JP2002176052A - Method of oxidizing member to be treated and oxidizing equipment - Google Patents
Method of oxidizing member to be treated and oxidizing equipmentInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハ等の
被処理体の表面に対して酸化処理を施す被処理体の酸化
方法及び酸化装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for oxidizing an object to be oxidized on a surface of the object to be processed such as a semiconductor wafer.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般に、半導体集積回路を製造するため
にはシリコン基板等よりなる半導体ウエハに対して、成
膜処理、エッチング処理、酸化処理、拡散処理、改質処
理等の各種の処理が行なわれる。上記各種の処理の中
で、例えば酸化処理を例にとれば、この酸化処理は、単
結晶或いはポリシリコン膜の表面等を酸化する場合、金
属膜を酸化処理する場合等が知られており、特に、ゲー
ト酸化膜やキャパシタ等の絶縁膜を形成する時に主に用
いられる。2. Description of the Related Art Generally, in order to manufacture a semiconductor integrated circuit, various processes such as a film forming process, an etching process, an oxidation process, a diffusion process, and a reforming process are performed on a semiconductor wafer formed of a silicon substrate or the like. It is. Among the above various processes, for example, if an oxidation process is taken as an example, this oxidation process is known to oxidize the surface of a single crystal or a polysilicon film, or to oxidize a metal film, and the like. In particular, it is mainly used when forming an insulating film such as a gate oxide film or a capacitor.
【０００３】この酸化処理を行なう方法には、圧力の観
点からは、略大気圧と同等の雰囲気下の処理容器内で行
なう常圧酸化処理方法と真空雰囲気下の処理容器内で行
なう減圧酸化処理方法とがあり、また、酸化に使用する
ガス種の観点からは、例えば水素と酸素とを外部燃焼装
置にて燃焼させることによって水蒸気を発生させてこの
水蒸気を用いて酸化を行なうウェット酸化処理方法（例
えば特開平３−１４０４５３号公報等）と、オゾンの
み、或いは酸素のみを処理容器内へ流すなどして水蒸気
を用いないで酸化を行なうドライ酸化処理方法（例えば
特開昭５７−１２３２号公報等）とが存在する。[0003] From the viewpoint of pressure, the method of performing this oxidation treatment includes a normal-pressure oxidation treatment performed in a processing container under an atmosphere substantially equal to the atmospheric pressure and a reduced-pressure oxidation treatment performed in a processing container under a vacuum atmosphere. In addition, from the viewpoint of the type of gas used for the oxidation, for example, a wet oxidation treatment method in which steam is generated by burning hydrogen and oxygen in an external combustion device and oxidation is performed using the steam. (Eg, Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-140453) and a dry oxidation treatment method in which only ozone or only oxygen is flown into a processing vessel to perform oxidation without using steam (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-1232). Etc.) exist.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところで、絶縁膜とし
ては耐圧性、耐腐食性、信頼性等の膜質特性を考慮する
と、一般的には、ドライ酸化処理により形成された物よ
りも、ウェット進化処理により形成された物の方が比較
的優れている。また、形成される酸化膜（絶縁膜）の成
膜レートやウエハ面内の均一性の観点からは、一般的に
は、常圧のウェット酸化処理により形成された物は、酸
化レートは大きいが、膜厚の面内均一性に劣り、減圧の
ウェット酸化処理により形成された物は、逆に酸化レー
トは小さいが膜厚の面内均一性に優れている、という特
性を有している。By the way, in consideration of film quality characteristics such as pressure resistance, corrosion resistance and reliability, the insulating film is generally more wet-evolved than that formed by dry oxidation. Articles formed by processing are relatively superior. Further, from the viewpoint of the film formation rate of the formed oxide film (insulating film) and the uniformity in the wafer surface, generally, the oxide film formed by the normal pressure wet oxidation process has a large oxidation rate. On the other hand, the film formed by the wet oxidation treatment under reduced pressure has a low oxidation rate but excellent in-plane uniformity of the film thickness.
【０００５】従来にあっては、半導体集積回路のデザイ
ンルールがそれ程厳しくなかったことから、酸化膜が適
用される用途やプロセス条件、装置コスト等を適宜勘案
して、上述したような種々の酸化方法が用いられてい
た。しかしながら、最近のように線幅や膜厚がより小さ
くなってデザインルールが厳しくなると、それに従っ
て、膜質の特性や膜厚の面内均一性等がより高いものが
要求されるようになってきており、酸化処理方法では、
この要求に十分に対応することができない、といった問
題が発生してきた。Conventionally, the design rules of a semiconductor integrated circuit were not so strict, so that various oxides as described above were appropriately considered in consideration of the application to which the oxide film is applied, process conditions, equipment costs, and the like. The method was used. However, as the line width and the film thickness become smaller and the design rules become stricter, recently, higher film quality characteristics and higher in-plane uniformity of the film thickness are required. In the oxidation treatment method,
There has been a problem that it is not possible to sufficiently respond to this request.
【０００６】また、ウェット酸化処理方法の例として例
えば特開平４−１８７２７号公報に示すように、縦型の
石英反応管内の下端にＨ２ ガスとＯ２ ガスとを別個に
導入し、これを石英キャップ内に設けた燃焼部にて燃焼
させて水蒸気を発生し、この水蒸気をウエハの配列方向
に沿って上昇させつつ酸化処理を行なうようにした酸化
装置も提案されている。しかしながら、この場合には、
上記した燃焼部にてＨ２ ガスを燃焼させるようにして
いるので、例えば処理容器の下端では水蒸気リッチにな
り、そして、水蒸気が上昇するに従ってこれが消費され
て処理容器の上端では逆に水蒸気不足の傾向となるの
で、ウエハ面上に形成される酸化膜の厚さがウエハの支
持位置により大きく異なる場合が生じ、この酸化膜の厚
さの面間均一性が劣化する場合もあった。As an example of a wet oxidation treatment method, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-18727, H 2 gas and O 2 gas are separately introduced into a lower end of a vertical quartz reaction tube, and this is introduced. An oxidation apparatus has been proposed in which steam is generated by burning in a combustion section provided in a quartz cap, and the steam is raised along the arrangement direction of wafers to perform an oxidation process. However, in this case,
Since so as to burn the H 2 gas in the combustion section as described above, for example, the water vapor rich in the lower end of the processing container, and, water vapor shortage reversed in the upper end of which is consumed processing container according to the water vapor rises Because of this tendency, the thickness of the oxide film formed on the wafer surface may vary greatly depending on the position where the wafer is supported, and the uniformity of the thickness of the oxide film may be degraded.
【０００７】また、他の装置例として例えば特開昭５７
−１２３２号公報に開示されているように、横型のバッ
チ式の反応管内に複数の半導体ウエハを並べて設置し、
この反応管の一端側より、Ｏ２ ガスを導入したり、或
いはＯ２ ガスとＨ２ ガスとを同時に導入したりして、
減圧雰囲気化にて酸化膜を生成するようにした酸化装置
も提示されている。しかしながら、この従来装置例の場
合には、水素燃焼酸化法を用いて比較的高い圧力雰囲気
下にて成膜を行っていることから、水蒸気成分が反応の
主体となり、上述したように処理容器内のガス流の上流
側と下流側との間での水蒸気の濃度差が大きくなり過
ぎ、酸化膜の厚さの面間均一性が劣化する恐れがあっ
た。また更に、他の装置例として例えば米国特許第６０
３７２７３号に開示されているように、ランプ加熱によ
る枚葉式のプロセスチャンバ内に酸素ガスと水素ガスと
を供給し、これらの両ガスをプロセスチャンバ内に設置
した半導体ウエハ表面の近傍にて反応させて水蒸気を生
成し、この水蒸気でウエハ表面のシリコンを酸化させて
酸化膜を形成するようにした装置が示されている。Another example of the apparatus is disclosed in, for example,
As disclosed in JP-A-1232, a plurality of semiconductor wafers are arranged side by side in a horizontal batch-type reaction tube,
O 2 gas is introduced from one end of this reaction tube, or O 2 gas and H 2 gas are introduced simultaneously,
An oxidation apparatus that generates an oxide film in a reduced-pressure atmosphere has also been proposed. However, in the case of this conventional apparatus, since the film is formed under a relatively high pressure atmosphere using the hydrogen combustion oxidation method, the water vapor component becomes the main component of the reaction, and as described above, The difference in the concentration of water vapor between the upstream side and the downstream side of the gas flow becomes too large, and the uniformity of the thickness of the oxide film between the surfaces may be deteriorated. Still another example of the apparatus is disclosed in US Pat.
As disclosed in Japanese Patent No. 37273, oxygen gas and hydrogen gas are supplied into a single-wafer processing chamber by lamp heating, and these two gases react near the surface of a semiconductor wafer installed in the processing chamber. This shows an apparatus in which water vapor is generated to oxidize silicon on the wafer surface with the water vapor to form an oxide film.
