JP2007234937A - Manufacturing method of semiconductor device, and substrate-treating device - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress oxide and organic matters from adhering on a substrate surface again by reducing time until the start of the removal of impurities, such as oxide, by supplying reducing gas after carrying the substrate into the treatment chamber of a reactor. <P>SOLUTION: A manufacturing method of a semiconductor device comprises: a process for evacuating the inside of a prechamber 140 and that of the treatment chamber 201; a process for carrying the substrate 200 into the treatment chamber from the prechamber while the inside of the prechamber and that of the treatment chamber are set to pressure that is less than the atmospheric pressure; a process for setting the temperature in the treatment chamber to reducing treatment temperature for reduction treatment; a process for changing the temperature in the treatment chamber to substrate treatment chamber from the reducing treatment temperature; a process for treating the substrate in the treatment chamber set to the substrate treatment temperature; and a process for carrying the treated substrate out of the treatment chamber. Immediately after the substrate is carried into the treatment chamber from the prechamber and the inside of the treatment chamber is blocked airtightly, the reducing gas is supplied into the treatment chamber to start reduction treatment. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

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。   The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device and a substrate processing apparatus, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor device including a step of forming a thin film on a silicon substrate and a substrate processing apparatus for forming a thin film on a silicon substrate.

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。   As shown in FIG. 4, a silicon substrate is placed in a reactor maintained at a high temperature as a method for removing oxides adhering to or adsorbing on a silicon substrate, a thin film formed on the silicon substrate, or a circuit pattern surface. Then, a monosilane gas is supplied into the reaction furnace in which the silicon substrate is installed (reduction treatment 1).

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。   The reactor is filled with monosilane gas at a uniform temperature, pressure, and flow rate. At this time, the monosilane gas in the reactor undergoes a reduction reaction with oxygen atoms contained in the oxide deposited on the silicon substrate. It is possible to remove oxide from the surface.

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。   Conventionally, as shown in FIG. 4, the silicon substrate is carried into the reaction furnace (substrate carry-in) in an atmosphere replaced with air or nitrogen gas at atmospheric pressure, so that the silicon substrate is carried into the reaction furnace (substrate It takes time to evacuate the atmosphere in the reactor once (reactor vacuum) until the monosilane gas is supplied and the removal of the oxide (reduction treatment 1) is started. During this time, as shown in FIG. 5, impurities desorbed from the atmosphere in the reactor may adhere to the silicon substrate.

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。   Therefore, the main object of the present invention is to shorten the time from when the substrate is carried into the processing chamber of the reactor to when the reducing gas such as monosilane gas is supplied to start the removal of impurities such as oxide, An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device and a substrate processing apparatus that suppress re-deposition of oxides and organic substances on the surface.

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。 According to the present invention,
A step of evacuating the inside of the reserve chamber (load lock chamber) and the processing chamber;
Carrying the substrate from the preliminary chamber into the processing chamber in a state where the preliminary chamber and the processing chamber are set to a pressure lower than atmospheric pressure;
Performing a reduction process by setting the temperature in the processing chamber to a reduction process temperature;
Changing the temperature in the processing chamber from the reduction processing temperature to the substrate processing temperature;
Processing the substrate in the processing chamber set at the substrate processing temperature;
A step of unloading the substrate after processing from the processing chamber,
Immediately after the substrate is carried into the processing chamber from the preliminary chamber and the processing chamber is hermetically closed, a reducing gas is supplied into the processing chamber to start the reduction process. A manufacturing method is provided.

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。   Preferably, in the step of changing the temperature in the processing chamber from the reduction processing temperature to the substrate processing temperature (film formation temperature), hydrogen gas is supplied into the processing chamber. Accordingly, it is possible to prevent the contaminants removed in the reduction treatment process from returning to the substrate surface after the reduction treatment step is completed and before the substrate treatment is started, and the substrate surface is again contaminated.

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。   Preferably, the reduction treatment step includes a first reduction treatment step performed using a silane-based gas in a state where the treatment chamber is maintained at the first reduction temperature, and hydrogen in a state where the treatment chamber is maintained at the second reduction temperature. And a second reduction treatment step performed using gas.

