(57)【要約】【課題】基板を反応炉の処理室に搬入してから還元性ガスを供給して酸化物などの不純物の除去を開始するまでの時間を短縮し、基板表面上に酸化物や有機物が再付着することを抑制する。【解決手段】予備室１４０内と処理室２０１内を真空排気する工程と、予備室内と処理室内を大気圧未満の圧力に設定した状態で、基板２００を予備室内から処理室内に搬入する工程と、処理室内の温度を還元処理温度に設定して還元処理を行う工程と、処理室内の温度を還元処理温度から基板処理温度に変更する工程と、基板処理温度に設定した処理室内にて基板に対して処理を行う工程と、処理後の基板を処理室より搬出する工程と、を有し、予備室内から処理室内に基板を搬入して処理室内を気密に閉塞した直後に、処理室内に還元性ガスを供給して還元処理を開始する。【選択図】        図２
2007234937.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予備室内と処理室内を真空排気する工程と、
前記予備室内と前記処理室内を大気圧未満の圧力に設定した状態で、基板を前記予備室内から前記処理室内に搬入する工程と、
前記処理室内の温度を還元処理温度に設定して還元処理を行う工程と、
前記処理室内の温度を還元処理温度から基板処理温度に変更する工程と、
前記基板処理温度に設定した前記処理室内にて前記基板に対して処理を行う工程と、
処理後の前記基板を前記処理室より搬出する工程と、を有し、
前記予備室内から前記処理室内に前記基板を搬入して前記処理室内を気密に閉塞した直後に、前記処理室内に還元性ガスを供給して前記還元処理を開始することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
基板を処理する処理室と、
前記処理室内を加熱するヒータと、
前記処理室内にガスを供給するガス供給ラインと、
前記処理室内を排気する排気ラインと、
前記処理室内を気密に閉塞するシールキャップと、
前記処理室に隣接して設けられ前記基板を待機させる予備室と、
前記予備室内にガスを供給するガス供給ラインと、
前記予備室内を排気する排気ラインと、
前記基板を前記予備室と前記処理室との間で搬送する搬送機構と、
前記予備室内と前記処理室内を大気圧未満の圧力に設定した状態で、前記予備室内から前記処理室内へ前記基板を搬入して前記処理室内を気密に閉塞し、その直後に、還元処理温度に設定した前記処理室内に還元性ガスを供給して還元処理を開始し、前記還元処理終了後、前記処理室内の温度を還元処理温度から基板処理温度に変更し、基板処理温度に設定した前記処理室内にて前記基板に対して処理を行うように制御するコントローラと、
を有することを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法および基板処理装置に関し、特に、シリコン基板上に薄膜を形成する工程を備える半導体装置の製造方法およびシリコン基板上に薄膜を形成する基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコン基板上、シリコン基板上に形成された薄膜、または回路パターン表面上に付着もしくは吸着した酸化物の除去方法として、図４に示すように、高温に保たれた反応炉内にシリコン基板を設置し、シリコン基板が設置された反応炉内にモノシランガスを供給する（還元処理１）ことが行われている。
【０００３】
反応炉内は一様な温度、圧力、流量のモノシランガスで満たされており、このとき反応炉内のモノシランガスがシリコン基板上に付着した酸化物に含まれる酸素原子と還元反応を起こすことによりシリコン基板表面より酸化物を除去することが可能である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来では、図４に示すように、シリコン基板の反応炉内への搬入（基板搬入）を大気圧下で空気若しくは窒素ガスで置換された雰囲気で行うので、シリコン基板を反応炉に搬入（基板搬入）してからモノシランガスを供給し酸化物の除去（還元処理１）を開始するまでには反応炉内の雰囲気を一度排気（反応炉真空引き）するための時間が必要である。この時間に図５に示すように反応炉内雰囲気から脱離した不純物がシリコン基板に付着する可能性がある。
