JP3173698B2 - 熱処理方法及びその装置 - Google Patents
熱処理方法及びその装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は熱処理方法及びその装置
に関する。
に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスは、ＤＲＡＭに代表され
るように集積度が増々高くなりつつあり、デバイスの構
造、製法に種々の工夫がなされている。例えばＤＲＡＭ
のキャパシタ絶縁膜については、トレンチのコーナの絶
縁耐圧を確保しながらプロセスの低温化を図るためにＳ
ｉＯ2 ／Ｓｉ3 Ｎ4 ／ＳｉＯ2 膜やＳｉＯ2 ／Ｓｉ3 Ｎ
4 膜といった多層膜が検討されている。
るように集積度が増々高くなりつつあり、デバイスの構
造、製法に種々の工夫がなされている。例えばＤＲＡＭ
のキャパシタ絶縁膜については、トレンチのコーナの絶
縁耐圧を確保しながらプロセスの低温化を図るためにＳ
ｉＯ2 ／Ｓｉ3 Ｎ4 ／ＳｉＯ2 膜やＳｉＯ2 ／Ｓｉ3 Ｎ
4 膜といった多層膜が検討されている。
【０００３】そしてデバイスについて高い信頼性を得る
ためには、薄膜の膜質改善が今まで以上に要求され、例
えばＳｉ3 Ｎ4 膜中に酸素が取り込まれると誘電率が低
下し、長期信頼性も劣化する。従ってこのような多層絶
縁膜を形成するにあたっては、炉内への空気の巻き込み
が少ない縦型熱処理装置を使用することが適している。
ためには、薄膜の膜質改善が今まで以上に要求され、例
えばＳｉ3 Ｎ4 膜中に酸素が取り込まれると誘電率が低
下し、長期信頼性も劣化する。従ってこのような多層絶
縁膜を形成するにあたっては、炉内への空気の巻き込み
が少ない縦型熱処理装置を使用することが適している。
【０００４】そこで従来では例えばＳｉＯ2 ／Ｓｉ3 Ｎ
4 膜を形成する場合、図４に示す工程が実施されてい
る。即ち半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）を一の
熱処理ステーションの減圧ＣＶＤ（Chemical Vapor Dep
osition)炉内に保持具に載せて搬入して、例えばＳｉＨ
2 Ｃｌ2 ガスとＮＨ3 ガスとを成膜ガスとして用い、炉
内を所定の真空度に維持してウエハの表面にＳｉ3 Ｎ4
膜を形成し、その後炉内からウエハを搬出して保持具か
ら取り出す。次いで別の熱処理ステーションまでウエハ
キャリアに収納して搬送し、酸化炉内に保持具に載せて
搬入し、例えば酸素ガスや、酸素ガスと塩化水素ガスと
の混合ガスなどにより常圧下でウエハの表面にＳｉＯ2
膜を形成し、その後炉内からウエハを搬出する。
4 膜を形成する場合、図４に示す工程が実施されてい
る。即ち半導体ウエハ（以下「ウエハ」という）を一の
熱処理ステーションの減圧ＣＶＤ（Chemical Vapor Dep
osition)炉内に保持具に載せて搬入して、例えばＳｉＨ
2 Ｃｌ2 ガスとＮＨ3 ガスとを成膜ガスとして用い、炉
内を所定の真空度に維持してウエハの表面にＳｉ3 Ｎ4
膜を形成し、その後炉内からウエハを搬出して保持具か
ら取り出す。次いで別の熱処理ステーションまでウエハ
キャリアに収納して搬送し、酸化炉内に保持具に載せて
搬入し、例えば酸素ガスや、酸素ガスと塩化水素ガスと
の混合ガスなどにより常圧下でウエハの表面にＳｉＯ2
膜を形成し、その後炉内からウエハを搬出する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述の方
法では、Ｓｉ3 Ｎ4 膜が形成されたウエハを減圧ＣＶＤ
炉から搬出して別の熱処理ステーションに搬送している
ためＳｉ3 Ｎ4 膜の上に自然酸化膜が形成されてしま
う。特に減圧ＣＶＤ炉内で成膜を行った後下端のキャッ
プを開いたときに大気の若干の巻き込みを避けられず、
高温下でＳｉ3 Ｎ4膜の表面が大気に接触するので不均
一な厚い自然酸化膜が形成され、次の酸化工程の前に洗
浄しても均一に除去することは困難である。また酸化炉
の下でウエハを保持具に移載するときにも可成り高い温
度下でウエハが大気にさらされるため自然酸化膜の成長
が促進され、この状態のまま酸化炉内で所定のＳｉＯ2
膜が形成される。従って多層絶縁膜の中に膜質の悪い酸
化膜が取り込まれるためデバイス例えばＤＲＡＭの信頼
性が低くなる。
