JPH11186255A - シリコン酸化膜の形成方法 - Google Patents
シリコン酸化膜の形成方法Info
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- JPH11186255A JPH11186255A JP32360297A JP32360297A JPH11186255A JP H11186255 A JPH11186255 A JP H11186255A JP 32360297 A JP32360297 A JP 32360297A JP 32360297 A JP32360297 A JP 32360297A JP H11186255 A JPH11186255 A JP H11186255A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】シリコン層の表面にシリコン酸化膜を形成する
際のシリコン層の表面に荒れ（凹凸）が発生することを
防止でき、且つ、シリコン層の表面にドライ酸化膜を形
成することなく、特性の優れたシリコン酸化膜を形成す
る方法を提供する。 【解決手段】シリコン酸化膜の形成方法は、シリコン層
の表面からシリコン原子が脱離しない雰囲気温度にて、
湿式ガスを用いた酸化法によって該シリコン層の表面に
シリコン酸化膜の形成を開始し、湿式ガスを用いた酸化
法によって、所望の厚さになるまでシリコン酸化膜を形
成する。
際のシリコン層の表面に荒れ（凹凸）が発生することを
防止でき、且つ、シリコン層の表面にドライ酸化膜を形
成することなく、特性の優れたシリコン酸化膜を形成す
る方法を提供する。 【解決手段】シリコン酸化膜の形成方法は、シリコン層
の表面からシリコン原子が脱離しない雰囲気温度にて、
湿式ガスを用いた酸化法によって該シリコン層の表面に
シリコン酸化膜の形成を開始し、湿式ガスを用いた酸化
法によって、所望の厚さになるまでシリコン酸化膜を形
成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体装置
の製造におけるシリコン酸化膜の形成方法に関する。
の製造におけるシリコン酸化膜の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えばＭＯＳ型半導体装置の製造におい
ては、シリコン酸化膜から成るゲート酸化膜をシリコン
半導体基板の表面に形成する必要がある。また、薄膜ト
ランジスタ（ＴＦＴ）の製造においても、絶縁性基板の
上に設けられたシリコン層の表面にシリコン酸化膜から
成るゲート酸化膜を形成する必要がある。このようなシ
リコン酸化膜は、半導体装置の信頼性を担っているとい
っても過言ではない。従って、シリコン酸化膜には、常
に、高い絶縁破壊耐圧及び長期信頼性が要求される。
ては、シリコン酸化膜から成るゲート酸化膜をシリコン
半導体基板の表面に形成する必要がある。また、薄膜ト
ランジスタ（ＴＦＴ）の製造においても、絶縁性基板の
上に設けられたシリコン層の表面にシリコン酸化膜から
成るゲート酸化膜を形成する必要がある。このようなシ
リコン酸化膜は、半導体装置の信頼性を担っているとい
っても過言ではない。従って、シリコン酸化膜には、常
に、高い絶縁破壊耐圧及び長期信頼性が要求される。
【０００３】例えばＭＯＳ型半導体装置を製造する場
合、従来、ゲート酸化膜を成膜する前に、ＮＨ4ＯＨ／
Ｈ2Ｏ2水溶液で洗浄し更にＨＣｌ／Ｈ2Ｏ2水溶液で洗浄
するというＲＣＡ洗浄によりシリコン半導体基板の表面
を洗浄し、その表面から微粒子や金属不純物を除去す
る。ところで、ＲＣＡ洗浄を行うと、シリコン半導体基
板の表面は洗浄液と反応し、厚さ０．５〜１ｎｍ程度の
シリコン酸化膜（以下、かかるシリコン酸化膜を単に酸
化膜と呼ぶ）が形成される。かかる酸化膜の膜厚は不均
一であり、しかも、酸化膜中には洗浄液成分が残留す
る。そこで、フッ化水素酸水溶液にシリコン半導体基板
を浸漬して、かかる酸化膜を除去し、更に純水で薬液成
分を除去する。これによって、大部分が水素で終端さ
れ、極一部がフッ素で終端されたシリコン半導体基板の
表面を得ることができる。尚、このような工程によっ
て、大部分が水素で終端され、極一部がフッ素で終端さ
れたシリコン半導体基板の表面を得ることを、本明細書
では、シリコン半導体基板の表面を露出させると表現す
る。その後、かかるシリコン半導体基板をシリコン酸化
膜形成装置の処理室（酸化炉）に搬入して、シリコン半
導体基板の表面にシリコン酸化膜を形成する。
合、従来、ゲート酸化膜を成膜する前に、ＮＨ4ＯＨ／
Ｈ2Ｏ2水溶液で洗浄し更にＨＣｌ／Ｈ2Ｏ2水溶液で洗浄
するというＲＣＡ洗浄によりシリコン半導体基板の表面
を洗浄し、その表面から微粒子や金属不純物を除去す
る。ところで、ＲＣＡ洗浄を行うと、シリコン半導体基
板の表面は洗浄液と反応し、厚さ０．５〜１ｎｍ程度の
シリコン酸化膜（以下、かかるシリコン酸化膜を単に酸
化膜と呼ぶ）が形成される。かかる酸化膜の膜厚は不均
一であり、しかも、酸化膜中には洗浄液成分が残留す
る。そこで、フッ化水素酸水溶液にシリコン半導体基板
を浸漬して、かかる酸化膜を除去し、更に純水で薬液成
分を除去する。これによって、大部分が水素で終端さ
れ、極一部がフッ素で終端されたシリコン半導体基板の
表面を得ることができる。尚、このような工程によっ
て、大部分が水素で終端され、極一部がフッ素で終端さ
れたシリコン半導体基板の表面を得ることを、本明細書
では、シリコン半導体基板の表面を露出させると表現す
る。その後、かかるシリコン半導体基板をシリコン酸化
膜形成装置の処理室（酸化炉）に搬入して、シリコン半
導体基板の表面にシリコン酸化膜を形成する。
【０００４】シリコン酸化膜形成装置としては、ゲート
酸化膜の薄膜化及び基板の大口径化に伴い、石英製の処
理室（酸化炉）を水平に保持した横型方式から垂直に保
持した縦型方式のシリコン酸化膜形成装置への移行が進
んでいる。これは、縦型方式のシリコン酸化膜形成装置
の方が、横型方式のシリコン酸化膜形成装置よりも、基
板の大口径化に対処し易いばかりか、シリコン半導体基
板を処理室に搬入する際の大気の巻き込みによって生成
するシリコン酸化膜（以下、かかるシリコン酸化膜を自
然酸化膜と呼ぶ）を低減することができるからである。
しかしながら、縦型方式のシリコン酸化膜形成装置を用
いる場合であっても、２ｎｍ厚程度の自然酸化膜がシリ
コン半導体基板の表面に形成されてしまう。自然酸化膜
には大気中の不純物が多く含まれており、ゲート酸化膜
の薄膜化においては自然酸化膜の存在を無視することが
できない。そのため、（１）シリコン酸化膜形成装置に
配設された基板搬入出部に大量の窒素ガスを流して窒素
ガス雰囲気とする方法（窒素ガスパージ方式）、（２）
一旦、基板搬入出部内を真空とした後、窒素ガス等の不
活性ガスで基板搬入出部内を置換して大気を排除する方
法（真空ロードロック方式）等を採用し、出来る限り自
然酸化膜の形成を抑制する方法が提案されている。
酸化膜の薄膜化及び基板の大口径化に伴い、石英製の処
理室（酸化炉）を水平に保持した横型方式から垂直に保
持した縦型方式のシリコン酸化膜形成装置への移行が進
んでいる。これは、縦型方式のシリコン酸化膜形成装置
の方が、横型方式のシリコン酸化膜形成装置よりも、基
板の大口径化に対処し易いばかりか、シリコン半導体基
板を処理室に搬入する際の大気の巻き込みによって生成
するシリコン酸化膜（以下、かかるシリコン酸化膜を自
然酸化膜と呼ぶ）を低減することができるからである。
しかしながら、縦型方式のシリコン酸化膜形成装置を用
いる場合であっても、２ｎｍ厚程度の自然酸化膜がシリ
コン半導体基板の表面に形成されてしまう。自然酸化膜
には大気中の不純物が多く含まれており、ゲート酸化膜
の薄膜化においては自然酸化膜の存在を無視することが
できない。そのため、（１）シリコン酸化膜形成装置に
配設された基板搬入出部に大量の窒素ガスを流して窒素
ガス雰囲気とする方法（窒素ガスパージ方式）、（２）
一旦、基板搬入出部内を真空とした後、窒素ガス等の不
活性ガスで基板搬入出部内を置換して大気を排除する方
法（真空ロードロック方式）等を採用し、出来る限り自
然酸化膜の形成を抑制する方法が提案されている。
【０００５】そして、処理室（酸化炉）内を不活性ガス
雰囲気とした状態で、シリコン半導体基板を処理室（酸
化炉）に搬入し、次いで、処理室（酸化炉）内を酸化性
雰囲気に切り替え、シリコン半導体基板を熱処理するこ
とでゲート酸化膜を形成する。ゲート酸化膜の形成に
は、高温に保持された処理室内に高純度の水蒸気を導入
することによってシリコン半導体基板の表面を熱酸化す
る方法（湿式酸化法）が採用されており、高純度の乾燥
酸素ガスによってシリコン半導体基板表面を酸化する方
法（乾式酸化法）よりも、電気的信頼性の高いゲート酸
化膜を形成することができる。この湿式酸化法の１つ
に、水素ガスを酸素ガスと高温で混合し、燃焼させるこ
とによって生成した水蒸気をシリコン酸化膜の形成に用
いるパイロジェニック酸化法（水素ガス燃焼酸化法とも
呼ばれる）があり、多く採用されている。通常、このパ
イロジェニック酸化法においては、処理室（酸化炉）の
外部に設けられ、そして７００〜９００゜Ｃに保持され
た燃焼室内に酸素ガスを供給し、その後、燃焼室内に水
素ガスを供給して、高温中で水素ガスを燃焼させる。こ
れによって得られた水蒸気を酸化種として用いる。
雰囲気とした状態で、シリコン半導体基板を処理室（酸
化炉）に搬入し、次いで、処理室（酸化炉）内を酸化性
雰囲気に切り替え、シリコン半導体基板を熱処理するこ
とでゲート酸化膜を形成する。ゲート酸化膜の形成に
は、高温に保持された処理室内に高純度の水蒸気を導入
することによってシリコン半導体基板の表面を熱酸化す
る方法（湿式酸化法）が採用されており、高純度の乾燥
酸素ガスによってシリコン半導体基板表面を酸化する方
法（乾式酸化法）よりも、電気的信頼性の高いゲート酸
化膜を形成することができる。この湿式酸化法の１つ
に、水素ガスを酸素ガスと高温で混合し、燃焼させるこ
とによって生成した水蒸気をシリコン酸化膜の形成に用
いるパイロジェニック酸化法（水素ガス燃焼酸化法とも
呼ばれる）があり、多く採用されている。通常、このパ
イロジェニック酸化法においては、処理室（酸化炉）の
外部に設けられ、そして７００〜９００゜Ｃに保持され
た燃焼室内に酸素ガスを供給し、その後、燃焼室内に水
素ガスを供給して、高温中で水素ガスを燃焼させる。こ
れによって得られた水蒸気を酸化種として用いる。
【０００６】パイロジェニック酸化法に基づきシリコン
酸化膜を形成するための縦型方式のシリコン酸化膜形成
装置の概念図を図１３に示す。この縦型方式のシリコン
酸化膜形成装置は、垂直方向に保持された石英製の二重
管構造の処理室１０と、処理室１０へ水蒸気及び／ガス
を導入するためのガス導入部１２と、処理室１０から水
蒸気及び／ガスを排気するガス排気部１３と、ＳｉＣか
ら成る円筒状の均熱管１６を介して処理室１０内を所定
の雰囲気温度に保持するためのヒータ１４と、基板搬入
出部２０と、基板搬入出部２０へ窒素ガス等の不活性ガ
スを導入するためのガス導入部２１と、基板搬入出部２
０からガスを排気するガス排気部２２と、処理室１０と
基板搬入出部２０とを仕切るシャッター１５と、シリコ
ン半導体基板を処理室１０内に搬入出するためのエレベ
ータ機構２３から構成されている。エレベータ機構２３
には、シリコン半導体基板を載置するための石英ボート
２４が取り付けられている。また、燃焼室３０に供給さ
れた水素ガスを酸素ガスと、燃焼室３０内で高温にて混
合し、燃焼させることによって、水蒸気を生成させる。
かかる水蒸気は、配管３１、ガス流路１１及びガス導入
部１２を介して処理室１０内に導入される。尚、ガス流
路１１は、二重管構造の処理室１０の内壁及び外壁の間
の空間に相当する。
酸化膜を形成するための縦型方式のシリコン酸化膜形成
装置の概念図を図１３に示す。この縦型方式のシリコン
酸化膜形成装置は、垂直方向に保持された石英製の二重
管構造の処理室１０と、処理室１０へ水蒸気及び／ガス
を導入するためのガス導入部１２と、処理室１０から水
蒸気及び／ガスを排気するガス排気部１３と、ＳｉＣか
ら成る円筒状の均熱管１６を介して処理室１０内を所定
の雰囲気温度に保持するためのヒータ１４と、基板搬入
出部２０と、基板搬入出部２０へ窒素ガス等の不活性ガ
スを導入するためのガス導入部２１と、基板搬入出部２
０からガスを排気するガス排気部２２と、処理室１０と
基板搬入出部２０とを仕切るシャッター１５と、シリコ
ン半導体基板を処理室１０内に搬入出するためのエレベ
ータ機構２３から構成されている。エレベータ機構２３
には、シリコン半導体基板を載置するための石英ボート
２４が取り付けられている。また、燃焼室３０に供給さ
れた水素ガスを酸素ガスと、燃焼室３０内で高温にて混
合し、燃焼させることによって、水蒸気を生成させる。
かかる水蒸気は、配管３１、ガス流路１１及びガス導入
部１２を介して処理室１０内に導入される。尚、ガス流
路１１は、二重管構造の処理室１０の内壁及び外壁の間
の空間に相当する。
【０００７】図１３に示した縦型方式のシリコン酸化膜
形成装置を使用した、パイロジェニック酸化法に基づく
従来のシリコン酸化膜の形成方法の概要を、図１３、図
６７〜図６９を参照して、以下、説明する。
形成装置を使用した、パイロジェニック酸化法に基づく
従来のシリコン酸化膜の形成方法の概要を、図１３、図
６７〜図６９を参照して、以下、説明する。
【０００８】［工程−１０］配管３２、燃焼室３０、配
管３１、ガス流路１１及びガス導入部１２を介して処理
室１０へ窒素ガスを導入し、処理室１０内を窒素ガス雰
囲気とし、且つ、均熱管１６を介してヒータ１４によっ
て処理室１０内の雰囲気温度を７００〜８００゜Ｃに保
持する。尚、この状態においては、シャッター１５は閉
じておく（図６７の（Ａ）参照）。基板搬入出部２０は
大気に解放された状態である。
管３１、ガス流路１１及びガス導入部１２を介して処理
室１０へ窒素ガスを導入し、処理室１０内を窒素ガス雰
囲気とし、且つ、均熱管１６を介してヒータ１４によっ
て処理室１０内の雰囲気温度を７００〜８００゜Ｃに保
持する。尚、この状態においては、シャッター１５は閉
じておく（図６７の（Ａ）参照）。基板搬入出部２０は
大気に解放された状態である。
【０００９】［工程−２０］そして、基板搬入出部２０
にシリコン半導体基板４０を搬入し、石英ボート２４に
シリコン半導体基板４０を載置する。基板搬入出部２０
へのシリコン半導体基板４０の搬入が完了した後、図示
しない扉を閉め、基板搬入出部２０にガス導入部２１か
ら窒素ガスを導入し、ガス排気部２２から排出し、基板
搬入出部２０内を窒素ガス雰囲気とする（図６７の
（Ｂ）参照）。
にシリコン半導体基板４０を搬入し、石英ボート２４に
シリコン半導体基板４０を載置する。基板搬入出部２０
へのシリコン半導体基板４０の搬入が完了した後、図示
しない扉を閉め、基板搬入出部２０にガス導入部２１か
ら窒素ガスを導入し、ガス排気部２２から排出し、基板
搬入出部２０内を窒素ガス雰囲気とする（図６７の
（Ｂ）参照）。
【００１０】［工程−３０］基板搬入出部２０内が十分
に窒素ガス雰囲気となった時点で、シャッター１５を開
き（図６８の（Ｂ）参照）、エレベータ機構２３を作動
させて石英ボート２４を上昇させ、シリコン半導体基板
４０を処理室１０内に搬入する（図６９の（Ａ）参
照）。エレベータ機構２３が最上昇位置に辿り着くと、
石英ボート２４の基部によって処理室１０と基板搬入出
部２０との間は連通しなくなる。
に窒素ガス雰囲気となった時点で、シャッター１５を開
き（図６８の（Ｂ）参照）、エレベータ機構２３を作動
させて石英ボート２４を上昇させ、シリコン半導体基板
４０を処理室１０内に搬入する（図６９の（Ａ）参
照）。エレベータ機構２３が最上昇位置に辿り着くと、
石英ボート２４の基部によって処理室１０と基板搬入出
部２０との間は連通しなくなる。
【００１１】シャッター１５を開く前に、処理室１０内
を窒素ガス雰囲気のままにしておくと、以下の問題が生
じる。即ち、フッ化水素酸水溶液及び純水による洗浄に
よって表面を露出させたシリコン半導体基板を高温の窒
素ガス雰囲気中に搬入すると、シリコン半導体基板４０
の表面に荒れが生じる。この現象は、フッ化水素酸水溶
液及び純水での洗浄によってシリコン半導体基板４０の
表面に形成されたＳｉ−Ｈ結合の一部やＳｉ−Ｆ結合の
一部が、水素やフッ素の昇温脱離によって失われ、シリ
コン半導体基板４０の表面にエッチング現象が生じるこ
とに起因すると考えられている。例えば、アルゴンガス
中でシリコン半導体基板を６００゜Ｃ以上に昇温すると
シリコン半導体基板の表面に激しい凹凸が生じること
が、培風館発行、大見忠弘著「ウルトラクリーンＵＬＳ
Ｉ技術」、第２１頁に記載されている。このような現象
を抑制するために、シャッター１５を開く前に、例え
ば、０．５容量％程度の酸素ガスを含んだ窒素ガスをガ
ス導入部１２から処理室１０内に導入し、処理室１０内
を０．５容量％程度の酸素ガスを含んだ窒素ガス雰囲気
とする（図６８の（Ａ）参照）。
を窒素ガス雰囲気のままにしておくと、以下の問題が生
じる。即ち、フッ化水素酸水溶液及び純水による洗浄に
よって表面を露出させたシリコン半導体基板を高温の窒
素ガス雰囲気中に搬入すると、シリコン半導体基板４０
の表面に荒れが生じる。この現象は、フッ化水素酸水溶
液及び純水での洗浄によってシリコン半導体基板４０の
表面に形成されたＳｉ−Ｈ結合の一部やＳｉ−Ｆ結合の
一部が、水素やフッ素の昇温脱離によって失われ、シリ
コン半導体基板４０の表面にエッチング現象が生じるこ
とに起因すると考えられている。例えば、アルゴンガス
中でシリコン半導体基板を６００゜Ｃ以上に昇温すると
シリコン半導体基板の表面に激しい凹凸が生じること
が、培風館発行、大見忠弘著「ウルトラクリーンＵＬＳ
Ｉ技術」、第２１頁に記載されている。このような現象
を抑制するために、シャッター１５を開く前に、例え
ば、０．５容量％程度の酸素ガスを含んだ窒素ガスをガ
ス導入部１２から処理室１０内に導入し、処理室１０内
を０．５容量％程度の酸素ガスを含んだ窒素ガス雰囲気
とする（図６８の（Ａ）参照）。
【００１２】［工程−４０］その後、処理室１０内の雰
囲気温度を８００〜９００゜Ｃとする。そして、配管３
２，３３を介して燃焼室３０内に酸素ガス及び水素ガス
を供給し、水素ガスを酸素ガスと燃焼室３０内で高温に
て混合し、燃焼させることによって生成した水蒸気を、
配管３１、ガス流路１１及びガス導入部１２を介して処
理室１０へ導入し、ガス排気部１３から排気する（図６
９の（Ｂ）参照）。これによって、シリコン半導体基板
４０の表面にシリコン酸化膜が形成される。尚、水蒸気
を処理室１０へ導入する前に不完全燃焼した水素ガスが
処理室１０内に流入することによって爆鳴気反応が生じ
ることを防止するために、配管３３から燃焼室３０に水
素ガスを供給する前に、配管３２を介して燃焼室３０に
酸素ガスを供給する。この結果、配管３１、ガス流路１
１及びガス導入部１２を介して酸素ガスが処理室１０内
に流入する。尚、燃焼室３０内の温度を、例えばヒータ
（図示せず）によって７００〜９００゜Ｃに保持する。
囲気温度を８００〜９００゜Ｃとする。そして、配管３
２，３３を介して燃焼室３０内に酸素ガス及び水素ガス
を供給し、水素ガスを酸素ガスと燃焼室３０内で高温に
て混合し、燃焼させることによって生成した水蒸気を、
配管３１、ガス流路１１及びガス導入部１２を介して処
理室１０へ導入し、ガス排気部１３から排気する（図６
９の（Ｂ）参照）。これによって、シリコン半導体基板
４０の表面にシリコン酸化膜が形成される。尚、水蒸気
を処理室１０へ導入する前に不完全燃焼した水素ガスが
処理室１０内に流入することによって爆鳴気反応が生じ
ることを防止するために、配管３３から燃焼室３０に水
素ガスを供給する前に、配管３２を介して燃焼室３０に
酸素ガスを供給する。この結果、配管３１、ガス流路１
１及びガス導入部１２を介して酸素ガスが処理室１０内
に流入する。尚、燃焼室３０内の温度を、例えばヒータ
（図示せず）によって７００〜９００゜Ｃに保持する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】シャッター１５を開く
前に、０．５容量％程度の酸素ガスを含んだ窒素ガスを
ガス導入部１２から処理室１０内に導入し、処理室１０
内を０．５容量％程度の酸素ガスを含んだ窒素ガス雰囲
気とすることによって（図６８の（Ａ）参照）、シリコ
ン半導体基板の表面に凹凸が形成される現象を抑制する
ことができる。あるいは又、培風館発行、大見忠弘著
「ウルトラクリーンＵＬＳＩ技術」、第２１頁には、水
素終端したシリコン半導体基板を、終端水素が安定に存
在する３００゜Ｃで乾式酸化を行い、これによって形成
されたシリコン酸化膜を保護膜とすれば、シリコン半導
体基板の表面に凹凸が形成される問題を回避できると報
告されている。
前に、０．５容量％程度の酸素ガスを含んだ窒素ガスを
ガス導入部１２から処理室１０内に導入し、処理室１０
内を０．５容量％程度の酸素ガスを含んだ窒素ガス雰囲
気とすることによって（図６８の（Ａ）参照）、シリコ
ン半導体基板の表面に凹凸が形成される現象を抑制する
ことができる。あるいは又、培風館発行、大見忠弘著
「ウルトラクリーンＵＬＳＩ技術」、第２１頁には、水
素終端したシリコン半導体基板を、終端水素が安定に存
在する３００゜Ｃで乾式酸化を行い、これによって形成
されたシリコン酸化膜を保護膜とすれば、シリコン半導
体基板の表面に凹凸が形成される問題を回避できると報
告されている。
【００１４】しかしながら、シリコン半導体基板の表面
に凹凸が形成される現象を抑制するために処理室１０内
に酸素ガスを含んだ窒素ガスが導入されるが故に、処理
室１０内に搬入されたシリコン半導体基板の表面にシリ
コン酸化膜が形成される。かかるシリコン酸化膜は、本
質的には、所謂、乾式酸化によって形成されたシリコン
酸化膜（ドライ酸化膜と呼ぶ）であり、湿式酸化法にて
形成されたシリコン酸化膜（ウェット酸化膜と呼ぶ）よ
りも特性が劣る。例えば、処理室１０内を８００゜Ｃに
保持し、０．５容量％の酸素ガスを含んだ窒素ガスをガ
ス導入部１２から処理室１０内に導入した状態でシリコ
ン半導体基板を処理室１０内に搬入すると、シリコン半
導体基板の表面には２ｎｍ以上のドライ酸化膜が形成さ
れる。ゲート長０．１８〜０．１３μｍの半導体装置に
おいては、４〜３ｎｍ厚さのゲート酸化膜が用いられる
ことが予想されている。このように、例えば４ｎｍ厚さ
のゲート酸化膜を形成しようとした場合、厚さの５割以
上がドライ酸化膜で占められることになる。
に凹凸が形成される現象を抑制するために処理室１０内
に酸素ガスを含んだ窒素ガスが導入されるが故に、処理
室１０内に搬入されたシリコン半導体基板の表面にシリ
コン酸化膜が形成される。かかるシリコン酸化膜は、本
質的には、所謂、乾式酸化によって形成されたシリコン
酸化膜（ドライ酸化膜と呼ぶ）であり、湿式酸化法にて
形成されたシリコン酸化膜（ウェット酸化膜と呼ぶ）よ
りも特性が劣る。例えば、処理室１０内を８００゜Ｃに
保持し、０．５容量％の酸素ガスを含んだ窒素ガスをガ
ス導入部１２から処理室１０内に導入した状態でシリコ
ン半導体基板を処理室１０内に搬入すると、シリコン半
導体基板の表面には２ｎｍ以上のドライ酸化膜が形成さ
れる。ゲート長０．１８〜０．１３μｍの半導体装置に
おいては、４〜３ｎｍ厚さのゲート酸化膜が用いられる
ことが予想されている。このように、例えば４ｎｍ厚さ
のゲート酸化膜を形成しようとした場合、厚さの５割以
上がドライ酸化膜で占められることになる。
【００１５】このような問題を解決する手段が、特開平
６−２９１１１２号公報に開示されている。即ち、フッ
化水素酸水溶液でシリコン半導体基板を洗浄した後、過
酸化水素水にシリコン半導体基板を浸漬することによっ
てシリコン半導体基板の表面に保護膜としてのシリコン
酸化膜を形成する技術が、この特許公開公報には開示さ
れている。しかしながら、この方法では、過酸化水素水
の濃度制御等によってシリコン半導体基板の表面に均一
なシリコン酸化膜を再現性良く形成することは困難であ
る。また、過酸化水素水中の不純物がシリコン酸化膜中
に取り込まれるという問題もある。
６−２９１１１２号公報に開示されている。即ち、フッ
化水素酸水溶液でシリコン半導体基板を洗浄した後、過
酸化水素水にシリコン半導体基板を浸漬することによっ
てシリコン半導体基板の表面に保護膜としてのシリコン
酸化膜を形成する技術が、この特許公開公報には開示さ
れている。しかしながら、この方法では、過酸化水素水
の濃度制御等によってシリコン半導体基板の表面に均一
なシリコン酸化膜を再現性良く形成することは困難であ
る。また、過酸化水素水中の不純物がシリコン酸化膜中
に取り込まれるという問題もある。
【００１６】長期安定性に優れ、絶縁耐圧が高く、且つ
膜厚の薄いシリコン酸化膜を形成する方法が、例えば、
特開平６−３１８５８８号公報に開示されている。この
方法は、シリコン半導体の表面に熱酸化法により極薄熱
酸化シリコン膜を形成した後、この極薄熱酸化シリコン
膜上に気相成長法（ＣＶＤ法）によりシリコン酸化膜を
堆積させ、次いで、酸化雰囲気中で熱処理を行う方法で
ある。この方法は、気相成長法（ＣＶＤ法）によりシリ
コン酸化膜を堆積させるので、シリコン酸化膜の形成プ
ロセスが複雑になるという問題を有する。
膜厚の薄いシリコン酸化膜を形成する方法が、例えば、
特開平６−３１８５８８号公報に開示されている。この
方法は、シリコン半導体の表面に熱酸化法により極薄熱
酸化シリコン膜を形成した後、この極薄熱酸化シリコン
膜上に気相成長法（ＣＶＤ法）によりシリコン酸化膜を
堆積させ、次いで、酸化雰囲気中で熱処理を行う方法で
ある。この方法は、気相成長法（ＣＶＤ法）によりシリ
コン酸化膜を堆積させるので、シリコン酸化膜の形成プ
ロセスが複雑になるという問題を有する。
【００１７】尚、以上の問題は、シリコン半導体基板の
表面において生じるだけでなく、絶縁性基板や絶縁層等
の上に設けられたシリコン層の表面においても生じる問
題である。
表面において生じるだけでなく、絶縁性基板や絶縁層等
の上に設けられたシリコン層の表面においても生じる問
題である。
【００１８】ＭＯＳ型半導体装置の製造においては、ゲ
ート酸化膜を形成する前に、シリコン半導体基板にシリ
コン酸化膜を形成する必要がある。このようなシリコン
酸化膜は、ＬＯＣＯＳ（LOCal Oxidation of Silicon）
構造やトレンチ構造の素子分離領域形成工程において、
シリコン窒化膜を堆積させるための下地としての酸化膜
（以下、下地酸化膜と呼ぶ場合がある）であり、あるい
は又、ゲート酸化膜形成前の犠牲酸化膜である。これら
の下地酸化膜あるいは犠牲酸化膜もシリコン半導体基板
の表面に形成されるが、これらの酸化膜にはゲート酸化
膜と同等の電気的信頼性は要求されない。そのため、こ
れらの酸化膜の形成においては、通常、自然酸化膜の形
成、あるいはシリコン半導体基板の表面荒れは考慮され
ない。それ故、これらの酸化膜の形成時、酸化膜には自
然酸化膜が含まれ、あるいは又、これらの酸化膜とシリ
コン半導体基板との界面は凹凸が生じる。ところで、こ
れらの酸化膜は、ゲート酸化膜の形成前に、フッ酸洗浄
によって除去される。従って、酸化膜に含まれたかかる
自然酸化膜も除去されるので、自然酸化膜に依るゲート
酸化膜の信頼性低下に関する問題は生じない。然るに、
これらの酸化膜がフッ酸洗浄によって除去された後のシ
リコン半導体基板の表面には、凹凸が残される。このよ
うな、シリコン半導体基板の表面に残された凹凸は、次
に形成されるゲート酸化膜の電気的信頼性を低下させる
原因となり得る。それ故、ゲート酸化膜形成前のシリコ
ン半導体基板の表面は出来る限り平坦であることが要求
される。言い換えれば、素子分離領域形成後のシリコン
半導体基板の表面や、犠牲酸化膜を形成し、次いで犠牲
酸化膜を除去した後のシリコン半導体基板の表面を、出
来る限り平坦とする必要がある。
ート酸化膜を形成する前に、シリコン半導体基板にシリ
コン酸化膜を形成する必要がある。このようなシリコン
酸化膜は、ＬＯＣＯＳ（LOCal Oxidation of Silicon）
構造やトレンチ構造の素子分離領域形成工程において、
シリコン窒化膜を堆積させるための下地としての酸化膜
（以下、下地酸化膜と呼ぶ場合がある）であり、あるい
は又、ゲート酸化膜形成前の犠牲酸化膜である。これら
の下地酸化膜あるいは犠牲酸化膜もシリコン半導体基板
の表面に形成されるが、これらの酸化膜にはゲート酸化
膜と同等の電気的信頼性は要求されない。そのため、こ
れらの酸化膜の形成においては、通常、自然酸化膜の形
成、あるいはシリコン半導体基板の表面荒れは考慮され
ない。それ故、これらの酸化膜の形成時、酸化膜には自
然酸化膜が含まれ、あるいは又、これらの酸化膜とシリ
コン半導体基板との界面は凹凸が生じる。ところで、こ
れらの酸化膜は、ゲート酸化膜の形成前に、フッ酸洗浄
によって除去される。従って、酸化膜に含まれたかかる
自然酸化膜も除去されるので、自然酸化膜に依るゲート
酸化膜の信頼性低下に関する問題は生じない。然るに、
これらの酸化膜がフッ酸洗浄によって除去された後のシ
リコン半導体基板の表面には、凹凸が残される。このよ
うな、シリコン半導体基板の表面に残された凹凸は、次
に形成されるゲート酸化膜の電気的信頼性を低下させる
原因となり得る。それ故、ゲート酸化膜形成前のシリコ
ン半導体基板の表面は出来る限り平坦であることが要求
される。言い換えれば、素子分離領域形成後のシリコン
半導体基板の表面や、犠牲酸化膜を形成し、次いで犠牲
酸化膜を除去した後のシリコン半導体基板の表面を、出
来る限り平坦とする必要がある。
【００１９】従って、本発明の目的は、シリコン層の表
面にシリコン酸化膜を形成する際のシリコン層の表面に
荒れ（凹凸）が発生することを防止でき、且つ、シリコ
ン層の表面にドライ酸化膜を形成することなく、特性の
優れたシリコン酸化膜を形成する方法を提供することに
ある。
面にシリコン酸化膜を形成する際のシリコン層の表面に
荒れ（凹凸）が発生することを防止でき、且つ、シリコ
ン層の表面にドライ酸化膜を形成することなく、特性の
優れたシリコン酸化膜を形成する方法を提供することに
ある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の第１の態様に係るシリコン酸化膜の形成方
法は、シリコン層の表面からシリコン原子が脱離しない
雰囲気温度にて、湿式ガスを用いた酸化法によって該シ
リコン層の表面にシリコン酸化膜の形成を開始し、湿式
ガスを用いた酸化法によって、所望の厚さになるまでシ
リコン酸化膜を形成することを特徴とする。
めの本発明の第１の態様に係るシリコン酸化膜の形成方
法は、シリコン層の表面からシリコン原子が脱離しない
雰囲気温度にて、湿式ガスを用いた酸化法によって該シ
リコン層の表面にシリコン酸化膜の形成を開始し、湿式
ガスを用いた酸化法によって、所望の厚さになるまでシ
リコン酸化膜を形成することを特徴とする。
【００２１】本発明の第１の態様に係るシリコン酸化膜
の形成方法においては、シリコン層の表面からシリコン
原子が脱離しない雰囲気温度は、シリコン層表面を終端
している原子とシリコン原子との結合が切断されない温
度であることが好ましい。この場合、シリコン層の表面
からシリコン原子が脱離しない温度は、シリコン層表面
のＳｉ−Ｈ結合が切断されない温度、若しくは、シリコ
ン層表面のＳｉ−Ｆ結合が切断されない温度であること
が望ましい。面方位が（１００）のシリコン半導体基板
を用いる場合、シリコン半導体基板の表面における水素
原子の大半がシリコン原子の２本の結合手のそれぞれに
１つずつ結合しており、Ｈ−Ｓｉ−Ｈの終端構造を有す
る。然るに、シリコン半導体基板の表面状態が崩れた部
分（例えばステップ形成箇所）には、シリコン原子の１
本の結合手のみに水素原子が結合した状態の終端構造、
あるいは、シリコン原子の３本の結合手のそれぞれに水
素原子が結合した状態の終端構造が存在する。尚、通
常、シリコン原子の残りの結合手は結晶内部のシリコン
原子と結合している。本明細書における「Ｓｉ−Ｈ結
合」という表現には、シリコン原子の２本の結合手のそ
れぞれに水素原子が結合した状態の終端構造、シリコン
原子の１本の結合手のみに水素原子が結合した状態の終
端構造、あるいは、シリコン原子の３本の結合手のそれ
ぞれに水素原子が結合した状態の終端構造の全てが包含
される。シリコン層の表面にシリコン酸化膜の形成を開
始するときの雰囲気温度は、より具体的には、湿式ガス
がシリコン層表面で結露しない温度以上、好ましくは２
００゜Ｃ以上、より好ましくは３００゜Ｃ以上とするこ
とが、スループットの面から望ましい。
の形成方法においては、シリコン層の表面からシリコン
原子が脱離しない雰囲気温度は、シリコン層表面を終端
している原子とシリコン原子との結合が切断されない温
度であることが好ましい。この場合、シリコン層の表面
からシリコン原子が脱離しない温度は、シリコン層表面
のＳｉ−Ｈ結合が切断されない温度、若しくは、シリコ
ン層表面のＳｉ−Ｆ結合が切断されない温度であること
が望ましい。面方位が（１００）のシリコン半導体基板
を用いる場合、シリコン半導体基板の表面における水素
原子の大半がシリコン原子の２本の結合手のそれぞれに
１つずつ結合しており、Ｈ−Ｓｉ−Ｈの終端構造を有す
る。然るに、シリコン半導体基板の表面状態が崩れた部
分（例えばステップ形成箇所）には、シリコン原子の１
本の結合手のみに水素原子が結合した状態の終端構造、
あるいは、シリコン原子の３本の結合手のそれぞれに水
素原子が結合した状態の終端構造が存在する。尚、通
常、シリコン原子の残りの結合手は結晶内部のシリコン
原子と結合している。本明細書における「Ｓｉ−Ｈ結
合」という表現には、シリコン原子の２本の結合手のそ
れぞれに水素原子が結合した状態の終端構造、シリコン
原子の１本の結合手のみに水素原子が結合した状態の終
端構造、あるいは、シリコン原子の３本の結合手のそれ
ぞれに水素原子が結合した状態の終端構造の全てが包含
される。シリコン層の表面にシリコン酸化膜の形成を開
始するときの雰囲気温度は、より具体的には、湿式ガス
がシリコン層表面で結露しない温度以上、好ましくは２
００゜Ｃ以上、より好ましくは３００゜Ｃ以上とするこ
とが、スループットの面から望ましい。
【００２２】上記の目的を達成するための本発明の第２
の態様に係るシリコン酸化膜の形成方法は、湿式ガスが
シリコン層表面で結露しない温度以上、５００゜Ｃ以
下、好ましくは４５０゜Ｃ以下、より好ましくは４００
゜Ｃ以下の雰囲気温度にて、湿式ガスを用いた酸化法に
よってシリコン層の表面にシリコン酸化膜の形成を開始
し、湿式ガスを用いた酸化法によって、所望の厚さにな
るまでシリコン酸化膜を形成することを特徴とする。
の態様に係るシリコン酸化膜の形成方法は、湿式ガスが
シリコン層表面で結露しない温度以上、５００゜Ｃ以
下、好ましくは４５０゜Ｃ以下、より好ましくは４００
゜Ｃ以下の雰囲気温度にて、湿式ガスを用いた酸化法に
よってシリコン層の表面にシリコン酸化膜の形成を開始
し、湿式ガスを用いた酸化法によって、所望の厚さにな
るまでシリコン酸化膜を形成することを特徴とする。
【００２３】本発明の第１若しくは第２の態様に係るシ
リコン酸化膜の形成方法においては、湿式ガスを用いた
酸化法は、パイロジェニック酸化法、純水の加熱により
発生した水蒸気による酸化法、並びに、酸素ガス又は不
活性ガスによって加熱純水をバブリングすることで発生
した水蒸気による酸化法の内の少なくとも１種の酸化法
であることが好ましい。湿式ガスを用いた酸化法によっ
てシリコン酸化膜を形成するので、優れた経時絶縁破壊
（ＴＤＤＢ）特性を有するシリコン酸化膜を得ることが
できる。尚、湿式ガスを用いた酸化法において、窒素ガ
ス、アルゴンガス、ヘリウムガス等の不活性ガスで湿式
ガスを希釈してもよい。
リコン酸化膜の形成方法においては、湿式ガスを用いた
酸化法は、パイロジェニック酸化法、純水の加熱により
発生した水蒸気による酸化法、並びに、酸素ガス又は不
活性ガスによって加熱純水をバブリングすることで発生
した水蒸気による酸化法の内の少なくとも１種の酸化法
であることが好ましい。湿式ガスを用いた酸化法によっ
てシリコン酸化膜を形成するので、優れた経時絶縁破壊
（ＴＤＤＢ）特性を有するシリコン酸化膜を得ることが
できる。尚、湿式ガスを用いた酸化法において、窒素ガ
ス、アルゴンガス、ヘリウムガス等の不活性ガスで湿式
ガスを希釈してもよい。
【００２４】本発明の第１若しくは第２の態様に係るシ
リコン酸化膜の形成方法においては、所望の厚さのシリ
コン酸化膜の形成が完了したときの雰囲気温度を、シリ
コン層の表面にシリコン酸化膜の形成を開始する際の雰
囲気温度よりも高くしてもよい。尚、所望の厚さのシリ
コン酸化膜の形成が完了したときの雰囲気温度は、６０
０乃至１２００゜Ｃ、好ましくは７００乃至１０００゜
Ｃ、更に好ましくは７５０乃至９００゜Ｃとすることが
できるが、このような値に限定するものではない。
リコン酸化膜の形成方法においては、所望の厚さのシリ
コン酸化膜の形成が完了したときの雰囲気温度を、シリ
コン層の表面にシリコン酸化膜の形成を開始する際の雰
囲気温度よりも高くしてもよい。尚、所望の厚さのシリ
コン酸化膜の形成が完了したときの雰囲気温度は、６０
０乃至１２００゜Ｃ、好ましくは７００乃至１０００゜
Ｃ、更に好ましくは７５０乃至９００゜Ｃとすることが
できるが、このような値に限定するものではない。
【００２５】形成されたシリコン酸化膜の特性を一層向
上させるために、本発明の第１若しくは第２の態様に係
るシリコン酸化膜の形成方法においては、所望の厚さの
シリコン酸化膜の形成が完了した後、形成されたシリコ
ン酸化膜に熱処理を施すことが好ましい。
上させるために、本発明の第１若しくは第２の態様に係
るシリコン酸化膜の形成方法においては、所望の厚さの
シリコン酸化膜の形成が完了した後、形成されたシリコ
ン酸化膜に熱処理を施すことが好ましい。
【００２６】この場合、熱処理の雰囲気を、ハロゲン元
素を含有する不活性ガス雰囲気とすることが望ましい。
ハロゲン元素を含有する不活性ガス雰囲気中でシリコン
酸化膜を熱処理することによって、タイムゼロ絶縁破壊
（ＴＺＤＢ）特性及び経時絶縁破壊（ＴＤＤＢ）特性に
優れたシリコン酸化膜を得ることができる。熱処理にお
ける不活性ガスとしては、窒素ガス、アルゴンガス、ヘ
リウムガスを例示することができる。また、ハロゲン元
素として、塩素、臭素、フッ素を挙げることができる
が、なかでも塩素であることが望ましい。不活性ガス中
に含有されるハロゲン元素の形態としては、例えば、塩
化水素（ＨＣｌ）、ＣＣｌ4、Ｃ2ＨＣｌ3、Ｃｌ2、ＨＢ
ｒ、ＮＦ3を挙げることができる。不活性ガス中のハロ
ゲン元素の含有率は、分子又は化合物の形態を基準とし
て、０．００１〜１０容量％、好ましくは０．００５〜
１０容量％、更に好ましくは０．０２〜１０容量％であ
る。例えば塩化水素ガスを用いる場合、不活性ガス中の
塩化水素ガス含有率は０．０２〜１０容量％であること
が望ましい。
素を含有する不活性ガス雰囲気とすることが望ましい。
ハロゲン元素を含有する不活性ガス雰囲気中でシリコン
酸化膜を熱処理することによって、タイムゼロ絶縁破壊
（ＴＺＤＢ）特性及び経時絶縁破壊（ＴＤＤＢ）特性に
優れたシリコン酸化膜を得ることができる。熱処理にお
ける不活性ガスとしては、窒素ガス、アルゴンガス、ヘ
リウムガスを例示することができる。また、ハロゲン元
素として、塩素、臭素、フッ素を挙げることができる
が、なかでも塩素であることが望ましい。不活性ガス中
に含有されるハロゲン元素の形態としては、例えば、塩
化水素（ＨＣｌ）、ＣＣｌ4、Ｃ2ＨＣｌ3、Ｃｌ2、ＨＢ
ｒ、ＮＦ3を挙げることができる。不活性ガス中のハロ
ゲン元素の含有率は、分子又は化合物の形態を基準とし
て、０．００１〜１０容量％、好ましくは０．００５〜
１０容量％、更に好ましくは０．０２〜１０容量％であ
る。例えば塩化水素ガスを用いる場合、不活性ガス中の
塩化水素ガス含有率は０．０２〜１０容量％であること
が望ましい。
【００２７】尚、本発明の第１若しくは第２の態様に係
るシリコン酸化膜の形成方法においては、熱処理を、枚
葉処理とすることもできるが、炉アニール処理とするこ
とが好ましい。熱処理の雰囲気温度は、７００〜１２０
０゜Ｃ、好ましくは７００〜１０００゜Ｃ、更に好まし
くは７００〜９５０゜Ｃである。また、熱処理を炉アニ
ール処理とする場合の熱処理の時間は、５〜６０分、好
ましくは１０〜４０分、更に好ましくは２０〜３０分で
ある。一方、熱処理を枚葉処理とする場合の熱処理の時
間は、１〜１０分とすることが好ましい。
るシリコン酸化膜の形成方法においては、熱処理を、枚
葉処理とすることもできるが、炉アニール処理とするこ
とが好ましい。熱処理の雰囲気温度は、７００〜１２０
０゜Ｃ、好ましくは７００〜１０００゜Ｃ、更に好まし
くは７００〜９５０゜Ｃである。また、熱処理を炉アニ
ール処理とする場合の熱処理の時間は、５〜６０分、好
ましくは１０〜４０分、更に好ましくは２０〜３０分で
ある。一方、熱処理を枚葉処理とする場合の熱処理の時
間は、１〜１０分とすることが好ましい。
【００２８】本発明の第１若しくは第２の態様に係るシ
リコン酸化膜の形成方法においては、形成されたシリコ
ン酸化膜に熱処理を施す際の雰囲気温度を、所望の厚さ
のシリコン酸化膜の形成が完了したときの雰囲気温度よ
りも高くすることが望ましい。この場合、所望の厚さの
シリコン酸化膜の形成が完了した後、雰囲気を不活性ガ
ス雰囲気に切り替えた後、熱処理を施すための雰囲気温
度まで昇温してもよいが、雰囲気をハロゲン元素を含有
する不活性ガス雰囲気に切り替えた後、熱処理を施すた
めの雰囲気温度まで昇温することが好ましい。ここで、
不活性ガスとしては、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウ
ムガスを例示することができる。また、不活性ガス中に
含有されるハロゲン元素の形態としては、例えば、塩化
水素（ＨＣｌ）、ＣＣｌ4、Ｃ2ＨＣｌ3、Ｃｌ2、ＨＢ
ｒ、ＮＦ3を挙げることができる。不活性ガス中のハロ
ゲン元素の含有率は、分子又は化合物の形態を基準とし
て、０．００１〜１０容量％、好ましくは０．００５〜
１０容量％、更に好ましくは０．０２〜１０容量％であ
る。例えば塩化水素ガスを用いる場合、不活性ガス中の
塩化水素ガス含有率は０．０２〜１０容量％であること
が望ましい。
リコン酸化膜の形成方法においては、形成されたシリコ
