JPH11204511A - シリコン熱酸化膜の形成装置 - Google Patents
シリコン熱酸化膜の形成装置Info
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- JPH11204511A JPH11204511A JP202298A JP202298A JPH11204511A JP H11204511 A JPH11204511 A JP H11204511A JP 202298 A JP202298 A JP 202298A JP 202298 A JP202298 A JP 202298A JP H11204511 A JPH11204511 A JP H11204511A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 膜厚均一性を向上させるとともに再現性を向
上させることができるシリコン熱酸化膜形成装置を得
る。 【解決手段】 反応室2において、酸素、H2 Oガスの
酸化種とウェーハ3を直接反応させてシリコン酸化膜を
形成する形成装置において、反応室2の前段に、水素ガ
スと酸素ガスからPt,Niとの触媒反応によりH2 O
ガスを得るためのH2 Oガス発生装置24を有し、さら
にウェーハ3の搬送雰囲気を制御可能な反応予備室を有
し、かつ反応室2を所望の真空度とすることが可能な減
圧機構(25、26、27)を有する。
上させることができるシリコン熱酸化膜形成装置を得
る。 【解決手段】 反応室2において、酸素、H2 Oガスの
酸化種とウェーハ3を直接反応させてシリコン酸化膜を
形成する形成装置において、反応室2の前段に、水素ガ
スと酸素ガスからPt,Niとの触媒反応によりH2 O
ガスを得るためのH2 Oガス発生装置24を有し、さら
にウェーハ3の搬送雰囲気を制御可能な反応予備室を有
し、かつ反応室2を所望の真空度とすることが可能な減
圧機構(25、26、27)を有する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、シリコン熱酸化
膜形成装置に関し、特に100Å以下の極薄シリコン熱
酸化膜の形成において、膜厚の均一性及び再現性を向上
させるためのシリコン熱酸化膜形成装置に関するもので
ある。
膜形成装置に関し、特に100Å以下の極薄シリコン熱
酸化膜の形成において、膜厚の均一性及び再現性を向上
させるためのシリコン熱酸化膜形成装置に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】図3は従来の大気圧雰囲気におけるシリ
コン酸化膜生成装置の構成図である。このシリコン酸化
膜生成装置では、ヒータ1で覆われた反応室2の内部に
ウェーハ3を装填し、ガス導入口5より質量流量計4を
介して、酸素、水素、H2 Oガス、窒素、HCl、ジク
ロロエチレン(Transl,2−Dichloroe
thylene;t−DCE)、N2 O、NO、NH3
ガスをそれぞれ単体、もしくは2種類以上の混合ガスと
して導入し、反応室2を酸化雰囲気とすることによりシ
リコン熱酸化膜を形成する。
コン酸化膜生成装置の構成図である。このシリコン酸化
膜生成装置では、ヒータ1で覆われた反応室2の内部に
ウェーハ3を装填し、ガス導入口5より質量流量計4を
介して、酸素、水素、H2 Oガス、窒素、HCl、ジク
ロロエチレン(Transl,2−Dichloroe
thylene;t−DCE)、N2 O、NO、NH3
ガスをそれぞれ単体、もしくは2種類以上の混合ガスと
して導入し、反応室2を酸化雰囲気とすることによりシ
リコン熱酸化膜を形成する。
【0003】反応後のガスは、ガス排気口6より排気配
管7を通して排気される。大気圧雰囲気における酸化で
は、排気側からの制御されないガスの逆拡散が懸念され
るため、排気側を陰圧とする必要がある。排気系は、排
気ガス中に微量のプロセスガスを含むため、排気ダクト
に接続され、数mmH2 O〜数十mmH2 Oで引かれて
いる。排気配管7には自動圧力調整機8が設置されてお
り、反応室2内部が一定圧力となるよう制御されてい
る。質量流量計4とガス導入口5の間には、外部燃焼装
置である燃焼式のH2 Oガス発生装置9が設けられてい
る。
管7を通して排気される。大気圧雰囲気における酸化で
は、排気側からの制御されないガスの逆拡散が懸念され
るため、排気側を陰圧とする必要がある。排気系は、排
気ガス中に微量のプロセスガスを含むため、排気ダクト
に接続され、数mmH2 O〜数十mmH2 Oで引かれて
いる。排気配管7には自動圧力調整機8が設置されてお
り、反応室2内部が一定圧力となるよう制御されてい