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。   In this case, preferably, in the step of changing the temperature in the processing chamber from the first reduction processing temperature to the second reduction processing temperature, hydrogen gas is supplied into the processing chamber. Thereby, it is possible to prevent the contaminant removed in the first reduction treatment step from returning to the substrate surface after the first reduction treatment step and before the start of the second reduction treatment step, and being contaminated again.

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。   Preferably, in the step of changing the temperature in the processing chamber from the second reduction processing temperature to the substrate processing temperature, hydrogen gas is supplied into the processing chamber. Accordingly, it is possible to prevent the contaminants removed in the first and second reduction treatment steps from returning to the substrate surface after the second reduction treatment step and before starting the substrate treatment, and again contaminating the substrate surface.

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。   Preferably, in the step of processing the substrate, a silane-based gas is supplied into the processing chamber.

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（ＳｉＨ_４）、ジシランガス（Ｓｉ_２Ｈ_６）、ジクロロシランガス（ＳｉＨ_２Ｃｌ_２）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。 Preferably, the reducing gas includes a silane-based gas. The silane-based gas is preferably at least one gas selected from the group consisting of monosilane gas (SiH ₄ ), disilane gas (Si ₂ H ₆ ), and dichlorosilane gas (SiH ₂ Cl ₂ ).

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。 Moreover, according to the present invention,
A processing chamber for processing the substrate;
A heater for heating the processing chamber;
A gas supply line for supplying gas into the processing chamber;
An exhaust line for exhausting the processing chamber;
A seal cap for hermetically closing the processing chamber;
A spare chamber provided adjacent to the processing chamber and waiting for the substrate;
A gas supply line for supplying gas into the preliminary chamber;
An exhaust line for exhausting the spare room;
A transport mechanism (boat elevator) for transporting the substrate between the preliminary chamber and the processing chamber;
In a state in which the preliminary chamber and the processing chamber are set to a pressure lower than atmospheric pressure, the substrate is carried from the preliminary chamber into the processing chamber to hermetically close the processing chamber, and immediately after that, the reduction processing temperature is reached. The reducing gas is supplied into the set processing chamber to start the reduction processing, and after the reduction processing, the temperature in the processing chamber is changed from the reduction processing temperature to the substrate processing temperature, and the processing is set to the substrate processing temperature. A controller that controls the substrate to perform processing on the substrate;
A substrate processing apparatus is provided.

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。   Preferably, in the step of changing the temperature in the processing chamber from the reduction processing temperature to the substrate processing temperature (film formation temperature), hydrogen gas is supplied into the processing chamber. Accordingly, it is possible to prevent the contaminants removed in the reduction treatment process from returning to the substrate surface after the reduction treatment step is completed and before the substrate treatment is started, and the substrate surface is again contaminated.

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。   Preferably, the reduction treatment step includes a first reduction treatment step performed using a silane-based gas in a state where the treatment chamber is maintained at the first reduction temperature, and hydrogen in a state where the treatment chamber is maintained at the second reduction temperature. And a second reduction treatment step performed using gas.

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。   In this case, preferably, in the step of changing the temperature in the processing chamber from the first reduction processing temperature to the second reduction processing temperature, hydrogen gas is supplied into the processing chamber. Thereby, it is possible to prevent the contaminant removed in the first reduction treatment step from returning to the substrate surface after the first reduction treatment step and before the start of the second reduction treatment step, and being contaminated again.

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。   Preferably, in the step of changing the temperature in the processing chamber from the second reduction processing temperature to the substrate processing temperature, hydrogen gas is supplied into the processing chamber. Accordingly, it is possible to prevent the contaminants removed in the first and second reduction treatment steps from returning to the substrate surface after the second reduction treatment step and before starting the substrate treatment, and again contaminating the substrate surface.

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。   Preferably, in the step of processing the substrate, a silane-based gas is supplied into the processing chamber.