【０００５】
従って、本発明の主な目的は、基板を反応炉の処理室に搬入してからモノシランガス等の還元性ガスを供給して酸化物などの不純物の除去を開始するまでの時間を短縮し、基板表面上に酸化物や有機物が再付着することを抑制す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】
【０００６】
本発明によれば、
予備室（ロードロック室）内と処理室内を真空排気する工程と、
前記予備室内と前記処理室内を大気圧未満の圧力に設定した状態で、基板を前記予備室内から前記処理室内に搬入する工程と、
前記処理室内の温度を還元処理温度に設定して還元処理を行う工程と、
前記処理室内の温度を還元処理温度から基板処理温度に変更する工程と、
前記基板処理温度に設定した前記処理室内にて前記基板に対して処理を行う工程と、
処理後の前記基板を前記処理室より搬出する工程と、を有し、
前記予備室内から前記処理室内に前記基板を搬入して前記処理室内を気密に閉塞した直後に、前記処理室内に還元性ガスを供給して前記還元処理を開始することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【０００７】
好ましくは、前記処理室内の温度を還元処理温度から基板処理温度（成膜温度）に変更する工程では、前記処理室内に水素ガスを供給する。これにより、還元処理工程により除去した汚染物質が、還元処理工程終了後、基板処理開始までの間に基板表面に舞い戻り、基板表面が再び汚染されることを防止できる。
【０００８】
また、好ましくは、前記還元処理工程は、処理室内を第１還元温度に維持した状態でシラン系ガスを用いて行う第１還元処理工程と、処理室内を第２還元温度に維持した状態で水素ガスを用いて行う第２還元処理工程と、を含む。
【０００９】
この場合、好ましくは、前記処理室内の温度を第１還元処理温度から第２還元処理温度に変更する工程では、前記処理室内に水素ガスを供給する。これにより、第１還元処理工程により除去した汚染物質が、第１還元処理工程終了後、第２還元処理工程開始までの間に基板表面に舞い戻り、基板表面が再び汚染されることを防止できる。
【００１０】
また、好ましくは、前記処理室内の温度を第２還元処理温度から基板処理温度に変更する工程では、前記処理室内に水素ガスを供給する。これにより、第１、２還元処理工程により除去した汚染物質が、第２還元処理工程終了後、基板処理開始までの間に基板表面に舞い戻り、基板表面が再び汚染されることを防止できる。
【００１１】
また、好ましくは、基板に対して処理を行う工程では、前記処理室内にシラン系ガスを供給する。
【００１２】
また、好ましくは、前記還元性ガスはシラン系ガスを含む。前記シラン系ガスとは、好ましくは、モノシランガス（ＳｉＨ４）、ジシランガス（Ｓｉ２Ｈ６）、ジクロロシランガス（ＳｉＨ２Ｃｌ２）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。
【００１３】
また、本発明によれば、
基板を処理する処理室と、
前記処理室内を加熱するヒータと、
前記処理室内にガスを供給するガス供給ラインと、
前記処理室内を排気する排気ラインと、
前記処理室内を気密に閉塞するシールキャップと、
前記処理室に隣接して設けられ前記基板を待機させる予備室と、
前記予備室内にガスを供給するガス供給ラインと、
前記予備室内を排気する排気ラインと、
前記基板を前記予備室と前記処理室との間で搬送する搬送機構（ボートエレベータ）と、
前記予備室内と前記処理室内を大気圧未満の圧力に設定した状態で、前記予備室内から前記処理室内へ前記基板を搬入して前記処理室内を気密に閉塞し、その直後に、還元処理温度に設定した前記処理室内に還元性ガスを供給して還元処理を開始し、前記還元処理終了後、前記処理室内の温度を還元処理温度から基板処理温度に変更し、基板処理温度に設定した前記処理室内にて前記基板に対して処理を行うように制御するコントローラと、