ン酸化膜に熱処理を施す際の雰囲気温度を、所望の厚さ
のシリコン酸化膜の形成が完了したときの雰囲気温度よ
りも高くすることが望ましい。この場合、所望の厚さの
シリコン酸化膜の形成が完了した後、雰囲気を不活性ガ
ス雰囲気に切り替えた後、熱処理を施すための雰囲気温
度まで昇温してもよいが、雰囲気をハロゲン元素を含有
する不活性ガス雰囲気に切り替えた後、熱処理を施すた
めの雰囲気温度まで昇温することが好ましい。ここで、
不活性ガスとしては、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウ
ムガスを例示することができる。また、不活性ガス中に
含有されるハロゲン元素の形態としては、例えば、塩化
水素（ＨＣｌ）、ＣＣｌ4、Ｃ2ＨＣｌ3、Ｃｌ2、ＨＢ
ｒ、ＮＦ3を挙げることができる。不活性ガス中のハロ
ゲン元素の含有率は、分子又は化合物の形態を基準とし
て、０．００１〜１０容量％、好ましくは０．００５〜
１０容量％、更に好ましくは０．０２〜１０容量％であ
る。例えば塩化水素ガスを用いる場合、不活性ガス中の
塩化水素ガス含有率は０．０２〜１０容量％であること
が望ましい。
【００２９】熱処理を、ハロゲン元素を含有する不活性
ガス雰囲気を大気圧よりも減圧した状態で行ってもよ
い。
ガス雰囲気を大気圧よりも減圧した状態で行ってもよ
い。
【００３０】尚、熱処理後、シリコン酸化膜を窒化処理
してもよい。この場合、窒化処理を、Ｎ2Ｏガス、ＮＯ
ガス、ＮＯ2ガス雰囲気中で行うことが望ましいが、中
でもＮ2Ｏガス雰囲気中で行うことが望ましい。あるい
は又、窒化処理をＮＨ3ガス、Ｎ2Ｈ4、ヒドラジン誘導
体雰囲気中で行い、その後、Ｎ2Ｏガス、Ｏ2雰囲気中で
アニール処理を行うことが望ましい。窒化処理を７００
乃至１２００゜Ｃ、好ましくは８００乃至１１５０゜
Ｃ、更に好ましくは９００乃至１１００゜Ｃの温度で行
うことが望ましく、この場合、シリコン層の加熱を赤外
線照射や炉アニールによって行うことが好ましい。
してもよい。この場合、窒化処理を、Ｎ2Ｏガス、ＮＯ
ガス、ＮＯ2ガス雰囲気中で行うことが望ましいが、中
でもＮ2Ｏガス雰囲気中で行うことが望ましい。あるい
は又、窒化処理をＮＨ3ガス、Ｎ2Ｈ4、ヒドラジン誘導
体雰囲気中で行い、その後、Ｎ2Ｏガス、Ｏ2雰囲気中で
アニール処理を行うことが望ましい。窒化処理を７００
乃至１２００゜Ｃ、好ましくは８００乃至１１５０゜
Ｃ、更に好ましくは９００乃至１１００゜Ｃの温度で行
うことが望ましく、この場合、シリコン層の加熱を赤外
線照射や炉アニールによって行うことが好ましい。
【００３１】あるいは又、熱処理の雰囲気を、窒素系ガ
ス雰囲気としてもよい。ここで窒素系ガスとして、
Ｎ2、ＮＨ3、Ｎ2Ｏ、ＮＯ2、ＮＯを例示することができ
る。
ス雰囲気としてもよい。ここで窒素系ガスとして、
Ｎ2、ＮＨ3、Ｎ2Ｏ、ＮＯ2、ＮＯを例示することができ
る。
【００３２】本発明の第１の態様に係るシリコン酸化膜
の形成方法の好ましい実施態様においては、シリコン層
の表面からシリコン原子が脱離しない雰囲気温度にて、
湿式ガスを用いた酸化法によって該シリコン層の表面に
シリコン酸化膜の形成を開始した後、所定の期間、シリ
コン層の表面からシリコン原子が脱離しない雰囲気温度
範囲に雰囲気を保持してシリコン酸化膜を形成する第１
のシリコン酸化膜形成工程と、シリコン層の表面からシ
リコン原子が脱離しない雰囲気温度範囲よりも高い雰囲
気温度にて、湿式ガスを用いた酸化法によって、所望の
厚さになるまでシリコン酸化膜を更に形成する第２のシ
リコン酸化膜形成工程を含むことができる。
の形成方法の好ましい実施態様においては、シリコン層
の表面からシリコン原子が脱離しない雰囲気温度にて、
湿式ガスを用いた酸化法によって該シリコン層の表面に
シリコン酸化膜の形成を開始した後、所定の期間、シリ
コン層の表面からシリコン原子が脱離しない雰囲気温度
範囲に雰囲気を保持してシリコン酸化膜を形成する第１
のシリコン酸化膜形成工程と、シリコン層の表面からシ
リコン原子が脱離しない雰囲気温度範囲よりも高い雰囲
気温度にて、湿式ガスを用いた酸化法によって、所望の
厚さになるまでシリコン酸化膜を更に形成する第２のシ
リコン酸化膜形成工程を含むことができる。
【００３３】この本発明の好ましい実施態様において
も、シリコン層の表面からシリコン原子が脱離しない雰
囲気温度は、シリコン層表面を終端している原子とシリ
コン原子との結合が切断されない温度であることが好ま
しい。この場合、シリコン層の表面からシリコン原子が
脱離しない温度は、シリコン層表面のＳｉ−Ｈ結合が切
断されない温度、若しくは、シリコン層表面のＳｉ−Ｆ
結合が切断されない温度であることが好ましい。シリコ
ン層の表面にシリコン酸化膜の形成を開始するときの雰
囲気温度は、より具体的には、湿式ガスがシリコン層表
面で結露しない温度以上、好ましくは２００゜Ｃ以上、
より好ましくは３００゜Ｃ以上とすることが、スループ
ットの面から望ましい。また、第１のシリコン酸化膜形
成工程、第２のシリコン酸化膜形成工程、又は、第１の
シリコン酸化膜形成工程及び第２のシリコン酸化膜形成
工程における湿式ガスを用いた酸化法は、パイロジェニ
ック酸化法、純水の加熱により発生した水蒸気による酸
化法、並びに、酸素ガス又は不活性ガスによって加熱純
水をバブリングすることにより発生した水蒸気による酸
化法の内の少なくとも１種の酸化法であることが好まし
い。湿式ガスを用いた酸化法によってシリコン酸化膜を
形成するので、優れた経時絶縁破壊（ＴＤＤＢ）特性を
有するシリコン酸化膜を得ることができる。ここで、第
１のシリコン酸化膜形成工程と第２のシリコン酸化膜形
成工程とで、同じ酸化法を採用してもよいし、異なる酸
化法を採用してもよい。第１のシリコン酸化膜形成工
程、第２のシリコン酸化膜形成工程、又は、第１のシリ
コン酸化膜形成工程及び第２のシリコン酸化膜形成工程
における湿式ガスを、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウ
ムガス等の不活性ガスで希釈してもよい。
も、シリコン層の表面からシリコン原子が脱離しない雰
囲気温度は、シリコン層表面を終端している原子とシリ
コン原子との結合が切断されない温度であることが好ま
しい。この場合、シリコン層の表面からシリコン原子が
脱離しない温度は、シリコン層表面のＳｉ−Ｈ結合が切
断されない温度、若しくは、シリコン層表面のＳｉ−Ｆ
結合が切断されない温度であることが好ましい。シリコ
ン層の表面にシリコン酸化膜の形成を開始するときの雰
囲気温度は、より具体的には、湿式ガスがシリコン層表
面で結露しない温度以上、好ましくは２００゜Ｃ以上、
より好ましくは３００゜Ｃ以上とすることが、スループ
ットの面から望ましい。また、第１のシリコン酸化膜形
成工程、第２のシリコン酸化膜形成工程、又は、第１の
シリコン酸化膜形成工程及び第２のシリコン酸化膜形成
工程における湿式ガスを用いた酸化法は、パイロジェニ
ック酸化法、純水の加熱により発生した水蒸気による酸
化法、並びに、酸素ガス又は不活性ガスによって加熱純
水をバブリングすることにより発生した水蒸気による酸
化法の内の少なくとも１種の酸化法であることが好まし
い。湿式ガスを用いた酸化法によってシリコン酸化膜を
形成するので、優れた経時絶縁破壊（ＴＤＤＢ）特性を
有するシリコン酸化膜を得ることができる。ここで、第
１のシリコン酸化膜形成工程と第２のシリコン酸化膜形
成工程とで、同じ酸化法を採用してもよいし、異なる酸
化法を採用してもよい。第１のシリコン酸化膜形成工
程、第２のシリコン酸化膜形成工程、又は、第１のシリ
コン酸化膜形成工程及び第２のシリコン酸化膜形成工程
における湿式ガスを、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウ
ムガス等の不活性ガスで希釈してもよい。
【００３４】尚、第１のシリコン酸化膜形成工程、第２
のシリコン酸化膜形成工程、又は、第１のシリコン酸化
膜形成工程及び第２のシリコン酸化膜形成工程における
湿式ガスにはハロゲン元素が含有されていてもよい。こ
れによって、タイムゼロ絶縁破壊（ＴＺＤＢ）特性及び
経時絶縁破壊（ＴＤＤＢ）特性に優れたシリコン酸化膜
を得ることができる。尚、ハロゲン元素として、塩素、
臭素、フッ素を挙げることができるが、なかでも塩素で
あることが望ましい。湿式ガス中に含有されるハロゲン
元素の形態としては、例えば、塩化水素（ＨＣｌ）、Ｃ
Ｃｌ4、Ｃ2ＨＣｌ3、Ｃｌ2、ＨＢｒ、ＮＦ3を挙げるこ
とができる。湿式ガス中のハロゲン元素の含有率は、分
子又は化合物の形態を基準として、０．００１〜１０容
量％、好ましくは０．００５〜１０容量％、更に好まし
くは０．０２〜１０容量％である。例えば塩化水素ガス
を用いる場合、湿式ガス中の塩化水素ガス含有率は０．
０２〜１０容量％であることが望ましい。
のシリコン酸化膜形成工程、又は、第１のシリコン酸化
膜形成工程及び第２のシリコン酸化膜形成工程における
湿式ガスにはハロゲン元素が含有されていてもよい。こ
れによって、タイムゼロ絶縁破壊（ＴＺＤＢ）特性及び
経時絶縁破壊（ＴＤＤＢ）特性に優れたシリコン酸化膜
を得ることができる。尚、ハロゲン元素として、塩素、
臭素、フッ素を挙げることができるが、なかでも塩素で
あることが望ましい。湿式ガス中に含有されるハロゲン
元素の形態としては、例えば、塩化水素（ＨＣｌ）、Ｃ
Ｃｌ4、Ｃ2ＨＣｌ3、Ｃｌ2、ＨＢｒ、ＮＦ3を挙げるこ
とができる。湿式ガス中のハロゲン元素の含有率は、分
子又は化合物の形態を基準として、０．００１〜１０容
量％、好ましくは０．００５〜１０容量％、更に好まし
くは０．０２〜１０容量％である。例えば塩化水素ガス
を用いる場合、湿式ガス中の塩化水素ガス含有率は０．
０２〜１０容量％であることが望ましい。
【００３５】本発明の好ましい実施態様において、第２
のシリコン酸化膜形成工程におけるシリコン酸化膜の形
成温度は、６００乃至１２００゜Ｃ、好ましくは７００
乃至１０００゜Ｃ、更に好ましくは７５０乃至９００゜
Ｃであることが望ましい。
のシリコン酸化膜形成工程におけるシリコン酸化膜の形
成温度は、６００乃至１２００゜Ｃ、好ましくは７００
乃至１０００゜Ｃ、更に好ましくは７５０乃至９００゜
Ｃであることが望ましい。
【００３６】本発明の好ましい実施態様に係るシリコン
酸化膜の形成方法においては、シリコン酸化膜を形成す
るための１つの処理室を備えたシリコン酸化膜形成装置
を用い、第１のシリコン酸化膜形成工程及び第２のシリ
コン酸化膜形成工程を該処理室内で行うことができる。
尚、このような実施態様を本発明の好ましい第１の実施
態様と呼ぶ。この場合、第１のシリコン酸化膜形成工程
及び第２のシリコン酸化膜形成工程をバッチ式にて行う
ことが好ましく、このような実施態様を本発明の好まし
い第１Ａの実施態様と呼ぶ。
酸化膜の形成方法においては、シリコン酸化膜を形成す
るための１つの処理室を備えたシリコン酸化膜形成装置
を用い、第１のシリコン酸化膜形成工程及び第２のシリ
コン酸化膜形成工程を該処理室内で行うことができる。
尚、このような実施態様を本発明の好ましい第１の実施
態様と呼ぶ。この場合、第１のシリコン酸化膜形成工程
及び第２のシリコン酸化膜形成工程をバッチ式にて行う
ことが好ましく、このような実施態様を本発明の好まし
い第１Ａの実施態様と呼ぶ。
【００３７】あるいは又、本発明の好ましい第１の実施
態様においては、処理室には、その外側に配設され、且
つ、シリコン層の表面と略平行に配設された、シリコン
層を加熱するための加熱手段が備えられ、第１のシリコ
ン酸化膜形成工程及び第２のシリコン酸化膜形成工程を
枚葉式にて行うことができる。尚、このような実施態様
を本発明の好ましい第１Ｂの実施態様と呼ぶ。
態様においては、処理室には、その外側に配設され、且
つ、シリコン層の表面と略平行に配設された、シリコン
層を加熱するための加熱手段が備えられ、第１のシリコ
ン酸化膜形成工程及び第２のシリコン酸化膜形成工程を
枚葉式にて行うことができる。尚、このような実施態様
を本発明の好ましい第１Ｂの実施態様と呼ぶ。
【００３８】本発明の好ましい第１の実施態様において
は、第１のシリコン酸化膜形成工程と第２のシリコン酸
化膜形成工程との間に昇温工程を含むことが好ましい。
この場合、昇温工程における雰囲気を、不活性ガス雰囲
気若しくは減圧雰囲気とするか、あるいは又、湿式ガス
を含む酸化雰囲気とすることが望ましい。ここで、不活
性ガスとして、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス
を例示することができる。尚、昇温工程における雰囲気
中の不活性ガス若しくは湿式ガスには、ハロゲン元素が
含有されていてもよい。これによって、第１のシリコン
酸化膜形成工程にて形成されたシリコン酸化膜の特性の
一層の向上を図ることができる。即ち、第１のシリコン
酸化膜形成工程において生じ得る欠陥であるシリコンダ
ングリングボンド（Ｓｉ・）やＳｉＯＨが昇温工程にお
いてハロゲン元素と反応し、シリコンダングリングボン
ドが終端しあるいは脱水反応を生じる結果、信頼性劣化
因子であるこれらの欠陥が排除される。特に、これらの
欠陥の排除は、第１のシリコン酸化膜形成工程において
形成された初期のシリコン酸化膜に対して効果的であ
る。ハロゲン元素として、塩素、臭素、フッ素を挙げる
ことができるが、なかでも塩素であることが望ましい。
不活性ガス若しくは湿式ガス中に含有されるハロゲン元
素の形態としては、例えば、塩化水素（ＨＣｌ）、ＣＣ
ｌ4、Ｃ2ＨＣｌ3、Ｃｌ2、ＨＢｒ、ＮＦ3を挙げること
ができる。不活性ガス若しくは湿式ガス中のハロゲン元
素の含有率は、分子又は化合物の形態を基準として、
０．００１〜１０容量％、好ましくは０．００５〜１０
容量％、更に好ましくは０．０２〜１０容量％である。
例えば塩化水素ガスを用いる場合、不活性ガス若しくは
湿式ガス中の塩化水素ガス含有率は０．０２〜１０容量
％であることが望ましい。尚、昇温工程における雰囲気
を、不活性ガスで希釈された湿式ガスを含む酸化雰囲気
とすることもできる。
は、第１のシリコン酸化膜形成工程と第２のシリコン酸
化膜形成工程との間に昇温工程を含むことが好ましい。
この場合、昇温工程における雰囲気を、不活性ガス雰囲
気若しくは減圧雰囲気とするか、あるいは又、湿式ガス
を含む酸化雰囲気とすることが望ましい。ここで、不活
性ガスとして、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス
を例示することができる。尚、昇温工程における雰囲気
中の不活性ガス若しくは湿式ガスには、ハロゲン元素が
含有されていてもよい。これによって、第１のシリコン
酸化膜形成工程にて形成されたシリコン酸化膜の特性の
一層の向上を図ることができる。即ち、第１のシリコン
酸化膜形成工程において生じ得る欠陥であるシリコンダ
ングリングボンド（Ｓｉ・）やＳｉＯＨが昇温工程にお
いてハロゲン元素と反応し、シリコンダングリングボン
ドが終端しあるいは脱水反応を生じる結果、信頼性劣化
因子であるこれらの欠陥が排除される。特に、これらの
欠陥の排除は、第１のシリコン酸化膜形成工程において
形成された初期のシリコン酸化膜に対して効果的であ
る。ハロゲン元素として、塩素、臭素、フッ素を挙げる
ことができるが、なかでも塩素であることが望ましい。
不活性ガス若しくは湿式ガス中に含有されるハロゲン元
素の形態としては、例えば、塩化水素（ＨＣｌ）、ＣＣ
ｌ4、Ｃ2ＨＣｌ3、Ｃｌ2、ＨＢｒ、ＮＦ3を挙げること
ができる。不活性ガス若しくは湿式ガス中のハロゲン元
素の含有率は、分子又は化合物の形態を基準として、
０．００１〜１０容量％、好ましくは０．００５〜１０
容量％、更に好ましくは０．０２〜１０容量％である。
例えば塩化水素ガスを用いる場合、不活性ガス若しくは
湿式ガス中の塩化水素ガス含有率は０．０２〜１０容量
％であることが望ましい。尚、昇温工程における雰囲気
を、不活性ガスで希釈された湿式ガスを含む酸化雰囲気
とすることもできる。
【００３９】あるいは又、本発明の好ましい実施態様に
おいては、シリコン酸化膜を形成するための第１の処理
室及び第２の処理室、並びに、第１の処理室と第２の処
理室とを結ぶ搬送路を備えたシリコン酸化膜形成装置を
用い、第１のシリコン酸化膜形成工程を第１の処理室内
にて行い、その後、シリコン層を第１の処理室から搬送
路を介して第２の処理室に搬入し、次いで、第２のシリ
コン酸化膜形成工程を第２の処理室にて行うこともでき
る。尚、このような実施態様を本発明の好ましい第２の
実施態様と呼ぶ。
おいては、シリコン酸化膜を形成するための第１の処理
室及び第２の処理室、並びに、第１の処理室と第２の処
理室とを結ぶ搬送路を備えたシリコン酸化膜形成装置を
用い、第１のシリコン酸化膜形成工程を第１の処理室内
にて行い、その後、シリコン層を第１の処理室から搬送
路を介して第２の処理室に搬入し、次いで、第２のシリ
コン酸化膜形成工程を第２の処理室にて行うこともでき
る。尚、このような実施態様を本発明の好ましい第２の
実施態様と呼ぶ。
【００４０】本発明の好ましい第２の実施態様において
は、シリコン層を第１の処理室から大気に曝すことなく
搬送路を介して第２の処理室に搬送することが、形成さ
れたシリコン酸化膜の表面の汚染発生を防止する観点か
ら、好ましい。尚、具体的には、シリコン層の搬送中に
おける搬送路内の雰囲気を、不活性ガス雰囲気若しくは
減圧雰囲気とすることが好ましい。ここで、不活性ガス
として、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガスを例示
することができる。この場合、シリコン層を第１の処理
室から搬送路を介して第２の処理室に搬入する際の搬送
路内の雰囲気温度を、例えば室温（常温）としてもよい
が、シリコン層表面にシリコン酸化膜を形成するときの
第１の処理室内の雰囲気温度と略等しくすることが、ス
ループットの向上の観点から、好ましい。
は、シリコン層を第１の処理室から大気に曝すことなく
搬送路を介して第２の処理室に搬送することが、形成さ
れたシリコン酸化膜の表面の汚染発生を防止する観点か
ら、好ましい。尚、具体的には、シリコン層の搬送中に
おける搬送路内の雰囲気を、不活性ガス雰囲気若しくは
減圧雰囲気とすることが好ましい。ここで、不活性ガス
として、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガスを例示
することができる。この場合、シリコン層を第１の処理
室から搬送路を介して第２の処理室に搬入する際の搬送
路内の雰囲気温度を、例えば室温（常温）としてもよい
が、シリコン層表面にシリコン酸化膜を形成するときの
第１の処理室内の雰囲気温度と略等しくすることが、ス
ループットの向上の観点から、好ましい。
【００４１】本発明の好ましい第２の実施態様において
は、第１のシリコン酸化膜形成工程及び第２のシリコン
酸化膜形成工程をバッチ式にて行うことができる。ある
いは又、第１のシリコン酸化膜形成工程を枚葉式にて行
い、第２のシリコン酸化膜形成工程をバッチ式にて行う
ことができる。更には、第１のシリコン酸化膜形成工程
及び第２のシリコン酸化膜形成工程を枚葉式にて行うこ
とができる。
は、第１のシリコン酸化膜形成工程及び第２のシリコン
酸化膜形成工程をバッチ式にて行うことができる。ある
いは又、第１のシリコン酸化膜形成工程を枚葉式にて行
い、第２のシリコン酸化膜形成工程をバッチ式にて行う
ことができる。更には、第１のシリコン酸化膜形成工程
及び第２のシリコン酸化膜形成工程を枚葉式にて行うこ
とができる。
【００４２】本発明の好ましい第２の実施態様において
は、第１の処理室に連通する搬送路の部分と第２の処理
室に連通する搬送路の部分との間にシャッターが配設さ
れたシリコン酸化膜形成装置を用いることができる。
は、第１の処理室に連通する搬送路の部分と第２の処理
室に連通する搬送路の部分との間にシャッターが配設さ
れたシリコン酸化膜形成装置を用いることができる。
【００４３】本発明の好ましい実施態様においては、第
２のシリコン酸化膜形成工程の完了後、形成されたシリ
コン酸化膜に熱処理を施すことが望ましい。この熱処理
は、本発明の第１若しくは第２の態様に係るシリコン酸
化膜の形成方法にて説明した熱処理と同様とすることが
できるので、詳細な説明は省略する。尚、第２のシリコ
ン酸化膜形成工程と熱処理とを、同じ処理室内で実行し
てもよいし、異なる処理室内で実行してもよい。第１の
シリコン酸化膜形成工程及び第２のシリコン酸化膜形成
工程における好ましい処理方式、並びに熱処理の方式の
組み合わせを以下の表１に例示するが、これらに限定す
るものではない。
２のシリコン酸化膜形成工程の完了後、形成されたシリ
コン酸化膜に熱処理を施すことが望ましい。この熱処理
は、本発明の第１若しくは第２の態様に係るシリコン酸
化膜の形成方法にて説明した熱処理と同様とすることが
できるので、詳細な説明は省略する。尚、第２のシリコ
ン酸化膜形成工程と熱処理とを、同じ処理室内で実行し
てもよいし、異なる処理室内で実行してもよい。第１の
シリコン酸化膜形成工程及び第２のシリコン酸化膜形成
工程における好ましい処理方式、並びに熱処理の方式の
組み合わせを以下の表１に例示するが、これらに限定す
るものではない。
【００４４】
【表１】 第１のシリコン 第２のシリコン 熱処理 酸化膜形成工程 酸化膜形成工程 バッチ式 バッチ式 バッチ式 枚葉式 バッチ式 バッチ式 枚葉式 枚葉式 枚葉式 枚葉式 枚葉式 バッチ式
【００４５】本発明の好ましい実施態様においては、第
２のシリコン酸化膜形成工程を経た後の最終的なシリコ
ン酸化膜の膜厚は、半導体装置に要求される所定の厚さ
とすればよい。一方、第１のシリコン酸化膜形成工程を
経た後のシリコン酸化膜の膜厚は、出来る限り薄いこと
が好ましい。但し、現在、半導体装置の製造に用いられ
ているシリコン半導体基板の面方位は殆どの場合（１０
０）であり、如何にシリコン半導体基板の表面を平滑化
しても（１００）シリコン半導体基板の表面には必ずス
テップと呼ばれる段差が形成される。このステップは通
常シリコン原子１層分であるが、場合によっては２〜３
層分の段差が形成されることがある。従って、第１のシ
リコン酸化膜形成工程を経た後のシリコン酸化膜の膜厚
は、シリコン層として（１００）シリコン半導体基板を
用いる場合、１ｎｍ以上とすることが好ましいが、これ
に限定するものではない。
２のシリコン酸化膜形成工程を経た後の最終的なシリコ
ン酸化膜の膜厚は、半導体装置に要求される所定の厚さ
とすればよい。一方、第１のシリコン酸化膜形成工程を
経た後のシリコン酸化膜の膜厚は、出来る限り薄いこと
が好ましい。但し、現在、半導体装置の製造に用いられ
ているシリコン半導体基板の面方位は殆どの場合（１０
０）であり、如何にシリコン半導体基板の表面を平滑化
しても（１００）シリコン半導体基板の表面には必ずス
テップと呼ばれる段差が形成される。このステップは通
常シリコン原子１層分であるが、場合によっては２〜３
層分の段差が形成されることがある。従って、第１のシ
リコン酸化膜形成工程を経た後のシリコン酸化膜の膜厚
は、シリコン層として（１００）シリコン半導体基板を
用いる場合、１ｎｍ以上とすることが好ましいが、これ
に限定するものではない。
【００４６】本発明の好ましい実施態様を含む本発明の
第１の態様に係るシリコン酸化膜の形成方法、あるいは
又、本発明の第２の態様に係るシリコン酸化膜の形成方
法においては、シリコン酸化膜を形成する前の雰囲気
を、湿式ガスに基づくシリコン酸化膜の形成の前の不所
望のシリコン酸化膜の形成を抑制するために、窒素ガ
ス、アルゴンガス、ヘリウムガス等の不活性ガス雰囲
気、あるいは減圧雰囲気とすることが望ましい。
第１の態様に係るシリコン酸化膜の形成方法、あるいは
又、本発明の第２の態様に係るシリコン酸化膜の形成方
法においては、シリコン酸化膜を形成する前の雰囲気
を、湿式ガスに基づくシリコン酸化膜の形成の前の不所
望のシリコン酸化膜の形成を抑制するために、窒素ガ
ス、アルゴンガス、ヘリウムガス等の不活性ガス雰囲
気、あるいは減圧雰囲気とすることが望ましい。
【００４７】本発明の第１若しくは第２の態様に係るシ
リコン酸化膜の形成方法においては、所望の厚さのシリ
コン酸化膜の形成が完了したときの雰囲気温度を、シリ
コン層の表面からシリコン原子が脱離しない雰囲気温度
範囲内とし、あるいは又、５００゜Ｃ以下、好ましくは
４５０゜Ｃ以下とする実施態様としてもよい。尚、この
ような実施態様を本発明の好ましい第３の実施態様と呼
ぶ。この本発明の好ましい第３の実施態様におけるシリ
コン酸化膜の形成方法においては、シリコン層の表面に
シリコン酸化膜の形成を開始する際の雰囲気温度と、所
望の厚さのシリコン酸化膜の形成が完了したときの雰囲
気温度とを同じとしてもよいし、所望の厚さのシリコン
酸化膜の形成が完了したときの雰囲気温度をシリコン層
の表面にシリコン酸化膜の形成を開始する際の雰囲気温
度よりも高い温度としてもよい。後者の場合、雰囲気温
度を段階的に上昇させてもよいし、連続的に上昇させて
もよい。
リコン酸化膜の形成方法においては、所望の厚さのシリ
コン酸化膜の形成が完了したときの雰囲気温度を、シリ
コン層の表面からシリコン原子が脱離しない雰囲気温度
範囲内とし、あるいは又、５００゜Ｃ以下、好ましくは
４５０゜Ｃ以下とする実施態様としてもよい。尚、この
ような実施態様を本発明の好ましい第３の実施態様と呼
ぶ。この本発明の好ましい第３の実施態様におけるシリ
コン酸化膜の形成方法においては、シリコン層の表面に
シリコン酸化膜の形成を開始する際の雰囲気温度と、所
望の厚さのシリコン酸化膜の形成が完了したときの雰囲
気温度とを同じとしてもよいし、所望の厚さのシリコン
酸化膜の形成が完了したときの雰囲気温度をシリコン層
の表面にシリコン酸化膜の形成を開始する際の雰囲気温
度よりも高い温度としてもよい。後者の場合、雰囲気温
度を段階的に上昇させてもよいし、連続的に上昇させて
もよい。
【００４８】この本発明の好ましい第３の実施態様にお
けるシリコン酸化膜の形成方法においても、所望の厚さ
のシリコン酸化膜の形成が完了した後、形成されたシリ
コン酸化膜に熱処理を施すことが好ましい。熱処理の雰
囲気は、ハロゲン元素を含有する不活性ガス雰囲気であ
ることが好ましく、更には、ハロゲン元素は塩素である
ことが好ましく、塩素は塩化水素（ＨＣｌ）の形態であ
り、不活性ガス中に含有される塩化水素の濃度は０．０
２乃至１０容量％であることが一層好ましい。また、熱
処理は７００乃至９５０゜Ｃの温度で行われることが好
ましく、更には、熱処理は炉アニール処理であることが
好ましい。尚、この熱処理は、先に説明した本発明の第
１若しくは第２の態様に係るシリコン酸化膜の形成方法
にて説明した熱処理と同様とすることができるので、詳
細な説明は省略する。
けるシリコン酸化膜の形成方法においても、所望の厚さ
のシリコン酸化膜の形成が完了した後、形成されたシリ
コン酸化膜に熱処理を施すことが好ましい。熱処理の雰
囲気は、ハロゲン元素を含有する不活性ガス雰囲気であ
ることが好ましく、更には、ハロゲン元素は塩素である
ことが好ましく、塩素は塩化水素（ＨＣｌ）の形態であ
り、不活性ガス中に含有される塩化水素の濃度は０．０
２乃至１０容量％であることが一層好ましい。また、熱
処理は７００乃至９５０゜Ｃの温度で行われることが好
ましく、更には、熱処理は炉アニール処理であることが
好ましい。尚、この熱処理は、先に説明した本発明の第
１若しくは第２の態様に係るシリコン酸化膜の形成方法
にて説明した熱処理と同様とすることができるので、詳
細な説明は省略する。
【００４９】通常、シリコン層にシリコン酸化膜を形成
する前に、ＮＨ4ＯＨ／Ｈ2Ｏ2水溶液で洗浄し更にＨＣ
ｌ／Ｈ2Ｏ2水溶液で洗浄するというＲＣＡ洗浄によりシ
リコン層の表面を洗浄し、その表面から微粒子や金属不
純物を除去した後、フッ化水素酸水溶液及び純水による
シリコン層の表面洗浄を行う。ところが、その後、シリ
コン層が大気に曝されると、シリコン層の表面が汚染さ
れ、水分や有機物がシリコン層の表面に付着し、あるい
は又、シリコン層表面のＳｉ原子が水酸基（ＯＨ）と結
合する虞がある（例えば、文献 "Highly-reliable Gate
Oxide Formation for Giga-Scale LSIs by using Clos
ed Wet Cleaning System and Wet Oxidation with Ultr
a-Dry Unloading", J. Yugami, et al., International
Electron Device Meeting Technical Digest 95, pp 8
55-858 参照）。このような場合、そのままの状態でシ
リコン酸化膜の形成を開始すると、形成されたシリコン
酸化膜中に水分や有機物、あるいは又、Ｓｉ−ＯＨが取
り込まれ、形成されたシリコン酸化膜の特性低下あるい
は欠陥部分の発生の原因となり得る。尚、欠陥部分と
は、シリコンダングリングボンド（Ｓｉ・）やＳｉ−Ｈ
結合といった欠陥が含まれるシリコン酸化膜の部分、あ
るいは又、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合が応力によって圧縮され
若しくはＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合の角度が厚い若しくはバル
クのシリコン酸化膜中のＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合の角度と異
なるといったＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合が含まれたシリコン酸
化膜の部分を意味する。それ故、このような問題の発生
を回避するために、本発明の好ましい実施態様において
は、第１のシリコン酸化膜形成工程の前にシリコン層表
面を洗浄する工程を含み、表面洗浄後のシリコン層を大
気に曝すことなく（即ち、例えば、シリコン層表面の洗
浄から第１のシリコン酸化膜形成工程の開始までの雰囲
気を不活性ガス雰囲気若しくは真空雰囲気とし）、第１
のシリコン酸化膜形成工程を実行することが好ましい。
あるいは又、本発明の第１若しくは第２の態様に係るシ
リコン酸化膜の形成方法においては、シリコン酸化膜を
形成する前に、シリコン層表面を洗浄する工程を含み、
表面洗浄後のシリコン層を大気に曝すことなく（即ち、
例えば、シリコン層表面の洗浄からシリコン酸化膜の形
成開始までの雰囲気を不活性ガス雰囲気若しくは真空雰
囲気とし）、シリコン酸化膜の形成を行うことが好まし
い。これによって、大部分が水素で終端され、極一部が
フッ素で終端された表面を有するシリコン層にシリコン
酸化膜を形成することができ、形成されたシリコン酸化
膜の特性低下あるいは欠陥部分の発生を防止することが
できる。
する前に、ＮＨ4ＯＨ／Ｈ2Ｏ2水溶液で洗浄し更にＨＣ
ｌ／Ｈ2Ｏ2水溶液で洗浄するというＲＣＡ洗浄によりシ
リコン層の表面を洗浄し、その表面から微粒子や金属不
純物を除去した後、フッ化水素酸水溶液及び純水による
シリコン層の表面洗浄を行う。ところが、その後、シリ
コン層が大気に曝されると、シリコン層の表面が汚染さ
れ、水分や有機物がシリコン層の表面に付着し、あるい
は又、シリコン層表面のＳｉ原子が水酸基（ＯＨ）と結
合する虞がある（例えば、文献 "Highly-reliable Gate
Oxide Formation for Giga-Scale LSIs by using Clos
ed Wet Cleaning System and Wet Oxidation with Ultr
a-Dry Unloading", J. Yugami, et al., International
Electron Device Meeting Technical Digest 95, pp 8
55-858 参照）。このような場合、そのままの状態でシ
リコン酸化膜の形成を開始すると、形成されたシリコン
酸化膜中に水分や有機物、あるいは又、Ｓｉ−ＯＨが取
り込まれ、形成されたシリコン酸化膜の特性低下あるい
は欠陥部分の発生の原因となり得る。尚、欠陥部分と
は、シリコンダングリングボンド（Ｓｉ・）やＳｉ−Ｈ
結合といった欠陥が含まれるシリコン酸化膜の部分、あ
るいは又、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ結合が応力によって圧縮され
若しくはＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合の角度が厚い若しくはバル
クのシリコン酸化膜中のＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合の角度と異
なるといったＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合が含まれたシリコン酸
化膜の部分を意味する。それ故、このような問題の発生
を回避するために、本発明の好ましい実施態様において
は、第１のシリコン酸化膜形成工程の前にシリコン層表
面を洗浄する工程を含み、表面洗浄後のシリコン層を大
気に曝すことなく（即ち、例えば、シリコン層表面の洗
浄から第１のシリコン酸化膜形成工程の開始までの雰囲
気を不活性ガス雰囲気若しくは真空雰囲気とし）、第１
のシリコン酸化膜形成工程を実行することが好ましい。
あるいは又、本発明の第１若しくは第２の態様に係るシ
リコン酸化膜の形成方法においては、シリコン酸化膜を
形成する前に、シリコン層表面を洗浄する工程を含み、
表面洗浄後のシリコン層を大気に曝すことなく（即ち、
例えば、シリコン層表面の洗浄からシリコン酸化膜の形
成開始までの雰囲気を不活性ガス雰囲気若しくは真空雰
囲気とし）、シリコン酸化膜の形成を行うことが好まし
い。これによって、大部分が水素で終端され、極一部が
フッ素で終端された表面を有するシリコン層にシリコン
酸化膜を形成することができ、形成されたシリコン酸化
膜の特性低下あるいは欠陥部分の発生を防止することが
できる。
【００５０】本発明のシリコン酸化膜の形成方法におけ
る雰囲気温度プロファイルを、図１〜図１１に模式的に
例示する。尚、図中、シリコン層の表面にシリコン酸化
膜の形成を開始する時の雰囲気温度の下限値をＴ1で示
し、シリコン層の表面からシリコン原子が脱離しない雰
囲気温度の上限値をＴ2で示す。また、所望の厚さのシ
リコン酸化膜の形成が完了したときの雰囲気温度あるい
は第２のシリコン酸化膜形成工程における雰囲気温度を
Ｔ3で示し、熱処理における雰囲気温度をＴ4で示す。図
中、実線はシリコン酸化膜が形成されている状態を表
し、一点鎖線は、シリコン層の表面にシリコン酸化膜の
形成を開始する雰囲気温度まで雰囲気温度を昇温する過
程、あるいは又、シリコン酸化膜の形成完了後、室温ま
で雰囲気温度を降温させる過程、あるいは又、搬送工程
から第２のシリコン酸化膜形成工程における雰囲気温度
まで雰囲気温度を昇温する過程を表す。また、点線は搬
送路における搬送工程を示し、二重線は熱処理工程を表
す。昇温工程を実線にて示した雰囲気温度プロファイル
においては、昇温工程においてもシリコン酸化膜の形成
が行われることを示し、昇温工程を鎖線にて示した雰囲
気温度プロファイルにおいては、昇温工程においてシリ
コン酸化膜の形成が行われないことを示す。また、図
中、「ＲＴ」は室温（常温）を意味する。
る雰囲気温度プロファイルを、図１〜図１１に模式的に
例示する。尚、図中、シリコン層の表面にシリコン酸化
膜の形成を開始する時の雰囲気温度の下限値をＴ1で示
し、シリコン層の表面からシリコン原子が脱離しない雰
囲気温度の上限値をＴ2で示す。また、所望の厚さのシ
リコン酸化膜の形成が完了したときの雰囲気温度あるい
は第２のシリコン酸化膜形成工程における雰囲気温度を
Ｔ3で示し、熱処理における雰囲気温度をＴ4で示す。図
中、実線はシリコン酸化膜が形成されている状態を表
し、一点鎖線は、シリコン層の表面にシリコン酸化膜の
形成を開始する雰囲気温度まで雰囲気温度を昇温する過
程、あるいは又、シリコン酸化膜の形成完了後、室温ま
で雰囲気温度を降温させる過程、あるいは又、搬送工程
から第２のシリコン酸化膜形成工程における雰囲気温度
まで雰囲気温度を昇温する過程を表す。また、点線は搬
送路における搬送工程を示し、二重線は熱処理工程を表
す。昇温工程を実線にて示した雰囲気温度プロファイル
においては、昇温工程においてもシリコン酸化膜の形成
が行われることを示し、昇温工程を鎖線にて示した雰囲
気温度プロファイルにおいては、昇温工程においてシリ
コン酸化膜の形成が行われないことを示す。また、図
中、「ＲＴ」は室温（常温）を意味する。
【００５１】図１の（Ａ）及び（Ｂ）に示した雰囲気温
度プロファイルの例においては、シリコン層の表面から
シリコン原子が脱離しない雰囲気温度にて、あるいは
又、湿式ガスがシリコン層表面で結露しない温度以上５
００゜Ｃ以下の雰囲気温度にて、湿式ガスを用いた酸化
法によってシリコン層の表面にシリコン酸化膜の形成を
開始する。そして、湿式ガスを用いた酸化法によって、
所望の厚さになるまでシリコン酸化膜を形成するが、所
望の厚さのシリコン酸化膜の形成が完了したときの雰囲
気温度は、シリコン層の表面にシリコン酸化膜の形成を
開始する際の雰囲気温度と同じであるか（図１の（Ａ）
参照）、あるいは、シリコン層の表面にシリコン酸化膜
の形成を開始する際の雰囲気温度よりも高いがシリコン
層の表面からシリコン原子が脱離しない雰囲気温度の範
囲内、あるいは又、５００゜Ｃ以下の雰囲気温度にある
（図１の（Ｂ）参照）。
度プロファイルの例においては、シリコン層の表面から
シリコン原子が脱離しない雰囲気温度にて、あるいは
又、湿式ガスがシリコン層表面で結露しない温度以上５
００゜Ｃ以下の雰囲気温度にて、湿式ガスを用いた酸化
法によってシリコン層の表面にシリコン酸化膜の形成を
開始する。そして、湿式ガスを用いた酸化法によって、
所望の厚さになるまでシリコン酸化膜を形成するが、所
望の厚さのシリコン酸化膜の形成が完了したときの雰囲
気温度は、シリコン層の表面にシリコン酸化膜の形成を
開始する際の雰囲気温度と同じであるか（図１の（Ａ）
参照）、あるいは、シリコン層の表面にシリコン酸化膜
の形成を開始する際の雰囲気温度よりも高いがシリコン
層の表面からシリコン原子が脱離しない雰囲気温度の範
囲内、あるいは又、５００゜Ｃ以下の雰囲気温度にある
（図１の（Ｂ）参照）。
【００５２】図２の（Ａ）及び（Ｂ）に示した雰囲気温
度プロファイルの例においては、シリコン層の表面から
シリコン原子が脱離しない雰囲気温度にて、あるいは
又、湿式ガスがシリコン層表面で結露しない温度以上５
００゜Ｃ以下の雰囲気温度にて、湿式ガスを用いた酸化
法によってシリコン層の表面にシリコン酸化膜の形成を
開始する。そして、湿式ガスを用いた酸化法によって、
所望の厚さになるまでシリコン酸化膜を形成するが、所
望の厚さのシリコン酸化膜の形成が完了したときの雰囲
気温度（Ｔ3）は、シリコン層の表面にシリコン酸化膜
の形成を開始する際の雰囲気温度（Ｔ1〜Ｔ2）よりも高
く、しかも、シリコン層の表面からシリコン原子が脱離
しない雰囲気温度の範囲を越えている。尚、図２の
（Ａ）に示した雰囲気温度プロファイルの例において
は、昇温速度は一定である。一方、図２の（Ｂ）に示し
た雰囲気温度プロファイルの例においては、昇温速度を
変化させている。尚、昇温速度の変化パターンは例示で
あり、図２の（Ｂ）に限定するものではない。
度プロファイルの例においては、シリコン層の表面から
シリコン原子が脱離しない雰囲気温度にて、あるいは
又、湿式ガスがシリコン層表面で結露しない温度以上５
００゜Ｃ以下の雰囲気温度にて、湿式ガスを用いた酸化
法によってシリコン層の表面にシリコン酸化膜の形成を
開始する。そして、湿式ガスを用いた酸化法によって、
所望の厚さになるまでシリコン酸化膜を形成するが、所
望の厚さのシリコン酸化膜の形成が完了したときの雰囲
気温度（Ｔ3）は、シリコン層の表面にシリコン酸化膜
の形成を開始する際の雰囲気温度（Ｔ1〜Ｔ2）よりも高
く、しかも、シリコン層の表面からシリコン原子が脱離
しない雰囲気温度の範囲を越えている。尚、図２の
（Ａ）に示した雰囲気温度プロファイルの例において
は、昇温速度は一定である。一方、図２の（Ｂ）に示し
た雰囲気温度プロファイルの例においては、昇温速度を
変化させている。尚、昇温速度の変化パターンは例示で
あり、図２の（Ｂ）に限定するものではない。
【００５３】図３〜図７に示した雰囲気温度プロファイ
ルの例は本発明の好ましい第１の実施態様に関し、第１
のシリコン酸化膜形成工程と、昇温工程と、第２のシリ
コン酸化膜形成工程を経て、シリコン酸化膜が形成され
る。図３の（Ａ）及び（Ｂ）に示した例においては、第
１のシリコン酸化膜形成工程及び第２のシリコン酸化膜
形成工程における雰囲気温度は一定である。図４の
（Ａ）及び（Ｂ）に示した例においては、第１のシリコ
ン酸化膜形成工程における雰囲気温度を変化させている
が、第２のシリコン酸化膜形成工程における雰囲気温度
は一定である。図５の（Ａ）及び（Ｂ）に示した例にお
いては、第１のシリコン酸化膜形成工程における雰囲気
温度は一定であるが、第２のシリコン酸化膜形成工程に
おける雰囲気温度を変化させている。図６の（Ａ）及び
（Ｂ）に示した例においては、第１のシリコン酸化膜形
成工程及び第２のシリコン酸化膜形成工程における雰囲
気温度を変化させている。尚、昇温工程における昇温速
度は一定であってもよいし、変化させてもよい。また、
第１のシリコン酸化膜形成工程及び／又は第２のシリコ
ン酸化膜形成工程における雰囲気温度を変化させる場
合、変化率を一定としてもよいし、変化率を異ならせて
もよい。あるいは又、図７に示すような雰囲気温度プロ
ファイルとすることもできる。尚、図７の（Ａ）に示し
た雰囲気温度プロファイルの例においては、昇温速度は
一定である。一方、図７の（Ｂ）に示した雰囲気温度プ
ロファイルの例においては、昇温速度を変化させてい
る。尚、図３の（Ａ）、図４の（Ａ）、図５の（Ａ）及
び図６の（Ａ）に示した例においては、昇温工程を不活
性ガス雰囲気とし、昇温工程においてシリコン酸化膜の
形成を行っていない。一方、図３の（Ｂ）、図４の
（Ｂ）、図５の（Ｂ）及び図６の（Ｂ）に示した例にお
いては、昇温工程を湿式ガスを含む酸化雰囲気とし、昇
温工程においてもシリコン酸化膜の形成を行っている。
ルの例は本発明の好ましい第１の実施態様に関し、第１
のシリコン酸化膜形成工程と、昇温工程と、第２のシリ
