検知器７７が設けられ、第二排気ライン７４には第二圧力検知器７８が設けられる。第一圧力検知器７７および第二圧力検知器７８の圧力検知結果は、圧力制御部７９に入力される。
【００１６】
第一ガス導入ライン７１には第一流量制御器（マスフローコントローラ）８０が設けられており、第二ガス導入ライン７２には第二流量制御器８１が設けられている。第一流量制御器８０および第二流量制御器８１は圧力制御部７９からの指令により第一ガス導入ライン７１から反応室６５に供給されるガスの流量を制御し、第二ガス導入ライン７２から予備室６６に供給されるガスの流量を制御する。
【００１７】
圧力制御部７９により、第一流量制御器８０および第二流量制御器８１を閉鎖し、ガスの供給を停止し、第一エアバルブ７５および第二エアバルブ７６を開き、真空ポンプ８２によって真空引きすることにより、反応室６５および予備室６６を真空状態または減圧状態とすることができる。
【００１８】
また、第一エアバルブ７５および第二エアバルブ７６を開き、真空ポンプ８２により真空引きした状態で、第一圧力検知器７７および第二圧力検知器７８からの圧力検知信号は、圧力制御部７９にフィードバックされる。
圧力制御部７９では第一圧力検知器７７および第二圧力検知器７８が検知する圧力が設定圧力となるように、第一流量制御器８０および第二流量制御器８１を制御し、ガス導入流量を調整する。
【００１９】
なお、圧力調整過程や維持過程で供給されるガスは、基板への酸化膜の形成を抑制するため、不活性ガス、例えば窒素ガスが用いられる。
【００２０】
第一ガス導入ライン７１と第二ガス導入ライン７２との２系統で反応室６５および予備室６６にガスが供給され、また、第一排気ライン７３と第二排気ライン７４との２系統で排気される。
さらに、反応室６５は開閉可能であるので、反応室６５および予備室６６は個々に圧力制御および圧力管理が可能であると共に、反応室６５と予備室６６とが連通している状態では、反応室６５と予備室６６とを一体に圧力制御、圧力管理が可能である。
【００２１】
なお、８４はコントローラであり、上述の基板処理装置を構成する各部の動作を制御するよう構成されている。
【００２２】
次に、上述の基板処理装置を使用して、半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程として、ウエハに処理を施す方法について説明する。ここでは、前処理ステップを含む処理シーケンスの第一実施の形態として、例えばウエハ上にＤ−ｐｏｌｙＳｉ膜（リンドープポリシリコン膜）を成膜する方法について説明する。
なお、以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作は、コントローラ８４によりコントロールされる。
【００２３】
Ｄ−ｐｏｌｙＳｉ膜（リンドープポリシリコン膜）の成膜では反応室６５内の温度は、例えば５３０℃に一定に保持される。
しかし、本実施形態においては、成膜イベントに入る前に、前処理（pretreatment）として、基板上に形成された微量の自然酸化膜を還元して除去するために、成膜温度よりも低い温度で、モノシラン（ＳｉＨ4 ）を含むガスを用いてパージを行う。
このため、反応室６５内の温度は、ウエハ搬入前に、前処理を実施するための温度である２００℃以上４３０℃以下の温度に一定に保持される。
【００２４】
反応室６５が閉塞された状態で、予備室６６内に収納されたボート６８にウエハ７０が装填され、予備室６６が閉塞された後に、反応室６５および予備室６６の両方共が真空引きされ、高真空状態とされる。
なお、ここでいう真空引きとは、ガスの供給を停止した状態で排気ラインにより真空排気を行うことであり、真空引きした時の圧力は、成膜時の圧力よりも低い。高真空状態とされることで、ウエハ７０の自然酸化膜の生成が抑制される。
【００２５】
圧力制御部７９によって第一流量制御器８０および第二流量制御器８１を制御し、不活性ガスを反応室６５および予備室６６に導入して、反応室６５および予備室６６の圧力を６５０Ｐａ〜３０００Ｐａにする。
雰囲気圧力が６５０Ｐａ〜３０００Ｐａの状態で、反応室６５を開放してボート６８を前処理温度に保持された反応室６５に装入する。
反応室６５の開放およびボート６８の装入により、反応室６５の温度が低下する。
【００２６】
ボート６８の装入によって低下した炉内温度が前処理温度迄上昇（回復）する温度リカバリ時における圧力は、圧力制御部７９により第一流量制御器８０を介して１３００Ｐａ〜３０００Ｐａに制御される。
【００２７】
反応室６５内の温度が前処理温度まで回復し安定化すると、前処理ステップが実施される。
前処理ステップにおいては、Ｄ−ｐｏｌｙＳｉ膜（リンドープポリシリコン膜）の成膜ガスと同一のガスであるＳｉＨ4 を含むガスが、第一ガス導入ライン７１より第一流量制御器８０を介して反応室６５内に導入される（以下、ＳｉＨ4 パージともいう）。
ＳｉＨ4 は、ある条件下においては成膜よりも分解した水素やＳｉＨｘによる還元効果の方が高くなる。この還元効果の方が高くなるような条件下で、ＳｉＨ4 パージを行うことにより、ウエハ７０上に形成された自然酸化膜が還元されて除去される。
ＳｉＨ4 を含むガスとしては、１００％ＳｉＨ4 の他、窒素（Ｎ2 ）等の不活性ガスで希釈したＳｉＨ4 等を用いるようにしてもよい。
前処理ステップ時の反応室６５内の温度は２００℃以上４３０℃以下、圧力はＳｉＨ4 分圧にて１Ｐａ以上１０Ｐａ以下とすることが好ましい。すなわち、前処理ステップは、後述する本処理ステップ（成膜ステップ）よりも低温かつ低圧の条件下で実施することが好ましい。
また、ウエハ７０を入炉してからＳｉＨ4 パージステップに入るまでの時間は１５分以内とするのが好ましい。
ＳｉＨ4 パージをこのような条件下で行うことにより、サーマルバジェットを抑えつつ、ＳｉＨ4 の還元効果を高めることができ、後述するように、界面酸素密度（濃度）を低減することができ、また、界面コンタクト抵抗を低減することができ、デバイスの電気特性を向上させることができる。
また、ＳｉＨ4 パージは比較的低温（Ｓｉが結晶化する温度よりも低い温度）で実施されるので、下地を結晶化させることなく（アモルファス状態を維持したまま）、界面酸素密度を低減することができるというメリットもある。
また、前処理ステップにて、成膜ガスと同一のガスを用いることにより、別途、前処理用のガス供給系を設ける必要がないというメリットもある。
【００２８】
前処理ステップが完了すると、反応室６５内が窒素（Ｎ2 ）パージされ、反応室６５内の残留ガスが除去される。
その後、反応室６５内の温度は、前処理温度である２００℃以上４３０℃以下の温度から、Ｄ−ｐｏｌｙＳｉ膜（リンドープポリシリコン膜）の成膜温度、例えば５３０℃まで昇温される。このとき、反応室６５内の圧力は圧力制御部７９により第一流量制御器８０を介して１３００Ｐａ〜３０００Ｐａに制御される。
【００２９】
反応室６５内の温度が成膜温度まで上昇し安定化すると、本処理ステップとしての成膜処理ステップ（以下、成膜ステップという。）が実施される。
成膜ステップにおいては、第一ガス導入ライン７１より第一流量制御器８０を介して反応室６５内に成膜ガスであるＳｉＨ4 を含むガスと、ドーパントガスであるホスフィン（ＰＨ3 ）を含むガスが導入される。
これにより、前処理ステップにて自然酸化膜が除去されたウエハ７０上にＤ−ｐｏｌｙＳｉ膜（リンドープポリシリコン膜）が形成される。
ＳｉＨ4 を含むガスとしては、１００％ＳｉＨ4 の他、窒素等の不活性ガスで希釈したＳｉＨ4 等を用いるようにしてもよい。
また、ＰＨ3 を含むガスとしては、窒素（Ｎ2 ）、ヘリウム（Ｈｅ）、アルゴン（Ａｒ）等の不活性ガスで希釈したＰＨ3 を用いるのがよい。
成膜ステップ時の反応室６５内の温度および圧力は、前処理ステップ時の反応室６５内の温度および圧力よりも高くするのが好ましい。例えば、温度は５３０℃、圧力は１１０Ｐａ程度とする。
【００３０】
成膜ステップが完了すると、反応室６５内が処理圧力よりさらに、低圧で窒素パージされ、反応室６５が６５０Ｐａ〜３０００Ｐａに制御されるとともに、予備室６６も反応室６５と同圧に制御される。
雰囲気圧力が６５０Ｐａ〜３０００Ｐａに維持された状態で、反応室６５が開放され、ボート６８が反応室６５から予備室６６に引出される。
予備室６６内でボート６８およびウエハ７０が冷却される。
冷却後、ロードロック室６７が開放され、ウエハ移載機（図示せず）により処理済のウエハ７０が払出され、未処理のウエハ７０がボート６８に移載される。
【００３１】
前記実施の形態では、温度リカバリ時の雰囲気圧力が１３００Ｐａ〜３０００Ｐａに制御され、ボート６８の装入時では雰囲気圧力が６５０Ｐａ〜３０００Ｐａに制御され、前処理温度から成膜温度までの昇温時では雰囲気圧力が１３００Ｐａ〜３０００Ｐａに制御されているので、高真空の場合に比べ、ウエハ７０とボート６８のウエハ支持部間の摩擦力を低減することができ、ボート装入時、温度リカバリ時および昇温時に、ウエハとボート間に変位が生じた場合であってもパーティクルの発生を低減することができる。
【００３２】
なお、前記実施の形態では、ウエハ上にＤ−ｐｏｌｙＳｉ膜（リンドープシリコン膜）を形成する場合について説明したが、本発明はこれに限らず、他の種々の膜種においても適用することができる。
【００３３】
また、前記実施の形態では、縦型反応炉を有する装置を用いる場合について説明したが、本発明はこれに限らず、枚葉反応炉を有する装置を用いる場合においても適用できる。
【実施例１】
【００３４】
次に、第一の実施例として、ＳｉＨ4 パージにおける界面酸素密度（濃度）の温度依存性および圧力依存性を究明するために行った実験について説明する。
【００３５】
低酸素密度界面を必要とする半導体デバイスの一例として、ＤＲＡＭのソースおよびドレインからの引き出し電極部が挙げられる。この界面特性はコンタクト抵抗と呼ばれ、この部分の自然酸化膜が微量であるほどコンタクト抵抗は低減され、電気特性は向上する。