を有することを特徴とする基板処理装置が提供される。
【００１４】
好ましくは、前記処理室内の温度を還元処理温度から基板処理温度（成膜温度）に変更する工程では、前記処理室内に水素ガスを供給する。これにより、還元処理工程により除去した汚染物質が、還元処理工程終了後、基板処理開始までの間に基板表面に舞い戻り、基板表面が再び汚染されることを防止できる。
【００１５】
また、好ましくは、前記還元処理工程は、処理室内を第１還元温度に維持した状態でシラン系ガスを用いて行う第１還元処理工程と、処理室内を第２還元温度に維持した状態で水素ガスを用いて行う第２還元処理工程と、を含む。
【００１６】
この場合、好ましくは、前記処理室内の温度を第１還元処理温度から第２還元処理温度に変更する工程では、前記処理室内に水素ガスを供給する。これにより、第１還元処理工程により除去した汚染物質が、第１還元処理工程終了後、第２還元処理工程開始までの間に基板表面に舞い戻り、基板表面が再び汚染されることを防止できる。
【００１７】
また、好ましくは、前記処理室内の温度を第２還元処理温度から基板処理温度に変更する工程では、前記処理室内に水素ガスを供給する。これにより、第１、２還元処理工程により除去した汚染物質が、第２還元処理工程終了後、基板処理開始までの間に基板表面に舞い戻り、基板表面が再び汚染されることを防止できる。
【００１８】
また、好ましくは、基板に対して処理を行う工程では、前記処理室内にシラン系ガスを供給する。
【００１９】
また、好ましくは、前記還元性ガスはシラン系ガスを含む。前記シラン系ガスとは、好ましくは、モノシランガス（ＳｉＨ４）、ジシランガス（Ｓｉ２Ｈ６）、ジクロロシランガス（ＳｉＨ２Ｃｌ２）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。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、基板を反応炉の処理室に搬入してからモノシランガス等の還元性ガスを供給して酸化物などの不純物の除去を開始するまでの時間を短縮し、且つ、不純物が付着すると思われるステップの圧力を大気圧から減圧にすることにより雰囲気の不純物濃度を低減出来、基板表面上に酸化物や有機物が再付着することを抑制する半導体装置の製造方法および基板処理装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次に、本発明の好ましい実施例を説明する。
本実施例では、反応炉と一体となった空間で真空引き可能な予備室（ロードロックチャンバ）を備えた半導体製造装置において、シリコン基板を反応炉に搬入する前に反応炉およびロードロックチャンバ内の真空引きを行うことにより、真空雰囲気下でシリコン基板を反応炉に投入（基板搬入）した直後から反応炉内にモノシランガスを供給する（還元処理１）ことで、シリコン基板を反応炉に搬入してからモノシランガスによる酸化物などの不純物の除去を開始するまでの時間を短縮し、シリコン基板に不純物が再付着する前にモノシランの還元作用により除去する。なお、還元性ガスとしては、シラン系ガスを用いるのがよく、モノシランガス（ＳｉＨ４）の他に、Ｓｉ２Ｈ６、ＳｉＨ２Ｃｌ２等を用いてもよい
【００２２】
次に、図面を参照して本発明の好ましい実施例をより詳細に説明する。
図１は本発明の実施例で好適に用いられる基板処理装置の処理炉２０２及び処理炉周辺の概略構成図であり、縦断面図として示されている。
【００２３】
図１に示されるように、処理炉２０２は加熱機構としてのヒータ２０６を有する。ヒータ２０６は円筒形状であり、ヒータ素線とその周囲に設けられた断熱部材より構成され、図示しない保持体に支持されることにより垂直に据え付けられている。
【００２４】