コン酸化膜形成工程を経て、シリコン酸化膜が形成され
る。図３の（Ａ）及び（Ｂ）に示した例においては、第
１のシリコン酸化膜形成工程及び第２のシリコン酸化膜
形成工程における雰囲気温度は一定である。図４の
（Ａ）及び（Ｂ）に示した例においては、第１のシリコ
ン酸化膜形成工程における雰囲気温度を変化させている
が、第２のシリコン酸化膜形成工程における雰囲気温度
は一定である。図５の（Ａ）及び（Ｂ）に示した例にお
いては、第１のシリコン酸化膜形成工程における雰囲気
温度は一定であるが、第２のシリコン酸化膜形成工程に
おける雰囲気温度を変化させている。図６の（Ａ）及び
（Ｂ）に示した例においては、第１のシリコン酸化膜形
成工程及び第２のシリコン酸化膜形成工程における雰囲
気温度を変化させている。尚、昇温工程における昇温速
度は一定であってもよいし、変化させてもよい。また、
第１のシリコン酸化膜形成工程及び／又は第２のシリコ
ン酸化膜形成工程における雰囲気温度を変化させる場
合、変化率を一定としてもよいし、変化率を異ならせて
もよい。あるいは又、図７に示すような雰囲気温度プロ
ファイルとすることもできる。尚、図７の（Ａ）に示し
た雰囲気温度プロファイルの例においては、昇温速度は
一定である。一方、図７の（Ｂ）に示した雰囲気温度プ
ロファイルの例においては、昇温速度を変化させてい
る。尚、図３の（Ａ）、図４の（Ａ）、図５の（Ａ）及
び図６の（Ａ）に示した例においては、昇温工程を不活
性ガス雰囲気とし、昇温工程においてシリコン酸化膜の
形成を行っていない。一方、図３の（Ｂ）、図４の
（Ｂ）、図５の（Ｂ）及び図６の（Ｂ）に示した例にお
いては、昇温工程を湿式ガスを含む酸化雰囲気とし、昇
温工程においてもシリコン酸化膜の形成を行っている。
【００５４】図８〜図１１に示した雰囲気温度プロファ
イルの例は、本発明の好ましい第２の実施態様に関し、
第１のシリコン酸化膜形成工程と、第２のシリコン酸化
膜形成工程にて、シリコン酸化膜が形成される。図８の
（Ａ）及び（Ｂ）に示した例においては、第１のシリコ
ン酸化膜形成工程及び第２のシリコン酸化膜形成工程に
おける雰囲気温度は一定である。図９の（Ａ）及び
（Ｂ）に示した例においては、第１のシリコン酸化膜形
成工程における雰囲気温度を変化させているが、第２の
シリコン酸化膜形成工程における雰囲気温度は一定であ
る。図１０の（Ａ）及び（Ｂ）に示した例においては、
第１のシリコン酸化膜形成工程における雰囲気温度は一
定であるが、第２のシリコン酸化膜形成工程における雰
囲気温度を変化させている。図１１の（Ａ）及び（Ｂ）
に示した例においては、第１のシリコン酸化膜形成工程
及び第２のシリコン酸化膜形成工程における雰囲気温度
を変化させている。尚、図８の（Ａ）、図９の（Ａ）、
図１０の（Ａ）及び図１１の（Ａ）に示した例において
は、搬送工程における搬送路内の雰囲気温度は、例えば
室温（常温）である。一方、図８の（Ｂ）、図９の
（Ｂ）、図１０の（Ｂ）及び図１１の（Ｂ）に示した例
においては、搬送工程における搬送路内の雰囲気温度
は、例えば、第１のシリコン酸化膜形成工程における第
１の処理室内の雰囲気温度と略等しい。
イルの例は、本発明の好ましい第２の実施態様に関し、
第１のシリコン酸化膜形成工程と、第２のシリコン酸化
膜形成工程にて、シリコン酸化膜が形成される。図８の
（Ａ）及び（Ｂ）に示した例においては、第１のシリコ
ン酸化膜形成工程及び第２のシリコン酸化膜形成工程に
おける雰囲気温度は一定である。図９の（Ａ）及び
（Ｂ）に示した例においては、第１のシリコン酸化膜形
成工程における雰囲気温度を変化させているが、第２の
シリコン酸化膜形成工程における雰囲気温度は一定であ
る。図１０の（Ａ）及び（Ｂ）に示した例においては、
第１のシリコン酸化膜形成工程における雰囲気温度は一
定であるが、第２のシリコン酸化膜形成工程における雰
囲気温度を変化させている。図１１の（Ａ）及び（Ｂ）
に示した例においては、第１のシリコン酸化膜形成工程
及び第２のシリコン酸化膜形成工程における雰囲気温度
を変化させている。尚、図８の（Ａ）、図９の（Ａ）、
図１０の（Ａ）及び図１１の（Ａ）に示した例において
は、搬送工程における搬送路内の雰囲気温度は、例えば
室温（常温）である。一方、図８の（Ｂ）、図９の
（Ｂ）、図１０の（Ｂ）及び図１１の（Ｂ）に示した例
においては、搬送工程における搬送路内の雰囲気温度
は、例えば、第１のシリコン酸化膜形成工程における第
１の処理室内の雰囲気温度と略等しい。
【００５５】本発明の第１若しくは第２の態様に係るシ
リコン酸化膜の形成方法において、シリコン層とは、シ
リコン半導体基板等の基板そのものだけでなく、基板の
上に形成されたエピタキシャルシリコン層（選択エピタ
キシャル成長法にて形成されたエピタキシャルシリコン
層を含む）、多結晶シリコン層、あるいは非晶質シリコ
ン層、所謂張り合わせ法やＳＩＭＯＸ法に基づき製造さ
れたＳＯＩ構造におけるシリコン層、更には、基板やこ
れらの層に半導体素子や半導体素子の構成要素が形成さ
れたもの等、シリコン酸化膜を形成すべきシリコン層を
意味する。シリコン半導体基板の作製方法は、ＣＺ法、
ＭＣＺ法、ＤＬＣＺ法、ＦＺ法等、如何なる方法であっ
てもよいし、また、予め高温の水素アニール処理を行い
結晶欠陥を除去したものでもよい。
リコン酸化膜の形成方法において、シリコン層とは、シ
リコン半導体基板等の基板そのものだけでなく、基板の
上に形成されたエピタキシャルシリコン層（選択エピタ
キシャル成長法にて形成されたエピタキシャルシリコン
層を含む）、多結晶シリコン層、あるいは非晶質シリコ
ン層、所謂張り合わせ法やＳＩＭＯＸ法に基づき製造さ
れたＳＯＩ構造におけるシリコン層、更には、基板やこ
れらの層に半導体素子や半導体素子の構成要素が形成さ
れたもの等、シリコン酸化膜を形成すべきシリコン層を
意味する。シリコン半導体基板の作製方法は、ＣＺ法、
ＭＣＺ法、ＤＬＣＺ法、ＦＺ法等、如何なる方法であっ
てもよいし、また、予め高温の水素アニール処理を行い
結晶欠陥を除去したものでもよい。
【００５６】本発明のシリコン酸化膜の形成方法は、例
えばＭＯＳ型トランジスタのゲート酸化膜、層間絶縁膜
や素子分離領域の形成、トップゲート型若しくはボトム
ゲート型薄膜トランジスタのゲート酸化膜の形成、フラ
ッシュメモリのトンネル酸化膜の形成等、各種半導体装
置におけるシリコン酸化膜の形成に適用することができ
る。
えばＭＯＳ型トランジスタのゲート酸化膜、層間絶縁膜
や素子分離領域の形成、トップゲート型若しくはボトム
ゲート型薄膜トランジスタのゲート酸化膜の形成、フラ
ッシュメモリのトンネル酸化膜の形成等、各種半導体装
置におけるシリコン酸化膜の形成に適用することができ
る。
【００５７】あるいは又、本発明のシリコン酸化膜の形
成方法においては、シリコン酸化膜はゲート酸化膜であ
る態様だけでなく、シリコン層はシリコン半導体基板か
ら構成され、シリコン酸化膜は、シリコン半導体基板の
表面にゲート酸化膜形成以前にシリコン半導体基板に形
成される酸化膜である態様とすることもできる。後者の
場合、シリコン半導体基板の表面にゲート酸化膜形成以
前にシリコン半導体基板に形成される酸化膜を、素子分
離領域を形成するための酸化膜（即ち、ＬＯＣＯＳ構造
やトレンチ構造の素子分離領域形成工程において、シリ
コン窒化膜を堆積させるための下地としての酸化膜）と
することができ、あるいは又、犠牲酸化膜とすることが
できる。尚、素子分離領域は、ＬＯＣＯＳ構造を有し、
あるいは、トレンチ構造を有し、あるいは又、ＬＯＣＯ
Ｓ構造及びトレンチ構造を有する形態とすることができ
る。
成方法においては、シリコン酸化膜はゲート酸化膜であ
る態様だけでなく、シリコン層はシリコン半導体基板か
ら構成され、シリコン酸化膜は、シリコン半導体基板の
表面にゲート酸化膜形成以前にシリコン半導体基板に形
成される酸化膜である態様とすることもできる。後者の
場合、シリコン半導体基板の表面にゲート酸化膜形成以
前にシリコン半導体基板に形成される酸化膜を、素子分
離領域を形成するための酸化膜（即ち、ＬＯＣＯＳ構造
やトレンチ構造の素子分離領域形成工程において、シリ
コン窒化膜を堆積させるための下地としての酸化膜）と
することができ、あるいは又、犠牲酸化膜とすることが
できる。尚、素子分離領域は、ＬＯＣＯＳ構造を有し、
あるいは、トレンチ構造を有し、あるいは又、ＬＯＣＯ
Ｓ構造及びトレンチ構造を有する形態とすることができ
る。
【００５８】本発明の第１の態様に係るシリコン酸化膜
の形成方法においては、シリコン層の表面からシリコン
原子が脱離しない温度に雰囲気を保持した状態にて、湿
式ガスを用いた酸化法によってシリコン層の表面にシリ
コン酸化膜の形成を開始する。また、本発明の第２の態
様に係るシリコン酸化膜の形成方法は、湿式ガスがシリ
コン層表面で結露しない温度以上、５００゜Ｃ以下の雰
囲気温度にて、湿式ガスを用いた酸化法によってシリコ
ン層の表面にシリコン酸化膜の形成を開始する。シリコ
ン酸化膜の形成開始時の雰囲気温度をこのような温度と
することによって、シリコン層の表面に凹凸（荒れ）が
生じることを防止し得る。また、シリコン原子の酸化
は、シリコン層の最表面からではなく、１層内部のシリ
コン原子から始まる。即ち、所謂バックボンドから始ま
り、所謂レイヤー・バイ・レイヤー（Layer-By-Layer）
酸化となる。従って、シリコン層とシリコン酸化膜との
間の界面の平滑性が原子レベルで保たれるので、最終的
に形成されるシリコン酸化膜の特性は優れたものとな
る。しかも、湿式ガスを用いた酸化法によってシリコン
層の表面にシリコン酸化膜を形成するので、最終的に形
成されるシリコン酸化膜中にドライ酸化膜が含まれず、
優れた特性を有するシリコン酸化膜を形成することがで
きる。
の形成方法においては、シリコン層の表面からシリコン
原子が脱離しない温度に雰囲気を保持した状態にて、湿
式ガスを用いた酸化法によってシリコン層の表面にシリ
コン酸化膜の形成を開始する。また、本発明の第２の態
様に係るシリコン酸化膜の形成方法は、湿式ガスがシリ
コン層表面で結露しない温度以上、５００゜Ｃ以下の雰
囲気温度にて、湿式ガスを用いた酸化法によってシリコ
ン層の表面にシリコン酸化膜の形成を開始する。シリコ
ン酸化膜の形成開始時の雰囲気温度をこのような温度と
することによって、シリコン層の表面に凹凸（荒れ）が
生じることを防止し得る。また、シリコン原子の酸化
は、シリコン層の最表面からではなく、１層内部のシリ
コン原子から始まる。即ち、所謂バックボンドから始ま
り、所謂レイヤー・バイ・レイヤー（Layer-By-Layer）
酸化となる。従って、シリコン層とシリコン酸化膜との
間の界面の平滑性が原子レベルで保たれるので、最終的
に形成されるシリコン酸化膜の特性は優れたものとな
る。しかも、湿式ガスを用いた酸化法によってシリコン
層の表面にシリコン酸化膜を形成するので、最終的に形
成されるシリコン酸化膜中にドライ酸化膜が含まれず、
優れた特性を有するシリコン酸化膜を形成することがで
きる。
【００５９】尚、本発明の第１若しくは第２の態様に係
るシリコン酸化膜の形成方法において、例えばゲート酸
化膜として要求される特性を十分満たすシリコン酸化膜
を形成するために、長時間を要する場合がある。このよ
うな場合には、本発明の好ましい実施態様を採用すれば
よい。本発明の好ましい実施態様においては、シリコン
層の表面に既に保護膜としても機能するシリコン酸化膜
が形成された状態で第２のシリコン酸化膜形成工程を実
行するので、例えば昇温工程や搬送路内が非酸化性雰囲
気の場合においてもシリコン層の表面に凹凸（荒れ）が
生じることがない。また、ゲート酸化膜として要求され
る特性を十分に満足し得る、優れた特性を有するシリコ
ン酸化膜を短い期間で形成することができる。
るシリコン酸化膜の形成方法において、例えばゲート酸
化膜として要求される特性を十分満たすシリコン酸化膜
を形成するために、長時間を要する場合がある。このよ
うな場合には、本発明の好ましい実施態様を採用すれば
よい。本発明の好ましい実施態様においては、シリコン
層の表面に既に保護膜としても機能するシリコン酸化膜
が形成された状態で第２のシリコン酸化膜形成工程を実
行するので、例えば昇温工程や搬送路内が非酸化性雰囲
気の場合においてもシリコン層の表面に凹凸（荒れ）が
生じることがない。また、ゲート酸化膜として要求され
る特性を十分に満足し得る、優れた特性を有するシリコ
ン酸化膜を短い期間で形成することができる。
【００６０】本発明の好ましい第１Ａの実施態様に係る
シリコン酸化膜の形成方法においては、従来の石英製の
処理室（酸化炉）を垂直に保持した抵抗加熱の縦型方式
のシリコン酸化膜形成装置を用いることができる。とこ
ろで、縦型方式のシリコン酸化膜形成装置を用いた場
合、例えばシリコン半導体基板の外周方向の外側にヒー
タ１４が配設されているため、昇温中、常に、シリコン
半導体基板の周辺部の方が中心部よりも温度が高くな
る。その結果、昇温中にもシリコン酸化膜が形成される
と、シリコン半導体基板の周辺部の方が中心部よりもシ
リコン酸化膜の膜厚が厚くなる傾向にある。本発明の好
ましい第１Ｂの実施態様に係るシリコン酸化膜の形成方
法においては、シリコン層の表面と略平行に配設された
加熱手段によってシリコン層を加熱するため、シリコン
層の面内の温度ばらつきを少なくすることができる。そ
の結果、昇温中にシリコン酸化膜が形成される場合であ
っても、形成されるシリコン酸化膜の面内膜厚ばらつき
発生を抑制することができる。
シリコン酸化膜の形成方法においては、従来の石英製の
処理室（酸化炉）を垂直に保持した抵抗加熱の縦型方式
のシリコン酸化膜形成装置を用いることができる。とこ
ろで、縦型方式のシリコン酸化膜形成装置を用いた場
合、例えばシリコン半導体基板の外周方向の外側にヒー
タ１４が配設されているため、昇温中、常に、シリコン
半導体基板の周辺部の方が中心部よりも温度が高くな
る。その結果、昇温中にもシリコン酸化膜が形成される
と、シリコン半導体基板の周辺部の方が中心部よりもシ
リコン酸化膜の膜厚が厚くなる傾向にある。本発明の好
ましい第１Ｂの実施態様に係るシリコン酸化膜の形成方
法においては、シリコン層の表面と略平行に配設された
加熱手段によってシリコン層を加熱するため、シリコン
層の面内の温度ばらつきを少なくすることができる。そ
の結果、昇温中にシリコン酸化膜が形成される場合であ
っても、形成されるシリコン酸化膜の面内膜厚ばらつき
発生を抑制することができる。
【００６１】２段階のシリコン酸化膜の形成を１つの処
理室内で行う場合には、処理室内の雰囲気温度制御を広
い範囲に亙って行わなければならず、処理室内の雰囲気
温度を正確に制御することが困難となる場合がある。ま
た、処理室内の雰囲気温度を昇温させる必要があるた
め、スループットの低下を招き易い。本発明の好ましい
第２の実施態様においては、第１の処理室及び第２の処
理室においてシリコン酸化膜を形成するので、各処理室
内の雰囲気温度を所定の狭い範囲の一定温度に保持すれ
ばよく、各処理室内の雰囲気温度制御を一層正確に行う
ことができるばかりか、処置室内の温度安定性に優れ
る。従って、シリコン酸化膜の膜厚制御性に優れる。し
かも、２段階のシリコン酸化膜の形成を１つの処理室内
で行う場合のように第１のシリコン酸化膜形成工程にお
ける雰囲気温度から第２のシリコン酸化膜形成工程にお
ける雰囲気温度まで広い温度範囲に亙って雰囲気温度を
変化させる必要がないため、スループットの低下を招く
こともない。
理室内で行う場合には、処理室内の雰囲気温度制御を広
い範囲に亙って行わなければならず、処理室内の雰囲気
温度を正確に制御することが困難となる場合がある。ま
た、処理室内の雰囲気温度を昇温させる必要があるた
め、スループットの低下を招き易い。本発明の好ましい
第２の実施態様においては、第１の処理室及び第２の処
理室においてシリコン酸化膜を形成するので、各処理室
内の雰囲気温度を所定の狭い範囲の一定温度に保持すれ
ばよく、各処理室内の雰囲気温度制御を一層正確に行う
ことができるばかりか、処置室内の温度安定性に優れ
る。従って、シリコン酸化膜の膜厚制御性に優れる。し
かも、２段階のシリコン酸化膜の形成を１つの処理室内
で行う場合のように第１のシリコン酸化膜形成工程にお
ける雰囲気温度から第２のシリコン酸化膜形成工程にお
ける雰囲気温度まで広い温度範囲に亙って雰囲気温度を
変化させる必要がないため、スループットの低下を招く
こともない。
【００６２】本発明の好ましい第３の実施態様における
シリコン酸化膜の形成方法においては、所望の厚さのシ
リコン酸化膜の形成が完了したときの雰囲気温度を、５
００゜Ｃ以下とするので、シリコン酸化膜形成装置にお
ける雰囲気温度の制御範囲を狭くすることができ、高い
精度で雰囲気温度の制御を行うことができるばかりか、
高温から低温まで処理室を冷却する必要がなくなり、シ
リコン酸化膜の形成に要する時間の短縮化を図ることが
できる。尚、シリコン酸化膜の形成レートは低下する
が、デザインルールが０．１３μｍ以降のＭＯＳ型ＬＳ
Ｉに用いられる膜厚３ｎｍ以下のゲート酸化膜の形成に
対しては、生産上、問題は殆ど生じない。尚、処理室の
雰囲気温度が従来よりも低い温度であるが故に、処理室
内へのシリコン層の搬入出速度を上げることができる。
従って、シリコン酸化膜の形成全体に要する時間は、従
来技術によるシリコン酸化膜の形成に要する時間と殆ど
変わらない。
シリコン酸化膜の形成方法においては、所望の厚さのシ
リコン酸化膜の形成が完了したときの雰囲気温度を、５
００゜Ｃ以下とするので、シリコン酸化膜形成装置にお
ける雰囲気温度の制御範囲を狭くすることができ、高い
精度で雰囲気温度の制御を行うことができるばかりか、
高温から低温まで処理室を冷却する必要がなくなり、シ
リコン酸化膜の形成に要する時間の短縮化を図ることが
できる。尚、シリコン酸化膜の形成レートは低下する
が、デザインルールが０．１３μｍ以降のＭＯＳ型ＬＳ
Ｉに用いられる膜厚３ｎｍ以下のゲート酸化膜の形成に
対しては、生産上、問題は殆ど生じない。尚、処理室の
雰囲気温度が従来よりも低い温度であるが故に、処理室
内へのシリコン層の搬入出速度を上げることができる。
従って、シリコン酸化膜の形成全体に要する時間は、従
来技術によるシリコン酸化膜の形成に要する時間と殆ど
変わらない。
【００６３】
【実施例】以下、図面を参照して、実施例に基づき本発
明を説明する。
明を説明する。
【００６４】（実施例１）実施例１は、本発明の第１の
態様に係るシリコン酸化膜の形成方法における好ましい
第１Ａの実施態様に関し、更には、本発明の第２の態様
に係るシリコン酸化膜の形成方法に関する。実施例１に
おいては、シリコン酸化膜を形成するための１つの処理
室を備えたシリコン酸化膜形成装置を用い、第１のシリ
コン酸化膜形成工程及び第２のシリコン酸化膜形成工程
をこの処理室内で行う。更には、第１のシリコン酸化膜
形成工程及び第２のシリコン酸化膜形成工程をバッチ式
にて行う。また、第１のシリコン酸化膜形成工程と第２
のシリコン酸化膜形成工程との間に昇温工程を含む。具
体的には、実施例１においては、図１３に示した縦型方
式のシリコン酸化膜形成装置を用いた。また、実施例１
においては、シリコン層をシリコン半導体基板から構成
した。形成されたシリコン酸化膜はゲート酸化膜として
機能する。実施例１においては、第１のシリコン酸化膜
形成工程及び第２のシリコン酸化膜形成工程における湿
式ガスを用いた酸化法として、パイロジェニック酸化法
を採用した。更には、昇温工程の雰囲気を不活性ガス雰
囲気とした。尚、第２のシリコン酸化膜形成工程におい
て所望の厚さになるまで更にシリコン酸化膜を形成した
後、形成されたシリコン酸化膜に対して、ハロゲン元素
を含有する不活性ガス雰囲気（塩化水素ガスを含む窒素
ガス雰囲気）中で熱処理（炉アニール処理）を施した。
以下、図１２〜図１７を参照して、実施例１のシリコン
酸化膜の形成方法を説明する。また、実施例１における
雰囲気温度プロファイルを模式的に図１４に示す。
態様に係るシリコン酸化膜の形成方法における好ましい
第１Ａの実施態様に関し、更には、本発明の第２の態様
に係るシリコン酸化膜の形成方法に関する。実施例１に
おいては、シリコン酸化膜を形成するための１つの処理
室を備えたシリコン酸化膜形成装置を用い、第１のシリ
コン酸化膜形成工程及び第２のシリコン酸化膜形成工程
をこの処理室内で行う。更には、第１のシリコン酸化膜
形成工程及び第２のシリコン酸化膜形成工程をバッチ式
にて行う。また、第１のシリコン酸化膜形成工程と第２
のシリコン酸化膜形成工程との間に昇温工程を含む。具
体的には、実施例１においては、図１３に示した縦型方
式のシリコン酸化膜形成装置を用いた。また、実施例１
においては、シリコン層をシリコン半導体基板から構成
した。形成されたシリコン酸化膜はゲート酸化膜として
機能する。実施例１においては、第１のシリコン酸化膜
形成工程及び第２のシリコン酸化膜形成工程における湿
式ガスを用いた酸化法として、パイロジェニック酸化法
を採用した。更には、昇温工程の雰囲気を不活性ガス雰
囲気とした。尚、第２のシリコン酸化膜形成工程におい
て所望の厚さになるまで更にシリコン酸化膜を形成した
後、形成されたシリコン酸化膜に対して、ハロゲン元素
を含有する不活性ガス雰囲気（塩化水素ガスを含む窒素
ガス雰囲気）中で熱処理（炉アニール処理）を施した。
以下、図１２〜図１７を参照して、実施例１のシリコン
酸化膜の形成方法を説明する。また、実施例１における
雰囲気温度プロファイルを模式的に図１４に示す。
【００６５】［工程−１００］先ず、リンをドープした
直径８インチのＮ型シリコンウエハ（ＣＺ法にて作製）
であるシリコン半導体基板４０に、公知の方法でＬＯＣ
ＯＳ構造を有する素子分離領域４１を形成し、次いでウ
エルイオン注入、チャネルストップイオン注入、閾値調
整イオン注入を行った。尚、素子分離領域はトレンチ構
造を有していてもよいし、ＬＯＣＯＳ構造とトレンチ構
造の組み合わせであってもよい。その後、ＲＣＡ洗浄に
よりシリコン半導体基板４０の表面の微粒子や金属不純
物を除去し、次いで、０．１％フッ化水素酸水溶液及び
純水によりシリコン半導体基板４０の表面洗浄を行い、
シリコン半導体基板４０の表面を露出させた（図１２の
（Ａ）参照）。尚、シリコン半導体基板４０の表面は大
半が水素で終端しており、極一部がフッ素で終端されて
いる。
直径８インチのＮ型シリコンウエハ（ＣＺ法にて作製）
であるシリコン半導体基板４０に、公知の方法でＬＯＣ
ＯＳ構造を有する素子分離領域４１を形成し、次いでウ
エルイオン注入、チャネルストップイオン注入、閾値調
整イオン注入を行った。尚、素子分離領域はトレンチ構
造を有していてもよいし、ＬＯＣＯＳ構造とトレンチ構
造の組み合わせであってもよい。その後、ＲＣＡ洗浄に
よりシリコン半導体基板４０の表面の微粒子や金属不純
物を除去し、次いで、０．１％フッ化水素酸水溶液及び
純水によりシリコン半導体基板４０の表面洗浄を行い、
シリコン半導体基板４０の表面を露出させた（図１２の
（Ａ）参照）。尚、シリコン半導体基板４０の表面は大
半が水素で終端しており、極一部がフッ素で終端されて
いる。
【００６６】［工程−１１０］次に、複数のシリコン半
導体基板４０を、図１３に示したシリコン酸化膜形成装
置の基板搬入出部２０に図示しない扉から搬入し、石英
ボート２４に載置した（図１５の（Ａ）参照）。尚、処
理室１０へガス導入部１２から窒素ガスを導入し、処理
室１０内を窒素ガス等の不活性ガス雰囲気とし（減圧雰
囲気であってもよい）、且つ、均熱管１６を介してヒー
タ１４によって処理室１０内の雰囲気温度を４００゜Ｃ
に保持した。尚、この状態においては、シャッター１５
は閉じておく。
導体基板４０を、図１３に示したシリコン酸化膜形成装
置の基板搬入出部２０に図示しない扉から搬入し、石英
ボート２４に載置した（図１５の（Ａ）参照）。尚、処
理室１０へガス導入部１２から窒素ガスを導入し、処理
室１０内を窒素ガス等の不活性ガス雰囲気とし（減圧雰
囲気であってもよい）、且つ、均熱管１６を介してヒー
タ１４によって処理室１０内の雰囲気温度を４００゜Ｃ
に保持した。尚、この状態においては、シャッター１５
は閉じておく。
【００６７】［工程−１２０］そして、基板搬入出部２
０へのシリコン半導体基板４０の搬入が完了した後、図
示しない扉を閉め、基板搬入出部２０にガス導入部２１
から窒素ガスを導入し、ガス排気部２２から排出し、基
板搬入出部２０内を窒素ガス雰囲気とした。尚、基板搬
入出部２０内の酸素ガス濃度をモニターし、酸素ガス濃
度が例えば１００ｐｐｍ以下となったならば、基板搬入
出部２０内が十分に窒素ガス雰囲気となったと判断す
る。その後、シャッター１５を開き（図１５の（Ｂ）参
照）、エレベータ機構２３を作動させて石英ボート２４
を上昇させ（上昇速度：２５０ｍｍ／分）、シリコン半
導体基板４０を石英製の二重管構造の処理室１０内に搬
入した（図１６の（Ａ）参照）。エレベータ機構２３が
最上昇位置に辿り着くと、石英ボート２４の基部によっ
て処理室１０と基板搬入出部２０との間は連通しなくな
る。処理室１０内の雰囲気温度はヒータ１４によって４
００゜Ｃに保持されているので、即ち、シリコン層の表
面からシリコン原子が脱離しない雰囲気温度に処理室１
０内が保持されているので、シリコン半導体基板４０の
表面に荒れが発生することを抑制することができる。
０へのシリコン半導体基板４０の搬入が完了した後、図
示しない扉を閉め、基板搬入出部２０にガス導入部２１
から窒素ガスを導入し、ガス排気部２２から排出し、基
板搬入出部２０内を窒素ガス雰囲気とした。尚、基板搬
入出部２０内の酸素ガス濃度をモニターし、酸素ガス濃
度が例えば１００ｐｐｍ以下となったならば、基板搬入
出部２０内が十分に窒素ガス雰囲気となったと判断す
る。その後、シャッター１５を開き（図１５の（Ｂ）参
照）、エレベータ機構２３を作動させて石英ボート２４
を上昇させ（上昇速度：２５０ｍｍ／分）、シリコン半
導体基板４０を石英製の二重管構造の処理室１０内に搬
入した（図１６の（Ａ）参照）。エレベータ機構２３が
最上昇位置に辿り着くと、石英ボート２４の基部によっ
て処理室１０と基板搬入出部２０との間は連通しなくな
る。処理室１０内の雰囲気温度はヒータ１４によって４
００゜Ｃに保持されているので、即ち、シリコン層の表
面からシリコン原子が脱離しない雰囲気温度に処理室１
０内が保持されているので、シリコン半導体基板４０の
表面に荒れが発生することを抑制することができる。
【００６８】［工程−１３０］次いで、シリコン層の表
面からシリコン原子が脱離しない雰囲気温度にて、湿式
ガスを用いた酸化法によってシリコン層の表面にシリコ
ン酸化膜の形成を開始した。あるいは又、湿式ガスがシ
リコン層表面で結露しない温度以上、５００゜Ｃ以下の
雰囲気温度にて、湿式ガスを用いた酸化法によってシリ
コン層の表面にシリコン酸化膜の形成を開始した。そし
て、シリコン層の表面からシリコン原子が脱離しない雰
囲気温度にて、湿式ガスを用いた酸化法によってシリコ
ン層の表面にシリコン酸化膜の形成を開始した後、所定
の期間、シリコン層の表面からシリコン原子が脱離しな
い雰囲気温度範囲に雰囲気を保持してシリコン酸化膜を
形成する第１のシリコン酸化膜形成工程を実行した。具
体的には、シリコン層（実施例１においては、シリコン
半導体基板４０）の表面からシリコン原子が脱離しない
温度に雰囲気温度を保持した状態で（実施例１において
は、具体的には、雰囲気温度を４００゜Ｃに設定）、湿
式ガスを用いた酸化法によってシリコン層の表面にシリ
コン酸化膜４２を形成した。実施例１においては、配管
３２，３３を介して燃焼室３０内に酸素ガス及び水素ガ
スを供給し、燃焼室３０内で生成した水蒸気を配管３
１、ガス流路１１及びガス導入部１２を介して処理室１
０内に導入し、パイロジェニック酸化法によってシリコ
ン半導体基板４０の表面に厚さ１．２ｎｍのシリコン酸
化膜４２を形成した（図１６の（Ｂ）参照）。このシリ
コン酸化膜の厚さはＳｉＯ2の数分子層に相当する厚さ
であり、シリコン半導体基板の表面のステップを考慮し
ても、保護膜として機能するのに十分な厚さである。
面からシリコン原子が脱離しない雰囲気温度にて、湿式
ガスを用いた酸化法によってシリコン層の表面にシリコ
ン酸化膜の形成を開始した。あるいは又、湿式ガスがシ
リコン層表面で結露しない温度以上、５００゜Ｃ以下の
雰囲気温度にて、湿式ガスを用いた酸化法によってシリ
コン層の表面にシリコン酸化膜の形成を開始した。そし
て、シリコン層の表面からシリコン原子が脱離しない雰
囲気温度にて、湿式ガスを用いた酸化法によってシリコ
ン層の表面にシリコン酸化膜の形成を開始した後、所定
の期間、シリコン層の表面からシリコン原子が脱離しな
い雰囲気温度範囲に雰囲気を保持してシリコン酸化膜を
形成する第１のシリコン酸化膜形成工程を実行した。具
体的には、シリコン層（実施例１においては、シリコン
半導体基板４０）の表面からシリコン原子が脱離しない
温度に雰囲気温度を保持した状態で（実施例１において
は、具体的には、雰囲気温度を４００゜Ｃに設定）、湿
式ガスを用いた酸化法によってシリコン層の表面にシリ
コン酸化膜４２を形成した。実施例１においては、配管
３２，３３を介して燃焼室３０内に酸素ガス及び水素ガ
スを供給し、燃焼室３０内で生成した水蒸気を配管３
１、ガス流路１１及びガス導入部１２を介して処理室１
０内に導入し、パイロジェニック酸化法によってシリコ
ン半導体基板４０の表面に厚さ１．２ｎｍのシリコン酸
化膜４２を形成した（図１６の（Ｂ）参照）。このシリ
コン酸化膜の厚さはＳｉＯ2の数分子層に相当する厚さ
であり、シリコン半導体基板の表面のステップを考慮し
ても、保護膜として機能するのに十分な厚さである。
【００６９】［工程−１４０］その後、処理室１０内へ
の湿式ガスの導入を中止し、不活性ガス（窒素ガス）
を、配管３２、燃焼室３０、配管３１、ガス流路１１及
びガス導入部１２を介して処理室１０内に導入しなが
ら、シリコン酸化膜形成装置の処理室１０内の雰囲気温
度を、均熱管１６を介してヒータ１４によって８００゜
Ｃまで昇温した（図１７の（Ａ）参照）。尚、昇温速度
を１０゜Ｃ／分とした。［工程−１３０］にてシリコン
層の表面には保護膜としても機能するシリコン酸化膜が
既に形成されているので、この［工程−１４０］におい
て、シリコン層（シリコン半導体基板４０）の表面に荒
れが発生することはない。
の湿式ガスの導入を中止し、不活性ガス（窒素ガス）
を、配管３２、燃焼室３０、配管３１、ガス流路１１及
びガス導入部１２を介して処理室１０内に導入しなが
ら、シリコン酸化膜形成装置の処理室１０内の雰囲気温
度を、均熱管１６を介してヒータ１４によって８００゜
Ｃまで昇温した（図１７の（Ａ）参照）。尚、昇温速度
を１０゜Ｃ／分とした。［工程−１３０］にてシリコン
層の表面には保護膜としても機能するシリコン酸化膜が
既に形成されているので、この［工程−１４０］におい
て、シリコン層（シリコン半導体基板４０）の表面に荒
れが発生することはない。
【００７０】［工程−１５０］シリコン層の表面からシ
リコン原子が脱離しない雰囲気温度範囲よりも高い雰囲
気温度（実施例１においては８００゜Ｃ）に処理室１０
内の雰囲気温度が達した後、この温度に雰囲気を保持し
た状態にて、湿式ガスを用いた酸化法によって、更にシ
リコン酸化膜を形成する第２のシリコン酸化膜形成工程
を実行した。具体的には、再び、配管３２，３３を介し
て燃焼室３０内に酸素ガス及び水素ガスを供給し、燃焼
室３０内で生成した水蒸気を配管３１、ガス流路１１及
びガス導入部１２を介して処理室１０内に導入し、パイ
ロジェニック酸化法によってシリコン半導体基板４０の
表面に総厚４．０ｎｍのシリコン酸化膜４２を形成した
（図１７の（Ｂ）参照）。尚、所望の厚さのシリコン酸
化膜の形成が完了したときの雰囲気温度（実施例１にお
いては８００゜Ｃ）は、シリコン層の表面にシリコン酸
化膜の形成を開始する際の雰囲気温度（実施例１におい
ては４００゜Ｃ）よりも高い。
リコン原子が脱離しない雰囲気温度範囲よりも高い雰囲
気温度（実施例１においては８００゜Ｃ）に処理室１０
内の雰囲気温度が達した後、この温度に雰囲気を保持し
た状態にて、湿式ガスを用いた酸化法によって、更にシ
リコン酸化膜を形成する第２のシリコン酸化膜形成工程
を実行した。具体的には、再び、配管３２，３３を介し
て燃焼室３０内に酸素ガス及び水素ガスを供給し、燃焼
室３０内で生成した水蒸気を配管３１、ガス流路１１及
びガス導入部１２を介して処理室１０内に導入し、パイ
ロジェニック酸化法によってシリコン半導体基板４０の
表面に総厚４．０ｎｍのシリコン酸化膜４２を形成した
（図１７の（Ｂ）参照）。尚、所望の厚さのシリコン酸
化膜の形成が完了したときの雰囲気温度（実施例１にお
いては８００゜Ｃ）は、シリコン層の表面にシリコン酸
化膜の形成を開始する際の雰囲気温度（実施例１におい
ては４００゜Ｃ）よりも高い。
【００７１】以上により、シリコン半導体基板４０の表
面におけるシリコン酸化膜４２の形成が完了するので、
以降、処理室１０内を窒素ガス等の不活性ガス雰囲気と
し、エレベータ機構２３を動作させて石英ボート２４を
下降させ、次いで、図示しない扉を開き、シリコン半導
体基板４０を搬出してもよいが、一層高い特性を有する
シリコン酸化膜の形成を意図する場合には、以下に説明
する熱処理をシリコン酸化膜に施すことが好ましい。
面におけるシリコン酸化膜４２の形成が完了するので、
以降、処理室１０内を窒素ガス等の不活性ガス雰囲気と
し、エレベータ機構２３を動作させて石英ボート２４を
下降させ、次いで、図示しない扉を開き、シリコン半導
体基板４０を搬出してもよいが、一層高い特性を有する
シリコン酸化膜の形成を意図する場合には、以下に説明
する熱処理をシリコン酸化膜に施すことが好ましい。
【００７２】［工程−１６０］即ち、その後、処理室１
０への湿式ガスの導入を中止し、窒素ガスをガス導入部
１２から処理室１０内に導入しつつ、処理室１０の雰囲
気温度をヒータ１４によって８５０゜Ｃまで昇温した。
その後、塩化水素ガスを０．１容量％含有する窒素ガス
をガス導入部１２から処理室１０内に導入し、３０分
間、熱処理を行った。
０への湿式ガスの導入を中止し、窒素ガスをガス導入部
１２から処理室１０内に導入しつつ、処理室１０の雰囲
気温度をヒータ１４によって８５０゜Ｃまで昇温した。
その後、塩化水素ガスを０．１容量％含有する窒素ガス
をガス導入部１２から処理室１０内に導入し、３０分
間、熱処理を行った。
【００７３】［工程−１７０］以上により、シリコン半
導体基板４０の表面におけるシリコン酸化膜４２の形成
が完了する（図１２の（Ｂ）参照）。以降、処理室１０
内を窒素ガス雰囲気とし、エレベータ機構２３を動作さ
せて石英ボート２４を下降させ、次いで、基板搬入出部
２０からシリコン半導体基板４０を搬出した。
導体基板４０の表面におけるシリコン酸化膜４２の形成
が完了する（図１２の（Ｂ）参照）。以降、処理室１０
内を窒素ガス雰囲気とし、エレベータ機構２３を動作さ
せて石英ボート２４を下降させ、次いで、基板搬入出部
２０からシリコン半導体基板４０を搬出した。
【００７４】［工程−１８０］実施例１においては、こ
うしてシリコン酸化膜が形成されたシリコン半導体基板
を用いて、公知のＣＶＤ技術、フォトリソグラフィ技術
及びドライエッチング技術に基づき、シリコン酸化膜４
２の上にポリシリコン及びタングステンシリサイドから
成るポリサイド構造のゲート電極４３を形成し、ＭＯＳ
キャパシタを作製した（図１２の（Ｃ）参照）。
うしてシリコン酸化膜が形成されたシリコン半導体基板
を用いて、公知のＣＶＤ技術、フォトリソグラフィ技術
及びドライエッチング技術に基づき、シリコン酸化膜４
２の上にポリシリコン及びタングステンシリサイドから
成るポリサイド構造のゲート電極４３を形成し、ＭＯＳ
キャパシタを作製した（図１２の（Ｃ）参照）。
【００７５】（実施例２）実施例２は実施例１に変形で
ある。実施例２においては、実施例１の［工程−１４
０］の代わりに、処理室１０内への湿式ガスの導入を中
止することなく、シリコン酸化膜形成装置の処理室１０
内の雰囲気温度を、均熱管１６を介してヒータ１４によ
って８００゜Ｃまで昇温した。実施例２においては、昇
温工程においてもシリコン酸化膜の形成が行われる。
尚、［工程−１３０］と同様の工程においては、厚さ
１．０ｎｍのシリコン酸化膜を形成した。その他の工程
は実施例１と同様とした。実施例２における雰囲気温度
プロファイルを模式的に図１８に示す。
ある。実施例２においては、実施例１の［工程−１４
０］の代わりに、処理室１０内への湿式ガスの導入を中
止することなく、シリコン酸化膜形成装置の処理室１０
内の雰囲気温度を、均熱管１６を介してヒータ１４によ
って８００゜Ｃまで昇温した。実施例２においては、昇
温工程においてもシリコン酸化膜の形成が行われる。
尚、［工程−１３０］と同様の工程においては、厚さ
１．０ｎｍのシリコン酸化膜を形成した。その他の工程
は実施例１と同様とした。実施例２における雰囲気温度
プロファイルを模式的に図１８に示す。
【００７６】（実施例３）実施例３も実施例１の変形で
ある。実施例３においては、シリコン半導体基板の上に
厚さ１０μｍのエピタキシャルシリコン層を公知の方法
で成膜した。そして、かかるエピタキシャルシリコン層
の表面に、実施例１の［工程−１１０］〜［工程−１８
０］と同様の工程に基づき、シリコン酸化膜を形成し、
更にはＭＯＳキャパシタを作製した。尚、シリコン酸化
膜の総厚を４．０ｎｍとした。尚、［工程−１３０］と
同様の工程においては、厚さ１．２ｎｍのシリコン酸化
膜を形成した。
ある。実施例３においては、シリコン半導体基板の上に
厚さ１０μｍのエピタキシャルシリコン層を公知の方法
で成膜した。そして、かかるエピタキシャルシリコン層
の表面に、実施例１の［工程−１１０］〜［工程−１８
０］と同様の工程に基づき、シリコン酸化膜を形成し、
更にはＭＯＳキャパシタを作製した。尚、シリコン酸化
膜の総厚を４．０ｎｍとした。尚、［工程−１３０］と
同様の工程においては、厚さ１．２ｎｍのシリコン酸化
膜を形成した。
【００７７】（比較例１）比較例１においては、従来の
シリコン酸化膜の形成方法に基づき、シリコン半導体基
板の表面に厚さ４．０ｎｍのシリコン酸化膜を形成し
た。即ち、［工程−１０］〜［工程−４０］に基づき、
シリコン酸化膜を形成した。尚、［工程−２０］におい
て、シャッター１５を開く前に、０．５容量％の酸素ガ
スを含んだ窒素ガスをガス導入部１２から処理室１０内
に導入し、処理室１０内を０．５容量％の酸素ガスを含
んだ窒素ガス雰囲気（雰囲気温度：８００゜Ｃ）とし
た。また、処理室１０内の雰囲気温度を８００゜Ｃと
し、パイロジェニック酸化法にて、シリコン半導体基板
の表面にシリコン酸化膜を形成した。こうしてシリコン
酸化膜が形成されたシリコン半導体基板から、実施例１
と同様に、ＭＯＳキャパシタを作製した。尚、パイロジ
ェニック酸化法にてシリコン半導体基板の表面にシリコ
ン酸化膜を形成する前に、０．５容量％の酸素ガスを含
んだ窒素ガス雰囲気の処理室１０内にシリコン半導体基
板を搬入した結果、シリコン半導体基板の表面には厚さ
２．３ｎｍのドライ酸化膜が形成されていた。
シリコン酸化膜の形成方法に基づき、シリコン半導体基
板の表面に厚さ４．０ｎｍのシリコン酸化膜を形成し
た。即ち、［工程−１０］〜［工程−４０］に基づき、
シリコン酸化膜を形成した。尚、［工程−２０］におい
て、シャッター１５を開く前に、０．５容量％の酸素ガ
スを含んだ窒素ガスをガス導入部１２から処理室１０内
に導入し、処理室１０内を０．５容量％の酸素ガスを含
んだ窒素ガス雰囲気（雰囲気温度：８００゜Ｃ）とし
た。また、処理室１０内の雰囲気温度を８００゜Ｃと
し、パイロジェニック酸化法にて、シリコン半導体基板
の表面にシリコン酸化膜を形成した。こうしてシリコン
酸化膜が形成されたシリコン半導体基板から、実施例１
と同様に、ＭＯＳキャパシタを作製した。尚、パイロジ
ェニック酸化法にてシリコン半導体基板の表面にシリコ
ン酸化膜を形成する前に、０．５容量％の酸素ガスを含
んだ窒素ガス雰囲気の処理室１０内にシリコン半導体基
板を搬入した結果、シリコン半導体基板の表面には厚さ
２．３ｎｍのドライ酸化膜が形成されていた。
【００７８】（比較例２）比較例２においては、実施例
１の［工程−１３０］と同様の工程において、シリコン
半導体基板の表面からシリコン原子が脱離しない温度に
雰囲気を保持した状態で（比較例２においては、具体的
には、雰囲気温度を４００゜Ｃに設定）、湿式ガスを用
いた酸化法によってシリコン層の表面にシリコン酸化膜
を形成する代わりに、０．５容量％の酸素を含む窒素ガ
ス雰囲気で厚さ１．２ｎｍのドライ酸化膜を成膜した。
その他の工程は実施例１と同様とした。
１の［工程−１３０］と同様の工程において、シリコン
半導体基板の表面からシリコン原子が脱離しない温度に
雰囲気を保持した状態で（比較例２においては、具体的
には、雰囲気温度を４００゜Ｃに設定）、湿式ガスを用
いた酸化法によってシリコン層の表面にシリコン酸化膜
を形成する代わりに、０．５容量％の酸素を含む窒素ガ
ス雰囲気で厚さ１．２ｎｍのドライ酸化膜を成膜した。
その他の工程は実施例１と同様とした。
【００７９】実施例１、実施例２、実施例３、比較例１
及び比較例２により作製されたＭＯＳキャパシタに対し
て、シリコン酸化膜の長期信頼性を評価するために、経
時絶縁破壊（Time Dependent Dielectric Breakdown、
ＴＤＤＢ）特性の測定を行った。この経時絶縁破壊は、
電流ストレス又は電圧ストレスを印加した瞬間には破壊
しないが、ストレス印加後或る時間が経過してからシリ
コン酸化膜に絶縁破壊が生じる現象である。
及び比較例２により作製されたＭＯＳキャパシタに対し
て、シリコン酸化膜の長期信頼性を評価するために、経
時絶縁破壊（Time Dependent Dielectric Breakdown、
ＴＤＤＢ）特性の測定を行った。この経時絶縁破壊は、
電流ストレス又は電圧ストレスを印加した瞬間には破壊
しないが、ストレス印加後或る時間が経過してからシリ
コン酸化膜に絶縁破壊が生じる現象である。
【００８０】経時絶縁破壊（ＴＤＤＢ）特性を以下の方
法で評価した。１枚のシリコン半導体基板４０に５０個
のＭＯＳキャパシタを作製した。また、ＭＯＳキャパシ
タのゲート面積を０．１ｍｍ2とした。そして、評価に
は２枚のシリコン半導体基板を使用した。図１９に模式
的に図示する回路を作り、ゲート電極４３に定電流（Ｊ
＝０．１Ａ／ｃｍ2）ストレスを印加する定電流ストレ