る。質量流量計4とガス導入口5の間には、外部燃焼装
置である燃焼式のH2 Oガス発生装置9が設けられてい
る。
【0004】図4に燃焼式のH2 Oガス発生装置の構成
図を示す。このH2 Oガス発生装置は、燃焼管10の内
部を酸素導入管11より導入した酸素で置換し、水素導
入管12の先端に設置した集光シリコンチップ13をハ
ロゲンランプ14により550°C以上に加熱した後、
水素導入管12に水素を導入して炎15を生じ燃焼さ
せ、H2 Oガスを発生する。
図を示す。このH2 Oガス発生装置は、燃焼管10の内
部を酸素導入管11より導入した酸素で置換し、水素導
入管12の先端に設置した集光シリコンチップ13をハ
ロゲンランプ14により550°C以上に加熱した後、
水素導入管12に水素を導入して炎15を生じ燃焼さ
せ、H2 Oガスを発生する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来より、
半導体の高集積化に伴い各種堆積膜厚は縮小しており、
ゲート酸化膜厚は量産ベースで100Å以下、研究開発
においては50Å以下の適用が検討されている。薄膜化
に伴いリーク電流増加が加速的に大きくなるため、これ
まで問題とならなかった膜厚差に基づくリーク電流の特
性に大きな違いを生じることとなる。このため、極薄シ
リコン酸化膜の膜厚均一性及び再現性を向上させること
が必須となり、例えば、50Å以下の膜厚均一性の許容
範囲としては、膜厚の最大値と最小値の差分で1Å程度
が要求されている。
半導体の高集積化に伴い各種堆積膜厚は縮小しており、
ゲート酸化膜厚は量産ベースで100Å以下、研究開発
においては50Å以下の適用が検討されている。薄膜化
に伴いリーク電流増加が加速的に大きくなるため、これ
まで問題とならなかった膜厚差に基づくリーク電流の特
性に大きな違いを生じることとなる。このため、極薄シ
リコン酸化膜の膜厚均一性及び再現性を向上させること
が必須となり、例えば、50Å以下の膜厚均一性の許容
範囲としては、膜厚の最大値と最小値の差分で1Å程度
が要求されている。
【0006】このような、極薄シリコン酸化膜の膜厚均
一性及び再現性の向上が要求される現今においては、酸
化速度を落とし、制御性を確保する必要があり、このた
め、酸化温度を下げるようにする傾向があるが、この場
合は、粘性率低下に伴う応力増加が危惧されるため、必
要以上の酸化温度低下は膜質劣化につながる。一般に薄
膜では、H2 Oガスによるいわゆるウェット酸化の方が
良好な特性を示すが、ドライ酸化に比較して酸化速度が
大きいため、酸素、窒素ガス等により、H2 Oガスの分
圧を下げ、制御性を確保することが有効である。しか
し、従来のシリコン熱酸化膜形成装置における燃焼式の
H2 Oガス発生装置では、H2 Oガス発生量は1リット
ル毎分程度が下限となっている。薄膜領域においてもウ
ェット酸化の制御性を確保するためには、1リットル毎
分以下のH2 Oガスを制御性良く供給することができる
H2 Oガス発生装置が必要である。
一性及び再現性の向上が要求される現今においては、酸
化速度を落とし、制御性を確保する必要があり、このた
め、酸化温度を下げるようにする傾向があるが、この場
合は、粘性率低下に伴う応力増加が危惧されるため、必
要以上の酸化温度低下は膜質劣化につながる。一般に薄
膜では、H2 Oガスによるいわゆるウェット酸化の方が
良好な特性を示すが、ドライ酸化に比較して酸化速度が
大きいため、酸素、窒素ガス等により、H2 Oガスの分
圧を下げ、制御性を確保することが有効である。しか
し、従来のシリコン熱酸化膜形成装置における燃焼式の
H2 Oガス発生装置では、H2 Oガス発生量は1リット
ル毎分程度が下限となっている。薄膜領域においてもウ
ェット酸化の制御性を確保するためには、1リットル毎
分以下のH2 Oガスを制御性良く供給することができる
H2 Oガス発生装置が必要である。
【0007】さらに、上述したように、シリコン熱酸化
膜の形成を大気圧雰囲気で行う場合は、圧力調整のため
に自動圧力調整機8を設けるようにしているが、しかし
自動圧力調整機8はゲージ圧で校正されているため、低
気圧、高気圧の到来に伴う気圧変動により反応室内の圧
力が相対的に変化し、その結果、膜厚変動を招いてい
る。
膜の形成を大気圧雰囲気で行う場合は、圧力調整のため
に自動圧力調整機8を設けるようにしているが、しかし
自動圧力調整機8はゲージ圧で校正されているため、低
気圧、高気圧の到来に伴う気圧変動により反応室内の圧
力が相対的に変化し、その結果、膜厚変動を招いてい
る。
【0008】また、酸化膜形成を大気圧雰囲気で行う場
