JP5211464B2 - 被処理体の酸化装置 - Google Patents
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Description
本発明は、半導体ウエハ等の被処理体の表面に対して酸化処理を施す被処理体の酸化装置に関する。
一般に、半導体集積回路を製造するためにはシリコン基板等よりなる半導体ウエハに対して、成膜処理、エッチング処理、酸化処理、拡散処理、改質処理等の各種の処理が行なわれる。上記各種の処理の中で、例えば酸化処理を例にとれば、この酸化処理は、単結晶或いはポリシリコン膜の表面等を酸化する場合、酸化膜を更に増膜する場合、窒化膜、金属膜を酸化処理する場合等が知られており、特に、ゲート酸化膜やキャパシタ等の絶縁膜を形成する時に主に用いられる。
この酸化処理を行なう方法には、圧力の観点からは、略大気圧と同等の雰囲気下の処理容器内で行なう常圧酸化処理方法と真空雰囲気下の処理容器内で行なう減圧酸化処理方法とがあり、また、酸化に使用するガス種の観点からは、例えば水素と酸素とを外部燃焼装置にて燃焼させることによって水蒸気を発生させてこの水蒸気を用いて酸化を行なうウェット酸化処理方法（例えば特許文献１等）と、オゾンのみ、或いは酸素のみを処理容器内へ流すなどして水蒸気を用いないで酸化を行なうドライ酸化処理方法（例えば特許文献２等）とが存在する。
そして、絶縁膜としては耐圧性、耐腐食性、信頼性等の膜質特性を考慮すると、一般的には、ドライ酸化処理により形成された物よりも、ウェット酸化処理により形成された物の方が比較的優れている。また、形成される酸化膜（絶縁膜）の成膜レートやウエハ面内の均一性の観点からは、一般的には、常圧のウェット酸化処理により形成された物は、酸化レートは大きいが、膜厚の面内均一性に劣り、減圧のウェット酸化処理により形成された物は、逆に酸化レートは小さいが膜厚の面内均一性に優れている、という特性を有している。
従来にあっては、半導体集積回路のデザインルールがそれ程厳しくなかったことから、酸化膜が適用される用途やプロセス条件、装置コスト等を適宜勘案して、上述したような種々の酸化方法が用いられていた。しかしながら、最近のように線幅や膜厚がより小さくなってデザインルールが厳しくなると、それに従って、膜質の特性や膜厚の面内均一性等がより高いものが要求されるようになってきており、従来の酸化処理方法では、この要求に十分に対応することができない、といった問題が発生してきた。
そこで、最近にあっては、Ｈ２ ガスとＯ２ ガスとを処理容器内へ個別に導入し、両ガスを処理容器内で反応させて水蒸気等を発生させ、これによりウエハ表面を酸化するようにした酸化装置が提案されている（特許文献３〜６）。
例えば特許文献３、５、６等においては、Ｈ２ ガスとＯ２ ガスとを１Ｔｏｒｒ程度の低い圧力下で、且つ酸化膜を形成するには比較的低温で、例えば９００℃以下で反応させて酸素活性種と水酸基活性種を発生させ、これによりウエハ表面を酸化して、例えばシリコン酸化膜を形成するようにした技術が提案されている。
例えば特許文献３、５、６等においては、Ｈ２ ガスとＯ２ ガスとを１Ｔｏｒｒ程度の低い圧力下で、且つ酸化膜を形成するには比較的低温で、例えば９００℃以下で反応させて酸素活性種と水酸基活性種を発生させ、これによりウエハ表面を酸化して、例えばシリコン酸化膜を形成するようにした技術が提案されている。
図１２は従来の被処理体の酸化装置の一例を示す断面図である。この酸化装置は、石英筒よりなる有天井の円筒体状の処理容器２を有しており、この中に石英製のウエハボート４が設けられる。このウエハボート４には、所定のピッチで複数枚、例えば２５〜１５０枚程度の半導体ウエハＷが多段に支持されている。このウエハボート４は保温筒６上に支持されて、図示しないボートエレベータによって処理容器２の下方側より昇降させて処理容器２内を挿脱可能に収容される。また、処理容器２の下端開口部は、上記ボートエレベータによって昇降される蓋部８によって気密に閉じられる。
また処理容器２の下部には、酸素ガスを導入するガスノズル１０と水素ガスを導入するガスノズル１２とがそれぞれ設けられると共に、容器天井部には処理容器２内の雰囲気を排気する排気口１４が設けられており、各容器の雰囲気を真空ポンプ１６により真空引きできるようになっている。上記酸素用のガスノズル１０は、その先端部が容器内の底部まで延びており、先端部に形成したガス噴射孔１０Ａから酸素をマスフローコントローラ１０Ｂにより流量制御しつつ導入することにより、処理容器２内のガス流の上流側に酸素を供給するようになっている。
また同様に、水素用のガスノズル１２もその先端部が容器内の底部まで延びており、先端部に形成したガスの噴射孔１２Ａから水素をマスフローコントローラ１２Ｂにより流量制御しつつ導入することにより、処理容器２内のガス流の上流側に水素を供給するようになっている。また処理容器２の周囲には、筒体状の加熱ヒータ１８が設けられており、ウエハＷを所定の温度に加熱するようになっている。
これにより、処理容器２内へ導入されたＨ２ ガスとＯ２ ガスとを１Ｔｏｒｒ程度の低い圧力下にて燃焼反応させて酸素活性種と水酸基活性種とを発生させて、ウエハ表面を酸化させるようになっている。また従来の被処理体の酸化装置としては、図１３に示すような構造の酸化装置も知られている。すなわち、図１３に示す酸化装置では、ガスが下流側へ流れるに従って不足気味となるＨ２ ガスを、その都度補うようにしている。具体的には、水素用に複数本、例えば５本のガスノズル１２、２０、２２、２４、２６を設けている。
上記水素用の各ガスノズル１２、２０、２２、２４、２６はＬ字状になされて、処理容器２内の高さ方向の異なるゾーンに位置させるようにその長さをそれぞれ異ならせており、各ノズルの先端部にガス噴射孔１２Ａ、２０Ａ、２２Ａ、２４Ａ、２６Ａをそれぞれ設けている。そして、この水素用の各ガスノズル１２、２０、２２、２４、２６は、個別に設けたマスフローコントローラ１２Ｂ、２０Ｂ、２２Ｂ、２４Ｂ、２６Ｂによりそれぞれガス流量を制御しつつ水素を導入できるようになっている。すなわち、ここでは処理容器２内のウエハ収容領域を５つのゾーン２８Ａ〜２８Ｅに区画してそれぞれのゾーン２８Ａ〜２８Ｅに最適化されたガス流量のＨ２ ガスをそれぞれ導入できるようになっている。
ところで、上述のように、Ｈ２ ガスとＯ２ ガスとを低圧下で反応させてウエハ表面を酸化する酸化方法にあっては、反応によって発生した種々の活性種（以下「ラジカル」とも称す）は非常に反応性が高いことから、ウエハ表面に露出している結晶面の方位に関係なく酸化が行われるので、結晶の面方位依存性がなく、従って、ウエハ表面の凹凸パターンに関係なくその凹凸パターンの表面に沿って均一な膜厚の酸化膜を形成することができる、という利点を有する。
また上述のように発生した活性種の反応性が高いので、酸化し難い膜、すなわち耐酸化性の膜、例えばシリコン窒化膜等も酸化することができる、という利点を有する。