ス法により所謂クーロンブレイクダウン（ＱBD）を測定
した。ここで、ＱBDは、Ｊ（Ａ／ｃｍ2）と、絶縁破壊
に至るまでの時間ｔBDの積で表される。図２０、図２１
及び図２２は、累積不良率ＰとＱBDの関係のワイブル確
率分布を示した図である。尚、図２０中、白丸印は実施
例１にて得られたシリコン酸化膜の評価結果を示し、黒
三角印は比較例１にて得られたシリコン酸化膜の評価結
果を示し、白四角印は比較例２にて得られたシリコン酸
化膜の評価結果を示す。また、図２１の黒丸印は実施例
２にて得られたシリコン酸化膜の評価結果を示し、
「×」印は比較例１と同様の方法にて得られたシリコン
酸化膜の評価結果を示す。更に、図２２の黒三角印は実
施例３にて得られたシリコン酸化膜の評価結果を示し、
「×」印は比較例１と同様の方法にて得られたシリコン
酸化膜の評価結果を示す。図２０から明らかなように、
実施例１にて得られたシリコン酸化膜においては、絶縁
破壊に至るまでの注入電荷量が比較例１の２倍以上多
く、長期信頼性が向上していることが判る。また、実施
例３にて得られたシリコン酸化膜の長期信頼性は、即
ち、エピタキシャルシリコン層に形成されたシリコン酸
化膜の長期信頼性は、実施例１にて得られたシリコン酸
化膜よりも、一層向上している。
法で評価した。１枚のシリコン半導体基板４０に５０個
のＭＯＳキャパシタを作製した。また、ＭＯＳキャパシ
タのゲート面積を０．１ｍｍ2とした。そして、評価に
は２枚のシリコン半導体基板を使用した。図１９に模式
的に図示する回路を作り、ゲート電極４３に定電流（Ｊ
＝０．１Ａ／ｃｍ2）ストレスを印加する定電流ストレ
ス法により所謂クーロンブレイクダウン（ＱBD）を測定
した。ここで、ＱBDは、Ｊ（Ａ／ｃｍ2）と、絶縁破壊
に至るまでの時間ｔBDの積で表される。図２０、図２１
及び図２２は、累積不良率ＰとＱBDの関係のワイブル確
率分布を示した図である。尚、図２０中、白丸印は実施
例１にて得られたシリコン酸化膜の評価結果を示し、黒
三角印は比較例１にて得られたシリコン酸化膜の評価結
果を示し、白四角印は比較例２にて得られたシリコン酸
化膜の評価結果を示す。また、図２１の黒丸印は実施例
２にて得られたシリコン酸化膜の評価結果を示し、
「×」印は比較例１と同様の方法にて得られたシリコン
酸化膜の評価結果を示す。更に、図２２の黒三角印は実
施例３にて得られたシリコン酸化膜の評価結果を示し、
「×」印は比較例１と同様の方法にて得られたシリコン
酸化膜の評価結果を示す。図２０から明らかなように、
実施例１にて得られたシリコン酸化膜においては、絶縁
破壊に至るまでの注入電荷量が比較例１の２倍以上多
く、長期信頼性が向上していることが判る。また、実施
例３にて得られたシリコン酸化膜の長期信頼性は、即
ち、エピタキシャルシリコン層に形成されたシリコン酸
化膜の長期信頼性は、実施例１にて得られたシリコン酸
化膜よりも、一層向上している。
【００８１】（実施例４）実施例４も実施例１の変形で
ある。実施例１と同様の方法で、但し、第１のシリコン
酸化膜形成工程におけるシリコン層の表面からシリコン
原子が脱離しない雰囲気温度を３５０゜Ｃ、４５０゜Ｃ
として第１のシリコン酸化膜形成工程を実行した。ま
た、比較のために、第１のシリコン酸化膜形成工程にお
ける雰囲気温度を５５０゜Ｃとしてシリコン酸化膜の形
成を行った。その他の工程は実施例１と同様とした。そ
して、実施例１と同様に、１枚のシリコン半導体基板４
０に５０個のＭＯＳキャパシタを作製した。実施例１及
び実施例４にて作製されたＭＯＳキャパシタの累積不良
率５０％におけるＱBDの値と、第１のシリコン酸化膜形
成工程における雰囲気温度の関係を図２３に黒四角で示
す。図２３には、併せて、シリコン半導体基板の表面か
らの水素原子の脱離量（単位は任意）と、第１のシリコ
ン酸化膜形成工程における雰囲気温度の関係を白丸で示
す。図２３から、第１のシリコン酸化膜形成工程におけ
る雰囲気温度が５００゜Ｃを越えると、水素原子の脱離
量が急激に増加し、しかも、ＭＯＳキャパシタの累積不
良率５０％におけるＱBDの値が従来の技術にて作製され
たＭＯＳキャパシタ程度に低下することが判る。例え
ば、実施例１にて得られたＭＯＳキャパタの累積不良率
５０％におけるＱBDは、比較例１と比べて、２倍程度向
上している。第１のシリコン酸化膜形成工程における雰
囲気温度が３５０゜Ｃの場合、ＭＯＳキャパタの累積不
良率５０％におけるＱBDは、一層向上している。
ある。実施例１と同様の方法で、但し、第１のシリコン
酸化膜形成工程におけるシリコン層の表面からシリコン
原子が脱離しない雰囲気温度を３５０゜Ｃ、４５０゜Ｃ
として第１のシリコン酸化膜形成工程を実行した。ま
た、比較のために、第１のシリコン酸化膜形成工程にお
ける雰囲気温度を５５０゜Ｃとしてシリコン酸化膜の形
成を行った。その他の工程は実施例１と同様とした。そ
して、実施例１と同様に、１枚のシリコン半導体基板４
０に５０個のＭＯＳキャパシタを作製した。実施例１及
び実施例４にて作製されたＭＯＳキャパシタの累積不良
率５０％におけるＱBDの値と、第１のシリコン酸化膜形
成工程における雰囲気温度の関係を図２３に黒四角で示
す。図２３には、併せて、シリコン半導体基板の表面か
らの水素原子の脱離量（単位は任意）と、第１のシリコ
ン酸化膜形成工程における雰囲気温度の関係を白丸で示
す。図２３から、第１のシリコン酸化膜形成工程におけ
る雰囲気温度が５００゜Ｃを越えると、水素原子の脱離
量が急激に増加し、しかも、ＭＯＳキャパシタの累積不
良率５０％におけるＱBDの値が従来の技術にて作製され
たＭＯＳキャパシタ程度に低下することが判る。例え
ば、実施例１にて得られたＭＯＳキャパタの累積不良率
５０％におけるＱBDは、比較例１と比べて、２倍程度向
上している。第１のシリコン酸化膜形成工程における雰
囲気温度が３５０゜Ｃの場合、ＭＯＳキャパタの累積不
良率５０％におけるＱBDは、一層向上している。
【００８２】（実施例５）実施例５も実施例１の変形で
ある。実施例５が実施例１と相違する点は、第１のシリ
コン酸化膜形成工程、昇温工程、第２のシリコン酸化膜
形成工程における雰囲気温度プロファイルにある。実施
例５における雰囲気温度プロファイルを模式的に図２４
に示す。以下、実施例５のシリコン酸化膜の形成方法を
説明する。
ある。実施例５が実施例１と相違する点は、第１のシリ
コン酸化膜形成工程、昇温工程、第２のシリコン酸化膜
形成工程における雰囲気温度プロファイルにある。実施
例５における雰囲気温度プロファイルを模式的に図２４
に示す。以下、実施例５のシリコン酸化膜の形成方法を
説明する。
【００８３】［工程−５００］先ず、シリコン半導体基
板に、実施例１と同様の方法で、素子分離領域等を形成
した後、ＲＣＡ洗浄によりシリコン半導体基板の表面の
微粒子や金属不純物を除去し、次いで、０．１％フッ化
水素酸水溶液及び純水によりシリコン半導体基板の表面
洗浄を行い、シリコン半導体基板の表面を露出させた。
板に、実施例１と同様の方法で、素子分離領域等を形成
した後、ＲＣＡ洗浄によりシリコン半導体基板の表面の
微粒子や金属不純物を除去し、次いで、０．１％フッ化
水素酸水溶液及び純水によりシリコン半導体基板の表面
洗浄を行い、シリコン半導体基板の表面を露出させた。
【００８４】［工程−５１０］次に、複数のシリコン半
導体基板を、図１３に示したシリコン酸化膜形成装置の
基板搬入出部２０に図示しない扉から搬入し、石英ボー
ト２４に載置した（図２５の（Ａ）参照）。尚、処理室
１０へガス導入部１２から窒素ガスを導入し、処理室１
０内を窒素ガス等の不活性ガス雰囲気とした（減圧雰囲
気であってもよい）。尚、実施例５においては、処理室
１０内の雰囲気温度を室温とした。
導体基板を、図１３に示したシリコン酸化膜形成装置の
基板搬入出部２０に図示しない扉から搬入し、石英ボー
ト２４に載置した（図２５の（Ａ）参照）。尚、処理室
１０へガス導入部１２から窒素ガスを導入し、処理室１
０内を窒素ガス等の不活性ガス雰囲気とした（減圧雰囲
気であってもよい）。尚、実施例５においては、処理室
１０内の雰囲気温度を室温とした。
【００８５】［工程−５２０］そして、基板搬入出部２
０へのシリコン半導体基板の搬入が完了した後、図示し
ない扉を閉め、基板搬入出部２０にガス導入部２１から
窒素ガスを導入し、ガス排気部２２から排出し、基板搬
入出部２０内を窒素ガス雰囲気とした。尚、基板搬入出
部２０内の酸素ガス濃度をモニターし、酸素ガス濃度が
例えば１００ｐｐｍ以下となったならば、基板搬入出部
２０内が十分に窒素ガス雰囲気となったと判断する。そ
の後、シャッター１５を開き、エレベータ機構２３を作
動させて石英ボート２４を上昇させ、シリコン半導体基
板を石英製の二重管構造の処理室１０内に搬入した（図
２５の（Ｂ）参照）。エレベータ機構２３の上昇速度を
５００ｍｍ／分とした。
０へのシリコン半導体基板の搬入が完了した後、図示し
ない扉を閉め、基板搬入出部２０にガス導入部２１から
窒素ガスを導入し、ガス排気部２２から排出し、基板搬
入出部２０内を窒素ガス雰囲気とした。尚、基板搬入出
部２０内の酸素ガス濃度をモニターし、酸素ガス濃度が
例えば１００ｐｐｍ以下となったならば、基板搬入出部
２０内が十分に窒素ガス雰囲気となったと判断する。そ
の後、シャッター１５を開き、エレベータ機構２３を作
動させて石英ボート２４を上昇させ、シリコン半導体基
板を石英製の二重管構造の処理室１０内に搬入した（図
２５の（Ｂ）参照）。エレベータ機構２３の上昇速度を
５００ｍｍ／分とした。
【００８６】［工程−５３０］次いで、均熱管１６を介
してヒータ１４によって処理室１０内の雰囲気温度を２
００゜Ｃまで上昇させた（図２６の（Ａ）参照）。処理
室１０内の雰囲気温度が２００゜Ｃにて安定した後、即
ち、雰囲気温度をシリコン層（実施例５においては、シ
リコン半導体基板）の表面からシリコン原子が脱離しな
い温度（実施例５においては、具体的には、雰囲気温度
を２００゜Ｃに設定）とした後、湿式ガスを用いた酸化
法によってシリコン層の表面にシリコン酸化膜４２を形
成を開始した。尚、湿式ガス中には、濃度０．１容量％
の塩化水素ガスが含有されていてもよい。具体的には、
燃焼室３０内で生成した水蒸気、及び、所望に応じて塩
化水素ガスを、配管３１、ガス流路１１及びガス導入部
１２を介して処理室１０内に導入し、パイロジェニック
酸化法によってシリコン半導体基板の表面におけるシリ
コン酸化膜の形成を開始した。その後、シリコン酸化膜
を形成しながら、均熱管１６を介してヒータ１４によっ
て処理室１０内の雰囲気温度を４００゜Ｃまで上昇させ
た（図２６の（Ｂ）参照）。これによって、厚さ１ｎｍ
程度のシリコン酸化膜を形成した。
してヒータ１４によって処理室１０内の雰囲気温度を２
００゜Ｃまで上昇させた（図２６の（Ａ）参照）。処理
室１０内の雰囲気温度が２００゜Ｃにて安定した後、即
ち、雰囲気温度をシリコン層（実施例５においては、シ
リコン半導体基板）の表面からシリコン原子が脱離しな
い温度（実施例５においては、具体的には、雰囲気温度
を２００゜Ｃに設定）とした後、湿式ガスを用いた酸化
法によってシリコン層の表面にシリコン酸化膜４２を形
成を開始した。尚、湿式ガス中には、濃度０．１容量％
の塩化水素ガスが含有されていてもよい。具体的には、
燃焼室３０内で生成した水蒸気、及び、所望に応じて塩
化水素ガスを、配管３１、ガス流路１１及びガス導入部
１２を介して処理室１０内に導入し、パイロジェニック
酸化法によってシリコン半導体基板の表面におけるシリ
コン酸化膜の形成を開始した。その後、シリコン酸化膜
を形成しながら、均熱管１６を介してヒータ１４によっ
て処理室１０内の雰囲気温度を４００゜Ｃまで上昇させ
た（図２６の（Ｂ）参照）。これによって、厚さ１ｎｍ
程度のシリコン酸化膜を形成した。
【００８７】［工程−５４０］その後、処理室１０内へ
の湿式ガスの導入を中止し、不活性ガス（ハロゲン元素
が含有されていてもいなくともよい）をガス導入部１２
から処理室１０内に導入しながら、シリコン酸化膜形成
装置の処理室１０内の雰囲気温度を、均熱管１６を介し
てヒータ１４によって６００゜Ｃまで昇温した（図２７
の（Ａ）参照）。尚、［工程−５３０］にてシリコン層
の表面には保護膜としても機能するシリコン酸化膜が既
に形成されているので、この［工程−５４０］におい
て、シリコン層（シリコン半導体基板）の表面に荒れが
発生することはない。処理室１０内への湿式ガス（ハロ
ゲン元素が含有されていてもいなくともよい）の導入を
継続しながら、シリコン酸化膜形成装置の処理室１０内
の雰囲気温度を、均熱管１６を介してヒータ１４によっ
て、シリコン層の表面からシリコン原子が脱離しない雰
囲気温度範囲よりも高い雰囲気温度（６００゜Ｃ）まで
昇温してもよい。
の湿式ガスの導入を中止し、不活性ガス（ハロゲン元素
が含有されていてもいなくともよい）をガス導入部１２
から処理室１０内に導入しながら、シリコン酸化膜形成
装置の処理室１０内の雰囲気温度を、均熱管１６を介し
てヒータ１４によって６００゜Ｃまで昇温した（図２７
の（Ａ）参照）。尚、［工程−５３０］にてシリコン層
の表面には保護膜としても機能するシリコン酸化膜が既
に形成されているので、この［工程−５４０］におい
て、シリコン層（シリコン半導体基板）の表面に荒れが
発生することはない。処理室１０内への湿式ガス（ハロ
ゲン元素が含有されていてもいなくともよい）の導入を
継続しながら、シリコン酸化膜形成装置の処理室１０内
の雰囲気温度を、均熱管１６を介してヒータ１４によっ
て、シリコン層の表面からシリコン原子が脱離しない雰
囲気温度範囲よりも高い雰囲気温度（６００゜Ｃ）まで
昇温してもよい。
【００８８】［工程−５５０］６００゜Ｃに処理室１０
内の雰囲気温度が達した後、この温度に雰囲気を保持し
た状態にて、湿式ガスを用いた酸化法によってシリコン
層の表面にシリコン酸化膜４２を更に形成した（図２７
の（Ｂ）参照）。尚、湿式ガス中には、濃度０．１容量
％の塩化水素ガスが含有されていてもよい。具体的に
は、燃焼室３０内で生成した水蒸気、及び、所望に応じ
て塩化水素ガスを、配管３１、ガス流路１１及びガス導
入部１２を介して処理室１０内に導入し、パイロジェニ
ック酸化法によってシリコン半導体基板の表面に総厚
３．５ｎｍのシリコン酸化膜を形成した。
内の雰囲気温度が達した後、この温度に雰囲気を保持し
た状態にて、湿式ガスを用いた酸化法によってシリコン
層の表面にシリコン酸化膜４２を更に形成した（図２７
の（Ｂ）参照）。尚、湿式ガス中には、濃度０．１容量
％の塩化水素ガスが含有されていてもよい。具体的に
は、燃焼室３０内で生成した水蒸気、及び、所望に応じ
て塩化水素ガスを、配管３１、ガス流路１１及びガス導
入部１２を介して処理室１０内に導入し、パイロジェニ
ック酸化法によってシリコン半導体基板の表面に総厚
３．５ｎｍのシリコン酸化膜を形成した。
【００８９】以上により、シリコン半導体基板４０の表
面におけるシリコン酸化膜４２の形成が完了するので、
以降、処理室１０内を窒素ガス等の不活性ガス雰囲気と
し、エレベータ機構２３を動作させて石英ボート２４を
下降させ、次いで、図示しない扉を開き、シリコン半導
体基板４０を搬出してもよいが、一層高い特性を有する
シリコン酸化膜の形成を意図する場合には、以下に説明
する熱処理をシリコン酸化膜に施すことが好ましい。
面におけるシリコン酸化膜４２の形成が完了するので、
以降、処理室１０内を窒素ガス等の不活性ガス雰囲気と
し、エレベータ機構２３を動作させて石英ボート２４を
下降させ、次いで、図示しない扉を開き、シリコン半導
体基板４０を搬出してもよいが、一層高い特性を有する
シリコン酸化膜の形成を意図する場合には、以下に説明
する熱処理をシリコン酸化膜に施すことが好ましい。
【００９０】［工程−５６０］即ち、その後、処理室１
０への湿式ガスの導入を中止し、窒素ガスをガス導入部
１２から処理室１０内に導入しつつ、処理室１０の雰囲
気温度をヒータ１４によって８５０゜Ｃまで昇温した。
その後、塩化水素ガスを０．１容量％含有する窒素ガス
をガス導入部１２から処理室１０内に導入し、３０分
間、熱処理を行った。
０への湿式ガスの導入を中止し、窒素ガスをガス導入部
１２から処理室１０内に導入しつつ、処理室１０の雰囲
気温度をヒータ１４によって８５０゜Ｃまで昇温した。
その後、塩化水素ガスを０．１容量％含有する窒素ガス
をガス導入部１２から処理室１０内に導入し、３０分
間、熱処理を行った。
【００９１】［工程−５７０］以上により、シリコン半
導体基板の表面におけるシリコン酸化膜の形成が完了す
る。以降、処理室１０内を窒素ガス雰囲気とし、エレベ
ータ機構２３を動作させて石英ボート２４を下降させ、
扉を開き、次いで、基板搬入出部２０からシリコン半導
体基板を搬出した。
導体基板の表面におけるシリコン酸化膜の形成が完了す
る。以降、処理室１０内を窒素ガス雰囲気とし、エレベ
ータ機構２３を動作させて石英ボート２４を下降させ、
扉を開き、次いで、基板搬入出部２０からシリコン半導
体基板を搬出した。
【００９２】（実施例６）実施例６も、実施例１の変形
である。実施例６が実施例１と相違する点は、第１のシ
リコン酸化膜形成工程及び第２のシリコン酸化膜形成工
程における湿式ガスにハロゲン元素（具体的には、塩
素）が含有されている点にある。尚、塩素は塩化水素の
形態であり、湿式ガス中に含有される塩化水素ガスの濃
度を０．１容量％とした。実施例６においても、図１３
に示した縦型方式のシリコン酸化膜形成装置を用いた。
また、実施例６においても、シリコン層をシリコン半導
体基板から構成した。形成されたシリコン酸化膜はゲー
ト酸化膜として機能する。昇温工程の雰囲気を不活性ガ
ス雰囲気とした。第２のシリコン酸化膜形成工程にて更
にシリコン酸化膜を形成した後、形成されたシリコン酸
化膜に対して、ハロゲン元素を含有する不活性ガス雰囲
気（塩化水素ガスを含む窒素ガス雰囲気）中で熱処理
（炉アニール処理）を施した。以下、図２８〜図３０を
参照して、実施例６のシリコン酸化膜の形成方法を説明
する。尚、実施例６における雰囲気温度プロファイルは
図１４と同様とした。
である。実施例６が実施例１と相違する点は、第１のシ
リコン酸化膜形成工程及び第２のシリコン酸化膜形成工
程における湿式ガスにハロゲン元素（具体的には、塩
素）が含有されている点にある。尚、塩素は塩化水素の
形態であり、湿式ガス中に含有される塩化水素ガスの濃
度を０．１容量％とした。実施例６においても、図１３
に示した縦型方式のシリコン酸化膜形成装置を用いた。
また、実施例６においても、シリコン層をシリコン半導
体基板から構成した。形成されたシリコン酸化膜はゲー
ト酸化膜として機能する。昇温工程の雰囲気を不活性ガ
ス雰囲気とした。第２のシリコン酸化膜形成工程にて更
にシリコン酸化膜を形成した後、形成されたシリコン酸
化膜に対して、ハロゲン元素を含有する不活性ガス雰囲
気（塩化水素ガスを含む窒素ガス雰囲気）中で熱処理
（炉アニール処理）を施した。以下、図２８〜図３０を
参照して、実施例６のシリコン酸化膜の形成方法を説明
する。尚、実施例６における雰囲気温度プロファイルは
図１４と同様とした。
【００９３】［工程−６００］先ず、シリコン半導体基
板に、実施例１と同様の方法で、素子分離領域等を形成
した後、ＲＣＡ洗浄によりシリコン半導体基板の表面の
微粒子や金属不純物を除去し、次いで、０．１％フッ化
水素酸水溶液及び純水によりシリコン半導体基板の表面
洗浄を行い、シリコン半導体基板の表面を露出させた。
板に、実施例１と同様の方法で、素子分離領域等を形成
した後、ＲＣＡ洗浄によりシリコン半導体基板の表面の
微粒子や金属不純物を除去し、次いで、０．１％フッ化
水素酸水溶液及び純水によりシリコン半導体基板の表面
洗浄を行い、シリコン半導体基板の表面を露出させた。
【００９４】［工程−６１０］次に、複数のシリコン半
導体基板を、図１３に示したシリコン酸化膜形成装置の
基板搬入出部２０に図示しない扉から搬入し、石英ボー
ト２４に載置した（図２８の（Ａ）参照）。尚、処理室
１０へガス導入部１２から窒素ガスを導入し、処理室１
０内を窒素ガス等の不活性ガス雰囲気とし（減圧雰囲気
であってもよい）、且つ、均熱管１６を介してヒータ１
４によって処理室１０内の雰囲気温度を４００゜Ｃに保
持した。尚、この状態においては、シャッター１５は閉
じておく。
導体基板を、図１３に示したシリコン酸化膜形成装置の
基板搬入出部２０に図示しない扉から搬入し、石英ボー
ト２４に載置した（図２８の（Ａ）参照）。尚、処理室
１０へガス導入部１２から窒素ガスを導入し、処理室１
０内を窒素ガス等の不活性ガス雰囲気とし（減圧雰囲気
であってもよい）、且つ、均熱管１６を介してヒータ１
４によって処理室１０内の雰囲気温度を４００゜Ｃに保
持した。尚、この状態においては、シャッター１５は閉
じておく。
【００９５】［工程−６２０］そして、基板搬入出部２
０へのシリコン半導体基板の搬入が完了した後、図示し
ない扉を閉め、基板搬入出部２０にガス導入部２１から
窒素ガスを導入し、ガス排気部２２から排出し、基板搬
入出部２０内を窒素ガス雰囲気とした。尚、基板搬入出
部２０内の酸素ガス濃度をモニターし、酸素ガス濃度が
例えば１００ｐｐｍ以下となったならば、基板搬入出部
２０内が十分に窒素ガス雰囲気となったと判断する。そ
の後、シャッター１５を開き（図２８の（Ｂ）参照）、
エレベータ機構２３を作動させて石英ボート２４を上昇
させ、シリコン半導体基板を石英製の二重管構造の処理
室１０内に搬入した（図２９の（Ａ）参照）。エレベー
タ機構２３が最上昇位置に辿り着くと、石英ボート２４
の基部によって処理室１０と基板搬入出部２０との間は
連通しなくなる。処理室１０内の雰囲気温度はヒータ１
４によって４００゜Ｃに保持されているので、シリコン
半導体基板の表面に荒れが発生することを抑制すること
ができる。
０へのシリコン半導体基板の搬入が完了した後、図示し
ない扉を閉め、基板搬入出部２０にガス導入部２１から
窒素ガスを導入し、ガス排気部２２から排出し、基板搬
入出部２０内を窒素ガス雰囲気とした。尚、基板搬入出
部２０内の酸素ガス濃度をモニターし、酸素ガス濃度が
例えば１００ｐｐｍ以下となったならば、基板搬入出部
２０内が十分に窒素ガス雰囲気となったと判断する。そ
の後、シャッター１５を開き（図２８の（Ｂ）参照）、
エレベータ機構２３を作動させて石英ボート２４を上昇
させ、シリコン半導体基板を石英製の二重管構造の処理
室１０内に搬入した（図２９の（Ａ）参照）。エレベー
タ機構２３が最上昇位置に辿り着くと、石英ボート２４
の基部によって処理室１０と基板搬入出部２０との間は
連通しなくなる。処理室１０内の雰囲気温度はヒータ１
４によって４００゜Ｃに保持されているので、シリコン
半導体基板の表面に荒れが発生することを抑制すること
ができる。
【００９６】［工程−６３０］次いで、シリコン層（実
施例６においては、シリコン半導体基板）の表面からシ
リコン原子が脱離しない温度に雰囲気を保持した状態で
（実施例６においては、具体的には、雰囲気温度を４０
０゜Ｃに設定）、湿式ガスを用いた酸化法によってシリ
コン層の表面にシリコン酸化膜を形成した。尚、湿式ガ
ス中には、濃度０．１容量％の塩化水素ガスが含有され
ている。具体的には、燃焼室３０内で生成した水蒸気、
及び塩化水素ガスを、配管３１、ガス流路１１及びガス
導入部１２を介して処理室１０内に導入し、パイロジェ
ニック酸化法によってシリコン半導体基板の表面に厚さ
１ｎｍ程度のシリコン酸化膜を形成した（図２９の
（Ｂ）参照）。
施例６においては、シリコン半導体基板）の表面からシ
リコン原子が脱離しない温度に雰囲気を保持した状態で
（実施例６においては、具体的には、雰囲気温度を４０
０゜Ｃに設定）、湿式ガスを用いた酸化法によってシリ
コン層の表面にシリコン酸化膜を形成した。尚、湿式ガ
ス中には、濃度０．１容量％の塩化水素ガスが含有され
ている。具体的には、燃焼室３０内で生成した水蒸気、
及び塩化水素ガスを、配管３１、ガス流路１１及びガス
導入部１２を介して処理室１０内に導入し、パイロジェ
ニック酸化法によってシリコン半導体基板の表面に厚さ
１ｎｍ程度のシリコン酸化膜を形成した（図２９の
（Ｂ）参照）。
【００９７】［工程−６４０］その後、処理室１０内へ
の湿式ガスの導入を中止し、例えば窒素ガスから成る不
活性ガス（ハロゲン元素が含有されていてもいなくとも
よい）をガス導入部１２から処理室１０内に導入しなが
ら、シリコン酸化膜形成装置の処理室１０内の雰囲気温
度を、均熱管１６を介してヒータ１４によって８００゜
Ｃまで昇温した（図３０の（Ａ）参照）。尚、［工程−
６３０］にてシリコン層の表面には保護膜としても機能
するシリコン酸化膜が既に形成されているので、この
［工程−６４０］において、シリコン層（シリコン半導
体基板）の表面に荒れが発生することはない。代替的に
処理室１０内への湿式ガス（ハロゲン元素が含有されて
いてもいなくともよい）の導入を継続しながら、シリコ
ン酸化膜形成装置の処理室１０内の雰囲気温度を、均熱
管１６を介してヒータ１４によって、シリコン層の表面
からシリコン原子が脱離しない雰囲気温度範囲よりも高
い雰囲気温度（例えば８００゜Ｃ）まで昇温してもよ
い。
の湿式ガスの導入を中止し、例えば窒素ガスから成る不
活性ガス（ハロゲン元素が含有されていてもいなくとも
よい）をガス導入部１２から処理室１０内に導入しなが
ら、シリコン酸化膜形成装置の処理室１０内の雰囲気温
度を、均熱管１６を介してヒータ１４によって８００゜
Ｃまで昇温した（図３０の（Ａ）参照）。尚、［工程−
６３０］にてシリコン層の表面には保護膜としても機能
するシリコン酸化膜が既に形成されているので、この
［工程−６４０］において、シリコン層（シリコン半導
体基板）の表面に荒れが発生することはない。代替的に
処理室１０内への湿式ガス（ハロゲン元素が含有されて
いてもいなくともよい）の導入を継続しながら、シリコ
ン酸化膜形成装置の処理室１０内の雰囲気温度を、均熱
管１６を介してヒータ１４によって、シリコン層の表面
からシリコン原子が脱離しない雰囲気温度範囲よりも高
い雰囲気温度（例えば８００゜Ｃ）まで昇温してもよ
い。
【００９８】［工程−６５０］８００゜Ｃに処理室１０
内の雰囲気温度が達した後、この温度に雰囲気を保持し
た状態にて、例えば塩化水素ガスを０．１容量％含有す
る湿式ガスを用いた酸化法によって、更にシリコン酸化
膜を形成した。具体的には、燃焼室３０内で生成した水
蒸気、及び塩化水素ガスを、配管３１、ガス流路１１及
びガス導入部１２を介して処理室１０内に導入し、パイ
ロジェニック酸化法によってシリコン半導体基板の表面
に総厚４．０ｎｍのシリコン酸化膜を形成した（図３０
の（Ｂ）参照）。
内の雰囲気温度が達した後、この温度に雰囲気を保持し
た状態にて、例えば塩化水素ガスを０．１容量％含有す
る湿式ガスを用いた酸化法によって、更にシリコン酸化
膜を形成した。具体的には、燃焼室３０内で生成した水
蒸気、及び塩化水素ガスを、配管３１、ガス流路１１及
びガス導入部１２を介して処理室１０内に導入し、パイ
ロジェニック酸化法によってシリコン半導体基板の表面
に総厚４．０ｎｍのシリコン酸化膜を形成した（図３０
の（Ｂ）参照）。
【００９９】以上により、シリコン半導体基板の表面に
おけるシリコン酸化膜の形成が完了するので、以降、処
理室１０内を窒素ガス等の不活性ガス雰囲気とし、エレ
ベータ機構２３を動作させて石英ボート２４を下降さ
せ、次いで、図示しない扉を開き、シリコン半導体基板
を搬出してもよいが、一層高い特性を有するシリコン酸
化膜の形成を意図する場合には、以下に説明する熱処理
をシリコン酸化膜に施すことが好ましい。
おけるシリコン酸化膜の形成が完了するので、以降、処
理室１０内を窒素ガス等の不活性ガス雰囲気とし、エレ
ベータ機構２３を動作させて石英ボート２４を下降さ
せ、次いで、図示しない扉を開き、シリコン半導体基板
を搬出してもよいが、一層高い特性を有するシリコン酸
化膜の形成を意図する場合には、以下に説明する熱処理
をシリコン酸化膜に施すことが好ましい。
【０１００】［工程−６６０］その後、処理室１０への
湿式ガスの導入を中止し、窒素ガスをガス導入部１２か
ら処理室１０内に導入しつつ、処理室１０の雰囲気温度
をヒータ１４によって８５０゜Ｃまで昇温した。その
後、塩化水素ガスを０．１容量％含有する窒素ガスをガ
ス導入部１２から処理室１０内に導入し、３０分間、熱
処理を行った。
湿式ガスの導入を中止し、窒素ガスをガス導入部１２か
ら処理室１０内に導入しつつ、処理室１０の雰囲気温度
をヒータ１４によって８５０゜Ｃまで昇温した。その
後、塩化水素ガスを０．１容量％含有する窒素ガスをガ
ス導入部１２から処理室１０内に導入し、３０分間、熱
処理を行った。
【０１０１】［工程−６７０］以上により、シリコン半
導体基板の表面におけるシリコン酸化膜の形成が完了す
る。以降、処理室１０内を窒素ガス雰囲気とし、エレベ
ータ機構２３を動作させて石英ボート２４を下降させ、
図示しない扉を開き、次いで、基板搬入出部２０からシ
リコン半導体基板を搬出した。
導体基板の表面におけるシリコン酸化膜の形成が完了す
る。以降、処理室１０内を窒素ガス雰囲気とし、エレベ
ータ機構２３を動作させて石英ボート２４を下降させ、
図示しない扉を開き、次いで、基板搬入出部２０からシ
リコン半導体基板を搬出した。
【０１０２】（実施例７）実施例７は、本発明の第１の
態様に係るシリコン酸化膜の形成方法における好ましい
第１Ｂの実施態様に関し、更には、本発明の第２の態様
に係るシリコン酸化膜の形成方法に関する。実施例７に
おいては、処理室には、その外側に配設され、且つ、シ
リコン層の表面と略平行に配設された、シリコン層を加
熱するための加熱手段が備えられている。第１のシリコ
ン酸化膜形成工程及び第２のシリコン酸化膜形成工程を
枚葉式にて行う。
態様に係るシリコン酸化膜の形成方法における好ましい
第１Ｂの実施態様に関し、更には、本発明の第２の態様
に係るシリコン酸化膜の形成方法に関する。実施例７に
おいては、処理室には、その外側に配設され、且つ、シ
リコン層の表面と略平行に配設された、シリコン層を加
熱するための加熱手段が備えられている。第１のシリコ
ン酸化膜形成工程及び第２のシリコン酸化膜形成工程を
枚葉式にて行う。
【０１０３】実施例７の実施に適した横型のシリコン酸
化膜形成装置の一例の模式図を、図３１に示す。このシ
リコン酸化膜形成装置は、処理室５０と、シリコン層を
加熱するための加熱手段である抵抗加熱ヒータ５１とを
備えている。処理室５０は石英炉心管から成り、シリコ
ン層にシリコン酸化膜を形成するためにその内部にシリ
コン層（具体的には、例えばシリコン半導体基板）を収
納する。加熱手段である抵抗加熱ヒータ５１は、処理室
５０の外側に配設されており、且つ、シリコン層の表面
と略平行に配設されている。シリコン層（例えばシリコ
ン半導体基板４０）は、ウエハ台５２に載置され、処理
室５０の一端に設けられたゲートバルブ５３を介して、
処理室５０内に搬入出される。シリコン酸化膜形成装置
には、処理室５０へ水蒸気及び／又はガスを導入するた
めのガス導入部５４と、処理室５０から水蒸気及び／又
はガスを排気するガス排気部５５が更に備えられてい
る。シリコン層（具体的には、例えばシリコン半導体基
板）の温度は、図示しない熱電対によって測定すること
ができる。尚、実施例１と同様に、燃焼室に供給された
水素ガスを酸素ガスと、燃焼室内で高温にて混合し、燃
焼させることによって、水蒸気を生成させる。かかる水
蒸気は、配管及びガス導入部５４を介して処理室５０内
に導入される。燃焼室及び配管の図示は省略した。
化膜形成装置の一例の模式図を、図３１に示す。このシ
リコン酸化膜形成装置は、処理室５０と、シリコン層を
加熱するための加熱手段である抵抗加熱ヒータ５１とを
備えている。処理室５０は石英炉心管から成り、シリコ
ン層にシリコン酸化膜を形成するためにその内部にシリ
コン層（具体的には、例えばシリコン半導体基板）を収
納する。加熱手段である抵抗加熱ヒータ５１は、処理室
５０の外側に配設されており、且つ、シリコン層の表面
と略平行に配設されている。シリコン層（例えばシリコ
ン半導体基板４０）は、ウエハ台５２に載置され、処理
室５０の一端に設けられたゲートバルブ５３を介して、
処理室５０内に搬入出される。シリコン酸化膜形成装置
には、処理室５０へ水蒸気及び／又はガスを導入するた
めのガス導入部５４と、処理室５０から水蒸気及び／又
はガスを排気するガス排気部５５が更に備えられてい
る。シリコン層（具体的には、例えばシリコン半導体基
板）の温度は、図示しない熱電対によって測定すること
ができる。尚、実施例１と同様に、燃焼室に供給された
水素ガスを酸素ガスと、燃焼室内で高温にて混合し、燃
焼させることによって、水蒸気を生成させる。かかる水
蒸気は、配管及びガス導入部５４を介して処理室５０内
に導入される。燃焼室及び配管の図示は省略した。
【０１０４】あるいは又、図３２に模式図を示す形式の
横型のシリコン酸化膜形成装置を用いることもできる。
この図３２に示した横型のシリコン酸化膜形成装置にお
いては、加熱手段は、赤外線若しくは可視光を発する複
数のランプ５１Ａから構成されている。また、図示しな
いパイロメータによってシリコン半導体基板の温度を測
定する。その他の構造は、基本的には、図３１に示した
シリコン酸化膜形成装置と同様とすることができるの
で、詳細な説明は省略する。
横型のシリコン酸化膜形成装置を用いることもできる。
この図３２に示した横型のシリコン酸化膜形成装置にお
いては、加熱手段は、赤外線若しくは可視光を発する複
数のランプ５１Ａから構成されている。また、図示しな
いパイロメータによってシリコン半導体基板の温度を測
定する。その他の構造は、基本的には、図３１に示した
シリコン酸化膜形成装置と同様とすることができるの
で、詳細な説明は省略する。
【０１０５】以下、実施例７のシリコン酸化膜の形成方
法を説明する。尚、実施例７における雰囲気温度プロフ
ァイルは図１４と同様とした。
法を説明する。尚、実施例７における雰囲気温度プロフ
ァイルは図１４と同様とした。
【０１０６】［工程−７００］先ず、シリコン半導体基
板に、実施例１と同様の方法で、素子分離領域等を形成
した後、ＲＣＡ洗浄によりシリコン半導体基板の表面の
微粒子や金属不純物を除去し、次いで、０．１％フッ化
水素酸水溶液及び純水によりシリコン半導体基板の表面
洗浄を行い、シリコン半導体基板の表面を露出させた。
板に、実施例１と同様の方法で、素子分離領域等を形成
した後、ＲＣＡ洗浄によりシリコン半導体基板の表面の
微粒子や金属不純物を除去し、次いで、０．１％フッ化
水素酸水溶液及び純水によりシリコン半導体基板の表面
洗浄を行い、シリコン半導体基板の表面を露出させた。
【０１０７】［工程−７１０］次に、ウエハ台５２に載
置されたシリコン半導体基板４０を、図３１若しくは図
３２に示したシリコン酸化膜形成装置のゲートバルブ５
３を開いて、処理室５０内に搬入した後、ゲートバルブ
５３を閉じた。このとき、処理室５０内の雰囲気を、加
熱手段によって４００゜Ｃ程度に加熱された不活性ガス
雰囲気としておいた。処理室５０内の雰囲気をこのよう
な条件とすることによって、シリコン半導体基板４０の
表面に荒れが発生することを抑制することができる。
置されたシリコン半導体基板４０を、図３１若しくは図
３２に示したシリコン酸化膜形成装置のゲートバルブ５
３を開いて、処理室５０内に搬入した後、ゲートバルブ
５３を閉じた。このとき、処理室５０内の雰囲気を、加
熱手段によって４００゜Ｃ程度に加熱された不活性ガス
雰囲気としておいた。処理室５０内の雰囲気をこのよう
な条件とすることによって、シリコン半導体基板４０の
表面に荒れが発生することを抑制することができる。
【０１０８】［工程−７２０］次いで、シリコン層（実
施例７においては、シリコン半導体基板４０）の表面か
らシリコン原子が脱離しない温度に雰囲気を保持した状
態で（実施例７においては、具体的には、雰囲気温度を
４００゜Ｃに設定）、湿式ガスを用いた酸化法によって
シリコン層の表面にシリコン酸化膜４２を形成した。実
施例７においては、具体的には、燃焼室（図示せず）内
で生成した水蒸気を配管（図示せず）及びガス導入部５
４を介して処理室５０内に導入し、パイロジェニック酸
化法によってシリコン半導体基板４０の表面に厚さ１．
２ｎｍのシリコン酸化膜を形成した。
施例７においては、シリコン半導体基板４０）の表面か
らシリコン原子が脱離しない温度に雰囲気を保持した状
態で（実施例７においては、具体的には、雰囲気温度を
４００゜Ｃに設定）、湿式ガスを用いた酸化法によって
シリコン層の表面にシリコン酸化膜４２を形成した。実
施例７においては、具体的には、燃焼室（図示せず）内
で生成した水蒸気を配管（図示せず）及びガス導入部５
４を介して処理室５０内に導入し、パイロジェニック酸
化法によってシリコン半導体基板４０の表面に厚さ１．
２ｎｍのシリコン酸化膜を形成した。
【０１０９】［工程−７３０］その後、処理室５０内へ
の湿式ガスの導入を継続しながら、処理室５０内の雰囲
気温度を、加熱手段によって８００゜Ｃまで昇温した。
尚、実施例７においては、加熱手段がシリコン層の表面
と略平行に配設されているので、例えばシリコン半導体
基板の昇温時のシリコン半導体基板の面内温度ばらつき
の発生を抑制することができる結果、昇温中に形成され
るシリコン酸化膜の面内膜厚ばらつきの発生を効果的に
抑制することができる。
の湿式ガスの導入を継続しながら、処理室５０内の雰囲
気温度を、加熱手段によって８００゜Ｃまで昇温した。
尚、実施例７においては、加熱手段がシリコン層の表面
と略平行に配設されているので、例えばシリコン半導体
基板の昇温時のシリコン半導体基板の面内温度ばらつき
の発生を抑制することができる結果、昇温中に形成され
るシリコン酸化膜の面内膜厚ばらつきの発生を効果的に
抑制することができる。
【０１１０】［工程−７４０］８００゜Ｃに処理室５０
内の雰囲気温度が達した後、この温度に雰囲気を保持し
た状態にて、湿式ガスを用いた酸化法によって、更にシ
リコン酸化膜を形成した。具体的には、燃焼室内で生成
した水蒸気を配管及びガス導入部５４を介して処理室５
０内に導入し、パイロジェニック酸化法によってシリコ
ン半導体基板４０の表面に総厚４．０ｎｍのシリコン酸
化膜４２を形成した。
内の雰囲気温度が達した後、この温度に雰囲気を保持し
た状態にて、湿式ガスを用いた酸化法によって、更にシ
リコン酸化膜を形成した。具体的には、燃焼室内で生成
した水蒸気を配管及びガス導入部５４を介して処理室５
０内に導入し、パイロジェニック酸化法によってシリコ
ン半導体基板４０の表面に総厚４．０ｎｍのシリコン酸
化膜４２を形成した。
【０１１１】以上により、シリコン半導体基板４０の表
面におけるシリコン酸化膜４２の形成が完了するので、
以降、処理室５０内を窒素ガス等の不活性ガス雰囲気と
し、ゲートバルブ５３を開き、ウエハ台５２に載置され
たシリコン半導体基板４０を処理室５０から搬出しても
よいが、一層高い特性を有するシリコン酸化膜の形成を
意図する場合には、以下に説明する熱処理をシリコン酸
化膜に施すことが好ましい。
面におけるシリコン酸化膜４２の形成が完了するので、
以降、処理室５０内を窒素ガス等の不活性ガス雰囲気と
し、ゲートバルブ５３を開き、ウエハ台５２に載置され
たシリコン半導体基板４０を処理室５０から搬出しても
よいが、一層高い特性を有するシリコン酸化膜の形成を
意図する場合には、以下に説明する熱処理をシリコン酸
化膜に施すことが好ましい。
【０１１２】［工程−７５０］その後、処理室５０への
湿式ガスの導入を中止し、窒素ガスをガス導入部５４か
ら処理室５０内に導入しつつ、処理室５０の雰囲気温度
を加熱手段によって８５０゜Ｃまで昇温した。次いで、
塩化水素ガスを０．１容量％含有する窒素ガスをガス導
入部５４から処理室５０内に導入し、５分間、熱処理を
行った。
湿式ガスの導入を中止し、窒素ガスをガス導入部５４か
ら処理室５０内に導入しつつ、処理室５０の雰囲気温度
を加熱手段によって８５０゜Ｃまで昇温した。次いで、
塩化水素ガスを０．１容量％含有する窒素ガスをガス導
入部５４から処理室５０内に導入し、５分間、熱処理を
行った。
【０１１３】［工程−７６０］以上により、シリコン半
導体基板４０の表面におけるシリコン酸化膜の形成が完
了する。以降、処理室５０内を窒素ガス雰囲気とし、ゲ
ートバルブ５３を開き、ウエハ台５２に載置されたシリ
コン半導体基板４０を処理室５０から搬出した。
導体基板４０の表面におけるシリコン酸化膜の形成が完
了する。以降、処理室５０内を窒素ガス雰囲気とし、ゲ
ートバルブ５３を開き、ウエハ台５２に載置されたシリ
コン半導体基板４０を処理室５０から搬出した。
【０１１４】尚、実施例７にて説明した横型のシリコン
酸化膜形成装置を用いて、実施例１、実施例３〜実施例
６にて説明したシリコン酸化膜の形成を実施することも
できる。
酸化膜形成装置を用いて、実施例１、実施例３〜実施例
６にて説明したシリコン酸化膜の形成を実施することも
できる。
【０１１５】（実施例８）実施例８は、本発明の第１の
態様に係るシリコン酸化膜の形成方法における好ましい
第２の実施態様に関し、更には、本発明の第２の態様に
係るシリコン酸化膜の形成方法に関する。実施例８にお
いては、シリコン酸化膜を形成するための第１の処理室
及び第２の処理室、並びに、第１の処理室と第２の処理
室とを結ぶ搬送路を備えたシリコン酸化膜形成装置を用
い、第１のシリコン酸化膜形成工程を第１の処理室内に
て行い、その後、シリコン層を第１の処理室から搬送路
を介して第２の処理室に搬入し、次いで、第２のシリコ
ン酸化膜形成工程を第２の処理室にて行う。また、実施
例８においては、シリコン層を、第１の処理室から大気
に曝すことなく搬送路を介して第２の処理室に搬送す
る。即ち、シリコン層を第１の処理室から第２の処理室
に搬入する際の搬送路の雰囲気を不活性ガス雰囲気とす
る。ここで、シリコン層を第１の処理室から第２の処理
室に搬送する際の搬送路の雰囲気温度を、第１のシリコ
ン酸化膜形成工程における第１の処理室内の雰囲気温度
と略等しくする。また、実施例８においては、第１のシ
リコン酸化膜形成工程及び第２のシリコン酸化膜形成工
程をバッチ式にて行う。
態様に係るシリコン酸化膜の形成方法における好ましい
第２の実施態様に関し、更には、本発明の第２の態様に
係るシリコン酸化膜の形成方法に関する。実施例８にお
いては、シリコン酸化膜を形成するための第１の処理室
及び第２の処理室、並びに、第１の処理室と第２の処理
室とを結ぶ搬送路を備えたシリコン酸化膜形成装置を用
い、第１のシリコン酸化膜形成工程を第１の処理室内に
て行い、その後、シリコン層を第１の処理室から搬送路