合においては、一度に複数枚の処理が可能なバッチ式の
シリコン酸化膜生成装置の場合、反応ガスの導入側と排
気側で添加ガスの分解成分濃度に差が生じたり、排気側
で酸化種に溜りが生じる等の理由により、バッチ内で酸
化速度に違いが生じ、バッチ内膜厚均一性を劣化させ
る。
合においては、一度に複数枚の処理が可能なバッチ式の
シリコン酸化膜生成装置の場合、反応ガスの導入側と排
気側で添加ガスの分解成分濃度に差が生じたり、排気側
で酸化種に溜りが生じる等の理由により、バッチ内で酸
化速度に違いが生じ、バッチ内膜厚均一性を劣化させ
る。
【0009】なお、これらを解決する手段としては、導
入ガスの流速を上げることにより、導入側と排気側の濃
度差を小さくすることが有効であるが、大気圧雰囲気中
でガス流速を上げるためには、導入ガスの総流量を上げ
る必要があり、局所的な温度変化を生じ、ウェーハ内膜
厚均一性を逆に劣化させてしまう。また、反応室中へウ
ェーハを搬送する際に、大気中の酸素及び水分と反応す
ることにより、制御されない自然酸化膜を形成する。搬
送時の反応室の温度により異なるが、形成される自然酸
化膜は十数Å程度であり、膜厚が薄くなるに従い、その
占める割合が大きくなるため、酸化膜の特性劣化を招
く。
入ガスの流速を上げることにより、導入側と排気側の濃
度差を小さくすることが有効であるが、大気圧雰囲気中
でガス流速を上げるためには、導入ガスの総流量を上げ
る必要があり、局所的な温度変化を生じ、ウェーハ内膜
厚均一性を逆に劣化させてしまう。また、反応室中へウ
ェーハを搬送する際に、大気中の酸素及び水分と反応す
ることにより、制御されない自然酸化膜を形成する。搬
送時の反応室の温度により異なるが、形成される自然酸
化膜は十数Å程度であり、膜厚が薄くなるに従い、その
占める割合が大きくなるため、酸化膜の特性劣化を招
く。
【0010】さらに、大気圧雰囲気で熱酸化膜を形成す
る場合における、100Å以下の極薄酸化膜形成におい
ては、膜中に印加される電界強度が数MV/cmまで増
大し、Bモードと呼ばれる耐圧不良が発生する領域で使
用することとなる。Bモード不良の低減には、酸化雰囲
気中にHCl及びDCE等の導入が有効であることが示
されている。100Å以下の熱酸化膜の諸特性は、シリ
コン基板との界面に大きく影響されるため、HCl及び
DCEの導入は必須であると言える。しかし、HCl及
びDCEの導入は、酸化速度が増大することにより制御
性が劣化し、膜厚均一性を劣化させている。また、HC
l及びDCEは腐食性が高く、反応室2より外部に漏れ
出すとSUS部材を腐食する危険性がある。従って上述
したような大気圧雰囲気におけるシリコン酸化膜生成装
置は、気密性が弱くリークの危険性が高い。また、大気
圧におけるリーク量のモニタが困難等の問題、さらにP
YRO酸化による水たまりが発生するという問題があ
る。
る場合における、100Å以下の極薄酸化膜形成におい
ては、膜中に印加される電界強度が数MV/cmまで増
大し、Bモードと呼ばれる耐圧不良が発生する領域で使
用することとなる。Bモード不良の低減には、酸化雰囲
気中にHCl及びDCE等の導入が有効であることが示
されている。100Å以下の熱酸化膜の諸特性は、シリ
コン基板との界面に大きく影響されるため、HCl及び
DCEの導入は必須であると言える。しかし、HCl及
びDCEの導入は、酸化速度が増大することにより制御
性が劣化し、膜厚均一性を劣化させている。また、HC
l及びDCEは腐食性が高く、反応室2より外部に漏れ
出すとSUS部材を腐食する危険性がある。従って上述
したような大気圧雰囲気におけるシリコン酸化膜生成装
置は、気密性が弱くリークの危険性が高い。また、大気
圧におけるリーク量のモニタが困難等の問題、さらにP
YRO酸化による水たまりが発生するという問題があ
る。
【0011】この発明は、かかる従来の問題点を解決す
るためになされたもので、膜厚均一性を向上させるとと
もに再現性を向上させることができるシリコン熱酸化膜
形成装置を得ることを目的としている。
るためになされたもので、膜厚均一性を向上させるとと
もに再現性を向上させることができるシリコン熱酸化膜
形成装置を得ることを目的としている。
【0012】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ため、この発明は、反応室において酸素、H2 Oガスの
酸化種とウェーハを直接反応させてシリコン酸化膜を形
成する形成装置において、前記反応室の前段に、水素ガ
スと酸素ガスからPt,Niとの触媒反応によりH2 O
ガスを得るためのH2 Oガス発生装置を有してなるもの
である。
ため、この発明は、反応室において酸素、H2 Oガスの