本実施例における評価実験としては、これをターゲットとし、Ｄ−ｐｏｌｙＳｉ膜（リンドープシリコン膜）とＤ−ｐｏｌｙＳｉ膜（リンドープシリコン膜）との間の界面特性を、ＳＩＭＳ（Secondary Ionization Mass Spectrometer）にて測定した。
なお、評価装置としては、前記実施形態の装置、すなわち界面酸素密度低減に有効とされるロードロック式の装置を使用した。
また、評価サンプルは前記実施形態の装置を用い、前記実施形態の方法によりＳｉＨ4 パージにおける温度または圧力を変えて何種類か作成した。
【００３６】
図２に、界面酸素密度のＳｉＨ4 パージ温度依存性（ＳＩＭＳ結果）を示す。
横軸はＳｉＨ4 パージ温度（℃）を示し、縦軸は界面酸素密度（ａｔｏｍｓ／ｃｍ2 ）を示している。
図２に示すように、評価は、ＳｉＨ4 パージ温度を、２３０℃、３３０℃、４３０℃、５３０℃および６３０℃と変えて行った。炉内圧力は１０Ｐａとした。
なお、図中のなしとはＳｉＨ4 パージを実施しなかった場合のリファレンスである。
図２より、ＳｉＨ4 パージ温度が低温であるほど、その効果が高いことが分かる。
特に、ＳｉＨ4 パージ温度を４３０℃以下とすれば、５３０℃（成膜温度と同一温度）とする場合よりも、界面酸素密度を大幅に（少なくとも３４．７％以上）低減できることが分かる。
また、ＳｉＨ4 パージを行わない場合と比較しても、界面酸素密度を大幅に（少なくとも２７．３％以上）低減できることが分かる。
【００３７】
図３に、界面酸素密度のＳｉＨ4 パージ圧力依存性（ＳＩＭＳ結果）を示す。
横軸はＳｉＨ4 パージ圧力（ＳｉＨ4 分圧）を示しており、縦軸は界面酸素密度（ａｔｏｍｓ／ｃｍ2 ）を示している。
図３に示すように、評価は、ＳｉＨ4 パージ圧力をメカニカルブースタポンプ（以下、ＭＢＰという。）を使用して減圧した時（１２Ｐａ）、ターボモレキュラポンプ（以下、ＴＭＰという。）を使用して減圧した時（１０Ｐａ）、ＴＭＰを使用して減圧した時（２．７Ｐａ）の３通りについて行った。ＳｉＨ4 パージ温度は４３０℃とした。
なお、図中のなしとはＳｉＨ4 パージを実施しなかった場合のリファレンスである。
図３より、ＭＢＰを用いて１２Ｐａ以下の減圧下でＳｉＨ4 パージを実施すると、ＳｉＨ4 パージを実施しない場合と比較して界面酸素密度を少なくとも１４．８％以上低減できることが分かる。
また、ＴＭＰを用いて１０Ｐａ以下で高真空ＳｉＨ4 パージを実施すると、さらに良好な結果となることが分かる。この場合、ＭＢＰを用いる場合よりも、界面酸素密度を大幅に（少なくとも１４．７％以上）低減できることが分かる。
さらに、ＳｉＨ4 パージを実施しない場合と比較しても、界面酸素密度を大幅に（少なくとも２７．３％以上）低減できることが分かる。
また、ＴＭＰを使用して２．７Ｐａ以下の減圧下でＳｉＨ4 パージを実施すると、１０Ｐａ以下の減圧下でＳｉＨ4 パージを実施する場合よりも、界面酸素密度をさらに大幅に（少なくとも７３．４％以上）低減できることが分かる。
ＳｉＨ4 パージを実施しない場合と比較しても界面酸素密度をさらに大幅（少なくとも８０．７％以上）低減できることが分かる。
【００３８】
以上のことから、Ｄ−ｐｏｌｙＳｉ膜（リンドープシリコン膜）の成膜前に、ＳｉＨ4 パージを行うことにより、界面の酸素密度が減少し、さらに低温かつ高真空であるほどその効果が高く、特に、温度を２００℃以上４３０℃以下、圧力（ＳｉＨ4 分圧）を１Ｐａ以上１０Ｐａ以下とすることで、界面酸素密度を大幅に低減できることが分かる。
このように、低温（４３０℃以下）かつ高真空（１０Ｐａ以下）であるほど酸素除去効果が高いのは、次の理由によるものと考えられる。
すなわち、低温（４３０℃以下）の方が基板表面におけるＯ原子とＳｉ原子との結合が脆弱なため、Ｈ原子による表面の還元・脱離効果が比較的大きく、また、高真空（１０Ｐａ以下）にする方がＳｉＨ4 分圧が下がるため、Ｈ原子による表面の還元・脱離効果を妨げる要因となるＳｉ原子のシリコンウエハ表面への吸着を抑制することができる。これにより、より効果的にウエハ上の不純物除去効果を得ることができるものと考えられる。
なお、ＳｉＨ4 パージ温度の下限を２００℃としているのは、ＣＶＤ膜、例えばＰｏｌｙＳｉ膜（ポリシリコン膜）の成膜を伴う処理を実施する場合、炉内温度を降下させ過ぎると（２００℃よりも小さな温度とすると）、炉内に付着した堆積膜の応力が増大して堆積膜が剥がれ易くなり、パーティクルが発生し易くなるからである。
また、圧力の下限を１Ｐａとしているのは、１Ｐａよりも小さな圧力、例えば０．１Ｐａとすると、ガス供給側と排出側との圧力差が大きくなり過ぎて、ガス供給側と排出側とで酸素除去効果にばらつきが生ずるからである。特に、反応炉内に複数枚の基板を水平姿勢で多段に配置して処理するようなバッチ処理を実施する場合には、基板配列領域の上部と下部とで除去効果のばらつきが顕著となる。
また、ＳｉＨ4 パージを実施しない場合、界面において結晶方位が変わるため、界面がはっきりと判るが、ＳｉＨ4 パージを実施する場合、界面において、結晶方位が同じであるため、結晶方位の同一化により界面が判別し難くなることも確認できている。
【実施例２】
【００３９】
次に、第二の実施例として、ＳｉＨ4 パージにおけるコンタクト抵抗の温度依存性を究明するために行った実験について説明する。
【００４０】
第二の実施例は、第一の実施例のＳＩＭＳ評価結果をもとに、実デバイスを用いて界面コンタクト抵抗評価を実施したものである。
第一の実施例のＳＩＭＳ結果より、低温かつ高真空でのＳｉＨ4 パージが効果的であったことから、圧力はＴＭＰを使用し１０Ｐａに固定し、温度は成膜温度（５３０℃）よりも低温の３３０℃、４３０℃の２種類で評価を実施した。
【００４１】
図４に、界面コンタクト抵抗のＳｉＨ4 パージ温度依存性を示す。
横軸はＳｉＨ4 パージ温度（℃）を示しており、縦軸は界面コンタクト抵抗（Ω／個）を示している。
前述のように、評価は、ＳｉＨ4 パージ温度を３３０℃、４３０℃と変えて行った。
なお、図中のなしとはＳｉＨ4 パージを実施しなかった場合のリファレンスである。
図４より、ＳＩＭＳの評価結果と同様、ＳｉＨ4 パージ温度が低温であるほどコンタクト抵抗が低減しているのが確認され、実デバイスにおける電気特性においても低温かつ低圧でのＳｉＨ4 パージが有効であることが証明された。
【実施例３】
【００４２】
次に、第三の実施例として、ＳｉＨ4 パージにおける界面酸素密度の、ウエハを入炉してからＳｉＨ4 パージイベントに入るまでの時間依存性を究明するために行った実験について説明する。
【００４３】
図５に、界面酸素密度のウエハ入炉完了時からＳｉＨ4 パージイベントまでの時間依存性（ＳＩＭＳ結果）を示す。
横軸はウエハ入炉完了時からＳｉＨ4 パージイベントまでの時間（分）を示しており、縦軸は界面酸素密度（ａｔｏｍｓ／ｃｍ2 ）を示している。
図５に示すように、評価は、入炉からＳｉＨ4 パージイベントまでの時間を、５０分、１５分と変えて行った。
図５より、入炉してからＳｉＨ4 パージイベントに入るまでの時間は短い方が、より界面酸素密度が少なくなることが分かる。これは、次の理由によるものと考えられる。
すなわち、入炉直後のウエハの温度は炉内温度よりも低いので、脱ガスした水分や酸素等が非常に吸着し易く、また、水分や酸素分圧が高く、このことも、ウエハへの水分や酸素等の吸着を促進する要因と考えられる。したがって、入炉直後はできるだけ速やかに炉内温度を下げ、ＳｉＨ4 やＨ2 といった還元性ガスで炉内をパージすることで、界面酸素密度を低くすることができるものと考えられる。
なお、本実施例における評価では、ＳｉＨ4 パージ条件は、何れも温度４３０℃、圧力はＴＭＰ使用時の１０Ｐａとした。
【００４４】
以下、本発明の他の実施の形態を図面に即して説明する。
【００４５】
本実施の形態において、本発明に係る基板処理装置は、ＩＣの製造方法にあってウエハにＣＶＤ膜を形成するバッチ式縦形ホットウオール形減圧ＣＶＤ装置（以下、ＣＶＤ装置という。）として構成されている。
【００４６】
図６に示されているように、ＣＶＤ装置１は筐体２を備えており、筐体２には基板処理用治具としてのボートが待機する待機室３が形成されている。待機室３は大気圧未満の圧力を維持可能な気密性能を有する密閉室に構築されており、反応炉の前段に設置された予備室を構成している。
筐体２の前面壁にはウエハ搬入搬出口４が開設されており、ウエハ搬入搬出口４はゲート５によって開閉されるようになっている。
筐体２の天井壁におけるウエハ搬入搬出口４側寄りの位置には、ウエハ６を保持したボート７が出入りするボート搬入搬出口８が開設されており、ボート搬入搬出口８はシャッタ９によって開閉されるようになっている。
【００４７】
図７に示されているように、筐体２の上には基板としてのウエハを処理する反応炉１０が、ボート搬入搬出口８に対向するように設置されている。
反応炉１０は４〜５ゾーンに分かれたヒータユニット１１を備えており、ヒータユニット１１の内部にはプロセスチューブ１２が設置されている。プロセスチューブ１２は石英または炭化シリコンが使用されて、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されており、ヒータユニット１１と同心円状に配置されている。
プロセスチューブ１２の円筒中空部によって処理室１３が構成されている。
プロセスチューブ１２の下にはマニホールド１４が配置されており、プロセスチューブ１２はマニホールド１４を介して筐体２の上に垂直に立設されている。
マニホールド１４には処理室１３内を排気するための排気ライン１５の一端が接続されており、排気ライン１５の他端は反応炉内を真空排気する真空ポンプとしてのメカニカルブースタポンプ１６およびドライポンプ１７に接続されている。
マニホールド１４における排気ライン１５の接続部と反対側の部位には、各種のガスを処理室１３内に供給するノズル１８が垂直に敷設されており、ノズル１８はその下端部がマニホールド１４に固定されることにより垂直に支持されている。