【０００８】しかしながら、この装置例の場合には、ウ
エハから２０〜３０ｍｍ程度だけ離れたガス入口から酸
素ガスと水素ガスとをプロセスチャンバ内に導入し、半
導体ウエハ表面の近傍にてこれらの酸素ガスと水素ガス
とを反応させて水蒸気を発生させて、しかもプロセス圧
力も比較的高い領域で行うことから、膜厚の面内均一性
に劣る恐れが生ずる、といった問題があった。本発明
は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決す
べく創案されたものである。本発明の目的は、酸化レー
トをある程度高く維持しつつ、酸化膜の膜厚の面内均一
性と面間均一性の向上及び膜質の特性を向上させること
が可能な被処理体の酸化方法及び酸化装置を提供するこ
とにある。However, in the case of this apparatus example, oxygen gas and hydrogen gas are introduced into the process chamber from a gas inlet separated from the wafer by about 20 to 30 mm, and these oxygen gases are introduced near the surface of the semiconductor wafer. And hydrogen gas to react with each other to generate steam, and furthermore, in a region where the process pressure is relatively high, there is a problem that the in-plane uniformity of the film thickness may be inferior. The present invention has been devised in view of the above problems and effectively solving them. An object of the present invention is to provide a method for oxidizing an object to be processed which can improve the in-plane uniformity and inter-plane uniformity of the thickness of the oxide film and improve the characteristics of the film quality while maintaining the oxidation rate to a certain high level. An oxidizing device is provided.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】請求項１に規定する発明
は、処理容器内にて所定の温度になされた被処理体の表
面を酸化する酸化方法において、真空雰囲気下にて水酸
基活性種と酸素活性種とを主体として用いることにより
前記酸化を行なうようにしたものである。この場合、請
求項２に規定するように、前記酸素活性種と前記水酸基
活性種とを発生させるために、前記処理容器内に酸化性
ガスと還元性ガスとをそれぞれ異なるガス供給系より別
々に導入する。この場合、請求項３に規定するように、
例えば前記処理容器は所定の長さを有しており、この処
理容器内に前記被処理体は、所定のピッチで複数枚配列
されると共に、前記酸化性ガスと前記還元性ガスとを前
記被処理体の配列方向の一端側から導入して他端側に向
けて流すように構成する。According to the present invention, there is provided an oxidation method for oxidizing a surface of an object to be processed which has been heated to a predetermined temperature in a processing vessel. The oxidation is carried out by mainly using an oxygen active species. In this case, as described in claim 2, in order to generate the oxygen active species and the hydroxyl active species, an oxidizing gas and a reducing gas are separately supplied from the different gas supply systems in the processing container. Introduce. In this case, as defined in claim 3,
For example, the processing container has a predetermined length, and a plurality of the processing objects are arranged in the processing container at a predetermined pitch, and the oxidizing gas and the reducing gas are coated in the processing container. The processing body is configured to be introduced from one end side in the arrangement direction and flow toward the other end side.
【００１０】ここで、例えば請求項４に規定するよう
に、前記酸化性ガスと前記還元性ガスの前記処理容器内
に対する導入位置は、前記配列された被処理体の収容領
域よりも所定の距離だけ離間された位置である。この場
合、例えば請求項５に規定するように、前記所定の距離
は、前記配列された被処理体の収容領域における温度分
布に悪影響を与えないで、且つ前記導入された酸化性ガ
スと前記還元性ガスとの混合を十分に行い得る長さに設
定されている。従って、この所定の距離を設けることに
よって、被処理体の収容領域における温度分布に悪影響
を与えることを防止でき、また、酸化性ガスと還元性ガ
スとの混合も十分に行うことが可能となる。Here, for example, the introduction position of the oxidizing gas and the reducing gas into the processing container is a predetermined distance from the accommodation region of the arranged objects to be processed. It is a position separated only by. In this case, for example, as defined in claim 5, the predetermined distance does not adversely affect the temperature distribution in the accommodation region of the arranged workpieces, and the introduced oxidizing gas and the reduction The length is set so that mixing with the reactive gas can be sufficiently performed. Therefore, by providing this predetermined distance, it is possible to prevent the temperature distribution in the accommodation region of the object to be treated from being adversely affected, and to sufficiently mix the oxidizing gas and the reducing gas. .
【００１１】請求項６に規定するように、例えば前記所
定の距離は、略１００ｍｍ以上である。また、例えば請
求項７に規定するように、前記酸化性ガスはＯ２ とＮ
２ ＯとＮＯとＮＯ２ よりなる群から選択される１つ以
上のガスを含み、前記還元性ガスはＨ２ とＮＨ３ とＣ
Ｈ４ とＨＣｌよりなる群から選択される１つ以上のガ
スを含む。これにより、酸化レートをある程度高く維持
しつつ、酸化膜の面内均一性と膜質の特性を共に向上さ
せることが可能となる。[0011] For example, the predetermined distance is approximately 100 mm or more. The oxidizing gas may be O 2 and N 2.
And at least one gas selected from the group consisting of 2 O, NO and NO 2 , wherein the reducing gas is H 2 , NH 3 and C 2.
It includes one or more gases selected from H 4 and the group consisting of HCl. Thereby, it is possible to improve both the in-plane uniformity of the oxide film and the characteristics of the film quality while maintaining the oxidation rate to a certain high level.
【００１２】ここで請求項８に規定するように、前記真
空雰囲気の圧力は、１３３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）未満であ
る。また、例えば請求項９に規定するように、前記真空
雰囲気の圧力は、６．７Ｐａ（０．０５Ｔｏｒｒ）〜１
６．５Ｐａ（０．５Ｔｏｒｒ）の範囲内であるである。
また、請求項１０に規定するように、前記所定の温度
は、４００〜１１００℃の範囲内である。[0012] Here, the pressure of the vacuum atmosphere is less than 133 Pa (1 Torr). Further, for example, as defined in claim 9, the pressure of the vacuum atmosphere is 6.7 Pa (0.05 Torr) to 1
It is in the range of 6.5 Pa (0.5 Torr).
Further, as defined in claim 10, the predetermined temperature is in a range of 400 to 1100 ° C.
【００１３】請求項１１には規定する発明は、上記方法
発明を実施するための装置発明であり、被処理体に酸化
処理を施すために真空引き可能になされた処理容器と、
前記被処理体を支持するための支持手段と、前記被処理
体を加熱するための加熱手段と、前記処理容器内の雰囲
気を真空引きする真空排気系と、前記処理容器内に酸化
性ガスを供給するための酸化性ガス供給系と、この酸化
性ガス供給系とは別個に設けられて、前記処理容器内に
還元性ガスを供給するための還元性ガス供給系とを備え
ることを特徴とする被処理体の酸化装置である。この場
合、例えば請求項１２に規定するように、前記処理容器
は所定の長さを有しており、前記支持手段は前記被処理
体を所定のピッチで配列して複数枚支持すると共に、前
記酸化性ガス供給系と前記還元性ガス供給系とは前記処
理容器の一端側に接続されて他端側に向けて前記酸化性
ガスと前記還元性ガスとを流すように構成する。[0013] The invention defined in claim 11 is an apparatus invention for carrying out the above-mentioned method invention, and comprises: a processing container capable of being evacuated to perform an oxidation treatment on an object to be processed;
Supporting means for supporting the object to be processed, heating means for heating the object to be processed, a vacuum exhaust system for evacuating the atmosphere in the processing container, and oxidizing gas in the processing container. An oxidizing gas supply system for supplying, and a oxidizing gas supply system that is provided separately from the oxidizing gas supply system and includes a reducing gas supply system for supplying a reducing gas into the processing container. This is an apparatus for oxidizing an object to be processed. In this case, for example, as defined in claim 12, the processing container has a predetermined length, and the support means supports the plurality of objects to be processed arranged at a predetermined pitch, The oxidizing gas supply system and the reducing gas supply system are connected to one end of the processing container and configured to flow the oxidizing gas and the reducing gas toward the other end.
【００１４】また、例えば請求項１３に規定するよう
に、前記加熱手段は、前記酸化性ガスと前記還元性ガス
とを共に加熱するようになされている。また、例えば請
求項１４に規定するように、前記酸化性ガス供給系は酸
化性ガスノズルを有し、前記還元性ガス供給系は還元性
ガスノズルを有し、前記両ノズルのガス出口は、前記配
列された被処理体の収容領域よりも所定の距離だけ離間
された位置である。この場合、例えば請求項１５に規定
するように、前記所定の距離は、前記配列された被処理
体の収容領域における温度分布に悪影響を与えないで、
且つ前記導入された酸化性ガスと前記還元性ガスとの混
合を十分に行い得る長さに設定されている。Further, for example, the heating means is configured to heat both the oxidizing gas and the reducing gas. Further, for example, as defined in claim 14, the oxidizing gas supply system has an oxidizing gas nozzle, the reducing gas supply system has a reducing gas nozzle, and the gas outlets of both nozzles are arranged in the array. This is a position separated by a predetermined distance from the accommodated region of the object to be processed. In this case, for example, as defined in claim 15, the predetermined distance does not adversely affect the temperature distribution in the accommodation region of the arrayed processing objects,
In addition, the length is set so that the introduced oxidizing gas and the reducing gas can be sufficiently mixed.
【００１５】従って、この所定の距離を設けることによ
って、被処理体の収容領域における温度分布に悪影響を
与えることを防止でき、また、酸化性ガスと還元性ガス
との混合も十分に行うことが可能となる。請求項１６に
規定するように、例えば前記所定の距離は、略１００ｍ
ｍ以上である。Therefore, by providing the predetermined distance, it is possible to prevent the temperature distribution in the accommodation area of the object to be treated from being adversely affected, and to sufficiently mix the oxidizing gas and the reducing gas. It becomes possible. For example, the predetermined distance is approximately 100 m.
m or more.
【００１６】また、例えば請求項１７に規定するよう
に、前記酸化性ガス供給系は酸化性ガスノズルを有し、
前記還元性ガス供給系は還元性ガスノズルを有し、前記
両ノズルは前記処理容器内を他端側に向けて延びると共
に他端側に各ガス出口が位置されるようにしてもよい。
これによれば、両ガスはそれぞれのノズル内を流れる間
に十分に予熱されることになり、その分、両ガスの活性
化を促進させることが可能となる。また、例えば請求項
１８に規定するように、前記酸化性ガスノズルと前記還
元性ガスノズルの内、少なくともいずれか一方は、２系
統有しており、前記２系統のガスノズルの各ガス出口
は、前記被処理体の収容領域の上端側と下端側とにそれ
ぞれ位置されるようにしてもよい。これによれば、酸化
膜の膜厚の面内均一性と面間均一性の更なる向上及び膜
質の特性の更なる向上を図ることが可能となる。また、
請求項１９に規定するように、前記酸化性ガスはＯ２
とＮ２ ＯとＮＯとＮＯ２ よりなる群から選択される１
つ以上のガスを含み、前記還元性ガスはＨ２ とＮＨ３
とＣＨ４ とＨＣｌよりなる群から選択される１つ以上
のガスを含む。Also, for example, as set forth in claim 17, the oxidizing gas supply system has an oxidizing gas nozzle,
The reducing gas supply system may include a reducing gas nozzle, and the two nozzles may extend in the processing container toward the other end, and each gas outlet may be located at the other end.
