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
- Publication number
- 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
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- oxide film
- reaction chamber
- forming
- oxygen
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Landscapes
- Formation Of Insulating Films (AREA)
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 |
| DE10119741B4 (de) * | 2001-04-23 | 2012-01-19 | Mattson Thermal Products Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Behandeln von Halbleitersubstraten |
| US7700156B2 (en) | 2003-07-04 | 2010-04-20 | Tokyo Electron Limited | Method and apparatus for forming silicon oxide film |
| 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 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6074202A (en) | Apparatus for manufacturing a semiconductor material | |
| US20160169766A1 (en) | Leakage determining method, substrate processing apparatus and storage medium | |
| US5735961A (en) | Semiconductor fabricating apparatus, method for controlling oxygen concentration within load-lock chamber and method for generating native oxide | |
| TW495879B (en) | Oxidizing method and oxidation system | |
| KR101035635B1 (ko) | 기판 처리 장치 및 반도체 장치의 제조 방법 | |
| US6171104B1 (en) | Oxidation treatment method and apparatus | |
| US10533250B2 (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
| JP2004531079A (ja) | 酸化剤の分圧の制御による熱酸化プロセス制御 | |
| US20230144886A1 (en) | Method of manufacturing semiconductor device, method of managing parts, and recording medium | |
| JP3872952B2 (ja) | 熱処理装置及び熱処理方法 | |
| US7004012B2 (en) | Method of estimating thickness of oxide layer | |
| US20090064765A1 (en) | Method of Manufacturing Semiconductor Device | |
| JP2012054393A (ja) | 基板処理装置及び半導体装置の製造方法 | |
| JPH11204511A (ja) | シリコン熱酸化膜の形成装置 | |
| EP1357582B1 (en) | Heat-treating device | |
| JP4213331B2 (ja) | 有機金属気相成長方法及び有機金属気相成長装置 | |
| US11535931B2 (en) | Method of manufacturing semiconductor device, method of managing parts, and recording medium | |
| JP6895582B2 (ja) | 基板処理装置、半導体装置の製造方法及びプログラム | |
| US20230279551A1 (en) | Raw material supply system, substrate processing apparatus, and method of manufacturing semiconductor device | |
| US20220205089A1 (en) | Substrate Processing Apparatus, Substrate Processing Method, Method of Manufacturing Semiconductor Device and Non-transitory Computer-readable Recording Medium | |
| KR100538270B1 (ko) | 반도체장치 제조용 확산공정설비 | |
| CN116705650A (zh) | 原料供给***、基板处理装置以及半导体器件的制造方法 | |
| JPH10321636A (ja) | 固体製造装置 | |
| KR20040043410A (ko) | 중압 화학 기상 증착 장치 | |
| JPH10163186A (ja) | 酸化装置 |
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 |