CN100521092C

CN100521092C - 半导体装置的制造方法及衬底处理装置

Info

Publication number: CN100521092C
Application number: CNB2005800307714A
Authority: CN
Inventors: 尾崎贵志; 笠原修; 野田孝晓; 前田喜世彦; 森谷敦; 坂本农
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: International Electric Co., Ltd.
Priority date: 2004-11-08
Filing date: 2005-11-02
Publication date: 2009-07-29
Anticipated expiration: 2025-11-02
Also published as: CN101019210A

Abstract

本发明涉及一种半导体装置的制造方法，所述制造方法在防止对衬底的热破坏或热预算增大的同时，在衬底与薄膜之间以低氧·碳密度形成高品质界面。所述制造方法包括下述步骤：将晶片搬入反应炉内的步骤；在反应炉内对晶片进行前处理的步骤；在反应炉内对进行了前处理的晶片进行主处理的步骤；将主处理后的晶片搬出反应炉的步骤；其中，在前处理步骤结束后至主处理开始的期间，至少在对反应炉进行真空排气时，向反应炉内一直持续供给氢气。

Description

半导体装置的制造方法及衬底处理装置

技术领域

本发明涉及半导体装置(半导体设备)的制造方法以及衬底处理装置，例如，涉及一种半导体集成电路装置(下面称为IC)的制造方法，该方法有效用于在形成了含有半导体元件的半导体集成电路的半导体晶片(wafer)(下面称为晶片)上形成薄膜的工序，特别涉及硅晶片与薄膜之间形成高品质界面的技术。

背景技术

在IC的制造方法中，用减压CVD法(化学气相成长法)在晶片上形成薄膜。

近年，为了解决将晶片导入反应炉时由自然氧化膜增厚或粘附杂质引起的半导体劣化等问题，采用下述方法，即，在反应炉的前端设置预备室，在预备室内充分除去氧或水分等，用氮气置换预备室内后，将晶片导入反应炉内。

实施该减压CVD法时，广泛使用带有反应炉预备室的立式减压CVD装置(下面，称为带有预备室的CVD装置)。

该带有预备室的CVD装置中，在反应炉的前端设置具有能真空抽吸的密闭结构的预备室。

处理前的晶片从晶片搬入搬出口搬入预备室，放置在作为晶片处理用夹具的舟皿(boat)上。然后，密闭预备室，通过反复进行真空抽吸及氮净化，除去氧或水分等。然后，用舟皿将晶片从预备室搬入反应炉内(舟皿装载，boat loading)。

但是，由于在该带有预备室的CVD装置中，用于将晶片及舟皿搬入反应炉内的驱动轴部或舟皿旋转机构部以及配线部设置在预备室内，故可能因真空抽吸时的有机物等污染物质污染晶片表面。

而在搬入了晶片的反应炉内，作为使用反应气体除去晶片上的自然氧化膜或杂质的方法，采用氢(H₂)退火法。

例如，参见专利文献1。

专利文献1：特开平5-29309号公报

发明内容

但是，由于上述氢退火法一般必须进行900～1000℃的高温处理，故需要考虑对IC的热破坏以及热预算(thermal budget)增大的问题。

另一方面，为了在半导体晶片与薄膜之间以低氧·碳密度形成高品质界面，从将晶片导入带有预备室的CVD装置内至在反应炉中即将成膜之前的晶片表面的污染降至最低是重要的。

具体而言，在预备室中向反应炉搬入晶片前的氮置换时以及从反应炉搬出晶片时，必须抑制来自驱动轴部及舟皿旋转机构部及配线部的有机物对晶片表面的污染。

另外，在反应炉内，必须抑制来自比较低温的炉口部的污染。

并且，至在晶片上即将形成薄膜之前为止，必须实施炉内环境的高清洁化及吸附于表面的污染物质的还原·脱离。

本发明的目的在于提供半导体装置的制造方法及衬底处理装置，其中，所述半导体装置的制备方法和衬底处理装置能在防止发生对衬底的热破坏或热预算增大的同时，在衬底与薄膜之间以低氧·碳密度形成高品质界面。

用于解决上述问题的代表性方法如下所述。

(1)一种半导体装置的制造方法，所述方法包括下述步骤：

将衬底搬入反应炉内的步骤；与

向所述反应炉内供给前处理气体对衬底进行前处理(pretreatment)的步骤；与

向所述反应炉内供给处理气体，对进行了所述前处理的衬底进行主处理(main process)的步骤；与

将所述主处理后的衬底搬出所述反应炉的步骤，

其中，所述前处理结束后至所述主处理开始期间，至少在对所述反应炉内进行真空排气时，向所述反应炉内一直持续供给氢气。

(2)如上述(1)所述的半导体装置的制造方法，其中，所述前处理结束后至所述主处理开始期间，向所述反应炉内一直持续供给氢气。

(3)如上述(1)所述的半导体装置的制造方法，其中，进行所述前处理时，将所述反应炉内的温度设为第一温度，进行所述主处理时，将所述反应炉内的温度设为与所述第一温度不同的第二温度。

(4)如上述(1)所述的半导体装置的制造方法，其中，所述制造方法还包括将所述衬底搬入所述反应炉内后，将所述反应炉内的温度升高至进行所述前处理时的温度的步骤，在该升温步骤中也向所述反应炉内供给所述前处理气体。

(5)如上述(1)所述的半导体装置的制造方法，其中，边升高所述反应炉内的温度边进行所述前处理。

(6)如上述(1)所述的半导体装置的制造方法，其中，进行所述前处理时，将所述反应炉内的温度设为200℃以上430℃以下的温度，将所述反应炉内的压力设为1Pa以上10Pa以下的压力。

(7)如上述(1)所述的半导体装置的制造方法，其中，在所述前处理步骤中，向所述反应炉内供给硅烷类气体作为所述前处理气体。

(8)如上述(1)所述的半导体装置的制造方法，其中，所述前处理步骤中，向所述反应炉内交替供给含有硅原子的气体和含有氯原子的气体作为所述前处理气体。

(9)一种半导体装置的制造方法，所述制造方法包括下述步骤：

将衬底搬入反应炉内的步骤；

将所述反应炉内的温度升高至前处理温度的升温步骤；

向升高至所述前处理温度的所述反应炉内供给前处理气体，对所述衬底进行前处理的步骤；

向所述反应炉内供给处理气体，对进行了所述前处理的所述衬底进行主处理的步骤；

将所述主处理后的所述衬底搬出所述反应炉的步骤，

其中，在将所述反应炉内的温度升高至所述前处理温度的步骤中，也向所述反应炉内供给所述前处理气体。

(10)一种半导体装置的制造方法，所述制造方法包括下述步骤：

将衬底搬入反应炉内的步骤；

向所述反应炉内供给前处理气体对所述衬底进行前处理的步骤；

将所述主处理后的所述衬底搬出所述反应炉的步骤，

其中，所述前处理是边升高所述反应炉内的温度边进行的。

(11)一种半导体装置的制造方法，所述制造方法包括下述步骤：

将衬底搬入反应炉内的步骤；

在所述反应炉内对所述衬底进行前处理的步骤；

在所述反应炉内对进行了所述前处理的所述衬底进行主处理的步骤；

将所述主处理后的所述衬底搬出所述反应炉的步骤；

其中，在所述前处理步骤中，向所述反应炉内交替供给含有硅原子的气体和含有氯原子的气体。

(12)如上述(11)所述的半导体装置的制造方法，其中，所述前处理步骤中，向所述反应炉内供给含有硅原子的气体时，将反应炉内温度设为第一温度，向所述反应炉内供给含有氯原子的气体时，将所述反应炉内温度设为与所述第一温度不同的第二温度。

(13)如上述(12)所述的半导体装置的制造方法，其中，所述主处理步骤中，将所述反应炉内温度设为与所述第二温度不同的第三温度。

(14)如上述(12)所述的半导体装置的制造方法，其中，将所述反应炉内温度从所述第一温度改变至所述第二温度时，向所述反应炉内持续供给氢气。

(15)如上述(13)所述的半导体装置的制造方法，其中，将所述反应炉内的温度从所述第一温度改变至所述第二温度时，及将所述反应炉内的温度从所述第二温度改变至所述第三温度时，向所述反应炉内持续供给氢气。

(16)如上述(11)所述的半导体装置的制造方法，其中，所述含有硅原子的气体是选自单硅烷(SiH₄)气体及二硅烷(Si₂H₆)气体中的至少一种气体，所述含有氯原子的气体是选自氯化氢(HCl)气体及二氯硅烷(SiH₂Cl₂)气体中的至少一种气体。

(17)一种半导体装置的制造方法，所述制造方法包括下述步骤：

将衬底搬入反应炉内的步骤；

向所述反应炉内供给前处理气体，对所述衬底进行前处理的步骤；

将所述主处理后的所述衬底搬出所述反应炉的步骤，

其中，所述前处理步骤中，将所述反应炉内的温度设为200℃以上430℃以下的温度，将所述反应炉内的压力设为1Pa以上10Pa以下的压力。

(18)一种衬底处理装置，所述衬底处理装置具有：

处理衬底的反应炉；

向所述反应炉内供给前处理气体的前处理气体供给管路(line)；

向所述反应炉内供给氢气的氢气供给管路；

向所述反应炉内供给处理气体的处理气体供给管路；

对所述反应炉内进行排气的排气管路；

设置在所述排气管路中、对所述反应炉内进行真空排气的真空泵；

控制器(controller)，所述控制器通过进行控制，向所述反应炉内供给前处理气体，对衬底进行前处理，然后，向所述反应炉内供给处理气体，对进行了所述前处理的所述衬底进行主处理，同时通过进行控制，使在所述前处理结束后至所述主处理开始期间，至少在对所述反应炉进行真空排气时，向所述反应炉内一直持续供给氢气。