ノズル１８の吹出口はウエハ配列方向に伸びたノズル１８の上端に配置されており、ノズル１８の吹出口から吹き出したガスは処理室１３の上端部から処理室１３内を流下するようになっている。
【００４８】
ノズル１８には、反応炉１０内にシリコン原子を含むガスを供給するシリコン含有ガス供給ライン（以下、第一供給ラインという。）Ｌ１と、反応炉１０内に塩素原子を含むガスを供給する塩素含有ガス供給ライン（以下、第二供給ラインという。）Ｌ２と、反応炉１０内に水素ガスを供給する水素ガス供給ライン（以下、第三供給ラインという。）Ｌ３と、反応炉１０内に窒素ガスを供給する窒素ガス供給ライン（以下、第四供給ラインという。）Ｌ４と、がそれぞれ並列に接続されている。
第一供給ラインＬ１の上流側端はシリコン含有ガス供給源Ｔ１に接続されており、第一供給ラインＬ１の途中には開閉弁Ｖ１および流量制御装置（マスフローコントローラ。以下、流量制御器という。）Ｍ１が、シリコン含有ガス供給源Ｔ１側から順に介設されている。
第二供給ラインＬ２の上流側端は塩素含有ガス供給源Ｔ２に接続されており、第二供給ラインＬ２の途中には開閉弁Ｖ２および流量制御器Ｍ２が、塩素含有ガス供給源Ｔ２側から順に介設されている。
第三供給ラインＬ３の上流側端は水素ガス供給源Ｔ３に接続されており、第三供給ラインＬ３の途中には開閉弁Ｖ３および流量制御器Ｍ３が、水素ガス供給源Ｔ３側から順に介設されている。
第四供給ラインＬ４の上流側端は窒素ガス供給源Ｔ４に接続されており、第四供給ラインＬ４の途中には開閉弁Ｖ４および流量制御器Ｍ４が、窒素ガス供給源Ｔ４側から順に介設されている。
第一供給ラインＬ１の開閉弁（以下、第一開閉弁という。）Ｖ１および流量制御器（以下、第一流量制御器という。）Ｍ１、第二供給ラインＬ２の開閉弁（以下、第二開閉弁という。）Ｖ２および流量制御器（以下、第二流量制御器という。）Ｍ２、第三供給ラインＬ３の開閉弁（以下、第三開閉弁という。）Ｖ３および流量制御器（以下、第三流量制御器という。）Ｍ３、第四供給ラインＬ４の開閉弁（以下、第四開閉弁という。）Ｖ４および流量制御器（以下、第四流量制御器という。）Ｍ４は、コントローラ１９に電気的に接続されている。
コントローラ１９は、反応炉１０内に前処理ガスすなわちシリコン原子を含むガスと、塩素原子を含むガスとを交互に供給してウエハに対して前処理を行い、その後に、反応炉１０内に処理ガスを供給して、前処理がなされたウエハに対して本処理を行うように制御すべく構成されている。
また、コントローラ１９は、反応炉１０内に前処理ガスを供給してウエハに対して前処理を行い、その後に、反応炉１０内に処理ガスを供給して、前処理がなされたウエハに対して本処理を行うように制御するとともに、前処理終了後、本処理開始までの間であって、少なくとも反応炉１０内を真空排気する際は、反応炉１０内に常に水素ガスを供給し続けるように制御すべく構成されている。
なお、図示しないが、コントローラ１９は、この他にもヒータユニット１１や、メカニカルブースタポンプ１６や、ドライポンプ１７や、後述するボートエレベータ２０やボート回転駆動用モータ４１等、ＣＶＤ装置１を構成する各部に電気的に接続されており、これら各部の動作を制御するよう構成されている。
【００４９】
図６に示されているように、筐体２の待機室３の外部には据付台２０Ａが設置されており、据付台２０Ａの上にはボートを昇降させるためのボートエレベータ２０が据え付けられている。
ボートエレベータ２０は上側取付板２１および下側取付板２２によって垂直にそれぞれ敷設されたガイドレール２３および送りねじ軸２４を備えており、ガイドレール２３には昇降体２５が垂直方向に昇降自在に嵌合されている。昇降体２５は送りねじ軸２４に垂直方向に進退自在に螺合されている。
なお、作動やバックラッシュを良好なものとするために、送りねじ軸２４と昇降体２５との螺合部にはボールねじ機構が使用されている。
送りねじ軸２４の上端部は上側取付板２１を貫通しており、上側取付板２１に設置されたモータ２６によって正逆回転駆動されるように連結されている。
【００５０】
昇降体２５の側面にはアーム２７が水平に突設されており、アーム２７の先端には円筒形状に形成された昇降シャフト２８が垂直方向下向きに固定されている。
昇降シャフト２８の中空部２９には昇降シャフト２８の内径よりも小径の外径を有する円筒形状に形成された内筒３０が同心円に配置されて固定されている。
昇降シャフト２８の下端部は筐体２の天井壁に開設された挿通孔３１を挿通して待機室３に挿入されている。筐体２の天井壁の上面とアーム２７の下面との間には、挿通孔３１を気密封止するベローズ３２が介設されている。
昇降シャフト２８の待機室３の下端にはボートを昇降させるための昇降台３３が水平に配置されて固定されている。昇降台３３は上面が開口した箱形状に形成された本体３４と、平面形状が本体３４と同一の平板形状に形成された蓋体３５とを備えている。本体３４に蓋体３５がシールリング３６を挟んで被せ付けられることにより、昇降台３３は気密室３７を形成するようになっている。
【００５１】
昇降台３３の気密室３７の天井面である蓋体３５の下面には、磁性流体シール装置３８によってシールされた軸受装置３９が設置されており、軸受装置３９は蓋体３５を垂直方向に挿通した回転軸４０を回転自在に支持している。回転軸４０はボート回転駆動用モータ４１によって回転駆動されるようになっている。
回転軸４０の上端にはボート７が垂直に立脚するように設置されている。
ボート７は複数枚（例えば、２５枚、５０枚、７５枚、１００枚、２００枚等）のウエハ６をその中心を揃えて水平に保持するように構成されている。そして、ボート７はプロセスチューブ１２の処理室１３に対してボートエレベータ２０による昇降台３３の昇降に伴って搬入搬出するように構成されている。
昇降台３３の上面にはシールキャップ４３がシールリング４２を介されて設置されている。シールキャップ４３は処理室１３の炉口になる筐体２のボート搬入搬出口８をシールリング４２Ａを介してシールするように構成されている。
【００５２】
磁性流体シール装置３８の外側には冷却装置４４が設置されており、冷却装置４４には冷却水供給管４５が接続されている。冷却装置４４は磁性流体シール装置３８や軸受装置３９およびボート回転駆動用モータ４１を冷却するように構成されている。
冷却水供給管４５は気密室３７から内筒３０の中空部を通じて待機室３の外部に引き出されており、可変流量制御弁４６を介して冷却水供給源４７に接続されるようになっている。
シールキャップ４３の内部には冷却水４８が流通する通水路４９が開設されており、通水路４９には冷却装置４４の冷却水が導入側連絡管５０によって導入されるようになっている。通水路４９はシールリング４２、４２Ａを冷却するようになっている。
通水路４９には導出側連絡管５１の一端が接続されており、導出側連絡管５１の他端は昇降シャフト２８の中空部２９の下端に接続されている。昇降シャフト２８の中空部２９の上端には冷却水排出管５２が接続されており、冷却水排出管５２は冷却水供給源４７に接続されるようになっている。
したがって、昇降シャフト２８の中空部２９には冷却水４８が下端の導出側連絡管５１から導入されて上端の冷却水排出管５２から排出されることによって流通するようになっている。
なお、内筒３０の中空部にはボート回転駆動用モータ４１の電力供給電線５３が挿通されて、外部に引き出されている。
【００５３】
他方、図６に示されているように、筐体２には待機室３内の雰囲気を排気する排気ライン５４の一端が接続されており、排気ライン５４の他端は排気装置（図示せず）に接続されている。
また、筐体２には待機室３内にパージガスとしての窒素ガスを供給する窒素ガス供給ライン５５の一端が接続されており、窒素ガス供給ライン５５の他端は窒素ガス供給源（図示せず）に接続されている。
【００５４】
以下、本発明の一実施の形態であるＩＣの製造方法における成膜工程を、前記構成に係るＣＶＤ装置を使用してウエハ上にポリシリコン（ＰｏｌｙＳｉ）膜を形成する場合について、図８に示されたプロセスフローに即して説明する。
なお、以下の説明において、ＣＶＤ装置１を構成する各部の動作はコントローラ１９により制御される。
【００５５】
図８に示されたウエハの希弗酸洗浄ステップにおいて、これから成膜すべきウエハは、予め、表面の自然酸化膜が希弗酸（ＨＦ）によって除去されるとともに、表面が水素終端化される。
予め、表面の自然酸化膜が除去され表面が水素終端化されたウエハは、成膜工程を実施するＣＶＤ装置１に工程内搬送装置によって搬送されて来る。
【００５６】
図８に示されたボートへのウエハチャージステップにおいては、これから成膜すべきウエハ６は筐体２のウエハ搬入搬出口４を通して待機室３にウエハ移載装置（図示せず）によって搬入され、ボート７に装填（チャージ）される。
この際、図６に示されているように、ボート搬入搬出口８がシャッタ９によって閉鎖されることにより、処理室１３の高温雰囲気が待機室３に流入することは防止されている。このため、装填途中のウエハ６および装填されたウエハ６が高温雰囲気に晒されることはなく、ウエハ６が高温雰囲気に晒されることによる自然酸化等の弊害の派生は防止されることになる。
【００５７】
予め指定された枚数のウエハ６がボート７へ装填されると、図６に示されているように、ウエハ搬入搬出口４はゲート５によって閉鎖される。
続いて、待機室サイクルパージステップにおいて、待機室３内が排気ライン５４によって真空引きされ、また、待機室３内に窒素ガスが窒素ガス供給ライン５５から供給されることにより、待機室３内の真空引きおよび窒素ガスパージが繰り返し実施される。
この待機室サイクルパージステップでの真空引きおよび窒素ガスパージのサイクルにより、待機室３内の雰囲気中の酸素および水分が除去される。
【００５８】
その後、待機室３内の圧力が処理室１３内の圧力と同一になるように調整された後に、ボート搬入搬出口８がシャッタ９によって開放される。
続いて、ボートローディングステップにおいて、シールキャップ４３を介して昇降台３３に支持されたボート７がボートエレベータ２０のモータ２６によって昇降体２５および昇降シャフト２８を介して上昇されて、プロセスチューブ１２の処理室１３内にボート搬入搬出口８から搬入（ボートローディング）される。