ヒータ２０６の内側には、ヒータ２０６と同心円状に反応管としてのプロセスチューブ２０５が配設されている。プロセスチューブ２０５は、石英（ＳｉＯ２）または炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱材料からなり、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されている。プロセスチューブ２０５の内側の筒中空部には、処理室２０１が形成されており、基板としてのシリコン基板２００を後述するボート２１７によって水平姿勢で垂直方向に多段に整列した状態で収容可能に構成されている。
【００２５】
プロセスチューブ２０５の下方には、プロセスチューブ２０５と同心円状にマニホールド２０９が配設されている。マニホールド２０９は、例えば、ステンレス等からなり、上端及び下端が開口した円筒形状に形成されている。このマニホールド２０９はプロセスチューブ２０５を支持するように設けられている。尚、マニホールド２０９とプロセスチューブ２０５との間には、シール部材としてのＯリングが設けられている。このマニホールド２０９が図示しない保持体に支持されることにより、プロセスチューブ２０５は垂直に据え付けられた状態となっている。このプロセスチューブ２０５とマニホールド２０９により反応容器が形成される。
【００２６】
マニホールド２０９には、ガス排気管２３１が設けられると共に、ガス供給管２３２が貫通するよう設けられている。ガス供給管２３２は、上流側で３つに分かれており、バルブ１７７、１７８、１７９とガス流量制御装置としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）１８３、１８４、１８５を介して第１のガス供給源１８０、第２のガス供給源１８１、第３のガス供給源１８２にそれぞれ接続されている。ＭＦＣ１８３、１８４、１８５及びバルブ１７７、１７８、１７９には、ガス流量制御部２３５が電気的に接続されており、供給するガスの流量が所望の流量となるよう所望のタイミングにて制御するように構成されている。ガス排気管２３１の下流側には、図示しない圧力検出器としての圧力センサ及び圧力調整器としてのＡＰＣバルブ２４２を介して真空ポンプ等の真空排気装置２４６が接続されている。圧力センサ及びＡＰＣバルブ２４２には、圧力制御部２３６が電気的に接続されており、圧力制御部２３６は、圧力センサにより検出された圧力に基づいてＡＰＣバルブ２４２の開度を調節することにより、処理室２０１内の圧力が所望の圧力となるよう所望のタイミングにて制御するよう構成されている。
【００２７】
マニホールド２０９の下方には、マニホールド２０９の下端開口すなわち、ロードロック室１４０の天板２５１の開口である炉口１６１を気密に閉塞するための炉口蓋体としてのシールキャップ２１９が設けられている。シールキャップ２１９は、例えばステンレス等の金属よりなり、円盤状に形成されている。シールキャップ２１９の上面には、マニホールド２０９の下端とＯリングを介して当接するロードロック室１４０の天板２５１と当接するシール部材としてのＯリングが設けられている。シールキャップ２１９には、回転機構２５４が設けられている。回転機構２５４の回転軸２５５はシールキャップ２１９を貫通して後述するボート２１７に接続されており、ボート２１７を回転させることでシリコン基板２００を回転させるように構成されている。シールキャップ２１９は、処理炉２０２の外側に設けられた昇降機構としての後述する昇降モータ２４８によって垂直方向に昇降されるように構成されており、これによりボート２１７を処理室２０１に対し搬入搬出することが可能となっている。回転機構２５４及び昇降モータ２４８には、駆動制御部２３７が電気的に接続されており、所望の動作をするよう所望のタイミングにて制御するよう構成されている。
【００２８】