また上述のように発生した活性種の反応性が高いので、酸化し難い膜、すなわち耐酸化性の膜、例えばシリコン窒化膜等も酸化することができる、という利点を有する。
しかしながら、上述した利点に対して、酸化処理すべきウエハ表面のパターン面積や膜種や処理枚数等に応じて活性種の消費量は大きく変動するので、その変動量に応じて供給するガス流量等のプロセス条件を最適化しなければならない。このため、パターン面積や膜種等に応じて最適化されたガス流量等のプロセス条件等を予め求めておかなければならないが、この最適化されたガス流量等のプロセス条件を求めるための調整作業が非常に煩わしい、といった問題があった。
例えば図１３に示す酸化装置にあっては、Ｈ２ ガス用の各ガスノズル１２、２０〜２６からの供給量をそれぞれ個別に調整し、その調整された各ガス流量を流して実際に製品ウエハに対して酸化処理を行い、トライアンドエラーの操作を繰り返し行って最適値を求めている。このように、最適化されたガス流量のプロセス条件を求める調整作業が大変で煩わしいのみならず、最適値を求めたつもりでも十分な膜厚の面間及び面内均一性を得るのが困難である、といった問題があった。
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、被処理体の処理枚数や表面積や表面の膜種等が異なっても供給ガス量等を調整する必要がなく、しかも最適なプロセス条件を求めるための煩雑な調整作業を行う必要もなく、運用を容易にすることができる被処理体の酸化装置を提供することにある。
請求項１に係る発明は、被処理体に酸化処理を施すために真空引き可能になされた所定の長さの処理容器と、前記被処理体を所定のピッチで複数枚支持すると共に、前記処理容器内へ挿脱可能になされた支持手段と、前記被処理体を加熱するための加熱手段と、前記処理容器内の雰囲気を真空引きする真空排気系と、前記処理容器内に酸化性ガスを供給するための酸化性ガス供給系と、該酸化性ガス供給系とは別個に設けられて、前記処理容器内に還元性ガスを供給するための還元性ガス供給系とを有する被処理体の酸化装置において、前記酸化性ガス供給系は、前記処理容器の長さ方向に沿って配設されると共に、所定のピッチで複数のガス噴射孔が形成された酸化性ガスノズルを有し、前記還元性ガス供給系は、前記酸化性ガスノズルと並列させて設けられて所定のピッチで複数のガス噴射孔が形成された還元性ガスノズルを有し、前記酸化性ガスノズルと前記還元性ガスノズルの配設位置に対して対向する位置の容器側壁に、前記処理容器の長さ方向に沿って開口された排気口を有する排気口部を設けて該排気口部を前記真空排気系に連通させるようにし、前記処理容器内に供給された前記酸化性ガスと前記還元性ガスとを反応させることによって発生した酸素活性種と水酸基活性種とを用いて前記被処理体を酸化させるようにしたことを特徴とする被処理体の酸化装置である。
請求項３に係る発明は、被処理体に酸化処理を施すために真空引き可能になされた所定の長さの処理容器と、前記被処理体を所定のピッチで複数枚支持すると共に、前記処理容器内へ挿脱可能になされた支持手段と、前記被処理体を加熱するための加熱手段と、前記処理容器内の雰囲気を真空引きする真空排気系と、前記処理容器内に酸化性ガスを供給するための酸化性ガス供給系と、該酸化性ガス供給系とは別個に設けられて、前記処理容器内に還元性ガスを供給するための還元性ガス供給系とを有する被処理体の酸化装置において、前記酸化性ガス供給系は、前記処理容器の長さ方向に沿って配設されると共に、所定のピッチで複数のガス噴射孔が形成された酸化性ガスノズルを有し、前記還元性ガス供給系は、前記酸化性ガスノズルと並列させて設けられて所定のピッチで複数のガス噴射孔が形成された還元性ガスノズルを有し、前記酸化性ガスノズルと前記還元性ガスノズルの配設位置に対して対向する位置の容器側壁に、前記容器側壁の長さ方向に沿って配列されると共にその開口面積が、排気されるガスの流れ方向の下流側に行くに従って小さくなるように形成された複数の排気口を有する排気口部を設けて該排気口部を前記真空排気系に連通させるようにし、前記処理容器内に供給された前記酸化性ガスと前記還元性ガスとを反応させることによって発生した酸素活性種と水酸基活性種とを用いて前記被処理体を酸化させるようにしたことを特徴とする被処理体の酸化装置である。
請求項３に係る発明は、被処理体に酸化処理を施すために真空引き可能になされた所定の長さの処理容器と、前記被処理体を所定のピッチで複数枚支持すると共に、前記処理容器内へ挿脱可能になされた支持手段と、前記被処理体を加熱するための加熱手段と、前記処理容器内の雰囲気を真空引きする真空排気系と、前記処理容器内に酸化性ガスを供給するための酸化性ガス供給系と、該酸化性ガス供給系とは別個に設けられて、前記処理容器内に還元性ガスを供給するための還元性ガス供給系とを有する被処理体の酸化装置において、前記酸化性ガス供給系は、前記処理容器の長さ方向に沿って配設されると共に、所定のピッチで複数のガス噴射孔が形成された酸化性ガスノズルを有し、前記還元性ガス供給系は、前記酸化性ガスノズルと並列させて設けられて所定のピッチで複数のガス噴射孔が形成された還元性ガスノズルを有し、前記酸化性ガスノズルと前記還元性ガスノズルの配設位置に対して対向する位置の容器側壁に、前記容器側壁の長さ方向に沿って配列されると共にその開口面積が、排気されるガスの流れ方向の下流側に行くに従って小さくなるように形成された複数の排気口を有する排気口部を設けて該排気口部を前記真空排気系に連通させるようにし、前記処理容器内に供給された前記酸化性ガスと前記還元性ガスとを反応させることによって発生した酸素活性種と水酸基活性種とを用いて前記被処理体を酸化させるようにしたことを特徴とする被処理体の酸化装置である。
このように、処理容器の長さ方向に沿って配設された酸化性ガスノズルと還元性ガスノズルに設定のピッチでそれぞれ設けた複数のガス噴射孔から被処理体の表面に沿ってそれぞれ酸化性ガスや還元性ガスを供給し、処理容器の長さ方向に沿って設けた排気口部から処理容器内の雰囲気（ガス）を排気させつつ上記酸化性ガスと還元性ガスとを反応させることによって発生した酸素活性種と水酸基活性種とを用いて被処理体を酸化するようにしたので、被処理体の処理枚数や表面積や表面の膜種等が異なっても供給ガス量等を調整する必要がなく、しかも最適なプロセス条件を求めるための煩雑な調整作業を行う必要もなく、運用を容易にすることができる。また膜厚の面内均一性も向上させることができる。
この場合、例えば請求項４に記載したように、前記排気口部は、前記酸化性ガスノズルと前記還元性ガスノズルとを含む前記処理容器の断面半円弧とは反対側に位置する断面半円弧の領域に設けられる。
また例えば請求項５に記載したように、前記酸化性ガスノズルと前記還元性ガスノズルとは接近して並列に配置されている。
また例えば請求項６に記載したように、前記酸化性ガスノズルと前記還元性ガスノズルのガス噴射方向には、噴射された両ガスを混合させるガス混合室が設けられる。