このボートローディング時におけるボート７上のウエハ６の表面酸化を防ぐために、処理室１３内の温度は、１００〜４００℃の範囲内の所定の温度、例えば、２００℃になるように制御される。
ボート７が上限に達すると、シールキャップ４３の上面の周辺部がシールリング４２Ａを介してボート搬入搬出口８をシール状態に閉塞するため、プロセスチューブ１２の処理室１３は気密に閉じられた状態になる。
なお、ボート７が処理室１３へ搬入される際に、昇降シャフト２８が上昇すると、ベローズ３２は上方向に伸張する。
【００５９】
次いで、図８に示された処理室内リークチェックステップにおいて、処理室１３内のリークチェックが実施される。
その後に、図８に示された処理室内真空引きステップにおいて、処理室１３内がメカニカルブースタポンプ１６およびドライポンプ１７によって排気ライン１５を通じて、例えば１Ｐａ程度の圧力となるように真空排気される。
その後、第三開閉弁Ｖ３が開かれ、真空排気した状態の、処理室１３内にキャリアガスとしての水素ガスが、水素ガス供給源Ｔ３から第三供給ラインＬ３、第三開閉弁Ｖ３および第三流量制御器Ｍ３を通じて供給され処理室１３内の水素ガスパージが行なわれる。
なお、キャリアガスとしては窒素ガスを使用してもよい。
これにより、処理室１３内の圧力は、大気圧よりも低く成膜（本処理）ステップ時の圧力よりも高い圧力すなわち３０〜１００００Ｐａの範囲内の所定の圧力、例えば４５Ｐａになるように制御される。
また、ボート７がボート回転駆動用モータ４１によって所定の回転速度で回転される。
【００６０】
その後、図８に示された前処理ステップにおいて、真空排気した状態の処理室１３内への水素ガスの供給を維持した状態で、処理室１３内にシリコン原子を含むガスや、塩素原子を含むガス、例えば、シラン系ガスやハロゲン含有シラン系ガスや塩化水素ガスが供給される。
これらのガスは第一開閉弁Ｖ１〜第四開閉弁Ｖ４および第一流量制御器Ｍ１〜第四流量制御器Ｍ４がコントローラ１９によって制御されることにより、第一供給ラインＬ１〜第四供給ラインＬ４から処理室１３内に適宜に供給される。
なお、前処理ステップのシーケンスは、後に図４〜図７に即して詳細に説明する。
【００６１】
前処理が完了すると、成膜温度での処理室内安定化ステップにおいて、処理室１３内の温度は、前処理温度から成膜温度、例えば、ポリシリコン膜の成膜の場合には、６２０℃まで昇温されるように温度調整される。
このとき、後述するように、排気ライン１５により真空排気した状態の処理室１３内にはキャリアガスとして水素ガスを流し続け、処理室１３内の残留ガスを除去するとともに、排気ライン１５からの逆拡散による汚染を防止する。
【００６２】
処理室１３内の温度が成膜温度まで上昇し安定化すると、処理室内圧力の安定化ステップにおいて、処理室１３内がメカニカルブースタポンプ１６およびドライポンプ１７によって排気ライン１５を通じて排気されることにより、処理室１３内の圧力が所定の処理圧力、例えば、２０Ｐａ程度の圧力となるように調整される。
なお、このときも真空排気した状態の処理室１３内には水素ガスを流し続け、排気ライン１５からの逆拡散による汚染を防止する。
なお、成膜温度での処理室内安定化ステップと、処理室内圧力の安定化ステップは、同時に行なうようにしてもよい。
【００６３】
次いで、本処理ステップである成膜（デポジション）ステップにおいて、第一開閉弁Ｖ１が開かれ、処理室１３内に原料ガスとして、例えば、モノシランガスがシリコン含有ガス供給源Ｔ１から第一供給ラインＬ１、第一開閉弁Ｖ１および第一流量制御器Ｍ１を通じて供給される。このとき、第三開閉弁Ｖ３が閉じられることにより、処理室１３内への水素ガスの供給は停止される。
これにより、予め設定された処理条件に対応するポリシリコン膜がウエハ６の上に形成される。
この際、ボート７がボート回転駆動用モータ４１によって回転されることにより、原料ガスがウエハ６の表面に均一に接触されるため、ウエハ６の上にはポリシリコン膜が均一に形成される。
ここで、冷却水４８が冷却水供給管４５および冷却水排出管５２を通じて冷却装置４４およびシールキャップ４３の通水路４９に流通されることにより、熱によるシールキャップ４３のシールリング４２、４２Ａや磁性流体シール装置３８および軸受装置３９の劣化が防止される。このとき、冷却水４８が昇降シャフト２８の中空部２９を流通するため、昇降シャフト２８および内筒３０も冷却されることになる。
【００６４】
予め設定された処理時間が経過すると、第一開閉弁Ｖ１が閉じられることにより、原料ガスの処理室１３内への供給が停止される。また、サイクルパージステップにおいて、第四開閉弁Ｖ４が開かれ、処理室１３内およびノズル１８内が窒素ガスによってサイクルパージされる。
続いて、処理室内への窒素ガスリークステップにおいて、窒素ガスによって処理室１３内が大気圧まで戻される。
【００６５】
次いで、ボートアンローディングステップにおいて、シールキャップ４３およびボート７を支持した昇降台３３が昇降シャフト２８および昇降体２５を介してボートエレベータ２０のモータ２６によって下降されることにより、処理済みウエハ６を保持したボート７が待機室３に搬出（ボートアンローディング）される。
この際、ベローズ３２は昇降シャフト２８の下降に伴って下方向に短縮する。
【００６６】
ボート７が処理室１３から待機室３に搬出されると、ボート搬入搬出口８がシャッタ９によって閉鎖される。
待機室３内が排気ライン５４によって排気されながら、待機室３内に窒素ガスが窒素ガス供給ライン５５から供給されて、窒素ガスが待機室３内に流通されることにより、処理済みのウエハ６が強制的に冷却される（ウエハ冷却ステップ）。
【００６７】
その後、ウエハディスチャージステップにおいて、待機室３のウエハ搬入搬出口４がゲート５によって開放され、ボート７に保持されている処理済みウエハ６がウエハ移載装置によって脱装（ディスチャージング）される。
この際、昇降シャフト２８の熱膨張が防止されることにより、ボート７の基準高さがずれるのを防止されているため、ウエハ移載装置による処理済みウエハ６のボート７からの脱装作業は適正かつ迅速に実行されることになる。
【００６８】
以降、前述した作用が繰り返されることにより、ウエハ６が複数枚（例えば、２５枚、５０枚、７５枚、１００枚、２００枚等）ずつ、ＣＶＤ装置１によってバッチ処理されて行く。
【００６９】
以下、本発明の一実施の形態であるＩＣの製造方法の成膜工程における前処理ステップを含む処理シーケンスの実施の形態を、図９〜図１２にそれぞれ示された各タイムチャート（時系列図）を使用して詳細に説明する。
なお、モノシランガスを用いて行う前処理ステップは、前記第一の実施の形態において見出した前処理条件（２００℃以上４３０℃以下、１Ｐａ以上１０Ｐａ以下）の範囲内の条件によって実施している。
図９〜図１２は前処理ステップを含む処理シーケンスの第二実施の形態〜第五実施の形態をそれぞれ示している。
図９〜図１２は、反応炉内においてウエハ上にポリシリコン膜を形成する際の処理室内温度変化、プロセスシーケンス、各ガスの供給タイミング、処理室内圧力変化を示す各タイムチャートである。
【００７０】
図９に示された前処理ステップを含む処理シーケンスの第二実施の形態においては、ボートローディング（ボートロード）ステップ後に、処理室１３内の圧力を所定の圧力、例えば４５Ｐａにした後に、炉内温度である処理室１３内の温度をウエハ搬入温度であるボートローディング時の温度、例えば２００℃から、反応炉内にシリコン原子を含むガスを供給するときの第一の温度、例えば３００〜４３０℃程度の温度まで上昇させる（パージ＆ランプアップ）。
この第一の温度への昇温に際して、真空排気した状態の処理室１３内への水素ガスの供給を開始する。本実施の形態では、第一の温度への昇温開始前から処理室１３内への水素ガスの供給（水素パージ）を開始している。
なお、処理室１３内への水素ガスの供給は本処理ステップ（デポ）が開始される前までの間継続して行なわれる。
処理室１３内の温度が第一の温度に達したら、処理室１３内への水素ガスの供給を維持した状態で、処理室１３内にシリコン原子を含むガスを供給する。
本実施の形態においては、シリコン原子を含むガスとしてはシラン系ガスであるモノシランガスが使用される（モノシランパージ）。第一の温度は２００℃以上４３０℃以下、好ましくは、３００℃以上４３０℃以下の範囲内の所定の温度（例えば３００℃）とするのが好ましい。
これは、ポリシリコン膜を形成する場合において処理室１３内の温度を降下させ過ぎると、すなわち、２００℃よりも小さな温度、例えば１００℃とすると、処理室１３内に付着した堆積膜の応力が増大して堆積膜が剥がれ易くなり、パーティクルが発生し易くなるからである。
他方、４３０℃よりも高い温度で前処理を実施すると、Ｓｉ−Ｈ結合のシラン分子のシリコンウエハ表面への吸着が、Ｈ原子による表面の還元・脱離効果を上回り、充分なウエハ上の自然酸化膜または不純物除去効果を得ることができないからである。
図９に示されているように、モノシランガスの供給時（モノシランガスパージ時）にも、水素ガスは供給され続ける。
モノシランガスの供給時には処理室１３内の圧力は第一の圧力、例えば１Ｐａ以上１０Ｐａ以下の範囲内の所定の圧力（例えば２．７Ｐａ）に降下されて、保持される。
このような温度および圧力に保持された処理室１３内へのモノシランガスおよび水素ガスの供給が所定時間維持されることにより、ウエハに対する自然酸化膜および汚染物質除去処理が所定時間なされる。すなわち、シリコン原子（Ｓｉ）を主体とする第一のクリーニングステップが実施される。
【００７１】
第一のクリーニングステップをモノシランガスを用いて実施した場合の反応メカニズムは次の通りである。すなわち、前記のような温度および圧力に保持された処理室１３内へモノシランガスを供給すると、主に次のような反応が生じるものと考えられる。
（１）ＳｉＨ4 →ＳｉＨ2 ＋Ｈ2 
（２）ＳｉＨ4 →ＳｉＨ3 ＋Ｈ＊
↓
（３）ＳｉＨ2 ＋Ｈ2 Ｏ↑→ＳｉＯ↑＋２Ｈ2 