基板保持具としてのボート２１７は、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料からなり、複数枚のシリコン基板２００を水平姿勢でかつ互いに中心を揃えた状態で整列させて多段に保持するように構成されている。尚ボート２１７の下部には、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料からなる円板形状をした断熱部材としての断熱板２１６が水平姿勢で多段に複数枚配置されており、ヒータ２０６からの熱がマニホールド２０９側に伝わりにくくなるよう構成されている。
【００２９】
ヒータ２０６近傍には、処理室２０１内の温度を検出する温度検出体としての温度センサ（図示せず）が設けられる。ヒータ２０６及び温度センサには、電気的に温度制御部２３８が接続されており、温度センサにより検出された温度情報に基づきヒータ２０６への通電具合を調節することにより処理室２０１内の温度が所望の温度分布となるよう所望のタイミングにて制御するように構成されている。
【００３０】
この処理炉２０２の構成において、第１の処理ガスは、第１のガス供給源１８０から供給され、ＭＦＣ１８３でその流量が調節された後、バルブ１７７を介して、ガス供給管２３２により処理室２０１内に導入される。第２の処理ガスは、第２のガス供給源１８１から供給され、ＭＦＣ１８４でその流量が調節された後、バルブ１７８を介してガス供給管２３２により処理室２０１内に導入される。第３の処理ガスは、第３のガス供給源１８２から供給され、ＭＦＣ１８５でその流量が調節された後、バルブ１７９を介してガス供給管２３２より処理室２０１内に導入される。また、処理室２０１内のガスは、ガス排気管２３１に接続された排気装置としての真空ポンプ２４６により、処理室２０１から排気される。
【００３１】
次に、本発明で用いる基板処理装置の処理炉周辺の構成について説明する。
【００３２】
マニホールド２０９の下部に予備室としてのロードロック室１４０が設けられている。ロードロック室１４０には、ガス排気管３０６が連通して設けられると共に、ガス供給管３０１も連通して設けられている。ガス供給管３０１には、バルブ３０２とガス流量制御装置としてのＭＦＣ３０３とを介して第４のガス供給源３０４が接続されている。ＭＦＣ３０３及びバルブ３０２には、ガス流量制御部２３５が電気的に接続されており、供給するガスの流量が所望の流量となるよう所望のタイミングにて制御するように構成されている。ガス排気管３０６の下流側には、図示しない圧力検出器としての圧力センサ及び圧力調整器としてのＡＰＣバルブ３０７を介して真空ポンプ等の真空排気装置２４６が接続されている。圧力センサ及びＡＰＣバルブ３０７には、圧力制御部２３６が電気的に接続されており、圧力制御部２３６は、圧力センサにより検出された圧力に基づいてＡＰＣバルブ３０７の開度を調節することにより、ロードロック室１４０内の圧力が所望の圧力となるよう所望のタイミングにて制御するよう構成されている。
【００３３】
ロードロック室１４０の外面に下基板２４５が設けられる。下基板２４５には昇降台２４９と嵌合するガイドシャフト２６４及び昇降台２４９と螺合するボール螺子２４４が設けられる。下基板２４５に立設したガイドシャフト２６４及びボール螺子２４４の上端に上基板２４７が設けられる。ボール螺子２４４は上基板２４７に設けられた昇降モータ２４８により回転される。ボール螺子２４４が回転することにより昇降台２４９が昇降するように構成されている。
【００３４】
昇降台２４９には中空の昇降シャフト２５０が垂設され、昇降台２４９と昇降シャフト２５０の連結部は気密となっている。昇降シャフト２５０は昇降台２４９と共に昇降するようになっている。昇降シャフト２５０はロードロック室１４０の天板２５１を遊貫する。昇降シャフト２５０が貫通する天板２５１の貫通穴は昇降シャフト２５０に対して接触することがない様充分な余裕がある。ロードロック室１４０と昇降台２４９との間には昇降シャフト２５０の周囲を覆うように伸縮性を有する中空伸縮体としてのベローズ２６５がロードロック室１４０を気密に保つために設けられる。ベローズ２６５は昇降台２４９の昇降量に対応できる充分な伸縮量を有し、ベローズ２６５の内径は昇降シャフト２５０の外形に比べ充分に大きくベローズ２６５の伸縮で接触することがないように構成されている。
