JP4361179B2 - Ozone treatment apparatus and ozone treatment method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オゾン処理装置及びオゾン処理方法に関し、詳しくは被処理体、例えば半導体ウエハにオゾン処理を行うオゾン処理装置及びオゾン処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体装置の製造工程、例えば成膜工程、アッシング工程においては、オゾンを用いた酸化処理が行われている。例えば、成膜工程では、図2に示すような熱処理装置51を用いてオゾンによる熱酸化処理を行い、半導体ウエハ等の被処理体の上にシリコン酸化膜を形成する。図2に示す熱処理装置51を用いたシリコン酸化膜の形成は以下のようにして行われる。
【0003】
まず、内管52a及び外管52bからなる二重管構造の反応管52をヒータ53により所定の温度に加熱する。次に、複数枚の半導体ウエハ54を収容するウエハボート55を反応管52(内管52a)内にロードする。続いて、排気ポート56から反応管52内のガスを排出し、反応管52内を所定の圧力に減圧する。反応管52内が所定の圧力に減圧されると、ガス供給管57から内管52a内にオゾンを供給する。そして、オゾンが半導体ウエハ54の表面で酸化反応を起こすことにより、半導体ウエハ54の表面にシリコン酸化膜が形成される。
【0004】
このような、オゾンを用いた酸化処理においては、被処理体の全面に均一な処理を行う必要がある。例えば、シリコン酸化膜の成膜工程では、半導体ウエハ54上に均一な膜厚のシリコン酸化膜を形成する必要がある。一般に、シリコン酸化膜の均一性を向上するためには、反応管52内の圧力を低圧にすることが好ましい。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、反応管52内の圧力を低圧にするためには、反応管52内に供給するオゾンの流量を小さくする必要があり、これでは処理を行うオゾンの量が少なくなって、オゾン処理の効果が得られないという問題があった。
【0006】
オゾン処理の効果を得るために、オゾンの流量を大きくすると、反応管52内での圧力のばらつきが大きくなり、反応管52内の圧力を低圧に維持することができなくなるという問題があった。
【0007】
また、オゾンを用いて半導体ウエハ54の表面を熱酸化するには、オゾンの活性状態を維持したまま、オゾンを半導体ウエハ54に供給することが必要である。オゾンの活性状態を維持するには、例えばオゾンを低圧に維持した状態で半導体ウエハ54に供給させることが必要である。しかし、反応管52内を低圧に維持しても、ガス供給管57内は反応管52内より高圧になりやすく、ガス供給管57内でオゾンの活性が失われてしまう場合があった。
【0008】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、オゾンの流量を大流量にすると共に、被処理体の全面に均一なオゾン処理を行うことができるオゾン処理装置及びオゾン処理方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、オゾンの流量を大流量にすると共に、反応管内の圧力を低圧に維持することができるオゾン処理装置及びオゾン処理方法を提供することを目的とする。
さらに、本発明は、オゾンの活性状態を維持することができるオゾン処理装置及びオゾン処理方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明の第1の観点にかかるオゾン処理装置は、
被処理体をオゾン処理するオゾン処理装置であって、
前記被処理体をオゾン処理する処理領域と、該処理領域の一方側の第1の非処理領域と、前記処理領域の他方側の第2の非処理領域と、前記第1の非処理領域および前記第2の非処理領域に通じる第3の非処理領域と、を有する処理室と、
その先端が前記第1の非処理領域に位置するように前記処理室に挿通され、前記第1の非処理領域から前記第3の非処理領域を介して前記第2の非処理領域に到達するように、前記処理室内にオゾンを供給する少なくとも一つのオゾン供給管と、
前記オゾン供給管に接続されたオゾン供給手段と、