（４）２ＳｉＨ2 ＋Ｏ2 →２ＳｉＯ↑＋２Ｈ2 
（５）２Ｈ＊＋Ｏ→Ｈ2 Ｏ↑
（６）ＳｉＨ4 ＋ＳｉＯ2 →２ＳｉＯ↑＋２Ｈ2 
まず、モノシランガスは３００〜４３０℃という比較的に低温領域においては完全に分解されずに、ＳｉＨ2 とＨ2 の形態やＳｉＨ3 とＨ＊の形態に分離していると予測される｛反応式（１）および（２）｝。
それらは処理室１３内雰囲気中に残留したり、ウエハ表面に吸着した水分や酸素と反応することにより、それぞれＳｉＯの形態やＨ2 Ｏの形態で気化されて、除去されていると考えられる｛反応式（３）（４）（５）｝。
なお、比較的に低温であるために、反応式（６）のような反応は僅かに生じ、ウエハ表面に形成された自然酸化膜（ＳｉＯ2 ）は、僅かに除去されるものと考えられる。
また、このとき、一緒にＳｉＯ2 表面に吸着したＣも除去されるものと考えられる。
【００７２】
図９に示されているように、モノシランガスの供給が停止されることにより、シリコン原子（Ｓｉ）を主体とする第一のクリーニングステップが終了する。
シリコン原子（Ｓｉ）を主体とする第一のクリーニングステップが終了した後に、図９に示されているように、炉内温度が第一の温度から第一の温度とは異なる第二の温度まで上昇される（パージ＆ランプアップ）。
図９に示されているように、この第一の温度から第二の温度への昇温時にも真空排気した状態の処理室１３内への水素ガスの供給は継続される。
なお、このとき、処理室１３内の圧力は、第一の圧力から第一の圧力とは異なる第二の圧力まで上昇される。
この第二の温度は反応炉内に塩素原子を含むガスを供給して第二のクリーニングステップを実施するときの温度である。
本実施の形態においては、塩素原子を含むガスとしては塩化水素ガスが使用される。
第二の温度は６５０℃以上７２５℃以下の範囲内の所定の温度とするのが好ましい。
図９に示されているように、塩化水素ガスの供給時（塩化水素ガスパージ時）にも、処理室１３内への水素ガスの供給は継続されている。
塩化水素ガスの供給時には、処理室１３内の圧力は第二の圧力（例えば４５Ｐａ）に保持される。
このような温度および圧力に保持された処理室１３内への塩化水素ガスおよび水素ガスの供給が所定時間維持されることにより、ウエハに対する汚染物質除去処理が所定時間なされる。すなわち、塩素原子（Ｃｌ）を主体とする第二のクリーニングステップが実施される。
【００７３】
第二のクリーニングステップを塩化水素ガスを用いて実施した場合の反応メカニズムは以下の通りである。すなわち、前記のような温度および圧力に保持された処理室１３内へ塩化水素ガスを供給すると、主に次のような反応が生じるものと考えられる。
（７）ＨＣｌ→２Ｈ2 ＋２Ｃｌ2 
（８）２Ｈ2 ＋Ｃ→ＣＨ4 ↑
（９）２Ｈ2 ＋Ｏ2 →２Ｈ2 Ｏ↑
（１０）２Ｃｌ2 ＋Ｓｉ→ＳｉＣｌ4 ↑
ＨＣｌは、Ｈ2 とＣｌ2 に分解され｛反応式（７）｝、分解により生じたＨ2 は、処理室１３内雰囲気中に残留したり、ウエハ表面に吸着したＣと反応し、ＣＨ4 の形態で気化され、除去されていると考えられる｛反応式（８）｝。
また、分解により生じたＨ2 は、処理室１３内雰囲気中に残留したり、ウエハ表面に吸着した酸素と反応して、Ｈ2 Ｏの形態で気化され、除去されていると考えられる｛反応式（９）｝。
また、分解により生じたＣｌ2 は、Ｓｉ表面を僅かに除去し、そのとき、一緒にＳｉ表面に吸着したＣやＳｉＯ2 が除去されるものと考えられる｛反応式（１０）｝。
モノシランガスと塩化水素ガスとを交互に（別々に）異なる温度帯で供給することにより、Ｏ、Ｃをより高い効果をもって除去することができる。
なお、第一のクリーニングステップおよび第二のクリーニングステップでは、水素ガスの供給も継続的に行なわれており、水素ガスによるクリーニングも行なわれる。
水素ガスによるクリーニングの反応メカニズムは次の通りである。すなわち、処理室１３内では主に次のような反応が生じるものと考えられる。
（１１）ＳｉＯ2 ＋Ｈ＊→ＳｉＯ↑＋ＯＨ↑
（１２）ＳｉＯ2 ＋Ｈ2 →ＳｉＯ↑＋Ｈ2 Ｏ↑
（１３）Ｃ＋２Ｈ2 →ＣＨ4 ↑
（１４）Ｏ＋Ｈ＊→ＯＨ↑
Ｈ2 は反応炉内雰囲気中に残留した酸素、炭素と反応して、それぞれＣＨ4 やＯＨといった形態で気化され、除去されていると考えられる｛反応式（１３）（１４）｝。
また（１１）（１２）のようなメカニズムで自然酸化膜をＳｉＯやＯＨやＨ2 Ｏの形態で除去していると考えられる。
第二のクリーニングステップが終了した後に、図９に示されているように、炉内温度が第二の温度から第二の温度とは異なる第三の温度まで降下され（ランプダウン）、処理室１３内の圧力は第二の圧力から第二の圧力とは異なる第三の圧力まで降下される。
この第二の温度および圧力から第三の温度および圧力への温度および圧力変更時にも真空排気した状態の処理室１３内への水素ガスの供給は継続される。
この第三の温度および圧力は、本処理ステップすなわち成膜（デポ）ステップを実施するときの温度および圧力である。
【００７４】
図１０は前処理ステップを含む処理シーケンスの第三実施の形態を示している。
この第三実施の形態が第二実施の形態と異なる点は、第二のクリーニングステップにおいて、塩素原子を含むガスとして塩化水素ガスの代わりに、ジクロロシランガス（以下、ＤＣＳガスともいう。）が用いられる点である。
この場合には、第二の温度は６５０℃程度、第二の圧力は１００Ｐａ程度とするのが好ましい。
図１０に示されているように、ジクロロシランガスの供給時（ＤＣＳパージ時）にも、処理室１３内への水素ガスの供給は継続されている。このような温度および圧力に保持された処理室１３内へのジクロロシランガスおよび水素ガスの供給が所定時間維持されることにより、ウエハに対する汚染物質除去処理が所定時間なされる。
第二のクリーニングステップをジクロロシランガスを用いて実施した場合の反応メカニズムは以下の通りである。すなわち、前記のような温度および圧力に保持された処理室１３内へジクロロシランガスを供給すると、主に次のような反応が生じるものと考えられる。
（１５）ＳｉＨ2 Ｃｌ2 →ＳｉＨ2 ＋Ｃｌ2 
↓
（１６）ＳｉＨ2 ＋Ｈ2 Ｏ↑→ＳｉＯ↑＋２Ｈ2 
（１７）２ＳｉＨ2 ＋Ｏ2 →２ＳｉＯ↑＋２Ｈ2 
（１８）２Ｃｌ2 ＋Ｓｉ→ＳｉＣｌ4 ↑
ＳｉＨ2 Ｃｌ2 はＳｉＨ2 とＣｌ2 に分解され｛反応式（１５）｝、分解によって生じたＳｉＨ2 は処理室１３内雰囲気中に残留したり、ウエハ表面に吸着したＨ2 ＯやＯ2 と反応して、ＳｉＯの形態やＨ2 の形態で気化され、除去されていると考えられる｛反応式（１６）（１７）｝。
また、分解により生じたＣｌ2 はＳｉ表面を僅かに除去し、そのとき、一緒に、Ｓｉ表面に吸着したＣやＳｉＯ2 が除去されるものと考えられる｛反応式（１８）｝。
モノシランガスとジクロロシランガスとを交互に（別々に）異なる温度帯で供給することにより、Ｏ、Ｃをより高い効果をもって除去することができる。
なお、第三の実施の形態においても、第二の実施の形態と同様に、第一のクリーニングステップおよび第二のクリーニングステップでは水素ガスの供給は継続的に行なわれており、水素ガスによるクリーニングも行なわれる。
【００７５】
以上の第二実施の形態および第三の実施の形態によれば、次の効果が奏される。
【００７６】
1)  前処理ステップにおいて、反応炉内にシリコン原子を含むガスと、塩素原子を含むガスとを交互に供給することにより、シリコン原子を主体とするクリーニングステップと、塩素原子を主体とするクリーニングステップとを別々に（二段階で）行うことができるので、酸素原子や炭素原子の除去効率を高めることができる。
【００７７】
2)  前処理ステップにおいて、反応炉内にシリコン原子を含むガスを供給する際は、反応炉内温度を第一の温度に設定し、反応炉内に塩素原子を含むガスを供給する際は、反応炉内温度を前記第一の温度とは異なる第二の温度に設定することにより、各ガスの温度をクリーニング作用を効果的に生じさせる温度に設定することができるので、酸素原子や炭素原子等の汚染物質の除去効率を高めることができる。
【００７８】
3)  塩素原子を含むガスによる第二のクリーニングを実施する第二の温度を本処理ステ
ップである成膜（デポジション）ステップの処理温度である第三の温度と異なる温度に設定することにより、第二のクリーニングにおいてクリーニング作用を効果的に生じさせることができるので、ＯやＣ等の汚染物質の除去効率を高めることができる。
【００７９】
4)  前処理ステップにおいて、反応炉内温度を第一の温度から第二の温度まで変更する際には反応炉内に水素ガスを供給し続けることにより、シリコン原子を含むガスによって除去した汚染物質が、反応炉内温度を第一の温度から第二の温度まで変更する際に排気系等からウエハ表面に舞い戻り、ウエハ表面が再び汚染されるのを防止することができる。
【００８０】
5)  前処理ステップにおいて、反応炉内の温度を第一の温度から第二の温度まで変更する際、および、反応炉内の温度を第二の温度から第三の温度まで変更する際には、反応炉内に水素ガスを供給し続けることにより、シリコン原子を含むガスによって除去した汚染物質が、反応炉内の温度を第一の温度から第二の温度まで変更する際に排気系等からウエハ表面に舞い戻り、ウエハ表面が再び汚染されるのを防止することができる。
また、シリコン原子を含むガスと塩素原子を含むガスとを用いた前処理によって除去したＯやＣ等の汚染物質が、反応炉内温度を第二の温度から第三の温度まで変更する際に排気系等からウエハ表面に舞い戻り、ウエハ表面が再び汚染されるのを防止することができる。
【００８１】
6)  前処理ステップの終了後から本処理ステップ（成膜ステップ）開始までの間であって、少なくとも反応炉内を真空排気する際は、反応炉内に常に水素ガスを供給し続けることにより、前処理によって除去した汚染物質が、前処理終了後本処理開始までの間であって反応炉内を真空排気する際に、排気系等からウエハ表面に舞い戻り、ウエハ表面が再び汚染されるのを防止することができる。
【００８２】