法では、Ｓｉ3 Ｎ4 膜が形成されたウエハを減圧ＣＶＤ
炉から搬出して別の熱処理ステーションに搬送している
ためＳｉ3 Ｎ4 膜の上に自然酸化膜が形成されてしま
う。特に減圧ＣＶＤ炉内で成膜を行った後下端のキャッ
プを開いたときに大気の若干の巻き込みを避けられず、
高温下でＳｉ3 Ｎ4膜の表面が大気に接触するので不均
一な厚い自然酸化膜が形成され、次の酸化工程の前に洗
浄しても均一に除去することは困難である。また酸化炉
の下でウエハを保持具に移載するときにも可成り高い温
度下でウエハが大気にさらされるため自然酸化膜の成長
が促進され、この状態のまま酸化炉内で所定のＳｉＯ2
膜が形成される。従って多層絶縁膜の中に膜質の悪い酸
化膜が取り込まれるためデバイス例えばＤＲＡＭの信頼
性が低くなる。
【０００６】更に減圧ＣＶＤ炉からウエハを搬出し、キ
ャリアに収納して別の熱処理ステーションまで搬送し、
酸化炉内に搬入する間のウエハの移載の回数が多いため
パーティクルが付着しやすく、上述の多層絶縁膜は非常
に薄くて今後ＤＲＡＭの高集積化に伴って一層薄くなる
状況にあることからわずかなパーティクルの付着であっ
ても絶縁膜の性能を悪化させる。以上述べた問題点は、
ＳｉＯ2 膜の上にＳｉ3 Ｎ4 膜を形成する場合にも同様
である。
ャリアに収納して別の熱処理ステーションまで搬送し、
酸化炉内に搬入する間のウエハの移載の回数が多いため
パーティクルが付着しやすく、上述の多層絶縁膜は非常
に薄くて今後ＤＲＡＭの高集積化に伴って一層薄くなる
状況にあることからわずかなパーティクルの付着であっ
ても絶縁膜の性能を悪化させる。以上述べた問題点は、
ＳｉＯ2 膜の上にＳｉ3 Ｎ4 膜を形成する場合にも同様
である。
【０００７】こうしたことから従来の熱処理方法ではＳ
ｉＯ2 ／Ｓｉ3 Ｎ4 膜やＳｉＯ2 ／Ｓｉ3 Ｎ4 ／ＳｉＯ
2 膜などにおいての膜質の良好な多層絶縁膜を得ること
が困難であり、ＤＲＡＭなどのデバイスの高集積化を阻
む一因となっている。
ｉＯ2 ／Ｓｉ3 Ｎ4 膜やＳｉＯ2 ／Ｓｉ3 Ｎ4 ／ＳｉＯ
2 膜などにおいての膜質の良好な多層絶縁膜を得ること
が困難であり、ＤＲＡＭなどのデバイスの高集積化を阻
む一因となっている。
【０００８】本発明は、このような事情のもとになされ
たものであり、その目的は、成膜処理と酸化または拡散
処理とのうちの一方の処理を行った後他方の処理を行う
場合に、薄膜中への自然酸化膜の介在やパーティクルな
どの不純物の混入を防止することのできる熱処理方法及
びその装置を提供することにある。
たものであり、その目的は、成膜処理と酸化または拡散
処理とのうちの一方の処理を行った後他方の処理を行う
場合に、薄膜中への自然酸化膜の介在やパーティクルな
どの不純物の混入を防止することのできる熱処理方法及
びその装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、内管
及び外管よりなる二重管構造の反応管を備えた縦型熱処
理装置を用いて被処理体を熱処理する方法において、内
管の内側に開口する第１のガス供給管と内管及び外管の
間に開口する第１の排気管とを用いて処理ガスを内管の
内側から外側に流し、減圧状態下で被処理体の表面に成
膜処理を行う第１の工程と、内管及び外管の間に開口す
る第２のガス供給管と内管の内側に開口する第２の排気
管とを用いて処理ガスを内管の外側から内側に流し、被
処理体の表面に酸化または拡散処理を行う第２の工程
と、を含むことを特徴とする。
及び外管よりなる二重管構造の反応管を備えた縦型熱処
理装置を用いて被処理体を熱処理する方法において、内
管の内側に開口する第１のガス供給管と内管及び外管の
間に開口する第１の排気管とを用いて処理ガスを内管の
内側から外側に流し、減圧状態下で被処理体の表面に成
膜処理を行う第１の工程と、内管及び外管の間に開口す
る第２のガス供給管と内管の内側に開口する第２の排気
管とを用いて処理ガスを内管の外側から内側に流し、被
処理体の表面に酸化または拡散処理を行う第２の工程
と、を含むことを特徴とする。
【００１０】請求項２の発明は、窒化シリコン膜を形成
する第１の工程の後、窒化シリコン膜の表面を酸化して
酸化シリコン膜を形成する第２の工程を行うことを特徴
とする。
する第１の工程の後、窒化シリコン膜の表面を酸化して
酸化シリコン膜を形成する第２の工程を行うことを特徴
とする。