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（ＳｉＨ_４）、ジシランガス（Ｓｉ_２Ｈ_６）、ジクロロシランガス（ＳｉＨ_２Ｃｌ_２）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。 Preferably, the reducing gas includes a silane-based gas. The silane-based gas is preferably at least one gas selected from the group consisting of monosilane gas (SiH ₄ ), disilane gas (Si ₂ H ₆ ), and dichlorosilane gas (SiH ₂ Cl ₂ ).

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。   According to the present invention, the time from when the substrate is carried into the process chamber of the reaction furnace to when the reducing gas such as monosilane gas is supplied to start the removal of impurities such as oxide is shortened, and the impurities are adhered. A semiconductor device manufacturing method and a substrate processing apparatus that can reduce the impurity concentration of the atmosphere by reducing the pressure of the step that is supposed to be reduced from atmospheric pressure and suppress the re-deposition of oxides and organic substances on the substrate surface are provided. Is done.

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（ＳｉＨ_４）の他に、Ｓｉ_２Ｈ_６、ＳｉＨ_２Ｃｌ_２等を用いてもよい Next, a preferred embodiment of the present invention will be described.
In this embodiment, in a semiconductor manufacturing apparatus provided with a spare chamber (load lock chamber) that can be evacuated in a space integrated with the reaction furnace, before the silicon substrate is carried into the reaction furnace, the inside of the reaction furnace and the load lock chamber. By vacuuming the silicon substrate, the monosilane gas was supplied into the reaction furnace immediately after the silicon substrate was introduced into the reaction furnace (introduction of the substrate) in a vacuum atmosphere (reduction treatment 1), thereby bringing the silicon substrate into the reaction furnace. The time from the start of removal of impurities such as oxides by monosilane gas is shortened, and the impurities are removed by the reducing action of monosilane before the impurities reattach to the silicon substrate. As the reducing gas, a silane-based gas is preferably used, and in addition to monosilane gas (SiH ₄ ), Si ₂ H ₆ , SiH ₂ Cl _2, or the like may be used.

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。 Next, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the periphery of a processing furnace 202 and a processing furnace of a substrate processing apparatus preferably used in an embodiment of the present invention, and is shown as a longitudinal sectional view.

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。   As shown in FIG. 1, the processing furnace 202 has a heater 206 as a heating mechanism. The heater 206 has a cylindrical shape, is composed of a heater wire and a heat insulating member provided around the heater wire, and is vertically installed by being supported by a holding body (not shown).

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（ＳｉＯ_２）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。 A process tube 205 as a reaction tube is disposed inside the heater 206 concentrically with the heater 206. The process tube 205 is made of a heat-resistant material such as quartz (SiO ₂ ) or silicon carbide (SiC), and is formed in a cylindrical shape with the upper end closed and the lower end opened. A processing chamber 201 is formed in a hollow cylindrical portion inside the process tube 205, and is configured to be able to accommodate silicon substrates 200 as substrates in a horizontal orientation and in a multi-stage aligned state in a vertical direction by a boat 217 described later. ing.

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。   A manifold 209 is disposed below the process tube 205 concentrically with the process tube 205. The manifold 209 is made of, for example, stainless steel and has a cylindrical shape with an upper end and a lower end opened. The manifold 209 is provided to support the process tube 205. Note that an O-ring as a seal member is provided between the manifold 209 and the process tube 205. Since the manifold 209 is supported by a holding body (not shown), the process tube 205 is installed vertically. A reaction vessel is formed by the process tube 205 and the manifold 209.

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。   The manifold 209 is provided with a gas exhaust pipe 231 and a gas supply pipe 232 that passes therethrough. The gas supply pipe 232 is divided into three on the upstream side, and the first gas supply source 180, via valves 177, 178, 179 and MFCs (mass flow controllers) 183, 184, 185 as gas flow control devices, The second gas supply source 181 and the third gas supply source 182 are connected to each other. A gas flow rate control unit 235 is electrically connected to the MFCs 183, 184, 185 and the valves 177, 178, 179 so that the flow rate of the supplied gas is controlled at a desired timing. It is configured. A vacuum exhaust device 246 such as a vacuum pump is connected to the downstream side of the gas exhaust pipe 231 via a pressure sensor (not shown) as a pressure detector and an APC valve 242 as a pressure regulator. A pressure control unit 236 is electrically connected to the pressure sensor and the APC valve 242, and the pressure control unit 236 adjusts the opening degree of the APC valve 242 based on the pressure detected by the pressure sensor. Control is performed at a desired timing so that the pressure in the processing chamber 201 becomes a desired pressure.