前記第1の非処理領域に設けられ、前記処理室内のガスを排気する排気口と、
前記排気口に接続され、前記処理室内のガスを排気することにより、前記第2の非処理領域に到達したオゾンを前記処理領域に供給する排気手段と、
を備える、ことを特徴とする。
【0011】
前記第1の非処理領域は、例えば前記処理室の下部に位置する。
前記処理室内には、例えば前記オゾン供給管が一つ設けられ、前記第1の非処理領域において前記オゾン供給管と前記排気口とが対向する位置に配置されている。
【0012】
前記オゾン供給管は、例えば、その先端部分が前記第3の非処理領域の方向に向くように曲折りされて前記第3の非処理領域へ向かうオゾン導入部を有し、前記オゾン導入部の長さが該オゾン導入部の内径の1倍〜100倍に形成されている。
前記オゾン供給管の前記先端部分は、例えば上方に曲折りされている。
【0013】
前記オゾン供給手段は、例えばプラズマ発生器から構成されたオゾン発生部を有し、前記オゾン発生部には酸素ガス及び窒素ガスを供給するオゾン生成ガス供給管が接続されている。
【0014】
前記処理室内を加熱及び減圧雰囲気下に維持して、前記被処理体をオゾン処理することにより熱酸化させ、該被処理体上に薄膜を形成させる熱処理装置から構成してもよい。
【0015】
この発明の第2の観点にかかるオゾン処理方法は、
被処理体をオゾン処理するオゾン処理方法であって、
前記被処理体をオゾン処理する処理領域を有する処理室の前記処理領域の一方側の第1の非処理領域にその先端が位置するように配置されたオゾン供給管から、前記第1の非処理領域および前記処理領域の他方側の第2の非処理領域に通じる第3の非処理領域を介して、前記第2の非処理領域に到達するようにオゾンを供給し、
前記第1の非処理領域に設けられた排気口から前記処理室内のガスを排気することにより、前記第2の非処理領域に到達したオゾンを前記処理領域に供給する、ことを特徴とする。
【0017】
前記オゾン供給管から供給されるオゾンを、高速粘性流として流れ、かつオゾンの活性状態を維持できる温度及び圧力で前記処理室内に供給してもよい。
【0018】
前記処理室内を所定の温度及び所定の圧力に維持し、
前記被処理体にオゾンを供給して、該被処理体を熱酸化させ、該被処理体上に薄膜を形成してもよい。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態にかかるオゾン処理装置及びオゾン処理方法を、図1に示すバッチ式縦型熱処理装置を用いて、オゾンの熱酸化処理により、約200mm(8インチ)の半導体ウエハ(被処理体)上にシリコン酸化膜を形成する場合を例に説明する。
【0020】
図1に示すように、熱処理装置1は、長手方向が垂直方向に向けられた有天井の円筒状に形成された反応管2を備えている。反応管2は、耐熱材料、例えば石英により形成されている。
【0021】
反応管2の下方には、筒状に形成されたステンレス鋼(SUS)からなるマニホールド3が配置されている。マニホールド3は、反応管2の下端と気密となるように接続されている。
【0022】
マニホールド3の下方には蓋体4が配置され、図示しないボートエレベータにより蓋体4は上下動可能に構成され、蓋体4が上昇すると、マニホールド3の下方側が閉鎖される。この反応管2と、マニホールド3と、蓋体4とによって処理室3aが構成されている。
【0023】
蓋体4には、例えば石英からなるウエハボート5が載置されている。ウエハボート5には、被処理体、例えば半導体ウエハ6が垂直方向に所定の間隔をおいて複数枚収容されている。ウエハボート5に収容された半導体ウエハ6は、ウエハボート5が反応管2内に挿入されることにより処理室3aの内部に配置されることとなり、この半導体ウエハ6の配置領域が処理室3aにおける処理領域3bを構成している。また、処理領域3bの周囲が非処理領域を構成している。
【0024】
反応管2は、反応管2内にウエハボート5が挿入された状態で、反応管2の内壁(内側壁)とウエハボート5(半導体ウエハ6)の端部との間に空隙(間隙)Dを有するような大きさに形成されている。この空隙Dは、処理室3a内で所定の排気コンダクタンスを得られるように、オゾンの流量、反応管2内部の圧力、反応管2の高さ等を考慮して、例えば20mm〜50mm程度の大きさに設定されている。