【００１１】請求項３の発明は、複数の被処理体を保持
具に棚状に保持させ、内管及び外管よりなる二重管構造
の反応管内に搬入して熱処理を行なう縦型熱処理装置に
おいて、 内管の内側に各々開口する、成膜用のガスを供
給する第１のガス供給管及び第２の排気管と、 内管及び
外管の間に各々開口する、酸化処理または拡散処理用の
ガスを供給する第２のガス供給管及び真空排気用の第１
の排気管と、 第１のガス供給管により成膜用のガスを供
給しながら第１の排気管により真空排気する状態と第２
のガス供給管により酸化処理または拡散処理用のガスを
供給しながら第２の排気管により排気する状態との間で
ガスの流路を切り替えるための手段と、を備えたことを
特徴とする。この場合内管及び外管は、例えば筒状のマ
ニホ−ルドの上に、内管の内側領域と内管及び外管の間
の隙間とが区画されるように設けられ、第１及び第２の
ガス供給管と第１及び第２の排気管は前記マニホ−ルド
に接続される。
具に棚状に保持させ、内管及び外管よりなる二重管構造
の反応管内に搬入して熱処理を行なう縦型熱処理装置に
おいて、 内管の内側に各々開口する、成膜用のガスを供
給する第１のガス供給管及び第２の排気管と、 内管及び
外管の間に各々開口する、酸化処理または拡散処理用の
ガスを供給する第２のガス供給管及び真空排気用の第１
の排気管と、 第１のガス供給管により成膜用のガスを供
給しながら第１の排気管により真空排気する状態と第２
のガス供給管により酸化処理または拡散処理用のガスを
供給しながら第２の排気管により排気する状態との間で
ガスの流路を切り替えるための手段と、を備えたことを
特徴とする。この場合内管及び外管は、例えば筒状のマ
ニホ−ルドの上に、内管の内側領域と内管及び外管の間
の隙間とが区画されるように設けられ、第１及び第２の
ガス供給管と第１及び第２の排気管は前記マニホ−ルド
に接続される。
【００１２】
【作用】本発明によれば、共通の反応管を用いて成膜処
理と酸化、または拡散処理とを連続して行うことがで
き、これら処理の間に、被処理体の反応管に対するロー
ド、アンロードや被処理体の搬送工程を行わなくて済
む。従って例えば成膜された薄膜と酸化膜との間の自然
酸化膜の介在やパーティクルの混入を防止できる。そし
てＤＲＡＭなどに用いられる窒化シリコン膜と酸化シリ
コン膜とを積層した多層絶縁膜については、非常に良質
な薄膜が得られるのでデバイスの高集積化を図る上で有
効である。
理と酸化、または拡散処理とを連続して行うことがで
き、これら処理の間に、被処理体の反応管に対するロー
ド、アンロードや被処理体の搬送工程を行わなくて済
む。従って例えば成膜された薄膜と酸化膜との間の自然
酸化膜の介在やパーティクルの混入を防止できる。そし
てＤＲＡＭなどに用いられる窒化シリコン膜と酸化シリ
コン膜とを積層した多層絶縁膜については、非常に良質
な薄膜が得られるのでデバイスの高集積化を図る上で有
効である。
【００１３】
【実施例】図１は本発明方法を実施するための縦型熱処
理装置の一例を示す図である。図１中２は反応管であ
り、この反応管２は、両端が開口すると共に鉛直方向に
配設された耐熱材料例えば石英からなる内管２ａと、こ
の内管２ａを囲むように間隙を介して同心円状に配置さ
れた有底筒状の例えば石英からなる外管２ｂとを備えた
二重管構造として構成されている。
理装置の一例を示す図である。図１中２は反応管であ
り、この反応管２は、両端が開口すると共に鉛直方向に
配設された耐熱材料例えば石英からなる内管２ａと、こ
の内管２ａを囲むように間隙を介して同心円状に配置さ
れた有底筒状の例えば石英からなる外管２ｂとを備えた
二重管構造として構成されている。
【００１４】前記反応管２の外側には、断熱体２１の内
側に抵抗発熱線よりなるヒータ２２を取り付けて構成し
た加熱炉２３が反応管２を囲橈するように配設されてい
る。前記反応管２は、ベースプレート３０に固定された
マニホールド３に保持されており、このマニホールド３
は、例えばテフロンコ−ティングにより表面が耐食処理
されたステンレスにより構成されている。このマニホー
ルド３の下端開口部には、マニホールド３と同様の耐食
処理がされた例えばステンレスよりなるキャップ部３１
が開閉自在に設けられており、閉じたときにはＯリング
３２を介して開口部を気密封止する。
側に抵抗発熱線よりなるヒータ２２を取り付けて構成し
た加熱炉２３が反応管２を囲橈するように配設されてい