【００３５】
昇降シャフト２５０の下端には昇降基板２５２が水平に固着される。昇降基板２５２の下面にはＯリング等のシール部材を介して駆動部カバー２５３が気密に取付けられる。昇降基板２５２と駆動部カバー２５３とで駆動部収納ケース２５６が構成されている。この構成により、駆動部収納ケース２５６内部はロードロック室１４０内の雰囲気と隔離される。
【００３６】
また、駆動部収納ケース２５６の内部にはボート２１７の回転機構２５４が設けられ、回転機構２５４の周辺は、冷却機構２５７により、冷却される。
【００３７】
電力供給ケーブル２５８が昇降シャフト２５０の上端から昇降シャフト２５０の中空部を通って回転機構２５４に導かれて接続されている。又、冷却機構２５７、シールキャップ２１９には冷却流路２５９が形成されており、冷却流路２５９には冷却水を供給する冷却水配管２６０が接続され、昇降シャフト２５０の上端から昇降シャフト２５０の中空部を通っている。
【００３８】
昇降モータ２４８が駆動され、ボール螺子２４４が回転することで昇降台２４９及び昇降シャフト２５０を介して駆動部収納ケース２５６を昇降させる。
【００３９】
駆動部収納ケース２５６が上昇することにより、昇降基板２５２に気密に設けられるシールキャップ２１９が処理炉２０２の開口部である炉口１６１を閉塞し、シリコン基板処理が可能な状態となる。駆動部収納ケース２５６が下降することにより、シールキャップ２１９とともにボート２１７がロードロック室１４０に降下され、シリコン基板２００を外部に搬出できる状態となる。
【００４０】
ガス流量制御部２３５、圧力制御部２３６、駆動制御部２３７、温度制御部２３８は、操作部、入出力部をも構成し、基板処理装置全体を制御する主制御部２３９に電気的に接続されている。これら、ガス流量制御部２３５、圧力制御部２３６、駆動制御部２３７、温度制御部２３８、主制御部２３９は、コントローラ２４０として構成されている。
【００４１】
次に、上記構成に係る処理炉２０２を用いて、半導体デバイスの製造工程の一工程として、シリコン基板２００などの基板上に、ポリシリコン（Ｐｏｌｙ−Ｓｉ）膜を形成する方法について、図１、図２を参照して説明する。尚、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２４０により制御される。
【００４２】
処理室２０１内が所望の温度となるようにヒータ２０６により加熱される。この際、処理室２０１内が所望の温度分布となるように温度センサが検出した温度情報に基づきヒータ２０６への通電具合がフィードバック制御される。
【００４３】
処理室２０１内を２００〜４００℃に保った状態で、ロードロック室１４０および処理室２０１内が大気圧の状態で、ロードロック室１４０内に降下しているボート２１７に複数枚のシリコン基板２００を装填する（基板搬送）。
【００４４】
ボート２１７に複数枚のシリコン基板２００が装填されると、処理室２０１内を２００〜４００℃に保った状態で、炉口１６１を閉塞している図示しないゲートバルブが開放される（ゲートバルブ開放）。
【００４５】
その後、処理室２０１内を２００〜４００℃に保った状態で、ガス排気管２３１、３０１を介して真空排気装置２４６により処理室２０１およびロードロック室１４０を所望の圧力（真空度）となるように真空引きする（ロードロックチャンバ・反応炉真空引き）。この際、処理室２０１内の圧力は、圧力センサで測定され、この測定された圧力に基づき圧力調節器２４２がフィードバック制御され、ロードロック室１４０内の圧力は、圧力センサで測定され、この測定された圧力に基づき圧力調節器３０７がフィードバック制御される。
【００４６】