(19)一种衬底处理装置，其中，所述衬底处理装置具有：

处理衬底的反应炉；

向所述反应炉内供给前处理气体的前处理气体供给管路；

向所述反应炉内供给处理气体的处理气体供给管路；

对所述反应炉内进行排气的排气管路；

控制器，所述控制器通过进行控制，一边向所述反应炉内供给前处理气体一边升高所述反应炉内的温度至所述前处理温度，之后，向所述反应炉内供给前处理气体对衬底进行前处理，然后，向所述反应炉内供给处理气体，对进行了所述前处理的所述衬底进行主处理。

(20)一种衬底处理装置，所述衬底处理装置具有：

处理衬底的反应炉；

向所述反应炉内供给前处理气体的前处理气体供给管路；

向所述反应炉内供给处理气体的处理气体供给管路；

对所述反应炉内进行排气的排气管路；

控制器，所述控制器通过进行控制，一边使所述反应炉内升温，一边向所述反应炉内供给前处理气体，由此对衬底进行前处理，然后向所述反应炉内供给处理气体，对进行了所述前处理的所述衬底进行主处理。

(21)一种衬底处理装置，所述衬底处理装置具有：

处理衬底的反应炉；

向所述反应炉内供给含有硅原子的气体的含硅气体供给管路；

向所述反应炉内供给含有氯原子的气体的含氯气体供给管路；

向所述反应炉内供给处理气体的处理气体供给管路；

对所述反应炉内进行排气的排气管路；

控制器，所述控制器通过进行控制，向所述反应炉内交替供给含有硅原子的气体和含有氯原子的气体对衬底进行前处理，然后向所述反应炉内供给处理气体，对进行了所述前处理的衬底进行主处理。

(22)一种衬底处理装置，所述衬底处理装置具有：

处理衬底的反应炉；

向所述反应炉内供给前处理气体的前处理气体供给管路；

向所述反应炉内供给处理气体的处理气体供给管路；

对所述反应炉内进行排气的排气管路；

控制器，所述控制器通过进行控制，在将所述反应炉内的温度设为200℃以上430℃以下的温度、将反应炉内的压力设为1Pa以上10Pa以下的压力的状态下，向所述反应炉内供给前处理气体，由此对衬底进行前处理，然后，向所述反应炉内供给处理气体，对进行了所述前处理的所述衬底进行主处理。

根据所述方法(1)，由于即使在低温度下也能得到良好的清洁效果，故可以在防止发生对衬底的热破坏或热预算增大的同时，在衬底与薄膜之间以低氧·碳密度形成高品质的界面。

附图说明

图1是表示本发明的一个实施方案的衬底处理装置的剖面简图。

图2表示本发明的第一实施例中界面氧密度对SiH₄净化温度的依赖性(SIMS结果)。

图3表示本发明的第一实施例中界面氧密度对SiH₄净化压力的依赖性(SIMS结果)。

图4表示本发明的第二实施例中接触(contact)电阻对SiH₄净化温度的依赖性。

图5表示本发明的第三实施例中界面氧密度对从晶片入炉至SiH₄净化的时间的依赖性(SIMS结果)。

图6是表示作为本发明的一个实施方案的CVD装置的部分切断侧面图。

图7是表示作为本发明的一个实施方案的CVD装置的主要部分的正面剖面图。

图8是表示作为本发明的一个实施方案的IC制造方法的成膜工序的流程图(process flow chart)。

图9是表示包括前处理步骤的处理顺序的第二实施方案的时间图(time chart)。

图10是表示包括前处理步骤的处理顺序的第三实施方案的时间图。

图11是表示包括前处理步骤的处理顺序的第四实施方案的时间图。

图12是表示包括前处理步骤的处理顺序的第五实施方案的时间图。

图13是表示由CVD装置结构的差异取得的界面氧·碳密度的降低效果的图。

图14表示由单硅烷气体净化温度的差异取得的界面氧·碳密度的降低效果的图。

图15是表示在单硅烷气体净化中组合氯化氢气体或二氯硅烷气体净化时的界面氧·碳密度的降低效果的图。

图16是表示由氢气净化温度及CVD装置的结构差异对界面氧·碳密度产生的效果的图。

图17是表示包括前处理步骤的处理顺序的第六实施方案的时间图。

图18是表示包括前处理步骤的处理顺序的第七实施方案的时间图。

图19是表示包括前处理步骤的处理顺序的第八实施方案的时间图。

符号说明

61...反应管、62...炉口凸缘(flange)、63...内管、64...加热器(heater)、65...反应室、66...预备室、67...真空隔绝(load lock)室、68...舟皿(衬底夹板)、69...炉口盖、70...晶片(衬底)、71...第一气体导入管路、72...第二气体导入管路、73...第一排气管路、74...第二排气管路、75...第一气阀(air valve)、76...第二气阀、77...第一压力检测器、78...第二压力检测器、79...压力控制部、80...第一流量控制器、81...第二流量控制器、82...真空泵、83...舟皿升降机(boatelevator，出入炉装置)、84...主控制装置(控制器)。

1...CVD装置(半导体制造装置)、2...外壳、3...待机室(预备室)、4...晶片搬入搬出口、5...闸、6...晶片(衬底)、7...舟皿(衬底处理用夹具)、8...舟皿搬入搬出口、9...闸门(shutter)、10...反应炉、11...加热单元、12...处理管(process tube)、13...处理室、14...歧管(manifold)、15...排气管路、16...机械升压泵(mechanical boostbump)(真空泵)、17...干式真空泵(dry bump)(真空泵)、18...喷嘴、19...控制器、L1...第一供给管路(向反应炉内供给含有硅原子的气体的含硅气体供给管路)、T1...含硅气体供给源、V1...第一开关阀、M1...第一流量控制器(可变流量控制器，Mass flow controller)、L2...第二供给管路(向反应炉内供给含有氯原子的气体的含氯气体供给管路)、T2...含氯气体供给源、V2...第二开关阀、M2...第二流量控制器、L3...第三供给管路(向反应炉内供给氢气的氢气供给管路)、T3...氢气供给源、V3...第三开关阀、M3...第三流量控制器、L4...第四供给管路(向反应炉内供给氮气的氮气供给管路)、T4...氮气供给源、V4...第四开关阀、M4...第四流量控制器、20A...安装台、20...舟皿升降机、21...上方固定板、22...下方固定板、23...导轨(guide rail)、24...进给丝杠、25...升降体、26...发动机、27...臂(arm)、28...升降轴(shaft)、29...中空部、30...轴衬、31...插通孔、32...波纹管(bellows)、33...升降台、34...主体、35...盖体、36...密封环(seal ring)、37...气密室、38...磁性流体密封装置、39...轴承装置、40...旋转轴、41...舟皿旋转驱动用发动机、42、42A...密封环、43...密封帽(sealcap)、44...冷却装置、45...冷却水供应管、46...可变流量控制阀、47...冷却水供给源、48...冷却水、49...通水路、50...导入侧连接管、51...导出侧连接管、52...冷却水排出管、53...电力供给电线、54...排气管路、55...氮气供给管路。

具体实施方式

下面根据附图对本发明的一个实施方案进行说明。

根据图1，对本实施方案的具有立式反应炉的衬底处理装置的概况进行说明。

反应管61直立设置在炉口凸缘62上，炉口凸缘(歧管)62上与反应管61同心地支撑内管63。另外，设置有圆筒状加热器64，使其包围反应管61。由加热器64、反应管61、内管63以及炉口凸缘等构成立式反应炉。

反应管61(内管63)的内部形成气密的反应室65，反应室65连通气密的预备室66。预备室66由被连接设置在炉口凸缘62上的真空隔绝室67形成。

真空隔绝室67中设置有作为出入炉装置的舟皿升降机83，用舟皿升降机83，将衬底夹板68(下面称为舟皿68)装入反应室65以及从其中取出。

另外，在装入舟皿68的状态下用炉口盖69密封反应室65。

真空隔绝室67上设置有闸阀(图上未标识)，真空隔绝室67的外部设置有图上未标识的晶片移载装置(wafer transfer equipment)。

在降下(引出)舟皿68将其收容在真空隔绝室67内的状态下，用晶片移载机将硅晶片等衬底70(下面称为晶片70)通过闸阀移载至舟皿68上。

炉口凸缘62连通有第一气体导入管路71，第一气体导入管路71从内管63的下方将气体导入反应室65。真空隔绝室67连通有第二气体导入管路72。

炉口凸缘62连通有第一排气管路73，真空隔绝室67上连通有第二排气管路74。第一排气管路73及第二排气管路74通过第一气阀75及第二气阀76连接在作为排气装置的真空泵82上。

第一排气管路73上设有第一压力检测器77，第二排气管路74上设有第二压力检测器78。第一压力检测器77及第二压力检测器78的压力检测结果输入压力控制部79。

第一气体导入管路71上设有第一流量控制器(mass flowcontroller)80，第二气体导入管路72上设有第二流量控制器81。第一流量控制器80及第二流量控制器81根据压力控制部79的指令，控制从第一气体导入管路71供给至反应室65内的气体的流量，并控制从第二气体导入管路72供给至预备室66内的气体的流量。

可以通过压力控制部79关闭第一流量控制器80及第二流量控制器81，停止供给气体，打开第一气阀75及第二气阀76，用真空泵82真空抽吸，由此，使反应室65及预备室66处于真空状态或减压状态。

另外，在打开第一气阀75及第二气阀76、用真空泵82真空抽吸的状态下，使来自第一压力检测器77及第二压力检测器78的压力检测信号反馈(feed back)至压力控制部79。

用压力控制部79控制第一流量控制器80及第二流量控制器81，调整气体导入流量，使第一压力检测器77及第二压力检测器78检测的压力为设定压力。

需要说明的是，为了抑制氧化膜在衬底上形成，压力调整过程或维持过程中供给的气体使用惰性气体例如氮气。

用第一气体导入管路71与第二气体导入管路72两个系统向反应室65及预备室66内供给气体，并用第一排气管路73与第二排气管路74两个系统排气。

并且，由于反应室65可以开关，故能分别对反应室65及预备室66进行压力控制及压力管理，同时，也能在反应室65与预备室66连通的状态下，对反应室65及预备室66一并进行压力控制、压力管理。