を介して第２の処理室に搬入し、次いで、第２のシリコ
ン酸化膜形成工程を第２の処理室にて行う。また、実施
例８においては、シリコン層を、第１の処理室から大気
に曝すことなく搬送路を介して第２の処理室に搬送す
る。即ち、シリコン層を第１の処理室から第２の処理室
に搬入する際の搬送路の雰囲気を不活性ガス雰囲気とす
る。ここで、シリコン層を第１の処理室から第２の処理
室に搬送する際の搬送路の雰囲気温度を、第１のシリコ
ン酸化膜形成工程における第１の処理室内の雰囲気温度
と略等しくする。また、実施例８においては、第１のシ
リコン酸化膜形成工程及び第２のシリコン酸化膜形成工
程をバッチ式にて行う。
【０１１６】実施例８においては、図３４に概念図を示
し、図３５及び図３６に模式図を示す縦型方式のシリコ
ン酸化膜形成装置を用いる。また、実施例８において
は、シリコン層はシリコン半導体基板それ自体である。
形成されたシリコン酸化膜はゲート酸化膜として機能す
る。実施例８においては、第１のシリコン酸化膜形成工
程及び第２のシリコン酸化膜形成工程における湿式ガス
を用いた酸化法として、パイロジェニック酸化法を採用
する。第２のシリコン酸化膜形成工程にてシリコン酸化
膜を形成した後、形成されたシリコン酸化膜に対して、
ハロゲン元素を含有する不活性ガス雰囲気（具体的に
は、塩化水素ガスを含む窒素ガス雰囲気）中で熱処理
（炉アニール処理）を施す。尚、熱処理を第２の処理室
内でバッチ式にて行う。以下、図３３〜図３６、及びシ
リコン酸化膜形成装置等の概念図である図３８〜図４６
を参照して、実施例８のシリコン酸化膜の形成方法を説
明する。尚、実施例８における雰囲気温度プロファイル
を図３７に示す。
し、図３５及び図３６に模式図を示す縦型方式のシリコ
ン酸化膜形成装置を用いる。また、実施例８において
は、シリコン層はシリコン半導体基板それ自体である。
形成されたシリコン酸化膜はゲート酸化膜として機能す
る。実施例８においては、第１のシリコン酸化膜形成工
程及び第２のシリコン酸化膜形成工程における湿式ガス
を用いた酸化法として、パイロジェニック酸化法を採用
する。第２のシリコン酸化膜形成工程にてシリコン酸化
膜を形成した後、形成されたシリコン酸化膜に対して、
ハロゲン元素を含有する不活性ガス雰囲気（具体的に
は、塩化水素ガスを含む窒素ガス雰囲気）中で熱処理
（炉アニール処理）を施す。尚、熱処理を第２の処理室
内でバッチ式にて行う。以下、図３３〜図３６、及びシ
リコン酸化膜形成装置等の概念図である図３８〜図４６
を参照して、実施例８のシリコン酸化膜の形成方法を説
明する。尚、実施例８における雰囲気温度プロファイル
を図３７に示す。
【０１１７】図３４〜図３６に示したシリコン酸化膜形
成装置は、第１の処理室１１０、第２の処理室２１０及
び搬送路１２０から構成されている。尚、図３５は、図
３４の矢印Ａ−Ａに沿った第１の処理室１１０を含む部
分の模式的な断面図であり、図３６は、図３４の矢印Ｂ
−Ｂに沿った第２の処理室２１０を含む部分の模式的な
断面図である。この縦型方式のシリコン酸化膜形成装置
は、石英製の二重管構造の処理室１１０，２１０と、処
理室１１０，２１０へ水蒸気及び／又はガスを導入する
ためのガス導入部１１２，２１２と、処理室１１０，２
１０から水蒸気及び／又はガスを排気するガス排出部１
１３，２１３と、ＳｉＣから成る円筒状の均熱管１１
６，２１６を介して処理室１１０，２１０内を所定の雰
囲気温度に保持するためのヒータ１１４，２１４とから
構成されている。ヒータ１１４，２１４は温度制御装置
（図示せず）によって制御される。更には、第１の処理
室１１０及び第２の処理室２１０の下部に配置された搬
送路１２０と、搬送路１２０へ窒素ガス等の不活性ガス
を導入するためのガス導入部１２１と、搬送路１２０か
らガスを排気するガス排気部１２２と、第１の処理室１
１０及び第２の処理室２１０と搬送路１２０とを仕切る
シャッター１１５，２１５と、シリコン半導体基板を第
１の処理室１１０及び第２の処理室２１０に搬入出する
ためのエレベータ機構１２３から構成されている。エレ
ベータ機構１２３には、複数のシリコン半導体基板を載
置するための石英ボート１２４が取り付けられている。
尚、エレベータ機構１２３は、図３４の左右方向に移動
可能である。搬送路１２０にはシリコン半導体基板を搬
入出するための扉１２５が備えられている。また、燃焼
室１３０に供給された水素ガスを酸素ガスと燃焼室１３
０内で高温にて混合し、燃焼させることによって、水蒸
気を生成させる。かかる水蒸気は、配管１３１、ガス流
路１１１，２１１及びガス導入部１１２，２１２を介し
て第１の処理室１１０内及び第２の処理室２１０内に導
入される。尚、ガス流路１１１，２１１は、二重管構造
の第１の処理室１１０及び第２の処理室２１０の内壁及
び外壁の間の空間に相当する。尚、燃焼室１３０及び配
管１３１は、第１の処理室１１０及び第２の処理室２１
０のそれぞれに配設してもよいし、１つの燃焼室１３０
から分岐した配管１３１により第１の処理室１１０内あ
るいは第２の処理室２１０内に水蒸気を導入してもよ
い。
成装置は、第１の処理室１１０、第２の処理室２１０及
び搬送路１２０から構成されている。尚、図３５は、図
３４の矢印Ａ−Ａに沿った第１の処理室１１０を含む部
分の模式的な断面図であり、図３６は、図３４の矢印Ｂ
−Ｂに沿った第２の処理室２１０を含む部分の模式的な
断面図である。この縦型方式のシリコン酸化膜形成装置
は、石英製の二重管構造の処理室１１０，２１０と、処
理室１１０，２１０へ水蒸気及び／又はガスを導入する
ためのガス導入部１１２，２１２と、処理室１１０，２
１０から水蒸気及び／又はガスを排気するガス排出部１
１３，２１３と、ＳｉＣから成る円筒状の均熱管１１
６，２１６を介して処理室１１０，２１０内を所定の雰
囲気温度に保持するためのヒータ１１４，２１４とから
構成されている。ヒータ１１４，２１４は温度制御装置
（図示せず）によって制御される。更には、第１の処理
室１１０及び第２の処理室２１０の下部に配置された搬
送路１２０と、搬送路１２０へ窒素ガス等の不活性ガス
を導入するためのガス導入部１２１と、搬送路１２０か
らガスを排気するガス排気部１２２と、第１の処理室１
１０及び第２の処理室２１０と搬送路１２０とを仕切る
シャッター１１５，２１５と、シリコン半導体基板を第
１の処理室１１０及び第２の処理室２１０に搬入出する
ためのエレベータ機構１２３から構成されている。エレ
ベータ機構１２３には、複数のシリコン半導体基板を載
置するための石英ボート１２４が取り付けられている。
尚、エレベータ機構１２３は、図３４の左右方向に移動
可能である。搬送路１２０にはシリコン半導体基板を搬
入出するための扉１２５が備えられている。また、燃焼
室１３０に供給された水素ガスを酸素ガスと燃焼室１３
０内で高温にて混合し、燃焼させることによって、水蒸
気を生成させる。かかる水蒸気は、配管１３１、ガス流
路１１１，２１１及びガス導入部１１２，２１２を介し
て第１の処理室１１０内及び第２の処理室２１０内に導
入される。尚、ガス流路１１１，２１１は、二重管構造
の第１の処理室１１０及び第２の処理室２１０の内壁及
び外壁の間の空間に相当する。尚、燃焼室１３０及び配
管１３１は、第１の処理室１１０及び第２の処理室２１
０のそれぞれに配設してもよいし、１つの燃焼室１３０
から分岐した配管１３１により第１の処理室１１０内あ
るいは第２の処理室２１０内に水蒸気を導入してもよ
い。
【０１１８】［工程−８００］先ず、シリコン半導体基
板４０に、実施例１と同様の方法で、素子分離領域４１
等を形成した後、ＲＣＡ洗浄によりシリコン半導体基板
４０の表面の微粒子や金属不純物を除去し、次いで、
０．１％フッ化水素酸水溶液及び純水によりシリコン半
導体基板４０の表面洗浄を行い、シリコン半導体基板の
表面を露出させる（図３３の（Ａ）参照）。
板４０に、実施例１と同様の方法で、素子分離領域４１
等を形成した後、ＲＣＡ洗浄によりシリコン半導体基板
４０の表面の微粒子や金属不純物を除去し、次いで、
０．１％フッ化水素酸水溶液及び純水によりシリコン半
導体基板４０の表面洗浄を行い、シリコン半導体基板の
表面を露出させる（図３３の（Ａ）参照）。
【０１１９】［工程−８１０］次に、複数のシリコン半
導体基板４０を、図３４に示したシリコン酸化膜形成装
置の搬送路１２０に扉１２５から搬入し、石英ボート１
２４に載置する。尚、第１の処理室１１０へガス導入部
１１２から窒素ガス等の不活性ガスを導入し、第１の処
理室１１０内を不活性ガス雰囲気とし（減圧雰囲気であ
ってもよい）、且つ、均熱管１１６を介してヒータ１１
４によって第１の処理室１１０内の雰囲気温度を４００
゜Ｃに保持する。尚、この状態においては、シャッター
１１５は閉じておく。一方、第２の処理室２１０へガス
導入部２１２から窒素ガス等の不活性ガスを導入し、第
２の処理室２１０内を不活性ガス雰囲気とし（減圧雰囲
気であってもよい）、且つ、均熱管２１６を介してヒー
タ２１４によって第２の処理室２１０内の雰囲気温度を
８００゜Ｃに保持する。尚、この状態においては、シャ
ッター２１５は閉じておく。
導体基板４０を、図３４に示したシリコン酸化膜形成装
置の搬送路１２０に扉１２５から搬入し、石英ボート１
２４に載置する。尚、第１の処理室１１０へガス導入部
１１２から窒素ガス等の不活性ガスを導入し、第１の処
理室１１０内を不活性ガス雰囲気とし（減圧雰囲気であ
ってもよい）、且つ、均熱管１１６を介してヒータ１１
４によって第１の処理室１１０内の雰囲気温度を４００
゜Ｃに保持する。尚、この状態においては、シャッター
１１５は閉じておく。一方、第２の処理室２１０へガス
導入部２１２から窒素ガス等の不活性ガスを導入し、第
２の処理室２１０内を不活性ガス雰囲気とし（減圧雰囲
気であってもよい）、且つ、均熱管２１６を介してヒー
タ２１４によって第２の処理室２１０内の雰囲気温度を
８００゜Ｃに保持する。尚、この状態においては、シャ
ッター２１５は閉じておく。
【０１２０】［工程−８２０］そして、搬送路１２０へ
のシリコン半導体基板４０の搬入が完了した後、扉１２
５を閉め、搬送路１２０にガス導入部１２１から窒素ガ
ス等の不活性ガスを導入し、ガス排気部１２２から排出
し、搬送路１２０内を室温の不活性ガス雰囲気とする
（図３８参照）。尚、搬送路１２０内の酸素ガス濃度を
モニターし、酸素ガス濃度が例えば１００ｐｐｍ以下と
なったならば、搬送路１２０内が十分に不活性ガス雰囲
気になったと判断する。その後、シャッター１１５を開
き、エレベータ機構１２３を作動させて石英ボート１２
４を上昇させ、シリコン半導体基板４０を石英製の二重
管構造の第１の処理室１１０に搬入する（図３９参
照）。エレベータ機構１２３が最上昇位置に辿り着く
と、石英ボート１２４の基部によって第１の処理室１１
０と搬送路１２０との間は連通しなくなる。第１の処理
室１１０内の不活性ガス雰囲気の温度はヒータ１１４に
よって４００゜Ｃに保持されているので、シリコン半導
体基板４０の表面に荒れが発生することを抑制すること
ができる。尚、第１の処理室１１０へのシリコン半導体
基板４０の搬入後、不活性ガス雰囲気にある搬送路１２
０内を図示しないヒータで４００゜Ｃ前後に加熱してお
くことが好ましい。
のシリコン半導体基板４０の搬入が完了した後、扉１２
５を閉め、搬送路１２０にガス導入部１２１から窒素ガ
ス等の不活性ガスを導入し、ガス排気部１２２から排出
し、搬送路１２０内を室温の不活性ガス雰囲気とする
（図３８参照）。尚、搬送路１２０内の酸素ガス濃度を
モニターし、酸素ガス濃度が例えば１００ｐｐｍ以下と
なったならば、搬送路１２０内が十分に不活性ガス雰囲
気になったと判断する。その後、シャッター１１５を開
き、エレベータ機構１２３を作動させて石英ボート１２
４を上昇させ、シリコン半導体基板４０を石英製の二重
管構造の第１の処理室１１０に搬入する（図３９参
照）。エレベータ機構１２３が最上昇位置に辿り着く
と、石英ボート１２４の基部によって第１の処理室１１
０と搬送路１２０との間は連通しなくなる。第１の処理
室１１０内の不活性ガス雰囲気の温度はヒータ１１４に
よって４００゜Ｃに保持されているので、シリコン半導
体基板４０の表面に荒れが発生することを抑制すること
ができる。尚、第１の処理室１１０へのシリコン半導体
基板４０の搬入後、不活性ガス雰囲気にある搬送路１２
０内を図示しないヒータで４００゜Ｃ前後に加熱してお
くことが好ましい。
【０１２１】［工程−８３０］次いで、シリコン層（実
施例８においては、シリコン半導体基板４０）の表面か
らシリコン原子が脱離しない温度に第１の処理室１１０
の雰囲気を保持した状態で（実施例８においては、具体
的には、雰囲気温度を４００゜Ｃに設定）、湿式ガスを
用いた酸化法によってシリコン層の表面にシリコン酸化
膜４２を形成する（図３３の（Ｂ）及び図４０参照）。
実施例８においては、具体的には、７５０゜Ｃに保持さ
れた燃焼室１３０内に水素ガスと酸素ガスを供給して水
素ガスを燃焼させ、燃焼室１３０内で生成した水蒸気を
配管１３１、ガス流路１１１及びガス導入部１１２を介
して第１の処理室１１０内に導入し、パイロジェニック
酸化法によってシリコン半導体基板４０の表面に厚さ
１．２ｎｍのシリコン酸化膜４２を形成する。尚、湿式
ガス中に、例えば濃度１．０容量％の塩化水素ガスを含
有させてもよい。
施例８においては、シリコン半導体基板４０）の表面か
らシリコン原子が脱離しない温度に第１の処理室１１０
の雰囲気を保持した状態で（実施例８においては、具体
的には、雰囲気温度を４００゜Ｃに設定）、湿式ガスを
用いた酸化法によってシリコン層の表面にシリコン酸化
膜４２を形成する（図３３の（Ｂ）及び図４０参照）。
実施例８においては、具体的には、７５０゜Ｃに保持さ
れた燃焼室１３０内に水素ガスと酸素ガスを供給して水
素ガスを燃焼させ、燃焼室１３０内で生成した水蒸気を
配管１３１、ガス流路１１１及びガス導入部１１２を介
して第１の処理室１１０内に導入し、パイロジェニック
酸化法によってシリコン半導体基板４０の表面に厚さ
１．２ｎｍのシリコン酸化膜４２を形成する。尚、湿式
ガス中に、例えば濃度１．０容量％の塩化水素ガスを含
有させてもよい。
【０１２２】［工程−８４０］その後、シリコン層（具
体的にはシリコン半導体基板４０）を、第１の処理室１
１０から搬送路１２０を介して第２の処理室２１０に搬
入する。具体的には、第１の処理室１１０内への湿式ガ
スの導入を中止し、窒素ガス等の不活性ガスをガス導入
部１１２から第１の処理室１１０内に導入する。そし
て、第１の処理室１１０内を窒素ガス等の不活性ガスで
置換した後、エレベータ機構１２３を作動させて、シリ
コン半導体基板４０を搬送路１２０内に搬入する（図４
１参照）。搬送路１２０内は不活性ガス雰囲気であり、
しかも、４００゜Ｃ前後に保持されている。即ち、シリ
コン層（具体的にはシリコン半導体基板４０）を第１の
処理室１１０から搬送路１２０を介して第２の処理室２
１０に搬入する際の搬送路１２０内の温度は、シリコン
半導体基板４０にシリコン酸化膜４２を形成するときの
第１の処理室１１０の雰囲気温度と略等しくなってい
る。エレベータ機構１２３が最下降位置に位置したなら
ば、シャッター１１５を閉じ、エレベータ機構１２３を
第２の処理室２１０の下方に移動させる（図４２参
照）。
体的にはシリコン半導体基板４０）を、第１の処理室１
１０から搬送路１２０を介して第２の処理室２１０に搬
入する。具体的には、第１の処理室１１０内への湿式ガ
スの導入を中止し、窒素ガス等の不活性ガスをガス導入
部１１２から第１の処理室１１０内に導入する。そし
て、第１の処理室１１０内を窒素ガス等の不活性ガスで
置換した後、エレベータ機構１２３を作動させて、シリ
コン半導体基板４０を搬送路１２０内に搬入する（図４
１参照）。搬送路１２０内は不活性ガス雰囲気であり、
しかも、４００゜Ｃ前後に保持されている。即ち、シリ
コン層（具体的にはシリコン半導体基板４０）を第１の
処理室１１０から搬送路１２０を介して第２の処理室２
１０に搬入する際の搬送路１２０内の温度は、シリコン
半導体基板４０にシリコン酸化膜４２を形成するときの
第１の処理室１１０の雰囲気温度と略等しくなってい
る。エレベータ機構１２３が最下降位置に位置したなら
ば、シャッター１１５を閉じ、エレベータ機構１２３を
第２の処理室２１０の下方に移動させる（図４２参
照）。
【０１２３】［工程−８５０］次いで、シャッター２１
５を開き、エレベータ機構１２３を作動させて石英ボー
ト１２４を上昇させ、シリコン半導体基板４０を石英製
の二重管構造の第２の処理室２１０に搬入する（図４３
参照）。エレベータ機構１２３が最上昇位置に辿り着く
と、石英ボート１２４の基部によって第２の処理室２１
０と搬送路１２０との間は連通しなくなる。第２の処理
室２１０内の不活性ガス雰囲気の温度はヒータ２１４に
よって８００゜Ｃに保持されているが、シリコン半導体
基板４０の表面には既に保護膜としても機能するシリコ
ン酸化膜４２が形成されているので、シリコン層（シリ
コン半導体基板４０）の表面に荒れが発生することはな
い。尚、第２の処理室２１０へのシリコン半導体基板４
０の搬入後、不活性ガス雰囲気にある搬送路１２０内の
温度を室温とすることが好ましい。
５を開き、エレベータ機構１２３を作動させて石英ボー
ト１２４を上昇させ、シリコン半導体基板４０を石英製
の二重管構造の第２の処理室２１０に搬入する（図４３
参照）。エレベータ機構１２３が最上昇位置に辿り着く
と、石英ボート１２４の基部によって第２の処理室２１
０と搬送路１２０との間は連通しなくなる。第２の処理
室２１０内の不活性ガス雰囲気の温度はヒータ２１４に
よって８００゜Ｃに保持されているが、シリコン半導体
基板４０の表面には既に保護膜としても機能するシリコ
ン酸化膜４２が形成されているので、シリコン層（シリ
コン半導体基板４０）の表面に荒れが発生することはな
い。尚、第２の処理室２１０へのシリコン半導体基板４
０の搬入後、不活性ガス雰囲気にある搬送路１２０内の
温度を室温とすることが好ましい。
【０１２４】［工程−８６０］その後、第２の処理室２
１０内を８００゜Ｃに保持した状態にて、湿式ガスを用
いた酸化法によって、更にシリコン酸化膜を形成する。
具体的には、７５０゜Ｃに保持された燃焼室１３０内に
水素ガスと酸素ガスを供給して水素ガスを燃焼させ、燃
焼室１３０内で生成した水蒸気を配管１３１、ガス流路
２１１及びガス導入部２１２を介して第２の処理室２１
０内に導入し、パイロジェニック酸化法によってシリコ
ン半導体基板４０の表面に総厚４．０ｎｍのシリコン酸
化膜４２を形成する（図３３の（Ｃ）及び図４４参
照）。尚、湿式ガス中に、例えば濃度１．０容量％の塩
化水素ガスを含有させてもよい。
１０内を８００゜Ｃに保持した状態にて、湿式ガスを用
いた酸化法によって、更にシリコン酸化膜を形成する。
具体的には、７５０゜Ｃに保持された燃焼室１３０内に
水素ガスと酸素ガスを供給して水素ガスを燃焼させ、燃
焼室１３０内で生成した水蒸気を配管１３１、ガス流路
２１１及びガス導入部２１２を介して第２の処理室２１
０内に導入し、パイロジェニック酸化法によってシリコ
ン半導体基板４０の表面に総厚４．０ｎｍのシリコン酸
化膜４２を形成する（図３３の（Ｃ）及び図４４参
照）。尚、湿式ガス中に、例えば濃度１．０容量％の塩
化水素ガスを含有させてもよい。
【０１２５】以上により、シリコン半導体基板４０の表
面におけるシリコン酸化膜４２の形成が完了するので、
以降、第２の処理室２１０内を窒素ガス等の不活性ガス
雰囲気とし、エレベータ機構１２３を動作させて石英ボ
ート１２４を下降させ、次いで、扉１２５を開き、搬送
路１２０からシリコン半導体基板４０を搬出してもよい
が、一層高い特性を有するシリコン酸化膜の形成を意図
する場合には、以下に説明する熱処理をシリコン酸化膜
に施すことが好ましい。
面におけるシリコン酸化膜４２の形成が完了するので、
以降、第２の処理室２１０内を窒素ガス等の不活性ガス
雰囲気とし、エレベータ機構１２３を動作させて石英ボ
ート１２４を下降させ、次いで、扉１２５を開き、搬送
路１２０からシリコン半導体基板４０を搬出してもよい
が、一層高い特性を有するシリコン酸化膜の形成を意図
する場合には、以下に説明する熱処理をシリコン酸化膜
に施すことが好ましい。
【０１２６】［工程−８７０］即ち、［工程−８６０］
に続き、第２の処理室２１０への湿式ガスの導入を中止
し、窒素ガス等の不活性ガスをガス導入部２１２から第
２の処理室２１０内に導入しつつ、第２の処理室２１０
の雰囲気温度をヒータ２１４によって８５０゜Ｃまで昇
温させる（図４５参照）。その後、例えば塩化水素ガス
を０．１容量％含有する窒素ガスをガス導入部２１２か
ら第２の処理室２１０内に導入し、３０分間、熱処理を
行う（図３３の（Ｄ）及び図４６参照）。以上により、
シリコン酸化膜４２の熱処理が完了する。以降、第２の
処理室２１０内を窒素ガス等の不活性ガス雰囲気とし、
エレベータ機構１２３を動作させて石英ボート１２４を
下降させ、次いで、扉１２５を開き、搬送路１２０から
シリコン半導体基板４０を搬出する。
に続き、第２の処理室２１０への湿式ガスの導入を中止
し、窒素ガス等の不活性ガスをガス導入部２１２から第
２の処理室２１０内に導入しつつ、第２の処理室２１０
の雰囲気温度をヒータ２１４によって８５０゜Ｃまで昇
温させる（図４５参照）。その後、例えば塩化水素ガス
を０．１容量％含有する窒素ガスをガス導入部２１２か
ら第２の処理室２１０内に導入し、３０分間、熱処理を
行う（図３３の（Ｄ）及び図４６参照）。以上により、
シリコン酸化膜４２の熱処理が完了する。以降、第２の
処理室２１０内を窒素ガス等の不活性ガス雰囲気とし、
エレベータ機構１２３を動作させて石英ボート１２４を
下降させ、次いで、扉１２５を開き、搬送路１２０から
シリコン半導体基板４０を搬出する。
【０１２７】（実施例９）実施例９は実施例８の変形で
ある。実施例９においては、図３５及び図３６に模式図
を示し、図４７に概念図を示すバッチ式の縦型方式シリ
コン酸化膜形成装置を用いる。実施例９にて使用した縦
型方式シリコン酸化膜形成装置が実施例８にて説明した
縦型方式シリコン酸化膜形成装置と相違する点は、第１
の処理室１１０に連通する搬送路１２０の部分１２０Ａ
と第２の処理室２１０に連通する搬送路１２０の部分１
２０Ｂとの間に、シャッター１２６が配設されている
点、及び搬送路１２０Ａ，１２０Ｂのそれぞれに、窒素
ガス等の不活性ガスを導入するためのガス導入部と排気
するガス排気部（これらは図４７には図示せず）が設け
られている点にある。このように、シャッター１２６に
よって搬送路１２０を２つの部分１２０Ａ，１２０Ｂに
区分けすることで、第１の処理室１１０中でのシリコン
酸化膜の形成と、第２の処理室２１０中でのシリコン酸
化膜の形成を独立して、例えば同時に行うことが可能と
なり、シリコン酸化膜の形成におけるスループットの向
上を図ることができる。尚、燃焼室１３０及び配管１３
１は、第１の処理室１１０及び第２の処理室２１０のそ
れぞれに独立して配設することが望ましい。以下、シリ
コン酸化膜形成装置等の概念図である図４８〜図５７を
参照して、実施例９のシリコン酸化膜の形成方法を説明
するが、実施例９のシリコン酸化膜の形成方法は基本的
には実施例８のシリコン酸化膜の形成方法と同じであ
る。また、実施例９における雰囲気温度プロファイルは
図３７と同じである。
ある。実施例９においては、図３５及び図３６に模式図
を示し、図４７に概念図を示すバッチ式の縦型方式シリ
コン酸化膜形成装置を用いる。実施例９にて使用した縦
型方式シリコン酸化膜形成装置が実施例８にて説明した
縦型方式シリコン酸化膜形成装置と相違する点は、第１
の処理室１１０に連通する搬送路１２０の部分１２０Ａ
と第２の処理室２１０に連通する搬送路１２０の部分１
２０Ｂとの間に、シャッター１２６が配設されている
点、及び搬送路１２０Ａ，１２０Ｂのそれぞれに、窒素
ガス等の不活性ガスを導入するためのガス導入部と排気
するガス排気部（これらは図４７には図示せず）が設け
られている点にある。このように、シャッター１２６に
よって搬送路１２０を２つの部分１２０Ａ，１２０Ｂに
区分けすることで、第１の処理室１１０中でのシリコン
酸化膜の形成と、第２の処理室２１０中でのシリコン酸
化膜の形成を独立して、例えば同時に行うことが可能と
なり、シリコン酸化膜の形成におけるスループットの向
上を図ることができる。尚、燃焼室１３０及び配管１３
１は、第１の処理室１１０及び第２の処理室２１０のそ
れぞれに独立して配設することが望ましい。以下、シリ
コン酸化膜形成装置等の概念図である図４８〜図５７を
参照して、実施例９のシリコン酸化膜の形成方法を説明
するが、実施例９のシリコン酸化膜の形成方法は基本的
には実施例８のシリコン酸化膜の形成方法と同じであ
る。また、実施例９における雰囲気温度プロファイルは
図３７と同じである。
【０１２８】［工程−９００］先ず、シリコン半導体基
板４０に、実施例１と同様の方法で、素子分離領域４１
等を形成した後、ＲＣＡ洗浄によりシリコン半導体基板
４０の表面の微粒子や金属不純物を除去し、次いで、
０．１％フッ化水素酸水溶液及び純水によりシリコン半
導体基板４０の表面洗浄を行い、シリコン半導体基板の
表面を露出させる。
板４０に、実施例１と同様の方法で、素子分離領域４１
等を形成した後、ＲＣＡ洗浄によりシリコン半導体基板
４０の表面の微粒子や金属不純物を除去し、次いで、
０．１％フッ化水素酸水溶液及び純水によりシリコン半
導体基板４０の表面洗浄を行い、シリコン半導体基板の
表面を露出させる。
【０１２９】［工程−９１０］次に、複数のシリコン半
導体基板４０を、図４７に示したシリコン酸化膜形成装
置の搬送路１２０Ａに扉１２５Ａから搬入し、石英ボー
ト１２４に載置する。尚、第１の処理室１１０へガス導
入部１１２から窒素ガス等の不活性ガスを導入し、第１
の処理室１１０内を不活性ガス雰囲気とし（減圧雰囲気
であってもよい）、且つ、均熱管１１６（図３５参照）
を介してヒータ１１４によって第１の処理室１１０内の
雰囲気温度を４００゜Ｃに保持する。尚、この状態にお
いては、シャッター１１５は閉じておく。一方、第２の
処理室２１０へガス導入部２１２から窒素ガス等の不活
性ガスを導入し、第２の処理室２１０内を不活性ガス雰
囲気とし（減圧雰囲気であってもよい）、且つ、均熱管
２１６（図３６参照）を介してヒータ２１４によって第
２の処理室２１０内の雰囲気温度を８００゜Ｃに保持す
る。尚、この状態においては、シャッター２１５は閉じ
ておく。また、搬送路１２０Ａと搬送路１２０Ｂの間に
配設されたシャッター１２６も閉じておく。
導体基板４０を、図４７に示したシリコン酸化膜形成装
置の搬送路１２０Ａに扉１２５Ａから搬入し、石英ボー
ト１２４に載置する。尚、第１の処理室１１０へガス導
入部１１２から窒素ガス等の不活性ガスを導入し、第１
の処理室１１０内を不活性ガス雰囲気とし（減圧雰囲気
であってもよい）、且つ、均熱管１１６（図３５参照）
を介してヒータ１１４によって第１の処理室１１０内の
雰囲気温度を４００゜Ｃに保持する。尚、この状態にお
いては、シャッター１１５は閉じておく。一方、第２の
処理室２１０へガス導入部２１２から窒素ガス等の不活
性ガスを導入し、第２の処理室２１０内を不活性ガス雰
囲気とし（減圧雰囲気であってもよい）、且つ、均熱管
２１６（図３６参照）を介してヒータ２１４によって第
２の処理室２１０内の雰囲気温度を８００゜Ｃに保持す
る。尚、この状態においては、シャッター２１５は閉じ
ておく。また、搬送路１２０Ａと搬送路１２０Ｂの間に
配設されたシャッター１２６も閉じておく。
【０１３０】［工程−９２０］そして、搬送路１２０Ａ
へのシリコン半導体基板４０の搬入が完了した後、扉１
２５Ａを閉め、搬送路１２０Ａ，１２０Ｂのそれぞれに
ガス導入部から窒素ガス等の不活性ガスを導入し、ガス
排気部から排出し、搬送路１２０Ａ，１２０Ｂ内を室温
の不活性ガス雰囲気とする（図４８参照）。尚、搬送路
１２０Ａ内の酸素ガス濃度をモニターし、酸素ガス濃度
が例えば１００ｐｐｍ以下となったならば、搬送路１２
０Ａ内が十分に不活性ガス雰囲気になったと判断する。
その後、シャッター１１５を開き、エレベータ機構１２
３を作動させて石英ボート１２４を上昇させ、シリコン
半導体基板４０を石英製の二重管構造の第１の処理室１
１０に搬入する（図４９参照）。第１の処理室１１０内
の不活性ガス雰囲気の温度はヒータ１１４によって４０
０゜Ｃに保持されているので、シリコン半導体基板４０
の表面に荒れが発生することを抑制することができる。
尚、第１の処理室１１０へのシリコン半導体基板４０の
搬入後、不活性ガス雰囲気にある搬送路１２０Ａ，１２
０Ｂ内を図示しないヒータで４００゜Ｃ前後に加熱して
おくことが好ましい。
へのシリコン半導体基板４０の搬入が完了した後、扉１
２５Ａを閉め、搬送路１２０Ａ，１２０Ｂのそれぞれに
ガス導入部から窒素ガス等の不活性ガスを導入し、ガス
排気部から排出し、搬送路１２０Ａ，１２０Ｂ内を室温
の不活性ガス雰囲気とする（図４８参照）。尚、搬送路
１２０Ａ内の酸素ガス濃度をモニターし、酸素ガス濃度
が例えば１００ｐｐｍ以下となったならば、搬送路１２
０Ａ内が十分に不活性ガス雰囲気になったと判断する。
その後、シャッター１１５を開き、エレベータ機構１２
３を作動させて石英ボート１２４を上昇させ、シリコン
半導体基板４０を石英製の二重管構造の第１の処理室１
１０に搬入する（図４９参照）。第１の処理室１１０内
の不活性ガス雰囲気の温度はヒータ１１４によって４０
０゜Ｃに保持されているので、シリコン半導体基板４０
の表面に荒れが発生することを抑制することができる。
尚、第１の処理室１１０へのシリコン半導体基板４０の
搬入後、不活性ガス雰囲気にある搬送路１２０Ａ，１２
０Ｂ内を図示しないヒータで４００゜Ｃ前後に加熱して
おくことが好ましい。
【０１３１】［工程−９３０］次いで、実施例８の［工
程−８３０］と同様の方法で、シリコン層（実施例９に
おいては、シリコン半導体基板４０）の表面からシリコ
ン原子が脱離しない温度に第１の処理室１１０の雰囲気
を保持した状態で（実施例９においても、具体的には、
雰囲気温度を４００゜Ｃに設定）、湿式ガスを用いた酸
化法（パイロジェニック酸化法）によってシリコン層の
表面に厚さ１．２ｎｍのシリコン酸化膜４２を形成する
（図５０参照）。尚、湿式ガス中に、例えば濃度１．０
容量％の塩化水素ガスを含有させてもよい。
程−８３０］と同様の方法で、シリコン層（実施例９に
おいては、シリコン半導体基板４０）の表面からシリコ
ン原子が脱離しない温度に第１の処理室１１０の雰囲気
を保持した状態で（実施例９においても、具体的には、
雰囲気温度を４００゜Ｃに設定）、湿式ガスを用いた酸
化法（パイロジェニック酸化法）によってシリコン層の
表面に厚さ１．２ｎｍのシリコン酸化膜４２を形成する
（図５０参照）。尚、湿式ガス中に、例えば濃度１．０
容量％の塩化水素ガスを含有させてもよい。
【０１３２】［工程−９４０］その後、シリコン層（具
体的にはシリコン半導体基板４０）を、第１の処理室１
１０から搬送路１２０Ａ，１２０Ｂを介して第２の処理
室２１０に搬入する。具体的には、第１の処理室１１０
内への湿式ガスの導入を中止し、窒素ガス等の不活性ガ
スをガス導入部１１２から第１の処理室１１０内に導入
する。そして、第１の処理室１１０内を窒素ガス等の不
活性ガスで置換した後、エレベータ機構１２３を作動さ
せて、シリコン半導体基板４０を搬送路１２０Ａ内に搬
入する。搬送路１２０Ａ，１２０Ｂ内は不活性ガス雰囲
気であり、しかも、４００゜Ｃ前後に保持されている。
即ち、シリコン層（具体的にはシリコン半導体基板４
０）を第１の処理室１１０から搬送路１２０Ａ，１２０
Ｂを介して第２の処理室２１０に搬入する際の搬送路１
２０Ａ，１２０Ｂ内の温度は、シリコン半導体基板４０
にシリコン酸化膜４２を形成するときの第１の処理室１
１０内の雰囲気温度と略等しくなっている。エレベータ
機構１２３が最下降位置に位置したならば、シャッター
１１５を閉じ、シャッター１２６を開き（図５１参
照）、エレベータ機構１２３を第２の処理室２１０の下
方に移動させ、次いで、シャッター１２６を閉じる。そ
して、次のロットのシリコン半導体基板においてシリコ
ン酸化膜形成のために、扉１２５Ａを開き、シリコン半
導体基板４０を搬送路１２０Ａ内に搬入する（図５２参
照）。
体的にはシリコン半導体基板４０）を、第１の処理室１
１０から搬送路１２０Ａ，１２０Ｂを介して第２の処理
室２１０に搬入する。具体的には、第１の処理室１１０
内への湿式ガスの導入を中止し、窒素ガス等の不活性ガ
スをガス導入部１１２から第１の処理室１１０内に導入
する。そして、第１の処理室１１０内を窒素ガス等の不
活性ガスで置換した後、エレベータ機構１２３を作動さ
せて、シリコン半導体基板４０を搬送路１２０Ａ内に搬
入する。搬送路１２０Ａ，１２０Ｂ内は不活性ガス雰囲
気であり、しかも、４００゜Ｃ前後に保持されている。
即ち、シリコン層（具体的にはシリコン半導体基板４
０）を第１の処理室１１０から搬送路１２０Ａ，１２０
Ｂを介して第２の処理室２１０に搬入する際の搬送路１
２０Ａ，１２０Ｂ内の温度は、シリコン半導体基板４０
にシリコン酸化膜４２を形成するときの第１の処理室１
１０内の雰囲気温度と略等しくなっている。エレベータ
機構１２３が最下降位置に位置したならば、シャッター
１１５を閉じ、シャッター１２６を開き（図５１参
照）、エレベータ機構１２３を第２の処理室２１０の下
方に移動させ、次いで、シャッター１２６を閉じる。そ
して、次のロットのシリコン半導体基板においてシリコ
ン酸化膜形成のために、扉１２５Ａを開き、シリコン半
導体基板４０を搬送路１２０Ａ内に搬入する（図５２参
照）。
【０１３３】［工程−９５０］次いで、シャッター２１
５を開き、エレベータ機構１２３を作動させて石英ボー
ト１２４を上昇させ、シリコン半導体基板４０を石英製
の二重管構造の第２の処理室２１０に搬入する（図５３
参照）。第２の処理室２１０内の不活性ガス雰囲気の温
度はヒータ２１４によって８００゜Ｃに保持されている
が、シリコン半導体基板４０の表面には既に保護膜とし
ても機能するシリコン酸化膜４２が形成されているの
で、シリコン層（シリコン半導体基板４０）の表面に荒
れが発生することはない。尚、第２の処理室２１０への
シリコン半導体基板４０の搬入後、不活性ガス雰囲気に
ある搬送路１２０Ｂ内の温度を室温とすることが好まし
い。搬送路１２０Ａ及び第１の処理室１１０にあって
は、［工程−９２０］と同様に、扉１２５Ａを閉め、搬
送路１２０Ａにガス導入部１２１から窒素ガス等の不活
性ガスを導入し、ガス排気部１２２から排出し、搬送路
１２０Ａ内を室温の不活性ガス雰囲気とする（図４８の
左側の搬送路１２０Ａの状態を参照）。
５を開き、エレベータ機構１２３を作動させて石英ボー
ト１２４を上昇させ、シリコン半導体基板４０を石英製
の二重管構造の第２の処理室２１０に搬入する（図５３
参照）。第２の処理室２１０内の不活性ガス雰囲気の温
度はヒータ２１４によって８００゜Ｃに保持されている
が、シリコン半導体基板４０の表面には既に保護膜とし
ても機能するシリコン酸化膜４２が形成されているの
で、シリコン層（シリコン半導体基板４０）の表面に荒
れが発生することはない。尚、第２の処理室２１０への
シリコン半導体基板４０の搬入後、不活性ガス雰囲気に
ある搬送路１２０Ｂ内の温度を室温とすることが好まし
い。搬送路１２０Ａ及び第１の処理室１１０にあって
は、［工程−９２０］と同様に、扉１２５Ａを閉め、搬
送路１２０Ａにガス導入部１２１から窒素ガス等の不活
性ガスを導入し、ガス排気部１２２から排出し、搬送路
１２０Ａ内を室温の不活性ガス雰囲気とする（図４８の
左側の搬送路１２０Ａの状態を参照）。
【０１３４】［工程−９６０］その後、実施例８の［工
程−８６０］と同様に、第２の処理室２１０内を８００
゜Ｃに保持した状態にて、湿式ガスを用いた酸化法（パ
イロジェニック酸化法）によって、更にシリコン酸化膜
を形成する（図５４参照）。ここで、湿式ガス中に、例
えば濃度１．０容量％の塩化水素ガスを含有させてもよ
い。尚、搬送路１２０Ａ及び第１の処理室１１０にあっ
ては、［工程−９２０］と同様に、シャッター１１５を
開き、エレベータ機構１２３を作動させて石英ボート１
２４を上昇させ、シリコン半導体基板４０を石英製の二
重管構造の第１の処理室１１０に搬入する（図４９の左
側の搬送路１２０Ａの状態を参照）。
程−８６０］と同様に、第２の処理室２１０内を８００
゜Ｃに保持した状態にて、湿式ガスを用いた酸化法（パ
イロジェニック酸化法）によって、更にシリコン酸化膜
を形成する（図５４参照）。ここで、湿式ガス中に、例
えば濃度１．０容量％の塩化水素ガスを含有させてもよ
い。尚、搬送路１２０Ａ及び第１の処理室１１０にあっ
ては、［工程−９２０］と同様に、シャッター１１５を
開き、エレベータ機構１２３を作動させて石英ボート１
２４を上昇させ、シリコン半導体基板４０を石英製の二
重管構造の第１の処理室１１０に搬入する（図４９の左
側の搬送路１２０Ａの状態を参照）。
【０１３５】以上により、第２の処理室２１０におい
て、シリコン半導体基板４０の表面におけるシリコン酸
化膜４２の形成が完了するので、以降、第２の処理室２
１０内を窒素ガス等の不活性ガス雰囲気とし、エレベー
タ機構１２３を動作させて石英ボート１２４を下降さ
せ、次いで、扉１２５Ｂを開き、搬送路１２０Ｂからシ
リコン半導体基板４０を搬出すればよいが、一層高い特
性を有するシリコン酸化膜の形成を意図する場合には、
以下に説明する熱処理をシリコン酸化膜に施すことが好
ましい。尚、第１の処理室１１０に搬入されたシリコン
半導体基板に関しては、［工程−９３０］以降の処理を
行う。
て、シリコン半導体基板４０の表面におけるシリコン酸
化膜４２の形成が完了するので、以降、第２の処理室２
１０内を窒素ガス等の不活性ガス雰囲気とし、エレベー
タ機構１２３を動作させて石英ボート１２４を下降さ
せ、次いで、扉１２５Ｂを開き、搬送路１２０Ｂからシ
リコン半導体基板４０を搬出すればよいが、一層高い特
性を有するシリコン酸化膜の形成を意図する場合には、
以下に説明する熱処理をシリコン酸化膜に施すことが好
ましい。尚、第１の処理室１１０に搬入されたシリコン
半導体基板に関しては、［工程−９３０］以降の処理を
行う。
【０１３６】［工程−９７０］即ち、実施例８の［工程
−８７０］と同様に、［工程−９６０］に続き、第２の
処理室２１０への湿式ガスの導入を中止し、窒素ガス等
の不活性ガスをガス導入部２１２から第２の処理室２１
０内に導入しつつ、第２の処理室２１０の雰囲気温度を
ヒータ２１４によって８５０゜Ｃまで昇温させる（図５
５参照）。その後、例えば塩化水素ガスを０．１容量％
含有する窒素ガスをガス導入部２１２から第２の処理室
２１０内に導入し、３０分間、熱処理を行う（図５６参
照）。以上により、シリコン酸化膜４２の熱処理が完了
する。以降、第２の処理室２１０内を窒素ガス等の不活
性ガス雰囲気とし、エレベータ機構１２３を動作させて
石英ボート１２４を下降させ、次いで、扉１２５Ｂを開
き、搬送路１２０Ｂからシリコン半導体基板４０を搬出
する。次いで、扉１２５Ｂを閉じ、搬送路１２０Ｂに窒
素ガス等の不活性ガスを導入し、且つ、搬送路１２０Ｂ
内の雰囲気温度を４００゜Ｃ前後にする（図５７参
照）。
−８７０］と同様に、［工程−９６０］に続き、第２の
処理室２１０への湿式ガスの導入を中止し、窒素ガス等
の不活性ガスをガス導入部２１２から第２の処理室２１
０内に導入しつつ、第２の処理室２１０の雰囲気温度を
ヒータ２１４によって８５０゜Ｃまで昇温させる（図５
５参照）。その後、例えば塩化水素ガスを０．１容量％
含有する窒素ガスをガス導入部２１２から第２の処理室
２１０内に導入し、３０分間、熱処理を行う（図５６参
照）。以上により、シリコン酸化膜４２の熱処理が完了
する。以降、第２の処理室２１０内を窒素ガス等の不活
性ガス雰囲気とし、エレベータ機構１２３を動作させて
石英ボート１２４を下降させ、次いで、扉１２５Ｂを開
き、搬送路１２０Ｂからシリコン半導体基板４０を搬出
する。次いで、扉１２５Ｂを閉じ、搬送路１２０Ｂに窒
素ガス等の不活性ガスを導入し、且つ、搬送路１２０Ｂ
内の雰囲気温度を４００゜Ｃ前後にする（図５７参
照）。
【０１３７】尚、以上に説明した実施例９において、次
のロットのシリコン半導体基板においてシリコン酸化膜
形成のタイミングは例示であり、適宜変更することがで
きる。
のロットのシリコン半導体基板においてシリコン酸化膜
形成のタイミングは例示であり、適宜変更することがで
きる。
【０１３８】（実施例１０）実施例１０は実施例８の変
形である。実施例１０が実施例８と相違する点は、第１
のシリコン酸化膜形成工程及び第２のシリコン酸化膜形
成工程を、横型方式の枚葉式の処理室にて行う点にあ
る。即ち、第１及び第２の処理室において、１枚のシリ
コン半導体基板に対して枚葉式にてシリコン酸化膜を形
成する。尚、実施例１０においては、熱処理を炉アニー
ル装置を用いてバッチ式にて行うが、枚葉式にて行って
もよい。
形である。実施例１０が実施例８と相違する点は、第１
のシリコン酸化膜形成工程及び第２のシリコン酸化膜形
成工程を、横型方式の枚葉式の処理室にて行う点にあ
る。即ち、第１及び第２の処理室において、１枚のシリ
コン半導体基板に対して枚葉式にてシリコン酸化膜を形
成する。尚、実施例１０においては、熱処理を炉アニー
ル装置を用いてバッチ式にて行うが、枚葉式にて行って
もよい。
【０１３９】実施例１０においては、図５８に概念的な
平面図を示す酸化膜形成装置を用いる。この酸化膜形成
装置は、ローダー・アンローダー３００と、搬送路３０
１と、第１の処理装置３０２と第２の処理装置３０３
と、炉アニール装置３０４から構成されている。炉アニ
ール装置３０４は、図５９に示すように、燃焼室が無い
ことを除き、図１３に示した縦型方式シリコン酸化膜形
成装置と略同様の構造を有する。尚、炉アニール装置３
０４において、図１３に示したシリコン酸化膜形成装置
の構成要素と同じ構成要素には同じ参照番号を付した。
第１の処理装置３０２及び第２の処理装置３０３の構造
は、図３１若しくは図３２に示したシリコン酸化膜形成
装置と同様とすることができる。
平面図を示す酸化膜形成装置を用いる。この酸化膜形成
装置は、ローダー・アンローダー３００と、搬送路３０
１と、第１の処理装置３０２と第２の処理装置３０３
と、炉アニール装置３０４から構成されている。炉アニ
ール装置３０４は、図５９に示すように、燃焼室が無い
ことを除き、図１３に示した縦型方式シリコン酸化膜形
