(57)【要約】【課題】低温で自然酸化膜または有機物等の汚染物を除去できる基板処理装置、基板処理方法、および半導体装置の製造方法を提供することにある。【解決手段】一部分にシリコン面が露出した基板を処理室内に搬入する工程と、前記基板を所定の温度に加熱する工程と、前記処理室内に少なくともシラン系ガスとハロゲン系ガスと水素ガスとを供給し、少なくとも前記シリコン面の表面に存在する自然酸化膜または汚染物を除去する前処理工程と、前記処理室内に少なくともシリコンを含むガスを供給し、前記前処理が施された前記シリコン面の上に、シリコンを含む膜を成長する工程と、を有する半導体装置の製造方法。【選択図】        図３
2007305798.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一部分にシリコン面が露出した基板を処理室内に搬入する工程と、
前記基板を所定の温度に加熱する工程と、
前記処理室内に少なくともシラン系ガスとハロゲン系ガスと水素ガスとを供給し、少なくとも前記シリコン面の表面に存在する自然酸化膜または汚染物を除去する前処理工程と、
前記処理室内に少なくともシリコンを含むガスを供給し、前記前処理が施された前記シリコン面の上に、シリコンを含む膜を成長する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記基板を加熱する工程は、
前記処理室内に搬入された基板を、前記膜の成長工程における温度まで昇温させる工程と、前記膜成長工程での温度に維持させる工程とを、少なくとも含み、
前記前処理工程で供給される前処理用の前記ガスは、前記昇温工程で前記処理室内に供給される請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記前処理工程では、前記昇温工程で前記処理室内に供給される前記前処理用のガスの内、少なくとも一つのガスの流量を可変して供給される請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体シリコンウエハなどの基板を処理する基板処理装置、基板処理方法、および基板上に集積回路等の半導体装置を形成する半導体装置（半導体デバイス）の製造方法に関し、特に、基板表面の自然酸化膜や有機汚等の汚染物質を除去し、基板表面に良好なエピタキシャル膜を成長することに関するものである。さらに詳しくは、半導体基板とエピタキシャル膜やポリ膜との間に、高品質な界面を形成する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シリコン表面、およびシリコン窒化膜等の絶縁膜を有する基板において、シリコン表面上にのみ選択的に膜を成長させる技術を選択成長と称している。
ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor  Field  Effect  Transistor）の微細化及び高性能化が進んでいるが、ＭＯＳＦＥＴのソース/ドレインの課題として、コンタクト
抵抗の低抵抗化などがある。この問題を解決する方法の一つとしてソース/ドレイン上に
シリコンエピタキシャル膜を選択成長させる方法がある。
【０００３】
近年、反応炉に基板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、反応炉に前室を設置した縦型減圧ＣＶＤ装置が用いられている。当該装置では、前室内で十分に酸素、水分等を除去し、窒素置換した後、基板を反応炉内に導入する方法が用いられている。処理前基板は基板搬送口から反応炉前室に移載され、基板処理用治具（ボート）にセットされる。反応炉前室は真空引きが可能な密閉構造となっており、真空引きおよび窒素パージを繰り返すことで酸素、水分等を除去し、その後、基板を反応炉内に導入する。基板および基板処理用治具を反応炉内に導入するための駆動軸部およびボート回転機構部および配線部は反応炉前室内に設置されているため、真空引きの際の有機物による基板表面の汚染が懸念される。
【０００４】
また、上述の装置における反応炉はインナーチューブとアウターチューブからなる二重管構造となっている。キャリアガスおよび反応ガスは比較的温度の低い炉口部から導入され、インナーチューブを通って炉内で基板を処理した後、アウターチューブとインナーチューブの間を通って排気される。インナーチューブ径を変えることで気相反応を抑えることが可能で、メンテナンスが容易であるといった利点があるが、ボート回転機構部、Ｏリング部からの有機物による基板表面の汚染が懸念される。