る。前記反応管２は、ベースプレート３０に固定された
マニホールド３に保持されており、このマニホールド３
は、例えばテフロンコ−ティングにより表面が耐食処理
されたステンレスにより構成されている。このマニホー
ルド３の下端開口部には、マニホールド３と同様の耐食
処理がされた例えばステンレスよりなるキャップ部３１
が開閉自在に設けられており、閉じたときにはＯリング
３２を介して開口部を気密封止する。
【００１５】このキャップ部３１は例えばホールネジに
より昇降されるボートエレベータ３３上に載置されてお
り、キャップ部３１の上には保温筒３４を介して例えば
石英よりなるウエハボート３５が載置されている。この
ウエハボート３５は多数枚のウエハＷを各々水平な状態
で上下に積層して保持するためのものである。
より昇降されるボートエレベータ３３上に載置されてお
り、キャップ部３１の上には保温筒３４を介して例えば
石英よりなるウエハボート３５が載置されている。この
ウエハボート３５は多数枚のウエハＷを各々水平な状態
で上下に積層して保持するためのものである。
【００１６】前記マニホールド３の側面には、前記内管
２ａの内側の領域に処理ガスを供給するため１個以上の
第１のガス供給管４と、前記内管２ａと外管２ｂとの間
の間隙から処理ガスを排気するための第１の排気管５と
が気密に接続されている。これら第１のガス供給管４及
び排気管５は減圧ＣＶＤのために用いられる配管系であ
って、ガス供給管４の内端側は例えば上方に向けて屈曲
していると共に外端側はバルブＶ１を介して図示しない
ガス供給源に接続されている。また第１の排気管５の外
端側はバルブＶ２を介して真空ポンプ５１に接続されて
いる。
２ａの内側の領域に処理ガスを供給するため１個以上の
第１のガス供給管４と、前記内管２ａと外管２ｂとの間
の間隙から処理ガスを排気するための第１の排気管５と
が気密に接続されている。これら第１のガス供給管４及
び排気管５は減圧ＣＶＤのために用いられる配管系であ
って、ガス供給管４の内端側は例えば上方に向けて屈曲
していると共に外端側はバルブＶ１を介して図示しない
ガス供給源に接続されている。また第１の排気管５の外
端側はバルブＶ２を介して真空ポンプ５１に接続されて
いる。
【００１７】更に前記マニホールド３の側面には、減圧
ＣＶＤのための配管系とは別に、前記内管２ａと外管２
ｂとの間の間隙に処理ガスを供給するための第２のガス
供給管６と、内菅２ａの内側の領域から処理ガスを排気
するための第２の排気管７とが気密に接続されている。
これら第２のガス供給管６及び排気管７は酸化処理のた
めに用いられる配管系であって、ガス供給管６の外端側
はバルブＶ３を介して図示しないガス供給源に接続され
ると共に、排気管７の外端側はバルブＶ４を介して処理
ガス中のＨＣｌを水により希塩酸として除去するスクラ
バーが接続されている。
ＣＶＤのための配管系とは別に、前記内管２ａと外管２
ｂとの間の間隙に処理ガスを供給するための第２のガス
供給管６と、内菅２ａの内側の領域から処理ガスを排気
するための第２の排気管７とが気密に接続されている。
これら第２のガス供給管６及び排気管７は酸化処理のた
めに用いられる配管系であって、ガス供給管６の外端側
はバルブＶ３を介して図示しないガス供給源に接続され
ると共に、排気管７の外端側はバルブＶ４を介して処理
ガス中のＨＣｌを水により希塩酸として除去するスクラ
バーが接続されている。
【００１８】前記ガス供給管４、６及び排気管５は例え
ばステンレスにより構成され、表面が例えばテフロンコ
−トにより耐食処理されている。排気管７は内部に耐熱
材料たとえば石英のスリーブを配したステンレス管によ
り構成されている。
ばステンレスにより構成され、表面が例えばテフロンコ
−トにより耐食処理されている。排気管７は内部に耐熱
材料たとえば石英のスリーブを配したステンレス管によ
り構成されている。
【００１９】そしてこの熱処理装置は制御部２０を備え
ており、この制御部２０は、所定のシーケンスプログラ
ム及び第１の排気管５に設けられた圧力計５２の圧力検
出値にもとづいて前記バルブＶ１〜Ｖ４の開閉制御をす
る機能や、図示しない温度検出手段の温度検出値にもと
づいてヒータ２２の電力量を制御する機能などを有して
いる。
ており、この制御部２０は、所定のシーケンスプログラ
ム及び第１の排気管５に設けられた圧力計５２の圧力検