According to this, both gases are sufficiently preheated while flowing through the respective nozzles, and accordingly, activation of both gases can be promoted. Further, for example, as defined in claim 18, at least one of the oxidizing gas nozzle and the reducing gas nozzle has two systems, and each gas outlet of the two systems of gas nozzles is You may make it each be located in the upper end side and the lower end side of the accommodation area of a process body. According to this, it is possible to further improve the in-plane uniformity and the inter-plane uniformity of the thickness of the oxide film and further improve the characteristics of the film quality. Also,
As defined in claim 19, the oxidizing gas is O 2
1 selected from the group consisting of N 2 O, NO and NO 2
One or more gases, wherein the reducing gases are H 2 and NH 3
It includes one or more gases selected from the CH 4 and the group consisting of HCl.
【００１７】[0017]
【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る被処理体の
酸化方法及び酸化装置の一実施例を添付図面に基づいて
詳述する。図１は本発明に係る成膜方法を実施するため
の被処理体の酸化装置の一例を示す構成図である。ここ
では酸化性ガスとして酸素（Ｏ２ ）を用い、還元性ガ
スとして水素（Ｈ２ ）を用いる場合を例にとって説明
する。この酸化装置２は、内筒４と外筒６とよりなる石
英製の２重管構造の縦型の所定の長さの処理容器８を有
している。上記内筒４内の処理空間Ｓには、被処理体を
保持するための支持手段としての石英製のウエハボート
１０が収容されており、このウエハボート１０には被処
理体としての半導体ウエハＷが所定のピッチで多段に保
持される。尚、このピッチは、一定の場合もあるし、ウ
エハ位置によって異なっている場合もある。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the method and apparatus for oxidizing an object to be processed according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of an apparatus for oxidizing an object to be processed for performing a film forming method according to the present invention. Here, a case where oxygen (O 2 ) is used as the oxidizing gas and hydrogen (H 2 ) is used as the reducing gas will be described as an example. The oxidizing apparatus 2 has a vertical processing vessel 8 having a double tube structure made of quartz and having an inner cylinder 4 and an outer cylinder 6 and having a predetermined length. The processing space S in the inner cylinder 4 accommodates a wafer boat 10 made of quartz as support means for holding the object to be processed, and the wafer boat 10 has a semiconductor wafer W as the object to be processed. Are held in multiple stages at a predetermined pitch. The pitch may be constant or may vary depending on the wafer position.
【００１８】この処理容器８の下方を開閉するためにキ
ャップ１２が設けられ、これには磁性流体シール１４を
介して貫通する回転軸１６が設けられる。そして、この
回転軸１６の上端に回転テーブル１８が設けられ、この
テーブル１８上に保温筒２０を設け、この保温筒２０上
に上記ウエハボート１０を載置している。そして、上記
回転軸１６は昇降可能なボートエレベータ２２のアーム
２４に取り付けられており、上記キャップ１２やウエハ
ボート１０等と一体的に昇降可能にしており、ウエハボ
ート１０は処理容器８内へその下方から挿脱可能になさ
れている。尚、ウエハボート１０を回転せずに、これを
固定状態としてもよい。上記処理容器８の下端開口部
は、例えばステンレス製のマニホールド２６が接合され
ており、このマニホールド２６には、流量制御された酸
化性ガスと還元ガスとを処理容器８内へ導入するための
酸化性ガス供給系２８と還元性ガス供給系３０がそれぞ
れ個別に設けられている。A cap 12 is provided for opening and closing the lower part of the processing vessel 8, and a cap 16 is provided on the cap 12 for passing therethrough through a magnetic fluid seal 14. A rotating table 18 is provided at the upper end of the rotating shaft 16, a heat retaining tube 20 is provided on the table 18, and the wafer boat 10 is mounted on the heat retaining tube 20. The rotating shaft 16 is attached to an arm 24 of a boat elevator 22 which can be moved up and down, and can be moved up and down integrally with the cap 12, the wafer boat 10 and the like. It can be inserted and removed from below. Incidentally, the wafer boat 10 may be fixed without rotating. The lower end opening of the processing container 8 is joined to a manifold 26 made of, for example, stainless steel. The manifold 26 has an oxidizing gas for introducing an oxidizing gas and a reducing gas whose flow rates are controlled into the processing container 8. The reducing gas supply system 28 and the reducing gas supply system 30 are separately provided.
【００１９】具体的には、まず、上記酸化性ガス供給系
２８は、上記マニホールド２６を貫通して設けられる酸
化性ガスノズル３２を有しており、このノズル３２には
途中に例えばマスフローコントローラのような流量制御
器３４を介設したガス供給路３６が接続される。そし
て、このガス供給路３６には、酸化性ガスとしてここで
は例えば酸素を貯留する酸化性ガス源３８が接続されて
いる。また、上記還元ガス供給源３０は、同様に上記マ
ニホールド２６を貫通して設けられる還元性ガスノズル
４０を有しており、このノズル４０には途中に例えばマ
スフローコントローラのような流量制御器４２を介設し
たガス供給路４４が接続される。そして、このガス供給
路４４には、還元性ガスとしてここでは例えば水素を貯
留する還元性ガス源４６が接続されている。More specifically, first, the oxidizing gas supply system 28 has an oxidizing gas nozzle 32 provided to penetrate the manifold 26. A gas supply path 36 provided with a suitable flow controller 34 is connected. The gas supply path 36 is connected to an oxidizing gas source 38 that stores, for example, oxygen as an oxidizing gas. The reducing gas supply source 30 also has a reducing gas nozzle 40 similarly penetrating the manifold 26, and the nozzle 40 is provided with a flow controller 42 such as a mass flow controller in the middle thereof. The provided gas supply path 44 is connected. The gas supply path 44 is connected to a reducing gas source 46 that stores, for example, hydrogen as a reducing gas.
【００２０】従って、上記各ノズル３２、４０より供給
された各ガスは、内筒４内の処理空間Ｓであるウエハの
収容領域を上昇して天井部で下方へ折り返し、そして内
筒４と外筒６との間隙内を流下して排出されることにな
る。また、外筒６の底部側壁には、排気口５０が設けら
れており、この排気口５０には、排気路５２に真空ポン
プ５４を介設してなる真空排気系５６が接続されてお
り、処理容器８内を真空引きするようになっている。こ
こで処理空間Ｓとしてのウエハの収容領域と各ガスの導
入位置との間の距離Ｈ１、具体的にはウエハの収容領域
の下端部、すなわちウエハボート１０の下端部と各ノズ
ル３２、４０の先端のガス出口との間の距離Ｈ１は所定
の距離だけ離間されている。このように距離Ｈ１を設け
た第１の理由は、この距離Ｈ１の長さを各ガスが上昇す
る間に、加熱ヒータ６２により加熱されてホットウォー
ル状態になさされた処理容器８からの放熱により、上記
各ガスを予備的に加熱させるためである。すなわち、一
般的にはウエハボート１０の長さ方向に沿った処理空間
Ｓの温度は精度良く略一定に維持されているが、もし、
例えば室温程度の各ガスをウエハボート１０の下部近傍
に導入すると、この部分における温度が低下して処理空
間Ｓ内の全体における温度分布に悪影響を与えるからで
ある。また、第２の理由は、距離Ｈ１の長さに亘って両
ガスが上昇する際に、これらの両ガスを良好に混合させ
るためである。Therefore, each gas supplied from each of the nozzles 32 and 40 rises in the wafer accommodating area which is the processing space S in the inner cylinder 4 and turns downward at the ceiling portion. The gas flows down in the gap with the cylinder 6 and is discharged. An exhaust port 50 is provided on the bottom side wall of the outer cylinder 6, and a vacuum exhaust system 56 having a vacuum pump 54 interposed in the exhaust path 52 is connected to the exhaust port 50. The inside of the processing container 8 is evacuated. Here, the distance H1 between the wafer storage area as the processing space S and the introduction position of each gas, specifically, the lower end of the wafer storage area, that is, the lower end of the wafer boat 10 and the nozzles 32, 40 The distance H1 between the tip and the gas outlet is separated by a predetermined distance. The first reason for providing the distance H1 as described above is that the length of the distance H1 is increased by the heat radiation from the processing vessel 8 which is heated by the heater 62 and brought into a hot wall state while each gas rises. This is for preliminarily heating the above gases. That is, in general, the temperature of the processing space S along the length direction of the wafer boat 10 is maintained with high accuracy and substantially constant.
This is because, for example, when each gas at about room temperature is introduced near the lower portion of the wafer boat 10, the temperature in this portion is lowered, which adversely affects the temperature distribution in the entire processing space S. The second reason is that when the two gases rise over the length of the distance H1, the two gases are mixed well.
【００２１】従って、上記距離Ｈ１は、ウエハの収容領
域（処理空間Ｓ）における温度分布に悪影響を与えない
で、且つ導入された酸化性ガスと還元性ガスとの混合を
十分に行う得る長さ、例えば１００ｍｍ以上、好ましく
は３００ｍｍ以上に設定する。尚、本実施例の場合は、
距離Ｈ１は３５０ｍｍ程度に設定されている。また、処
理容器８の外周には、断熱層６０が設けられており、こ
の内側には、加熱手段として加熱ヒータ６２が設けられ
て内側に位置するウエハＷを所定の温度に加熱するよう
になっている。ここで、処理容器８の全体の大きさは、
例えば成膜すべきウエハＷのサイズを８インチ、ウエハ
ボート１０に保持されるウエハ枚数を１５０枚程度（製
品ウエハを１３０枚程度、ダミーウエハ等を２０枚程
度）とすると、内筒４の直径は略２６０〜２７０ｍｍ程
度、外筒６の直径は略２７５〜２８５ｍｍ程度、処理容
器８の高さは略１２８０ｍｍ程度である。Accordingly, the distance H1 is set to a length that does not adversely affect the temperature distribution in the wafer accommodating region (processing space S) and allows sufficient mixing of the introduced oxidizing gas and reducing gas. For example, it is set to 100 mm or more, preferably 300 mm or more. In the case of this embodiment,
Distance H1 is set to about 350 mm. A heat insulating layer 60 is provided on the outer periphery of the processing container 8, and a heater 62 is provided as a heating means inside the heat insulating layer 60, so that the wafer W positioned inside is heated to a predetermined temperature. ing. Here, the overall size of the processing container 8 is
For example, if the size of the wafer W to be formed is 8 inches and the number of wafers held in the wafer boat 10 is about 150 (about 130 product wafers, about 20 dummy wafers, etc.), the diameter of the inner cylinder 4 is The diameter of the outer cylinder 6 is about 275 to 285 mm, and the height of the processing container 8 is about 1280 mm.