需要说明的是，84为控制器，用于控制构成上述衬底处理装置的各个部位的运行。

然后，使用上述衬底处理装置，对作为半导体装置(设备)的制造工序之一的处理晶片的方法进行说明。此处，作为包括前处理步骤的处理顺序的第一实施方案，对例如在晶片上形成D-polySi膜(掺磷聚硅膜)的方法进行说明。

需要说明的是，下面的说明中，构成衬底处理装置的各个部位的运行被控制器84所控制。

D-polySi膜(掺磷聚硅膜)的成膜中，反应室65内的温度固定保持在例如530℃。

但是，本实施方案中，开始成膜之前，作为前处理(pretreatment)，为了还原并除去形成在衬底上的微量的自然氧化膜，在低于成膜温度的温度下，使用含有单硅烷(SiH₄)的气体进行净化。

因此，反应室65内的温度在晶片搬入前固定保持在用于实施前处理的温度的200℃以上430℃以下的温度。

在关闭反应室65的状态下，向收容在预备室66内的舟皿68内装填晶片70，关闭预备室66后，对反应室65以及预备室66两者同时真空抽吸，成为高真空状态。

此处所说的真空抽吸是在停止供给气体的状态下用排气管路进行真空排气，真空抽吸时的压力低于成膜时的压力。通过设为高真空状态，抑制自然氧化膜在晶片70上生成。

通过压力控制部79控制第一流量控制器80及第二流量控制器81，向反应室65及预备室66内导入惰性气体，使反应室65及预备室66的压力达到650Pa～3000Pa。

在氛围压力为650Pa～3000Pa的状态下开放反应室65，将舟皿68装入保持在前处理温度下的反应室65中。

由于开放反应室65及装入舟皿68，使反应室65的温度降低。

因装入舟皿68而降低的炉内温度上升(回复)至前处理温度的温度恢复(recovery)时的压力由压力控制部79通过第一流量控制器80控制为1300Pa～3000Pa。

一旦反应室65内的温度回复至前处理温度并稳定化，就开始实施前处理步骤。

前处理步骤中，经第一气体导入管路71通过第一流量控制器80将与D-polySi膜(掺磷聚硅膜)的成膜气体相同的气体、即含有SiH₄的气体导入反应室65内(下面也称为SiH₄净化)。

SiH₄在一定条件下与对成膜的效果相比由其分解得到的氢或SiH_x产生的还原效果提高。在该还原效果提高的条件下，通过进行SiH₄净化，还原除去形成在晶片70上的自然氧化膜。

作为含有SiH₄的气体，除100％SiH₄之外，也可以使用用氮气(N₂)等惰性气体稀释后的SiH₄等。

前处理步骤时的反应室65内的温度优选设为200℃以上430℃以下，压力以SiH₄分压计优选为1Pa以上10Pa以下。即，前处理步骤优选在与后述的主处理步骤(成膜步骤)相比为低温且低压的条件下实施。

另外，从晶片70入炉至进入SiH₄净化步骤的时间优选设为15分钟以内。

通过在该条件下进行SiH₄净化，可以在抑制热预算的同时提高SiH₄的还原效果，如后所述，可以降低界面氧密度(浓度)，还可以降低界面接触电阻，提高设备的电特性。

由于在较低的温度(低于Si结晶化温度的温度)下实施SiH₄净化，故也具有在不使基底发生结晶化(维持无定形的状态)的前提下降低界面氧密度的优点。

通过前处理步骤中使用与成膜气体相同的气体，还具有无需通过其他途径设置用于前处理的气体供给系统的优点。

前处理步骤结束后，对反应室65内实施氮气(N₂)净化，除去反应室65内的残留气体。

其后，反应室65内的温度从前处理温度200℃以上430℃以下的温度升高至D-polySi膜(掺磷聚硅膜)的成膜温度，例如530℃。此时，反应室65内的压力由压力控制部79通过第一流量控制器80控制在1300Pa～3000Pa。

一旦反应室65内的温度上升至成膜温度并稳定化，即开始实施作为主处理步骤的成膜处理步骤(下面称为成膜步骤)。

成膜步骤中，经第一气体导入管路71通过第一流量控制器80向反应室65内导入作为成膜气体的含有SiH₄的气体和作为掺杂(dopant)气体的含有磷化氢(PH₃)的气体。

由此，在经前处理除去了自然氧化膜的晶片70上，形成D-polySi膜(掺磷聚硅膜)。

作为含有SiH₄的气体，除100％SiH₄之外，也可以使用用氮气等惰性气体稀释后的SiH₄等。

作为含有PH₃的气体，可以使用用氮气(N₂)、氦(He)、氩(Ar)等惰性气体稀释后的PH₃。

成膜步骤时的反应室65内的温度和压力优选高于前处理步骤时的反应室65内的温度和压力。例如，温度设为530℃左右，压力设为110Pa左右。

成膜步骤一结束，就在低于处理压力的压力下对反应室65进行氮气净化，控制反应室65在650Pa～3000Pa，同时，预备室66被控制在与反应室65相同的压力。

在维持氛围压力在650Pa～3000Pa的状态下，开放反应室65，将舟皿68从反应室65取出至预备室66。

在预备室66内冷却舟皿68和晶片70。

冷却后，开放真空隔绝室67，用晶片移载机(图上未标识)取出处理结束的晶片70，将未处理的晶片70移载至舟皿68。

在上述实施方案中，由于温度恢复时的氛围压力控制在1300Pa～3000Pa，装入舟皿68时氛围压力控制在650Pa～3000Pa，从前处理温度开始升温至成膜温度时，氛围压力控制在1300Pa～3000Pa，故与高真空的情况相比，可以降低晶片70与舟皿68的晶片支持部间的摩擦力，装入舟皿时、温度恢复时以及升温时，即使晶片与舟皿之间产生位移时，也可以减少粒子(particle)的发生。

需要说明的是，在上述实施方案中对在晶片上形成D-polySi膜(掺磷聚硅膜)的情况进行了说明，但本发明并不限定于此，也可以适用于其他各种膜。

另外，上述实施方案对使用具有立式反应炉的装置进行了说明，但本发明并不限于此，也可以适用于使用具有单晶片式反应炉的装置的情况。

实施例1

下面，作为第一实施例对为了探明SiH₄净化时的表面氧密度(浓度)的温度依赖性及压力依赖性而进行的试验进行说明。

作为需要低氧密度界面的半导体设备之一例，可以举出从DRAM(动态随机存取存储器)的源极及漏极引出的电极部。该界面特性称为接触电阻，该部分的自然氧化膜越微量，接触电阻越低，从而提高电特性。

作为本实例的评价试验，以电特性为目标，利用SIMS(次级离子质谱，Secondary Ionization Mass Spectrometer)测定D-polySi膜(掺磷聚硅膜)与D-polySi膜(掺磷聚硅膜)之间的界面特性。

另外，作为评价装置，使用上述实施方案的装置，即对降低界面氧密度有效的装载固定式装置。

评价试样是使用上述实施方案的装置，采用上述实施方案的方法改变SiH₄净化的温度或压力制成的任一种。

图2表示界面氧密度对SiH₄净化温度的依赖性(SIMS结果)。

横轴表示SiH₄净化温度(℃)，纵轴表示界面氧密度(atoms/cm²)。

如图2所示，将SiH₄净化温度改变为230℃、330℃、430℃、530℃及630℃进行评价。炉内压力设为10Pa。

另外，图中的“无”是指未实施SiH₄净化时的参考例(reference)。

根据图2可知，SiH₄净化温度越低，其效果越高。

特别是将SiH₄净化温度设为430℃以下时，比设为530℃(与成膜温度相同的温度)时更能大幅度(至少34.7％以上)降低界面氧密度。

与未进行SiH₄净化的情况相比较，也能大幅度(至少27.3％以上)降低界面氧密度。

图3表示界面氧密度对SiH₄净化压力的依赖性(SIMS结果)。

横轴表示SiH₄净化压力(SiH₄分压)，纵轴表示界面氧密度(atoms/cm²)。

如图3所示，对以下三种情形进行评价：使用机械升压泵(下面称为MBP)降低SiH₄净化压力时(12Pa)、使用涡轮分子泵(下面称为TMP)进行减压时(10Pa)、使用TMP进行减压时(2.7Pa)。SiH₄净化温度设为430℃。

需要说明的是，图中的“无”表示未实施SiH₄净化时的参考例。

根据图3可知，与未实施SiH₄净化的情况相比较，如果使用MBP减压到12Pa以下实施SiH₄净化，则界面氧密度至少可以降低14.8％以上。

另外，如果使用TMP减压到10Pa以下实施高真空SiH₄净化，则可得到更良好的结果。该情况与使用MBP的情况相比，可以大幅度(至少14.7％以上)降低界面氧密度。

并且，与未实施SiH₄净化的情况相比较，也可以大幅度(至少27.3％以上)降低界面氧密度。

如果使用TMP减压到2.7Pa以下实施SiH₄净化，则与减压到10Pa以下实施SiH₄净化的情况相比，可进一步大幅度(至少73.4％以上)降低界面氧密度。

与未实施SiH₄净化的情况相比，也可以进一步大幅度(至少80.7％以上)降低界面氧密度。

由以上事实可知，可以通过在D-polySi膜(掺磷聚硅膜)成膜前，进行SiH₄净化，减少界面的氧密度，并且在越低温且高真空的条件下其效果越好，特别是可以通过将温度设为200℃以上430℃以下、将压力(SiH₄分压)设为1Pa以上10Pa以下，大幅度降低界面氧密度。

越是低温(430℃以下)且高真空(10Pa以下)，除氧效果越高，可用以下的理由进行说明。

即，由于低温(430℃以下)时衬底表面的O原子与Si原子之间的键较弱，故H原子引起的表面的还原·脱离效果比较大，另外，高真空(10Pa以下)时SiH₄分压下降，故可以抑制导致妨碍H原子产生的表面的还原·脱离效果的Si原子在硅晶片表面的吸附。由此，能更有效地得到除去晶片上的杂质的效果。