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。   Below the manifold 209, a seal cap 219 is provided as a furnace port lid for hermetically closing the furnace port 161 which is the lower end opening of the manifold 209, that is, the opening of the top plate 251 of the load lock chamber 140. The seal cap 219 is made of a metal such as stainless steel and has a disk shape. On the upper surface of the seal cap 219, an O-ring is provided as a seal member that abuts the top plate 251 of the load lock chamber 140 that abuts the lower end of the manifold 209 via the O-ring. The seal cap 219 is provided with a rotation mechanism 254. A rotation shaft 255 of the rotation mechanism 254 passes through the seal cap 219 and is connected to a boat 217 described later, and is configured to rotate the silicon substrate 200 by rotating the boat 217. The seal cap 219 is configured to be moved up and down in a vertical direction by a lifting motor 248 described later as a lifting mechanism provided on the outside of the processing furnace 202, and thereby the boat 217 is carried into and out of the processing chamber 201. It is possible. A drive control unit 237 is electrically connected to the rotation mechanism 254 and the lift motor 248, and is configured to control at a desired timing so as to perform a desired operation.

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。   The boat 217 as a substrate holder is made of a heat-resistant material such as quartz or silicon carbide, and is configured to hold a plurality of silicon substrates 200 in a horizontal posture and in a state where their centers are aligned and held in multiple stages. Has been. In addition, a plurality of heat insulating plates 216 as a disk-shaped heat insulating member made of a heat resistant material such as quartz or silicon carbide are arranged in a plurality of stages in a horizontal posture at the lower part of the boat 217, Is difficult to be transmitted to the manifold 209 side.

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。   In the vicinity of the heater 206, a temperature sensor (not shown) is provided as a temperature detector for detecting the temperature in the processing chamber 201. A temperature controller 238 is electrically connected to the heater 206 and the temperature sensor, and the temperature in the processing chamber 201 is adjusted by adjusting the power supply to the heater 206 based on the temperature information detected by the temperature sensor. It is configured to control at a desired timing so that the temperature distribution is as follows.

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。   In the configuration of the processing furnace 202, the first processing gas is supplied from the first gas supply source 180, the flow rate thereof is adjusted by the MFC 183, and then the processing chamber 201 is connected to the processing chamber 201 by the gas supply pipe 232 through the valve 177. Introduced in. The second processing gas is supplied from the second gas supply source 181, the flow rate of which is adjusted by the MFC 184, and then introduced into the processing chamber 201 through the valve 178 through the gas supply pipe 232. The third processing gas is supplied from the third gas supply source 182, the flow rate of which is adjusted by the MFC 185, and then introduced into the processing chamber 201 from the gas supply pipe 232 through the valve 179. The gas in the processing chamber 201 is exhausted from the processing chamber 201 by a vacuum pump 246 as an exhaust device connected to the gas exhaust pipe 231.

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。   Next, the configuration around the processing furnace of the substrate processing apparatus used in the present invention will be described.

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。   A load lock chamber 140 as a spare chamber is provided below the manifold 209. A gas exhaust pipe 306 is provided in communication with the load lock chamber 140, and a gas supply pipe 301 is also provided in communication therewith. A fourth gas supply source 304 is connected to the gas supply pipe 301 via a valve 302 and an MFC 303 as a gas flow rate control device. A gas flow rate control unit 235 is electrically connected to the MFC 303 and the valve 302, and is configured to control at a desired timing so that the flow rate of the supplied gas becomes a desired flow rate. A vacuum exhaust device 246 such as a vacuum pump is connected to the downstream side of the gas exhaust pipe 306 via a pressure sensor (not shown) as a pressure detector and an APC valve 307 as a pressure regulator. A pressure control unit 236 is electrically connected to the pressure sensor and the APC valve 307, and the pressure control unit 236 adjusts the opening degree of the APC valve 307 based on the pressure detected by the pressure sensor. Control is performed at a desired timing so that the pressure in the load lock chamber 140 becomes a desired pressure.