なお、第一のクリーニングステップに使用されるシリコン原子を含むガスとしては、例えばモノシランガス（ＳｉＨ4 ）およびジシランガス（Ｓｉ2 Ｈ6 ）よりなる群から選択される少なくとも一つのガスが好ましい。
第二のクリーニングステップに使用される塩素原子を含むガスとしては、例えば、塩化水素ガス（ＨＣｌ）およびジクロロシランガス（ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ）よりなる群から選択される少なくとも一つのガスが好ましい。
【００８３】
第一のクリーニングステップの第一の温度と第二のクリーニングステップの第二の温度とは温度帯が異なるために、使用するガスを組み合わせることが可能であり、それにより、さらに高い自然酸化膜または不純物除去効果を得ることができる。
【００８４】
図１１は前処理ステップを含む処理シーケンスの第四実施の形態を示している。
この第四実施の形態が第二実施の形態と異なる点は、第二のクリーニングステップを省き、第一のクリーニングステップのみを行なうようにした点である。すなわち、塩素原子を主体とするクリーニングステップを省き、シリコン原子を主体とするクリーニングステップのみを行なうようにした点である。
本実施の形態においても、前処理ステップ終了後から本処理ステップである成膜（デポジション）ステップの開始までの間であって、処理室１３内を真空排気する際は、水素ガスが処理室１３内に常に供給され続ける。
ところで、ボートローディング（ボートロード）ステップ後、真空引きステップが終了した後に処理室１３内温度を前処理温度まで昇温する際には、反応炉の低温部に吸着したＯやＣが脱離（脱ガス）し、ウエハに吸着し、ウエハ表面を汚染する懸念がある。
また、処理室１３内を真空にすることにより、排気ラインからの逆拡散によるウエハ表面の汚染も考えられる。
そこで、ボート７を処理室１３内へ搬入（ボートローディング）した後に、処理室１３内を真空引きし、第一の温度（前処理温度）への昇温開始前から、例えば、処理室１３内の圧力が１３３０Ｐa 以下の所定の圧力に達した時点で、直ちに、水素ガスを、真空排気した状態の処理室１３内に供給する。
そして、完全に処理室１３内を水素ガスに置換した後に、処理室１３内への水素ガスの供給を継続しつつ処理室１３内を真空排気した状態で、前処理ステップの第一の温度まで昇温して前処理ステップを実施する。
処理室１３内を完全に水素ガス還元雰囲気にし、水素ガスパージしながら昇温することにより、脱離してきたＯやＣをトラップして、ウエハに吸着させることなく除去することができる。
また、ウエハ上に残留・吸着したＯやＣを除去することも可能であり、前述した前処理の効果をより高めることが可能となる。
本実施の形態においては、前処理ステップを実施するガスとしては、シラン系ガスであるモノシランガスが使用される。
そして、モノシランガスによる前処理ステップが実施される際には、処理室１３内の温度を第一の温度、例えば、３００〜４３０℃の範囲内の所定の温度に設定し、本処理ステップである成膜ステップが実施される際には、処理室１３内の温度は第一の温度とは異なる第二の温度である６２０℃に昇温される。
本実施の形態によれば、この第一の温度から第二の温度への昇温ステップにおいても処理室１３内には、水素ガスが供給され続けているので、シリコン原子を含むガスであるモノシランガスにより除去したＯやＣが、処理室１３内の温度を第一の温度から第二の温度まで変更する際に排気系等からウエハ表面に舞い戻り、ウエハ表面が再び汚染されるのを防止することができる。
【００８５】
図１２は前処理ステップを含む処理シーケンスの第五実施の形態を示している。
この第五実施の形態が第四実施の形態と異なる点は、前処理ステップを実施するガスとしてモノシランの代わりに、ハロゲン含有シラン系ガスであるジクロロシランガスが使用されている点である。
【００８６】
第四実施の形態および第五実施の形態は、前処理ステップにおいて、前処理ガスとして、シリコン原子を含むガスまたは、塩素原子を含むガスを用いる例である。
以上の第四実施の形態および第五の実施の形態によれば、次の効果が奏される。
【００８７】
1)  前処理ステップ終了後、本処理ステップ開始までの間であって、少なくとも反応炉内を真空排気する際は、反応炉内に常に水素ガスを供給し続けることにより、前処理によって除去した汚染物質が、前処理終了後、本処理開始までの間であって、反応炉内を真空排気する際に排気系等からウエハ表面に舞い戻り、ウエハ表面が再び汚染されるのを防止することができる。
【００８８】
2)  前処理を行う際は、反応炉内温度を第一の温度に設定し、本処理を行う際は反応炉内温度を前記第一の温度とは異なる第二の温度に設定することにより、シリコン原子を含むガスにより除去した汚染物質が、反応炉内温度を第一の温度から第二の温度まで変更する際に排気系等からウエハ表面に舞い戻り、ウエハ表面が再び汚染されるのを防止することができる。
【００８９】
以下、前記第二〜第五の実施の形態の効果を、実験によって得られた図１３〜図１６のグラフを使用して説明する。
図１３はＣＶＤ装置の構成の違いによる界面酸素・炭素密度の低減効果を示すグラフである。
横軸は実験に使用した三種類のＣＶＤ装置を示している。
実験装置Ａは、ボートエレベータが予備室（待機室）内に設置されており、反応炉がアウタチューブとインナチューブとを有する従来の予備室付きＣＶＤ装置である。
実験装置Ａ’は、ボートエレベータが予備室内に設置されており、反応炉のみが前記実施の形態に係る反応炉１０と同一である予備室付きＣＶＤ装置である。
実験装置Ｂは、ボートエレベータが予備室外に設置されている前記実施の形態に係るＣＶＤ装置である。
縦軸は界面酸素・炭素密度（ａｔｏｍｓ／ｃｍ2 ）を示している。
白抜き棒は界面酸素密度を示しており、網かけ棒は界面炭素密度を示している。
実験は、次のように行なった。
すなわち、前処理を第四実施の形態のシーケンスにより行ない、前処理におけるモノシランガスパージ温度を２３０〜３００℃、モノシランガスパージ時間を３０分とし、前処理後に、エピタキシャルシリコン膜を約１００ｎｍだけ形成した。
界面特性は、ＳＩＭＳ（Secondary Ionization Mass Spectrometer）にて測定した。
モノシランガスパージ温度が２３０〜３００℃とばらついているが、この温度差による界面汚染密度の変化は、本結果における界面汚染密度の変化と比較して僅かであるため、考慮していない。
図１３によれば、実験装置Ａの構成に対し実験装置Ａ’のような構成、すなわち、反応炉のみ前記実施の形態に係る反応炉１０と同一な構成とすることにより、酸素密度で約３５％、炭素密度で約８２％、汚染密度が低減されていることが判る。
また、実験装置Ａ’の構成に対し、実験装置Ｂのような構成、すなわち、反応炉１０の前段に設置される予備室（待機室）３の外にボートエレベータ２０を配置するような構成とすることにより、酸素密度で約８９％、炭素密度で約９７％、汚染密度が大幅に低減されていることが判る。
【００９０】
図１４はモノシランガスパージ温度の違いによる界面酸素・炭素密度の低減効果を示すグラフである。
横軸はモノシランガスパージ温度を示し、縦軸は界面酸素・炭素密度を示している。
実験装置には、ボートエレベータが予備室外に設置されている前記実施の形態に係るＣＶＤ装置を使用した。実験は次のように行なった。
すなわち、前処理を第四実施の形態のシーケンスにより行ない、前処理におけるモノシランガスパージ温度を３００〜４００℃、モノシランガスパージ時間を３０分とし、前処理後に、エピタキシャルシリコン膜を約１００ｎｍだけ形成した。
図１４によれば、モノシランガスパージ温度は低温の方が、界面酸素密度の低減効果がより高く、モノシランガスパージ温度を４００℃から３００℃に低下させることで、酸素密度で約５４％、汚染密度が低減されていることが判る。
【００９１】
図１５は前処理として、モノシランガスパージに、塩化水素ガスパージまたはジクロロシランガスパージを組み合わせた場合の界面酸素・炭素密度の低減効果を示すグラフである。
横軸は前処理条件を示し、縦軸は界面酸素・炭素密度を示している。
実験装置には、ボートエレベータが予備室外に設置されている前記実施の形態に係るＣＶＤ装置を使用した。
実験は、次のように行なった。
〈前処理条件１〉
前処理を第四実施の形態のシーケンスにより行ない、前処理におけるモノシランガスパージ温度を３５０℃、モノシランガスパージ時間を３０分とし、前処理後に、エピタキシャルシリコン膜を約１００ｎｍだけ形成した。
〈前処理条件２〉
前処理を第二実施の形態のシーケンスにより行ない、前処理におけるモノシランガスパージ温度を３５０℃、モノシランガスパージ時間を３０分とし、塩化水素ガスパージ温度を６５０℃、塩化水素ガスパージ時間を３０分とし、前処理後に、エピタキシャルシリコン膜を約１００ｎｍだけ形成した。
〈前処理条件３〉
前処理を第二実施の形態のシーケンスにより行ない、前処理におけるモノシランガスパージ温度を３５０℃、モノシランガスパージ時間を３０分とし、塩化水素ガスパージ温度を７５０℃、塩化水素ガスパージ時間を３０分とし、前処理後に、エピタキシャルシリコン膜を約１００ｎｍだけ形成した。
〈前処理条件４〉
前処理を第三実施の形態のシーケンスにより行ない、前処理におけるモノシランガスパージ温度を３５０℃、モノシランガスパージ時間を３０分とし、ジクロロシランガスパージ温度を６５０℃、ジクロロシランガスパージ時間を３０分とし、前処理後に、エピタキシャルシリコン膜を約１００ｎｍだけ形成した。
図１５によれば、モノシランガスパージに塩化水素ガスパージを組み合わせた場合には、塩化水素ガスのパージ温度は、６５０℃（前処理条件２）よりも７５０℃（前処理条件３）の方が界面酸素・炭素密度の低減効果が高く、３５０℃でのモノシランガスパージのみの場合（前処理条件１）と比較して、酸素密度で約７２％、炭素密度で約３６％、汚染密度がさらに低減されていることが判る。
モノシランガスパージにジクロロシランガスパージを組み合わせ、かつ、ジクロロシランガスパージ温度を６５０℃とした場合（前処理条件４）には、３５０℃でのモノシランガスパージのみの場合（前処理条件１）と比較して、酸素密度で約９２％、炭素密度で約３１％、汚染密度がさらに低減されていることが判る。