【０００５】
シリコン基板は希フッ酸等で前洗浄した後に装置に投入されるが、基板を反応炉内に導入後、選択成長処理の前に基板上の自然酸化膜や不純物を除去する必要がある。
半導体シリコンウエハが大気中に露出されると、ウエハ表面のシリコンが大気中の酸素と反応して数Å程度の厚さの自然酸化膜を形成することになる。この自然酸化膜は集積回路の配線工程に不良要素として作用するだけでなく、集積回路の動作速度および信頼性などに支障をきたすコンタクト抵抗などを高くする原因として作用する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来はこの自然酸化膜を除去するために、高温（約８００℃程度）で水素ガスを流し、ウエハをアニール処理する必要があった。しかしながら、基板素子への熱ダメージ並びにサーマルバジェット増大の問題が深刻化しており、このため基板処理の温度は低温化のニーズがあるため、従来の技術である高温水素アニール処理に変わる自然酸化膜除去の方法が必要となる。
【０００７】
本発明の主な目的は、高温で行っていた自然酸化膜除去方法の問題を改善するため、低温で自然酸化膜または有機物等の汚染物を除去できる基板処理装置、基板処理方法、および半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、
一部分にシリコン面が露出した基板を処理室内に搬入する工程と、
前記基板を所定の温度に加熱する工程と、
前記処理室内に少なくともシラン系ガスとハロゲン系ガスと水素ガスとを供給し、少なくとも前記シリコン面の表面に存在する自然酸化膜または汚染物を除去する前処理工程と、
前記処理室内に少なくともシリコンを含むガスを供給し、前記前処理が施された前記シリコン面の上に、シリコンを含む膜を成長する工程と、
を有する半導体装置の製造方法、が提供される。
【０００９】
また好ましくは、
前記基板を加熱する工程は、
前記処理室内に搬入された基板を、前記膜の成長工程における温度まで昇温させる工程と、前記膜成長工程での温度に維持させる工程とを、少なくとも含み、
前記前処理工程で供給される前処理用の前記ガスは、前記昇温工程で前記処理室内に供給される半導体装置の製造方法、が提供される。
【００１０】
更に好ましくは、
前記前処理工程では、前記昇温工程で前記処理室内に供給される前記前処理用のガスの内、少なくとも一つのガスの流量を可変して供給される半導体装置の製造方法、が提供される。
【００１１】
また、本発明によれば、減圧CVD法（Chemical Vapor Deposition：化学気相成長法）によって薄膜を形成する半導体の製造方法において、シリコン組成面が全面又は一部で露出したシリコン基板を反応炉に導入後からデポ開始まで、ＳｉＨ４等のシラン系ガスとＣｌ２等のハロゲン系ガスと水素ガスを共に反応炉内に供給し、その混合ガス雰囲気中で所定のデポ温度への昇温と温度安定化後、Ｓｉ元素を含む膜を成長させる事を特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【００１２】
また好ましくは、前記シリコン基板の反応炉への導入時温度が４５０℃以下、成長温度が５００〜７００℃である事を特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【００１３】
更に好ましくは、前記Ｓｉ元素を含む膜が、エピタキシャルＳｉ膜 もしくは、ポリＳ
ｉ膜 もしくは、Ｂ、Ｃ、Ｐ、Ｇｅ、Ａｓのいずれかの元素がドーピングされたエピタキ
シャルＳｉ膜 もしくは、Ｂ、Ｃ、Ｐ、Ｇｅ、Ａｓのいずれかの元素がドーピングされた
ポリＳｉ膜を成長させる事を特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【００１４】
更に好ましくは、前記デポ温度への昇温の途中で、ＳｉＨ４等のシラン系ガスとＣｌ２等のハロゲン系ガスと水素ガスのうち1つ以上のガス流量を変化させる事を特徴とする半
導体装置の製造方法が提供される。
【００１５】
更に好ましくは、前記デポ温度への昇温の途中で、反応炉内の圧力を変化させる事を特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、低温で自然酸化膜または有機物等の汚染物を除去できる基板処理装置、基板処理方法、および半導体装置の製造方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の実施の形態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。