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。   A lower substrate 245 is provided on the outer surface of the load lock chamber 140. The lower substrate 245 is provided with a guide shaft 264 that fits with the lifting platform 249 and a ball screw 244 that screws with the lifting platform 249. The upper substrate 247 is provided on the upper ends of the guide shaft 264 and the ball screw 244 that are erected on the lower substrate 245. The ball screw 244 is rotated by an elevating motor 248 provided on the upper substrate 247. The lifting platform 249 is configured to move up and down as the ball screw 244 rotates.

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。   A hollow elevating shaft 250 is vertically suspended from the elevating table 249, and a connecting portion between the elevating table 249 and the elevating shaft 250 is airtight. The elevating shaft 250 moves up and down together with the elevating table 249. The lifting shaft 250 penetrates the top plate 251 of the load lock chamber 140. The through hole of the top plate 251 through which the elevating shaft 250 penetrates has a sufficient margin so as not to contact the elevating shaft 250. A bellows 265 as a hollow elastic body having elasticity is provided between the load lock chamber 140 and the lift platform 249 so as to cover the periphery of the lift shaft 250 in order to keep the load lock chamber 140 airtight. The bellows 265 has a sufficient amount of expansion / contraction that can accommodate the amount of elevation of the lifting platform 249, and the inner diameter of the bellows 265 is sufficiently larger than the outer shape of the lifting / lowering shaft 250 to prevent contact with the expansion / contraction of the bellows 265. Yes.

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。   A lifting substrate 252 is fixed horizontally to the lower end of the lifting shaft 250. A drive unit cover 253 is airtightly attached to the lower surface of the elevating substrate 252 via a seal member such as an O-ring. The elevating board 252 and the drive unit cover 253 constitute a drive unit storage case 256. With this configuration, the inside of the drive unit storage case 256 is isolated from the atmosphere in the load lock chamber 140.

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。   A rotation mechanism 254 of the boat 217 is provided inside the drive unit storage case 256, and the periphery of the rotation mechanism 254 is cooled by the cooling mechanism 257.

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。   The power supply cable 258 is led from the upper end of the lifting shaft 250 through the hollow portion of the lifting shaft 250 to the rotating mechanism 254 and connected thereto. The cooling mechanism 257 and the seal cap 219 are provided with a cooling flow path 259, and a cooling water pipe 260 for supplying cooling water is connected to the cooling flow path 259. It passes through the hollow part.

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。   The elevating motor 248 is driven and the ball screw 244 rotates to raise and lower the drive unit storage case 256 via the elevating platform 249 and the elevating shaft 250.

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。   As the drive unit storage case 256 rises, the seal cap 219 provided in an airtight manner on the elevating substrate 252 closes the furnace port 161, which is an opening of the process furnace 202, and the silicon substrate can be processed. When the drive unit storage case 256 is lowered, the boat 217 is lowered to the load lock chamber 140 together with the seal cap 219, and the silicon substrate 200 can be carried out to the outside.

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。   The gas flow rate control unit 235, the pressure control unit 236, the drive control unit 237, and the temperature control unit 238 also constitute an operation unit and an input / output unit, and are electrically connected to a main control unit 239 that controls the entire substrate processing apparatus. ing. These gas flow rate control unit 235, pressure control unit 236, drive control unit 237, temperature control unit 238, and main control unit 239 are configured as a controller 240.

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。   Next, a method of forming a polysilicon (Poly-Si) film on a substrate such as the silicon substrate 200 as one step of a semiconductor device manufacturing process using the processing furnace 202 having the above-described configuration will be described with reference to FIG. This will be described with reference to FIG. In the following description, the operation of each part constituting the substrate processing apparatus is controlled by the controller 240.

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。   Heating is performed by the heater 206 so that the inside of the processing chamber 201 has a desired temperature. At this time, the power supply to the heater 206 is feedback-controlled based on the temperature information detected by the temperature sensor so that the inside of the processing chamber 201 has a desired temperature distribution.