成装置と略同様の構造を有する。尚、炉アニール装置３
０４において、図１３に示したシリコン酸化膜形成装置
の構成要素と同じ構成要素には同じ参照番号を付した。
第１の処理装置３０２及び第２の処理装置３０３の構造
は、図３１若しくは図３２に示したシリコン酸化膜形成
装置と同様とすることができる。
【０１４０】実施例８及び実施例９においては、石英製
の処理室（酸化炉）を垂直に保持した縦型方式のシリコ
ン酸化膜形成装置を用いた。ところで、縦型方式のシリ
コン酸化膜形成装置を用いた場合、シリコン層（例えば
シリコン半導体基板）の外周方向の外側にヒータ１１
４，２１４が配設されているため、シリコン層の昇温
中、常に、シリコン層（例えばシリコン半導体基板）の
周辺部の方が中心部よりも温度が高くなる。その結果、
シリコン層の昇温中にシリコン酸化膜が形成されると、
シリコン層（例えばシリコン半導体基板）の周辺部の方
が中心部よりもシリコン酸化膜の膜厚が厚くなる虞があ
る。実施例１０においては、シリコン層の表面と略平行
に配設された加熱手段によってシリコン層を加熱するの
で、シリコン層の面内の温度ばらつきを少なくすること
ができる。その結果、形成されるシリコン酸化膜の面内
膜厚ばらつき発生を抑制することができる。
の処理室（酸化炉）を垂直に保持した縦型方式のシリコ
ン酸化膜形成装置を用いた。ところで、縦型方式のシリ
コン酸化膜形成装置を用いた場合、シリコン層（例えば
シリコン半導体基板）の外周方向の外側にヒータ１１
４，２１４が配設されているため、シリコン層の昇温
中、常に、シリコン層（例えばシリコン半導体基板）の
周辺部の方が中心部よりも温度が高くなる。その結果、
シリコン層の昇温中にシリコン酸化膜が形成されると、
シリコン層（例えばシリコン半導体基板）の周辺部の方
が中心部よりもシリコン酸化膜の膜厚が厚くなる虞があ
る。実施例１０においては、シリコン層の表面と略平行
に配設された加熱手段によってシリコン層を加熱するの
で、シリコン層の面内の温度ばらつきを少なくすること
ができる。その結果、形成されるシリコン酸化膜の面内
膜厚ばらつき発生を抑制することができる。
【０１４１】以下、図３１及び図５９を参照して、実施
例１０のシリコン酸化膜の形成方法を説明する。
例１０のシリコン酸化膜の形成方法を説明する。
【０１４２】［工程−１０００］先ず、シリコン半導体
基板に、実施例１と同様の方法で、素子分離領域等を形
成した後、ＲＣＡ洗浄によりシリコン半導体基板の表面
の微粒子や金属不純物を除去し、次いで、０．１％フッ
化水素酸水溶液及び純水によりシリコン半導体基板の表
面洗浄を行い、シリコン半導体基板４０の表面を露出さ
せる。
基板に、実施例１と同様の方法で、素子分離領域等を形
成した後、ＲＣＡ洗浄によりシリコン半導体基板の表面
の微粒子や金属不純物を除去し、次いで、０．１％フッ
化水素酸水溶液及び純水によりシリコン半導体基板の表
面洗浄を行い、シリコン半導体基板４０の表面を露出さ
せる。
【０１４３】［工程−１０１０］搬送路３０１内、第１
の処理装置３０２及び第２の処理装置３０３のそれぞれ
の処理室５０内、並びに、炉アニール装置３０４の基板
搬入出部２０及び処理室１０内を窒素ガス等の不活性ガ
ス雰囲気としておく。尚、第１の処理装置３０２の処理
室５０内の不活性ガス雰囲気温度を４００゜Ｃとし、第
２の処理装置３０３の処理室５０の不活性ガス雰囲気温
度を８００゜Ｃとし、炉アニール装置３０４の処理室１
０内の不活性ガス雰囲気温度を８５０゜Ｃとしておくこ
とが好ましい。そして、シリコン層（具体的にはシリコ
ン半導体基板４０）をローダー・アンローダー３００か
ら搬送路３０１内に搬入し、更に、シリコン半導体基板
をウエハ台５２に載置し、次いで、図３１（若しくは図
３２）に示した第１の処理装置３０２におけるゲートバ
ルブ５３を開いて、第１の処理室に相当する処理室５０
に搬入した後、ゲートバルブ５３を閉じる。尚、処理室
５０内の雰囲気温度は４００゜Ｃ程度であるため、シリ
コン半導体基板４０の表面に荒れが発生することを抑制
することができる。
の処理装置３０２及び第２の処理装置３０３のそれぞれ
の処理室５０内、並びに、炉アニール装置３０４の基板
搬入出部２０及び処理室１０内を窒素ガス等の不活性ガ
ス雰囲気としておく。尚、第１の処理装置３０２の処理
室５０内の不活性ガス雰囲気温度を４００゜Ｃとし、第
２の処理装置３０３の処理室５０の不活性ガス雰囲気温
度を８００゜Ｃとし、炉アニール装置３０４の処理室１
０内の不活性ガス雰囲気温度を８５０゜Ｃとしておくこ
とが好ましい。そして、シリコン層（具体的にはシリコ
ン半導体基板４０）をローダー・アンローダー３００か
ら搬送路３０１内に搬入し、更に、シリコン半導体基板
をウエハ台５２に載置し、次いで、図３１（若しくは図
３２）に示した第１の処理装置３０２におけるゲートバ
ルブ５３を開いて、第１の処理室に相当する処理室５０
に搬入した後、ゲートバルブ５３を閉じる。尚、処理室
５０内の雰囲気温度は４００゜Ｃ程度であるため、シリ
コン半導体基板４０の表面に荒れが発生することを抑制
することができる。
【０１４４】［工程−１０２０］次いで、シリコン層
（実施例１０においては、シリコン半導体基板４０）の
表面からシリコン原子が脱離しない温度に雰囲気を保持
した状態で（実施例１０においては、具体的には、雰囲
気温度を４００゜Ｃに設定）、湿式ガスを用いた酸化法
（パイロジェニック酸化法）によってシリコン層の表面
にシリコン酸化膜を形成する。実施例１０においては、
具体的には、実施例８と同様に、燃焼室（図示せず）内
で生成した水蒸気を配管（図示せず）及びガス導入部５
４を介して処理室５０内に導入し、パイロジェニック酸
化法によってシリコン半導体基板４０の表面に厚さ１．
２ｎｍのシリコン酸化膜を形成する。尚、湿式ガス中
に、例えば濃度１．０容量％の塩化水素ガスを含有させ
てもよい。また、搬送路３０１内の不活性ガスを加熱し
て、搬送路３０１内の不活性ガス雰囲気の温度を４００
゜Ｃ前後としておくことが好ましい。
（実施例１０においては、シリコン半導体基板４０）の
表面からシリコン原子が脱離しない温度に雰囲気を保持
した状態で（実施例１０においては、具体的には、雰囲
気温度を４００゜Ｃに設定）、湿式ガスを用いた酸化法
（パイロジェニック酸化法）によってシリコン層の表面
にシリコン酸化膜を形成する。実施例１０においては、
具体的には、実施例８と同様に、燃焼室（図示せず）内
で生成した水蒸気を配管（図示せず）及びガス導入部５
４を介して処理室５０内に導入し、パイロジェニック酸
化法によってシリコン半導体基板４０の表面に厚さ１．
２ｎｍのシリコン酸化膜を形成する。尚、湿式ガス中
に、例えば濃度１．０容量％の塩化水素ガスを含有させ
てもよい。また、搬送路３０１内の不活性ガスを加熱し
て、搬送路３０１内の不活性ガス雰囲気の温度を４００
゜Ｃ前後としておくことが好ましい。
【０１４５】［工程−１０３０］その後、処理室５０へ
の湿式ガスの導入を停止し、処理室５０内を４００゜Ｃ
の窒素ガス等の不活性雰囲気とし、ゲートバルブ５３を
開き、ウエハ台５２に載置されたシリコン半導体基板４
０を第１の処理室に相当する処理室５０から搬送路３０
１へ搬出し、次いで、図３１（若しくは図３２）に示し
た第２の処理装置３０３におけるゲートバルブ５３を開
いて、第２の処理室に相当する処理室５０に搬入した
後、ゲートバルブ５３を閉じる。このとき、第２の処理
室に相当する処理室５０内の雰囲気は加熱手段によって
８００゜Ｃ程度に加熱された不活性ガス雰囲気となって
いる。しかしながら、シリコン層の表面に既に保護膜と
しても機能するシリコン酸化膜が形成された状態でシリ
コン層（例えばシリコン半導体基板４０）を第１の処理
装置３０２から搬送路３０１を介して第２の処理装置３
０３に搬入するので、搬送路３０１内や第２の処理室３
０３内が非酸化性雰囲気であってもシリコン層の表面に
凹凸（荒れ）が生じることがない。
の湿式ガスの導入を停止し、処理室５０内を４００゜Ｃ
の窒素ガス等の不活性雰囲気とし、ゲートバルブ５３を
開き、ウエハ台５２に載置されたシリコン半導体基板４
０を第１の処理室に相当する処理室５０から搬送路３０
１へ搬出し、次いで、図３１（若しくは図３２）に示し
た第２の処理装置３０３におけるゲートバルブ５３を開
いて、第２の処理室に相当する処理室５０に搬入した
後、ゲートバルブ５３を閉じる。このとき、第２の処理
室に相当する処理室５０内の雰囲気は加熱手段によって
８００゜Ｃ程度に加熱された不活性ガス雰囲気となって
いる。しかしながら、シリコン層の表面に既に保護膜と
しても機能するシリコン酸化膜が形成された状態でシリ
コン層（例えばシリコン半導体基板４０）を第１の処理
装置３０２から搬送路３０１を介して第２の処理装置３
０３に搬入するので、搬送路３０１内や第２の処理室３
０３内が非酸化性雰囲気であってもシリコン層の表面に
凹凸（荒れ）が生じることがない。
【０１４６】［工程−１０４０］次いで、第２の処理室
に相当する処理室５０内の雰囲気温度を８００゜Ｃに保
持した状態で、実施例８と同様に、湿式ガスを用いた酸
化法によってシリコン層の表面にシリコン酸化膜を形成
する。実施例１０においては、具体的には、実施例８と
同様に、燃焼室（図示せず）内で生成した水蒸気を配管
（図示せず）及びガス導入部５４を介して第２の処理室
に相当する処理室５０内に導入し、パイロジェニック酸
化法によってシリコン半導体基板４０の表面に総厚４．
０ｎｍのシリコン酸化膜を形成する。尚、湿式ガス中
に、例えば濃度１．０容量％の塩化水素ガスを含有させ
てもよい。また、搬送路３０１内の不活性ガス雰囲気の
温度は室温としておいてもよい。
に相当する処理室５０内の雰囲気温度を８００゜Ｃに保
持した状態で、実施例８と同様に、湿式ガスを用いた酸
化法によってシリコン層の表面にシリコン酸化膜を形成
する。実施例１０においては、具体的には、実施例８と
同様に、燃焼室（図示せず）内で生成した水蒸気を配管
（図示せず）及びガス導入部５４を介して第２の処理室
に相当する処理室５０内に導入し、パイロジェニック酸
化法によってシリコン半導体基板４０の表面に総厚４．
０ｎｍのシリコン酸化膜を形成する。尚、湿式ガス中
に、例えば濃度１．０容量％の塩化水素ガスを含有させ
てもよい。また、搬送路３０１内の不活性ガス雰囲気の
温度は室温としておいてもよい。
【０１４７】以上により、シリコン半導体基板の表面に
おけるシリコン酸化膜の形成が完了するので、以降、第
２の処理室内を窒素ガス等の不活性ガス雰囲気とし、ゲ
ートバルブ５３を開き、ウエハ台５２に載置されたシリ
コン半導体基板４０を処理室５０から搬送路３０１へ搬
出し、ローダー・アンローダー３００を経由して系外に
搬出してもよいが、一層高い特性を有するシリコン酸化
膜の形成を意図する場合には、以下に説明する熱処理を
シリコン酸化膜に施すことが好ましい。
おけるシリコン酸化膜の形成が完了するので、以降、第
２の処理室内を窒素ガス等の不活性ガス雰囲気とし、ゲ
ートバルブ５３を開き、ウエハ台５２に載置されたシリ
コン半導体基板４０を処理室５０から搬送路３０１へ搬
出し、ローダー・アンローダー３００を経由して系外に
搬出してもよいが、一層高い特性を有するシリコン酸化
膜の形成を意図する場合には、以下に説明する熱処理を
シリコン酸化膜に施すことが好ましい。
【０１４８】［工程−１０５０］即ち、シリコン層（例
えばシリコン半導体基板４０）を逐次、図５９に図示し
た炉アニール装置３０４の基板搬入出部２０に図示しな
い扉を介して搬入する。複数のシリコン半導体基板で石
英ボート２４が満たされたならば、図示しない扉を閉
め、エレベータ機構２３を作動させて石英ボート２４を
上昇させ、シリコン半導体基板４０を処理室１０に搬入
する。そして、例えば塩化水素ガスを０．１容量％含有
する窒素ガスをガス導入部１２から処理室３１０内に導
入し、雰囲気温度８５０゜Ｃにて３０分間、熱処理を行
う。以上により、シリコン酸化膜の熱処理が完了する。
以降、処理室１０内を窒素ガス等の不活性ガス雰囲気と
し、エレベータ機構２３を動作させて石英ボート２４を
下降させ、次いで、図示しない扉を開き、搬送路３０１
へ搬出し、ローダー・アンローダー３００を経由して系
外に搬出する。
えばシリコン半導体基板４０）を逐次、図５９に図示し
た炉アニール装置３０４の基板搬入出部２０に図示しな
い扉を介して搬入する。複数のシリコン半導体基板で石
英ボート２４が満たされたならば、図示しない扉を閉
め、エレベータ機構２３を作動させて石英ボート２４を
上昇させ、シリコン半導体基板４０を処理室１０に搬入
する。そして、例えば塩化水素ガスを０．１容量％含有
する窒素ガスをガス導入部１２から処理室３１０内に導
入し、雰囲気温度８５０゜Ｃにて３０分間、熱処理を行
う。以上により、シリコン酸化膜の熱処理が完了する。
以降、処理室１０内を窒素ガス等の不活性ガス雰囲気と
し、エレベータ機構２３を動作させて石英ボート２４を
下降させ、次いで、図示しない扉を開き、搬送路３０１
へ搬出し、ローダー・アンローダー３００を経由して系
外に搬出する。
【０１４９】尚、図５９に示した炉アニール装置を用い
る代わりに、第２の処理室に相当する処理室５０内で、
若しくは、図３１や図３２に示したと略同様の構造を有
するアニール装置にシリコン半導体基板を搬入して、シ
リコン酸化膜の形成に引き続き、熱処理を施してもよ
い。例えば、第２の処理室に相当する処理室５０内で熱
処理を行う場合には、［工程−１０４０］において、湿
式ガスの導入を中止し、不活性ガス（例えば窒素ガス）
をガス導入部５４から処理室５０内に導入しつつ、処理
室５０の雰囲気温度を加熱手段によって８５０゜Ｃまで
昇温させる。その後、例えば塩化水素ガスを０．１容量
％含有する不活性ガス（例えば窒素ガス）をガス導入部
５４から処理室５０内に導入し、５分間、熱処理を行
う。
る代わりに、第２の処理室に相当する処理室５０内で、
若しくは、図３１や図３２に示したと略同様の構造を有
するアニール装置にシリコン半導体基板を搬入して、シ
リコン酸化膜の形成に引き続き、熱処理を施してもよ
い。例えば、第２の処理室に相当する処理室５０内で熱
処理を行う場合には、［工程−１０４０］において、湿
式ガスの導入を中止し、不活性ガス（例えば窒素ガス）
をガス導入部５４から処理室５０内に導入しつつ、処理
室５０の雰囲気温度を加熱手段によって８５０゜Ｃまで
昇温させる。その後、例えば塩化水素ガスを０．１容量
％含有する不活性ガス（例えば窒素ガス）をガス導入部
５４から処理室５０内に導入し、５分間、熱処理を行
う。
【０１５０】また、図５８に示したシリコン酸化膜形成
装置において、第１の処理装置３０２に連通する搬送路
の部分と第２の処理装置３０３に連通する搬送路の部分
との間に、シャッターを配設してもよい。更には、シリ
コン層の表面からシリコン原子が脱離しない温度に第１
の処理室内の雰囲気を保持した状態にて、湿式ガスを用
いた酸化法によってシリコン層の表面にシリコン酸化膜
を形成する第１のシリコン酸化膜形成工程を、図３１や
図３２に示した処理室５０にて行い、湿式ガスを用いた
酸化法によって更にシリコン酸化膜を形成する第２のシ
リコン酸化膜形成工程は、図１３に示したバッチ式の縦
型方式のシリコン酸化膜形成装置を用いて行うこともで
きる。
装置において、第１の処理装置３０２に連通する搬送路
の部分と第２の処理装置３０３に連通する搬送路の部分
との間に、シャッターを配設してもよい。更には、シリ
コン層の表面からシリコン原子が脱離しない温度に第１
の処理室内の雰囲気を保持した状態にて、湿式ガスを用
いた酸化法によってシリコン層の表面にシリコン酸化膜
を形成する第１のシリコン酸化膜形成工程を、図３１や
図３２に示した処理室５０にて行い、湿式ガスを用いた
酸化法によって更にシリコン酸化膜を形成する第２のシ
リコン酸化膜形成工程は、図１３に示したバッチ式の縦
型方式のシリコン酸化膜形成装置を用いて行うこともで
きる。
【０１５１】（実施例１１）実施例１１は、本発明の好
ましい第３の実施態様におけるシリコン酸化膜の形成方
法に関する。即ち、所望の厚さのシリコン酸化膜の形成
が完了したときの雰囲気温度を、シリコン層の表面から
シリコン原子が脱離しない雰囲気温度範囲内とし、ある
いは又、５００゜Ｃ以下とした。実施例１１において
は、シリコン酸化膜の形成をバッチ式にて行う。具体的
には、実施例１１においても、図１３に示した縦型方式
のシリコン酸化膜形成装置を用いた。また、実施例１１
においては、シリコン層をシリコン半導体基板から構成
した。形成されたシリコン酸化膜はゲート酸化膜として
機能する。実施例１１においても、シリコン酸化膜の形
成工程における湿式ガスを用いた酸化法として、パイロ
ジェニック酸化法を採用した。尚、所望の厚さになるま
で更にシリコン酸化膜を形成した後、形成されたシリコ
ン酸化膜に対して、ハロゲン元素を含有する不活性ガス
雰囲気（塩化水素ガスを含む窒素ガス雰囲気）中で熱処
理（炉アニール処理）を施した。以下、図６１〜図６３
を参照して、実施例１１のシリコン酸化膜の形成方法を
説明する。また、実施例１１における雰囲気温度プロフ
ァイルを模式的に図６０の（Ａ）に示す。
ましい第３の実施態様におけるシリコン酸化膜の形成方
法に関する。即ち、所望の厚さのシリコン酸化膜の形成
が完了したときの雰囲気温度を、シリコン層の表面から
シリコン原子が脱離しない雰囲気温度範囲内とし、ある
いは又、５００゜Ｃ以下とした。実施例１１において
は、シリコン酸化膜の形成をバッチ式にて行う。具体的
には、実施例１１においても、図１３に示した縦型方式
のシリコン酸化膜形成装置を用いた。また、実施例１１
においては、シリコン層をシリコン半導体基板から構成
した。形成されたシリコン酸化膜はゲート酸化膜として
機能する。実施例１１においても、シリコン酸化膜の形
成工程における湿式ガスを用いた酸化法として、パイロ
ジェニック酸化法を採用した。尚、所望の厚さになるま
で更にシリコン酸化膜を形成した後、形成されたシリコ
ン酸化膜に対して、ハロゲン元素を含有する不活性ガス
雰囲気（塩化水素ガスを含む窒素ガス雰囲気）中で熱処
理（炉アニール処理）を施した。以下、図６１〜図６３
を参照して、実施例１１のシリコン酸化膜の形成方法を
説明する。また、実施例１１における雰囲気温度プロフ
ァイルを模式的に図６０の（Ａ）に示す。
【０１５２】［工程−１１００］先ず、シリコン半導体
基板に、実施例１と同様の方法で、素子分離領域等を形
成した後、ＲＣＡ洗浄によりシリコン半導体基板の表面
の微粒子や金属不純物を除去し、次いで、０．１％フッ
化水素酸水溶液及び純水によりシリコン半導体基板の表
面洗浄を行い、シリコン半導体基板の表面を露出させ
る。
基板に、実施例１と同様の方法で、素子分離領域等を形
成した後、ＲＣＡ洗浄によりシリコン半導体基板の表面
の微粒子や金属不純物を除去し、次いで、０．１％フッ
化水素酸水溶液及び純水によりシリコン半導体基板の表
面洗浄を行い、シリコン半導体基板の表面を露出させ
る。
【０１５３】［工程−１１１０］次に、複数のシリコン
半導体基板４０を、図１３に示したシリコン酸化膜形成
装置の基板搬入出部２０に図示しない扉から搬入し、石
英ボート２４に載置した。尚、処理室１０へガス導入部
１２から窒素ガスを導入し、処理室１０内を窒素ガス等
の不活性ガス雰囲気とし（減圧雰囲気であってもよ
い）、且つ、均熱管１６を介してヒータ１４によって処
理室１０内の雰囲気温度を２５０゜Ｃに保持した。尚、
この状態においては、シャッター１５は閉じておく（図
６１の（Ａ）参照）。
半導体基板４０を、図１３に示したシリコン酸化膜形成
装置の基板搬入出部２０に図示しない扉から搬入し、石
英ボート２４に載置した。尚、処理室１０へガス導入部
１２から窒素ガスを導入し、処理室１０内を窒素ガス等
の不活性ガス雰囲気とし（減圧雰囲気であってもよ
い）、且つ、均熱管１６を介してヒータ１４によって処
理室１０内の雰囲気温度を２５０゜Ｃに保持した。尚、
この状態においては、シャッター１５は閉じておく（図
６１の（Ａ）参照）。
【０１５４】［工程−１１２０］そして、基板搬入出部
２０へのシリコン半導体基板４０の搬入が完了した後、
図示しない扉を閉め、基板搬入出部２０にガス導入部２
１から窒素ガスを導入し、ガス排気部２２から排出し、
基板搬入出部２０内を窒素ガス雰囲気とした。尚、基板
搬入出部２０内の酸素ガス濃度をモニターし、酸素ガス
濃度が例えば１００ｐｐｍ以下となったならば、基板搬
入出部２０内が十分に窒素ガス雰囲気となったと判断す
る。その後、シャッター１５を開き（図６１の（Ｂ）参
照）、エレベータ機構２３を作動させて石英ボート２４
を上昇させ（上昇速度：３００ｍｍ／分）、シリコン半
導体基板４０を石英製の二重管構造の処理室１０内に搬
入した。エレベータ機構２３が最上昇位置に辿り着く
と、石英ボート２４の基部によって処理室１０と基板搬
入出部２０との間は連通しなくなる。処理室１０内の雰
囲気温度はヒータ１４によって２５０゜Ｃに保持されて
いるので、即ち、シリコン層の表面からシリコン原子が
脱離しない雰囲気温度に処理室１０内が保持されている
ので、シリコン半導体基板４０の表面に荒れが発生する
ことを抑制することができる。
２０へのシリコン半導体基板４０の搬入が完了した後、
図示しない扉を閉め、基板搬入出部２０にガス導入部２
１から窒素ガスを導入し、ガス排気部２２から排出し、
基板搬入出部２０内を窒素ガス雰囲気とした。尚、基板
搬入出部２０内の酸素ガス濃度をモニターし、酸素ガス
濃度が例えば１００ｐｐｍ以下となったならば、基板搬
入出部２０内が十分に窒素ガス雰囲気となったと判断す
る。その後、シャッター１５を開き（図６１の（Ｂ）参
照）、エレベータ機構２３を作動させて石英ボート２４
を上昇させ（上昇速度：３００ｍｍ／分）、シリコン半
導体基板４０を石英製の二重管構造の処理室１０内に搬
入した。エレベータ機構２３が最上昇位置に辿り着く
と、石英ボート２４の基部によって処理室１０と基板搬
入出部２０との間は連通しなくなる。処理室１０内の雰
囲気温度はヒータ１４によって２５０゜Ｃに保持されて
いるので、即ち、シリコン層の表面からシリコン原子が
脱離しない雰囲気温度に処理室１０内が保持されている
ので、シリコン半導体基板４０の表面に荒れが発生する
ことを抑制することができる。
【０１５５】［工程−１１３０］次いで、均熱管１６を
介してヒータ１４によって処理室１０内の雰囲気温度を
３００゜Ｃとした（図６２の（Ａ）参照）。その後、シ
リコン層の表面からシリコン原子が脱離しない雰囲気温
度にて、湿式ガスを用いた酸化法によってシリコン層の
表面にシリコン酸化膜の形成を開始した（図６２の
（Ｂ）参照）。あるいは又、湿式ガスがシリコン層表面
で結露しない温度以上、５００゜Ｃ以下の雰囲気温度に
て、湿式ガスを用いた酸化法によってシリコン層の表面
にシリコン酸化膜の形成を開始した。具体的には、シリ
コン層（実施例１１においても、シリコン半導体基板４
０）の表面からシリコン原子が脱離しない温度に雰囲気
温度を保持した状態で（実施例１１においては、具体的
には、雰囲気温度を３００゜Ｃとし）、湿式ガスを用い
た酸化法によってシリコン層の表面にシリコン酸化膜を
形成した。即ち、実施例１１においては、配管３２，３
３を介して燃焼室３０内に酸素ガス及び水素ガスを供給
し、燃焼室３０内で生成した水蒸気を配管３１、ガス流
路１１及びガス導入部１２を介して処理室１０内に導入
し、パイロジェニック酸化法によってシリコン半導体基
板４０の表面に厚さ１．２ｎｍのシリコン酸化膜を形成
した。このシリコン酸化膜の厚さはＳｉＯ2の数分子層
に相当する厚さであり、シリコン半導体基板の表面のス
テップを考慮しても、保護膜として機能するのに十分な
厚さである。尚、例えば塩化水素ガスを０．１容量％含
有する湿式ガスを用いてシリコン酸化膜を形成してもよ
い。
介してヒータ１４によって処理室１０内の雰囲気温度を
３００゜Ｃとした（図６２の（Ａ）参照）。その後、シ
リコン層の表面からシリコン原子が脱離しない雰囲気温
度にて、湿式ガスを用いた酸化法によってシリコン層の
表面にシリコン酸化膜の形成を開始した（図６２の
（Ｂ）参照）。あるいは又、湿式ガスがシリコン層表面
で結露しない温度以上、５００゜Ｃ以下の雰囲気温度に
て、湿式ガスを用いた酸化法によってシリコン層の表面
にシリコン酸化膜の形成を開始した。具体的には、シリ
コン層（実施例１１においても、シリコン半導体基板４
０）の表面からシリコン原子が脱離しない温度に雰囲気
温度を保持した状態で（実施例１１においては、具体的
には、雰囲気温度を３００゜Ｃとし）、湿式ガスを用い
た酸化法によってシリコン層の表面にシリコン酸化膜を
形成した。即ち、実施例１１においては、配管３２，３
３を介して燃焼室３０内に酸素ガス及び水素ガスを供給
し、燃焼室３０内で生成した水蒸気を配管３１、ガス流
路１１及びガス導入部１２を介して処理室１０内に導入
し、パイロジェニック酸化法によってシリコン半導体基
板４０の表面に厚さ１．２ｎｍのシリコン酸化膜を形成
した。このシリコン酸化膜の厚さはＳｉＯ2の数分子層
に相当する厚さであり、シリコン半導体基板の表面のス
テップを考慮しても、保護膜として機能するのに十分な
厚さである。尚、例えば塩化水素ガスを０．１容量％含
有する湿式ガスを用いてシリコン酸化膜を形成してもよ
い。
【０１５６】［工程−１１４０］その後、処理室１０内
への湿式ガスの導入を中止し、不活性ガス（窒素ガス）
を、配管３２、燃焼室３０、配管３１、ガス流路１１及
びガス導入部１２を介して処理室１０内に導入しなが
ら、シリコン酸化膜形成装置の処理室１０内の雰囲気温
度を、均熱管１６を介してヒータ１４によって４５０゜
Ｃまで昇温した（図６３の（Ａ）参照）。尚、昇温速度
を１０゜Ｃ／分とした。尚、４５０゜Ｃまで昇温して
も、シリコン層の表面からシリコン原子が脱離しない雰
囲気温度範囲にあるので、シリコン層（シリコン半導体
基板４０）の表面に荒れが発生することはない。
への湿式ガスの導入を中止し、不活性ガス（窒素ガス）
を、配管３２、燃焼室３０、配管３１、ガス流路１１及
びガス導入部１２を介して処理室１０内に導入しなが
ら、シリコン酸化膜形成装置の処理室１０内の雰囲気温
度を、均熱管１６を介してヒータ１４によって４５０゜
Ｃまで昇温した（図６３の（Ａ）参照）。尚、昇温速度
を１０゜Ｃ／分とした。尚、４５０゜Ｃまで昇温して
も、シリコン層の表面からシリコン原子が脱離しない雰
囲気温度範囲にあるので、シリコン層（シリコン半導体
基板４０）の表面に荒れが発生することはない。
【０１５７】［工程−１１５０］処理室１０の雰囲気温
度が４５０゜Ｃで安定した後、この温度に雰囲気を保持
した状態にて、湿式ガスを用いた酸化法によって、更に
シリコン酸化膜を形成した。具体的には、再び、配管３
２，３３を介して燃焼室３０内に酸素ガス及び水素ガス
を供給し、燃焼室３０内で生成した水蒸気を配管３１、
ガス流路１１及びガス導入部１２を介して処理室１０内
に導入し、パイロジェニック酸化法によってシリコン半
導体基板４０の表面に総厚３．７ｎｍのシリコン酸化膜
を形成した（図６３の（Ｂ）参照）。尚、所望の厚さの
シリコン酸化膜の形成が完了したときの雰囲気温度（実
施例１１においては４５０゜Ｃ）は、５００゜Ｃ以下で
ある。尚、例えば塩化水素ガスを０．１容量％含有する
湿式ガスを用いてシリコン酸化膜を形成してもよい。
度が４５０゜Ｃで安定した後、この温度に雰囲気を保持
した状態にて、湿式ガスを用いた酸化法によって、更に
シリコン酸化膜を形成した。具体的には、再び、配管３
２，３３を介して燃焼室３０内に酸素ガス及び水素ガス
を供給し、燃焼室３０内で生成した水蒸気を配管３１、
ガス流路１１及びガス導入部１２を介して処理室１０内
に導入し、パイロジェニック酸化法によってシリコン半
導体基板４０の表面に総厚３．７ｎｍのシリコン酸化膜
を形成した（図６３の（Ｂ）参照）。尚、所望の厚さの
シリコン酸化膜の形成が完了したときの雰囲気温度（実
施例１１においては４５０゜Ｃ）は、５００゜Ｃ以下で
ある。尚、例えば塩化水素ガスを０．１容量％含有する
湿式ガスを用いてシリコン酸化膜を形成してもよい。
【０１５８】以上により、シリコン半導体基板４０の表
面におけるシリコン酸化膜の形成が完了するので、以
降、処理室１０内を窒素ガス等の不活性ガス雰囲気と
し、エレベータ機構２３を動作させて石英ボート２４を
下降させ（下降速度：２００ｍｍ／分）、次いで、図示
しない扉を開き、シリコン半導体基板４０を搬出しても
よいが、一層高い特性を有するシリコン酸化膜の形成を
意図する場合には、以下に説明する熱処理をシリコン酸
化膜に施すことが好ましい。
面におけるシリコン酸化膜の形成が完了するので、以
降、処理室１０内を窒素ガス等の不活性ガス雰囲気と
し、エレベータ機構２３を動作させて石英ボート２４を
下降させ（下降速度：２００ｍｍ／分）、次いで、図示
しない扉を開き、シリコン半導体基板４０を搬出しても
よいが、一層高い特性を有するシリコン酸化膜の形成を
意図する場合には、以下に説明する熱処理をシリコン酸
化膜に施すことが好ましい。
【０１５９】［工程−１１６０］即ち、その後、シリコ
ン層（例えばシリコン半導体基板４０）を逐次、図５９
に図示した炉アニール装置の基板搬入出部２０に図示し
ない扉を介して搬入する。複数のシリコン半導体基板で
石英ボート２４が満たされたならば、図示しない扉を閉
め、エレベータ機構２３を作動させて石英ボート２４を
上昇させ（上昇速度：２００ｍｍ／分）、シリコン半導
体基板４０を処理室１０に搬入する。尚、処理室１０内
の雰囲気を８５０゜Ｃの窒素ガス雰囲気としておく。そ
して、シリコン半導体基板４０の処理室１０への搬入
後、例えば塩化水素ガスを０．１容量％含有する窒素ガ
スをガス導入部１２から処理室１０内に導入し、雰囲気
温度８５０゜Ｃにて３０分間、熱処理を行う。以上によ
り、シリコン酸化膜の熱処理が完了する。以降、処理室
１０内を窒素ガス等の不活性ガス雰囲気とし、エレベー
タ機構２３を動作させて石英ボート２４を下降させ、次
いで、図示しない扉を開き、炉アニール装置から搬出す
る。
ン層（例えばシリコン半導体基板４０）を逐次、図５９
に図示した炉アニール装置の基板搬入出部２０に図示し
ない扉を介して搬入する。複数のシリコン半導体基板で
石英ボート２４が満たされたならば、図示しない扉を閉
め、エレベータ機構２３を作動させて石英ボート２４を
上昇させ（上昇速度：２００ｍｍ／分）、シリコン半導
体基板４０を処理室１０に搬入する。尚、処理室１０内
の雰囲気を８５０゜Ｃの窒素ガス雰囲気としておく。そ
して、シリコン半導体基板４０の処理室１０への搬入
後、例えば塩化水素ガスを０．１容量％含有する窒素ガ
スをガス導入部１２から処理室１０内に導入し、雰囲気
温度８５０゜Ｃにて３０分間、熱処理を行う。以上によ
り、シリコン酸化膜の熱処理が完了する。以降、処理室
１０内を窒素ガス等の不活性ガス雰囲気とし、エレベー
タ機構２３を動作させて石英ボート２４を下降させ、次
いで、図示しない扉を開き、炉アニール装置から搬出す
る。
【０１６０】［工程−１１７０］以上により、シリコン
半導体基板４０の表面におけるシリコン酸化膜の形成が
完了する。実施例１１においては、こうしてシリコン酸
化膜が形成されたシリコン半導体基板を用いて、実施例
１と同様に、公知のＣＶＤ技術、フォトリソグラフィ技
術及びドライエッチング技術に基づき、シリコン酸化膜
の上にポリシリコン及びタングステンシリサイドから成
るポリサイド構造のゲート電極を形成し、ＭＯＳキャパ
シタを作製した。
半導体基板４０の表面におけるシリコン酸化膜の形成が
完了する。実施例１１においては、こうしてシリコン酸
化膜が形成されたシリコン半導体基板を用いて、実施例
１と同様に、公知のＣＶＤ技術、フォトリソグラフィ技
術及びドライエッチング技術に基づき、シリコン酸化膜
の上にポリシリコン及びタングステンシリサイドから成
るポリサイド構造のゲート電極を形成し、ＭＯＳキャパ
シタを作製した。
【０１６１】実施例１１にて作製されたＭＯＳキャパシ
タの累積不良率５０％におけるＱBDの値と、比較例１に
てＭＯＳキャパシタの累積不良率５０％におけるＱBDの
値とを比較した。その結果、実施例１１におけるＱBDの
値が５１Ｃ／ｃｍ2であったのに対して、比較例１にお
いては１２Ｃ／ｃｍ2であった。即ち、実施例１１にお
けるＱBDの値は比較例１におけるＱBDの値よりも約４倍
向上していた。
タの累積不良率５０％におけるＱBDの値と、比較例１に
てＭＯＳキャパシタの累積不良率５０％におけるＱBDの
値とを比較した。その結果、実施例１１におけるＱBDの
値が５１Ｃ／ｃｍ2であったのに対して、比較例１にお
いては１２Ｃ／ｃｍ2であった。即ち、実施例１１にお
けるＱBDの値は比較例１におけるＱBDの値よりも約４倍
向上していた。
【０１６２】（実施例１２）実施例１２は実施例１１の
変形である。実施例１２が実施例１１と相違する点は、
雰囲気温度プロファイルが相違している点にある。実施
例１２における雰囲気温度プロファイルを模式的に図６
０の（Ｂ）に示す。以下、実施例１２のシリコン酸化膜
の形成方法を説明する。
変形である。実施例１２が実施例１１と相違する点は、
雰囲気温度プロファイルが相違している点にある。実施
例１２における雰囲気温度プロファイルを模式的に図６
０の（Ｂ）に示す。以下、実施例１２のシリコン酸化膜
の形成方法を説明する。
【０１６３】［工程−１２００］先ず、シリコン半導体
基板に、実施例１と同様の方法で、素子分離領域等を形
成した後、ＲＣＡ洗浄によりシリコン半導体基板の表面
の微粒子や金属不純物を除去し、次いで、０．１％フッ
化水素酸水溶液及び純水によりシリコン半導体基板の表
面洗浄を行い、シリコン半導体基板の表面を露出させ
る。
基板に、実施例１と同様の方法で、素子分離領域等を形
成した後、ＲＣＡ洗浄によりシリコン半導体基板の表面
の微粒子や金属不純物を除去し、次いで、０．１％フッ
化水素酸水溶液及び純水によりシリコン半導体基板の表
面洗浄を行い、シリコン半導体基板の表面を露出させ
る。
【０１６４】［工程−１２１０］次に、複数のシリコン
半導体基板４０を、図１３に示したシリコン酸化膜形成
装置の基板搬入出部２０に図示しない扉から搬入し、石
英ボート２４に載置した。尚、処理室１０へガス導入部
１２から窒素ガスを導入し、処理室１０内を窒素ガス等
の不活性ガス雰囲気とし（減圧雰囲気であってもよ
い）、且つ、室温に保持した。尚、この状態において
は、シャッター１５は閉じておく。
半導体基板４０を、図１３に示したシリコン酸化膜形成
装置の基板搬入出部２０に図示しない扉から搬入し、石
英ボート２４に載置した。尚、処理室１０へガス導入部
１２から窒素ガスを導入し、処理室１０内を窒素ガス等
の不活性ガス雰囲気とし（減圧雰囲気であってもよ
い）、且つ、室温に保持した。尚、この状態において
は、シャッター１５は閉じておく。
【０１６５】［工程−１２２０］そして、基板搬入出部
２０へのシリコン半導体基板４０の搬入が完了した後、
図示しない扉を閉め、基板搬入出部２０にガス導入部２
１から窒素ガスを導入し、ガス排気部２２から排出し、
基板搬入出部２０内を窒素ガス雰囲気とした。尚、基板
搬入出部２０内の酸素ガス濃度をモニターし、酸素ガス
濃度が例えば１００ｐｐｍ以下となったならば、基板搬
入出部２０内が十分に窒素ガス雰囲気となったと判断す
る。その後、シャッター１５を開き、エレベータ機構２
３を作動させて石英ボート２４を上昇させ（上昇速度：
５００ｍｍ／分）、シリコン半導体基板４０を石英製の
二重管構造の処理室１０内に搬入した。その後、処理室
１０内の雰囲気温度をヒータ１４によって昇温させた。
処理室１０内の雰囲気温度が１５０゜Ｃに達した時点
で、湿式ガスを用いた酸化法によってシリコン層の表面
にシリコン酸化膜の形成を開始した。即ち、実施例１２
においても、配管３２，３３を介して燃焼室３０内に酸
素ガス及び水素ガスを供給し、燃焼室３０内で生成した
水蒸気を配管３１、ガス流路１１及びガス導入部１２を
介して処理室１０内に導入し、パイロジェニック酸化法
によってシリコン半導体基板４０の表面にシリコン酸化
膜の形成を開始した。処理室１０への湿式ガスの導入、
及び、処理室１０内の雰囲気温度の一定昇温速度による
昇温を継続した。処理室１０内の雰囲気温度が５００゜
Ｃになった時点で、厚さ３．５ｎｍのシリコン酸化膜が
形成された。この時点で、処理室１０への湿式ガスの導
入を中止した。即ち、所望の厚さのシリコン酸化膜の形
成が完了したときの雰囲気温度（実施例１２においては
５００゜Ｃ）を、５００゜Ｃ以下とした。尚、例えば塩
化水素ガスを０．１容量％含有する湿式ガスを用いてシ
リコン酸化膜を形成してもよい。
２０へのシリコン半導体基板４０の搬入が完了した後、
図示しない扉を閉め、基板搬入出部２０にガス導入部２
１から窒素ガスを導入し、ガス排気部２２から排出し、
基板搬入出部２０内を窒素ガス雰囲気とした。尚、基板
搬入出部２０内の酸素ガス濃度をモニターし、酸素ガス
濃度が例えば１００ｐｐｍ以下となったならば、基板搬
入出部２０内が十分に窒素ガス雰囲気となったと判断す
る。その後、シャッター１５を開き、エレベータ機構２
３を作動させて石英ボート２４を上昇させ（上昇速度：
５００ｍｍ／分）、シリコン半導体基板４０を石英製の
二重管構造の処理室１０内に搬入した。その後、処理室
１０内の雰囲気温度をヒータ１４によって昇温させた。
処理室１０内の雰囲気温度が１５０゜Ｃに達した時点
で、湿式ガスを用いた酸化法によってシリコン層の表面
にシリコン酸化膜の形成を開始した。即ち、実施例１２
においても、配管３２，３３を介して燃焼室３０内に酸
素ガス及び水素ガスを供給し、燃焼室３０内で生成した
水蒸気を配管３１、ガス流路１１及びガス導入部１２を
介して処理室１０内に導入し、パイロジェニック酸化法
によってシリコン半導体基板４０の表面にシリコン酸化
膜の形成を開始した。処理室１０への湿式ガスの導入、
及び、処理室１０内の雰囲気温度の一定昇温速度による
昇温を継続した。処理室１０内の雰囲気温度が５００゜
Ｃになった時点で、厚さ３．５ｎｍのシリコン酸化膜が
形成された。この時点で、処理室１０への湿式ガスの導
入を中止した。即ち、所望の厚さのシリコン酸化膜の形
成が完了したときの雰囲気温度（実施例１２においては
５００゜Ｃ）を、５００゜Ｃ以下とした。尚、例えば塩
化水素ガスを０．１容量％含有する湿式ガスを用いてシ
リコン酸化膜を形成してもよい。
【０１６６】［工程−１２３０］以上により、シリコン
半導体基板４０の表面におけるシリコン酸化膜の形成が
完了するので、以降、処理室１０内を窒素ガス等の不活
性ガス雰囲気とし、エレベータ機構２３を動作させて石
英ボート２４を下降させ、次いで、図示しない扉を開
き、シリコン半導体基板４０を搬出してもよいが、一層
高い特性を有するシリコン酸化膜の形成を意図する場合
には、実施例１１の［工程−１１６０］と同様の方法に
て熱処理をシリコン酸化膜に施すことが好ましい。
半導体基板４０の表面におけるシリコン酸化膜の形成が
完了するので、以降、処理室１０内を窒素ガス等の不活
性ガス雰囲気とし、エレベータ機構２３を動作させて石
英ボート２４を下降させ、次いで、図示しない扉を開
き、シリコン半導体基板４０を搬出してもよいが、一層
高い特性を有するシリコン酸化膜の形成を意図する場合
には、実施例１１の［工程−１１６０］と同様の方法に
て熱処理をシリコン酸化膜に施すことが好ましい。
【０１６７】（実施例１３）実施例１３も実施例１１の
変形である。実施例１３においては、図３１若しくは図
３２に示したシリコン酸化膜形成装置を使用してシリコ
ン酸化膜を形成した。また、シリコン酸化膜の形成後、
バッチ方式にてシリコン酸化膜の熱処理を施した。以
下、実施例１３のシリコン酸化膜の形成方法を説明す
る。尚、実施例１３における雰囲気温度プロファイルを
図６０の（Ｃ）に示す。
変形である。実施例１３においては、図３１若しくは図
３２に示したシリコン酸化膜形成装置を使用してシリコ
ン酸化膜を形成した。また、シリコン酸化膜の形成後、
バッチ方式にてシリコン酸化膜の熱処理を施した。以
下、実施例１３のシリコン酸化膜の形成方法を説明す
る。尚、実施例１３における雰囲気温度プロファイルを
図６０の（Ｃ）に示す。
【０１６８】［工程−１３００］先ず、シリコン半導体
基板に、実施例１と同様の方法で、素子分離領域等を形
成した後、ＲＣＡ洗浄によりシリコン半導体基板の表面
の微粒子や金属不純物を除去し、次いで、０．１％フッ
化水素酸水溶液及び純水によりシリコン半導体基板の表
面洗浄を行い、シリコン半導体基板の表面を露出させ
た。
基板に、実施例１と同様の方法で、素子分離領域等を形
成した後、ＲＣＡ洗浄によりシリコン半導体基板の表面
の微粒子や金属不純物を除去し、次いで、０．１％フッ
化水素酸水溶液及び純水によりシリコン半導体基板の表
面洗浄を行い、シリコン半導体基板の表面を露出させ
た。
【０１６９】［工程−１３１０］次に、ウエハ台５２に
載置されたシリコン半導体基板４０を、図３１若しくは
図３２に示したシリコン酸化膜形成装置のゲートバルブ
５３を開いて、処理室５０内に搬入した後、ゲートバル
ブ５３を閉じた。このとき、処理室５０内の雰囲気を、
加熱手段によって２５０゜Ｃ程度に加熱された不活性ガ
ス雰囲気としておいた。処理室５０内の雰囲気をこのよ
うな条件とすることによって、シリコン半導体基板４０
の表面に荒れが発生することを抑制することができる。
載置されたシリコン半導体基板４０を、図３１若しくは
図３２に示したシリコン酸化膜形成装置のゲートバルブ
５３を開いて、処理室５０内に搬入した後、ゲートバル
ブ５３を閉じた。このとき、処理室５０内の雰囲気を、
加熱手段によって２５０゜Ｃ程度に加熱された不活性ガ
ス雰囲気としておいた。処理室５０内の雰囲気をこのよ
うな条件とすることによって、シリコン半導体基板４０
の表面に荒れが発生することを抑制することができる。
【０１７０】［工程−１３２０］次いで、処理室５０内
を加熱手段によって３００゜Ｃとした後、シリコン層
（実施例１３においても、シリコン半導体基板４０）の
表面からシリコン原子が脱離しない温度に雰囲気を保持
した状態で（実施例１３においては、具体的には、雰囲
気温度を３００゜Ｃとし）、湿式ガスを用いた酸化法に
よってシリコン層の表面にシリコン酸化膜を形成した。
実施例１３においては、具体的には、燃焼室（図示せ
ず）内で生成した水蒸気を配管（図示せず）及びガス導
入部５４を介して処理室５０内に導入し、パイロジェニ
ック酸化法によってシリコン半導体基板４０の表面に厚
さ１．２ｎｍのシリコン酸化膜を形成した。尚、例えば
塩化水素ガスを０．１容量％含有する湿式ガスを用いて
シリコン酸化膜を形成してもよい。
を加熱手段によって３００゜Ｃとした後、シリコン層