【００１８】
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。
【００１９】
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アウターチューブ２０５が配設されている。アウターチューブ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。アウターチューブ２０５の内側の筒中空部には、処理室２０１が形成されており、基板としてのウエハ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。
【００２０】
アウターチューブ２０５の下方には、アウターチューブ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はアウターチューブ２０５を支持するように設けられている。尚、マニホールド２０９とアウターチューブ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、アウターチューブ２０５は垂直に据え付けられた状態となっている。このアウターチューブ２０５とマニホールド２０９により反応容器が形成される。
【００２１】
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ＭＦＣ１８３、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。
【００２２】
マニホールド２０９の下方には、マニホールド２０９の下端開口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ウエハ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。
【００２３】
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、複数枚のウエハ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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
予備室としてのロードロック室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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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、ウエハ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が降下され、ウエハ２００を外部に搬出できる状態となる。
【００３４】
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。
【００３５】
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、ウエハ２００などの基板上に、Ｅｐｉ−Ｓｉ膜を形成する方法について説明する。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。
【００３６】
まず、シリコンウエハ表面の自然酸化膜を希フッ酸で除去すると同時に、表面を水素終端化させた後、反応炉前室内のボートにウエハを設置する。
【００３７】
複数枚のウエハ２００がボート２１７に装填されると、図１に示されるように、複数枚のウエハ２００を保持したボート２１７は、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）される。この状態で、シールキャップ２１９はＯリングを介してマニホールド２０９の下端をシールした状態となる。
【００３８】
処理室２０１内が所望の圧力（真空度）となるように真空排気装置２４６によって真空排気される。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る。また、処理室２０１内が所望の温度（成膜温度）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。続いて、回転機構２５４により、ボート２１７が回転されることでウエハ２００が回転される。