また例えば請求項７に記載したように、前記酸化性ガスノズルと前記還元性ガスノズルとは所定の間隔だけ互いに離間させて配置されている。
また例えば請求項８に記載したように、前記酸化処理時の温度は４００〜１１００℃の範囲内である。
また例えば請求項９に記載したように、前記酸化処理時の圧力は５Ｔｏｒｒ（６６７Ｐａ）以下である。
また例えば請求項７に記載したように、前記酸化性ガスノズルと前記還元性ガスノズルとは所定の間隔だけ互いに離間させて配置されている。
また例えば請求項８に記載したように、前記酸化処理時の温度は４００〜１１００℃の範囲内である。
また例えば請求項９に記載したように、前記酸化処理時の圧力は５Ｔｏｒｒ（６６７Ｐａ）以下である。
また例えば請求項１０に記載したように、前記酸化性ガスはＯ２ とＯ３ とＮｘＯｙ（ｘ、ｙは整数）よりなる群から選択される１つ以上のガスを含み、前記還元性ガスはＨ２ とＮＨ３ とＣＨ４ とＨＣｌとＤ（重水素）とＤ２ とＮＤ３ とＣＤ４ とＤＣｌよりなる群から選択される１つ以上のガスを含む。
本発明の関連技術は、真空引き可能になされた所定の長さの処理容器内に、支持手段に所定のピッチで配列して支持された複数枚の被処理体を収容し、前記処理容器内に酸化性ガスと還元性ガスとを供給して前記被処理体の表面を酸化する酸化方法において、前記処理容器の長さ方向に沿って設けた複数のガス噴射孔から前記酸化性ガスと前記還元性ガスとを噴射すると共に、前記処理容器の容器側壁にその長さ方向に沿って設けた排気口部より前記処理容器内の雰囲気を真空排気し、前記両ガスを反応させることによって発生した酸素活性種と水酸基活性種とを有する雰囲気中で前記被処理体を酸化させるようにしたことを特徴とする酸化方法である。
本発明の他の関連技術は、被処理体に酸化処理を施すために真空引き可能になされた所定の長さの処理容器と、前記被処理体を所定のピッチで複数枚支持すると共に、前記処理容器内へ挿脱可能になされた支持手段と、前記被処理体を加熱するための加熱手段と、前記処理容器内の雰囲気を真空引きする真空排気系と、前記処理容器内に酸化性ガスを供給するための酸化性ガス供給系と、該酸化性ガス供給系とは別個に設けられて、前記処理容器内に還元性ガスを供給するための還元性ガス供給系とを有する被処理体の酸化装置であって、前記酸化性ガス供給系は、前記処理容器の長さ方向に沿って配設されると共に、所定のピッチで複数のガス噴射孔が形成された酸化性ガスノズルを有し、前記還元性ガス供給系は、前記処理容器内の長さ方向に沿って配設されると共に、所定のピッチで複数のガス噴射孔が形成された還元性ガスノズルを有し、前記処理容器の側壁に、前記処理容器の長さ方向に沿って排気口部を設けて該排気口部を前記真空排気系に連通させるようにした酸化装置を用いて前記被処理体を酸化するに際して、前記処理容器内に供給された前記酸化性ガスと前記還元性ガスとを反応させることによって発生した酸素活性種と水酸基活性種とを用いて前記被処理体を酸化させるように前記酸化装置を制御するプログラムを記憶することを特徴とする記憶媒体である。
本発明に係る被処理体の酸化装置によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
処理容器の長さ方向に沿って配設された酸化性ガスノズルと還元性ガスノズルに設定のピッチでそれぞれ設けた複数のガス噴射孔から被処理体の表面に沿ってそれぞれ酸化性ガスや還元性ガスを供給し、処理容器の長さ方向に沿って設けた排気口部から処理容器内の雰囲気（ガス）を排気させつつ上記酸化性ガスと還元性ガスとを反応させることによって発生した酸素活性種と水酸基活性種とを用いて被処理体を酸化するようにしたので、被処理体の処理枚数や表面積や表面の膜種等が異なっても供給ガス量等を調整する必要がなく、しかも最適なプロセス条件を求めるための煩雑な調整作業を行う必要もなく、運用を容易にすることができる。また膜厚の面内均一性も向上させることができる。
処理容器の長さ方向に沿って配設された酸化性ガスノズルと還元性ガスノズルに設定のピッチでそれぞれ設けた複数のガス噴射孔から被処理体の表面に沿ってそれぞれ酸化性ガスや還元性ガスを供給し、処理容器の長さ方向に沿って設けた排気口部から処理容器内の雰囲気（ガス）を排気させつつ上記酸化性ガスと還元性ガスとを反応させることによって発生した酸素活性種と水酸基活性種とを用いて被処理体を酸化するようにしたので、被処理体の処理枚数や表面積や表面の膜種等が異なっても供給ガス量等を調整する必要がなく、しかも最適なプロセス条件を求めるための煩雑な調整作業を行う必要もなく、運用を容易にすることができる。また膜厚の面内均一性も向上させることができる。
以下に、本発明に係る被処理体の酸化装置の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
図１は本発明の係る被処理体の酸化装置の一例を示す縦断面構成図、図２は酸化装置（加熱手段は省略）を示す横断面構成図、図３は排気口部を示す平面図である。
図１は本発明の係る被処理体の酸化装置の一例を示す縦断面構成図、図２は酸化装置（加熱手段は省略）を示す横断面構成図、図３は排気口部を示す平面図である。
図示するように、この被処理体の酸化装置３２は、下端が開口された有天井の円筒体状の処理容器３４を有している。この処理容器３４の全体は、例えば石英により形成されており、この処理容器３４内の天井には、石英製の天井板３６が設けられて封止されている。また、この処理容器３４の下端開口部には、例えばステンレススチールにより円筒体状に成形されたマニホールド３８がＯリング等のシール部材４０を介して連結されている。
上記処理容器３４の下端は、上記マニホールド３８によって支持されており、このマニホールド３８の下方より多数枚の被処理体としての半導体ウエハＷを所定のピッチで多段に載置した支持手段としての石英製のウエハボート４２が昇降可能に挿脱自在になされている。本実施例の場合において、このウエハボート４２の支柱４２Ａには、例えば５０〜２００枚程度の直径が３００ｍｍのウエハＷを略等ピッチで多段に支持できるようになっている。
このウエハボート４２は、石英製の保温筒４４を介してテーブル４６上に載置されており、このテーブル４６は、マニホールド３８の下端開口部を開閉する例えばステンレススチール製の蓋部４８を貫通する回転軸５０上に支持される。
そして、この回転軸５０の貫通部には、例えば磁性流体シール５２が介設され、この回転軸５０を気密にシールしつつ回転可能に支持している。また、蓋部４８の周辺部とマニホールド３８の下端部には、例えばＯリング等よりなるシール部材５４が介設されており、処理容器３４内のシール性を保持している。
そして、この回転軸５０の貫通部には、例えば磁性流体シール５２が介設され、この回転軸５０を気密にシールしつつ回転可能に支持している。また、蓋部４８の周辺部とマニホールド３８の下端部には、例えばＯリング等よりなるシール部材５４が介設されており、処理容器３４内のシール性を保持している。