これらの前処理温度による低減効果の違いは、前処理ガスの熱分解温度の違いに起因していると考えられる。
例えば、モノシランガスの場合には、２５０℃の近辺から、Ｓｉ−Ｈ結合のシラン分子と、ＳｉやＨの原子または分子とに熱分解され、これらが表面に物理吸着したＨ2 Ｏや、雰囲気中のＯ2 あるいはＨ2 Ｏと結合して、クリーニング効果を及ぼしていると考えられる。
また、塩化水素ガスやジクロロシランガスの場合には、６５０℃近辺から熱分解され、熱分解により生じた物質が処理室内雰囲気中に残留したりウエハ表面上に吸着したＨ2 ＯやＯ2 やＣと結合して、クリーニング効果を及ぼしていると考えられる。
つまり、モノシランガスパージに塩化水素ガスパージまたはジクロロシランガスパージを組み合わせた場合には、シリコン原子を主体とするクリーニングステップと塩素原子を主体とするクリーニングステップとが異なる温度帯で別々に（二段階で）実施されるため、酸素原子や炭素原子の除去効率を高めることができる。
【００９２】
図１６は界面酸素・炭素密度の水素ガスパージ温度およびＣＶＤ装置の構成の違いによる効果を示すグラフである。
横軸は水素ガスパージ温度およびＣＶＤ装置のタイプを示している。
実験装置Ａは、ボートエレベータが予備室（待機室）内に設置されており、反応炉がアウタチューブとインナチューブとを有する従来の予備室付きＣＶＤ装置である。
実験装置Ｂは、ボートエレベータが予備室外に設置されている前記実施の形態に係るＣＶＤ装置である。
縦軸は界面酸素・炭素密度を示している。実験は次のように行なった。
すなわち、前処理として水素ガスパージのみ行ない水素ガスパージ温度を、６００〜８００℃の間で変化させた。水素ガスパージ時間は３０分とし、前処理後に、エピタキシャルシリコン膜を、約１００ｎｍだけ形成した。
図１６によれば、水素ガスパージ温度は高温の方が界面酸素密度の低減効果がより高く、水素ガスパージ温度を８００℃とし、かつ、ボートエレベータが予備室外に設置されている前記実施の形態に係るＣＶＤ装置を使用することにより、界面酸素密度が検出下限以下となり、全く酸素のない極めて高品質な界面を形成し得ることが判る。
また、ボートエレベータが予備室外に設置されている前記実施の形態に係るＣＶＤ装置を使用することによって、比較的に低温である６００℃の水素ガスパージでも、実験装置Ａにおける７５０℃の水素ガスパージの場合よりも界面酸素・炭素密度の低減効果が高く、酸素密度で約６４％、炭素密度で約４５％、汚染密度が低減されていることが判る。
【００９３】
図１７は前処理ステップを含む処理シーケンスの第六実施の形態を示している。
この第六実施の形態が第四実施の形態（図１１）と異なる点は、ボートローディング後に、処理室１３内の温度をボートローディング時の温度から前処理温度まで昇温させる際に、処理室１３内への前処理ガスとしてのモノシランガスの供給を開始する点である。
すなわち、第六実施の形態では、前処理ステップだけでなく、処理室１３内の温度を前処理温度まで昇温させる昇温ステップにおいても処理室１３内へモノシランガスを供給するようにしている。
具体的には、次のような流れとなる。
すなわち、ボート７を処理室１３内へ搬入（ボートローディング）した後に、処理室１３内を真空引きし、処理室１３内を水素ガスで置換する。
その後、処理室１３内への水素ガスの供給を維持しつつ、処理室１３内の温度を前処理温度まで昇温させる。
この昇温時から処理室１３内へのモノシランガスの供給を開始する。
処理室１３内の温度が前処理温度まで到達した後も、処理室１３内への水素ガスおよびモノシランガスの供給を維持し、前処理を行う。
前処理終了後、水素ガスの供給を維持した状態で、モノシランガスの供給を停止し、前処理を終了する。
このように、処理室１３内の温度を前処理温度まで昇温させる際に、処理室１３内へ水素ガスだけでなくモノシランガスも流すようにすると、水素ガスを単独で流す場合よりも、昇温時に比較的低温部から脱離（脱ガス）するＯやＣやＨ2 Ｏを効率よくトラップすることができ、ウエハに吸着させることなく除去することができる。また、ウエハ上に残留・吸着したＯやＣやＨ2 Ｏを効率よく除去することも可能であり、前処理の効果をより一層高めることができる。
【００９４】
図１８は前処理ステップを含む処理シーケンスの第七実施の形態を示している。
この第七実施の形態が第六実施の形態（図１７）と異なる点は、水素ガスとモノシランガスとを使用して行う前処理ステップを、処理室１３内の温度を一定温度に維持することなく、昇温しながら行う点である。
具体的には、次のような流れとなる。
すなわち、ボート７を処理室１３内へ搬入（ボートローディング）した後に、処理室１３内を真空引きし、処理室１３内を水素ガスで置換する。
その後、処理室１３内への水素ガスの供給を維持しつつ、処理室１３内の温度を本処理温度まで昇温させる。
この昇温時から処理室１３内へのモノシランガスの供給を開始する。
処理室１３内の温度が前処理を実施可能な温度に到達した後も、処理室１３内を昇温しつつ処理室１３内への水素ガスおよびモノシランガスの供給を維持し、前処理を行う。
処理室１３内の温度が例えば４００℃に達したところで、水素ガスの供給を維持した状態で、モノシランガスの供給を停止し、前処理を終了する。
その後も、処理室１３内の温度を昇温させ、処理室１３内の温度が本処理温度に到達した後に、本処理を実施する。
ところで、処理室１３内を比較的低温である２００℃以上４３０℃以下の範囲内の一定温度に維持して前処理を行う場合には、前処理中に比較的トラップし難いＣが低温部に吸着しウエハ上に残留する場合がある。
この場合において、本実施の形態のように、処理室１３内の温度を昇温させつつ前処理を行うと、前処理中にウエハの温度を上昇させることができ、低温部に比較的吸着し易いＣを、ウエハに吸着する前に除去することが可能となる。
すなわち、本実施の形態によれば特に、比較的トラップし難いＣを効率よく除去することができ、ウエハの表面に吸着するＣを減少させることができる。
【００９５】
図１９は前処理ステップを含む処理シーケンスの第八実施の形態を示している。
この第八実施の形態が第七実施の形態（図１８）と異なる点は、処理室１３内の温度を本処理温度まで昇温させる昇温ステップの開始から本処理ステップが終了するまでの間、継続的に処理室１３内にモノシランガスを供給する点である。
具体的には、次のような流れとなる。
すなわち、ボート７を処理室１３内へ搬入（ボートローディング）した後に、処理室１３内を真空引きし、処理室１３内を水素ガスで置換する。
その後、処理室１３内への水素ガスの供給を維持した状態で、処理室１３内の温度を本処理温度まで昇温させる。
この昇温時から処理室１３内へのモノシランガスの供給を開始する。この昇温過程において前処理が実施されることとなる。
処理室１３内の温度が本処理温度に到達した後も、しばらくの間（所定の時間）、処理室１３内への水素ガスおよびモノシランガスの供給を維持する。
所定の時間経過後、モノシランガスの供給を維持した状態で、水素ガスの供給を停止することにより、本処理が行われることとなる。
本実施の形態によれば、処理室１３内の温度を昇温させつつ前処理を行うので、前記第七実施の形態と同様な効果が得られる。
また、処理室１３内の温度を本処理温度まで昇温させる昇温ステップの開始から本処理ステップが終了するまでの間、処理室１３内にモノシランガスを継続的に供給するので、成膜直前まで、処理室１３内の雰囲気中に残留した水分や酸素をＳｉＨ4 によって除去することが可能となり、界面酸素密度を低減することができる。
【００９６】
以上説明した通り、本発明に係るＣＶＤ装置およびＩＣの製造方法を使用することにより、水素ガスを用いた比較的高温な前処理（９００〜１０００℃）を実施しなくても、シリコンウエハ上の自然酸化膜または不純物を除去し、低酸素・炭素密度で高品質な界面を形成することができる。
【００９７】
なお、本発明は前記実施の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に変更が可能であることはいうまでもない。
【００９８】
例えば、前記実施の形態においては、ウエハ上にポリシリコン膜を形成する場合について説明したが、本発明はこれに限らず、単結晶膜、多結晶膜、アモルファス膜、または、ドーピングされた単結晶膜、多結晶膜、アモルファス膜、または窒化膜、または酸化膜、または金属膜形成時においても適用することができる。
【００９９】
前記実施の形態においては、ＣＶＤ装置について説明したが、本発明はこれに限らず、基板処理装置全般に適用することができる。
特に、本発明は基板と薄膜との間に高品質な界面を形成する必要がある場合に適用して優れた効果が得られる。
【０１００】
本発明の好ましい態様を付記する。
（１）基板を反応炉内に搬入するステップと、
前記反応炉内に前処理ガスを供給して基板に対して前処理（pretreatment）を行うステップと、
前記反応炉内に処理ガスを供給して前記前処理がなされた基板に対して本処理（main
process ）を行うステップと、
前記本処理後の基板を前記反応炉より搬出するステップとを有し、
前記前処理終了後、前記本処理開始までの間であって、少なくとも前記反応炉内を真空排気する際は、前記反応炉内に常に水素ガスを供給し続ける半導体装置の製造方法。
（２）前記（１）において、前記前処理終了後、前記本処理開始までの間は、前記反応炉内に常に水素ガスを供給し続ける半導体装置の製造方法。
（３）前記（１）において、前記前処理を行う際は、前記反応炉内の温度を第一の温度に設定し、前記本処理を行う際は、前記反応炉内の温度を前記第一の温度とは異なる第二の温度に設定する半導体装置の製造方法。
（４）前記（１）において、前記基板を前記反応炉内に搬入した後、前記反応炉内の温度を前記前処理を行う際の温度まで昇温させるステップをさらに有し、この昇温ステップにおいても前記反応炉内に前記前処理ガスを供給する半導体装置の製造方法。