【００３９】
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には、処
理ガスとして、それぞれＳｉＨ４又はＳｉ２Ｈ６、Ｃｌ２、Ｈ２が接続されており、これら処理ガス供給源からそれぞれの処理ガスが供給される。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１７６、１７７、１７８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。
【００４０】
ここで、ウエハ２００の表面の前処理と炉内温度調整は並行して行われる。炉内温度調整とは、ウエハ２００が処理室２０１内に挿入される時の温度から成膜時の温度までの昇温段階と、処理室２０１内およびウエハ２００が該成膜温度で安定する段階を含んでいる。前処理にはシラン系ガスと塩素ガスと水素ガスを混合して用いる。前処理を行なうことにより、ウエハ２００の表面の界面酸素・炭素密度を低減することができ、ウエハ２００と堆積膜との間に高品質な界面を形成することが可能となる。
【００４１】
前処理が完了すると、直ちに成膜処理に移行する。必要に応じ反応炉内の残留ガスを水素等のキャリアガスにより除去後に成膜処理に移行する。反応炉内には常に水素ガスを流し排気系からの逆拡散による汚染を防止する。
【００４２】
なお、本実施の形態の処理炉にてウエハを処理する際の処理条件の一例としては、例えば、Ｅｐｉ−Ｓｉ膜の成膜（選択成長）において、ウエハの反応炉への導入時温度が２００℃〜成膜温度以下、成膜処理温度：５００〜７００℃、処理圧力：１〜５０００Ｐａ、ガス種とガス供給流量、ＳｉＨ４：１０〜５００、Ｃｌ２：１０〜５００、Ｈ２：１００〜２００００ｓｃｃｍ、が例示され、それぞれの処理条件を、それぞれの範囲内のある値で一定に維持することでウエハに処理がなされる。
一例として、成膜温度は６８０℃、ＳｉＨ４は２５０ｓｃｃｍ、Ｃｌ２は７５ｓｃｃｍ、Ｈ２は１０００ｓｃｃｍ、処理圧力は１０Ｐａで成膜が行なわれる。
【００４３】
予め設定された時間が経過すると、図示しない不活性ガス供給源から不活性ガスが供給され、処理室２０１内が不活性ガスで置換されると共に、処理室２０１内の圧力が常圧に復帰される。
【００４４】
その後、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、処理済ウエハ２００がボート２１７に保持された状態でマニホールド２０９の下端からアウターチューブ２０５の外部に搬出（ボートアンローディング）される。その後、処理済のウエハ２００は、ボート２１７より取出される（ウエハディスチャージ）。
【００４５】
次に、ウエハ２００表面の自然酸化膜や有機物等の汚染物質を除去する前処理について説明する。
【００４６】
本発明の実施の形態では、前処理においては、ＳｉＨ４ガス、Ｃｌ２ガス、Ｈ２ガスが処理室２０１内に供給され、それぞれのガス流量は、ＳｉＨ４ガスが６０ｓｃｃｍ、Ｃｌ２ガスが７５ｓｃｃｍ、Ｈ２ガスが１０００ｓｃｃｍである。この時の処理室２０１内の圧力は１０Ｐａである。
また、前処理は、ウエハ２００を処理室２０１内へ挿入した時の温度（例えば、２００℃）から、ウエハ２００および処理室２０１内を成膜温度（例えば、６８０℃）へ昇温している過程で実行される。なお、昇温後、ウエハ２００および処理室２０１内の温度が成膜温度に安定させる段階においても前処理を実行しても良い。
【００４７】
ここで、前処理であるウエハ２００の表面上の自然酸化膜の除去メカニズムについて説
明する。
ウエハ２００の表面に形成された自然酸化膜はＳｉＨ４により還元され、還元後に表面に残ったシリコンをＣｌ２によりエッチングすることで除去されると考えられる。また、Ｃｌ２とＨ２ガスとの反応により生成されたＨＣｌにより自然酸化膜をエッチングする現象も生じていると考えられる。
即ち、本実施の形態で適用される前処理では、還元とエッチングの二段階による複合的な除去が行なわれており、より効率の良い除去が行なわれるものである。
【００４８】
なお、前処理において供給されるＣｌ２は反応性が高く、処理室２０１内のガス上流側のウエハ２００、またはウエハ２００の周辺部においてエッチング作用が強まる傾向がある。