需要说明的是，将SiH₄净化温度的下限设为200℃是由于在实施伴随CVD膜、例如PolySi膜(聚硅膜)成膜的处理时，如果将炉内温度降低过多(如果设为低于200℃的温度)，则附着在炉内的堆积膜的应力增大，堆积膜易发生剥离，并易产生粒子。

将压力的下限设为1Pa的原因在于，如果设定为小于1Pa的压力，例如设定为0.1Pa，则气体供给侧与排出侧之间的压力差过大，在气体供给侧与排出侧的除氧效果出现差异。特别是在反应炉内实施以水平方式多层配置多张衬底进行处理之类的分步处理时，在衬底排列区域的上部与下部除去效果的差异更为显著。

另外，未实施SiH₄净化时，由于在界面上结晶方位发生改变，故可以明显判断界面，实施SiH₄净化时，由于在界面上结晶方位相同，故结晶方位的同一化使得界面难以分辩。

实施例2

下面，作为第二实施例，对为了探明SiH₄净化的接触电阻对温度的依赖性而进行的试验进行说明。

第二实施例基于第一实施例的SIMS评价结果，使用实际设备实施界面接触电阻评价。

由于根据第一实施例的SIMS结果，在低温且高真空下的SiH₄净化是有效的，故使用TMP将压力固定为10Pa，温度为低于成膜温度(530℃)的低温330℃、430℃两种，实施评价。

图4表示界面接触电阻对SiH₄净化温度的依赖性。

横轴表示SiH₄净化温度(℃)，纵轴表示界面接触电阻(Ω/个)。

如上所述，改变SiH₄净化温度为330℃、430℃进行评价。

图4证明了与SIMS的评价结果相同，SiH₄净化温度越低，接触电阻越低，低温且低压下的SiH₄净化对实际设备的电特性也是有效的。

实施例3

下面，作为第三实施例，对为了探明SiH₄净化的界面氧密度对从晶片入炉至进入SiH₄净化步骤完成的时间的依赖性而进行的试验进行说明。

图5表示界面氧密度对从晶片入炉结束时至SiH₄净化步骤完成的时间的依赖性(SIMS结果)。

横轴表示晶片入炉结束时至SiH₄净化步骤完成的时间(分钟)，纵轴表示界面氧密度(atoms/cm²)。

如图5所示，将从入炉至SiH₄净化步骤完成的时间改变为50分钟、15分钟进行评价。

根据图5可知，从入炉至SiH₄净化步骤完成的时间短时，界面氧密度变小。原因如下所述。

即，由于刚入炉时的晶片的温度低于炉内温度，故非常容易吸附脱气体后的水分或氧等，另外，水分或氧分压高也是促进水分或氧等吸附在晶片上的因素。因此，可以通过刚入炉后尽快降低炉内温度，用SiH₄或H₂之类还原性气体净化炉内，从而降低界面氧密度。

需要说明的是，本实施例的评价中，SiH₄净化条件是温度均为430℃，压力设为使用TMP时的10Pa。

下面根据附图说明本发明的其他实施方案。

本实施方案中，本发明的衬底处理装置结构为在IC的制造方法中，在晶片上形成CVD膜的分步式立式热壁(hot wall)型减压CVD装置(下面称为CVD装置)。

如图6所示，CVD装置1具有外壳2，外壳2上形成有放置作为衬底处理用夹具使用的舟皿的待机室3。待机室3构筑成具有能维持不足大气压的压力的气密性能的密闭室，从而构成设置在反应炉前端的预备室。

外壳2的前面壁上开设有晶片搬入搬出口4，晶片搬入搬出口4由闸5进行开关。

在外壳2的顶棚壁的靠着晶片搬入搬出口4侧的位置，开设有夹持晶片6的舟皿7出入的舟皿搬入搬出口8，舟皿搬入搬出口8通过闸门9进行开关。

如图7所示，外壳2上设置有处理作为衬底的晶片的反应炉10，与舟皿搬入搬出口8对向设置。

反应炉10备有分成4～5个区域的加热单元11，加热单元11的内部设置有处理管12。处理管12使用石英或碳化硅，形成上端闭塞下端开口的圆筒状，与加热单元11成同心圆状配置。

处理管12的圆筒中空部构成处理室13。

处理管12的下面配置有歧管14，处理管12通过歧管14垂直设置在外壳2上。

歧管14上连接有用于对处理室13进行排气的排气管路15的一端，排气管路15的另一端连接有作为对反应炉进行真空排气的真空泵的机械升压泵16及干式真空泵17。

在歧管14与排气管路15的连接部相反侧的部位上垂直铺设有将各种气体供给到处理室13内的喷嘴18，喷嘴18通过将其下端部固定在歧管14上而被垂直支持。

喷嘴18的吹出口配置在向晶片排列方向延伸的喷嘴18的上端，从喷嘴18的吹出口吹出的气体从处理室13的上端部流向处理室13内。

喷嘴18上分别并列连接有向反应炉10内供给含有硅原子的气体的含硅气体供给管路(下面称为第一供给管路)L1、向反应炉10内供给含有氯原子的气体的含氯气体供给管路(下面称为第二供给管路)L2、向反应炉10内供给氢气的氢气供给管路(下面称为第三供给管路)L3、向反应炉10内供给氮气的氮气供给管路(下面称为第四供给管路)L4。

第一供给管路L1的上游侧一端连接有含硅气体供给源T1，在第一供给管路L1的中途，从含硅气体供给源T1侧开始依次设有开关阀V1及流量控制装置(mass flow controller，下面称为流量控制器)M1。

第二供给管路L2的上游侧一端连接有含氯气体供给源T2，在第二供给管路L2的中途，从含氯气体供给源T2侧开始依次设有开关阀V2与流量控制器M2。

第三供给管路L3的上游侧一端连接有氢气供给源T3，在第三供给管路L3的中途，从氢气供给源T3侧开始依次设有开关阀V3与流量控制器M3。

第四供给管路L4的上游侧一端连接有氮气供给源T4，在第四供给管路L4的中途，从氮气供给源T4侧开始依次设有开关阀V4与流量控制器M4。

第一供给管路L1的开关阀(下面称为第一开关阀)V1及流量控制器(下面称为第一流量控制器)M1、第二供给管路L2的开关阀(下面称为第二开关阀)V2及流量控制器(下面称为第二流量控制器)M2、第三供给管路L3的开关阀(下面称为第三开关阀)V3及流量控制器(下面称为第三流量控制器)M3、第四供给管路L4的开关阀(下面称为第四开关阀)V4及流量控制器(下面称为第四流量控制器)M4电连接在控制器19上。

控制器19具有能进行以下控制的结构：向反应炉10内交替供给前处理气体即含有硅原子的气体与含有氯原子的气体，对晶片进行前处理，其后，向反应炉内10内供给处理气体，对进行了前处理的晶片进行主处理。

另外，控制器19具有能进行以下控制的结构：向反应炉10内供给前处理气体，对晶片进行前处理，其后，向反应炉10内供给处理气体，对进行了前处理的晶片进行主处理，同时，控制前处理结束后至主处理开始期间，至少在对反应炉10内进行真空排气时，向反应炉10内一直持续供给氢气。

需要说明的是，虽然图上未标识，但控制器19除了连接上述部件外，还可以与加热单元11、机械升压泵16、干式真空泵17、后述的舟皿升降机20或舟皿旋转驱动用发动机41等构成CVD装置1的各个部位电连接，从而使控制器19控制上述各个部件的运行。

如图6所示，外壳2的待机室3的外部设置有安装台20A，安装台20A的上面安装有用于升降舟皿的舟皿升降机20。

舟皿升降机20具有分别通过上方固定板21与下方固定板22垂直铺设的导轨23与进给丝杠24，导轨23上嵌合有在垂直方向自由升降的升降体25。升降体25在垂直方向上进退自由地螺合在进给丝杠24上。

需要说明的是，为了使运行、齿隙(back lash)良好，进给丝杠24与升降体25的螺合部使用滚珠丝杠机构。

进给丝杠24的上端部贯通上方固定板21，并连接成可被设置在上方固定板21上的发动机26正反旋转驱动。

在升降体25的侧面水平突出设置有臂27，在臂27的前端垂直向下固定有圆筒状的升降轴28。

在升降轴28的中空部29中同心地配置并固定有具有小于升降轴28内径的外径的圆筒状轴衬30。

升降轴28的下端部穿过设置在外壳2的顶棚壁上的插通孔31，插入待机室3。外壳2的顶棚壁的上面与臂27的下面之间，设有将插通孔31密封的波纹管32。

在升降轴28的处于待机室3中的下端，水平配置并固定有用于升降舟皿的升降台33。升降台33具有上面开口的箱形主体34和平面形状与主体34相同的平板状盖体35。盖体35夹住密封环36被覆在主体34上，从而使升降台33形成气密室37。

在作为升降台33的气密室37的顶棚面的盖体35的下面，设置有用磁性流体密封装置38密封的轴承装置39，轴承装置39自由旋转地支持垂直穿过盖体35的旋转轴40。旋转轴40通过舟皿旋转驱动用发动机41旋转驱动。

旋转轴40的上端设置有舟皿7，使其垂直支撑。

舟皿7被构成为能圆心一致且水平地夹持多张(例如25张、50张、75张、100张、200张等)晶片6。舟皿7能够随着舟皿升降机20所致的升降台33的升降，相对于处理管12的处理室13进行搬入搬出。

升降台33的上面间隔密封环42设置密封帽43。密封帽43构成为间隔密封环42A密封作为处理室13的炉口的外壳2的舟皿搬入搬出口8。

磁性流体密封装置38的外侧设置有冷却装置44，冷却装置44上连接有冷却水供给管45。冷却装置44被构成为能够冷却磁性流体密封装置38或轴承装置39以及舟皿旋转驱动用发动机41。