（実施例１３においても、シリコン半導体基板４０）の
表面からシリコン原子が脱離しない温度に雰囲気を保持
した状態で（実施例１３においては、具体的には、雰囲
気温度を３００゜Ｃとし）、湿式ガスを用いた酸化法に
よってシリコン層の表面にシリコン酸化膜を形成した。
実施例１３においては、具体的には、燃焼室（図示せ
ず）内で生成した水蒸気を配管（図示せず）及びガス導
入部５４を介して処理室５０内に導入し、パイロジェニ
ック酸化法によってシリコン半導体基板４０の表面に厚
さ１．２ｎｍのシリコン酸化膜を形成した。尚、例えば
塩化水素ガスを０．１容量％含有する湿式ガスを用いて
シリコン酸化膜を形成してもよい。
【０１７１】［工程−１３３０］その後、処理室５０内
への湿式ガスの導入を継続しながら、処理室５０内の雰
囲気温度を、加熱手段によって４５０゜Ｃまで昇温し
た。尚、実施例１３においても、加熱手段がシリコン層
の表面と略平行に配設されているので、例えばシリコン
半導体基板の昇温時のシリコン半導体基板の面内温度ば
らつきの発生を抑制することができる結果、昇温中に形
成されるシリコン酸化膜の面内膜厚ばらつきの発生を効
果的に抑制することができる。
への湿式ガスの導入を継続しながら、処理室５０内の雰
囲気温度を、加熱手段によって４５０゜Ｃまで昇温し
た。尚、実施例１３においても、加熱手段がシリコン層
の表面と略平行に配設されているので、例えばシリコン
半導体基板の昇温時のシリコン半導体基板の面内温度ば
らつきの発生を抑制することができる結果、昇温中に形
成されるシリコン酸化膜の面内膜厚ばらつきの発生を効
果的に抑制することができる。
【０１７２】［工程−１３４０］４５０゜Ｃに処理室５
０内の雰囲気温度が達した後、この温度に雰囲気を保持
した状態にて、湿式ガスを用いた酸化法によって、更に
シリコン酸化膜を形成した。具体的には、燃焼室内で生
成した水蒸気を配管及びガス導入部５４を介して処理室
５０内に導入し、パイロジェニック酸化法によってシリ
コン半導体基板４０の表面に総厚４．０ｎｍのシリコン
酸化膜を形成した。尚、例えば塩化水素ガスを０．１容
量％含有する湿式ガスを用いてシリコン酸化膜を形成し
てもよい。
０内の雰囲気温度が達した後、この温度に雰囲気を保持
した状態にて、湿式ガスを用いた酸化法によって、更に
シリコン酸化膜を形成した。具体的には、燃焼室内で生
成した水蒸気を配管及びガス導入部５４を介して処理室
５０内に導入し、パイロジェニック酸化法によってシリ
コン半導体基板４０の表面に総厚４．０ｎｍのシリコン
酸化膜を形成した。尚、例えば塩化水素ガスを０．１容
量％含有する湿式ガスを用いてシリコン酸化膜を形成し
てもよい。
【０１７３】以上により、シリコン半導体基板４０の表
面におけるシリコン酸化膜の形成が完了するので、以
降、処理室５０内を窒素ガス等の不活性ガス雰囲気と
し、ゲートバルブ５３を開き、ウエハ台５２に載置され
たシリコン半導体基板４０を処理室５０から搬出しても
よいが、一層高い特性を有するシリコン酸化膜の形成を
意図する場合には、以下に説明する熱処理をシリコン酸
化膜に施すことが好ましい。
面におけるシリコン酸化膜の形成が完了するので、以
降、処理室５０内を窒素ガス等の不活性ガス雰囲気と
し、ゲートバルブ５３を開き、ウエハ台５２に載置され
たシリコン半導体基板４０を処理室５０から搬出しても
よいが、一層高い特性を有するシリコン酸化膜の形成を
意図する場合には、以下に説明する熱処理をシリコン酸
化膜に施すことが好ましい。
【０１７４】［工程−１３５０］その後、実施例１１の
［工程−１１６０］と同様に、複数のシリコン半導体基
板４０に対して炉アニール装置を用いて熱処理を行っ
た。
［工程−１１６０］と同様に、複数のシリコン半導体基
板４０に対して炉アニール装置を用いて熱処理を行っ
た。
【０１７５】尚、処理室５０からシリコン半導体基板４
０を搬出することなく、処理室５０内への湿式ガスの導
入を中止し、窒素ガスをガス導入部５４から処理室５０
内に導入しつつ、処理室５０の雰囲気温度を加熱手段に
よって８５０゜Ｃまで昇温し、次いで、塩化水素ガスを
０．１容量％含有する窒素ガスをガス導入部５４から処
理室５０内に導入し、５分間、熱処理を行ってもよい。
また、実施例１２と同様の雰囲気温度プロファイルに基
づき、シリコン酸化膜を形成することもできる。
０を搬出することなく、処理室５０内への湿式ガスの導
入を中止し、窒素ガスをガス導入部５４から処理室５０
内に導入しつつ、処理室５０の雰囲気温度を加熱手段に
よって８５０゜Ｃまで昇温し、次いで、塩化水素ガスを
０．１容量％含有する窒素ガスをガス導入部５４から処
理室５０内に導入し、５分間、熱処理を行ってもよい。
また、実施例１２と同様の雰囲気温度プロファイルに基
づき、シリコン酸化膜を形成することもできる。
【０１７６】（実施例１４）実施例１４においては、本
発明のシリコン酸化膜の形成方法によって形成されるシ
リコン酸化膜は、シリコン半導体基板の表面にゲート酸
化膜形成以前にシリコン半導体基板に形成される酸化膜
である。尚、シリコン層はシリコン半導体基板から構成
されている。具体的には、シリコン半導体基板の表面に
ゲート酸化膜形成以前にシリコン半導体基板に形成され
る酸化膜を、素子分離領域を形成するための酸化膜（即
ち、ＬＯＣＯＳ構造やトレンチ構造の素子分離領域形成
工程において、シリコン窒化膜を堆積させるための下地
酸化膜）とし、更には、犠牲酸化膜とした。以下、実施
例１４のシリコン酸化膜の形成方法を説明する。
発明のシリコン酸化膜の形成方法によって形成されるシ
リコン酸化膜は、シリコン半導体基板の表面にゲート酸
化膜形成以前にシリコン半導体基板に形成される酸化膜
である。尚、シリコン層はシリコン半導体基板から構成
されている。具体的には、シリコン半導体基板の表面に
ゲート酸化膜形成以前にシリコン半導体基板に形成され
る酸化膜を、素子分離領域を形成するための酸化膜（即
ち、ＬＯＣＯＳ構造やトレンチ構造の素子分離領域形成
工程において、シリコン窒化膜を堆積させるための下地
酸化膜）とし、更には、犠牲酸化膜とした。以下、実施
例１４のシリコン酸化膜の形成方法を説明する。
【０１７７】［工程−１４００］先ず、リンをドープし
た直径８インチのＮ型シリコンウエハ（ＣＺ法にて作
製）であるシリコン半導体基板に対してＲＣＡ洗浄を行
い、シリコン半導体基板の表面の微粒子や金属不純物を
除去し、次いで、０．１％フッ化水素酸水溶液及び純水
によりシリコン半導体基板の表面洗浄を行い、シリコン
半導体基板の表面を露出させる。尚、シリコン半導体基
板の表面は大半が水素で終端しており、極一部がフッ素
で終端されている。
た直径８インチのＮ型シリコンウエハ（ＣＺ法にて作
製）であるシリコン半導体基板に対してＲＣＡ洗浄を行
い、シリコン半導体基板の表面の微粒子や金属不純物を
除去し、次いで、０．１％フッ化水素酸水溶液及び純水
によりシリコン半導体基板の表面洗浄を行い、シリコン
半導体基板の表面を露出させる。尚、シリコン半導体基
板の表面は大半が水素で終端しており、極一部がフッ素
で終端されている。
【０１７８】［工程−１４１０］次に、シリコン半導体
基板に、基本的には公知の方法に基づきＬＯＣＯＳ構造
を有する素子分離領域を形成するが、この際、シリコン
窒化膜を堆積させるための下地酸化膜を本発明のシリコ
ン酸化膜の形成方法にて形成する。即ち、実施例１の
［工程−１１０］〜［工程−１５０］を実行し、シリコ
ン半導体基板の表面に最終的に８．０ｎｍのシリコン酸
化膜を形成する。尚、素子分離領域をトレンチ構造を有
する構造とする場合には、最終的に１０ｎｍのシリコン
酸化膜（下地酸化膜）をシリコン半導体基板の表面に形
成すればよい。
基板に、基本的には公知の方法に基づきＬＯＣＯＳ構造
を有する素子分離領域を形成するが、この際、シリコン
窒化膜を堆積させるための下地酸化膜を本発明のシリコ
ン酸化膜の形成方法にて形成する。即ち、実施例１の
［工程−１１０］〜［工程−１５０］を実行し、シリコ
ン半導体基板の表面に最終的に８．０ｎｍのシリコン酸
化膜を形成する。尚、素子分離領域をトレンチ構造を有
する構造とする場合には、最終的に１０ｎｍのシリコン
酸化膜（下地酸化膜）をシリコン半導体基板の表面に形
成すればよい。
【０１７９】［工程−１４２０］その後、公知の方法に
基づき、形成されたシリコン酸化膜を下地酸化膜とし
て、ＬＯＣＯＳ構造あるいはトレンチ構造の素子分離領
域を形成する。即ち、下地酸化膜の上に、ＣＶＤ法にて
シリコン窒化膜を成膜し、かかるシリコン窒化膜をパタ
ーニングして、素子分離領域を形成すべきシリコン半導
体基板の部分を露出させる。その後、ＬＯＣＯＳ構造の
素子分離領域を形成するために、従来の熱酸化法に基づ
き、シリコン半導体基板の表面を酸化し、これによって
素子分離領域を形成する。尚、トレンチ構造の素子分離
領域を形成するためには、パターニングされたシリコン
窒化膜をマスクとして、シリコン半導体基板をエッチン
グしてトレンチを形成した後、全面に例えばＳｉＯ2か
ら成る絶縁層をＣＶＤ法にて堆積させる。その後、シリ
コン半導体基板の上の絶縁層及びシリコン窒化膜を、エ
ッチバック法あるいは化学的機械的研磨法（ＣＭＰ法）
にて除去する。これによって、シリコン半導体基板に設
けられたトレンチがＳｉＯ2で埋め込まれた素子分離領
域を形成することができる。
基づき、形成されたシリコン酸化膜を下地酸化膜とし
て、ＬＯＣＯＳ構造あるいはトレンチ構造の素子分離領
域を形成する。即ち、下地酸化膜の上に、ＣＶＤ法にて
シリコン窒化膜を成膜し、かかるシリコン窒化膜をパタ
ーニングして、素子分離領域を形成すべきシリコン半導
体基板の部分を露出させる。その後、ＬＯＣＯＳ構造の
素子分離領域を形成するために、従来の熱酸化法に基づ
き、シリコン半導体基板の表面を酸化し、これによって
素子分離領域を形成する。尚、トレンチ構造の素子分離
領域を形成するためには、パターニングされたシリコン
窒化膜をマスクとして、シリコン半導体基板をエッチン
グしてトレンチを形成した後、全面に例えばＳｉＯ2か
ら成る絶縁層をＣＶＤ法にて堆積させる。その後、シリ
コン半導体基板の上の絶縁層及びシリコン窒化膜を、エ
ッチバック法あるいは化学的機械的研磨法（ＣＭＰ法）
にて除去する。これによって、シリコン半導体基板に設
けられたトレンチがＳｉＯ2で埋め込まれた素子分離領
域を形成することができる。
【０１８０】［工程−１４３０］素子分離領域の形成
後、シリコン半導体基板に導入されたホワイトリボン等
の欠陥を除去するために、シリコン半導体基板の表面を
再び酸化する。これによって得られる酸化膜は、犠牲酸
化膜と呼ばれる。実施例１４においては、この犠牲酸化
膜も、本発明のシリコン酸化膜の形成方法に基づき形成
する。即ち、実施例１の［工程−１１０］〜［工程−１
５０］を実行し（但し、厚いシリコン酸化膜を形成する
必要があるので、［工程−１５０］における雰囲気温度
を９００゜Ｃ程度とすることが好ましい）、シリコン半
導体基板の表面に最終的に約１０ｎｍのシリコン酸化膜
を形成する。
後、シリコン半導体基板に導入されたホワイトリボン等
の欠陥を除去するために、シリコン半導体基板の表面を
再び酸化する。これによって得られる酸化膜は、犠牲酸
化膜と呼ばれる。実施例１４においては、この犠牲酸化
膜も、本発明のシリコン酸化膜の形成方法に基づき形成
する。即ち、実施例１の［工程−１１０］〜［工程−１
５０］を実行し（但し、厚いシリコン酸化膜を形成する
必要があるので、［工程−１５０］における雰囲気温度
を９００゜Ｃ程度とすることが好ましい）、シリコン半
導体基板の表面に最終的に約１０ｎｍのシリコン酸化膜
を形成する。
【０１８１】［工程−１４４０］次に、シリコン半導体
基板に対して、ウエルイオン注入、チャネルストップイ
オン注入、閾値調整イオン注入を行った後、シリコン半
導体基板の表面のシリコン酸化膜（犠牲酸化膜）を０．
１％フッ化水素酸水溶液を用いてエッチングし、除去す
る。その後、シリコン半導体基板に対してＲＣＡ洗浄を
行い、シリコン半導体基板の表面の微粒子や金属不純物
を除去し、次いで、０．１％フッ化水素酸水溶液及び純
水によりシリコン半導体基板の表面洗浄を行い、シリコ
ン半導体基板の表面を露出させる。以降、実施例１の
［工程−１１０］〜［工程−１５０］、更には、必要に
応じて［工程−１６０］〜［工程−１７０］を実行し、
シリコン半導体基板の表面にゲート酸化膜として機能す
るシリコン酸化膜を形成する。
基板に対して、ウエルイオン注入、チャネルストップイ
オン注入、閾値調整イオン注入を行った後、シリコン半
導体基板の表面のシリコン酸化膜（犠牲酸化膜）を０．
１％フッ化水素酸水溶液を用いてエッチングし、除去す
る。その後、シリコン半導体基板に対してＲＣＡ洗浄を
行い、シリコン半導体基板の表面の微粒子や金属不純物
を除去し、次いで、０．１％フッ化水素酸水溶液及び純
水によりシリコン半導体基板の表面洗浄を行い、シリコ
ン半導体基板の表面を露出させる。以降、実施例１の
［工程−１１０］〜［工程−１５０］、更には、必要に
応じて［工程−１６０］〜［工程−１７０］を実行し、
シリコン半導体基板の表面にゲート酸化膜として機能す
るシリコン酸化膜を形成する。
【０１８２】実施例１４においては、下地酸化膜あるい
は犠牲酸化膜を本発明のシリコン酸化膜の形成方法に基
づき形成することによって、下地酸化膜や犠牲酸化膜と
シリコン半導体基板との界面に凹凸が発生することを確
実に回避することができる結果、ゲート酸化膜形成前の
シリコン半導体基板表面を平坦な状態に保つことがで
き、［工程−１４４０］にて形成されるゲート酸化膜の
電気的信頼性が低下することを防止できる。
は犠牲酸化膜を本発明のシリコン酸化膜の形成方法に基
づき形成することによって、下地酸化膜や犠牲酸化膜と
シリコン半導体基板との界面に凹凸が発生することを確
実に回避することができる結果、ゲート酸化膜形成前の
シリコン半導体基板表面を平坦な状態に保つことがで
き、［工程−１４４０］にて形成されるゲート酸化膜の
電気的信頼性が低下することを防止できる。
【０１８３】尚、実施例１４においては、専ら、実施例
１にて説明したシリコン酸化膜の形成方法を適用した
が、下地酸化膜や犠牲酸化膜の形成方法は、実施例１に
て説明したシリコン酸化膜の形成方法に限定されず、他
の実施例にて説明したシリコン酸化膜の形成方法を適用
することができる。
１にて説明したシリコン酸化膜の形成方法を適用した
が、下地酸化膜や犠牲酸化膜の形成方法は、実施例１に
て説明したシリコン酸化膜の形成方法に限定されず、他
の実施例にて説明したシリコン酸化膜の形成方法を適用
することができる。
【０１８４】以上、本発明を好ましい実施例に基づき説
明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。実施例にて説明した各種の条件やシリコン酸化
膜形成装置の構造は例示であり、適宜変更することがで
きる。シリコン酸化膜の成膜は、パイロジェニック酸化
法だけでなく、純水の加熱により発生した水蒸気による
酸化法、酸素ガス又は不活性ガスによって加熱純水をバ
ブリングすることで発生した水蒸気による酸化法、ある
いはこれらの酸化法を併用した方法とすることができ
る。第１のシリコン酸化膜形成工程における酸化法と、
第２のシリコン酸化膜形成方法における酸化法とは、異
なる酸化法であってもよい。あるいは又、第１の処理室
内でのシリコン酸化膜の形成における酸化法と、第２の
処理室内でのシリコン酸化膜の形成における酸化法と
は、異なる酸化法であってもよい。
明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。実施例にて説明した各種の条件やシリコン酸化
膜形成装置の構造は例示であり、適宜変更することがで
きる。シリコン酸化膜の成膜は、パイロジェニック酸化
法だけでなく、純水の加熱により発生した水蒸気による
酸化法、酸素ガス又は不活性ガスによって加熱純水をバ
ブリングすることで発生した水蒸気による酸化法、ある
いはこれらの酸化法を併用した方法とすることができ
る。第１のシリコン酸化膜形成工程における酸化法と、
第２のシリコン酸化膜形成方法における酸化法とは、異
なる酸化法であってもよい。あるいは又、第１の処理室
内でのシリコン酸化膜の形成における酸化法と、第２の
処理室内でのシリコン酸化膜の形成における酸化法と
は、異なる酸化法であってもよい。
【０１８５】例えば、実施例１の［工程−１４０］にお
いて、不活性ガス（例えば窒素ガス）をガス導入部１２
から処理室１０内に導入しながら、シリコン酸化膜形成
装置の処理室１０内の雰囲気温度をヒータ１４によって
第２のシリコン酸化膜形成工程を実行するための雰囲気
温度まで昇温したが、その代わりに、例えば塩化水素ガ
スを０．１容量％含有する不活性ガス（例えば窒素ガ
ス）をガス導入部１２から処理室１０内に導入しなが
ら、シリコン酸化膜形成装置の処理室１０内の雰囲気温
度をヒータ１４によって第２のシリコン酸化膜形成工程
を実行するための雰囲気温度まで昇温してもよい。ま
た、実施例７の［工程−７３０］において、処理室５０
内への湿式ガスの導入を継続しながら処理室５０内の雰
囲気温度を加熱手段によって第２のシリコン酸化膜形成
工程を実行するための雰囲気温度まで昇温する代わり
に、例えば塩化水素ガスを０．１容量％含有する湿式ガ
スを処理室５０内へ導入しながら処理室５０内の雰囲気
温度を加熱手段によって第２のシリコン酸化膜形成工程
を実行するための雰囲気温度まで昇温してもよい。
いて、不活性ガス（例えば窒素ガス）をガス導入部１２
から処理室１０内に導入しながら、シリコン酸化膜形成
装置の処理室１０内の雰囲気温度をヒータ１４によって
第２のシリコン酸化膜形成工程を実行するための雰囲気
温度まで昇温したが、その代わりに、例えば塩化水素ガ
スを０．１容量％含有する不活性ガス（例えば窒素ガ
ス）をガス導入部１２から処理室１０内に導入しなが
ら、シリコン酸化膜形成装置の処理室１０内の雰囲気温
度をヒータ１４によって第２のシリコン酸化膜形成工程
を実行するための雰囲気温度まで昇温してもよい。ま
た、実施例７の［工程−７３０］において、処理室５０
内への湿式ガスの導入を継続しながら処理室５０内の雰
囲気温度を加熱手段によって第２のシリコン酸化膜形成
工程を実行するための雰囲気温度まで昇温する代わり
に、例えば塩化水素ガスを０．１容量％含有する湿式ガ
スを処理室５０内へ導入しながら処理室５０内の雰囲気
温度を加熱手段によって第２のシリコン酸化膜形成工程
を実行するための雰囲気温度まで昇温してもよい。
【０１８６】また、実施例１〜実施例１０において、不
活性ガス（例えば窒素ガス）をガス導入部から処理室内
に導入しつつ処理室の雰囲気温度をヒータ等の加熱手段
によって８５０゜Ｃまで昇温したが、その代わりに、例
えば塩化水素ガスを０．１容量％含有する不活性ガス
（例えば窒素ガス）をガス導入部から処理室内に導入し
つつ、処理室の雰囲気温度をヒータ等の加熱手段よって
８５０゜Ｃまで昇温してもよい。
活性ガス（例えば窒素ガス）をガス導入部から処理室内
に導入しつつ処理室の雰囲気温度をヒータ等の加熱手段
によって８５０゜Ｃまで昇温したが、その代わりに、例
えば塩化水素ガスを０．１容量％含有する不活性ガス
（例えば窒素ガス）をガス導入部から処理室内に導入し
つつ、処理室の雰囲気温度をヒータ等の加熱手段よって
８５０゜Ｃまで昇温してもよい。
【０１８７】実施例においては、専らシリコン半導体基
板の表面にシリコン酸化膜を形成し、あるいは又、基板
の上に形成されたエピタキシャルシリコン層にシリコン
酸化膜を形成したが、半導体装置の製造工程においてシ
リコン半導体基板表面に形成された選択エピタキシャル
成長法にて形成されたエピタキシャルシリコン層、基板
の上に形成された絶縁層の上に成膜された多結晶シリコ
ン層あるいは非晶質シリコン層等の表面にシリコン酸化
膜を形成することもできる。あるいは又、ＳＯＩ構造に
おけるシリコン層の表面にシリコン酸化膜を形成しても
よいし、半導体素子や半導体素子の構成要素が形成され
た基板やこれらの上に成膜されたシリコン層の表面にシ
リコン酸化膜を形成してもよい。更には、半導体素子や
半導体素子の構成要素が形成された基板やこれらの上に
成膜された下地絶縁層の上に形成されたシリコン層の表
面にシリコン酸化膜を形成してもよい。シリコン酸化膜
形成後の熱処理は必須ではなく、場合によっては省略す
ることができる。
板の表面にシリコン酸化膜を形成し、あるいは又、基板
の上に形成されたエピタキシャルシリコン層にシリコン
酸化膜を形成したが、半導体装置の製造工程においてシ
リコン半導体基板表面に形成された選択エピタキシャル
成長法にて形成されたエピタキシャルシリコン層、基板
の上に形成された絶縁層の上に成膜された多結晶シリコ
ン層あるいは非晶質シリコン層等の表面にシリコン酸化
膜を形成することもできる。あるいは又、ＳＯＩ構造に
おけるシリコン層の表面にシリコン酸化膜を形成しても
よいし、半導体素子や半導体素子の構成要素が形成され
た基板やこれらの上に成膜されたシリコン層の表面にシ
リコン酸化膜を形成してもよい。更には、半導体素子や
半導体素子の構成要素が形成された基板やこれらの上に
成膜された下地絶縁層の上に形成されたシリコン層の表
面にシリコン酸化膜を形成してもよい。シリコン酸化膜
形成後の熱処理は必須ではなく、場合によっては省略す
ることができる。
【０１８８】あるいは又、実施例１〜実施例１３におい
て０．１％フッ化水素酸水溶液及び純水によりシリコン
半導体基板４０の表面洗浄を行った後、シリコン半導体
基板４０をシリコン酸化膜形成装置に搬入したが、シリ
コン半導体基板４０の表面洗浄からシリコン酸化膜形成
装置への搬入までの雰囲気を、不活性ガス（例えば窒素
ガス）雰囲気としてもよい。尚、このような雰囲気は、
例えば、シリコン半導体基板の表面洗浄装置の雰囲気を
不活性ガス雰囲気とし、且つ、不活性ガスが充填された
搬送用ボックス内にシリコン半導体基板４０を納めてシ
リコン酸化膜形成装置の基板搬入出部２０や処理室５０
に搬入する方法や、図６４に模式図を示すように、表面
洗浄装置、シリコン酸化膜形成装置、搬送路、ローダー
及びアンローダーから構成されたクラスターツール装置
を用い、シリコン半導体基板の表面洗浄装置からシリコ
ン酸化膜形成装置の基板搬入出部２０あるいは処理室５
０までを搬送路で結び、かかる表面洗浄装置及び搬送路
の雰囲気を不活性ガス雰囲気とする方法によって達成す
ることができる。
て０．１％フッ化水素酸水溶液及び純水によりシリコン
半導体基板４０の表面洗浄を行った後、シリコン半導体
基板４０をシリコン酸化膜形成装置に搬入したが、シリ
コン半導体基板４０の表面洗浄からシリコン酸化膜形成
装置への搬入までの雰囲気を、不活性ガス（例えば窒素
ガス）雰囲気としてもよい。尚、このような雰囲気は、
例えば、シリコン半導体基板の表面洗浄装置の雰囲気を
不活性ガス雰囲気とし、且つ、不活性ガスが充填された
搬送用ボックス内にシリコン半導体基板４０を納めてシ
リコン酸化膜形成装置の基板搬入出部２０や処理室５０
に搬入する方法や、図６４に模式図を示すように、表面
洗浄装置、シリコン酸化膜形成装置、搬送路、ローダー
及びアンローダーから構成されたクラスターツール装置
を用い、シリコン半導体基板の表面洗浄装置からシリコ
ン酸化膜形成装置の基板搬入出部２０あるいは処理室５
０までを搬送路で結び、かかる表面洗浄装置及び搬送路
の雰囲気を不活性ガス雰囲気とする方法によって達成す
ることができる。
【０１８９】あるいは又、０．１％フッ化水素酸水溶液
及び純水によりシリコン層の表面洗浄を行う代わりに、
表２に例示する条件にて、無水フッ化水素ガスを用いた
気相洗浄法によってシリコン層の表面洗浄を行ってもよ
い。尚、パーティクルの発生防止のためにメタノールを
添加する。あるいは又、表３に例示する条件にて、塩化
水素ガスを用いた気相洗浄法によってシリコン層の表面
洗浄を行ってもよい。尚、シリコン層の表面洗浄開始前
あるいは表面洗浄完了後における表面洗浄装置内の雰囲
気や搬送路等内の雰囲気は、不活性ガス雰囲気としても
よいし、例えば１．３×１０-1Ｐａ（１０-3Torr）程度
の真空雰囲気としてもよい。尚、搬送路等内の雰囲気を
真空雰囲気とする場合には、シリコン層を搬入する際の
シリコン酸化膜形成装置の基板搬入出部２０あるいは処
理室５０の雰囲気を例えば１．３×１０-1Ｐａ（１０-3
Torr）程度の真空雰囲気としておき、シリコン層の搬入
完了後、基板搬入出部２０あるいは処理室５０の雰囲気
を大気圧の不活性ガス（例えば窒素ガス）雰囲気とすれ
ばよい。
及び純水によりシリコン層の表面洗浄を行う代わりに、
表２に例示する条件にて、無水フッ化水素ガスを用いた
気相洗浄法によってシリコン層の表面洗浄を行ってもよ
い。尚、パーティクルの発生防止のためにメタノールを
添加する。あるいは又、表３に例示する条件にて、塩化
水素ガスを用いた気相洗浄法によってシリコン層の表面
洗浄を行ってもよい。尚、シリコン層の表面洗浄開始前
あるいは表面洗浄完了後における表面洗浄装置内の雰囲
気や搬送路等内の雰囲気は、不活性ガス雰囲気としても
よいし、例えば１．３×１０-1Ｐａ（１０-3Torr）程度
の真空雰囲気としてもよい。尚、搬送路等内の雰囲気を
真空雰囲気とする場合には、シリコン層を搬入する際の
シリコン酸化膜形成装置の基板搬入出部２０あるいは処
理室５０の雰囲気を例えば１．３×１０-1Ｐａ（１０-3
Torr）程度の真空雰囲気としておき、シリコン層の搬入
完了後、基板搬入出部２０あるいは処理室５０の雰囲気
を大気圧の不活性ガス（例えば窒素ガス）雰囲気とすれ
ばよい。
【０１９０】
【表２】 無水フッ化水素ガス：３００sccm メタノール蒸気 ：８０sccm 窒素ガス ：１０００sccm 圧力 ：０．３Ｐａ 温度 ：６０゜Ｃ
【０１９１】
【表３】 塩化水素ガス／窒素ガス：１容量％ 温度 ：８００゜Ｃ
【０１９２】尚、これらの場合のシリコン酸化膜形成装
置としては、図１３、図３１、図３２あるいは後述する
図６５、図６６に示すシリコン酸化膜形成装置を用いる
ことができる。これにより、シリコン酸化膜の形成前に
水素やフッ素で終端されたシリコン層の表面を汚染等の
無い状態に保つことができる結果、形成されたシリコン
酸化膜中に水分や有機物、あるいは又、Ｓｉ−ＯＨが取
り込まれ、形成されたシリコン酸化膜の特性が低下しあ
るいは欠陥部分が発生することを、効果的に防ぐことが
できる。
置としては、図１３、図３１、図３２あるいは後述する
図６５、図６６に示すシリコン酸化膜形成装置を用いる
ことができる。これにより、シリコン酸化膜の形成前に
水素やフッ素で終端されたシリコン層の表面を汚染等の
無い状態に保つことができる結果、形成されたシリコン
酸化膜中に水分や有機物、あるいは又、Ｓｉ−ＯＨが取
り込まれ、形成されたシリコン酸化膜の特性が低下しあ
るいは欠陥部分が発生することを、効果的に防ぐことが
できる。
【０１９３】図１３に示した縦型方式のシリコン酸化膜
形成装置とは若干形式の異なる縦型方式のシリコン酸化
膜形成装置の模式的な断面図を図６５に示す。この縦型
方式のシリコン酸化膜形成装置の処理室１０は、上方領
域１０Ａと下方領域１０Ｂから構成され、下方領域１０
Ｂの雰囲気温度はヒータ１４によって制御される。一
方、上方領域１０Ａの外側には、赤外線若しくは可視光
を発する複数のランプ１４Ａが配設されている。そし
て、例えば、実施例１の［工程−１３０］と同様の工程
において、シリコン層の表面からシリコン原子が脱離し
ない温度に雰囲気を保持した状態で湿式ガスを用いた酸
化法によってシリコン層の表面にシリコン酸化膜を形成
する第１のシリコン酸化膜形成工程を実行するが、この
シリコン酸化膜の形成は処理室１０の下方領域１０Ｂに
て行う。このとき、処理室１０の上方領域１０Ａの雰囲
気温度は、ランプ１４Ａによって４００゜Ｃに保持す
る。その後、実施例１の［工程−１４０］と同様の工程
において、処理室１０内への湿式ガスの導入を中止し、
不活性ガス（例えば窒素ガス）をガス導入部１２から処
理室１０内に導入しながら、シリコン酸化膜形成装置の
処理室１０の上方領域１０Ａの雰囲気温度をランプ１４
Ａによって第２のシリコン酸化膜形成工程における雰囲
気温度まで昇温させ、次いで、エレベータ機構２３を作
動させて石英ボート２４を上昇させ、シリコン半導体基
板４０を処理室１０の上方領域１０Ａに移す。そして、
実施例１の［工程−１５０］と同様の工程において、パ
イロジェニック酸化法によってシリコン半導体基板４０
の表面にシリコン酸化膜４２を形成する第２のシリコン
酸化膜形成工程を実行する。次いで、実施例１の［工程
−１６０］と同様の工程において、湿式ガスの導入を中
止し、不活性ガス（例えば窒素ガス）をガス導入部１２
から処理室１０内に導入しつつ、処理室１０の上方領域
１０Ａの雰囲気温度をランプ１４Ａによって８５０゜Ｃ
まで昇温する。その後、塩化水素ガスを０．１容量％含
有する不活性ガス（例えば窒素ガス）をガス導入部１２
から処理室１０内に導入し、処理室１０の上方領域１０
Ａにおいて、３０分間、熱処理を行う。
形成装置とは若干形式の異なる縦型方式のシリコン酸化
膜形成装置の模式的な断面図を図６５に示す。この縦型
方式のシリコン酸化膜形成装置の処理室１０は、上方領
域１０Ａと下方領域１０Ｂから構成され、下方領域１０
Ｂの雰囲気温度はヒータ１４によって制御される。一
方、上方領域１０Ａの外側には、赤外線若しくは可視光
を発する複数のランプ１４Ａが配設されている。そし
て、例えば、実施例１の［工程−１３０］と同様の工程
において、シリコン層の表面からシリコン原子が脱離し
ない温度に雰囲気を保持した状態で湿式ガスを用いた酸
化法によってシリコン層の表面にシリコン酸化膜を形成
する第１のシリコン酸化膜形成工程を実行するが、この
シリコン酸化膜の形成は処理室１０の下方領域１０Ｂに
て行う。このとき、処理室１０の上方領域１０Ａの雰囲
気温度は、ランプ１４Ａによって４００゜Ｃに保持す
る。その後、実施例１の［工程−１４０］と同様の工程
において、処理室１０内への湿式ガスの導入を中止し、
不活性ガス（例えば窒素ガス）をガス導入部１２から処
理室１０内に導入しながら、シリコン酸化膜形成装置の
処理室１０の上方領域１０Ａの雰囲気温度をランプ１４
Ａによって第２のシリコン酸化膜形成工程における雰囲
気温度まで昇温させ、次いで、エレベータ機構２３を作
動させて石英ボート２４を上昇させ、シリコン半導体基
板４０を処理室１０の上方領域１０Ａに移す。そして、
実施例１の［工程−１５０］と同様の工程において、パ
イロジェニック酸化法によってシリコン半導体基板４０
の表面にシリコン酸化膜４２を形成する第２のシリコン
酸化膜形成工程を実行する。次いで、実施例１の［工程
−１６０］と同様の工程において、湿式ガスの導入を中
止し、不活性ガス（例えば窒素ガス）をガス導入部１２
から処理室１０内に導入しつつ、処理室１０の上方領域
１０Ａの雰囲気温度をランプ１４Ａによって８５０゜Ｃ
まで昇温する。その後、塩化水素ガスを０．１容量％含
有する不活性ガス（例えば窒素ガス）をガス導入部１２
から処理室１０内に導入し、処理室１０の上方領域１０
Ａにおいて、３０分間、熱処理を行う。
【０１９４】あるいは又、図３２に示した横型のシリコ
ン酸化膜形成装置とは若干形式の異なる横型のシリコン
酸化膜形成装置の模式的な断面図を図６６に示す。この
横型のシリコン酸化膜形成装置の処理室５０は、第１の
領域５０Ａと第２の領域５０Ｂから構成され、第１の領
域５０Ａ及び第２の領域５０Ｂのそれぞれの雰囲気温度
はランプ１５１Ａ及びランプ１５１Ｂによって制御され
る。そして、例えば、実施例７の［工程−７２０］と同
様の工程において、シリコン層の表面からシリコン原子
が脱離しない温度に雰囲気を保持した状態で、湿式ガス
を用いた酸化法によってシリコン層の表面にシリコン酸
化膜を形成する第１のシリコン酸化膜形成工程を実行す
るが、このシリコン酸化膜の形成は処理室５０の第１の
領域５０Ａにて行う。尚、第１の領域５０Ａにおける雰
囲気温度の制御はランプ１５１Ａによって行われる。こ
のとき、処理室５０の第２の領域５０Ｂの雰囲気温度
は、ランプ１５１Ｂによって４００゜Ｃに保持する。そ
の後、実施例７の［工程−７３０］と同様の工程におい
て、処理室５０内への湿式ガスの導入を継続しながら、
処理室５０の第２の領域５０Ｂの雰囲気温度を、ランプ
１５１Ｂによって第２のシリコン酸化膜形成工程におけ
る雰囲気温度まで昇温し、シリコン層（例えばシリコン
半導体基板）を第２の領域５０Ｂに移す。その後、［工
程−７４０］と同様の工程において、処理室５０の第２
の領域５０Ｂの雰囲気温度をランプ１５１Ｂによってこ
の温度に保持した状態にて、湿式ガスを用いた酸化法に
て、更にシリコン酸化膜を形成する第２のシリコン酸化
膜形成工程を実行する。その後、［工程−７５０］と同
様の工程において、湿式ガスの導入を中止し、不活性ガ
ス（例えば窒素ガス）をガス導入部５４から処理室５０
内に導入しつつ、処理室５０の第２の領域５０Ｂの雰囲
気温度をランプ１５１Ｂによって８５０゜Ｃまで昇温す
る。次いで、塩化水素ガスを０．１容量％含有する不活
性ガス（例えば窒素ガス）をガス導入部５４から処理室
５０内に導入し、５分間、熱処理を行う。尚、図６６の
シリコン酸化膜形成装置におけるランプの代わりに、図
３１に示したと同様に抵抗加熱ヒータを用いることもで
きる。
ン酸化膜形成装置とは若干形式の異なる横型のシリコン
酸化膜形成装置の模式的な断面図を図６６に示す。この
横型のシリコン酸化膜形成装置の処理室５０は、第１の
領域５０Ａと第２の領域５０Ｂから構成され、第１の領
域５０Ａ及び第２の領域５０Ｂのそれぞれの雰囲気温度
はランプ１５１Ａ及びランプ１５１Ｂによって制御され
る。そして、例えば、実施例７の［工程−７２０］と同
様の工程において、シリコン層の表面からシリコン原子
が脱離しない温度に雰囲気を保持した状態で、湿式ガス
を用いた酸化法によってシリコン層の表面にシリコン酸
化膜を形成する第１のシリコン酸化膜形成工程を実行す
るが、このシリコン酸化膜の形成は処理室５０の第１の
領域５０Ａにて行う。尚、第１の領域５０Ａにおける雰
囲気温度の制御はランプ１５１Ａによって行われる。こ
のとき、処理室５０の第２の領域５０Ｂの雰囲気温度
は、ランプ１５１Ｂによって４００゜Ｃに保持する。そ
の後、実施例７の［工程−７３０］と同様の工程におい
て、処理室５０内への湿式ガスの導入を継続しながら、
処理室５０の第２の領域５０Ｂの雰囲気温度を、ランプ
１５１Ｂによって第２のシリコン酸化膜形成工程におけ
る雰囲気温度まで昇温し、シリコン層（例えばシリコン
半導体基板）を第２の領域５０Ｂに移す。その後、［工
程−７４０］と同様の工程において、処理室５０の第２
の領域５０Ｂの雰囲気温度をランプ１５１Ｂによってこ
の温度に保持した状態にて、湿式ガスを用いた酸化法に
て、更にシリコン酸化膜を形成する第２のシリコン酸化
膜形成工程を実行する。その後、［工程−７５０］と同
様の工程において、湿式ガスの導入を中止し、不活性ガ
ス（例えば窒素ガス）をガス導入部５４から処理室５０
内に導入しつつ、処理室５０の第２の領域５０Ｂの雰囲
気温度をランプ１５１Ｂによって８５０゜Ｃまで昇温す
る。次いで、塩化水素ガスを０．１容量％含有する不活
性ガス（例えば窒素ガス）をガス導入部５４から処理室
５０内に導入し、５分間、熱処理を行う。尚、図６６の
シリコン酸化膜形成装置におけるランプの代わりに、図
３１に示したと同様に抵抗加熱ヒータを用いることもで
きる。
【０１９５】表４に、本発明の好ましい第１の実施態様
に関して、第１のシリコン酸化膜形成工程（表４では第
１の酸化工程と表示した）における雰囲気、昇温工程に
おける雰囲気、第２のシリコン酸化膜形成工程（表４で
は第２の酸化工程と表記した）における雰囲気、並び
に、形成されたシリコン酸化膜に熱処理を施すために雰
囲気を昇温する工程（表４では第２の昇温工程と表記し
た）における雰囲気の組み合わせを示す。尚、本発明の
好ましい第２の実施態様に関しては、昇温工程を除き、
第１のシリコン酸化膜形成工程における雰囲気、第２の
シリコン酸化膜形成工程における雰囲気、並びに、形成
されたシリコン酸化膜に熱処理を施すために雰囲気を昇
温する工程における雰囲気の組み合わせを、表４と同様
とすることができる。表４中、湿式ガス雰囲気を「湿式
ガス」と表記し、ハロゲン元素を含有する湿式ガス雰囲
気を「＊湿式ガス」と表記し、不活性ガス雰囲気を「不
活性ガス」と表記し、ハロゲン元素を含有する不活性ガ
ス雰囲気を「＊不活性ガス」と表記した。ここで、表４
に示した各種の雰囲気の組み合わせは、図１３や図６５
に示したシリコン酸化膜形成装置、図３１、図３２や図
６６に示したシリコン酸化膜形成装置、あるいは又、こ
れらの組み合わせ、更には、図５８や図６４に示したク
ラスターツール装置にて実現することができる。また、
湿式ガス雰囲気あるいはハロゲン元素を含有する湿式ガ
ス雰囲気を不活性ガスで希釈してもよい。
に関して、第１のシリコン酸化膜形成工程（表４では第
１の酸化工程と表示した）における雰囲気、昇温工程に
おける雰囲気、第２のシリコン酸化膜形成工程（表４で
は第２の酸化工程と表記した）における雰囲気、並び
に、形成されたシリコン酸化膜に熱処理を施すために雰
囲気を昇温する工程（表４では第２の昇温工程と表記し
た）における雰囲気の組み合わせを示す。尚、本発明の
好ましい第２の実施態様に関しては、昇温工程を除き、
第１のシリコン酸化膜形成工程における雰囲気、第２の
シリコン酸化膜形成工程における雰囲気、並びに、形成
されたシリコン酸化膜に熱処理を施すために雰囲気を昇
温する工程における雰囲気の組み合わせを、表４と同様
とすることができる。表４中、湿式ガス雰囲気を「湿式
ガス」と表記し、ハロゲン元素を含有する湿式ガス雰囲
気を「＊湿式ガス」と表記し、不活性ガス雰囲気を「不
活性ガス」と表記し、ハロゲン元素を含有する不活性ガ
ス雰囲気を「＊不活性ガス」と表記した。ここで、表４
に示した各種の雰囲気の組み合わせは、図１３や図６５
に示したシリコン酸化膜形成装置、図３１、図３２や図
６６に示したシリコン酸化膜形成装置、あるいは又、こ
れらの組み合わせ、更には、図５８や図６４に示したク
ラスターツール装置にて実現することができる。また、
湿式ガス雰囲気あるいはハロゲン元素を含有する湿式ガ
ス雰囲気を不活性ガスで希釈してもよい。
【０１９６】
【表４】 第１の酸化工程 昇温工程 第２の酸化工程 第２の昇温工程 湿式ガス 不活性ガス 湿式ガス 不活性ガス 湿式ガス 不活性ガス 湿式ガス ＊不活性ガス 湿式ガス 不活性ガス ＊湿式ガス 不活性ガス 湿式ガス 不活性ガス ＊湿式ガス ＊不活性ガス 湿式ガス ＊不活性ガス 湿式ガス 不活性ガス 湿式ガス ＊不活性ガス 湿式ガス ＊不活性ガス 湿式ガス ＊不活性ガス ＊湿式ガス 不活性ガス 湿式ガス ＊不活性ガス ＊湿式ガス ＊不活性ガス 湿式ガス 湿式ガス 湿式ガス 不活性ガス 湿式ガス 湿式ガス 湿式ガス ＊不活性ガス 湿式ガス 湿式ガス ＊湿式ガス 不活性ガス 湿式ガス 湿式ガス ＊湿式ガス ＊不活性ガス 湿式ガス ＊湿式ガス 湿式ガス 不活性ガス 湿式ガス ＊湿式ガス 湿式ガス ＊不活性ガス 湿式ガス ＊湿式ガス ＊湿式ガス 不活性ガス 湿式ガス ＊湿式ガス ＊湿式ガス ＊不活性ガス ＊湿式ガス 不活性ガス 湿式ガス 不活性ガス ＊湿式ガス 不活性ガス 湿式ガス ＊不活性ガス ＊湿式ガス 不活性ガス ＊湿式ガス 不活性ガス ＊湿式ガス 不活性ガス ＊湿式ガス ＊不活性ガス ＊湿式ガス ＊不活性ガス 湿式ガス 不活性ガス ＊湿式ガス ＊不活性ガス 湿式ガス ＊不活性ガス ＊湿式ガス ＊不活性ガス ＊湿式ガス 不活性ガス ＊湿式ガス ＊不活性ガス ＊湿式ガス ＊不活性ガス ＊湿式ガス 湿式ガス 湿式ガス 不活性ガス ＊湿式ガス 湿式ガス 湿式ガス ＊不活性ガス ＊湿式ガス 湿式ガス ＊湿式ガス 不活性ガス ＊湿式ガス 湿式ガス ＊湿式ガス ＊不活性ガス ＊湿式ガス ＊湿式ガス 湿式ガス 不活性ガス ＊湿式ガス ＊湿式ガス 湿式ガス ＊不活性ガス ＊湿式ガス ＊湿式ガス ＊湿式ガス 不活性ガス ＊湿式ガス ＊湿式ガス ＊湿式ガス ＊不活性ガス
【０１９７】
【発明の効果】本発明のシリコン酸化膜の形成方法にお
いては、シリコン層の表面からシリコン原子が脱離しな
い雰囲気温度にてシリコン層の表面にシリコン酸化膜の
形成を開始し、あるいは又、湿式ガスがシリコン層表面
で結露しない温度以上５００゜Ｃ以下の雰囲気温度にて
シリコン層の表面にシリコン酸化膜の形成を開始するの
で、シリコン層の表面に凹凸（荒れ）が生じることを防
止し得る。しかも、最終的に形成されるシリコン酸化膜
中には信頼性の劣るドライ酸化膜が含まれず、優れた特
性を有するシリコン酸化膜を形成することができる。そ
れ故、チャネル移動度の低下を防止でき、ＭＯＳ型トラ
ンジスタ素子の駆動電流の劣化が生じ難く、また、フラ
ッシュメモリ等でデータリテンション特性の劣化を引き
起こすストレスリーク現象の発生を抑制することがで
き、長期信頼性に優れた極薄の例えばゲート酸化膜の形
成が可能となる。また、素子分離領域を形成するための
酸化膜や犠牲酸化膜を本発明のシリコン酸化膜の形成方
法に基づき形成することによって、これらの酸化膜とシ
リコン半導体基板との界面における凹凸の発生を抑制す
ることができる結果、ゲート酸化膜の電気的信頼性が低
下することを一層効果的に防止することができる。
いては、シリコン層の表面からシリコン原子が脱離しな
い雰囲気温度にてシリコン層の表面にシリコン酸化膜の
形成を開始し、あるいは又、湿式ガスがシリコン層表面
で結露しない温度以上５００゜Ｃ以下の雰囲気温度にて
シリコン層の表面にシリコン酸化膜の形成を開始するの
で、シリコン層の表面に凹凸（荒れ）が生じることを防
止し得る。しかも、最終的に形成されるシリコン酸化膜
中には信頼性の劣るドライ酸化膜が含まれず、優れた特
性を有するシリコン酸化膜を形成することができる。そ
れ故、チャネル移動度の低下を防止でき、ＭＯＳ型トラ
ンジスタ素子の駆動電流の劣化が生じ難く、また、フラ
ッシュメモリ等でデータリテンション特性の劣化を引き
起こすストレスリーク現象の発生を抑制することがで
き、長期信頼性に優れた極薄の例えばゲート酸化膜の形
成が可能となる。また、素子分離領域を形成するための
酸化膜や犠牲酸化膜を本発明のシリコン酸化膜の形成方
法に基づき形成することによって、これらの酸化膜とシ
リコン半導体基板との界面における凹凸の発生を抑制す
ることができる結果、ゲート酸化膜の電気的信頼性が低
下することを一層効果的に防止することができる。
【０１９８】また、本発明の好ましい第１Ａの実施態様