上記した回転軸５０は、例えばボートエレベータ等の昇降機構（図示せず）に支持されたアーム５６の先端に取り付けられており、ウエハボート４２及び蓋部４８等を一体的に昇降して処理容器３４内へ挿脱できるようになされている。尚、上記マニホールド３８を用いないで、この部分を処理容器３４と一体化された石英で形成するようにしてもよい。
このマニホールド３８には、処理容器３４内の方へ酸化性ガスとして例えばＯ２ ガスを供給する酸化性ガス供給系５８と、還元性ガスとして例えばＨ２ ガスを供給する還元性ガス供給系６０とが設けられる。尚、図示されないが、パージガス或いは希釈ガスとして不活性ガス、例えばＮ２ ガスを供給するパージガス供給系も設けられる。具体的には、上記酸化性ガス供給系５８は、上記マニホールド３８の側壁を内側へ貫通して上方向へ屈曲されて延びる石英管よりなる酸化性ガスノズル６２を有している。この酸化性ガスノズル６２には、その長さ方向に沿って複数（多数）のガス噴射孔６２Ａが所定の間隔を隔てて形成されており、各ガス噴射孔６２Ａから水平方向に向けて略均一に酸化性ガスであるＯ２ ガスを噴射できるようになっている。
また同様に上記還元性ガス供給系６０も、上記マニホールド３８の側壁を内側へ貫通して上方向へ屈曲されて延びる石英管よりなる還元性ガスノズル６４を有している。上記還元性ガスノズル６４には、その長さ方向に沿って複数（多数）のガス噴射孔６４Ａが所定の間隔を隔てて形成されており、各ガス噴射孔６４Ａから水平方向に向けて略均一に還元性ガスであるＨ２ ガスを噴射できるようになっている。
上記各ノズル６２、６４には、それぞれのガス通路６６、６８が接続されている。そして、各ガス通路６６、６８には、それぞれ開閉弁６６Ａ、６８Ａ及びマスフローコントローラのような流量制御器６６Ｂ、６８Ｂが介設されており、Ｏ２ ガス及び、Ｈ２ ガスをそれぞれ流量制御しつつ供給できるようになっている。
そして、上記処理容器３４の側壁の一部には、その高さ方向に沿ってノズル収容空間７０が形成されている。具体的には、このノズル収容空間７０は、図２にも示すように上記処理容器３４の側壁を上下方向に沿って所定の幅で削りとることによって上下に細長い開口７２を形成し、この開口７２をその外側より覆うようにして断面凹部状になされた上下に細長い例えば石英製の収容空間区画壁７４を容器外壁に気密に溶接接合することにより形成されている。
これにより、この処理容器３４の側壁の一部を凹部状に外側へ窪ませることにより一側が処理容器３４内へ開口されて連通されたノズル収容空間７０が一体的に形成されることになる。上記開口７２は、ウエハボート４２に保持されている全てのウエハＷを高さ方向においてカバーできるように上下方向に十分に長く形成されている。
そして、上記処理容器３４内を上方向に延びていく酸化性ガスノズル６２と還元性ガスノズル６４は、共に途中で処理容器３４の半径方向外方へ屈曲されて、上記ノズル収容空間７０内の一番奥（処理容器３４の中心より一番離れた部分）に位置され、この一番奥の部分に沿って上方に向けて起立させて設けられている。そして、上記両ノズル６２、６４は、途中で屈曲されており、このノズル収容空間７０内に、図２に示すように容器周方向に並列された状態で配置されている。
尚、図１においては、理解を容易にするために上記両ノズル６２、６４を容器半径方向へ並べた状態で示している。そして、このノズル収容空間７０に対向する処理容器３４の反対側の容器側壁、すなわち両ノズル６２、６４の配置位置に対して対向する位置の容器側壁には、この処理容器３４内の雰囲気を排気する排気口部７４が設けられている。具体的には、この排気口部７４は、例えば図３に示すように、容器側壁を例えば所定の幅で上下方向へ削り取ることによって細長い長方形状の開口を形成し、この開口を排気口７６とすることで形成されている。
一方、上記排気口部７４には、これを覆うようにして石英よりなる断面コ字状に成形された排気口カバー部材７８が溶接により取り付けられている。この排気口カバー部材７８は、上記処理容器３４の側壁に沿って上方に延びており、処理容器３４の上方のガス出口８０につながっている。そして、この処理容器３４の外周を囲むようにしてこの処理容器３４及びこの内部のウエハＷを加熱する筒体状の加熱手段８２が設けられている。
そして、上記ガス出口８０には、真空排気系８４が接続されている。この真空排気系８４は、上記ガス出口８０に連結された排気通路８６を有しており、この排気通路８６の途中には、その上流側より下流側に向けて圧力制御弁８８や真空ポンプ９０等が順次介設されており、上記処理容器３４内を真空引きできるようになっている。
そして、上記各ガスの供給、供給停止、ガス流量の制御及び弁開度（全閉、全開を含む）等は例えばマイクロコンピュータ等よりなる制御手段９２により行われる。そして、この制御手段９２は、この酸化装置３２の全体の動作も制御することになる。またこの制御手段９２は、上記した装置全体の動作を制御するためのプログラムを記憶する例えばフレキシブルディスク、フラッシュメモリ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、ハードディスク等の記憶媒体９４を有している。
次に、以上のように構成された酸化装置３２を用いて行なわれる酸化方法について説明する。
まず、例えばシリコンウエハや表面に酸化膜、金属膜、窒化膜等が形成されている基板等よりなる半導体ウエハＷがアンロード状態で酸化装置３２が待機状態の時には、処理容器３４はプロセス温度より低い温度に維持されており、常温の多数枚、例えば１００枚のウエハＷが載置された状態のウエハボート４２をホットウォール状態になされた処理容器３４内にその下方より上昇させてロードし、蓋部４８で処理容器３４の下端開口部を閉じることにより処理容器３４内を密閉する。
まず、例えばシリコンウエハや表面に酸化膜、金属膜、窒化膜等が形成されている基板等よりなる半導体ウエハＷがアンロード状態で酸化装置３２が待機状態の時には、処理容器３４はプロセス温度より低い温度に維持されており、常温の多数枚、例えば１００枚のウエハＷが載置された状態のウエハボート４２をホットウォール状態になされた処理容器３４内にその下方より上昇させてロードし、蓋部４８で処理容器３４の下端開口部を閉じることにより処理容器３４内を密閉する。
そして、処理容器３４内を真空引きして所定のプロセス圧力に維持すると共に、加熱手段８２への供給電力を増大させることにより、ウエハ温度を上昇させて酸化処理用のプロセス温度まで昇温して安定させ、その後、酸化処理を行なうに必要とされる所定の処理ガス、すなわちここではＯ２ ガスとＨ２ ガスとを流量制御しつつ各ガス供給系５８、６０の酸化性ガスノズル６２及び還元性ガスノズル６４からそれぞれ処理容器３４内へ供給する。