出値にもとづいて前記バルブＶ１〜Ｖ４の開閉制御をす
る機能や、図示しない温度検出手段の温度検出値にもと
づいてヒータ２２の電力量を制御する機能などを有して
いる。
【００２０】次に上述の熱処理装置を用いて行う本発明
方法の実施例について説明する。
方法の実施例について説明する。
【００２１】先ずヒータ２２により反応管２内を例えば
７８０℃の均熱状態に加熱し、被処理体であるウエハＷ
を例えば５０枚棚状にウエハボート３５に保持して、ボ
ートエレベータ３３により反応管２内にロードする。次
いでバルブＶ２を開き、真空ポンプ５１により第１の排
気管５を介して反応管２内を例えば１０-3Ｔｏｒｒのオ
ーダの減圧状態まで真空排気した後、バルブＶ１を開い
て第１のガス供給管４を通じて、処理ガス例えばアンモ
ニア（ＮＨ3 ）ガスとジクロルシラン（ＳｉＨ2 Ｃｌ2
）ガスとを夫々例えば毎分０．０６リットル及び０．
０２リットルの流量で例えば別々のガス供給管を通して
内管２ａの内側の領域に供給する。そして反応管２内を
例えば１Ｔｏｒｒの減圧状態に維持するように圧力制御
しながら前記内管２ａ及び外管２ｂ間の間隙から排気管
５を通じて排気し、例えば４０分間ウエハＷの表面に成
膜を行う。ここで図２（ａ）は、このような減圧ＣＶＤ
における処理ガスの流れを示したものであり、処理ガス
が反応して反応管２の壁部に成膜される量を抑えるため
に処理ガスは内管２ａの内側に供給され、内管２ａの外
側から排気されている。こうして図３（ａ）に示す例え
ばポリシリコン層８１の表面には、ＮＨ3 とＳｉＨ2 Ｃ
ｌ2 との気相反応により図３（ｂ）に示すようにＳｉ3
Ｎ4 膜８２が形成される。
７８０℃の均熱状態に加熱し、被処理体であるウエハＷ
を例えば５０枚棚状にウエハボート３５に保持して、ボ
ートエレベータ３３により反応管２内にロードする。次
いでバルブＶ２を開き、真空ポンプ５１により第１の排
気管５を介して反応管２内を例えば１０-3Ｔｏｒｒのオ
ーダの減圧状態まで真空排気した後、バルブＶ１を開い
て第１のガス供給管４を通じて、処理ガス例えばアンモ
ニア（ＮＨ3 ）ガスとジクロルシラン（ＳｉＨ2 Ｃｌ2
）ガスとを夫々例えば毎分０．０６リットル及び０．
０２リットルの流量で例えば別々のガス供給管を通して
内管２ａの内側の領域に供給する。そして反応管２内を
例えば１Ｔｏｒｒの減圧状態に維持するように圧力制御
しながら前記内管２ａ及び外管２ｂ間の間隙から排気管
５を通じて排気し、例えば４０分間ウエハＷの表面に成
膜を行う。ここで図２（ａ）は、このような減圧ＣＶＤ
における処理ガスの流れを示したものであり、処理ガス
が反応して反応管２の壁部に成膜される量を抑えるため
に処理ガスは内管２ａの内側に供給され、内管２ａの外
側から排気されている。こうして図３（ａ）に示す例え
ばポリシリコン層８１の表面には、ＮＨ3 とＳｉＨ2 Ｃ
ｌ2 との気相反応により図３（ｂ）に示すようにＳｉ3
Ｎ4 膜８２が形成される。
【００２２】しかる後反応管２内の雰囲気を例えば窒素
ガスにより置換すると共にヒータ２２の電力量を制御部
により制御して例えば５０℃／ｍｉｎの昇温スピードで
反応管２内の温度を約１０００℃付近まで昇温する。窒
素ガスによる置換は、例えば第１のガス供給管４と同様
にマニホールド３に設けられた図示しないガス供給管か
ら窒素ガスを内管２ａの内側に供給しながら第１の排気
管５により真空排気を行うことによって行われる。そし
て制御部２０の制御信号にもとづいて窒素ガスのガス供
給管のバルブ及び第１の排気管５のバルブＶ２を閉じ、
次いで第２のガス供給管６のバルブＶ３及び第２の排気
管７のバルブＶ４を開き、内管２ａと外管２ｂとの間に
例えばＨ2 ＯとＨＣｌとを夫々流量毎分１０リットル及
び１リットルで流した混合ガスを供給すると共に内管２
ａの内側から第２の排気管７を通じて排気し、反応管２
内を常圧状態にする。
ガスにより置換すると共にヒータ２２の電力量を制御部
により制御して例えば５０℃／ｍｉｎの昇温スピードで
反応管２内の温度を約１０００℃付近まで昇温する。窒
素ガスによる置換は、例えば第１のガス供給管４と同様
にマニホールド３に設けられた図示しないガス供給管か
ら窒素ガスを内管２ａの内側に供給しながら第１の排気
管５により真空排気を行うことによって行われる。そし
て制御部２０の制御信号にもとづいて窒素ガスのガス供
給管のバルブ及び第１の排気管５のバルブＶ２を閉じ、