冷却水供给管45通过轴衬30的中空部从气密室37引出至待机室3的外部，通过可变流量控制阀46连接在冷却水供给源47上。

密封帽43的内部设有流通冷却水48的通水路49，通过导入侧连接管50将冷却装置44的冷却水导入通水路49中。通水路49冷却密封环42、42A。

通水路49上连接有导出侧连接管51的一端，导出侧连接管51的另一端连接升降轴28的中空部29的下端。升降轴28的中空部29的上端连接冷却水排出管52，冷却水排出管52连接冷却水供给源47。

因此，冷却水48从下端的导出侧连接管51导入升降轴28的中空部29，从上端的冷却水排出管52排出，从而进行流通。

另外，舟皿旋转驱动用发动机41的电力供给电线53穿过轴衬30的中空部，引出到外部。

另一方面，如图6所示，外壳2上连接有对待机室3内的氛围进行排气的排气管路54的一端，排气管路54的另一端连接有排气装置(图上未标识)。

另外，外壳2上连接有向待机室3内供给作为净化气体的氮气的氮气供给管路55的一端，氮气供给管路55的另一端连接有氮气供给源(图上未标识)。

下面，根据图8所示的流程图，利用使用上述结构的CVD装置在晶片上形成聚硅(PolySi)膜的情形，对作为本发明的实施方案之一的IC的制造方法中的成膜工序进行说明。

需要说明的是，在下述说明中，构成CVD装置1的各个部分的运行由控制器19控制。

在如图8所示的晶片的稀氢氟酸清洗步骤中，将应成膜的晶片预先用稀氢氟酸(HF)除去表面的自然氧化膜，同时，表面被氢终端化。

将预先除去了表面的自然氧化膜、且表面被氢终端化的晶片用工序中的搬送装置搬送至实施成膜工序的CVD装置1中。

图8所示的向舟皿内装载晶片的步骤中，将应成膜的晶片6用晶片移载装置(图上未标识)通过外壳2的晶片搬入搬出口4搬入待机室3，装填(进料，charge)在舟皿7上。

此时，如图6所示，舟皿搬入搬出口8由闸门9关闭，由此防止处理室13的高温氛围气体流入待机室3。因此，装填过程中的晶片6以及被装填的晶片6不被暴露于高温氛围中，防止晶片6暴露于高温氛围引发的自然氧化等弊端。

预先指定张数的晶片6装填入舟皿7后，即如图6所示由闸5关闭晶片搬入搬出口4。

然后，在待机室循环净化步骤中，待机室3通过排气管路54进行真空抽吸，另外，通过将氮气从氮气供给管路55供给到待机室3内，重复实施待机室3内的真空抽吸及氮气净化。

通过循环该待机室循环净化步骤中的真空抽吸及氮气净化，除去待机室3内的氛围中的氧和水分。

然后，调整待机室3内的压力使其与处理室13内的压力相同后，用闸门9开放舟皿搬入搬出口8。

然后，舟皿装载步骤中，利用舟皿升降机20的发动机26，通过升降体25及升降轴28升高通过密封帽43被支撑在升降台33上的舟皿7，并将其从舟皿搬入搬出口8搬入处理管12的处理室13内(舟皿装载)。

为了防止该舟皿装载时舟皿7上的晶片6的表面氧化，处理室13内的温度控制为100～400℃范围内的规定温度，例如200℃。

由于当舟皿7上升至最高限度时，密封帽43上面的周边部就通过密封环42A将搬入搬出口8闭塞成密封状态，从而使处理管12的处理室13成气密的状态。

另外，舟皿7被搬入处理室13时，如果升降轴28上升，波纹管32就向上方延伸。

接下来，在图8所示的处理室内气密性检查步骤(leak check step)中，实施处理室13内的气密性检查。

然后，图8所示的处理室内真空抽吸步骤中，利用机械升压泵16以及干式真空泵17通过排气管路15对处理室13内进行真空排气，例如使其达到1Pa左右的压力。

随后打开第三开关阀V3，通过第三供给管路L3、第三开关阀V3以及第三流量控制器M3，从氢气供给源T3向处于真空排气后的状态的处理室13内供给作为载气的氢气，对处理室13进行氢气净化。

另外，作为载气也可以使用氮气。

由此，将处理室13内的压力控制为低于大气压、高于成膜(主处理)步骤时的压力的压力，即30～10000Pa范围内的规定压力，例如45Pa。

舟皿7通过舟皿旋转驱动用发动机41以规定的旋转速度旋转。

然后，图8所示的前处理步骤中，在维持向处于真空排气后的状态的处理室13内供给氢气的状态下，向处理室13内供给含有硅原子的气体或含有氯原子的气体，例如硅烷类气体或含有卤素的硅烷类气体或氯化氢气体。

通过利用控制器19控制第一开关阀V1～第四开关阀V4以及第一流量控制器M1～第四流量控制器M4，从而使上述气体从第一供给管路L1～第四供给管路L4适当地供给至处理室13内。

后面将根据图4～图7对前处理步骤的顺序进行详细说明。

前处理结束后，即在成膜温度下的处理室内稳定化步骤中，将处理室13内的温度从前处理温度调整为成膜温度，例如聚硅膜成膜时，升温至620℃。

此时，如后所述，用排气管路15向真空排气后的状态的处理室13内持续流入作为载气的氢气，除去处理室13内的残留气体，同时，防止来自排气管路15的逆扩散引起的污染。

如果处理室13内的温度上升至成膜温度并稳定化，则在处理室内压力的稳定化步骤中，用机械升压泵16以及干式真空泵17通过排气管路15对处理室13进行排气，将处理室13内的压力调整至规定的处理压力，例如20Pa左右的压力。

此时也向真空排气状态的处理室13内持续流入氢气，防止来自排气管路15的逆扩散引起的污染。

需要说明的是，在成膜温度下的处理室内稳定化步骤与处理室内压力的稳定化步骤可以同时进行。

然后，作为主处理步骤的成膜(沉积，deposition)步骤中，打开第一开关阀V1，例如从含硅气体供给源T1通过第一供给管路L1、第一开关阀V1及第一流量控制器M1向处理室13内供给单硅烷气体作为原料气体。此时，通过关闭第三开关阀V3，停止向处理室13内供给氢气。

由此，在晶片6上形成对应于预先设定的处理条件的聚硅膜。

此时，舟皿7在旋转驱动用发动机41的作用下旋转，由此，原料气体均匀地接触晶片6的表面，在晶片6上均匀地形成聚硅膜。

此处，冷却水48通过冷却水供给管45及冷却水排出管52流通到冷却装置44及密封帽43的通水路49内，由此防止由热引起的密封帽43的密封环42、42A或磁性流体密封装置38及轴承装置39劣化。此时，由于冷却水48流通过升降轴28的中空部29，故升降轴28以及轴衬30也被冷却。

如果经过了预先设定的处理时间，则关闭第一关闭阀V1，由此停止向处理室13内供给原料气体。另外，在循环净化步骤中，打开第四开关阀V4，用氮气循环净化处理室13及喷嘴18。

然后，在对处理室内的氮气泄漏步骤中，通过氮气使处理室13回复到大气压。

在舟皿卸载步骤(boat unloading step)中，支持密封帽43及舟皿7的升降台33在舟皿升降机20的发动机26的作用下，通过升降轴28及升降体25降下，由此，保持处理结束的晶片6的舟皿7被搬出到待机室3内(舟皿卸载)。

此时，波纹管32伴随升降轴28的下降向下方缩短。

一旦舟皿7从处理室13搬出至待机室3，即通过闸门9关闭舟皿搬入搬出口8。

用排气管路54对待机室3进行排气，同时通过氮气供给管路55向待机室3内供给氮气，氮气流通到待机室3内，由此强制冷却处理结束的晶片6(晶片冷却步骤)。

然后，晶片卸下步骤(wafer discharge step)中，待机室3的晶片搬入搬出口4通过闸5开放，保持在舟皿7上的处理结束的晶片6用晶片移载装置卸下(discharging)。

此时，由于通过防止升降轴28的热膨胀，能防止舟皿7的基准高度出现偏差，故能适当且迅速地实施用晶片移载装置将处理结束的晶片6从舟皿7中卸下的操作。

以后，通过重复上述操作，用CVD装置1分别对多张(例如25张、50张、75张、100张、200张)晶片6进行分步处理。

下面，使用图9～图12分别表示的各个时间图(时间系列图)详细说明包含前处理步骤的处理顺序的实施方案，所述前处理为作为本发明实施方案之一的IC制造方法的成膜工序中的前处理。

需要说明的是，使用单硅烷气体进行的前处理步骤在所述第一实施方案中的前处理条件(200℃以上430℃以下、1Pa以上10Pa以下)的范围内实施。

图9～图12分别表示包括前处理步骤的处理顺序的第二实施方案～第五实施方案。

图9～图12是表示在反应炉内，在晶片上形成聚硅膜时的处理室内温度变化、处理顺序、各气体的供给时刻(timing)、处理室内压力变化的各时间图。

图9所示的包括前处理步骤的处理顺序的第二实施方式中，舟皿装载(boat load)步骤之后，将处理室13内的压力设定为规定的压力、例如45Pa后，使炉内温度即处理室13内的温度从搬入晶片的温度即舟皿装载时的温度、例如200℃，上升至向反应炉内供给含有硅原子的气体时的第一温度、例如300～430℃的温度(净化&斜升(rampup))。

升温至该第一温度时，开始向处于真空排气后的状态的处理室13内供给氢气。本实施方案中从升温至第一温度开始前向处理室13内供给氢气(氢净化)。

另外，向处理室13内供给氢气是在开始主处理步骤(沉积)前的期间持续进行的。

处理室13内的温度达到第一温度后，即在维持向处理室13内供给氢气的状态下向处理室13内供给含有硅原子的气体。

本实施方案中，作为含有硅原子的气体使用作为硅烷类气体的单硅烷气体(单硅烷净化)。第一温度设为200℃以上430℃以下、优选为300℃以上430℃以下的范围内的规定温度(例如300℃)。