すなわち酸化性ガスノズル６２及び還元性ガスノズル６４に設けた各ガス噴射孔６２Ａ、６４Ａからは、それぞれＯ２ ガス及びＨ２ ガスが水平方向へ向けて噴射される。この場合、各ガス噴射孔６２Ａ、６４Ａは各上下に隣り合って支持されるウエハＷ間に対応するようなピッチで設けるのが好ましい。
この両ガスは、処理容器３４内を上下に配置されたウエハＷ間を水平方向へ拡散しつつ流れ、真空雰囲気下にて反応して水酸基活性種と酸素活性種とが発生し、この雰囲気が回転しているウエハボート４２に収容されているウエハＷと接触してウエハ表面に対して酸化処理が施されることになる。これにより、例えばシリコンの表面が酸化されてＳｉＯ２ の酸化膜が形成されたり、或いは金属膜や窒化膜等が酸化されることになる。そして、この処理ガス、或いは反応により生成したガスは処理容器３４の反対側の側壁の排気口７６から真空排気系８４により系外へ排気されることになる。この時のガス流量は、処理容器３４の大きさにもよるが、例えばＯ２ ガスは例えば１０〜３００００ｓｃｃｍの範囲内、Ｈ２ ガスは１〜１０００００ｓｃｃｍの範囲内、好ましくは５００〜１００００ｓｃｃｍの範囲内である。
上記酸化処理の具体的な流れは、処理容器３４内へ別々に導入されたＯ２ ガスとＨ２ ガスは、ホットウォール状態となった処理容器３４内のウエハＷ間を水平方向へ流れつつ水素の燃焼反応を介して酸素活性種（Ｏ＊）と水酸基活性種（ＯＨ＊）とを主体とする雰囲気が形成されて、これらの活性種によってウエハＷのシリコンの表面が酸化される。
この時のプロセス条件は、ウエハ温度が４５０〜１１００℃の範囲内で、例えば７５０℃、圧力は６７７Ｐａ（５Ｔｏｒｒ）以下で、例えば４６．６Ｐａ（０．３５Ｔｏｒｒ）である。また、処理時間は形成すべき膜厚による。またプロセス温度が４５０℃よりも低いと、上記した活性種（ラジカル）が十分に発生せず、またプロセス温度が１１００℃よりも高いと、処理容器３４やウエハボート４２等の耐熱温度を越えてしまい、安全な処理ができなくなってしまう。またプロセス圧力が５Ｔｏｒｒよりも大きいと、上記した活性種が十分に発生しなくなってしまう。この時のプロセス圧力は、好ましくは３．５Ｔｏｒｒ以下、より好ましくは１Ｔｏｒｒ以下である。
前述したように、従来の酸化装置では、ウエハ表面積の大小に応じた最適なガス流量を求めるための調整作業がトライアンドエラー方式で行わなければならず、非常に煩わしかったが、このように、本発明の酸化装置によれば、処理容器３４の長さ方向に沿って配設された酸化性ガスノズル６２と還元性ガスノズル６４に設定のピッチでそれぞれ設けた複数のガス噴射孔６２Ａ、６４Ａから半導体ウエハＷの表面に沿ってそれぞれ酸化性ガスや還元性ガスを供給し、処理容器３４の長さ方向に沿って設けた排気口部７４から処理容器３４内の雰囲気（ガス）を排気させつつ上記酸化性ガスと還元性ガスとを反応させることによって発生した酸素活性種と水酸基活性種とを用いてウエハＷを酸化するようにしたので、ウエハＷの処理枚数や表面積や表面の膜種等が異なっても供給ガス量等を調整する必要がなく、しかも最適なプロセス条件を求めるための煩雑な調整作業を行う必要もなく、運用を容易にすることができる。また膜厚の面内均一性も向上させることができる。
＜成膜レート（膜厚）の検討＞
次に本発明の酸化装置について成膜レート（膜厚）の検討を行ったので、その評価結果について説明する。ここでは、比較のために図１２に示した従来の酸化装置で同様に行った時の結果を比較例として示す。図４は本発明の酸化装置と従来の酸化装置を用いて酸化処理を行った時の水素濃度（［Ｈ２ ／（Ｈ２ ＋Ｏ２ ）］×１００）［％］に対する成膜レート（膜厚）の依存性を示すグラフである。酸化条件に関して、本発明装置では、プロセス温度が７５０℃、プロセス圧力が０．３５Ｔｏｒｒ、Ｏ２ の流量が２ｓｌｍ（固定）である。また従来装置では、プロセス温度が８５０℃、プロセス圧力が０．４Ｔｏｒｒ、”Ｏ２ ＋Ｈ２ ”の流量が２．７ｓｌｍ（固定）である。そして、酸化時間は、共に３０分である。
次に本発明の酸化装置について成膜レート（膜厚）の検討を行ったので、その評価結果について説明する。ここでは、比較のために図１２に示した従来の酸化装置で同様に行った時の結果を比較例として示す。図４は本発明の酸化装置と従来の酸化装置を用いて酸化処理を行った時の水素濃度（［Ｈ２ ／（Ｈ２ ＋Ｏ２ ）］×１００）［％］に対する成膜レート（膜厚）の依存性を示すグラフである。酸化条件に関して、本発明装置では、プロセス温度が７５０℃、プロセス圧力が０．３５Ｔｏｒｒ、Ｏ２ の流量が２ｓｌｍ（固定）である。また従来装置では、プロセス温度が８５０℃、プロセス圧力が０．４Ｔｏｒｒ、”Ｏ２ ＋Ｈ２ ”の流量が２．７ｓｌｍ（固定）である。そして、酸化時間は、共に３０分である。
図４から明らかなように、両装置共に、水素濃度がゼロから上昇するに従って、膜厚も上昇し、共に、水素濃度が３０〜４５％程度のところで膜厚（成膜レート）がピークとなり、それ以降は、水素リッチとなって膜厚は次第に低下している。そして、膜厚がピーク値の近傍では、従来装置よりも本発明装置の方が膜厚が１０Å程度大きくし、本発明装置の方が成膜レートを高くできることを確認することができた。
特に本発明装置では、従来装置の場合よりも、プロセス温度が１００℃程度低くても、成膜レートは従来装置よりも大きく、本発明装置の優位性を確認することができた。
特に本発明装置では、従来装置の場合よりも、プロセス温度が１００℃程度低くても、成膜レートは従来装置よりも大きく、本発明装置の優位性を確認することができた。
＜膜厚の面内均一性の検討＞
次に本発明の酸化装置について膜厚の面内均一性の検討を行ったので、その評価結果について説明する。ここでは、比較のために図１２に示した従来の酸化装置で同様に行った時の結果を比較例として示す。図５は本発明の酸化装置と従来の酸化装置を用いて酸化処理を行った時の圧力に対する膜厚の面内均一性の依存性を示すグラフである。
酸化条件は、本発明装置は、プロセス温度が７５０℃、Ｈ２ の流量が１ｓｌｍ、Ｏ２ の流量が２ｓｌｍ、酸化時間が３０分である。また従来装置は、プロセス温度が９００℃、Ｈ２ の流量が０．９ｓｌｍ、Ｏ２ の流量が１．８ｓｌｍ、酸化時間が２０分である。
次に本発明の酸化装置について膜厚の面内均一性の検討を行ったので、その評価結果について説明する。ここでは、比較のために図１２に示した従来の酸化装置で同様に行った時の結果を比較例として示す。図５は本発明の酸化装置と従来の酸化装置を用いて酸化処理を行った時の圧力に対する膜厚の面内均一性の依存性を示すグラフである。
酸化条件は、本発明装置は、プロセス温度が７５０℃、Ｈ２ の流量が１ｓｌｍ、Ｏ２ の流量が２ｓｌｍ、酸化時間が３０分である。また従来装置は、プロセス温度が９００℃、Ｈ２ の流量が０．９ｓｌｍ、Ｏ２ の流量が１．８ｓｌｍ、酸化時間が２０分である。
図５から明らかなように、従来装置の場合には、プロセス圧力が上がるに従って膜厚の面内均一性も上昇して劣化しており、そして、３．５Ｔｏｒｒ程度でピークとなって、その後、逆に低下して良好になってきている。