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）。   With the inside of the processing chamber 201 maintained at 200 to 400 ° C., the load lock chamber 140 and the inside of the processing chamber 201 are at atmospheric pressure, and a plurality of silicon substrates 200 are placed on the boat 217 descending into the load lock chamber 140. Is loaded (substrate transfer).

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）。   When a plurality of silicon substrates 200 are loaded on the boat 217, a gate valve (not shown) that closes the furnace port 161 is opened while the inside of the processing chamber 201 is kept at 200 to 400 ° C. (gate valve opening). ).

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。   Thereafter, with the inside of the processing chamber 201 maintained at 200 to 400 ° C., the processing chamber 201 and the load lock chamber 140 are brought to a desired pressure (degree of vacuum) by the vacuum exhaust device 246 via the gas exhaust pipes 231 and 301. Evacuate (load lock chamber / reactor vacuum). At this time, the pressure in the processing chamber 201 is measured by the pressure sensor, and the pressure regulator 242 is feedback-controlled based on the measured pressure, and the pressure in the load lock chamber 140 is measured by the pressure sensor. The pressure regulator 307 is feedback controlled based on the applied pressure.

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。   Thereafter, the boat 217 holding a plurality of silicon substrates 200 is moved up and down by a lifting motor 248 while the processing chamber 201 is kept at 200 to 400 ° C. and the processing chamber 201 and the load lock chamber 140 are evacuated. Then, the substrate is loaded (boat loading) into the processing chamber 201 by the lifting / lowering operation of the lifting shaft 250 (substrate loading (vacuum loading)). After carrying in, the lower end of the manifold 209 is sealed by the seal cap 219 via the O-ring, and the processing chamber 201 is closed.

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ＳｉＨ_４、Ｈ_２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Ｎ_２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。 The first gas supply source 180 and the second gas supply source 181 contain SiH ₄ and H ₂ as processing gases, respectively. The third gas supply source 182 contains N as a purge gas or a dilution gas. ₂ is enclosed, and each gas is supplied from these gas supply sources. After the opening degrees of the MFCs 183, 184, 185 are adjusted so that the supply flow rates of the respective gases become the desired flow rates, the valves 177, 178, 179 are opened, and the respective processing gases flow through the gas supply pipes 232. Then, it is introduced into the processing chamber 201 from the upper part of the processing chamber 201. The introduced gas passes through the processing chamber 201 and is exhausted from the gas exhaust pipe 231.

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Ｎ_２が封入されており、このガス供給源からＮ_２ガスが供給される。Ｎ_２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、Ｎ_２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Ｎ_２ガスは、ガス排気管３３０６から排気される。 The fourth gas supply source 304 is filled with N ₂ as a purge gas or a dilution gas, and N ₂ gas is supplied from this gas supply source. After the opening of the MFC 303 is adjusted so that the supply flow rate of the N ₂ gas becomes a desired flow rate, the valve 302 is opened, and the N ₂ gas flows through the gas supply pipe 301 and is introduced into the load lock chamber 140. Is done. The introduced N ₂ gas is exhausted from the gas exhaust pipe 3306.

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（ＳｉＨ_４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。 In this embodiment, immediately after the processing chamber 201 is closed by the seal cap 219, monosilane gas (SiH ₄ gas), which is a reducing gas, is supplied from the first gas supply source 180 into the processing chamber 201, and reduction processing is performed. (Reduction treatment 1). This shortens the time from when the silicon substrate is carried into the reaction furnace until the start of removal of impurities such as oxides by monosilane gas, and is removed by the reducing action of monosilane before the impurities reattach to the silicon substrate. .
At this time, the inside of the processing chamber 201 is kept at 200 to 400 ° C. Further, from this reduction process 1, the boat 217 is rotated by the rotation mechanism 254, whereby the rotation of the silicon substrate 200 is started and the rotation of the boat 217 is continued until the film formation is completed.