酸化種とウェーハを直接反応させてシリコン酸化膜を形
成する形成装置において、前記反応室の前段に、水素ガ
スと酸素ガスからPt,Niとの触媒反応によりH2 O
ガスを得るためのH2 Oガス発生装置を有してなるもの
である。
【0013】このような構成によれば、触媒作用を利用
するため、水素、酸素流量の低下に伴う炎の消失の問題
を解決することができ、1リットル毎分以下の極少量の
H2Oガスを減圧下においても、制御性良く発生させる
ことができる。
するため、水素、酸素流量の低下に伴う炎の消失の問題
を解決することができ、1リットル毎分以下の極少量の
H2Oガスを減圧下においても、制御性良く発生させる
ことができる。
【0014】また、この発明は、上述のシリコン熱酸化
膜の形成装置において、前記ウェーハの搬送雰囲気を制
御可能な反応予備室を有し、かつ前記反応室を所望の真
空度とすることが可能な減圧機構を有してなるものであ
る。ここで、反応予備室は大気雰囲気から隔絶された真
空気密構造を持つものであり、例えばロードロック室1
7(あるいはN2 パージボックス)で構成される。
膜の形成装置において、前記ウェーハの搬送雰囲気を制
御可能な反応予備室を有し、かつ前記反応室を所望の真
空度とすることが可能な減圧機構を有してなるものであ
る。ここで、反応予備室は大気雰囲気から隔絶された真
空気密構造を持つものであり、例えばロードロック室1
7(あるいはN2 パージボックス)で構成される。
【0015】このような構成によれば、反応予備室を設
けたことにより、反応室へウェーハを搬送する際の雰囲
気制御ができ、水分、酸素濃度を共にppbオーダまで
低減することができる。そして、例えば質量流量計を設
けて正確に流量を制御して酸素を導入することにより、
初期酸化の制御が可能となり、100Å以下の極薄酸化
膜の特性を向上させることができる。また、初期酸化を
制御することにより、膜厚均一性、再現性がより向上す
る。さらに反応予備室により、初期酸化を制御した上で
反応室を減圧雰囲気とすることにより、導入ガスの総流
量を増大させることなくガス流速を上げることができ、
反応室内におけるガス導入側と排気側との酸化種濃度差
を縮小することができ、バッチ式の膜厚均一性を向上さ
せることができる。また、減圧とすることにより処理温
度を下げることなく、酸化速度を下げることができるた
め、粘性率低下に伴う応力緩和が期待でき、シリコン酸
化膜の物理的特性を向上させることができる。更に、気
密性が向上するため、腐食性ガス、爆発性ガス等の有害
ガスの漏洩の危険性が少なくなって安全性を高めること
ができ、また真空度を監視するようにすれば、反応室か
らのリークを事前に検知することもできる。加えて、数
万Pa程度まで減圧することにより、絶対圧力計を使用
することができ、外気に左右されずに安定した成膜を行
うことができる。また、PYRO酸化による水たまりを
も防止することもできる。
けたことにより、反応室へウェーハを搬送する際の雰囲
気制御ができ、水分、酸素濃度を共にppbオーダまで
低減することができる。そして、例えば質量流量計を設
けて正確に流量を制御して酸素を導入することにより、
初期酸化の制御が可能となり、100Å以下の極薄酸化
膜の特性を向上させることができる。また、初期酸化を
制御することにより、膜厚均一性、再現性がより向上す
る。さらに反応予備室により、初期酸化を制御した上で
反応室を減圧雰囲気とすることにより、導入ガスの総流
量を増大させることなくガス流速を上げることができ、
反応室内におけるガス導入側と排気側との酸化種濃度差
を縮小することができ、バッチ式の膜厚均一性を向上さ
せることができる。また、減圧とすることにより処理温
度を下げることなく、酸化速度を下げることができるた
め、粘性率低下に伴う応力緩和が期待でき、シリコン酸
化膜の物理的特性を向上させることができる。更に、気
密性が向上するため、腐食性ガス、爆発性ガス等の有害
ガスの漏洩の危険性が少なくなって安全性を高めること
ができ、また真空度を監視するようにすれば、反応室か
らのリークを事前に検知することもできる。加えて、数
万Pa程度まで減圧することにより、絶対圧力計を使用
することができ、外気に左右されずに安定した成膜を行
うことができる。また、PYRO酸化による水たまりを
も防止することもできる。
【0016】更に、この発明は、上述のシリコン熱酸化
膜の形成装置において、前記H2 Oガス発生装置により
得られたH2 Oガスを希釈する希釈用酸素ラインを有し
てなるものである。
膜の形成装置において、前記H2 Oガス発生装置により
得られたH2 Oガスを希釈する希釈用酸素ラインを有し