これに対して、本発明装置の場合には、プロセス圧力が上がるに従って膜厚の面内均一性も上昇して劣化して行くが、当初は従来装置と同程度か、それよりも低くて良好であるが、３Ｔｏｒｒ程度を越えた当たりから急激に上昇して劣化しており、３．５Ｔｏｒｒ程度で従来装置よりも大きくなっている。
従って、プロセス圧力を３．５Ｔｏｒｒ以下に設定しておけば、膜厚の面内均一性を従来装置よりも向上できることを、確認することができた。
これに対して、本発明装置の場合には、プロセス圧力が上がるに従って膜厚の面内均一性も上昇して劣化して行くが、当初は従来装置と同程度か、それよりも低くて良好であるが、３Ｔｏｒｒ程度を越えた当たりから急激に上昇して劣化しており、３．５Ｔｏｒｒ程度で従来装置よりも大きくなっている。
従って、プロセス圧力を３．５Ｔｏｒｒ以下に設定しておけば、膜厚の面内均一性を従来装置よりも向上できることを、確認することができた。
＜ローディング効果の検討＞
次に本発明の酸化装置についてローディング効果の検討を行ったので、その評価結果について説明する。ここでローディング効果とは、ウエハ表面の大小（凹凸の有無によって表面積が変わる）やウエハ表面の種類等によって消費される活性種の量が大きく変動するが、この活性種の消費量の変動が膜厚に与える影響をローディング効果という。例えばウエハ表面に凹凸が多くて表面積が大きかったり、或いはウエハ表面が酸化し易いシリコンや金属が剥き出し状態になっている場合には活性種が多く消費され、逆にウエハ表面積が少なかったり、或いはウエハ表面が酸化し難い、例えばＳｉＯ２ 膜や窒化膜等に覆われている場合には、活性種の消費量は少なくなり、この活性種の消費量の変動が成膜レート（膜厚）に影響を与えてしまう。
次に本発明の酸化装置についてローディング効果の検討を行ったので、その評価結果について説明する。ここでローディング効果とは、ウエハ表面の大小（凹凸の有無によって表面積が変わる）やウエハ表面の種類等によって消費される活性種の量が大きく変動するが、この活性種の消費量の変動が膜厚に与える影響をローディング効果という。例えばウエハ表面に凹凸が多くて表面積が大きかったり、或いはウエハ表面が酸化し易いシリコンや金属が剥き出し状態になっている場合には活性種が多く消費され、逆にウエハ表面積が少なかったり、或いはウエハ表面が酸化し難い、例えばＳｉＯ２ 膜や窒化膜等に覆われている場合には、活性種の消費量は少なくなり、この活性種の消費量の変動が成膜レート（膜厚）に影響を与えてしまう。
ここでは、比較のために図１２に示した従来の酸化装置で同様に行った時の結果を比較例として示す。図６は本発明の酸化装置と従来の酸化装置を用いて酸化処理を行った時のローディング効果を示すグラフである。
酸化条件は、本発明装置は、プロセス温度が７５０℃、プロセス圧力が０．３５Ｔｏｒｒ、Ｈ２ の流量が０．２２２ｓｌｍ、Ｏ２ の流量が２ｓｌｍである。
また従来装置は、プロセス温度が７２５℃、プロセス圧力が０．３５Ｔｏｒｒ、Ｈ２ の流量が０．４５ｓｌｍ、Ｏ２ の流量が４．０５ｓｌｍである。そして、酸化時間は、共に３０分である。
酸化条件は、本発明装置は、プロセス温度が７５０℃、プロセス圧力が０．３５Ｔｏｒｒ、Ｈ２ の流量が０．２２２ｓｌｍ、Ｏ２ の流量が２ｓｌｍである。
また従来装置は、プロセス温度が７２５℃、プロセス圧力が０．３５Ｔｏｒｒ、Ｈ２ の流量が０．４５ｓｌｍ、Ｏ２ の流量が４．０５ｓｌｍである。そして、酸化時間は、共に３０分である。
ウエハ位置はウエハボート４２の高さ方向を５つに区画して下端部側をＢＴＭ（ボトム）として上端部側をＴＯＰ（ＴＯＰ）とし、その間を３つの位置、すなわちＴ・Ｃ（トップセンタ）、ＣＴＲ（センタ）、Ｂ・Ｃ（ボトムセンタ）として、各ウエハ位置で膜厚を測定している。
図６中、曲線Ａ１、Ａ２は従来装置の特性を示し、曲線Ａ１は表面にＳｉＯ２ 膜の形成されたウエハをウエハボートに満載した時の特性を示し（各膜厚測定用の５箇所には表面にシリコンが剥き出しになされた測定用ウエハを載置している）、曲線Ａ２は表面にシリコンが剥き出しになされたウエハをウエハボートに満載した時の特性を示す（各膜厚測定用の５箇所には表面にシリコンが剥き出しになされた測定用ウエハを載置している）。
また曲線Ｂ１、Ｂ２は本発明装置の特性を示し、曲線Ｂ１は表面にＳｉＯ２ 膜の形成されたウエハをウエハボートに満載した時の特性を示し（各膜厚測定用の５箇所には表面にシリコンが剥き出しになされた測定用ウエハを載置している）、曲線Ｂ２は表面にシリコンが剥き出しになされたウエハをウエハボートに満載した時の特性を示す（各膜厚測定用の５箇所には表面にシリコンが剥き出しになされた測定用ウエハを載置している）。
図６に示すように、ここで重要な点は、ローディング効果がウエハボート４２の高さ方向において均等に表れるか否か、という点である。すなわち、従来装置の場合には曲線Ａ１、Ａ２に示すように、ウエハ位置が、ＢＴＭやＢ・Ｃのところでは膜厚差がほとんどゼロであるのに対して、ＴＯＰ側に行く程、両曲線Ａ１、Ａ２の膜厚差が次第に大きくなっており、ＴＯＰ側ではＨ１の膜厚差が生じている。このことは、ウエハの膜厚の面間均一性を高く維持するためには、ウエハの表面積や表面の種類が変わる毎にガス供給量等を大きく調整する煩雑な調整作業を必要とする、ということを意味する。
これに対して、本発明装置の場合には、曲線Ｂ１、Ｂ２に示すように、曲線Ｂ２は曲線Ｂ１に対してＨ２の膜厚差だけ略平行状態で落ち込んでいるだけであり、例えば平行移動したような状態となっている。
このことは、ウエハの表面積や表面の種類が変わっても、全てのウエハの膜厚が均等に薄く、或いは厚くなることを意味する。換言すれば、ローディング効果がウエハボートの長さ方向（ウエハの面間方向）において略均等に表れていることを意味する。従って、従来装置の場合に必要とされたウエハの膜厚の均一性を高く維持するためのガス供給量調整等の煩雑な調整作業を、本発明装置の場合には行う必要がないこと、或いは調整作業を行うにしても僅かで済ますことができる、ということを確認することができた。
このことは、ウエハの表面積や表面の種類が変わっても、全てのウエハの膜厚が均等に薄く、或いは厚くなることを意味する。換言すれば、ローディング効果がウエハボートの長さ方向（ウエハの面間方向）において略均等に表れていることを意味する。従って、従来装置の場合に必要とされたウエハの膜厚の均一性を高く維持するためのガス供給量調整等の煩雑な調整作業を、本発明装置の場合には行う必要がないこと、或いは調整作業を行うにしても僅かで済ますことができる、ということを確認することができた。
ここで上記図６に示すグラフの内容を別の角度から見て、上記ローディング効果について、より詳しく検討する。図７は図６におけるグラフを基にしてローディング効果（膜厚差）による膜厚差の変動を求めたグラフであり、曲線Ａ３は従来装置の特性であって”曲線Ａ２の値−曲線Ａ１の値”を示し、曲線Ｂ３は本発明装置の特性であって、”曲線Ｂ２の値−曲線Ｂ１の値”を示している。