次いで第２のガス供給管６のバルブＶ３及び第２の排気
管７のバルブＶ４を開き、内管２ａと外管２ｂとの間に
例えばＨ2 ＯとＨＣｌとを夫々流量毎分１０リットル及
び１リットルで流した混合ガスを供給すると共に内管２
ａの内側から第２の排気管７を通じて排気し、反応管２
内を常圧状態にする。
【００２３】ここで図２（ｂ）は酸化処理における処理
ガスの流れを示したものであり、処理ガスがウエハＷの
表面に到達する前に所定の温度に確実に加熱されるよう
に処理ガスは内管２ａと外管２ｂとの間から供給されて
内管２ａの内側から排気される。
ガスの流れを示したものであり、処理ガスがウエハＷの
表面に到達する前に所定の温度に確実に加熱されるよう
に処理ガスは内管２ａと外管２ｂとの間から供給されて
内管２ａの内側から排気される。
【００２４】こうして図３（ｃ）に示すようにＳｉ3 Ｎ
4 膜８２の表面が酸化されてＳｉＯ2 膜８３が形成され
る。この場合ＨＣｌはＳｉＯ2 膜８３中に取り込まれる
不純物を持ち去る役割を果たすが、酸化処理のガスとし
ては、ＨＣｌが含まれないものであってもよいし、また
Ｏ2 ガスを用いてもよい。
4 膜８２の表面が酸化されてＳｉＯ2 膜８３が形成され
る。この場合ＨＣｌはＳｉＯ2 膜８３中に取り込まれる
不純物を持ち去る役割を果たすが、酸化処理のガスとし
ては、ＨＣｌが含まれないものであってもよいし、また
Ｏ2 ガスを用いてもよい。
【００２５】このような実施例によれば、Ｓｉ3 Ｎ4 膜
８２を形成した後反応管２の外に搬出することなく、温
度及び圧力を変えかつ処理ガス及びその流れを切り替え
て続けてＳｉＯ2 膜８３を形成するようにしているた
め、Ｓｉ3 Ｎ4 膜８２及びＳｉＯ2 膜８３間に不要な酸
化膜が形成されることもないし、水分などの不純物が混
入することもなく、またウエハＷの移載や反応管２に対
する搬入、搬出を行わないのでパーティクルが取り込ま
れることもない。従って良質な多層絶縁膜を得ることが
でき、今後デバイスの高集積化に伴い、多層絶縁膜の薄
膜化、良質化が一層要求されることから上述のプロセス
は非常に有効である。
８２を形成した後反応管２の外に搬出することなく、温
度及び圧力を変えかつ処理ガス及びその流れを切り替え
て続けてＳｉＯ2 膜８３を形成するようにしているた
め、Ｓｉ3 Ｎ4 膜８２及びＳｉＯ2 膜８３間に不要な酸
化膜が形成されることもないし、水分などの不純物が混
入することもなく、またウエハＷの移載や反応管２に対
する搬入、搬出を行わないのでパーティクルが取り込ま
れることもない。従って良質な多層絶縁膜を得ることが
でき、今後デバイスの高集積化に伴い、多層絶縁膜の薄
膜化、良質化が一層要求されることから上述のプロセス
は非常に有効である。
【００２６】また成膜処理及び酸化処理を共通の反応管
２を用いて行っているため、従来のように別々の装置で
処理した場合に比べ、スループットが格段に向上する
上、装置の占有スペースを狭くすることができ、更にウ
エハの移載に伴うウエハの破損のおそれもない。
２を用いて行っているため、従来のように別々の装置で
処理した場合に比べ、スループットが格段に向上する
上、装置の占有スペースを狭くすることができ、更にウ
エハの移載に伴うウエハの破損のおそれもない。
【００２７】以上において本発明は、酸化処理の後減圧
ＣＶＤを行うようにしてもよいし、酸化処理、減圧ＣＶ
Ｄを繰り返して行うようにしてもよく、例えばＳｉＯ2
／Ｓｉ3 Ｎ4 ／ＳｉＯ2 膜を形成する場合に適用しても
よい。また多層絶縁膜以外の薄膜の形成プロセスに適用
してもよいし、酸化処理に代えて拡散処理を行うように
してもよく、例えばポリシリコンの表面に、フォスフィ
ンガスを用いてリン層をＣＶＤにより形成し、次いでこ
のリンを拡散処理により拡散してリンの拡散層を形成す
るようにしてもよい。
ＣＶＤを行うようにしてもよいし、酸化処理、減圧ＣＶ
Ｄを繰り返して行うようにしてもよく、例えばＳｉＯ2
／Ｓｉ3 Ｎ4 ／ＳｉＯ2 膜を形成する場合に適用しても
よい。また多層絶縁膜以外の薄膜の形成プロセスに適用
してもよいし、酸化処理に代えて拡散処理を行うように
してもよく、例えばポリシリコンの表面に、フォスフィ
ンガスを用いてリン層をＣＶＤにより形成し、次いでこ
のリンを拡散処理により拡散してリンの拡散層を形成す
るようにしてもよい。
【００２８】そしてまた上述実施例における酸化処理の