【００２２】また、ウエハＷのサイズが１２インチの場
合には、ウエハボート１０に保持されるウエハ枚数が２
５〜５０枚程度の場合もあり、この時、内筒４の直径は
略３８０〜４２０ｍｍ程度、外筒６の直径は略４４０〜
５００ｍｍ程度、処理容器８の高さは略８００ｍｍ程度
である。そして、ウエハボート１０の高さＨ２は、ウエ
ハ枚数に依存し、例えば２００〜１０００ｍｍ程度の範
囲内となる。尚、これらの数値は単に一例を示したに過
ぎない。尚、図中、６４はキャップ１２とマニホールド
２６との間をシールするＯリング等のシール部材であ
り、６６はマニホールド２６と外筒６の下端部との間を
シールするＯリング等のシール部材である。When the size of the wafer W is 12 inches, the number of wafers held in the wafer boat 10 is 2
In some cases, the diameter of the inner cylinder 4 is approximately 380 to 420 mm, and the diameter of the outer cylinder 6 is approximately 440 to 400.
The height of the processing container 8 is about 800 mm, and about 500 mm. The height H2 of the wafer boat 10 depends on the number of wafers and is, for example, in the range of about 200 to 1000 mm. Note that these numerical values are merely examples. In the drawing, reference numeral 64 denotes a sealing member such as an O-ring that seals between the cap 12 and the manifold 26, and 66 denotes a sealing member such as an O-ring that seals between the manifold 26 and the lower end of the outer cylinder 6. It is.
【００２３】次に、以上のように構成された酸化装置を
用いて行なわれる本発明方法について説明する。まず、
未処理の多数枚の半導体ウエハＷをウエハボート１０に
所定のピッチで多段に保持させ、この状態でボートエレ
ベータ２２を上昇駆動することにより、ウエハボート１
０を処理容器８内へその下方より挿入し、処理容器８内
を密閉する。この処理容器８内は予め予熱されており、
また、例えば半導体ウエハＷの表面は酸化対象となる単
結晶膜、多結晶膜、金属膜、金属酸化膜等が前工程にて
形成されている。また、単結晶のシリコンウエハ自体の
表面を酸化する場合もある。上述のようにウエハＷが挿
入されたならば、加熱ヒータ６２への供給電圧を増加し
てウエハＷを所定のプロセス温度まで昇温すると共に、
真空排気系５６により処理容器８内を真空引きする。Next, the method of the present invention which is performed using the oxidizing apparatus configured as described above will be described. First,
A large number of unprocessed semiconductor wafers W are held on the wafer boat 10 in multiple stages at a predetermined pitch, and in this state, the boat elevator 22 is driven up, whereby the wafer boat 1
0 is inserted into the processing container 8 from below, and the inside of the processing container 8 is sealed. The inside of the processing container 8 is preheated in advance,
Further, for example, on the surface of the semiconductor wafer W, a single crystal film, a polycrystalline film, a metal film, a metal oxide film, and the like to be oxidized are formed in a previous step. In addition, the surface of the single crystal silicon wafer itself may be oxidized. When the wafer W is inserted as described above, the supply voltage to the heater 62 is increased to raise the temperature of the wafer W to a predetermined process temperature,
The inside of the processing container 8 is evacuated by the evacuation system 56.
【００２４】そして、これと同時に酸化性ガス供給系２
８の酸化性ガスノズル３２から流量制御された酸素を処
理容器８内へ導入すると共に、還元性ガス供給系３０の
還元性ガスノズル４０から流量制御された水素を処理容
器８内へ導入する。このように、処理容器８内へ別々に
導入された酸素と水素はこの処理容器８内を上昇しつつ
ウエハＷの直近で水素の燃焼反応を生じて、ウエハ表面
を酸化することになる。この時の酸化プロセス条件は、
酸化対象膜が単結晶シリコン、或いは多結晶シリコンの
時にはウエハ温度が４００〜１１００℃の範囲内、好ま
しくは下層の素子の耐熱性等を考慮して４００〜９００
℃の範囲内、圧力は１３３Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）未満、好
ましくは濃度分布を考慮して６．７Ｐａ（０．０５Ｔｏ
ｒｒ）〜６６．５Ｐａ（０．５Ｔｏｒｒ）の範囲内であ
る。また、ガス流量は酸素ガスが１ｓｃｃｍ〜１０リッ
トル／ｍｉｎの範囲内、水素ガスが１ｓｃｃｍ〜５リッ
トル／ｍｉｎの範囲内である。これにより、酸化レート
をある程度高く維持しつつ、酸化膜の面内均一性と膜質
の特性とを共に大幅に向上させることが可能となる。At the same time, the oxidizing gas supply system 2
The oxygen whose flow rate is controlled is introduced into the processing vessel 8 from the oxidizing gas nozzle 32 of FIG. 8, and the hydrogen whose flow rate is controlled is introduced into the processing vessel 8 from the reducing gas nozzle 40 of the reducing gas supply system 30. As described above, the oxygen and hydrogen separately introduced into the processing container 8 cause a combustion reaction of hydrogen near the wafer W while ascending in the processing container 8, thereby oxidizing the wafer surface. The oxidation process conditions at this time are:
When the film to be oxidized is monocrystalline silicon or polycrystalline silicon, the wafer temperature is in the range of 400 to 1100 ° C., preferably 400 to 900 in consideration of the heat resistance of the underlying device.
Within the range of ° C., the pressure is less than 133 Pa (1 Torr), preferably 6.7 Pa (0.05 Torr) in consideration of the concentration distribution.
rr) to 66.5 Pa (0.5 Torr). The gas flow rate is in the range of 1 sccm to 10 liter / min for oxygen gas and in the range of 1 sccm to 5 liter / min for hydrogen gas. Thereby, it is possible to greatly improve both the in-plane uniformity of the oxide film and the characteristics of the film quality while maintaining the oxidation rate to a certain high level.
【００２５】このように、減圧雰囲気下にて水素と酸素
とを別々に処理容器８内へ導入することにより、ウエハ
Ｗの直近にて以下のような水素の燃焼反応が進行すると
考えられる。尚、下記の式中において＊印を付した化学
記号はその活性種を表す。 Ｈ２ ＋Ｏ２ → Ｈ＊＋ＨＯ２ Ｏ２ ＋Ｈ＊ → ＯＨ＊＋Ｏ＊ Ｈ２ ＋Ｏ＊ → Ｈ＊＋ＯＨ＊ Ｈ２ ＋ＯＨ＊ → Ｈ＊＋Ｈ２ ＯAs described above, by separately introducing hydrogen and oxygen into the processing chamber 8 under a reduced-pressure atmosphere, it is considered that the following hydrogen combustion reaction proceeds in the immediate vicinity of the wafer W. In the following formulas, the chemical symbols marked with * indicate the active species. H 2 + O 2 → H * + HO 2 O 2 + H * → OH * + O * H 2 + O * → H * + OH * H 2 + OH * → H * + H 2 O
【００２６】このように、Ｈ２ 及びＯ２ を別々に処理
容器８内に導入すると、水素の燃焼反応過程中において
Ｏ＊（酸素活性種）とＯＨ＊（水酸基活性種）とＨ２
Ｏ（水蒸気）が発生し、これらによりウエハ表面の酸化
が行なわれる。この場合、酸化膜の膜質の特性や膜厚の
面内均一性及び面間均一性が改善された理由は、特に上
記Ｏ＊とＯＨ＊の両活性種が大きく作用するものと考え
られる。換言すれば、上述のような従来方法よりはプロ
セス圧力が遥かに低い真空雰囲気下にて酸化処理を行な
うようにしたので、Ｈ２ ガスとＯ２ ガスが処理容器８
内を上昇しつつ上記した一連の化学反応式で示す反応が
徐々に進むので、ウエハＷのどの高さ位置においても過
不足のない状態でＨ２ Ｏが存在するような状態とな
り、このため酸化反応がウエハＷのどの高さ位置におい
ても略均等に行われ、この結果、特に膜厚の面間均一性
も向上させることが可能となる。すなわち、上述のよう
にプロセス圧力を１３３Ｐａ未満に設定して従来方法よ
りもかなり低く設定することにより、酸素と水素基の活
性種の寿命が共に長くなり、従って、この活性種が高さ
Ｈ２の処理空間Ｓに沿って流れる際に途中であまり消滅
することなく、酸化反応に寄与しつつ上昇することにな
り、よって膜厚の面間均一性も向上する。As described above, when H 2 and O 2 are separately introduced into the processing vessel 8, O * (oxygen active species), OH * (hydroxyl active species), H 2
O (water vapor) is generated, and these oxidize the wafer surface. In this case, the reason why the characteristics of the film quality of the oxide film and the in-plane uniformity and the inter-plane uniformity of the film thickness have been improved is considered to be that both the active species O * and OH * have a large effect. In other words, since the oxidation treatment is performed in a vacuum atmosphere in which the process pressure is much lower than that of the conventional method as described above, the H 2 gas and the O 2 gas are stored in the processing vessel 8.
The reaction shown by the above-mentioned series of chemical reaction formulas gradually proceeds while moving up the inside of the wafer W, so that H 2 O exists in a state where there is no excess or deficiency at any height position of the wafer W. The reaction is performed almost uniformly at any height position of the wafer W, and as a result, it is possible to improve the uniformity of the film thickness particularly between the surfaces. That is, as described above, by setting the process pressure to less than 133 Pa and setting it to be considerably lower than that of the conventional method, both the lifetimes of the active species of oxygen and hydrogen are extended, and therefore, this active species has a height H2. When flowing along the processing space S, it does not disappear so much in the middle and rises while contributing to the oxidation reaction, and thus the uniformity of the film thickness between planes is also improved.