図７に示すように、曲線Ａ３、Ｂ３は、共にＢＴＭ位置からＴＯＰ位置に向かうに従って上向きに傾斜しており、膜厚差（落ち込み量）が少しずつ大きくなっている。
ここで、図７における膜厚差、すなわち膜厚の落ち込み量の程度を検討するために、Ｂ・Ｃ位置における膜厚差（落ち込み量）を基準とした時の他の位置の膜厚の落ち込み率を求めた。この時のグラフを図８に示す。尚、位置ＢＴＭとＴＯＰはここでは省略している。
ここで、図７における膜厚差、すなわち膜厚の落ち込み量の程度を検討するために、Ｂ・Ｃ位置における膜厚差（落ち込み量）を基準とした時の他の位置の膜厚の落ち込み率を求めた。この時のグラフを図８に示す。尚、位置ＢＴＭとＴＯＰはここでは省略している。
図８中において、曲線Ａ４は従来装置を示し、曲線Ｂ４は本発明装置を示している。図８において、曲線Ａ４に示すように従来装置の場合は、Ｂ・Ｃ位置からＴ・Ｃ位置側へ行くに従って、膜厚の落ち込み率は２５７％まで達して非常に大きくなっている。このことは、前述したように、ガス供給量等を大きく調整する煩雑な調整作業が必要であることを意味する。
これに対して、曲線Ｂ４に示すように本発明装置の場合は、Ｂ・Ｃ位置からＴ・Ｃ位置側へ行っても膜厚の落ち込み率は高々１１９％であり、非常に少ない。このことは、前述したように、ガス供給量等を調整する煩雑な調整作業をなくすことができるか、或いは調整作業を行うにしても僅かで済むことを意味する。
＜変形例＞
上記実施例にあっては、排気口部７４の排気口７６は、図３に示すように縦長の長方形状に形成されていたが、これに限定されず、種々の形状が適用できる。図９はこのような排気口の形状の変形例を示す図である。図９（Ａ）に示す排気口部７４では、排気口部７４の開口に例えば石英製の排気板１００を設け、この排気板１００に開口幅の異なる縦長の排気口７６Ａを設けて構成している。この場合、この排気口７６Ａの幅は、排気されるガスの流れ方向の下流側（図示例では上方）へ行くに従って次第に狭くなされており、各ウエハ間において横方向へ流れるガス流が、ウエハボート４２の上下間で可能な限り均一化できるようにしている。
上記実施例にあっては、排気口部７４の排気口７６は、図３に示すように縦長の長方形状に形成されていたが、これに限定されず、種々の形状が適用できる。図９はこのような排気口の形状の変形例を示す図である。図９（Ａ）に示す排気口部７４では、排気口部７４の開口に例えば石英製の排気板１００を設け、この排気板１００に開口幅の異なる縦長の排気口７６Ａを設けて構成している。この場合、この排気口７６Ａの幅は、排気されるガスの流れ方向の下流側（図示例では上方）へ行くに従って次第に狭くなされており、各ウエハ間において横方向へ流れるガス流が、ウエハボート４２の上下間で可能な限り均一化できるようにしている。
図９（Ｂ）に示す排気口部７４では、排気口部７４の開口に排気板１００を設け、この排気板１００に面積が同じ円形の複数（４個）の排気口７６Ｂを配列して設けている。
また図９（Ｃ）に示す排気口部７４では、排気口部７４の開口に排気板１００を設け、この排気板１００に面積の異なる円形の複数（５個）の排気口７６Ｃを配列して設けている。この場合、排気されるガスの流れ方向の下流側（図示例では上方）へ行くに従って次第に排気口７６Ｃの開口面積は小さくなされており、各ウエハ間において横方向へ流れるガス流が、ウエハボート４２の上下間で可能な限り均一化できるようにしている。
また図９（Ｃ）に示す排気口部７４では、排気口部７４の開口に排気板１００を設け、この排気板１００に面積の異なる円形の複数（５個）の排気口７６Ｃを配列して設けている。この場合、排気されるガスの流れ方向の下流側（図示例では上方）へ行くに従って次第に排気口７６Ｃの開口面積は小さくなされており、各ウエハ間において横方向へ流れるガス流が、ウエハボート４２の上下間で可能な限り均一化できるようにしている。
また図１及び図２に示す実施例にあっては、酸化性ガスノズル６２と還元性ガスノズル６４を収容するために容器側壁に収容空間区画壁７４により区画されたノズル収容空間７０を設けたが、これに限定されない。
図１０はガスノズルの配置位置の変形例を示す断面図である。処理容器３４の側壁とウエハＷの周縁部との間に十分なスペースが存在する場合には、図１０（Ａ）に示すように、前述したノズル収容空間７０（図２参照）を形成することなく、容器側壁とウエハ周縁部との間のスペースに上記両ガスノズル６２、６４を接近して並列させて配設するようにしてもよい。
また図１０（Ｂ）に示すように、上記２つのガスノズル６２、６４を、所定の間隔Ｌ１だけ離間させた状態で並列して配設するようにしてもよい。この場合、両ガスノズル６２、６４が含まれる処理容器３４の断面半円弧１０４Ａとは反対側に位置する断面半円弧１０４Ｂの領域に排気口部７４を配置するようにし、各ガスノズル６２、６４から噴射されるガス流が乱れを生ずることなく流れて排気口部７４から排気されるようにしている。この場合、好ましくは、両ガスノズル６２、６４を結ぶ線分を２等分するように直交する直線上に上記排気口部７４を位置させるのがよい。一般に、各ガスノズル６２、６４のガス噴射孔６２Ａ、６４Ａに接近した領域では噴射ガスの濃度が高いことから、当該ガスによる活性種の発生が抑制される傾向にあるので、図１０（Ａ）に示すように両ガスノズル６２、６４を互いに接近させて配置すると、上記活性種の発生抑制作用が相乗的に作用して膜厚に悪影響を与える恐れがある。そこで、図１０（Ｂ）に示すように、両ガスノズル６２、６４を、互いに影響を与えないようなある程度の間隔Ｌ１だけ離間させて配置すれば、上記した悪影響の相乗作用の発生を防止することができる。
また、逆に、上記２つのガスノズル６２、６４を図１１に示すように一体化するようにしてもよい。図１１はガスノズルの変形例を示す図であり、図１１（Ａ）はそのノズルの概略斜視図を示し、図１１（Ｂ）は断面図を示している。
図１１に示すように、ここでは２つのガスノズル６２、６４を接合して一体化している。図示例では各ガスノズル６２、６４の断面は矩形状になされているが、この形状は円形でもよく、その形状は特に限定されない。そして、両ガスノズル６２、６４のガス噴射孔６２Ａ、６４Ａのガス噴射方向側には、断面が例えば略半円弧状になされた石英製の区画壁１０６が溶接により接合されており、この区画壁１０６内にガス混合室１０８を形成している。
そして、この区画壁１０６に、その長さ方向に沿って所定のピッチでガス孔１１０が形成されており、上記両ガスノズル６２、６４のガス噴射孔６２Ａ、６４Ａから噴射されたＯ２ ガスとＨ２ ガスとを上記ガス混合室１０８内で混合し、この混合ガスをガス孔１１０からウエハＷ側に向けて噴射するようになっている。
このように、ガス混合室１０８を設けた場合には、Ｏ２ ガスとＨ２ ガスの両ガスの混合が促進されるので、その分、反応が加速されるので、より低いプロセス温度、例えば４００℃程度の低温でも酸化処理を行うことができる。