ようにＨＣｌなどのハロゲン化ガスを１０００℃付近も
の高温下で用いる場合にはＨＣｌの腐食性が非常に大き
いためステンレス製のマニホールド３を用いるにあたっ
てその表面を耐食処理することが望ましいが、ステンレ
スを使用する代わりに吸気ポート及び排気ポートも含め
てマニホールド３自体を石英で構成するようにしてもよ
い。なお成膜処理用の配管系と酸化処理用の配管系につ
いては、例えば第１のガス供給管と第２の排気管とをマ
ニホールド部分において共用するようにしてもよい。
ようにＨＣｌなどのハロゲン化ガスを１０００℃付近も
の高温下で用いる場合にはＨＣｌの腐食性が非常に大き
いためステンレス製のマニホールド３を用いるにあたっ
てその表面を耐食処理することが望ましいが、ステンレ
スを使用する代わりに吸気ポート及び排気ポートも含め
てマニホールド３自体を石英で構成するようにしてもよ
い。なお成膜処理用の配管系と酸化処理用の配管系につ
いては、例えば第１のガス供給管と第２の排気管とをマ
ニホールド部分において共用するようにしてもよい。
【００２９】
【発明の効果】本発明によれば、成膜処理と酸化または
拡散処理とのうちの一方の処理を行った後、反応管から
被処理体を取り出さずに続けて他方の処理を行うように
しているので、薄膜中への自然酸化膜の介在やパーティ
クル等の不純物が混入することを防止でき、このため良
質な薄膜を得ることができる。
拡散処理とのうちの一方の処理を行った後、反応管から
被処理体を取り出さずに続けて他方の処理を行うように
しているので、薄膜中への自然酸化膜の介在やパーティ
クル等の不純物が混入することを防止でき、このため良
質な薄膜を得ることができる。
【００３０】また例えばＤＲＡＭに用いられるＳｉＯ2
／Ｓｉ3 Ｎ4 膜やＳｉＯ2 ／Ｓｉ3Ｎ4 ／ＳｉＯ2 膜な
どの多層絶縁膜として良質な薄膜が得られるので、デバ
イスの高集積化を図る上で非常に有効である。
／Ｓｉ3 Ｎ4 膜やＳｉＯ2 ／Ｓｉ3Ｎ4 ／ＳｉＯ2 膜な
どの多層絶縁膜として良質な薄膜が得られるので、デバ
イスの高集積化を図る上で非常に有効である。
【図１】本発明方法を実施するための熱処理装置の一例
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図２】本発明の実施例における処理ガスの流れを示す
説明図である。
説明図である。
【図３】本発明の実施例における薄膜の形成を段階的に
示す説明図である。
示す説明図である。
【図４】従来の熱処理方法を示す説明図である。
２ 反応管 ２ａ 内管 ２ｂ 外管 ２０ 制御部 ３ マニホールド ３５ ウエハボート ４ 第１のガス供給管 ５ 第１の排気管 ６ 第２のガス供給管 ７ 第２の排気管 Ｗ 半導体ウエハ ８１ Ｓｉ3 Ｎ4 膜 ８２ ＳｉＯ2 膜
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/318 Ｈ０１Ｌ 21/318 Ｂ Ｍ (72)発明者 山本 明人 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１ 株式 会社東芝 研究開発センター内 (56)参考文献 特開 平４−113621（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−343412（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/31 H01L 21/205 H01L 21/22 511 H01L 21/316 H01L 21/318
Claims (4)
- 【請求項１】 内管及び外管よりなる二重管構造の反応
管を備えた縦型熱処理装置を用いて被処理体を熱処理す
る方法において、内管の内側に開口する第１のガス供給管と内管及び外管
の間に開口する第１の排気管と を用いて処理ガスを内管
の内側から外側に流し、減圧状態下で被処理体の表面に
成膜処理を行う第１の工程と、内管及び外管の間に開口する第２のガス供給管と内管の
内側に開口する第２の排気管と を用いて処理ガスを内管
の外側から内側に流し、被処理体の表面に酸化または拡
散処理を行う第２の工程と、を含むことを特徴とする熱
処理方法。 - 【請求項２】 窒化シリコン膜を形成する第１の工程の
後、窒化シリコン膜の表面を酸化して酸化シリコン膜を
形成する第２の工程を行うことを特徴とする請求項１記