【００２７】また、ここではＨ２ ガスとＯ２ ガスとを
直接的に処理空間Ｓに供給するのではなく、その下端部
より距離Ｈ１だけ離れた所に供給するようにしているの
で、両ガスが距離Ｈ１の長さを上昇する間に、両ガスが
十分に混合され、また、この距離Ｈ１の長さを上昇する
間に、加熱ヒータ６２により、或いは加熱ヒータ６２に
より加熱されてホットウォール状態になった処理容器８
からの熱により予備加熱されるので、これらの両ガスの
活性化を促進することができる。In this case, the H 2 gas and the O 2 gas are not supplied directly to the processing space S, but are supplied to a place separated from the lower end by a distance H1. While the gas rises the length of the distance H1, the two gases are sufficiently mixed, and while the gas rises the length of the distance H1, the gas is heated by the heater 62 or is heated by the heater 62 to form a hot wall state. Processing container 8
Since the preheating is performed by the heat from the above, activation of both of these gases can be promoted.
【００２８】ここで、本発明方法とドライ酸化処理方法
による従来方法とを用いてシリコン膜を酸化してシリコ
ン酸化膜（ＳｉＯ２ ）をそれぞれ形成し、その膜質の
特性について検討したので、その評価結果について説明
する。図２は本発明方法と従来方法（ドライ酸化処理方
法）とを用いた酸化処理により形成したＳｉＯ２ 膜の
故障率特性を示すグラフである。ここでは各ＳｉＯ２膜
に０．０５アンペア／ｃｍ２ の電流を強制的に流した
時に９０％の素子が破壊されるまでに要した時間を計測
している。このグラフから明らかなように、従来方法
（ドライ酸化処理方法）により形成したＳｉＯ２ 膜
は、９０％破壊までに６秒程度を要したが、本発明方法
により形成したＳｉＯ２ 膜は、９０％破壊までに５０
秒程度も要し、本発明方法によるＳｉＯ２ 膜が耐圧性
及び信頼性に優れており、膜質が良好であることが判明
した。尚、グラフ中において、９０％破壊までの総電荷
量は、従来方法によるＳｉＯ２膜は０．２５クーロン／
ｃｍ２ であり、本発明方法によるＳｉＯ２ 膜は２．３
５クーロン／ｃｍ２ であった。Here, the silicon film was oxidized to form a silicon oxide film (SiO 2 ) by using the method of the present invention and the conventional method of the dry oxidation method, and the characteristics of the film quality were examined. The results will be described. FIG. 2 is a graph showing the failure rate characteristics of the SiO 2 film formed by the oxidation treatment using the method of the present invention and the conventional method (dry oxidation treatment method). Here, the time required until 90% of the devices are destroyed when a current of 0.05 amps / cm 2 is forcibly applied to each SiO 2 film is measured. As is clear from this graph, while the SiO 2 film formed by the conventional method (dry oxidation treatment method) required about 6 seconds to break down by 90%, the SiO 2 film formed by the method of the present invention required 90%. 50 before destruction
It took about seconds, and it was found that the SiO 2 film according to the method of the present invention was excellent in pressure resistance and reliability, and had good film quality. In the graph, the total charge amount up to 90% destruction is 0.25 coulomb / cm for the SiO 2 film according to the conventional method.
cm 2 , and the SiO 2 film obtained by the method of the present invention is 2.3.
It was 5 coulombs / cm 2 .
【００２９】次に、本発明方法と従来方法として外部燃
焼方式によるウェット酸化処理方法（常圧）を用いてシ
リコン膜を酸化してシリコン酸化膜（ＳｉＯ２ ）をそ
れぞれ形成し、この時の膜厚の面内均一性について検討
したので、その評価結果について説明する。図３は本発
明方法と従来方法（外部燃焼方式による常圧ウェット酸
化処理）とを用いた酸化処理により形成したＳｉＯ２
膜の膜厚差（最大値と最小値の差）の分布を示すグラフ
である。この時のプロセス条件は、本発明方法の場合は
プロセス温度が８５０℃、プロセス圧力が２６．６Ｐａ
（０．２Ｔｏｒｒ）、Ｏ２ガス流量が０．１リットル／
ｍｉｎ、Ｈ２ ガス流量が０．２リットル／ｍｉｎであ
る。従来方法の場合はプロセス温度が８５０℃、プロセ
ス圧力が９５７６０Ｐａ（７２０Ｔｏｒｒ：略常圧）、
Ｏ２ ガス流量が０．６リットル／ｍｉｎ、Ｈ２ ガス流
量が０．６リットル／ｍｉｎ、Ｎ２ 希釈ガスが２０リ
ットル／ｍｉｎである。また、膜厚は共に１〜４ｎｍだ
け酸化させた。Next, a silicon oxide film (SiO 2 ) is formed by oxidizing the silicon film using a wet oxidation treatment method (normal pressure) using an external combustion method as a method of the present invention and a conventional method. Since the in-plane uniformity of the thickness was examined, the evaluation result will be described. FIG. 3 shows SiO 2 formed by an oxidation treatment using the method of the present invention and a conventional method (normal pressure wet oxidation treatment by an external combustion method).
4 is a graph showing a distribution of a film thickness difference (a difference between a maximum value and a minimum value) of the film. The process conditions at this time are as follows: in the case of the method of the present invention, the process temperature is 850 ° C., and the process pressure is 26.6 Pa.
(0.2 Torr), O 2 gas flow rate is 0.1 liter /
min, H 2 gas flow rate is 0.2 l / min. In the case of the conventional method, the process temperature is 850 ° C., the process pressure is 95760 Pa (720 Torr: approximately normal pressure),
The O 2 gas flow rate is 0.6 L / min, the H 2 gas flow rate is 0.6 L / min, and the N 2 dilution gas is 20 L / min. The thickness of each film was oxidized by 1 to 4 nm.
【００３０】このグラフから明らかなように、酸化膜の
厚さによらず、従来方法による酸化膜の膜厚のウエハ面
内のバラツキはかなり大きいのに対して、本発明方法に
よる酸化膜の膜厚のウエハ面内のバラツキはかなり小さ
い。この各膜厚差の値を平均した結果、従来方法の場合
には０．０６６ｎｍであったが、本発明方法の場合には
０．０４７ｎｍであり、本発明方法の場合の方が膜厚の
面内均一性を大幅に改善できることが判明した。また、
ここで酸化のために処理容器内で水蒸気を直接導入する
ようにした従来方法（水蒸気導入）の場合と本発明方法
の場合の酸化レートについて検討を行ったので、その評
価結果について説明する。図４は酸化時間と酸化膜の厚
さとの関係を示すグラフである。このプロセス条件は、
プロセス温度が８５０℃、プロセス圧力が９３Ｐａ
（０．７Ｔｏｒｒ）、Ｈ２ ガスの流量が１００ｃｃ、
Ｏ２ ガスの流量が６００ｃｃである。このグラフから
明らかなように、同一の酸化時間を比較した場合、本発
明方法の方が、従来方法の場合よりも１０倍以上膜厚が
厚くなっており、従って、従来方法と比較して本発明方
法の方が１０倍以上も成膜レートが高く、その分、スル
ープットも高くできることが判明した。As is apparent from this graph, the variation in the thickness of the oxide film according to the conventional method in the wafer surface is considerably large irrespective of the thickness of the oxide film. Variations in the plane of the thick wafer are fairly small. As a result of averaging the values of the respective film thickness differences, the value was 0.066 nm in the case of the conventional method, but was 0.047 nm in the case of the method of the present invention, and was smaller in the case of the method of the present invention. It has been found that the in-plane uniformity can be greatly improved. Also,
Here, the oxidation rate in the case of the conventional method (steam introduction) in which steam was directly introduced into the processing vessel for oxidation and the case of the method of the present invention were examined, and the evaluation results will be described. FIG. 4 is a graph showing the relationship between the oxidation time and the thickness of the oxide film. This process condition
Process temperature 850 ° C, process pressure 93Pa
(0.7 Torr), the flow rate of H 2 gas is 100 cc,
The flow rate of the O 2 gas is 600 cc. As is clear from this graph, when the same oxidation time is compared, the film thickness of the method of the present invention is 10 times or more greater than that of the conventional method. It has been found that the method of the present invention has a film formation rate that is 10 times or more higher and that the throughput can be increased accordingly.
【００３１】また、次に、酸化膜の厚さのプロセス圧力
に対する依存性について検討したので、その評価結果に
ついて説明する。図５は酸化膜の膜厚及びこの面内均一
性のプロセス圧力に対する依存性を示すグラフである。
図６は図５に示す場合よりもより圧力が小さい領域も含
めて酸化膜の膜厚及びこの面内均一性のプロセス圧力に
対する依存性を示すグラフである。尚、図５に示す膜厚
のグラフには、面間均一性を併記してある。ここでグラ
フ中においてＴＯＰはウエハボートの上段に位置したウ
エハを示し、ＣＴＲはウエハボートの中段に位置したウ
エハを示し、ＢＴＭはウエハボートの下段に位置したウ
エハを示す。また、プロセス条件は、図５及び図６
（Ａ）ではプロセス温度が９００℃、Ｈ２ ガス流量が
０．６リットル／ｍｉｎ、Ｏ２ ガス流量が１．２リッ
トル／ｍｉｎ、プロセス時間は６０分である。図６
（Ｂ）ではプロセス温度が８５０℃、Ｈ２ ガス流量が
０．０５リットル／ｍｉｎ、Ｏ２ ガス流量が０．１リ
ットル／ｍｉｎ、プロセス時間は３分である。Next, the dependence of the thickness of the oxide film on the process pressure was examined, and the evaluation results will be described. FIG. 5 is a graph showing the dependence of the oxide film thickness and the in-plane uniformity on the process pressure.
FIG. 6 is a graph showing the dependence of the oxide film thickness and the in-plane uniformity on the process pressure including the region where the pressure is smaller than that in the case shown in FIG. In addition, the graph of the film thickness shown in FIG. 5 also shows the inter-surface uniformity. In the graph, TOP indicates a wafer positioned at the upper stage of the wafer boat, CTR indicates a wafer positioned at the middle stage of the wafer boat, and BTM indicates a wafer positioned at the lower stage of the wafer boat. The process conditions are shown in FIGS.
In (A), the process temperature is 900 ° C., the H 2 gas flow rate is 0.6 liter / min, the O 2 gas flow rate is 1.2 liter / min, and the process time is 60 minutes. FIG.
In (B), the process temperature is 850 ° C., the H 2 gas flow rate is 0.05 liter / min, the O 2 gas flow rate is 0.1 liter / min, and the process time is 3 minutes.