その後、処理室２０１内を２００〜４００℃に保ち、処理室２０１およびロードロック室１４０が真空引きされた状態で、複数枚のシリコン基板２００を保持したボート２１７を、昇降モータ２４８による昇降台２４９及び昇降シャフト２５０の昇降動作により処理室２０１内に搬入（ボートローディング）する（基板搬入（真空ローディング））。搬入後、シールキャップ２１９により、Ｏリングを介してマニホールド２０９の下端をシールして、処理室２０１を閉塞する。
【００４７】
第１のガス供給源１８０、第２のガス供給源１８１には、処理ガスとして、それぞれＳｉＨ４、Ｈ２が封入されており、第３のガス供給源１８２には、パージガスまたは希釈ガスとしてＮ２が封入されており、これらガス供給源からそれぞれのガスが供給される。各ガスの供給流量が所望の流量となるようにＭＦＣ１８３、１８４、１８５の開度が調節された後、バルブ１７７、１７８、１７９が開かれ、それぞれの処理ガスがガス供給管２３２を流通して、処理室２０１の上部から処理室２０１内に導入される。導入されたガスは、処理室２０１内を通り、ガス排気管２３１から排気される。
【００４８】
第４のガス供給源３０４には、パージガスまたは希釈ガスとしてＮ２が封入されており、このガス供給源からＮ２ガスが供給される。Ｎ２ガスの供給流量が所望の流量となるようにＭＦＣ３０３の開度が調節された後、バルブ３０２が開かれ、Ｎ２ガスがガス供給管３０１を流通して、ロードロック室１４０内に導入される。導入されたＮ２ガスは、ガス排気管３３０６から排気される。
【００４９】
本実施例では、シールキャップ２１９により処理室２０１を閉塞した直後から、第１のガス供給源１８０から還元性ガスであるモノシランガス（ＳｉＨ４ガス）が処理室２０１内に供給され、還元処理がなされる（還元処理１）。これにより、シリコン基板を反応炉に搬入してからモノシランガスによる酸化物などの不純物の除去を開始するまでの時間が短縮され、シリコン基板に不純物が再付着する前にモノシランの還元作用により除去される。
この際には、処理室２０１内は２００〜４００℃に保たれている。また、この還元処理１から、回転機構２５４によりボート２１７が回転されることでシリコン基板２００が回転が開始され、成膜が終了するまで、ボート２１７の回転が続けられる。
【００５０】
次に、処理室２０１内が２００〜４００℃から７５０〜８００℃まで昇温される（炉内昇温）。この際には、バルブ１７７を閉じてモノシランガスの供給を止めると共に、バルブ１７８を開けて第２のガス供給源１８１から水素ガス（Ｈ２ガス）の供給を開始する。
【００５１】
次に、処理室２０１内を７５０〜８００℃の温度に所定時間保ち、第２のガス供給源１８１からＨ２が処理室２０１内に供給された状態を保つことで、還元性ガスである水素ガス（Ｈ２ガス）により、還元処理がなされる（還元処理２）。
【００５２】
次に、処理室２０１内が７５０〜８００℃から５３０〜６５０℃まで降温される（炉内降温）。この際には、第２のガス供給源１８１からＨ２が処理室２０１内に供給された状態が保たれる。
【００５３】
次に、処理室２０１内を５３０〜６５０℃の温度に所定時間保つ（温度安定）。この際には、第２のガス供給源１８１からＨ２が処理室２０１内に供給された状態が保たれる。
【００５４】
次に、処理室２０１内を５３０〜６５０℃の温度に保ったまま、バルブ１７８を閉じて水素ガスの供給を止め、バルブ１７７を開けて第１のガス供給源１８０からモノシランガスを供給して、シリコン基板２００上に成膜処理を行う（成膜）。モノシランガスは、処理室２０１内を通過する際にシリコン基板２００と接触し、シリコン基板２００の表面上にポリシリコン膜が堆積（デポジション）される。
【００５５】
次に、処理室２０１内を５３０〜６５０℃の温度に保ったまま、バルブ１７７を閉じてモノシランガスの供給を止め、バルブ１７９を開けて第３のガス供給源（不活性ガス供給源）１８２から不活性ガスである窒素ガス（Ｎ２ガス）が供給され、処理室２０１内が不活性ガスで置換されると共に、処理室２０１内の圧力が大気圧に復帰される（大気圧復帰）。
【００５６】