てなるものである。
【0017】このような構成によれば、H2 Oガス分圧
を容易に下げることができ、触媒作用によるH2 Oガス
発生装置の効果をより高めることができる。
を容易に下げることができ、触媒作用によるH2 Oガス
発生装置の効果をより高めることができる。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を極
薄シリコン熱酸化膜の形成装置に例をとり図面を用いて
説明する。図1は、実施の形態における極薄シリコン熱
酸化膜の形成装置としてのロードロック室を有する減圧
酸化装置の概略構成を示す図である。この減圧酸化装置
においては、ヒータ1で覆われた反応室2の下方にゲー
トバルブ16を介して、ロードロック室17が設置さ
れ、ロードロック室17のウェーハ搬入搬出口はゲート
バルブ18により気密に閉塞されている。ロードロック
室17には質量流量計20を介してN2 ガスが導入さ
れ、内部を大気からN2 ガスに置換するための真空排気
装置19が設置されている。
薄シリコン熱酸化膜の形成装置に例をとり図面を用いて
説明する。図1は、実施の形態における極薄シリコン熱
酸化膜の形成装置としてのロードロック室を有する減圧
酸化装置の概略構成を示す図である。この減圧酸化装置
においては、ヒータ1で覆われた反応室2の下方にゲー
トバルブ16を介して、ロードロック室17が設置さ
れ、ロードロック室17のウェーハ搬入搬出口はゲート
バルブ18により気密に閉塞されている。ロードロック
室17には質量流量計20を介してN2 ガスが導入さ
れ、内部を大気からN2 ガスに置換するための真空排気
装置19が設置されている。
【0019】ウェーハ3を移載棚21からウェーハ移載
機22を介してボート23に搬送する際、ゲートバルブ
18を開放するため、ロードロック室17内部は一旦大
気に戻る。ウェーハ搬送終了後、ゲートバルブ18を閉
とし、真空排気装置19により真空排気を行うと同時に
N2 ガスの導入により雰囲気置換を行う。これによりロ
ードロック室内の酸素、水分濃度は1ppm以下とする
ことができ、反応室2へボート23を搬入する際、反対
に反応室2からボート23を搬出する際に形成される、
制御されない酸化膜を抑制することが可能となり、極薄
酸化膜の膜質、膜厚均一性が大幅に改善する。
機22を介してボート23に搬送する際、ゲートバルブ
18を開放するため、ロードロック室17内部は一旦大
気に戻る。ウェーハ搬送終了後、ゲートバルブ18を閉
とし、真空排気装置19により真空排気を行うと同時に
N2 ガスの導入により雰囲気置換を行う。これによりロ
ードロック室内の酸素、水分濃度は1ppm以下とする
ことができ、反応室2へボート23を搬入する際、反対
に反応室2からボート23を搬出する際に形成される、
制御されない酸化膜を抑制することが可能となり、極薄
酸化膜の膜質、膜厚均一性が大幅に改善する。
【0020】ロードロック室17の真空置換を行い、さ
らにボート23に積載したウェーハ3を反応室2内に搬
入した後、反応室2内部を真空排気装置19により排気
を行う。反応室2が所望の真空度に到達したところで、
質量流量計4を介して酸素、水素、H2 Oガス、窒素、
HCl、t−DCE、N2 O、NO、NH3 ガスをそれ
ぞれ単体、もしくは2種類以上の混合ガスとして導入す
ることにより酸化膜を形成する。H2 Oガスはガス導入
口前段に設けたH2 Oガス発生装置24に酸素、水素ガ
スを供給し、触媒反応させることにより正確に制御され
る。反応室2を減圧とすることで、導入ガスの平均自由
工程が伸び、また未反応の酸化種を速やかに排気するこ
とができ、溜りが生じにくいこと等により、特に、ボー
トスロット間の膜厚均一性が向上する。HCl、t−D
CE等の腐食性ガスを用いた場合、到達真空度により事
前にリークチェックを行うことが可能であり、外部への
漏洩の危険性を小さくできる。また、外部の気圧変動に
左右されず、酸化速度も低下するため、再現性も向上す
る。
らにボート23に積載したウェーハ3を反応室2内に搬
入した後、反応室2内部を真空排気装置19により排気
を行う。反応室2が所望の真空度に到達したところで、
質量流量計4を介して酸素、水素、H2 Oガス、窒素、
HCl、t−DCE、N2 O、NO、NH3 ガスをそれ
ぞれ単体、もしくは2種類以上の混合ガスとして導入す
ることにより酸化膜を形成する。H2 Oガスはガス導入
口前段に設けたH2 Oガス発生装置24に酸素、水素ガ
スを供給し、触媒反応させることにより正確に制御され
る。反応室2を減圧とすることで、導入ガスの平均自由
工程が伸び、また未反応の酸化種を速やかに排気するこ