【００３２】まず、図５に示すグラフから明らかなよう
に、膜厚の面内均一性及び面間均一性ともに、プロセス
圧力が低くなる程向上している。そして、今後、酸化プ
ロセスにおいて必要になると予測される数値、すなわち
面内均一性が略±０．８％で、且つ面間均一性が略±６
％を満足するには、プロセス圧力を１３３Ｐａ（１Ｔｏ
ｒｒ）よりも低く設定する必要があることが判明した。
また、図６（Ａ）は図５にて説明したと全く同じプロセ
ス条件で酸化膜を形成した時のプロセス圧力と膜厚との
関係を示しており、異なる点は図６（Ａ）に示すグラフ
では圧力が６７Ｐａ（０．５Ｔｏｒｒ）においても成膜
処理を行った点である。このように図５に示すグラフと
図６（Ａ）に示すグラフは圧力６７Ｐａの部分を除いて
ほとんど同じ状態となっているので再現性にも優れてい
る点が判明した。図５及び図６（Ａ）では膜厚を１２ｎ
ｍ程度形成する場合を説明しているが、今後予定される
もっと薄い膜厚の場合及び圧力が６７Ｐａ（０．５Ｔｏ
ｒｒ）以下の部分における評価を図６（Ｂ）に示す。First, as is clear from the graph shown in FIG. 5, both the in-plane uniformity and the inter-plane uniformity of the film thickness improve as the process pressure decreases. The numerical values expected to be required in the oxidation process in the future, that is, the in-plane uniformity is approximately ± 0.8%, and the inter-plane uniformity is approximately ± 6%.
%, The process pressure is set to 133 Pa (1 To
It was found that it was necessary to set it lower than rr).
FIG. 6A shows a relationship between a process pressure and a film thickness when an oxide film is formed under exactly the same process conditions as described with reference to FIG. 5, and FIG. 6A shows a different point. The graph shows that the film forming process was performed even at a pressure of 67 Pa (0.5 Torr). As described above, since the graph shown in FIG. 5 and the graph shown in FIG. 6A are almost in the same state except for the part where the pressure is 67 Pa, it has been found that the reproducibility is excellent. 5 and 6A, the film thickness is 12 n.
Although the case of forming about m is explained, the case of a thinner film and a pressure of 67 Pa (0.5 To
rr) The evaluation in the following portions is shown in FIG.
【００３３】図６（Ｂ）においては目標膜厚は、図５及
び図６（Ａ）に示す膜厚１２ｎｍの１／６である２ｎｍ
の厚さである。このグラフから明らかなように、圧力
６．７Ｐａ（０．０５Ｔｏｒｒ）〜６６．５Ｐａ（０．
５Ｔｏｒｒ）の範囲に亘って、膜厚は略２ｎｍ程度であ
り、しかも、ＴＯＰ、ＣＴＲ、ＢＴＭ間でも膜厚の差は
ほとんど生じていない。従って、膜厚が２ｎｍ程度に非
常に薄い場合でも、膜厚の面内均一性及び面間均一性を
共に高く維持できることが判明した。また、圧力範囲も
６．７Ｐａ（０．０５Ｔｏｒｒ）〜６６．５Ｐａ（０．
５Ｔｏｒｒ）の範囲内で、膜厚の面内均一性及び面間均
一性を共により高く維持できることが判明した。In FIG. 6B, the target film thickness is 2 nm which is 1/6 of the film thickness 12 nm shown in FIGS. 5 and 6A.
Is the thickness. As is clear from this graph, the pressure is from 6.7 Pa (0.05 Torr) to 66.5 Pa (0.
Over a range of 5 Torr), the film thickness is about 2 nm, and there is almost no difference in film thickness between TOP, CTR, and BTM. Therefore, it has been found that even when the film thickness is as thin as about 2 nm, both the in-plane uniformity and the inter-plane uniformity of the film thickness can be maintained high. Also, the pressure range is from 6.7 Pa (0.05 Torr) to 66.5 Pa (0.
It was found that within the range of 5 Torr), both the in-plane uniformity and the inter-plane uniformity of the film thickness can be maintained higher.
【００３４】このように、より低いプロセス圧力領域で
膜厚の面内及び面間均一性をより高く維持できる理由
は、上述したような極めて低い圧力領域では、処理容器
８内にて発生したＯ２ ガスとＨ２ ガスの活性種の寿命
が十分に長くなってこれが処理空間Ｓに沿って流れる際
に処理空間Ｓの全体に亘って略均一な濃度分布になるか
らであると考えられる。尚、酸化レートについては、Ｈ
２ ガスとＯ２ ガスとの流量比を変えたり、或いはそれ
ぞれのガスに、Ｎ２ ガスやＡｒガスやＨｅガス等の不
活性ガスを希釈ガスとして混入させることにより、その
酸化レートを適宜変更することもできる。As described above, the reason why the in-plane and inter-plane uniformity of the film thickness can be maintained higher in the lower process pressure region is that the O generated in the processing vessel 8 in the extremely low pressure region as described above. This is considered to be because the lifetime of the active species of the 2 gas and the H 2 gas is sufficiently long, and when the active species flows along the processing space S, the concentration distribution becomes substantially uniform throughout the entire processing space S. The oxidation rate is H
The oxidation rate is appropriately changed by changing the flow ratio of the 2 gas and the O 2 gas, or by mixing an inert gas such as an N 2 gas, an Ar gas, or a He gas into each gas as a diluting gas. You can also.
【００３５】また、ここでは処理容器８が２重管構造の
酸化装置について説明したが、本発明は単管構造の処理
装置にも適用することができる。この場合、図７に示す
ように処理容器の上端側から下端側に向けてガスを流す
ようにしてもよい。すなわち、図７は単管構造の酸化装
置の一例を示している。尚、この図７において図１に示
した装置の構成部分と同一構成部分については同一符号
を付して説明を省略する。Although the description has been given of the oxidation apparatus in which the processing vessel 8 has a double pipe structure, the present invention can be applied to a processing apparatus having a single pipe structure. In this case, as shown in FIG. 7, the gas may flow from the upper end to the lower end of the processing container. That is, FIG. 7 shows an example of an oxidation device having a single tube structure. In FIG. 7, the same components as those of the apparatus shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
【００３６】すなわち、この酸化装置にあっては、図１
に示す内筒４（図１参照）をなくし、外筒６を処理容器
８として単管構造としている。そして、排気口５０をマ
ニホールド２６に設けると共に、酸化性ガス供給系２８
の酸化性ガスノズル３２と還元性ガス供給系３０の還元
性ガスノズル４０とを処理容器８の天井部に設けてい
る。そして、この各ノズル３２、４０からそれぞれ導入
したＯ２ ガスとＨ２ ガスとを処理容器８内を下方へ流
下させつつ前述したようにＨ２ ガスを燃焼させてウエ
ハＷを酸化させ、このガスを排気口５０から真空引きす
るようにしている。また、図８に示すように、単管構造
の処理容器８の天井部に上部排気口７０を設け、そし
て、酸化性ガスと還元性ガスは、処理容器８の下部に設
けた各ノズル３２、４０から導入させるようにしてもよ
い。That is, in this oxidizing apparatus, FIG.
The inner cylinder 4 (see FIG. 1) shown in FIG. An exhaust port 50 is provided in the manifold 26 and the oxidizing gas supply system 28
The oxidizing gas nozzle 32 and the reducing gas nozzle 40 of the reducing gas supply system 30 are provided on the ceiling of the processing container 8. Then, the O 2 gas and the H 2 gas introduced from the respective nozzles 32 and 40 are caused to flow downward in the processing vessel 8 to burn the H 2 gas as described above, thereby oxidizing the wafer W. Is evacuated from the exhaust port 50. As shown in FIG. 8, an upper exhaust port 70 is provided at the ceiling of the processing vessel 8 having a single-tube structure, and the oxidizing gas and the reducing gas are supplied to the respective nozzles 32 provided at the lower part of the processing vessel 8. 40 may be introduced.
【００３７】更には、図９に示すように、マニホールド
２６に挿通させた各ノズル３２、４０を、単管構造の処
理容器８の内壁に沿って処理容器８の上端まで延ばして
この容器天井部に各ガス出口３２ａ、４０ａを位置させ
る。そして、この容器天井部の各ガス出口３２ａ、４０
ａから導入されたＯ２ ガスとＨ２ ガスは活性化されて
流下し、容器下部に設けた排気口５０から排気される。Further, as shown in FIG. 9, the nozzles 32 and 40 inserted through the manifold 26 are extended to the upper end of the processing vessel 8 along the inner wall of the processing vessel 8 having a single pipe structure, and the container ceiling is Are located at the gas outlets 32a and 40a. And each gas outlet 32a, 40 of this container ceiling part
The O 2 gas and H 2 gas introduced from a are activated and flow down, and are exhausted from an exhaust port 50 provided at the lower part of the container.
【００３８】この実施例によれば、容器壁に沿って延び
る各ノズル３２、４０内を各ガスが流れる際に、このガ
スが、加熱ヒータ６２やこの加熱ヒータ６２によって加
熱されてホットウォール状態となった処理容器８の壁面
から十分に予備加熱されることになるので、両ガスの活
性種をより効率よく形成することが可能となる。また、
上記各実施例では、酸化性ガスノズル３２と還元性ガス
ノズル４０とをそれぞれ１系統のみ設けた場合について
説明したが、これに限定されず、これら２種類のガスノ
ズル３２、４０の内、少なくともいずれか一方を２系統
設け、この２系統設けたガスノズルのガス出口を、ウエ
ハの収容領域の上端側と下端側とにそれぞれ位置させる
ようにしてもよい。図１０はこのような酸化装置のまた
更に他の一例を示す図である。この図１０では図９に示
す装置例をベースとして改良した装置を示しているの
で、図９において示した構成部品については同一参照符
号を付している。According to this embodiment, when each gas flows in each of the nozzles 32 and 40 extending along the container wall, the gas is heated by the heater 62 or the heater 62 to be in a hot wall state. Since the preheating is sufficiently performed from the wall surface of the processing container 8, active species of both gases can be formed more efficiently. Also,
In each of the above embodiments, the case where only one system is provided for each of the oxidizing gas nozzle 32 and the reducing gas nozzle 40 has been described. However, the present invention is not limited to this, and at least one of these two types of gas nozzles 32 and 40 is provided. May be provided in two systems, and the gas outlets of the gas nozzles provided in the two systems may be located at the upper end side and the lower end side of the wafer storage area, respectively. FIG. 10 is a view showing still another example of such an oxidation apparatus. Since FIG. 10 shows an improved device based on the device example shown in FIG. 9, the same reference numerals are given to the components shown in FIG.