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（Ｈ_２ガス）の供給を開始する。 Next, the temperature in the processing chamber 201 is increased from 200 to 400 ° C. to 750 to 800 ° C. (in-furnace temperature increase). At this time, the supply of monosilane gas is stopped by closing the valve 177 and the supply of hydrogen gas (H ₂ gas) from the second gas supply source 181 is started by opening the valve 178.

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Ｈ_２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（Ｈ_２ガス）により、還元処理がなされる（還元処理２）。 Next, the inside of the processing chamber 201 is kept at a temperature of 750 to 800 ° C. for a predetermined time, and the state where H ₂ is supplied from the second gas supply source 181 into the processing chamber 201, hydrogen that is a reducing gas is obtained. Reduction processing is performed with gas (H ₂ gas) (reduction processing 2).

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Ｈ_２が処理室２０１内に供給された状態が保たれる。 Next, the temperature in the processing chamber 201 is decreased from 750 to 800 ° C. to 530 to 650 ° C. (temperature decrease in the furnace). At this time, the state where H ₂ is supplied from the second gas supply source 181 into the processing chamber 201 is maintained.

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Ｈ_２が処理室２０１内に供給された状態が保たれる。 Next, the inside of the processing chamber 201 is kept at a temperature of 530 to 650 ° C. for a predetermined time (temperature stabilization). At this time, the state where H ₂ is supplied from the second gas supply source 181 into the processing chamber 201 is maintained.

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。   Next, with the inside of the processing chamber 201 kept at a temperature of 530 to 650 ° C., the valve 178 is closed to stop the supply of hydrogen gas, the valve 177 is opened to supply the monosilane gas from the first gas supply source 180, A film formation process is performed on the silicon substrate 200 (film formation). The monosilane gas contacts the silicon substrate 200 when passing through the processing chamber 201, and a polysilicon film is deposited (deposited) on the surface of the silicon substrate 200.

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（Ｎ_２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）。 Next, while maintaining the inside of the processing chamber 201 at a temperature of 530 to 650 ° C., the valve 177 is closed to stop the supply of monosilane gas, and the valve 179 is opened to start from the third gas supply source (inert gas supply source) 182. Nitrogen gas (N ₂ gas) that is an inert gas is supplied, the inside of the processing chamber 201 is replaced with the inert gas, and the pressure in the processing chamber 201 is returned to atmospheric pressure (return to atmospheric pressure).

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（Ｎ_２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。 On the other hand, in the load lock chamber 140, after the substrate is loaded, the lower end of the manifold 209, that is, the furnace port 161 that is the opening of the top plate 251 of the load lock chamber 140 is sealed by the seal cap 219. Then, the valve 302 is opened, and nitrogen gas (N ₂ gas), which is an inert gas, is supplied from a fourth gas supply source (inert gas supply source) 304, and the inside of the load lock chamber 140 is gradually insidious. When it is filled with the active gas and the pressure in the processing chamber 201 returns to atmospheric pressure, the pressure in the load lock chamber 140 is also returned to atmospheric pressure.

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。   When the pressure in the processing chamber 201 and the load lock chamber 140 returns to atmospheric pressure, the seal cap 219 is lowered by the lifting motor 248 to open the lower end of the manifold 209 and the processed silicon substrate 200 is loaded into the boat 217. In this state, the manifold 209 is unloaded from the lower end of the manifold 209 and lowered into the load lock chamber 140 (substrate unloading). At this time, the inside of the processing chamber 201 is kept at a temperature of 530 to 650 ° C.

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）。   Thereafter, the furnace port 161 is closed by a gate valve (not shown), and the temperature in the processing chamber 201 is lowered from 530 to 650 ° C. to 200 to 400 ° C. At that time, the processed silicon substrate 200 held in the boat 217 is also cooled in the load lock chamber 140 (substrate cooling).

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）。   Thereafter, the processed silicon substrate 200 is taken out from the boat 217 (substrate take-out).