原因在于如果形成聚硅膜时处理室13内的温度下降过低，即，设为小于200℃的温度例如100℃，则处理室13内附着的堆积膜的应力增大，堆积膜易发生剥离，易产生粒子(particle)。

另一方面，原因在于如果以高于430℃的温度实施前处理，则Si-H键合的硅烷分子吸附到硅晶片的表面，无法提高H原子产生的表面的还原·脱离效果，从而无法得到充分的除去晶片上的自然氧化膜或杂质的效果。

如图9所示，供给单硅烷气体时(单硅烷气体净化时)，也持续供给氢气。

供给单硅烷气体时将处理室13内的压力降低并保持为第一压力、例如1Pa以上10Pa以下范围内的规定压力(例如2.7Pa)。

通过向保持该温度与压力的处理室13内供给规定时间的单硅烷气体以及氢气，可以将除去晶片的自然氧化膜及污染物质的处理维持规定时间。即，实施以硅原子(Si)为主体的第一清洁步骤。

使用单硅烷气体实施第一清洁步骤时的反应机制如下所示。即，认为向保持上述温度及压力的处理室13内供给单硅烷气体时，主要发生下述反应。

(1)SiH₄→SiH₂+H₂

(2)SiH₄→SiH₃+H*

↓

(3)SiH₂+H₂O↑→SiO↑+2H₂

(4)2SiH₂+O₂→2SiO↑+2H₂

(5)2H*+O→H₂O↑

(6)SiH₄+SiO₂→2SiO↑+2H₂

可以预测，首先单硅烷气体在300～430℃的比较低的温度区域下未完全分解，而是分离为SiH₂与H₂的形态或SiH₃与H*的形态{反应式(1)及(2)}。

认为上述物质残留在处理室13内的氛围中，与吸附在晶片表面的水分或氧反应，由此分别以SiO的形态或H₂O的形态被气化除去{反应式(3)(4)(5)}。

需要说明的是，由于温度比较低，故仅发生反应式(6)的反应，并仅除去形成在晶片表面的自然氧化膜(SiO₂)。

此时，认为也一起除去了吸附在SiO₂表面的C。

如图9所示，通过停止供给单硅烷气体，结束以硅原子(Si)为主体的第一清洁步骤。

结束以硅原子(Si)为主体的第一清洁步骤后，如图9所示，炉内温度从第一温度上升至与第一温度不同的第二温度(净化&斜升)。

如图9所示，从该第一温度上升至第二温度时也向处于真空排气后的状态的处理室13内持续供给氢气。

此时，该处理室13内的压力从第一压力上升至与第一压力不同的第二压力。

该第二温度是向反应炉内供给含有氯原子的气体，实施第二清洁步骤时的温度。

本实施方案中，作为含有氯原子的气体使用氯化氢气体。

优选将第二温度设定为650℃以上725℃以下范围内的规定温度。

如图9所示，供给氯化氢气体时(氯化氢气体净化时)，也向处理室13内持续供给氢气。

供给氯化氢气体时，处理室13内的压力保持在第二压力(例如45Pa)。

通过向保持在该温度与压力的处理室13内供给规定时间的氯化氢气体与氢气，可以将除去晶片的污染物质的处理持续规定时间。即，实施以氯原子(Cl)为主体的第二清洁步骤。

使用氯化氢气体实施第二清洁步骤时的反应机制如下所示。即，认为向保持在上述温度及压力的处理室13内供给氯化氢气体时，主要发生下述反应。

(7)HCl→2H₂+2Cl₂

(8)2H₂＋C→CH₄↑

(9)2H₂+O₂→2H₂O↑

(10)2Cl₂Si→SiCl₄↑

认为HCl被分解为H₂与Cl₂{反应式(7)｝，分解生成的H₂残留在处理室13内的氛围中，与吸附在晶片表面的C反应，以CH₄的形态被气化除去{反应式(8)}。

另外，分解生成的H₂残留在处理室13内的氛围中，与吸附在晶片表面的氧反应，以H₂O的形态被气化除去{反应式(9)}。

认为分解生成的Cl₂微量除去Si表面，此时，吸附在硅表面的C或SiO₂一起被除去{反应式(10)｝。

可以通过以不同的温度带交替(分别地)供给单硅烷气体与氯化氢气体，能够更高效地除去O、C。

需要说明的是，该第一清洁步骤及第二清洁步骤中也可以持续供给氢气，用氢气进行清洁。

用氢气清洁的反应机制如下所示。即，认为处理室13内主要发生下述反应。

(11)SiO₂→H*→SiO↑+OH↑

(12)SiO₂+H₂→SiO↑+H₂O↑

(13)C+2H₂→CH₄↑

(14)O+H*→OH↑

认为H₂与残留在反应炉内氛围中的氧、碳反应，分别以CH₄或OH的形态被气化除去{反应式(13)(14)}。

另外，认为按照(11)(12)的机制以SiO或OH或H₂O的形态除去自然氧化膜。

第二清洁步骤结束后，如图9所示，炉内温度从第二温度下降至与第二温度不同的第三温度(斜降(ramp down))，处理室13内的压力从第二压力下降至与第二压力不同的第三压力。

从第二温度及压力向第三温度及压力改变时也向处于真空排气后的状态的处理室13内持续供给氢气。

该第三温度及压力是实施主处理步骤、即成膜(沉积)步骤时的温度及压力。

图10表示包括前处理步骤的处理顺序的第三实施方案。

该第三实施方案与第二实施方案的不同点在于在第二清洁步骤中，作为含有氯原子的气体使用二氯硅烷气体(下面也称为DCS气体)代替氯化氢气体。

该情况下，第二温度优选设定为650℃左右，第二压力优选设定为100Pa左右。

如图10所示，供给二氯硅烷气体时(DCS净化时)，也向处理室13内持续供给氢气。通过向保持在该温度及压力的处理室13内供给规定时间的二氯硅烷气体及氢气，可以将除去对晶片的污染物质的处理持续规定时间。

使用二氯硅烷气体实施第二清洁步骤时的反应机制如下所示。即认为向保持上述温度及压力的处理室13内供给二氯硅烷气体时，主要法生下述反应。

(15)SiH₂Cl₂→SiH₂+Cl₂

↓

(16)SiH₂+H₂O↑→SiO↑+2H₂

(17)2SiH₂+O₂→2SiO↑+2H₂

(18)2Cl₂＋Si→SiCl₄↑

认为SiH₂Cl₂分解为SiH₂与Cl₂{反应式(15)}，分解生成的SiH₂残留在处理室13内的氛围中，与吸附在晶片表面的H₂O或O₂反应，以SiO的形态或H₂的形态被气化除去{反应式(16)(17)}。

另外，分解生成的Cl₂微量除去Si表面，此时，一起除去吸附在Si表面的C或SiO₂{反应式(18)}。

可以通过以不同的温度带交替(分别地)供给单硅烷气体与二氯硅烷气体，更高效地除去O、C。

需要说明的是，在第三实施方式中，也与第二实施方式相同地在第一清洁步骤及第二清洁步骤中持续供给氢气，用氢气进行清洁。

根据上述第二实施方案以及第三实施方案可以发挥下述效果。

1)前处理步骤中，由于可以通过向反应炉内交替供给含有硅原子的气体和含有氯原子的气体，分别(二步)进行以硅原子为主体的清洁步骤与以氯原子为主体的清洁步骤，故可以提高氧原子与碳原子的除去效率。

2)前处理步骤中，向反应炉内供给含有硅原子的气体时，将反应炉内温度设定为第一温度，向反应炉内供给含有氯原子的气体时，将反应炉内温度设定为与所述第一温度不同的第二温度，由此可以将各气体的温度设定为有效地发挥清洁作用的温度，故可以提高除去氧原子或碳原子等污染物质的效率。

3)通过将实施用含有氯原子的气体的第二清洁的第二温度设为与作为主处理步骤的成膜(沉积)步骤的处理温度、即第三温度不同的温度，可以在第二清洁中有效地发挥清洁作用，故可以提高除去O或C等污染物质的除去效率。

4)前处理步骤中，将反应炉内温度从第一温度改变为第二温度时向反应炉内持续供给氢气，由此可以防止用含有硅原子的气体除去的污染物质在将反应炉内温度从第一温度改变为第二温度时从排气系统等返回到晶片表面，再度污染晶片表面。

5)前处理步骤中，将反应炉内温度从第一温度改变为第二温度时以及将反应炉内温度从第二温度改变为第三温度时，向反应炉内持续供给氢气，由此可以防止用含有硅原子的气体除去的污染物质在将反应炉内温度从第一温度改变为第二温度时从排气系统等返回到晶片表面，再度污染晶片表面。

另外，可以防止使用含有硅原子的气体与含有氯原子的气体的前处理除去的O或C等污染物质在将反应炉内温度从第二温度改变为第三温度时从排气系统等返回到晶片表面，再度污染晶片表面。

6)从前处理步骤结束后至开始主处理步骤(成膜步骤)期间，至少在对反应炉进行真空排气时，向反应炉内一直持续供给氢气，由此，可以防止用前处理除去的污染物质在前处理结束后至开始主处理的期间内对反应炉内进行真空排气时从排气系统等返回到晶片表面，再度污染晶片表面。

需要说明的是，作为在第一清洁步骤中使用的含有硅原子的气体，例如优选选自单硅烷气体(SiH₄)及二硅烷气体(Si₂H₆)中的至少一种气体。

作为在第二清洁步骤中使用的含有氯原子的气体，例如优选选自氯化氢气体(HCl)及二氯硅烷气体(SiH₂Cl₂)中的至少一种气体。

由于第一清洁步骤的第一温度与第二清洁步骤的第二温度的温度带不同，故可以组合所使用的气体，由此，可以得到更高的除去自然氧化膜或杂质的效果。

图11表示包括前处理步骤的处理顺序的第四实施方案。

该第四实施方案与第二实施方案的不同点在于省去了第二清洁步骤，只进行第一清洁步骤。即，不同点在于省去了以氯原子为主体的清洁步骤，只进行以硅原子为主体的清洁步骤。

本实施方案中，前处理步骤结束后至开始作为主处理步骤的成膜(沉积)步骤的期间，对处理室13进行真空排气时，向处理室13内一直持续供给氢气。

在舟皿装载(boat load)步骤后进行的真空抽吸步骤结束后，将处理室13内温度升高至前处理温度时，吸附在反应炉的低温部的O或C可能脱离(脱气体)，吸附在晶片上污染晶片表面。