【００３９】図示するように、上記第１系統の酸化性ガ
スノズル３２及び還元性ガスノズル４０に連結される各
ガス供給路３６、４４を途中で分岐させて、それぞれ第
２の系統の酸化性ガスノズル７０及び還元性ガスノズル
７２を設けている。尚、これらの第２の系統の各ガスノ
ズル７０、７２に対して、それぞれ個別のマスフローコ
ントローラを設けて個別に供給ガス量を制御するように
してもよい。そして、上記第２の系統の両ガスノズル７
０、７２は、処理容器８の下端に連結されるマニホール
ド２６に貫通させて設けられており、上記ガスノズル７
０、７２のそれぞれのガス出口７０ａ、７２ａは、処理
容器８内のウエハボート１０の下端よりも所定の距離だ
け下方に、すなわちウエハの収容領域の下端側にそれぞ
れ位置されている。As shown in the figure, the gas supply passages 36 and 44 connected to the oxidizing gas nozzle 32 and the reducing gas nozzle 40 of the first system are branched in the middle, and the oxidizing gas nozzles 70 of the second system are respectively branched. And a reducing gas nozzle 72. In addition, an individual mass flow controller may be provided for each of the gas nozzles 70 and 72 of the second system to individually control the supply gas amount. Then, both gas nozzles 7 of the second system are used.
The gas nozzles 0 and 72 are provided so as to penetrate the manifold 26 connected to the lower end of the processing container 8.
The gas outlets 70a and 72a of the wafers 0 and 72 are located at a predetermined distance below the lower end of the wafer boat 10 in the processing container 8, that is, at the lower end side of the wafer storage area.
【００４０】従って、Ｏ２ ガスとＨ２ ガスは、処理容
器８内の天井部に設けた各ガス出口３２ａ、４０ａから
供給されるのみならず、処理容器８内の下部に設けた各
ガス出口７０ａ、７２ａからもそれぞれ供給されること
になる。この結果、ウエハの収容領域内に保持されてい
る各ウエハには、十分な量の水蒸気成分が過不足なく供
給されることになるので、酸化膜の膜厚の面内均一性と
面間均一性を更に向上できるのみならず、膜質特性も、
更に向上させることができる。ここでは、酸化性ガスノ
ズルと還元性ガスノズルの両方を２系統設けた場合を例
にとって説明したが、上記両ガスノズルの内の、いずれ
か一方のみを２系統設けるようにしてもよい。また、こ
こでは図９に示す酸化装置に２系統のガスノズルを設け
た場合を例にとって説明したが、これに限定されず、図
１、図７、図８に示す各酸化装置に上記したような２系
統のガスノズルを設けるようにしてもよい。この場合、
ウエハの収容領域の上端側と下端側にそれぞれのガス出
口を位置させるのは上述した通りである。Accordingly, the O 2 gas and the H 2 gas are supplied not only from the gas outlets 32a and 40a provided on the ceiling portion of the processing vessel 8 but also from the gas outlets provided on the lower portion within the processing vessel 8. 70a and 72a respectively. As a result, a sufficient amount of water vapor component is supplied to each wafer held in the wafer accommodating region without excess or deficiency. Not only can the properties be further improved,
It can be further improved. Here, the case where both the oxidizing gas nozzle and the reducing gas nozzle are provided in two systems has been described as an example. However, only one of the two gas nozzles may be provided in two systems. Further, here, the case where two gas nozzles are provided in the oxidizing apparatus shown in FIG. 9 has been described as an example. However, the present invention is not limited to this case, and the oxidizing apparatus shown in FIGS. Two systems of gas nozzles may be provided. in this case,
As described above, the respective gas outlets are located at the upper end side and the lower end side of the wafer storage area.
【００４１】尚、以上の実施例では酸化性ガスとしてＯ
２ ガスを用い、還元性ガスとしてＨ２ ガスを用いた場
合を例にとって説明したが、酸化性ガスとしてはＯ
２ 、Ｎ ２ Ｏ、ＮＯ、ＮＯ２ よりなる群から選択され
る１つ以上のガスを用いることができ、また、還元性ガ
スとしてはＨ２ 、ＮＨ３ 、ＣＨ４ 、ＨＣｌよりなる
群から選択される１つ以上のガスを用いることができ
る。この場合にも、ウエハ表面の酸化反応には、前述し
たように還元性ガスの燃焼過程に生ずる酸素活性種と水
酸基活性種が主として寄与することになる。また、ガス
としてＯ２ やＨ２ 以外の上記ガスを用いた場合にも、
ウエハ温度及びプロセス圧力などのプロセス条件は前述
のようにＯ２ とＨ２ とを用いた場合と略同様に設定す
ればよい。In the above embodiment, O is used as the oxidizing gas.
2 Gas and H as reducing gas2 A place using gas
As described above, the oxidizing gas is O
2 , N 2 O, NO, NO2 Selected from the group consisting of
One or more gases can be used, and
H2 , NH3 , CH4 Consisting of HCl
One or more gases selected from the group can be used
You. Also in this case, the oxidation reaction on the wafer surface is as described above.
As described above, oxygen active species and water generated during the combustion process of reducing gas
The acid group active species will mainly contribute. Also gas
As O2 And H2 When using the above gases other than
Process conditions such as wafer temperature and process pressure are described above.
Like O2 And H2 The setting is almost the same as when using
Just do it.
【００４２】また、本発明方法は上述したような一度に
多数枚の半導体ウエハについて酸化処理できるバッチ式
の酸化装置に限定されず、処理容器内の載置台（支持手
段）に半導体ウエハを載置して加熱手段としてランプ加
熱或いはヒータ加熱により一枚ずつ酸化処理する枚葉式
の酸化装置にも適用することができる。また、被処理体
としては、半導体ウエハに限定されず、ＬＣＤ基板、ガ
ラス基板等にも適用することができる。Further, the method of the present invention is not limited to the batch type oxidizing apparatus which can oxidize a large number of semiconductor wafers at a time as described above, but mounts the semiconductor wafer on a mounting table (support means) in a processing vessel. Further, the present invention can be applied to a single-wafer type oxidizing apparatus in which the sheet is oxidized one by one by lamp heating or heater heating as a heating means. The object to be processed is not limited to a semiconductor wafer, but can be applied to an LCD substrate, a glass substrate, and the like.
【００４３】[0043]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の被処理体
の酸化方法及び酸化装置によれば、次のように優れた作
用効果を発揮することができる。酸化レートをある程度
高く維持しつつ、酸化膜の膜厚の面内均一性と面間均一
性の向上及び膜質の特性の向上を図ることができる。As described above, according to the method and apparatus for oxidizing an object to be processed of the present invention, the following excellent effects can be obtained. It is possible to improve the in-plane uniformity and the inter-plane uniformity of the thickness of the oxide film and the characteristics of the film quality while maintaining the oxidation rate to a certain high level.
【図１】本発明に係る成膜方法を実施するための被処理
体の酸化装置の一例を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram illustrating an example of an apparatus for oxidizing an object to be processed for performing a film forming method according to the present invention.
【図２】本発明方法と従来方法（ドライ酸化処理方法）
とを用いた酸化処理により形成したＳｉＯ２ 膜の故障
率特性を示すグラフである。FIG. 2 shows a method of the present invention and a conventional method (dry oxidation treatment method).
5 is a graph showing a failure rate characteristic of an SiO 2 film formed by an oxidation process using the method of FIG.
【図３】本発明方法と従来方法（外部燃焼方式による常
圧ウェット酸化処理）とを用いた酸化処理により形成し
たＳｉＯ２ 膜の膜厚差（最大値と最小値の差）の分布
を示すグラフである。FIG. 3 shows a distribution of a film thickness difference (difference between a maximum value and a minimum value) of an SiO 2 film formed by an oxidation treatment using the method of the present invention and a conventional method (atmospheric pressure wet oxidation treatment by an external combustion method). It is a graph.
【図４】酸化時間と酸化膜の厚さとの関係を示すグラフ
である。FIG. 4 is a graph showing a relationship between an oxidation time and a thickness of an oxide film.
【図５】酸化膜の膜厚及びこの面内均一性のプロセス圧
力に対する依存性を示すグラフである。FIG. 5 is a graph showing the dependence of the thickness of the oxide film and the in-plane uniformity on the process pressure.
【図６】図５に示す場合よりもより圧力が小さい領域も
含めて酸化膜の膜厚及びこの面内均一性のプロセス圧力
に対する依存性を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing the dependence of the thickness of the oxide film and the in-plane uniformity on the process pressure including the region where the pressure is smaller than the case shown in FIG. 5;
【図７】単管構造の酸化装置の一例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an example of an oxidation device having a single tube structure.
【図８】単管構造の酸化装置の他の一例を示す図であ
る。FIG. 8 is a view showing another example of the oxidation apparatus having a single tube structure.
【図９】単管構造の酸化装置の更に他の一例を示す図で
ある。FIG. 9 is a view showing still another example of the oxidation apparatus having a single tube structure.
【図１０】酸化装置のまた更に他の一例を示す図であ
る。FIG. 10 is a view showing still another example of the oxidizing apparatus.