とができ、溜りが生じにくいこと等により、特に、ボー
トスロット間の膜厚均一性が向上する。HCl、t−D
CE等の腐食性ガスを用いた場合、到達真空度により事
前にリークチェックを行うことが可能であり、外部への
漏洩の危険性を小さくできる。また、外部の気圧変動に
左右されず、酸化速度も低下するため、再現性も向上す
る。
【0021】排気系は、真空排気装置19に繋がるスロ
ー排気ライン25、メイン排気ライン26と、反応室2
が大気圧以上となった場合に余剰ガスが流れる余剰ガス
排気ライン27で構成されている。スロー排気ライン2
5は、反応室2の真空度を大気圧から徐々に下げる場合
に用いられ、パーティクルの舞上がりによるウェーハ3
への付着を防止する。スロー排気ライン25より太いメ
イン排気ライン26は、短時間で所望の真空到達度を得
ることができる。また、余剰ガス排気ライン27には逆
止弁28が設置されており、排気系からの戻りが無く、
反応室2内部の酸化種を高純度に保つことが可能とな
る。
ー排気ライン25、メイン排気ライン26と、反応室2
が大気圧以上となった場合に余剰ガスが流れる余剰ガス
排気ライン27で構成されている。スロー排気ライン2
5は、反応室2の真空度を大気圧から徐々に下げる場合
に用いられ、パーティクルの舞上がりによるウェーハ3
への付着を防止する。スロー排気ライン25より太いメ
イン排気ライン26は、短時間で所望の真空到達度を得
ることができる。また、余剰ガス排気ライン27には逆
止弁28が設置されており、排気系からの戻りが無く、
反応室2内部の酸化種を高純度に保つことが可能とな
る。
【0022】極薄シリコン熱酸化膜形成には、導入ガス
の制御性が重要であり、このためのH2 Oガス発生装置
24を図2に示す。このH2 Oガス発生装置は、水素ガ
ス、酸素ガス、Pt、Ni等の触媒反応を用いている。
このH2 Oガス発生装置は、図3に示したH2 Oガス発
生装置(外部燃焼装置)9と置換える形で使用する。ヒ
ータ29で加熱した触媒反応炉30に酸素ガス、水素ガ
ス、窒素ガスをそれぞれMFC(マスフローコントロー
ラ)33〜35を介して導入し、触媒作用によりH2 O
ガスを発生させる。触媒の材質は、例えばPt、Niで
ある。
の制御性が重要であり、このためのH2 Oガス発生装置
24を図2に示す。このH2 Oガス発生装置は、水素ガ
ス、酸素ガス、Pt、Ni等の触媒反応を用いている。
このH2 Oガス発生装置は、図3に示したH2 Oガス発
生装置(外部燃焼装置)9と置換える形で使用する。ヒ
ータ29で加熱した触媒反応炉30に酸素ガス、水素ガ
ス、窒素ガスをそれぞれMFC(マスフローコントロー
ラ)33〜35を介して導入し、触媒作用によりH2 O
ガスを発生させる。触媒の材質は、例えばPt、Niで
ある。
【0023】従来のH2 Oガス発生装置9では、低水分
領域になると消火してしまい、水分が発生しなくなる可
能性があったが、この実施の形態における触媒反応を用
いると、水素2molに対して酸素が1molあれば、
1molのH2 Oガスが生成され、原理的には質量流量
計で制御可能な流量のH2 Oガスを得ることができ、極
薄膜形成における制御性が向上する。
領域になると消火してしまい、水分が発生しなくなる可
能性があったが、この実施の形態における触媒反応を用
いると、水素2molに対して酸素が1molあれば、
1molのH2 Oガスが生成され、原理的には質量流量
計で制御可能な流量のH2 Oガスを得ることができ、極
薄膜形成における制御性が向上する。
【0024】また、発生したH2 Oガスが液化しないよ
う触媒反応炉30から反応室2までの配管加熱を行う。
触媒の構成部材にPt、Niを使用しているが、ウェー
ハ3上への汚染は無い。
う触媒反応炉30から反応室2までの配管加熱を行う。
触媒の構成部材にPt、Niを使用しているが、ウェー
ハ3上への汚染は無い。
【0025】さらに、この実施の形態では、触媒反応炉
30の後段に、未反応の水素ガスを検出する水素検知器
31を設置することにより、万一、水素検知レベルが設
定値を越える場合、信号を取り込み、水素ガスを止め、
反応室2内をパージさせるシーケンスにジャンプするよ
うにしているため安全である。また、触媒反応炉30に
て発生したH2 Oガス濃度を供給酸素により希釈制御す
るための希釈酸素ライン32及びMFC36を設置した
ことにより、H2 Oガス濃度を広範囲で制御することが
でき、極薄シリコン熱酸化膜の再現性が向上する。
30の後段に、未反応の水素ガスを検出する水素検知器
31を設置することにより、万一、水素検知レベルが設
定値を越える場合、信号を取り込み、水素ガスを止め、
反応室2内をパージさせるシーケンスにジャンプするよ