另外，也考虑因将处理室13内设为真空而从排气管路逆扩散所致的晶片表面污染。

将舟皿7搬入处理室13内(舟皿装载)后，对处理室13进行真空抽吸，从开始向第一温度(前处理温度)升温之前，例如在处理室13内的压力达到1330Pa以下的规定压力的时刻，立即向处于真空排气后的状态的处理室13内供给氢气。

将处理室13内完全置换成氢气后，在边持续向处理室13内供给氢气、边对处理室13内进行真空排气的状态下，升温至前处理步骤的第一温度，实施前处理。

可以使处理室13内完全为氢气还原氛围，边进行氢气净化边升温，由此捕捉脱离的O或C，从而使其不吸附在晶片上而被除去。

另外，也可以除去残留·吸附在晶片上的O或C，进一步提高上述前处理的效果。

本实施方案中，作为实施前处理步骤的气体，可以使用作为硅烷类气体的单硅烷气体。

利用单硅烷气体实施前处理步骤时，将处理室13内的温度设定为第一温度、例如300～430℃范围内的规定温度，实施作为主处理步骤的成膜步骤时，将处理室13内的温度升高至与第一温度不同的第二温度620℃。

根据本实施方案，由于在从该第一温度上升至第二温度的升温步骤中，也持续向处理室13内供给氢气，故可以防止利用作为含有硅原子的气体的单硅烷气体除去的O或C，在将处理室13内的温度从第一温度改变为第二温度时从排气系统等返回到晶片表面并再度污染晶片表面。

图12表示包含前处理步骤的处理顺序的第五实施方案。

该第五实施方案与第四实施方案的不同点在于作为实施前处理步骤的气体，使用作为含有卤素的硅烷类气体的二氯硅烷气体代替单硅烷气体。

第四实施方案及第五实施方案是在前处理步骤中，使用含有硅原子的气体或含有氯原子的气体作为前处理气体的例子。

根据上面的第四实施方案及第五实施方案，可以发挥下述效果。

1)从前处理步骤结束后至主处理步骤开始的期间，至少在对反应炉进行真空排气时，向反应炉内持续供给氢气，由此可以防止通过前处理除去的污染物质在前处理结束后至主处理开始的期间、对反应炉进行真空排气时从排气系统等返回到晶片表面并再度污染晶片表面。

2)进行前处理时，将反应炉内温度设定为第一温度，进行主处理时，将反应炉内温度设定为与上述第一温度不同的第二温度，由此，可以防止用含有硅原子的气体除去的污染物质在将反应炉内温度从第一温度改变为第二温度时从排气系统等返回晶片表面，再度污染晶片表面。

下面，使用由试验得到的图13～图16对上述第二～第五实施方案的效果进行说明。

图13是表示由CVD装置的结构差异产生的界面氧·碳密度降低效果的图。

横轴表示试验中使用的三种CVD装置。

试验装置A是舟皿升降机设置在预备室(待机室)内、反应炉具有外管(outer tupe)与内管(inner tupe)的现有带有预备室的CVD装置。

试验装置A’是舟皿升降机设置在预备室内、仅反应炉与上述实施方案的反应炉10相同的带有预备室的CVD装置。

试验装置B是舟皿升降机设置在预备室外的上述实施方案的CVD装置。

纵轴表示界面氧·碳密度(atoms/cm²)。

空白柱表示界面氧密度，网线柱表示界面碳密度。

试验如下进行。

即，根据第四实施方案的顺序进行前处理，将前处理中的单硅烷气体净化温度设为230℃～300℃，单硅烷气体净化时间设为30分钟，前处理后，形成仅100nm左右的外延硅(epitaxial silicon)膜。

界面特性用SIMS(次级离子质谱)进行测定。

单硅烷气体净化温度分散在230～300℃，该温度差引起的界面污染密度的变化与本结果的界面污染密度的变化相比较是很小的，故不予考虑。

根据图13可知，相对于试验装置A的结构，通过采用实施装置A’的结构、即仅反应炉与上述实施方案的反应炉10相同的结构，降低了污染密度，以氧密度计约降低35％、以碳密度计约降低82％。

另外，相对于试验装置A’的结构，通过采用试验装置B的结构、即在设置于反应炉10前端的预备室(待机室)3的外部配置舟皿升降机20的结构，大幅度降低污染密度，以氧密度计约降低89％、以碳密度计约降低97％。

图14是表示由单硅烷气体净化温度的不同产生的界面氧·碳密度降低效果的图。

横轴表示单硅烷气体净化温度，纵轴表示界面氧·碳密度。

试验装置使用舟皿升降机设置在预备室外的上述实施方案的CVD装置。试验如下进行。

即，根据第四实施方案的顺序进行前处理，将前处理的单硅烷气体净化温度设为300～400℃，单硅烷气体净化时间设为30分钟，前处理后，形成仅100nm左右的外延硅膜。

根据图14可知，单硅烷气体净化温度低时，界面氧密度的降低效果较高，通过将单硅烷气体净化温度从400℃降低至300℃，降低了污染密度，以氧密度计约降低54％。

图15是表示作为前处理，在单硅烷气体净化中组合氯化氢气体净化或二氯硅烷气体净化时的界面氧·碳密度的降低效果的图。

横轴表示前处理条件，纵轴表示界面氧·碳密度。

试验装置使用舟皿升降机设置在预备室外的上述实施方案的CVD装置。

试验如下进行。

<前处理条件1>

根据第四实施方案的顺序进行前处理，将前处理中的单硅烷气体净化温度设为350℃、单硅烷气体净化时间设为30分钟，前处理后，形成仅100nm左右的外延硅膜。

<前处理条件2>

根据第二实施方案的顺序进行前处理，将前处理中的单硅烷气体净化温度设为350℃、单硅烷气体净化时间设为30分钟，氯化氢气体净化温度设为650℃、氯化氢气体净化时间设为30分钟，前处理后，形成仅100nm左右的外延硅膜。

<前处理条件3>

根据第二实施方案的顺序进行前处理，将前处理中的单硅烷气体净化温度设为350℃、单硅烷气体净化时间设为30分钟，氯化氢气体净化温度设为750℃、氯化氢气体净化时间设为30分钟，前处理后，形成仅100nm左右的外延硅膜。

<前处理条件4>

根据第三实施方案的顺序进行前处理，将前处理中的单硅烷气体净化温度设为350℃、单硅烷气体净化时间设为30分钟，二氯硅烷气体净化温度设为650℃、二氯硅烷气体净化时间设为30分钟，前处理后，形成仅100nm左右的外延硅膜。

根据图15可知，在单硅烷气体净化中组合氯化氢气体净化时，与氯化氢气体的净化温度为650℃(前处理条件2)的情形相比，750℃(前处理条件3)时，界面氧·碳密度的降低效果高，与仅用单硅烷气体在350℃下净化时(前处理条件1)的情形相比，进一步降低污染密度，以氧密度计约降低72％、以碳密度计约降低36％。

在单硅烷气体净化中组合二氯硅烷气体净化、且将二氯硅烷气体净化温度设为650℃(前处理条件4)时，与仅用单硅烷气体在350℃下净化的情况(前处理条件1)比较，进一步降低污染密度，以氧密度计约降低92％、以碳密度计约降低31％。

认为上述前处理温度引起的降低效果的不同起因于上述气体的热分解温度的不同。

例如，单硅烷气体在250℃附近开始被热分解为Si-H键合的硅烷分子、和Si或H原子或分子，上述物质与物理吸附于表面的H₂O或氛围中的O₂或H₂O结合，影响清洁效果。

另外，氯化氢气体或二氯硅烷气体在650℃附近开始被热分解，热分解生成的物质残留在处理室内氛围中，与吸附在晶片表面的H₂O或O₂或C结合，影响清洁效果。

即，在单硅烷气体净化中组合氯化氢气体净化或二氯硅烷气体净化时，在不同的温度带下分别(二步)实施以硅原子为主体的清洁步骤与以氯原子为主体的清洁步骤，故可以提高氧原子或碳原子的除去效率。

图16是表示氢气净化温度及CVD装置的结构不同对界面氧·碳密度产生的效果的图。

横轴表示氢气净化温度及CVD装置的类型。

试验装置A是舟皿升降机设置在预备室(待机室)内、反应炉具有外管与内管的现有带有预备室的CVD装置。

试验装置B是舟皿升降机设置在预备室外部的上述实施方案的CVD装置。

纵轴表示界面氧·碳密度。试验如下进行。

即，作为前处理，使仅进行氢气净化的氢气净化温度在600～800℃之间变化。将氢气净化时间设为30分钟，前处理后，形成仅100nm左右的外延硅膜。

根据图16可知，氢气净化温度高时，降低界面氧密度的效果较高，将氢气净化温度设为800℃且使用舟皿升降机设置在预备室外的上述实施方案的CVD装置，由此，可形成界面氧密度为检测下限以下、完全没有氧的极高品质的界面。

另外，通过使用舟皿升降机设置在预备室外部的上述实施方案的CVD装置，即使是在比较低温的600℃下进行氢气净化，也能得到与利用试验装置A在750℃下进行的氢气净化相比较高的降低界面氧·碳密度的效果，从而降低污染密度，以氧密度计约降低64％、以碳密度计约降低45％。

图17表示包含前处理步骤的处理顺序的第六实施方案。

该第六实施方案与第四实施方案(图11)的不同点在于舟皿装载后，将处理室13内的温度从舟皿装载时的温度升高至前处理温度时，开始向处理室13内供给作为前处理气体的单硅烷气体。