２ 成膜装置 ４ 内筒 ６ 外筒 ８ 処理容器 １２ 支持手段（ウエハボート） ２８ 酸化性ガス供給系 ３０ 還元性ガス供給系 ３２ 酸化性ガスノズル ３８ 酸化性ガス源 ４０ 還元性ガスノズル ４６ 還元性ガス源 ５６ 真空排気系 ６２ 加熱ヒータ（加熱手段） Ｗ 半導体ウエハ（被処理体） 2 Film forming apparatus 4 Inner cylinder 6 Outer cylinder 8 Processing vessel 12 Support means (wafer boat) 28 Oxidizing gas supply system 30 Reducing gas supply system 32 Oxidizing gas nozzle 38 Oxidizing gas source 40 Reducing gas nozzle 46 Reducing gas source 56 Vacuum exhaust system 62 Heater (heating means) W Semiconductor wafer (workpiece)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 梅澤 好太 東京都港区赤坂五丁目３番６号 ＴＢＳ放 送センター東京エレクトロン株式会社内 Ｆターム(参考） 5F045 AA20 AB32 AC11 AC12 AC13 AD08 AD09 AD10 AD11 AD12 AD13 AD14 AD15 AE17 AE19 AF03 BB02 BB16 DP19 DQ05 5F058 BC02 BF54 BF55 BF56 BF60 BF63 BG02 BJ01 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Kota Umezawa 5-3-6 Akasaka, Minato-ku, Tokyo TBS Transmission Center Tokyo Electron Limited F-term (reference) 5F045 AA20 AB32 AC11 AC12 AC13 AD08 AD09 AD10 AD11 AD12 AD13 AD14 AD15 AE17 AE19 AF03 BB02 BB16 DP19 DQ05 5F058 BC02 BF54 BF55 BF56 BF60 BF63 BG02 BJ01
Claims (19)
処理体の表面を酸化する酸化方法において、真空雰囲気
下にて水酸基活性種と酸素活性種とを主体として用いる
ことにより前記酸化を行なうようにしたことを特徴とす
る被処理体の酸化方法。1. An oxidation method for oxidizing a surface of an object to be processed which has been heated to a predetermined temperature in a processing vessel, wherein the oxidation is carried out by mainly using a hydroxyl active species and an oxygen active species in a vacuum atmosphere. A method for oxidizing an object to be processed, wherein the method is performed.
発生させるために、前記処理容器内に酸化性ガスと還元
性ガスとをそれぞれ異なるガス供給系より別々に導入す
るようにしたことを特徴とする請求項１記載の被処理体
の酸化方法。2. The method according to claim 1, wherein the oxidizing gas and the reducing gas are separately introduced from different gas supply systems into the processing container in order to generate the oxygen active species and the hydroxyl active species. The method for oxidizing an object to be processed according to claim 1.
り、この処理容器内に前記被処理体は、所定のピッチで
複数枚配列されると共に、前記酸化性ガスと前記還元性
ガスとを前記被処理体の配列方向の一端側から導入して
他端側に向けて流すように構成したことを特徴とする請
求項１または２記載の被処理体の酸化方法。3. The processing container has a predetermined length. In the processing container, a plurality of the processing objects are arranged at a predetermined pitch, and the oxidizing gas and the reducing gas are arranged. 3. The method for oxidizing an object to be processed according to claim 1, wherein the first object and the second object are introduced from one end in the arrangement direction of the object and flow toward the other end.
処理容器内に対する導入位置は、前記配列された被処理
体の収容領域よりも所定の距離だけ離間された位置であ
ることを特徴とする請求項３記載の被処理体の酸化方
法。4. The introduction position of the oxidizing gas and the reducing gas into the processing container is a position separated by a predetermined distance from a storage area of the arranged processed objects. The method for oxidizing an object to be processed according to claim 3.
理体の収容領域における温度分布に悪影響を与えない
で、且つ前記導入された酸化性ガスと前記還元性ガスと
の混合を十分に行い得る長さに設定されていることを特
徴とする請求項４記載の被処理体の酸化方法。5. The predetermined distance does not adversely affect the temperature distribution in the accommodation region of the arranged objects to be processed, and sufficiently mixes the introduced oxidizing gas and the reducing gas. 5. The method for oxidizing an object to be processed according to claim 4, wherein the length is set to a value that can be performed.
あることを特徴とする請求項５記載の被処理体の酸化方
法。6. The method according to claim 5, wherein the predetermined distance is approximately 100 mm or more.
とＮＯ２ よりなる群から選択される１つ以上のガスを
含み、前記還元性ガスはＨ２ とＮＨ３ とＣＨ４とＨＣ
ｌよりなる群から選択される１つ以上のガスを含むこと
を特徴とする請求項２乃至６のいずれかに記載の被処理
体の酸化方法。7. The oxidizing gas includes O 2 , N 2 O and NO.
And one or more gases selected from the group consisting of NO 2 and NO 2 , wherein the reducing gas is H 2 , NH 3 , CH 4 and HC
The method for oxidizing an object to be processed according to any one of claims 2 to 6, further comprising one or more gases selected from the group consisting of l.
（１Ｔｏｒｒ）未満であることを特徴とする請求項１乃
至７のいずれかに記載の被処理体の酸化方法。8. The pressure of the vacuum atmosphere is 133 Pa.
The method for oxidizing an object to be processed according to any one of claims 1 to 7, wherein the temperature is less than (1 Torr).
（０．０５Ｔｏｒｒ）〜１６．５Ｐａ（０．５Ｔｏｒ
ｒ）の範囲内であることを特徴とする請求項８記載の被
処理体の酸化方法。9. The pressure of the vacuum atmosphere is 6.7 Pa.
(0.05 Torr) to 16.5 Pa (0.5 Torr)
The method for oxidizing an object to be processed according to claim 8, wherein the value is within the range of r).
℃の範囲内であることを特徴とする請求項１乃至９のい
ずれかに記載の被処理体の酸化方法。10. The predetermined temperature is 400 to 1100.
The method for oxidizing an object to be processed according to any one of claims 1 to 9, wherein the temperature is in the range of ° C.
引き可能になされた処理容器と、前記被処理体を支持す
るための支持手段と、前記被処理体を加熱するための加
熱手段と、前記処理容器内の雰囲気を真空引きする真空
排気系と、前記処理容器内に酸化性ガスを供給するため
の酸化性ガス供給系と、この酸化性ガス供給系とは別個
に設けられて、前記処理容器内に還元性ガスを供給する
ための還元性ガス供給系とを備えることを特徴とする被
処理体の酸化装置。11. A processing container which can be evacuated so as to perform an oxidation treatment on an object to be processed, supporting means for supporting the object to be processed, and heating means for heating the object to be processed. A vacuum exhaust system for evacuating the atmosphere in the processing container, an oxidizing gas supply system for supplying an oxidizing gas into the processing container, and the oxidizing gas supply system are provided separately, An apparatus for oxidizing an object to be processed, comprising: a reducing gas supply system for supplying a reducing gas into the processing container.
り、前記支持手段は前記被処理体を所定のピッチで配列
して複数枚支持すると共に、前記酸化性ガス供給系と前
記還元性ガス供給系とは前記処理容器の一端側に接続さ
れて他端側に向けて前記酸化性ガスと前記還元性ガスと
を流すように構成したことを特徴とする請求項１１記載
の被処理体の酸化装置。12. The processing container has a predetermined length, and the supporting means supports the plurality of processing objects arranged at a predetermined pitch and supports the oxidizing gas supply system and the reduction apparatus. 12. The processing target according to claim 11, wherein the oxidizing gas and the reducing gas are connected to one end of the processing container and flow the oxidizing gas and the reducing gas toward the other end. Body oxidizer.
記還元性ガスとを共に加熱するようになされていること
を特徴とする請求項１２記載の被処理体の酸化装置。13. The apparatus according to claim 12, wherein the heating unit heats both the oxidizing gas and the reducing gas.
ズルを有し、前記還元性ガス供給系は還元性ガスノズル
を有し、前記両ノズルのガス出口は、前記配列された被
処理体の収容領域よりも所定の距離だけ離間された位置
であることを特徴とする請求項１２または１３記載の被
処理体の酸化装置。14. The oxidizing gas supply system has an oxidizing gas nozzle, the reducing gas supply system has a reducing gas nozzle, and the gas outlets of both nozzles accommodate the arranged workpieces. 14. The apparatus for oxidizing an object to be processed according to claim 12, wherein the apparatus is located at a position separated by a predetermined distance from the region.
処理体の収容領域における温度分布に悪影響を与えない
で、且つ前記導入された酸化性ガスと前記還元性ガスと
の混合を十分に行い得る長さに設定されていることを特
徴とする請求項１４記載の被処理体の酸化装置。15. The predetermined distance does not adversely affect the temperature distribution in the storage area of the arranged objects to be processed, and sufficiently mixes the introduced oxidizing gas and the reducing gas. 15. The apparatus for oxidizing an object to be processed according to claim 14, wherein the apparatus is set to a length that can be performed.
であることを特徴とする請求項１５記載の被処理体の酸
化装置。16. The apparatus according to claim 15, wherein the predetermined distance is approximately 100 mm or more.
ズルを有し、前記還元性ガス供給系は還元性ガスノズル
を有し、前記両ノズルは前記処理容器内を他端側に向け
て延びると共に他端側に各ガス出口が位置されることを
特徴とする請求項１２または１３記載の被処理体の酸化
装置。17. The oxidizing gas supply system has an oxidizing gas nozzle, the reducing gas supply system has a reducing gas nozzle, and both nozzles extend toward the other end in the processing container. 14. The apparatus for oxidizing an object to be processed according to claim 12, wherein each gas outlet is located at the other end.
スノズルの内、少なくともいずれか一方は、２系統有し
ており、前記２系統のガスノズルの各ガス出口は、前記
被処理体の収容領域の上端側と下端側とにそれぞれ位置
されることを特徴とする請求項１４乃至１７のいずれか
に記載の被処理体の酸化装置。18. At least one of the oxidizing gas nozzle and the reducing gas nozzle has two systems, and each gas outlet of the two systems of gas nozzles has an upper end of an accommodation area of the object to be processed. The apparatus for oxidizing an object to be processed according to any one of claims 14 to 17, wherein the apparatus is located on the side and the lower end, respectively.
ＯとＮＯ２ よりなる群から選択される１つ以上のガス
を含み、前記還元性ガスはＨ２ とＮＨ３ とＣＨ ４ と
ＨＣｌよりなる群から選択される１つ以上のガスを含む
ことを特徴とする請求項７乃至１８のいずれかに記載の
被処理体の酸化装置。19. The oxidizing gas may be O2 And N2 O and N
O and NO2 One or more gases selected from the group consisting of
And the reducing gas is H2 And NH3 And CH 4 When
Including one or more gases selected from the group consisting of HCl
The method according to any one of claims 7 to 18, wherein
Oxidation equipment for the object to be processed.
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