によれば、シリコン層の表面に既に保護膜としても機能
するシリコン酸化膜が形成された状態で、雰囲気温度を
第２のシリコン酸化膜形成工程における雰囲気温度に昇
温した後、更に、湿式ガスを用いた酸化法によって更に
シリコン酸化膜を形成するので、昇温工程においてシリ
コン層の表面に凹凸（荒れ）が生じることがないし、優
れた特性を有するシリコン酸化膜を形成することができ
る。以上の結果として、長期信頼性に優れた極薄の例え
ばゲート酸化膜の形成が可能となる。あるいは又、本発
明の好ましい第１Ｂの実施態様によれば、シリコン層
（例えばシリコン半導体基板）の面内の温度ばらつきを
少なくすることができるので、昇温中にシリコン酸化膜
が形成される場合であっても、形成されるシリコン酸化
膜の面内膜厚ばらつき発生を抑制することができる。更
には、本発明の好ましい第２の実施態様によれば、第１
の処理室及び第２の処理室の雰囲気温度を所定の一定温
度に保持すればよく、各処理室内の温度制御を一層正確
に行うことができるばかりか、処置室内の温度安定性に
優れる。従って、シリコン酸化膜の膜厚制御性に優れ
る。しかも、シリコン酸化膜の形成時のスループットの
低下を招くこともない。本発明の好ましい第３実施態様
によれば、シリコン酸化膜形成装置における雰囲気温度
の制御範囲を狭くすることができる結果、高い精度で雰
囲気温度の制御を行うことができるばかりか、高温から
低温まで処理室を冷却する必要がなくなり、シリコン酸
化膜の形成に要する時間の短縮化を図ることができる。
によれば、シリコン層の表面に既に保護膜としても機能
するシリコン酸化膜が形成された状態で、雰囲気温度を
第２のシリコン酸化膜形成工程における雰囲気温度に昇
温した後、更に、湿式ガスを用いた酸化法によって更に
シリコン酸化膜を形成するので、昇温工程においてシリ
コン層の表面に凹凸（荒れ）が生じることがないし、優
れた特性を有するシリコン酸化膜を形成することができ
る。以上の結果として、長期信頼性に優れた極薄の例え
ばゲート酸化膜の形成が可能となる。あるいは又、本発
明の好ましい第１Ｂの実施態様によれば、シリコン層
（例えばシリコン半導体基板）の面内の温度ばらつきを
少なくすることができるので、昇温中にシリコン酸化膜
が形成される場合であっても、形成されるシリコン酸化
膜の面内膜厚ばらつき発生を抑制することができる。更
には、本発明の好ましい第２の実施態様によれば、第１
の処理室及び第２の処理室の雰囲気温度を所定の一定温
度に保持すればよく、各処理室内の温度制御を一層正確
に行うことができるばかりか、処置室内の温度安定性に
優れる。従って、シリコン酸化膜の膜厚制御性に優れ
る。しかも、シリコン酸化膜の形成時のスループットの
低下を招くこともない。本発明の好ましい第３実施態様
によれば、シリコン酸化膜形成装置における雰囲気温度
の制御範囲を狭くすることができる結果、高い精度で雰
囲気温度の制御を行うことができるばかりか、高温から
低温まで処理室を冷却する必要がなくなり、シリコン酸
化膜の形成に要する時間の短縮化を図ることができる。
【図１】本発明の第１若しくは第２の態様に係るシリコ
ン酸化膜の形成方法における雰囲気温度プロファイルで
ある。
ン酸化膜の形成方法における雰囲気温度プロファイルで
ある。
【図２】本発明の第１若しくは第２の態様に係るシリコ
ン酸化膜の形成方法における雰囲気温度プロファイルで
ある。
ン酸化膜の形成方法における雰囲気温度プロファイルで
ある。
【図３】本発明の好ましい第１の実施態様における雰囲
気温度プロファイルである。
気温度プロファイルである。
【図４】本発明の好ましい第１の実施態様における雰囲
気温度プロファイルである。
気温度プロファイルである。
【図５】本発明の好ましい第１の実施態様における雰囲
気温度プロファイルである。
気温度プロファイルである。
【図６】本発明の好ましい第１の実施態様における雰囲
気温度プロファイルである。
気温度プロファイルである。
【図７】本発明の好ましい第１の実施態様における雰囲
気温度プロファイルである。
気温度プロファイルである。
【図８】本発明の好ましい第２の実施態様における雰囲
気温度プロファイルである。
気温度プロファイルである。
【図９】本発明の好ましい第２の実施態様における雰囲
気温度プロファイルである。
気温度プロファイルである。
【図１０】本発明の好ましい第２の実施態様における雰
囲気温度プロファイルである。
囲気温度プロファイルである。
【図１１】本発明の好ましい第２の実施態様における雰
囲気温度プロファイルである。
囲気温度プロファイルである。
【図１２】実施例１のシリコン酸化膜の形成方法を説明
するためのシリコン半導体基板等の模式的な一部断面図
である。
するためのシリコン半導体基板等の模式的な一部断面図
である。
【図１３】縦型方式のシリコン酸化膜形成装置（熱酸化
炉）の模式的な断面図である。
炉）の模式的な断面図である。
【図１４】実施例１における雰囲気温度プロファイルで
ある。
ある。
【図１５】実施例１におけるシリコン酸化膜の形成方法
を説明するためのシリコン酸化膜形成装置等の模式的な
断面図である。
を説明するためのシリコン酸化膜形成装置等の模式的な
断面図である。
【図１６】図１５に引き続き、実施例１におけるシリコ
ン酸化膜の形成方法を説明するためのシリコン酸化膜形
成装置等の模式的な断面図である。
ン酸化膜の形成方法を説明するためのシリコン酸化膜形
成装置等の模式的な断面図である。
【図１７】図１６に引き続き、実施例１におけるシリコ
ン酸化膜の形成方法を説明するためのシリコン酸化膜形
成装置等の模式的な断面図である。
ン酸化膜の形成方法を説明するためのシリコン酸化膜形
成装置等の模式的な断面図である。
【図１８】実施例２における雰囲気温度プロファイルで
ある。
ある。
【図１９】経時絶縁破壊（ＴＤＤＢ）特性を測定するた
めの回路の模式図である。
めの回路の模式図である。
【図２０】実施例１及び比較例にて説明した方法で形成
されたシリコン酸化膜の経時絶縁破壊（ＴＤＤＢ）特性
の評価結果を示すワイブル確率分布を示す図である。
されたシリコン酸化膜の経時絶縁破壊（ＴＤＤＢ）特性
の評価結果を示すワイブル確率分布を示す図である。
【図２１】実施例２及び比較例にて説明した方法で形成
されたシリコン酸化膜の経時絶縁破壊（ＴＤＤＢ）特性
の評価結果を示すワイブル確率分布を示す図である。
されたシリコン酸化膜の経時絶縁破壊（ＴＤＤＢ）特性
の評価結果を示すワイブル確率分布を示す図である。
【図２２】実施例３及び比較例にて説明した方法で形成
されたシリコン酸化膜の経時絶縁破壊（ＴＤＤＢ）特性
の評価結果を示すワイブル確率分布を示す図である。
されたシリコン酸化膜の経時絶縁破壊（ＴＤＤＢ）特性
の評価結果を示すワイブル確率分布を示す図である。
【図２３】実施例１及び実施例４にて作製されたＭＯＳ
キャパシタの累積不良率５０％におけるＱBDの値、及び
シリコン半導体基板の表面からの水素原子の脱離量と、
第１のシリコン酸化膜形成工程における雰囲気温度の関
係を示すグラフである。
キャパシタの累積不良率５０％におけるＱBDの値、及び
シリコン半導体基板の表面からの水素原子の脱離量と、
第１のシリコン酸化膜形成工程における雰囲気温度の関
係を示すグラフである。
【図２４】実施例５における雰囲気温度プロファイルで
ある。
ある。
【図２５】実施例５におけるシリコン酸化膜の形成方法
を説明するためのシリコン酸化膜形成装置等の模式的な
断面図である。
を説明するためのシリコン酸化膜形成装置等の模式的な
断面図である。
【図２６】図２５に引き続き、実施例５におけるシリコ
ン酸化膜の形成方法を説明するためのシリコン酸化膜形
成装置等の模式的な断面図である。
ン酸化膜の形成方法を説明するためのシリコン酸化膜形
成装置等の模式的な断面図である。
【図２７】図２６に引き続き、実施例５におけるシリコ
ン酸化膜の形成方法を説明するためのシリコン酸化膜形
成装置等の模式的な断面図である。
ン酸化膜の形成方法を説明するためのシリコン酸化膜形
成装置等の模式的な断面図である。
【図２８】実施例６におけるシリコン酸化膜の形成方法
を説明するためのシリコン酸化膜形成装置等の模式的な
断面図である。
を説明するためのシリコン酸化膜形成装置等の模式的な
断面図である。
【図２９】図２８に引き続き、実施例６におけるシリコ
ン酸化膜の形成方法を説明するためのシリコン酸化膜形
成装置等の模式的な断面図である。
ン酸化膜の形成方法を説明するためのシリコン酸化膜形
成装置等の模式的な断面図である。
【図３０】図２９に引き続き、実施例６におけるシリコ
ン酸化膜の形成方法を説明するためのシリコン酸化膜形
成装置等の模式的な断面図である。
ン酸化膜の形成方法を説明するためのシリコン酸化膜形
成装置等の模式的な断面図である。
【図３１】本発明の第２の態様に係るシリコン酸化膜の
形成方法の実施に適した横型のシリコン酸化膜形成装置
の模式的な断面図である。
形成方法の実施に適した横型のシリコン酸化膜形成装置
の模式的な断面図である。
【図３２】図３１とは若干構造が異なる、本発明の第２
の態様に係るシリコン酸化膜の形成方法の実施に適した
横型のシリコン酸化膜形成装置の模式的な断面図であ
る。
の態様に係るシリコン酸化膜の形成方法の実施に適した
横型のシリコン酸化膜形成装置の模式的な断面図であ
る。
【図３３】実施例８のシリコン酸化膜の形成方法を説明
するためのシリコン半導体基板等の模式的な一部断面図
である。
するためのシリコン半導体基板等の模式的な一部断面図
である。
【図３４】実施例８の実施に適したバッチ式の縦型方式
シリコン酸化膜形成装置の概念図である。
シリコン酸化膜形成装置の概念図である。
【図３５】図３４に示したバッチ式の縦型方式シリコン
酸化膜形成装置の第１の処理室を含む部分の模式的な断
面図である。
酸化膜形成装置の第１の処理室を含む部分の模式的な断
面図である。
【図３６】図３４に示したバッチ式の縦型方式シリコン
酸化膜形成装置の第２の処理室を含む部分の模式的な断
面図である。
酸化膜形成装置の第２の処理室を含む部分の模式的な断
面図である。
【図３７】実施例８における雰囲気温度プロファイルで
ある。
ある。
【図３８】実施例８におけるシリコン酸化膜の形成方法
を説明するためのシリコン酸化膜形成装置等の模式的な
断面図である。
を説明するためのシリコン酸化膜形成装置等の模式的な
断面図である。
【図３９】図３８に引き続き、実施例８におけるシリコ
ン酸化膜の形成方法を説明するためのシリコン酸化膜形
成装置等の模式的な断面図である。
ン酸化膜の形成方法を説明するためのシリコン酸化膜形
成装置等の模式的な断面図である。
【図４０】図３９に引き続き、実施例８におけるシリコ
ン酸化膜の形成方法を説明するためのシリコン酸化膜形
成装置等の模式的な断面図である。
ン酸化膜の形成方法を説明するためのシリコン酸化膜形
成装置等の模式的な断面図である。
【図４１】図４０に引き続き、実施例８におけるシリコ
ン酸化膜の形成方法を説明するためのシリコン酸化膜形
成装置等の模式的な断面図である。
ン酸化膜の形成方法を説明するためのシリコン酸化膜形
成装置等の模式的な断面図である。
【図４２】図４１に引き続き、実施例８におけるシリコ
ン酸化膜の形成方法を説明するためのシリコン酸化膜形
成装置等の模式的な断面図である。
ン酸化膜の形成方法を説明するためのシリコン酸化膜形
成装置等の模式的な断面図である。
【図４３】図４２に引き続き、実施例８におけるシリコ
ン酸化膜の形成方法を説明するためのシリコン酸化膜形
成装置等の模式的な断面図である。
ン酸化膜の形成方法を説明するためのシリコン酸化膜形
成装置等の模式的な断面図である。
【図４４】図４３に引き続き、実施例８におけるシリコ
ン酸化膜の形成方法を説明するためのシリコン酸化膜形
成装置等の模式的な断面図である。
ン酸化膜の形成方法を説明するためのシリコン酸化膜形
成装置等の模式的な断面図である。
【図４５】図４４に引き続き、実施例８におけるシリコ
ン酸化膜の形成方法を説明するためのシリコン酸化膜形
成装置等の模式的な断面図である。
ン酸化膜の形成方法を説明するためのシリコン酸化膜形
成装置等の模式的な断面図である。
【図４６】図４５に引き続き、実施例８におけるシリコ
ン酸化膜の形成方法を説明するためのシリコン酸化膜形
成装置等の模式的な断面図である。
ン酸化膜の形成方法を説明するためのシリコン酸化膜形
成装置等の模式的な断面図である。
【図４７】実施例９の実施に適したバッチ式の縦型方式
シリコン酸化膜形成装置の概念図である。
シリコン酸化膜形成装置の概念図である。
【図４８】実施例９におけるシリコン酸化膜の形成方法
を説明するためのシリコン酸化膜形成装置等の模式的な
断面図である。
を説明するためのシリコン酸化膜形成装置等の模式的な
断面図である。
【図４９】図４８に引き続き、実施例９におけるシリコ
ン酸化膜の形成方法を説明するためのシリコン酸化膜形
成装置等の模式的な断面図である。
ン酸化膜の形成方法を説明するためのシリコン酸化膜形
成装置等の模式的な断面図である。
【図５０】図４９に引き続き、実施例９におけるシリコ
ン酸化膜の形成方法を説明するためのシリコン酸化膜形
成装置等の模式的な断面図である。
ン酸化膜の形成方法を説明するためのシリコン酸化膜形
成装置等の模式的な断面図である。
【図５１】図５０に引き続き、実施例９におけるシリコ
ン酸化膜の形成方法を説明するためのシリコン酸化膜形
成装置等の模式的な断面図である。
ン酸化膜の形成方法を説明するためのシリコン酸化膜形
成装置等の模式的な断面図である。
【図５２】図５１に引き続き、実施例９におけるシリコ
ン酸化膜の形成方法を説明するためのシリコン酸化膜形
成装置等の模式的な断面図である。
ン酸化膜の形成方法を説明するためのシリコン酸化膜形
成装置等の模式的な断面図である。
【図５３】図５２に引き続き、実施例９におけるシリコ
ン酸化膜の形成方法を説明するためのシリコン酸化膜形
成装置等の模式的な断面図である。
ン酸化膜の形成方法を説明するためのシリコン酸化膜形
成装置等の模式的な断面図である。
【図５４】図５３に引き続き、実施例９におけるシリコ
ン酸化膜の形成方法を説明するためのシリコン酸化膜形
成装置等の模式的な断面図である。
ン酸化膜の形成方法を説明するためのシリコン酸化膜形
成装置等の模式的な断面図である。
【図５５】図５４に引き続き、実施例９におけるシリコ
ン酸化膜の形成方法を説明するためのシリコン酸化膜形
成装置等の模式的な断面図である。
ン酸化膜の形成方法を説明するためのシリコン酸化膜形
成装置等の模式的な断面図である。
【図５６】図５５に引き続き、実施例９におけるシリコ
ン酸化膜の形成方法を説明するためのシリコン酸化膜形
成装置等の模式的な断面図である。
ン酸化膜の形成方法を説明するためのシリコン酸化膜形
成装置等の模式的な断面図である。
【図５７】図５６に引き続き、実施例９におけるシリコ
ン酸化膜の形成方法を説明するためのシリコン酸化膜形
成装置等の模式的な断面図である。
ン酸化膜の形成方法を説明するためのシリコン酸化膜形
成装置等の模式的な断面図である。
【図５８】実施例１０の実施に適したシリコン酸化膜形
成装置の概念図である。
成装置の概念図である。
【図５９】実施例１０の実施に適したシリコン酸化膜形
成装置におけるバッチ式の炉アニール装置の模式的な断
面図である。
成装置におけるバッチ式の炉アニール装置の模式的な断
面図である。
【図６０】実施例１１及び実施例１２における雰囲気温
度プロファイルである。
度プロファイルである。
【図６１】実施例１１におけるシリコン酸化膜の形成方
法を説明するためのシリコン酸化膜形成装置等の模式的
な断面図である。
法を説明するためのシリコン酸化膜形成装置等の模式的
な断面図である。
【図６２】図６１に引き続き、実施例１１におけるシリ
コン酸化膜の形成方法を説明するためのシリコン酸化膜
形成装置等の模式的な断面図である。
コン酸化膜の形成方法を説明するためのシリコン酸化膜
形成装置等の模式的な断面図である。
【図６３】図６２に引き続き、実施例１１におけるシリ
コン酸化膜の形成方法を説明するためのシリコン酸化膜
形成装置等の模式的な断面図である。
コン酸化膜の形成方法を説明するためのシリコン酸化膜
形成装置等の模式的な断面図である。
【図６４】クラスターツール装置の模式図である。
【図６５】図１３に示した縦型方式のシリコン酸化膜形
成装置とは若干形式の異なる縦型方式のシリコン酸化膜
形成装置の模式的な断面図である。
成装置とは若干形式の異なる縦型方式のシリコン酸化膜
形成装置の模式的な断面図である。
【図６６】図３２に示した横型のシリコン酸化膜形成装
置とは若干形式の異なる横型のシリコン酸化膜形成装置
の模式的な断面図である。
置とは若干形式の異なる横型のシリコン酸化膜形成装置
の模式的な断面図である。
【図６７】従来のシリコン酸化膜の形成方法を説明する
ためのシリコン酸化膜形成装置等の模式的な断面図であ
る。
ためのシリコン酸化膜形成装置等の模式的な断面図であ
る。
【図６８】図６７に引き続き、従来のシリコン酸化膜の
形成方法を説明するためのシリコン酸化膜形成装置等の
模式的な断面図である。
形成方法を説明するためのシリコン酸化膜形成装置等の
模式的な断面図である。
【図６９】図６８に引き続き、従来のシリコン酸化膜の
形成方法を説明するためのシリコン酸化膜形成装置等の
模式的な断面図である。
形成方法を説明するためのシリコン酸化膜形成装置等の
模式的な断面図である。
１０，１１０，２１０・・・処理室、１１，１１１，２
１１・・・ガス流路、１２，１１２，２１２・・・ガス
導入部、１３，１１３，２１３・・・ガス排気部、１
４，１１４，２１４・・・ヒータ、１５，１１５，２１
５・・・シャッター、１６，１１６，２１６・・・均熱
管、２０・・・基板搬入出部、２１，１２１・・・ガス
導入部、２２，１２２・・・ガス排気部、２３，１２３
・・・エレベータ機構、２４，１２４・・・石英ボー
ト、３０，１３０・・・燃焼室、３１，１３１・・・配
管、４０・・・シリコン半導体基板、４１・・・素子分
離領域、４２・・・シリコン酸化膜、４３・・・ゲート
電極、５０・・・処理室、５１・・・抵抗加熱ヒータ、
５１Ａ，１５１Ａ，１５１Ｂ・・・ランプ、５２・・・
ウエハ台、５３・・・ゲートバルブ、５４・・・ガス導
入部、５５・・・ガス排気部、１２０，１２０Ａ，１２
０Ｂ，３０１・・・搬送路、１２５，１２５Ａ，１２５
Ｂ・・・扉、１２６・・・シャッター、３０１・・・ロ
ーダー・アンローダー、３０２，３０３・・・処理装
置、３０４・・・炉アニール装置
１１・・・ガス流路、１２，１１２，２１２・・・ガス
導入部、１３，１１３，２１３・・・ガス排気部、１
４，１１４，２１４・・・ヒータ、１５，１１５，２１
５・・・シャッター、１６，１１６，２１６・・・均熱
管、２０・・・基板搬入出部、２１，１２１・・・ガス
導入部、２２，１２２・・・ガス排気部、２３，１２３
・・・エレベータ機構、２４，１２４・・・石英ボー
ト、３０，１３０・・・燃焼室、３１，１３１・・・配
管、４０・・・シリコン半導体基板、４１・・・素子分
離領域、４２・・・シリコン酸化膜、４３・・・ゲート
電極、５０・・・処理室、５１・・・抵抗加熱ヒータ、
５１Ａ，１５１Ａ，１５１Ｂ・・・ランプ、５２・・・
ウエハ台、５３・・・ゲートバルブ、５４・・・ガス導
入部、５５・・・ガス排気部、１２０，１２０Ａ，１２
０Ｂ，３０１・・・搬送路、１２５，１２５Ａ，１２５
Ｂ・・・扉、１２６・・・シャッター、３０１・・・ロ
ーダー・アンローダー、３０２，３０３・・・処理装
置、３０４・・・炉アニール装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平9−90766 (32)優先日 平９(1997)４月９日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号 特願平9−112338 (32)優先日 平９(1997)４月30日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (31)優先権主張番号 特願平9−278977 (32)優先日 平９(1997)10月13日 (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (72)発明者 木村 秀樹 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 片岡 豊隆 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 鈴木 篤 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 田中 伸史 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内
Claims (100)
- 【請求項１】シリコン層の表面からシリコン原子が脱離
しない雰囲気温度にて、湿式ガスを用いた酸化法によっ
て該シリコン層の表面にシリコン酸化膜の形成を開始
し、 湿式ガスを用いた酸化法によって、所望の厚さになるま
でシリコン酸化膜を形成することを特徴とするシリコン
酸化膜の形成方法。 - 【請求項２】シリコン層の表面からシリコン原子が脱離
しない雰囲気温度は、シリコン層表面を終端している原
子とシリコン原子との結合が切断されない温度であるこ
とを特徴とする請求項１に記載のシリコン酸化膜の形成
方法。 - 【請求項３】シリコン層の表面からシリコン原子が脱離
しない雰囲気温度は、該シリコン層表面のＳｉ−Ｈ結合
が切断されない温度であることを特徴とする請求項２に
記載のシリコン酸化膜の形成方法。 - 【請求項４】シリコン層の表面からシリコン原子が脱離
しない雰囲気温度は、該シリコン層表面のＳｉ−Ｆ結合
が切断されない温度であることを特徴とする請求項２に
記載のシリコン酸化膜の形成方法。 - 【請求項５】湿式ガスを用いた酸化法は、パイロジェニ
ック酸化法、純水の加熱により発生した水蒸気による酸
化法、並びに、酸素ガス又は不活性ガスによって加熱純
水をバブリングすることにより発生した水蒸気による酸
化法の内の少なくとも１種の酸化法であることを特徴と
する請求項１に記載のシリコン酸化膜の形成方法。 - 【請求項６】所望の厚さのシリコン酸化膜の形成が完了
したときの雰囲気温度は、シリコン層の表面にシリコン
酸化膜の形成を開始する際の雰囲気温度よりも高いこと
を特徴とする請求項１に記載のシリコン酸化膜の形成方
法。 - 【請求項７】所望の厚さのシリコン酸化膜の形成が完了
した後、形成されたシリコン酸化膜に熱処理を施すこと
を特徴とする請求項１に記載のシリコン酸化膜の形成方
法。 - 【請求項８】熱処理の雰囲気は、ハロゲン元素を含有す
る不活性ガス雰囲気であることを特徴とする請求項７に
記載のシリコン酸化膜の形成方法。 - 【請求項９】ハロゲン元素は塩素であることを特徴とす
る請求項８に記載のシリコン酸化膜の形成方法。 - 【請求項１０】塩素は塩化水素の形態であり、不活性ガ
ス中に含有される塩化水素の濃度は０．０２乃至１０容
量％であることを特徴とする請求項９に記載のシリコン
酸化膜の形成方法。 - 【請求項１１】熱処理は７００乃至９５０゜Ｃの温度で
行われることを特徴とする請求項７に記載のシリコン酸
化膜の形成方法。 - 【請求項１２】熱処理は炉アニール処理であることを特
徴とする請求項１１に記載のシリコン酸化膜の形成方
法。 - 【請求項１３】形成されたシリコン酸化膜に熱処理を施
す際の雰囲気温度は、所望の厚さのシリコン酸化膜の形
成が完了したときの雰囲気温度よりも高いことを特徴と
する請求項７に記載のシリコン酸化膜の形成方法。 - 【請求項１４】所望の厚さのシリコン酸化膜の形成が完
了した後、雰囲気をハロゲン元素を含有する不活性ガス
雰囲気に切り替えた後、熱処理を施すための雰囲気温度
まで昇温することを特徴とする請求項１３に記載のシリ
コン酸化膜の形成方法。 - 【請求項１５】ハロゲン元素は塩素であることを特徴と
する請求項１４に記載のシリコン酸化膜の形成方法。 - 【請求項１６】塩素は塩化水素の形態であり、不活性ガ
ス中に含有される塩化水素の濃度は０．０２乃至１０容
量％であることを特徴とする請求項１５に記載のシリコ
ン酸化膜の形成方法。 - 【請求項１７】シリコン酸化膜を形成する前の雰囲気
は、不活性ガス雰囲気であることを特徴とする請求項１
に記載のシリコン酸化膜の形成方法。 - 【請求項１８】シリコン酸化膜を形成する前に、シリコ
ン層表面を洗浄する工程を含み、表面洗浄後のシリコン
層を大気に曝すことなく、シリコン酸化膜の形成を行う
ことを特徴とする請求項１に記載のシリコン酸化膜の形
成方法。 - 【請求項１９】シリコン層の表面からシリコン原子が脱
離しない雰囲気温度にて、湿式ガスを用いた酸化法によ
って該シリコン層の表面にシリコン酸化膜の形成を開始
した後、所定の期間、シリコン層の表面からシリコン原
子が脱離しない雰囲気温度範囲に雰囲気を保持してシリ
コン酸化膜を形成する第１のシリコン酸化膜形成工程
と、 シリコン層の表面からシリコン原子が脱離しない雰囲気
温度範囲よりも高い雰囲気温度にて、湿式ガスを用いた
酸化法によって、所望の厚さになるまでシリコン酸化膜
を更に形成する第２のシリコン酸化膜形成工程を含むこ
とを特徴とする請求項１に記載のシリコン酸化膜の形成
方法。 - 【請求項２０】シリコン層の表面からシリコン原子が脱
離しない雰囲気温度は、シリコン層表面を終端している
原子とシリコン原子との結合が切断されない温度である
ことを特徴とする請求項１９に記載のシリコン酸化膜の
形成方法。 - 【請求項２１】シリコン層の表面からシリコン原子が脱
離しない雰囲気温度は、該シリコン層表面のＳｉ−Ｈ結
合が切断されない温度であることを特徴とする請求項２
０に記載のシリコン酸化膜の形成方法。 - 【請求項２２】シリコン層の表面からシリコン原子が脱
離しない雰囲気温度は、該シリコン層表面のＳｉ−Ｆ結
合が切断されない温度であることを特徴とする請求項２
０に記載のシリコン酸化膜の形成方法。 - 【請求項２３】第１のシリコン酸化膜形成工程、第２の
シリコン酸化膜形成工程、又は、第１のシリコン酸化膜
形成工程及び第２のシリコン酸化膜形成工程における湿
式ガスを用いた酸化法は、パイロジェニック酸化法、純
水の加熱により発生した水蒸気による酸化法、並びに、
酸素ガス又は不活性ガスによって加熱純水をバブリング
することにより発生した水蒸気による酸化法の内の少な
くとも１種の酸化法であることを特徴とする請求項１９
に記載のシリコン酸化膜の形成方法。 - 【請求項２４】第１のシリコン酸化膜形成工程、第２の
シリコン酸化膜形成工程、又は、第１のシリコン酸化膜
形成工程及び第２のシリコン酸化膜形成工程における湿
式ガスにはハロゲン元素が含有されていることを特徴と
する請求項２３に記載のシリコン酸化膜の形成方法。 - 【請求項２５】ハロゲン元素は塩素であることを特徴と
する請求項２４に記載のシリコン酸化膜の形成方法。 - 【請求項２６】塩素は塩化水素の形態であり、湿式ガス
中に含有される塩化水素の濃度は０．０２乃至１０容量
％であることを特徴とする請求項２５に記載のシリコン
酸化膜の形成方法。 - 【請求項２７】第１のシリコン酸化膜形成工程、第２の
シリコン酸化膜形成工程、又は、第１のシリコン酸化膜
形成工程及び第２のシリコン酸化膜形成工程における湿
式ガスは不活性ガスで希釈されていることを特徴とする
請求項１９に記載のシリコン酸化膜の形成方法。 - 【請求項２８】シリコン酸化膜を形成するための１つの
処理室を備えたシリコン酸化膜形成装置を用い、 第１のシリコン酸化膜形成工程及び第２のシリコン酸化
膜形成工程を該処理室内で行うことを特徴とする請求項
１９に記載のシリコン酸化膜の形成方法。 - 【請求項２９】第１のシリコン酸化膜形成工程及び第２
のシリコン酸化膜形成工程をバッチ式にて行うことを特
徴とする請求項２８に記載のシリコン酸化膜の形成方
法。 - 【請求項３０】処理室には、その外側に配設され、且
つ、シリコン層の表面と略平行に配設された、シリコン
層を加熱するための加熱手段が備えられ、 第１のシリコン酸化膜形成工程及び第２のシリコン酸化
膜形成工程を枚葉式にて行うことを特徴とする請求項２
８に記載のシリコン酸化膜の形成方法。 - 【請求項３１】第１のシリコン酸化膜形成工程と第２の
シリコン酸化膜形成工程との間に昇温工程を含むことを
特徴とする請求項２８に記載のシリコン酸化膜の形成方
法。 - 【請求項３２】昇温工程における雰囲気は、不活性ガス
雰囲気、又は、湿式ガスを含む酸化雰囲気であることを
特徴とする請求項３１に記載のシリコン酸化膜の形成方
法。 - 【請求項３３】昇温工程における雰囲気にはハロゲン元
素が含有されていることを特徴とする請求項３２に記載
のシリコン酸化膜の形成方法。 - 【請求項３４】ハロゲン元素は塩素であることを特徴と
する請求項３３に記載のシリコン酸化膜の形成方法。 - 【請求項３５】塩素は塩化水素の形態であり、不活性ガ
ス中又は湿式ガス中に含有される塩化水素の濃度は０．
０２乃至１０容量％であることを特徴とする請求項３４
に記載のシリコン酸化膜の形成方法。 - 【請求項３６】昇温工程における雰囲気は、不活性ガス
で希釈された湿式ガスを含む酸化雰囲気であることを特
徴とする請求項３１に記載のシリコン酸化膜の形成方
法。 - 【請求項３７】シリコン酸化膜を形成するための第１の
処理室及び第２の処理室、並びに、第１の処理室と第２
の処理室とを結ぶ搬送路を備えたシリコン酸化膜形成装
置を用い、 第１のシリコン酸化膜形成工程を第１の処理室内にて行
い、その後、シリコン層を第１の処理室から搬送路を介
して第２の処理室に搬入し、次いで、第２のシリコン酸
化膜形成工程を第２の処理室にて行うことを特徴とする
請求項１９に記載のシリコン酸化膜の形成方法。 - 【請求項３８】シリコン層を、第１の処理室から大気に
曝すことなく搬送路を介して第２の処理室に搬送するこ
とを特徴とする請求項３７に記載のシリコン酸化膜の形
成方法。 - 【請求項３９】シリコン層を第１の処理室から第２の処
理室に搬送する際の搬送路の雰囲気温度を、第１のシリ
コン酸化膜形成工程における第１の処理室内の雰囲気温
度と略等しくすることを特徴とする請求項３８に記載の
シリコン酸化膜の形成方法。 - 【請求項４０】第１のシリコン酸化膜形成工程及び第２
のシリコン酸化膜形成工程をバッチ式にて行うことを特
徴とする請求項３７に記載のシリコン酸化膜の形成方
法。 - 【請求項４１】第１のシリコン酸化膜形成工程を枚葉式
にて行い、第２のシリコン酸化膜形成工程をバッチ式に
て行うことを特徴とする請求項３７に記載のシリコン酸
化膜の形成方法。 - 【請求項４２】第１のシリコン酸化膜形成工程及び第２
のシリコン酸化膜形成工程を枚葉式にて行うことを特徴
とする請求項３７に記載のシリコン酸化膜の形成方法。 - 【請求項４３】第１の処理室に連通する搬送路の部分と
第２の処理室に連通する搬送路の部分との間にシャッタ
ーが配設されたシリコン酸化膜形成装置を用いることを
特徴とする請求項３７に記載のシリコン酸化膜の形成方
法。 - 【請求項４４】第２のシリコン酸化膜形成工程の完了
後、形成されたシリコン酸化膜に熱処理を施すことを特
徴とする請求項１９に記載のシリコン酸化膜の形成方
法。 - 【請求項４５】熱処理の雰囲気は、ハロゲン元素を含有
する不活性ガス雰囲気であることを特徴とする請求項４
４に記載のシリコン酸化膜の形成方法。 - 【請求項４６】ハロゲン元素は塩素であることを特徴と
する請求項４５に記載のシリコン酸化膜の形成方法。 - 【請求項４７】塩素は塩化水素の形態であり、不活性ガ
ス中に含有される塩化水素の濃度は０．０２乃至１０容
量％であることを特徴とする請求項４６に記載のシリコ
ン酸化膜の形成方法。 - 【請求項４８】熱処理は７００乃至９５０゜Ｃの温度で
行われることを特徴とする請求項４４に記載のシリコン
酸化膜の形成方法。 - 【請求項４９】熱処理は炉アニール処理であることを特
徴とする請求項４８に記載のシリコン酸化膜の形成方
法。 - 【請求項５０】形成されたシリコン酸化膜に熱処理を施
す際の雰囲気温度は、第２のシリコン酸化膜形成工程に
おいてシリコン酸化膜を形成する際の雰囲気温度よりも
高いことを特徴とする請求項４４に記載のシリコン酸化
膜の形成方法。 - 【請求項５１】第２のシリコン酸化膜形成工程の形成完
了後、雰囲気をハロゲン元素を含有する不活性ガス雰囲
気に切り替えた後、熱処理を施すための雰囲気温度まで
昇温することを特徴とする請求項５０に記載のシリコン
酸化膜の形成方法。 - 【請求項５２】ハロゲン元素は塩素であることを特徴と
する請求項５１に記載のシリコン酸化膜の形成方法。 - 【請求項５３】塩素は塩化水素の形態であり、不活性ガ
ス中に含有される塩化水素の濃度は０．０２乃至１０容
量％であることを特徴とする請求項５２に記載のシリコ
ン酸化膜の形成方法。 - 【請求項５４】熱処理の雰囲気は、窒素系ガス雰囲気で
あることを特徴とする請求項４４に記載のシリコン酸化
膜の形成方法。 - 【請求項５５】第１のシリコン酸化膜形成工程におい
て、シリコン酸化膜を形成する前の雰囲気は不活性ガス
雰囲気であることを特徴とする請求項１９に記載のシリ
コン酸化膜の形成方法。 - 【請求項５６】第１のシリコン酸化膜形成工程の前にシ
リコン層表面を洗浄する工程を含み、表面洗浄後のシリ
コン層を大気に曝すことなく、第１のシリコン酸化膜形
成工程を実行することを特徴とする請求項１９に記載の
シリコン酸化膜の形成方法。 - 【請求項５７】所望の厚さのシリコン酸化膜の形成が完
了したときの雰囲気温度は、シリコン層の表面からシリ
コン原子が脱離しない雰囲気温度範囲内であることを特
徴とする請求項１に記載のシリコン酸化膜の形成方法。 - 【請求項５８】所望の厚さのシリコン酸化膜の形成が完
了した後、形成されたシリコン酸化膜に熱処理を施すこ
とを特徴とする請求項５７に記載のシリコン酸化膜の形
成方法。 - 【請求項５９】熱処理の雰囲気は、ハロゲン元素を含有
する不活性ガス雰囲気であることを特徴とする請求項５
８に記載のシリコン酸化膜の形成方法。 - 【請求項６０】ハロゲン元素は塩素であることを特徴と
する請求項５９に記載のシリコン酸化膜の形成方法。 - 【請求項６１】塩素は塩化水素の形態であり、不活性ガ
ス中に含有される塩化水素の濃度は０．０２乃至１０容
量％であることを特徴とする請求項６０に記載のシリコ
ン酸化膜の形成方法。 - 【請求項６２】熱処理は７００乃至９５０゜Ｃの温度で
行われることを特徴とする請求項５８に記載のシリコン
酸化膜の形成方法。 - 【請求項６３】熱処理は炉アニール処理であることを特
徴とする請求項６２に記載のシリコン酸化膜の形成方
法。 - 【請求項６４】所望の厚さのシリコン酸化膜の形成が完
了したときの雰囲気温度は５００゜Ｃ以下であることを
特徴とする請求項１に記載のシリコン酸化膜の形成方
法。 - 【請求項６５】シリコン層は、基板上に形成されたエピ
タキシャルシリコン層から成ることを特徴とする請求項
１に記載のシリコン酸化膜の形成方法。 - 【請求項６６】シリコン酸化膜はゲート酸化膜であるこ
とを特徴とする請求項１に記載のシリコン酸化膜の形成
方法。 - 【請求項６７】シリコン層はシリコン半導体基板から構
成され、 シリコン酸化膜は、シリコン半導体基板の表面にゲート
酸化膜形成以前にシリコン半導体基板に形成される酸化
膜であることを特徴とする請求項１に記載のシリコン酸
化膜の形成方法。 - 【請求項６８】シリコン半導体基板の表面にゲート酸化
膜形成以前にシリコン半導体基板に形成される酸化膜
は、素子分離領域を形成するための酸化膜であることを
特徴とする請求項６７に記載のシリコン酸化膜の形成方
法。 - 【請求項６９】素子分離領域は、ＬＯＣＯＳ構造、トレ
ンチ構造、又は、ＬＯＣＯＳ構造及びトレンチ構造を有
することを特徴とする請求項６８に記載のシリコン酸化
膜の形成方法。 - 【請求項７０】シリコン半導体基板の表面にゲート酸化
膜形成以前にシリコン半導体基板に形成される酸化膜
は、犠牲酸化膜であることを特徴とする請求項６７に記
載のシリコン酸化膜の形成方法。 - 【請求項７１】湿式ガスがシリコン層表面で結露しない
温度以上、５００゜Ｃ以下の雰囲気温度にて、湿式ガス
を用いた酸化法によってシリコン層の表面にシリコン酸
化膜の形成を開始し、 湿式ガスを用いた酸化法によって、所望の厚さになるま
でシリコン酸化膜を形成することを特徴とするシリコン
酸化膜の形成方法。 - 【請求項７２】湿式ガスがシリコン層表面で結露しない
温度以上、４５０゜Ｃ以下の雰囲気温度にて、湿式ガス
を用いた酸化法によってシリコン層の表面にシリコン酸
化膜の形成を開始することを特徴とする請求項７１に記
載のシリコン酸化膜の形成方法。 - 【請求項７３】湿式ガスがシリコン層表面で結露しない
温度以上、４００゜Ｃ以下の雰囲気温度にて、湿式ガス
を用いた酸化法によってシリコン層の表面にシリコン酸
化膜の形成を開始することを特徴とする請求項７２に記
載のシリコン酸化膜の形成方法。 - 【請求項７４】湿式ガスを用いた酸化法は、パイロジェ
ニック酸化法、純水の加熱により発生した水蒸気による
酸化法、並びに、酸素ガス又は不活性ガスによって加熱
純水をバブリングすることにより発生した水蒸気による
酸化法の内の少なくとも１種の酸化法であることを特徴
とする請求項７１に記載のシリコン酸化膜の形成方法。 - 【請求項７５】所望の厚さのシリコン酸化膜の形成が完
了したときの雰囲気温度は、シリコン層の表面にシリコ
ン酸化膜の形成を開始する際の雰囲気温度よりも高いこ
とを特徴とする請求項７１に記載のシリコン酸化膜の形
成方法。 - 【請求項７６】所望の厚さのシリコン酸化膜の形成が完
了した後、形成されたシリコン酸化膜に熱処理を施すこ
とを特徴とする請求項７１に記載のシリコン酸化膜の形
成方法。 - 【請求項７７】熱処理の雰囲気は、ハロゲン元素を含有
する不活性ガス雰囲気であることを特徴とする請求項７
６に記載のシリコン酸化膜の形成方法。 - 【請求項７８】ハロゲン元素は塩素であることを特徴と
する請求項７７に記載のシリコン酸化膜の形成方法。 - 【請求項７９】塩素は塩化水素の形態であり、不活性ガ
ス中に含有される塩化水素の濃度は０．０２乃至１０容
量％であることを特徴とする請求項７８に記載のシリコ
ン酸化膜の形成方法。 - 【請求項８０】熱処理は７００乃至９５０゜Ｃの温度で
行われることを特徴とする請求項７６に記載のシリコン
酸化膜の形成方法。 - 【請求項８１】熱処理は炉アニール処理であることを特
徴とする請求項８０に記載のシリコン酸化膜の形成方
法。 - 【請求項８２】形成されたシリコン酸化膜に熱処理を施
す際の雰囲気温度は、所望の厚さのシリコン酸化膜の形
成が完了したときの雰囲気温度よりも高いことを特徴と
する請求項７６に記載のシリコン酸化膜の形成方法。 - 【請求項８３】所望の厚さのシリコン酸化膜の形成が完
了した後、雰囲気をハロゲン元素を含有する不活性ガス
雰囲気に切り替えた後、熱処理を施すための雰囲気温度
まで昇温することを特徴とする請求項８２に記載のシリ
コン酸化膜の形成方法。 - 【請求項８４】ハロゲン元素は塩素であることを特徴と
する請求項８３に記載のシリコン酸化膜の形成方法。 - 【請求項８５】塩素は塩化水素の形態であり、不活性ガ
ス中に含有される塩化水素の濃度は０．０２乃至１０容
量％であることを特徴とする請求項８４に記載のシリコ
ン酸化膜の形成方法。 - 【請求項８６】所望の厚さのシリコン酸化膜の形成が完
了したときの雰囲気温度は５００゜Ｃ以下であることを
特徴とする請求項７１に記載のシリコン酸化膜の形成方
法。 - 【請求項８７】所望の厚さのシリコン酸化膜の形成が完
了した後、形成されたシリコン酸化膜に熱処理を施すこ
とを特徴とする請求項８６に記載のシリコン酸化膜の形
成方法。 - 【請求項８８】熱処理の雰囲気は、ハロゲン元素を含有
する不活性ガス雰囲気であることを特徴とする請求項８
７に記載のシリコン酸化膜の形成方法。 - 【請求項８９】ハロゲン元素は塩素であることを特徴と
する請求項８８に記載のシリコン酸化膜の形成方法。 - 【請求項９０】塩素は塩化水素の形態であり、不活性ガ
ス中に含有される塩化水素の濃度は０．０２乃至１０容
量％であることを特徴とする請求項８９に記載のシリコ
ン酸化膜の形成方法。 - 【請求項９１】熱処理は７００乃至９５０゜Ｃの温度で
行われることを特徴とする請求項８７に記載のシリコン
酸化膜の形成方法。 - 【請求項９２】熱処理は炉アニール処理であることを特
徴とする請求項９１に記載のシリコン酸化膜の形成方
法。 - 【請求項９３】シリコン酸化膜を形成する前の雰囲気
は、不活性ガス雰囲気であることを特徴とする請求項７
１に記載のシリコン酸化膜の形成方法。 - 【請求項９４】シリコン酸化膜を形成する前に、シリコ
ン層表面を洗浄する工程を含み、表面洗浄後のシリコン
層を大気に曝すことなく、シリコン酸化膜の形成を行う
ことを特徴とする請求項７１に記載のシリコン酸化膜の
形成方法。 - 【請求項９５】シリコン層は、基板上に形成されたエピ
タキシャルシリコン層から成ることを特徴とする請求項
７１に記載のシリコン酸化膜の形成方法。 - 【請求項９６】シリコン酸化膜はゲート酸化膜であるこ
とを特徴とする請求項７１に記載のシリコン酸化膜の形
成方法。 - 【請求項９７】シリコン層はシリコン半導体基板から構
成され、 シリコン酸化膜は、シリコン半導体基板の表面にゲート
酸化膜形成以前にシリコン半導体基板に形成される酸化
膜であることを特徴とする請求項７１に記載のシリコン
酸化膜の形成方法。 - 【請求項９８】シリコン半導体基板の表面にゲート酸化
膜形成以前にシリコン半導体基板に形成される酸化膜
は、素子分離領域を形成するための酸化膜であることを
特徴とする請求項９７に記載のシリコン酸化膜の形成方
法。 - 【請求項９９】素子分離領域は、ＬＯＣＯＳ構造、トレ
ンチ構造、又は、ＬＯＣＯＳ構造及びトレンチ構造を有
することを特徴とする請求項９８に記載のシリコン酸化
膜の形成方法。 - 【請求項１００】シリコン半導体基板の表面にゲート酸
化膜形成以前にシリコン半導体基板に形成される酸化膜
は、犠牲酸化膜であることを特徴とする請求項９７に記
載のシリコン酸化膜の形成方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32360297A JPH11186255A (ja) | 1996-11-29 | 1997-11-25 | シリコン酸化膜の形成方法 |
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