載の熱処理方法。 - 【請求項３】 複数の被処理体を保持具に棚状に保持さ
せ、内管及び外管よりなる二重管構造の反応管内に搬入
して熱処理を行なう縦型熱処理装置において、 内管の内側に各々開口する、成膜用のガスを供給する第
１のガス供給管及び第２の排気管と、 内管及び外管の間に各々開口する、酸化処理または拡散
処理用のガスを供給する第２のガス供給管及び真空排気
用の第１の排気管と、 第１のガス供給管により成膜用のガスを供給しながら第
１の排気管により真空排気する状態と第２のガス供給管
により酸化処理または拡散処理用のガスを供給しながら
第２の排気管により排気する状態との間でガスの流路を
切り替えるための手段と、を備えたことを特徴とする縦
型熱処理装置。 - 【請求項４】 内管及び外管は、筒状のマニホ−ルドの
上に、内管の内側領域と内管及び外管の間の隙間とが区
画されるように設けられ、第１及び第２のガス供給管と
第１及び第２の排気管は前記マニホ−ルドに接続されて
いることを特徴とする請求項３記載の縦型熱処理装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34778593A JP3173698B2 (ja) | 1993-07-03 | 1993-12-24 | 熱処理方法及びその装置 |
| US08/269,039 US5484484A (en) | 1993-07-03 | 1994-06-30 | Thermal processing method and apparatus therefor |
| KR1019940015836A KR100330130B1 (ko) | 1993-07-03 | 1994-07-02 | 열처리 방법 및 그 장치 |
| US08/485,506 US5750436A (en) | 1993-07-03 | 1995-06-07 | Thermal processing method and apparatus therefor |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5-190862 | 1993-07-03 | ||
| JP19086293 | 1993-07-03 | ||
| JP34778593A JP3173698B2 (ja) | 1993-07-03 | 1993-12-24 | 熱処理方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07106264A JPH07106264A (ja) | 1995-04-21 |
| JP3173698B2 true JP3173698B2 (ja) | 2001-06-04 |
Family
ID=26506348
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34778593A Expired - Fee Related JP3173698B2 (ja) | 1993-07-03 | 1993-12-24 | 熱処理方法及びその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3173698B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3480280B2 (ja) * | 1997-10-28 | 2003-12-15 | 東京エレクトロン株式会社 | 縦型処理装置 |
| KR100498467B1 (ko) * | 2002-12-05 | 2005-07-01 | 삼성전자주식회사 | 배기 경로에서의 파우더 생성을 방지할 수 있는 원자층증착 장비 |
| JP5188326B2 (ja) * | 2008-08-28 | 2013-04-24 | 株式会社日立国際電気 | 半導体装置の製造方法、基板処理方法、及び基板処理装置 |
-
1993
- 1993-12-24 JP JP34778593A patent/JP3173698B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07106264A (ja) | 1995-04-21 |
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