しかしながら、前処理においては、Ｃｌ２と共にＨ２も同時に供給されているため、Ｃｌ２とＨ２との反応によりＨＣｌまたはその中間体が生成される。ＨＣｌまたは中間体はＣｌ２よりも反応性が低いため、処理室２０１内の下流側のウエハ２００、またはウエハ２００の面内において均一にエッチングが行なわれ、エッチングの均一性が向上することが期待される。
【００４９】
また、前処理においてＨ２を同時に供給することで次の効果も期待される。即ち、処理室２０１はＯリング等の気密部材により外部雰囲気との間で気密性を維持しているが、外部雰囲気が処理室２０１内に混入することは否定できない。仮に外部から水分等を含む雰囲気が処理室２０１内に混入し、ウエハ２００表面が酸化されたとしても、処理室２０１内に供給されているＨ２により還元作用が促進され、ウエハ２００表面を清浄に保つことが可能となる。
【００５０】
また、本実施形態における前処理では、ウエハ２００および処理室２０１内の温度の昇温過程（例えば、２００℃から６８０℃への昇温）で実行されるが、これは次の理由によるものである。
ウエハ２００表面の自然酸化膜や汚染物質は、温度が高い状態ではウエハ表面と反応しやすく、一度ウエハ表面と反応した後では除去が難しくなる。よって、比較的に低温な状態である昇温過程にて前処理を実行することで除去を容易にしており、また前処理と昇温とを同時に行なっているのでスループットの向上も可能となるものである。
【００５１】
なお、前処理で供給されるＳｉＨ４の流量は６０ｓｃｃｍであり、エピタキシャル膜の成膜時の流量（２５０ｓｃｃｍ）よりも少ない量で供給する。これは、前処理において成膜時の流量でＳｉＨ４を供給すると、ウエハ表面に膜が堆積されてしまうため、流量を少なくしている。
また、前処理が実行される時には、処理室２０１内の温度が成膜温度まで上昇していくため、温度の上昇と共にＳｉＨ４による膜の堆積レートが上がってしまう。
そこで、処理室２０１内およびウエハ２００の温度が上がるにつれて、ＳｉＨ４のガス流量を減少させて堆積を抑制させるか、或いは、Ｃｌ２のガス流量を増加させて堆積した膜のエッチング作用を高めるようにすることで、ウエハ２００表面に膜の堆積を抑えつつ、前処理を行なうことが可能となる。
【００５２】
図３は、前処理を実行した後に堆積した膜と基板の界面酸素濃度の測定結果を示している。
図３において、Ｎｏ．７で示した前処理は上記で説明した本実施形態における前処理条件であり、２００〜６８０℃でＳｉＨ４＋Ｃｌ２＋Ｈ２による前処理を実施後にエピタキシャル成長した場合、ＳＩＭＳ(Secondary Ionization Mass Spectrometer)にて測定したシリコン基板とシリコンエピタキシャル膜の界面酸素濃度は６Ｅ１７ atoms/cm3 であっ
た。
また、比較のため、Ｎｏ．１には前処理を実行していない場合、Ｎｏ．２には従来の８００℃におけるＨ２アニールによる前処理における測定結果を示している。この結果から、本実施形態における前処理（Ｎｏ．７）では低温にも拘らず、８００℃でのＨ２アニール（Ｎｏ．２）と同等レベルの界面酸素濃度を得ることが出来ることが分かる。
また、参考として、図３のＮｏ．３〜Ｎｏ．６には、他の方法により前処理を行なった場合の測定結果をも示しているが、これら何れの方法よりも本実施形態における前処理（Ｎｏ．７）が良好な結果を得ることが出来ることが分かる。
【００５３】
尚、上記実施形態では図１に示したような縦型ＣＶＤ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、基板処理装置全般、例えば枚葉ホットウォールタイプやコールドウォールタイプの装置にも適用することが出来る。
【００５４】
また、上記実施形態では、基板上にエピタキシャル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、ポリシリコン膜、アモルファス膜、またはドーピングされたエピタキシャル膜、ポリシリコン膜、アモルファス膜においても適用できる。
【００５５】
次に前述した処理炉２０２が適用される基板処理装置について以下説明する。
【００５６】
本発明を実施するための最良の形態において、基板処理装置は、一例として、半導体装置（IC）の製造方法における処理工程を実施する半導体製造装置として構成されている。尚、以下の説明では、基板処理装置として基板に酸化、拡散処理やＣＶＤ処理などを行なう縦型の装置（以下、単に処理装置という）を適用した場合について述べる。図２は、本発明に適用される処理装置の斜透視図として示されている。
【００５７】