うにしているため安全である。また、触媒反応炉30に
て発生したH2 Oガス濃度を供給酸素により希釈制御す
るための希釈酸素ライン32及びMFC36を設置した
ことにより、H2 Oガス濃度を広範囲で制御することが
でき、極薄シリコン熱酸化膜の再現性が向上する。
【0026】
【発明の効果】以上に詳述したように、この発明によれ
ば、触媒作用によるH2 Oガス発生装置を利用するよう
にしたので、1リットル毎分以下の極少量のH2 Oガス
を制御性良く発生することができ、シリコン熱酸化膜の
再現性を向上させることができると共にその制御性を向
上させることができる。
ば、触媒作用によるH2 Oガス発生装置を利用するよう
にしたので、1リットル毎分以下の極少量のH2 Oガス
を制御性良く発生することができ、シリコン熱酸化膜の
再現性を向上させることができると共にその制御性を向
上させることができる。
【0027】また、この発明によれば、触媒作用による
H2 Oガス発生に加え、反応予備室を設けるようにした
ので、酸化初期時の酸化膜成長を制御することができる
と共に、反応室を減圧雰囲気としたのでガス導入側と排
気側の酸化種濃度差を縮小することができて、バッチ式
の膜厚均一性を向上させることができる。さらに処理温
度を下げることなく酸化速度を下げることができ、粘性
率低下に伴う応力緩和が期待でき、シリコン酸化膜の物
理的特性を向上させることができる。また、気密性が向
上するため、腐食性ガス、爆発性ガス等の有害ガスの漏
洩の危険性が少なく安全となる。さらに、絶対圧力計を
使用できる場合は、外気に左右されず安定した成膜が可
能となる。
H2 Oガス発生に加え、反応予備室を設けるようにした
ので、酸化初期時の酸化膜成長を制御することができる
と共に、反応室を減圧雰囲気としたのでガス導入側と排
気側の酸化種濃度差を縮小することができて、バッチ式
の膜厚均一性を向上させることができる。さらに処理温
度を下げることなく酸化速度を下げることができ、粘性
率低下に伴う応力緩和が期待でき、シリコン酸化膜の物
理的特性を向上させることができる。また、気密性が向
上するため、腐食性ガス、爆発性ガス等の有害ガスの漏
洩の危険性が少なく安全となる。さらに、絶対圧力計を
使用できる場合は、外気に左右されず安定した成膜が可
能となる。
【0028】さらに、この発明によれば、H2 Oガスの
希釈用酸素ラインを設けたことにより、H2 Oガスの分
圧を容易に下げることが可能となり、H2 Oガス濃度を
より広範囲に制御することができ、極薄シリコン熱酸化
膜の再現性、制御性をより向上させることができる。
希釈用酸素ラインを設けたことにより、H2 Oガスの分
圧を容易に下げることが可能となり、H2 Oガス濃度を
より広範囲に制御することができ、極薄シリコン熱酸化
膜の再現性、制御性をより向上させることができる。
【図1】発明の実施の形態に係る極薄シリコン熱酸化膜
の形成装置の構成を示す概略図である。
の形成装置の構成を示す概略図である。
【図2】発明の実施の形態におけるH2 Oガス発生装置
の構成を示す概略図である。
の構成を示す概略図である。
【図3】従来の大気圧雰囲気におけるシリコン酸化膜生
成装置の構成を示す概略図である。
成装置の構成を示す概略図である。
【図4】従来のH2 Oガス発生装置の構成を示す概略図
である。
である。
1 ヒータ 2 反応室 3 ウェーハ 19 真空排気装置 23 ボート 24 H2 Oガス発生装置 25 スロー排気ライン 26 メイン排気ライン 27 余剰ガス排気ライン 30 触媒反応炉 31 水素検知器 32 希釈酸素ライン
Claims (3)
- 【請求項1】 反応室において、酸素、H2 Oガスの酸
化種とウェーハを直接反応させてシリコン酸化膜を形成
する形成装置において、 前記反応室の前段に、水素ガスと酸素ガスからPt,N
iとの触媒反応によりH2 Oガスを得るためのH2 Oガ
ス発生装置を有することを特徴とするシリコン熱酸化膜
の形成装置。 - 【請求項2】 請求項1記載のシリコン熱酸化膜の形成
装置において、 前記ウェーハの搬送雰囲気を制御可能な反応予備室を有
し、かつ前記反応室を所望の真空度とすることが可能な
減圧機構を有することを特徴とするシリコン熱酸化膜の
形成装置。 - 【請求項3】 請求項2記載のシリコン熱酸化膜の形成
装置において、前記H2 Oガス発生装置により得られた
H2 Oガスを希釈する希釈用酸素ラインを有することを