即，第六实施方案中，不仅是在前处理步骤中，而且在将处理室13内的温度升高至前处理温度的升温步骤中也向处理室13内供给单硅烷气体。

具体而言，形成下述流程。

即，将舟皿7搬入处理室13内(舟皿装载)后，对处理室13进行真空抽吸，用氢气置换处理室13内。

然后，在维持向处理室13内供给氢气的同时将处理室13内的温度升高至前处理温度。

从该升温时刻开始向处理室13内供给单硅烷气体。

处理室13内的温度到达前处理温度后，也维持向处理室13内供给氢气及单硅烷气体，进行前处理。

前处理结束后，在维持供给氢气的状态下停止供给单硅烷气体，结束前处理。

如上所述，如果将处理室13内的温度升高至前处理温度时，不仅使氢气，也使单硅烷气体流入处理室13内，则与使氢气单独流入的情况相比，可以在升温时有效地捕捉从比较低温的部位脱离(脱气体)的O或C或H₂O，可以使其不吸附在晶片上而被除去。另外，也可以有效地除去残留·吸附在晶片上的O或C或H₂O，进一步提高前处理的效果。

图18表示包含前处理步骤的处理顺序的第七实施方案。

该第七实施方案与第六实施方案(图17)的不同点在于不将处理室13内的温度维持在一定温度，而是边升温边进行使用氢气与单硅烷气体进行的前处理步骤。

具体而言，为如下流程。

即，将舟皿7搬入处理室13内(舟皿装载)后，对处理室13进行真空抽吸，用氢气置换处理室13。

然后，在维持向处理室13内供给氢气的同时将处理室13内的温度升高至主处理温度。

从该升温时刻开始向处理室13内供给单硅烷气体。

处理室13内的温度达到能实施前处理的温度后，也同样是边升温处理室13，边持续向处理室13内供给氢气及单硅烷气体，进行前处理。

处理室13内的温度、例如达到400℃时，在维持供给氢气的状态下，停止供给单硅烷气体，结束前处理。

然后，升高处理室13内的温度，处理室13内的温度达到主处理温度后，实施主处理。

维持处理室13内的温度为比较低温的200℃以上430℃以下范围内的一定温度，进行前处理时，有时前处理中比较难捕捉的C吸附在低温部，残留在晶片上。

该情况下，如果如本实施方案所示，边升高处理室13内的温度边进行前处理，则可以在前处理中升高晶片的温度，使比较易吸附在低温部的C在吸附于晶片之前被除去。

即，根据本实施方案，特别是可以有效地除去较难捕捉的C，减少吸附在晶片表面的C。

图19表示包含前处理步骤的处理顺序的第八实施方案。

该第八实施方案与第七实施方案(图18)的不同点在于从将处理室13内的温度升高至主处理温度的升温步骤开始至主处理步骤结束的期间，持续地向处理室13内供给单硅烷气体。

具体而言，为如下流程。

然后，在维持向处理室13内供给氢气的状态下，将处理室13内的温度升高至主处理温度。

从该升温时刻开始向处理室13内供给单硅烷气体。在该升温过程中实施前处理。

处理室13内的温度达到主处理温度后，向处理室13内供给较短时间(规定时间)的氢气及单硅烷气体。

经过规定的时间后，在维持供给单硅烷气体的状态下停止供给氢气，进行主处理。

根据本实施方案，由于边升高处理室13内的温度边进行前处理，故可以得到与上述第七实施方案相同的效果。

另外，由于从将处理室13内的温度升高至主处理温度的升温步骤开始至主处理步骤结束的期间，持续向处理室13内供给单硅烷气体，故至即将成膜前，可以用SiH₄除去残留在处理室13内的氛围中的水分或氧，降低界面氧密度。

如上所述，通过使用本发明的CVD装置及IC的制造方法，即使不实施使用氢气的比较高温的前处理(900～1000℃)，也能除去硅晶片上的自然氧化膜或杂质，以低氧·碳密度形成高品质界面。

需要说明的是，本发明不限定于上述实施方案，只要不脱离其要旨，可以对其进行各种变更。

例如，在上述实施方案中，对在晶片上形成聚硅膜进行了说明，但本发明并不限定于此，也可以适用于形成单结晶膜、多结晶膜、无定形膜、或掺杂的单结晶膜、多结晶膜、无定形膜、或氮化膜、或氧化膜、或金属膜。

上述实施方案中，对CVD装置进行了说明，但本发明不限定于此，可以适用于所有衬底处理装置。

本发明特别适用于必须在衬底与薄膜之间形成高品质界面的情况，能得到优良的效果。

Claims

1、一种半导体装置的制造方法，所述方法包括下述步骤：

将衬底搬入反应炉内的步骤；

向所述反应炉内供给前处理气体对衬底进行前处理的步骤；

向所述反应炉内供给处理气体，对进行了所述前处理的衬底进行主处理的步骤；

将所述主处理后的衬底搬出所述反应炉的步骤；

其中，在所述前处理结束后至所述主处理开始的期间，至少在对所述反应炉内进行真空排气时，向所述反应炉内一直持续供给氢气。

2、如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中，在所述前处理结束后至所述主处理开始的期间，向所述反应炉内一直持续供给氢气。

3、如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中，进行所述前处理时，将所述反应炉内的温度设为第一温度；进行所述主处理时，将所述反应炉内的温度设为与所述第一温度不同的第二温度。

4、如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中，所述制造方法还包括将所述衬底搬入所述反应炉内后，将所述反应炉内的温度升高至进行所述前处理时的温度的步骤，在该升温步骤中也向所述反应炉内供给所述前处理气体。

5、如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中，边升高所述反应炉内的温度边进行所述前处理。

6、如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中，进行所述前处理时，将所述反应炉内的温度设为200℃以上430℃以下的温度，将所述反应炉内的压力设为1Pa以上10Pa以下的压力。

7、如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中，在所述前处理步骤中，向所述反应炉内供给硅烷类气体作为所述前处理气体。

8、如权利要求1所述的半导体装置的制造方法，其中，所述前处理步骤中，向所述反应炉内交替供给含有硅原子的气体和含有氯原子的气体作为所述前处理气体。

9、一种半导体装置的制造方法，所述制造方法包括下述步骤：

将衬底搬入反应炉内的步骤；

将所述反应炉内的温度升温至前处理温度的升温步骤；

将所述主处理后的所述衬底搬出所述反应炉的步骤；

10、一种半导体装置的制造方法，所述制造方法包括下述步骤：

将衬底搬入反应炉内的步骤；

在所述反应炉内对所述衬底进行前处理的步骤；

将所述主处理后的所述衬底搬出所述反应炉的步骤；

11、如权利要求10所述的半导体装置的制造方法，其中，所述前处理步骤中，向所述反应炉内供给含有硅原子的气体时，将反应炉内温度设为第一温度；向所述反应炉内供给含有氯原子的气体时，将所述反应炉内温度设为与所述第一温度不同的第二温度。

12、如权利要求11所述的半导体装置的制造方法，其中，所述主处理步骤中，将所述反应炉内温度设为与所述第二温度不同的第三温度。

13、如权利要求11所述的半导体装置的制造方法，其中，将所述反应炉内温度从所述第一温度改变至所述第二温度时，向所述反应炉内持续供给氢气。

14、如权利要求12所述的半导体装置的制造方法，其中，将所述反应炉内的温度从所述第一温度改变至所述第二温度时，以及将所述反应炉内的温度从所述第二温度改变至所述第三温度时，向所述反应炉内持续供给氢气。

15、如权利要求10所述的半导体装置的制造方法，其中，所述含有硅原子的气体是选自单硅烷(SiH₄)气体及二硅烷(Si₂H₆)气体中的至少一种气体，所述含有氯原子的气体是选自氯化氢(HCl)气体及二氯硅烷(SiH₂Cl₂)气体中的至少一种气体。

16、一种半导体装置的制造方法，所述制造方法包括下述步骤：

将衬底搬入反应炉内的步骤；

将所述主处理后的所述衬底搬出所述反应炉的步骤；

17、一种衬底处理装置，所述衬底处理装置具有：

处理衬底的反应炉；

向所述反应炉内供给前处理气体的前处理气体供给管路；

向所述反应炉内供给氢气的氢气供给管路；

向所述反应炉内供给处理气体的处理气体供给管路；

对所述反应炉内进行排气的排气管路；

控制器，所述控制器通过进行控制，向所述反应炉内供给前处理气体，对衬底进行前处理，然后，向所述反应炉内供给处理气体，对进行了所述前处理的所述衬底进行主处理，同时，通过进行控制，使在所述前处理结束后至所述主处理开始的期间，至少在对所述反应炉进行真空排气时，向所述反应炉内一直持续供给氢气。

18、一种衬底处理装置，所述衬底处理装置具有：

处理衬底的反应炉；

向所述反应炉内供给前处理气体的前处理气体供给管路；

向所述反应炉内供给处理气体的处理气体供给管路；

对所述反应炉内进行排气的排气管路；

控制器，所述控制器通过进行控制，一边向所述反应炉内供给前处理气体一边升高所述反应炉内的温度至所述前处理温度，之后向所述反应炉内供给前处理气体对衬底进行前处理，然后，向所述反应炉内供给处理气体，对进行了所述前处理的所述衬底进行主处理。

19、一种衬底处理装置，所述衬底处理装置具有：

处理衬底的反应炉；

向所述反应炉内供给处理气体的处理气体供给管路；

对所述反应炉内进行排气的排气管路；

20、一种衬底处理装置，所述衬底处理装置具有：

处理衬底的反应炉；

向所述反应炉内供给前处理气体的前处理气体供给管路；

向所述反应炉内供给处理气体的处理气体供给管路；

对所述反应炉内进行排气的排气管路；

控制器，所述控制器通过进行控制，在将所述反应炉内的温度设定为200℃以上430℃以下的温度、将反应炉内的压力设定为1Pa以上10Pa以下的压力的状态下，向所述反应炉内供给前处理气体，由此对衬底进行前处理，然后，向所述反应炉内供给处理气体，对进行了所述前处理的所述衬底进行主处理。