図２に示されているように、シリコン等からなるウエハ（基板）２００を収納したウエハキャリアとしてのカセット１１０が使用されている本発明の処理装置１０１は、筐体１１１を備えている。筐体１１１の正面壁１１１ａの下方にはメンテナンス可能なように設けられた開口部としての正面メンテナンス口１０３が開設され、この正面メンテナンス口１０３を開閉する正面メンテナンス扉１０４が建て付けられている。メンテナンス扉１０４には、カセット搬入搬出口（基板収容器搬入搬出口）１１２が筐体１１１内外を連通するように開設されており、カセット搬入搬出口１１２はフロントシャッタ（基板収容器搬入搬出口開閉機構）１１３によって開閉されるようになっている。カセット搬入搬出口１１２の筐体１１１内側にはカセットステージ（基板収容器受渡し台）１１４が設置されている。カセット１１０はカセットステージ１１４上に工程内搬送装置（図示せず）によって搬入され、かつまた、カセットステージ１１４上から搬出されるようになっている。カセットステージ１１４は、工程内搬送装置によって、カセット１１０内のウエハ２００が垂直姿勢となり、カセット１１０のウエハ出し入れ口が上方向を向くように載置されるように構成されている。
【００５８】
筐体１１１内の前後方向の略中央下部には、カセット棚（基板収容器載置棚）１０５が設置されており、カセット棚１０５は複数段複数列にて複数個のカセット１１０を保管し、カセット１１０内のウエハ２００を出し入れする可能となるように配置されている。カセット棚１０５はスライドステージ（水平移動機構）１０６上に横行可能に設置されている。また、カセット棚１０５の上方にはバッファ棚（基板収容器保管棚）１０７が設置されており、カセット１１０を保管するように構成されている。
カセットステージ１１４とカセット棚１０５との間には、カセット搬送装置（基板収容器搬送装置）１１８が設置されている。カセット搬送装置１１８は、カセット１１０を保持したまま昇降可能なカセットエレベータ（基板収容器昇降機構）１１８ａと搬送機構としてのカセット搬送機構（基板収容器搬送機構）１１８ｂとで構成されており、カセットエレベータ１１８ａとカセット搬送機構１１８ｂとの連続動作により、カセットステージ
１１４、カセット棚１０５、バッファ棚１０７との間で、カセット１１０を搬送するように構成されている。
【００５９】
カセット棚１０５の後方には、ウエハ移載機構（基板移載機構）１２５が設置されており、ウエハ移載機構１２５は、ウエハ２００を水平方向に回転ないし直動可能なウエハ移載装置（基板移載装置）１２５ａおよびウエハ移載装置１２５ａを昇降させるためのウエハ移載装置エレベータ（基板移載装置昇降機構）１２５ｂとで構成されている。図２に模式的に示されているように、ウエハ移載装置エレベータ１２５ｂは、耐圧筐体１１１左側端部に設置されている。これら、ウエハ移載装置エレベータ１２５ｂおよびウエハ移載装置１２５ａの連続動作により、ウエハ移載装置１２５ａのツイーザ（基板保持体）１２５ｃをウエハ２００の載置部として、ボート（基板保持具）２１７に対してウエハ２００を装填（チャージング）および脱装（ディスチャージング）するように構成されている。
【００６０】
図２に示されているように、バッファ棚１０７の後方には、清浄化した雰囲気であるクリーンエアを供給するよう供給ファン及び防塵フィルタで構成されたクリーンユニット１３４ａが設けられておりクリーンエアを筐体１１１の内部に流通させるように構成されている。また、ウエハ移載装置エレベータ１２５ｂ側と反対側である右側端部には、クリーンエアを供給するよう供給フアンおよび防塵フィルタで構成された図示しないクリーンユニットが設置されており、クリーンユニットから吹き出されたクリーンエアは、ウエハ移載装置１２５ａを流通した後に、図示しない排気装置に吸い込まれて、筐体１１１の外部に排気されるようになっている。
【００６１】
ウエハ移載装置（基板移載装置）１２５ａの後側には、大気圧未満の圧力（以下、負圧という。）を維持可能な機密性能を有する筐体（以下、耐圧筐体という。）１４０が設置されており、この耐圧筐体１４０によりボート２１７を収容可能な容積を有するロードロック方式の待機室であるロードロック室１４１が形成されている。
耐圧筐体１４０の正面壁１４０ａにはウエハ搬入搬出口（基板搬入搬出口）１４２が開設されており、ウエハ搬入搬出口１４２はゲートバルブ（基板搬入搬出口開閉機構）１４３によって開閉されるようになっている。耐圧筐体１４０の一対の側壁にはロードロック室１４１へ窒素ガス等の不活性ガスを給気するためのガス供給管１４４と、ロードロック室１４１を負圧に排気するための図示しない排気管とがそれぞれ接続されている。