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。   Note that the oxide on the surface of the silicon substrate can be removed by the reduction reaction of the monosilane gas by flowing the monosilane gas through a reaction furnace maintained at a temperature (200 to 400 ° C.) where the film formation by chemical reaction is not performed. However, in the sequence of evacuation after inserting the conventional silicon substrate into the reaction furnace as shown in FIG. 4, impurities contained in the atmosphere entrained in the reaction furnace, as shown in FIG. There is a possibility of redeposition on the silicon substrate. In this conventional sequence, impurities on the surface of the silicon substrate increase until the removal of impurities due to the reduction action by monosilane gas is started, and a stronger reduction action or reduction treatment time is required.

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。It is a schematic longitudinal cross-sectional view for demonstrating the substrate processing apparatus of the preferable Example of this invention. 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。It is a sequence diagram for demonstrating the substrate processing of the preferable Example of this invention. 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。It is the figure which drawn typically a mode that an impurity was removed before adhering to a silicon substrate. 従来の基板処理を説明するためのシーケンス図である。It is a sequence diagram for demonstrating the conventional board | substrate process. 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。It is the figure which drawn typically the mode before adhesion adhering to a silicon substrate from reaction furnace atmosphere.

符号の説明Explanation of symbols

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
140: Load lock chamber 161 ... Furnace port 177, 178, 179 ... Valve 183, 184, 185 ... MFC
180 ... first gas supply source 181 ... second gas supply source 182 ... third gas supply source 200 ... silicon substrate 201 ... processing chamber 202 ... processing furnace 205 ... process tube 206 ... heater 209 ... manifold 216 ... insulation plate 217 ... Boat 219 ... Seal cap 231 ... Gas exhaust pipe 232 ... Gas supply pipe 235 ... Gas flow rate control unit 236 ... Pressure control unit 237 ... Drive control unit 238 ... Temperature control unit 239 ... Main control unit 240 ... Controller 242 ... APC valve 244 ... Ball screw 245 ... Lower substrate 246 ... Vacuum exhaust device 247 ... Upper substrate 248 ... Lifting motor 249 ... Lifting table 250 ... Lifting shaft 251 ... Top plate 252 ... Lifting substrate 253 ... Drive unit cover 254 ... Rotating mechanism 255 ... Rotating shaft 256 ... Drive unit storage case 257 ... Cooling mechanism 258 ... Electricity Supply cable 259 ... cooling channel 260 ... cooling water pipe 264 ... guide shafts 265 ... bellows 301 ... gas supply pipe 302 ... Valve 303 ... MFC
304 ... Fourth gas supply source 306 ... Gas exhaust pipe 307 ... APC valve

Claims (2)

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。 Evacuating the spare chamber and the processing chamber;
Carrying the substrate from the preliminary chamber into the processing chamber in a state where the preliminary chamber and the processing chamber are set to a pressure lower than atmospheric pressure;
Performing a reduction process by setting the temperature in the processing chamber to a reduction process temperature;
Changing the temperature in the processing chamber from the reduction processing temperature to the substrate processing temperature;
Processing the substrate in the processing chamber set at the substrate processing temperature;
A step of unloading the substrate after processing from the processing chamber,
Immediately after the substrate is carried into the processing chamber from the preliminary chamber and the processing chamber is hermetically closed, a reducing gas is supplied into the processing chamber to start the reduction process. Production method. 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。
A processing chamber for processing the substrate;
A heater for heating the processing chamber;
A gas supply line for supplying gas into the processing chamber;
An exhaust line for exhausting the processing chamber;
A seal cap for hermetically closing the processing chamber;
A spare chamber provided adjacent to the processing chamber and waiting for the substrate;
A gas supply line for supplying gas into the preliminary chamber;
An exhaust line for exhausting the spare room;
A transport mechanism for transporting the substrate between the preliminary chamber and the processing chamber;
In a state in which the preliminary chamber and the processing chamber are set to a pressure lower than atmospheric pressure, the substrate is carried from the preliminary chamber into the processing chamber to hermetically close the processing chamber, and immediately after that, the reduction processing temperature is reached. The reducing gas is supplied into the set processing chamber to start the reduction processing, and after the reduction processing, the temperature in the processing chamber is changed from the reduction processing temperature to the substrate processing temperature, and the processing is set to the substrate processing temperature. A controller that controls the substrate to perform processing on the substrate;
A substrate processing apparatus comprising:

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