また上記実施例において、酸化性ガスとしてＯ２ ガスを用いた場合を例にとって説明したが、これに限定されず、酸化性ガスはＯ２ とＯ３ とＮｘＯｙ（ｘ、ｙは整数）よりなる群から選択される１つ以上のガスを含むことができる。尚、上記ＮｘＯｙとしては、ＮＯ、Ｎ２ Ｏ、ＮＯ２ 等が対応する。
また上記実施例において、酸化性ガスとしてＯ２ ガスを用いた場合を例にとって説明したが、これに限定されず、酸化性ガスはＯ２ とＯ３ とＮｘＯｙ（ｘ、ｙは整数）よりなる群から選択される１つ以上のガスを含むことができる。尚、上記ＮｘＯｙとしては、ＮＯ、Ｎ２ Ｏ、ＮＯ２ 等が対応する。
また、還元性ガスとしてＨ２ ガスを用いた場合を例にとって説明したが、これに限定されず、還元性ガスはＨ２ とＮＨ３ とＣＨ４ とＨＣｌとＤ（重水素）とＤ２ とＮＤ３ とＣＤ４ とＤＣｌよりなる群から選択される１つ以上のガスを含むことができる。
また、ここでは被処理体として半導体ウエハを例にとって説明したが、これに限定されず、ガラス基板、ＬＣＤ基板、セラミック基板等にも本発明を適用することができる。
また、ここでは被処理体として半導体ウエハを例にとって説明したが、これに限定されず、ガラス基板、ＬＣＤ基板、セラミック基板等にも本発明を適用することができる。
３２ 酸化装置
３４ 処理容器
４２ ウエハボート（支持手段）
５８ 酸化性ガス供給系
６０ 還元性ガス供給系
６２ 酸化性ガスノズル
６２Ａ ガス噴射孔
６４ 還元性ガスノズル
６４Ａ ガス噴射孔
７０ ノズル収容空間
７４ 排気口部
７６ 排気口
８２ 加熱手段
８４ 真空排気系
９２ 制御手段
９４ 記憶媒体
１０８ ガス混合室
Ｗ 半導体ウエハ（被処理体）
３４ 処理容器
４２ ウエハボート（支持手段）
５８ 酸化性ガス供給系
６０ 還元性ガス供給系
６２ 酸化性ガスノズル
６２Ａ ガス噴射孔
６４ 還元性ガスノズル
６４Ａ ガス噴射孔
７０ ノズル収容空間
７４ 排気口部
７６ 排気口
８２ 加熱手段
８４ 真空排気系
９２ 制御手段
９４ 記憶媒体
１０８ ガス混合室
Ｗ 半導体ウエハ（被処理体）
Claims (10)
- 被処理体に酸化処理を施すために真空引き可能になされた所定の長さの処理容器と、
前記被処理体を所定のピッチで複数枚支持すると共に、前記処理容器内へ挿脱可能になされた支持手段と、
前記被処理体を加熱するための加熱手段と、
前記処理容器内の雰囲気を真空引きする真空排気系と、
前記処理容器内に酸化性ガスを供給するための酸化性ガス供給系と、
該酸化性ガス供給系とは別個に設けられて、前記処理容器内に還元性ガスを供給するための還元性ガス供給系とを有する被処理体の酸化装置において、
前記酸化性ガス供給系は、前記処理容器の長さ方向に沿って配設されると共に、所定のピッチで複数のガス噴射孔が形成された酸化性ガスノズルを有し、前記還元性ガス供給系は、前記酸化性ガスノズルと並列させて設けられて所定のピッチで複数のガス噴射孔が形成された還元性ガスノズルを有し、
前記酸化性ガスノズルと前記還元性ガスノズルの配設位置に対して対向する位置の容器側壁に、前記処理容器の長さ方向に沿って開口された排気口を有する排気口部を設けて該排気口部を前記真空排気系に連通させるようにし、前記処理容器内に供給された前記酸化性ガスと前記還元性ガスとを反応させることによって発生した酸素活性種と水酸基活性種とを用いて前記被処理体を酸化させるようにしたことを特徴とする被処理体の酸化装置。 - 前記排気口の開口幅は、排気されるガスの流れ方向の下流側へ行くに従って狭くなされていることを特徴とする請求項１記載の被処理体の酸化装置。
- 被処理体に酸化処理を施すために真空引き可能になされた所定の長さの処理容器と、
前記被処理体を所定のピッチで複数枚支持すると共に、前記処理容器内へ挿脱可能になされた支持手段と、
前記被処理体を加熱するための加熱手段と、
前記処理容器内の雰囲気を真空引きする真空排気系と、
前記処理容器内に酸化性ガスを供給するための酸化性ガス供給系と、
該酸化性ガス供給系とは別個に設けられて、前記処理容器内に還元性ガスを供給するための還元性ガス供給系とを有する被処理体の酸化装置において、
前記酸化性ガス供給系は、前記処理容器の長さ方向に沿って配設されると共に、所定のピッチで複数のガス噴射孔が形成された酸化性ガスノズルを有し、前記還元性ガス供給系は、前記酸化性ガスノズルと並列させて設けられて所定のピッチで複数のガス噴射孔が形成された還元性ガスノズルを有し、
前記酸化性ガスノズルと前記還元性ガスノズルの配設位置に対して対向する位置の容器側壁に、前記容器側壁の長さ方向に沿って配列されると共にその開口面積が、排気されるガスの流れ方向の下流側に行くに従って小さくなるように形成された複数の排気口を有する排気口部を設けて該排気口部を前記真空排気系に連通させるようにし、前記処理容器内に供給された前記酸化性ガスと前記還元性ガスとを反応させることによって発生した酸素活性種と水酸基活性種とを用いて前記被処理体を酸化させるようにしたことを特徴とする被処理体の酸化装置。 - 前記排気口部は、前記酸化性ガスノズルと前記還元性ガスノズルとを含む前記処理容器の断面半円弧とは反対側に位置する断面半円弧の領域に設けられることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の被処理体の酸化装置。
- 前記酸化性ガスノズルと前記還元性ガスノズルとは接近して並列に配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の被処理体の酸化装置。
- 前記酸化性ガスノズルと前記還元性ガスノズルのガス噴射方向には、噴射された両ガスを混合させるガス混合室が設けられることを特徴とする請求項５記載の被処理体の酸化装置。
- 前記酸化性ガスノズルと前記還元性ガスノズルとは所定の間隔だけ互いに離間させて配置されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の被処理体の酸化装置。
- 前記酸化処理時の温度は４００〜１１００℃の範囲内であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の被処理体の酸化装置。
- 前記酸化処理時の圧力は５Ｔｏｒｒ（６６７Ｐａ）以下であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の被処理体の酸化装置。
- 前記酸化性ガスはＯ２ とＯ３ とＮｘＯｙ（ｘ、ｙは整数）よりなる群から選択される１つ以上のガスを含み、前記還元性ガスはＨ２ とＮＨ３ とＣＨ４ とＨＣｌとＤ（重水素）とＤ２ とＮＤ３ とＣＤ４ とＤＣｌよりなる群から選択される１つ以上のガスを含むことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の被処理体の酸化装置。
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