【００６２】
ロードロック室１４１上方には、処理炉２０２が設けられている。処理炉２０２の下端部は炉口ゲートバルブ（炉口開閉機構）１４７により開閉されるように構成されている。
図２に模式的に示されているように、ロードロック室１４１にはボート２１７を昇降させるためのボートエレベータ（基板保持具昇降機構）１１５が設置されている。ボートエレベータ１１５に連結された連結具としての図示しないアームには蓋体としてのシールキャップ２１９が水平に据え付けられており、シールキャップ２１９はボート２１７を垂直に支持し、処理炉２０２の下端部を閉塞可能なように構成されている。
ボート２１７は複数本の保持部材を備えており、複数枚（例えば、５０枚〜１５０枚程度）のウエハ２００をその中心を揃えて垂直方向に整列させた状態で、それぞれ水平に保持するように構成されている。
【００６３】
次に、本発明の処理装置の動作について説明する。
図２に示されているように、カセット１１０がカセットステージ１１４に供給されるに先立って、カセット搬入搬出口１１２がフロントシャッタ１１３によって開放される。その後、カセット１１０はカセット搬入搬出口１１２から搬入され、カセットステージ１１４の上にウエハ２００が垂直姿勢であって、カセット１１０のウエハ出し入れ口が上方向を向くように載置される。
次に、カセット１１０は、カセット搬送装置１１８によって、カセットステージ１１４か
ら救い上げられるとともに、カセット１１０内のウエハ２００が水平姿勢となり、カセット１１０のウエハ出し入れ口が筐体後方を向けるように、筐体後方に右周り縦方向９０°回転させられる。引き続いて、カセット１１０は、カセット搬送装置１１８によって、カセット棚１０５ないしバッファ棚１０７の指定された棚位置へ自動的に搬送されて受け渡され、一時的に保管された後、カセット搬送装置１１８によってカセット棚１０５に移載されるか、もしくは直接カセット棚１０５に搬送される。
【００６４】
スライドステージ１０６はカセット棚１０５を水平移動させ、移載の対象となるカセット１１０をウエハ移載装置１２５ａに対峙する様に位置決めする。
予め内部が大気圧状態とされていたロードロック室１４１のウエハ搬入搬出口１４２がゲートバルブ１４３の動作により開放されると、ウエハ２００はカセット１１０からウエハ移載装置１２５ａのツイーザ１２５ｃによってウエハ出し入れ口を通じてピックアップされ、ウエハ搬入搬出口１４２を通じてロードロック室１４１に搬入され、ボート２１７へ移載されて装填（ウエハチャージング）される。ボート２１７にウエハ２００を受け渡したウエハ移載装置１２５ａはカセット１１０に戻り、次のウエハ１１０をボート２１７に装填する。
【００６５】
予め指定された枚数のウエハ２００がボート２１７に装填されると、ウエハ搬入搬出口１４２がゲートバルブ１４３によって閉じられ、ロードロック室１４１は排気管から真空引きされることにより、減圧される。ロードロック室１４１が処理炉２０２内の圧力と同圧に減圧されると、処理炉２０２の下端部が炉口ゲートバルブ１４７によって開放される。続いて、シールキャップ２１９がボートエレベータ１１５によって上昇されて、シールキャップ２１９に支持されたボート２１７が処理炉２０２内へ搬入（ローディング）されて行く。
【００６６】
ローディング後は、処理炉２０２にてウエハ２００に任意の処理が実施される。
処理後は、ボートエレベータ１１５によりボート２１７が引き出され更に、ロードロック室１４０内部を大気圧に復圧させた後にゲートバルブ１４３が開かれる。その後は、概上述の逆の手順で、ウエハ２００およびカセット１１０は筐体１１１の外部へ払出される。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の好ましい実施例における基板処理装置の反応炉を示す概略図。
【図２】本発明の好ましい実施例における基板処理装置を示す概略図。
【図３】前処理の条件と界面の酸素濃度測定結果。
【符号の説明】
【００６８】
１０１ 基板処理装置
１４０ ロードロック室
２００ ウエハ
２０１ 処理室
２０２ 反応炉
２０５ アウターチューブ
２０６ ヒータ
２４０ コントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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