（５）前記（１）において、前記前処理は、前記反応炉内の温度を昇温しつつ行う半導体装置の製造方法。
（６）前記（１）において、前記前処理を行う際は、前記反応炉内の温度を２００℃以上４３０℃以下の温度に設定し、前記反応炉内の圧力を１Ｐａ以上１０Ｐａ以下の圧力に設定する半導体装置の製造方法。
（７）前記（１）において、前記前処理ステップでは、前記反応炉内に前記前処理ガスとしてシラン系ガスを供給する半導体装置の製造方法。
（８）前記（１）において、前記前処理ステップでは、前記反応炉内に前記前処理ガスとしてシリコン原子を含むガスと、塩素原子を含むガスとを交互に供給する半導体装置の製造方法。
（９）基板を反応炉内に搬入するステップと、
前記反応炉内の温度を前処理温度まで昇温させるステップと、
前記前処理温度まで昇温させた前記反応炉内に前処理ガスを供給して前記基板に対して前処理を行うステップと、
前記反応炉内に処理ガスを供給して前記前処理がなされた前記基板に対して本処理を行うステップと、
前記本処理後の前記基板を前記反応炉から搬出するステップとを有し、
前記反応炉内の温度を前記前処理温度まで昇温させるステップにおいても、前記反応炉内に前記前処理ガスを供給する半導体装置の製造方法。
（１０）基板を反応炉内に搬入するステップと、
前記反応炉内に前処理ガスを供給して前記基板に対して前処理を行うステップと、
前記反応炉内に処理ガスを供給して前記前処理がなされた前記基板に対して本処理を行うステップと、
前記本処理後の前記基板を前記反応炉から搬出するステップとを有し、
前記前処理は、前記反応炉内の温度を昇温しつつ行う半導体装置の製造方法。
（１１）基板を反応炉内に搬入するステップと、
前記反応炉内で前記基板に対して前処理を行うステップと、
前記反応炉内で前記前処理がなされた前記基板に対して本処理を行うステップと、
前記本処理後の前記基板を前記反応炉より搬出するステップとを有し、
前記前処理ステップでは、前記反応炉内にシリコン原子を含むガスと、塩素原子を含むガスとを交互に供給する半導体装置の製造方法。
（１２）前記（１１）において、前記前処理ステップにおいて、前記反応炉内にシリコン原子を含むガスを供給する際は、反応炉内温度を第一の温度に設定し、前記反応炉内に塩素原子を含むガスを供給する際は、前記反応炉内温度を前記第一の温度とは異なる第二の温度に設定する半導体装置の製造方法。
（１３）前記（１２）において、前記本処理ステップでは、前記反応炉内温度を前記第二の温度とは異なる第三の温度に設定する半導体装置の製造方法。
（１４）前記（１２）において、前記反応炉内温度を前記第一の温度から前記第二の温度まで変更する際には、前記反応炉内に水素ガスを供給し続ける半導体装置の製造方法。
（１５）前記（１３）において、前記反応炉内の温度を前記第一の温度から前記第二の温度まで変更する際、および前記反応炉内の温度を前記第二の温度から前記第三の温度まで変更する際には、前記反応炉内に水素ガスを供給し続ける半導体装置の製造方法。
（１６）前記（１１）において、前記シリコン原子を含むガスは、モノシラン（ＳｉＨ4 ）ガスおよびジシラン（Ｓｉ2 Ｈ6 ）ガスよりなる群から選択される少なくとも一つのガスであり、前記塩素原子を含むガスは、塩化水素（ＨＣｌ）ガスおよびジクロロシラン（ＳｉＨ2 Ｃｌ2 ）ガスよりなる群から選択される少なくとも一つのガスである半導体装置の製造方法。
（１７）基板を反応炉内に搬入するステップと、
前記反応炉内に前処理ガスを供給して前記基板に対して前処理を行うステップと、
前記反応炉内に処理ガスを供給して前記前処理がなされた前記基板に対して本処理を行うステップと、
前記本処理後の前記基板を前記反応炉より搬出するステップとを有し、
前記前処理ステップでは、前記反応炉内の温度を２００℃以上４３０℃以下の温度に設定し、前記反応炉内の圧力を１Ｐａ以上１０Ｐａ以下の圧力に設定する半導体装置の製造方法。
（１８）基板を処理する反応炉と、
前記反応炉内に前処理ガスを供給する前処理ガス供給ラインと、
前記反応炉内に水素ガスを供給する水素ガス供給ラインと、
前記反応炉内に処理ガスを供給する処理ガス供給ラインと、
前記反応炉内を排気する排気ラインと、
前記排気ラインに設けられ前記反応炉内を真空排気する真空ポンプと、
前記反応炉内に前処理ガスを供給して基板に対して前処理を行い、その後、前記反応炉内に処理ガスを供給して前記前処理がなされた前記基板に対して本処理を行うように制御するとともに、前記前処理終了後、前記本処理開始までの間であって、少なくとも前記反応炉内を真空排気する際は、前記反応炉内に常に水素ガスを供給し続け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。
（１９）基板を処理する反応炉と、
前記反応炉内に前処理ガスを供給する前処理ガス供給ラインと、
前記反応炉内に処理ガスを供給する処理ガス供給ラインと、
前記反応炉内を排気する排気ラインと、
前記排気ラインに設けられ前記反応炉内を真空排気する真空ポンプと、
前記反応炉内に前処理ガスを供給しつつ前記反応炉内の温度を前記前処理温度まで昇温させた後、前記反応炉内に前処理ガスを供給して基板に対して前処理を行い、その後、前記反応炉内に処理ガスを供給して前記前処理がなされた前記基板に対して本処理を行うように制御するコントローラと、
を有する基板処理装置。
（２０）基板を処理する反応炉と、
前記反応炉内に前処理ガスを供給する前処理ガス供給ラインと、
前記反応炉内に処理ガスを供給する処理ガス供給ラインと、
前記反応炉内を排気する排気ラインと、
前記排気ラインに設けられ前記反応炉内を真空排気する真空ポンプと、
前記反応炉内を昇温しつつ前記反応炉内に前処理ガスを供給することによって基板に対して前処理を行い、その後、前記反応炉内に処理ガスを供給して前記前処理がなされた前記基板に対して本処理を行うように制御するコントローラと、
を有する基板処理装置。
（２１）基板を処理する反応炉と、
前記反応炉内にシリコン原子を含むガスを供給するシリコン含有ガス供給ラインと、
前記反応炉内に塩素原子を含むガスを供給する塩素含有ガス供給ラインと、
前記反応炉内に処理ガスを供給する処理ガス供給ラインと、
前記反応炉内を排気する排気ラインと、
前記排気ラインに設けられ前記反応炉内を真空排気する真空ポンプと、
前記反応炉内にシリコン原子を含むガスと、塩素原子を含むガスとを交互に供給して基板に対して前処理を行い、その後、前記反応炉内に処理ガスを供給して前記前処理がなされた基板に対して本処理を行うように制御するコントローラと、
を有する基板処理装置。
（２２）基板を処理する反応炉と、
前記反応炉内に前処理ガスを供給する前処理ガス供給ラインと、
前記反応炉内に処理ガスを供給する処理ガス供給ラインと、
前記反応炉内を排気する排気ラインと、
前記排気ラインに設けられ前記反応炉内を真空排気する真空ポンプと、
前記反応炉内の温度を２００℃以上４３０℃以下の温度に設定し、反応炉内の圧力を１Ｐａ以上１０Ｐａ以下の圧力に設定した状態で、前記反応炉内に前処理ガスを供給することによって基板に対して前処理を行い、その後、前記反応炉内に処理ガスを供給して前記前処理がなされた前記基板に対して本処理を行うように制御するコントローラと、
を有する基板処理装置。
【符号の説明】
【０１０１】
６１…反応管、６２…炉口フランジ、６３…内管、６４…ヒータ、６５…反応室、６６…予備室、６７…ロードロック室、６８…ボート（基板保持具）、６９…炉口蓋、７０…ウエハ（基板）、７１…第一ガス導入ライン、７２…第二ガス導入ライン、７３…第一排気ライン、７４…第二排気ライン、７５…第一エアバルブ、７６…第二エアバルブ、７７…第一圧力検知器、７８…第二圧力検知器、７９…圧力制御部、８０…第一流量制御器、８１…第二流量制御器、８２…真空ポンプ、８３…ボートエレベータ（炉入出手段）、８４…主制御手段（コントローラ）。
１…ＣＶＤ装置（半導体製造装置）、２…筐体、３…待機室（予備室）、４…ウエハ搬入搬出口、５…ゲート、６…ウエハ（基板）、７…ボート（基板処理用治具）、８…ボート搬入搬出口、９…シャッタ、１０…反応炉、１１…ヒータユニット、１２…プロセスチューブ、１３…処理室、１４…マニホールド、１５…排気ライン、１６…メカニカルブースタポンプ（真空ポンプ）、１７…ドライポンプ（真空ポンプ）、１８…ノズル、１９…コントローラ、Ｌ１…第一供給ライン（反応炉内にシリコン原子を含むガスを供給するシリコン含有ガス供給ライン）、Ｔ１…シリコン含有ガス供給源、Ｖ１…第一開閉弁、Ｍ１…第一流量制御器（可変流量制御器。マスフローコントローラ）、Ｌ２…第二供給ライン（反応炉内に塩素原子を含むガスを供給する塩素含有ガス供給ライン）、Ｔ２…塩素含有ガス供給源、Ｖ２…第二開閉弁、Ｍ２…第二流量制御器、Ｌ３…第三供給ライン（反応炉内に水素ガスを供給する水素ガス供給ライン）、Ｔ３…水素ガス供給源、Ｖ３…第三開閉弁、Ｍ３…第三流量制御器、Ｌ４…第四供給ライン（反応炉内に窒素ガスを供給する窒素ガス供給ライン）、Ｔ４…窒素ガス供給源、Ｖ４…第四開閉弁、Ｍ４…第四流量制御器、２０Ａ…据付台、２０…ボートエレベータ、２１…上側取付板、２２…下側取付板、２３…ガイドレール、２４…送りねじ軸、２５…昇降体、２６…モータ、２７…アーム、２８…昇降シャフト、２９…中空部、３０…内筒、３１…挿通孔、３２…ベローズ、３３…昇降台、３４…本体、３５…蓋体、３６…シールリング、３７…気密室、３８…磁性流体シール装置、３９…軸受装置、４０…回転軸、４１…ボート回転駆動用モータ、４２、４２Ａ…シールリング、４３…シールキャップ、４４…冷却装置、４５…冷却水供給管、４６…可変流量制御弁、４７…冷却水供給源、４８…冷却水、４９…通水路、５０…導入側連絡管、５１…導出側連絡管、５２…冷却水排出管、５３…電力供給電線、５４…排気ライン、５５…窒素ガス供給ライン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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