特徴とするシリコン熱酸化膜の形成装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP202298A JPH11204511A (ja) | 1998-01-08 | 1998-01-08 | シリコン熱酸化膜の形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP202298A JPH11204511A (ja) | 1998-01-08 | 1998-01-08 | シリコン熱酸化膜の形成装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11204511A true JPH11204511A (ja) | 1999-07-30 |
Family
ID=11517716
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP202298A Withdrawn JPH11204511A (ja) | 1998-01-08 | 1998-01-08 | シリコン熱酸化膜の形成装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11204511A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7211295B2 (en) | 2000-05-29 | 2007-05-01 | Tokyo Electron Limited | Silicon dioxide film forming method |
US7534730B2 (en) | 2003-08-26 | 2009-05-19 | Hitachi Kokusai Electric In. | Producing method of semiconductor device and substrate processing apparatus |
US7700156B2 (en) | 2003-07-04 | 2010-04-20 | Tokyo Electron Limited | Method and apparatus for forming silicon oxide film |
DE10119741B4 (de) * | 2001-04-23 | 2012-01-19 | Mattson Thermal Products Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln von Halbleitersubstraten |
JP2016154234A (ja) * | 2015-02-20 | 2016-08-25 | 東京エレクトロン株式会社 | サブ10nmパターニングを実現するための材料プロセシング |
-
1998
- 1998-01-08 JP JP202298A patent/JPH11204511A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7211295B2 (en) | 2000-05-29 | 2007-05-01 | Tokyo Electron Limited | Silicon dioxide film forming method |
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US7534730B2 (en) | 2003-08-26 | 2009-05-19 | Hitachi Kokusai Electric In. | Producing method of semiconductor device and substrate processing apparatus |
US7871938B2 (en) | 2003-08-26 | 2011-01-18 | Hitachi Kokusai Electric Inc. | Producing method of semiconductor device and substrate processing apparatus |
US8084369B2 (en) | 2003-08-26 | 2011-12-27 | Hitachi Kokusai Electric, Inc. | Producing method of semiconductor device and substrate processing apparatus |
JP2016154234A (ja) * | 2015-02-20 | 2016-08-25 | 東京エレクトロン株式会社 | サブ10nmパターニングを実現するための材料プロセシング |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050405 |