一方、ロードロック室１４０では、基板搬入後、シールキャップ２１９により、Ｏリングを介してマニホールド２０９の下端すなわちロードロック室１４０の天板２５１の開口である炉口１６１をシールして、処理室２０１を閉塞した後、バルブ３０２を開けて第４のガス供給源（不活性ガス供給源）３０４から不活性ガスである窒素ガス（Ｎ２ガス）が供給され、ロードロック室１４０内が除々に不活性ガスで満たされ、処理室２０１内の圧力が大気圧に復帰するのとほぼ同じ時に、ロードロック室１４０内の圧力も大気圧に復帰される。
【００５７】
処理室２０１内およびロードロック室１４０内の圧力が大気圧に復帰すると、昇降モータ２４８によりシールキャップ２１９が下降されて、マニホールド２０９の下端が開口されると共に、処理済のシリコン基板２００がボート２１７に保持された状態でマニホールド２０９の下端からプロセスチューブ２０５の外部に搬出され、ロードロック室１４０内に下降される（基板搬出）。この際には、処理室２０１内は５３０〜６５０℃の温度に保たれたままである。
【００５８】
その後、炉口１６１が図示しないゲートバルブにより閉塞され、処理室２０１内の温度が５３０〜６５０℃から２００〜４００℃まで降温される。その際には、ボート２１７に保持された処理済のシリコン基板２００もロードロック室１４０内で冷却される（基板冷却）。
【００５９】
その後、処理済のシリコン基板２００は、ボート２１７より取出される（基板取出し）。
【００６０】
なお、化学反応による成膜の行われない温度（２００〜４００℃）に保たれた反応炉にモノシランガスを流すことで、シリコン基板表面上の酸化物をモノシランガスの還元反応により除去することが可能であるが、図４に示すような、従来のシリコン基板を反応炉に挿入してから真空引きを行うシーケンスでは、図５に示すように、反応炉内に巻き込まれた雰囲気に含まれた不純物がシリコン基板に再付着する可能性がある。この従来のシーケンスではモノシランガスによる還元作用による不純物の除去が開始されるまでにシリコン基板表面表面上の不純物が増加し、より強い還元作用か還元処理時間が必要となってしまう。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の好ましい実施例の基板処理装置を説明するための概略縦断面図である。
【図２】本発明の好ましい実施例の基板処理を説明するためのシーケンス図である。
【図３】シリコン基板に付着前に不純物が除去される様子を模式的に描いた図である。
【図４】従来の基板処理を説明するためのシーケンス図である。
【図５】反応炉雰囲気からシリコン基板に付着する付着前の様子を模式的に描いた図である。
【符号の説明】
【００６２】
１４０…ロードロック室
１６１…炉口
１７７、１７８、１７９…バルブ
１８３、１８４、１８５…ＭＦＣ
１８０…第１のガス供給源
１８１…第２のガス供給源
１８２…第３のガス供給源
２００…シリコン基板
２０１…処理室
２０２…処理炉
２０５…プロセスチューブ
２０６…ヒータ
２０９…マニホールド
２１６…断熱板
２１７…ボート
２１９…シールキャップ
２３１…ガス排気管
２３２…ガス供給管
２３５…ガス流量制御部
２３６…圧力制御部
２３７…駆動制御部
２３８…温度制御部
２３９…主制御部
２４０…コントローラ
２４２…ＡＰＣバルブ
２４４…ボール螺子
２４５…下基板
２４６…真空排気装置
２４７…上基板
２４８…昇降モータ
２４９…昇降台
２５０…昇降シャフト
２５１…天板
２５２…昇降基板
２５３…駆動部カバー
２５４…回転機構
２５５…回転軸
２５６…駆動部収納ケース
２５７…冷却機構
２５８…電力供給ケーブル
２５９…冷却流路
２６０…冷却水配管
２６４…ガイドシャフト
２６５…ベローズ
３０１…ガス供給管
３０２…バルブ
３０３…ＭＦＣ
３０４…第４のガス供給源
３０６…ガス排気管
３０７…ＡＰＣバルブ
【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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