【0025】
反応管2の周囲には、反応管2を取り囲むように、例えば抵抗発熱体からなる昇温用ヒータ7が設けられている。
【0026】
処理室3aにおける処理領域3bの一方側、例えば下方側の非処理領域3c(第1の非処理領域)には、オゾン供給管8が配置されている。本実施の形態では、マニホールド3の側面にオゾン供給管8が挿通されている。オゾン供給管8は、その先端部分8aが処理領域3bの方向(上方)を向くように曲折りされた屈曲形状に形成されており、先端部分8aにおいて処理領域3bに向かうオゾン導入部8bを有している。このため、オゾン供給管8(オゾン導入部8b)から供給されたオゾンは、反応管2の上方に噴出する。
【0027】
また、先端部分8aは、オゾンの活性状態が維持できるように、オゾンの流量に対して処理室3a内の温度、圧力、流速が最適となるような形状に形成されている。先端部分8aのオゾン導入部8bの内径は、例えば2mm〜20mmに形成されている。また、オゾン導入部8bの長さLは、例えば20mm〜1000mmに形成されている。さらに、オゾン導入部8bの長さLは、オゾン導入部8bの内径の1倍〜100倍、好ましくは10倍〜40倍の長さに形成されている。具体的には、オゾン導入部8bの内径が10mmの場合、オゾン導入部8bの長さLは、10mm〜1000mm、好ましくは100mm〜400mmに形成されている。また、先端部分8aは、オゾン供給管8から上方に供給されたオゾンが、処理領域3b外(例えば図1に示す、空隙Dにより形成される空間)(第3の非処理領域)を通って、処理領域3bの他方側(反応管2の上方)(第2の非処理領域)に供給されるような位置に配設されている。
【0028】
オゾン供給管8はオゾン発生器9に接続されている。オゾン発生器9は、例えばプラズマ発生器等から構成され、酸素を基としてオゾンを生成する。オゾン発生器9には、ピュリフアイヤ10を介して、酸素ガス供給管11と窒素ガス供給管12とが接続されている。そして、酸素ガス供給管11からの酸素ガスと、窒素ガス供給管12からの窒素ガスとがピュリフアイヤ10に供給され、ピュリフアイヤ10により、オゾン発生に適した純度の条件(不純物、特に水分による腐食性ガスの発生を抑制)に設定されて、オゾン発生器9に供給される。
【0029】
処理領域3bの一方側の非処理領域3cにおけるマニホールド3側面には、排気口13が設けられている。排気口13は、非処理領域3cにおいてオゾン供給管8と対向するように設けられ、反応管2内のガスを排気する。
【0030】
排気口13には、排気管14が気密に接続されている。排気管14には、その上流側から、コンビネーションバルブ15と、真空ポンプ16とが介設されている。コンビネーションバルブ15は、排気管14の開度を調整して、反応管2内及び排気管14内の圧力を所定の圧力に制御する。真空ポンプ16は、排気管14を介して反応管2内のガスを排気すると共に反応管2内及び排気管15内の圧力を調整する。
【0031】
マニホールド3側面の排気口13の下方には、パージガス、例えば窒素ガスを供給するパージガス供給管17が挿通されている。
また、オゾン発生器9、ピュリフアイヤ10、酸素ガス供給管11、窒素ガス供給管12、コンビネーションバルブ15、真空ポンプ16、及びパージガス供給管17には、図示しない制御部が接続されている。制御部は、マイクロプロセッサ、プロセスコントローラ等から構成され、熱処理装置1の各部の温度、圧力等を測定し、測定データに基づいて、上記各部に制御信号等を出力して、熱処理装置1の各部を制御する。
【0032】
次に、上記構成を有する熱処理装置1を用いたオゾン処理方法について、半導体ウエハ6にシリコン酸化膜を形成する場合を例に説明する。なお、以下の説明において、熱処理装置1を構成する各部の動作は、図示しない制御部によりコントロールされている。
【0033】
まず、蓋体4が下げられた状態で、半導体ウエハ6が収容されたウエハボート5を蓋体4上に載置する。また、昇温用ヒータ7により反応管2(処理室3a)内を所定の温度、例えば300℃〜1000℃、好ましくは600℃〜900℃に加熱する。
【0034】
次に、図示しないボートエレベータにより蓋体4を上昇させ、ウエハボート5(半導体ウエハ6)を処理室3a内にロードする。これにより、半導体ウエハ6を処理室3a内に収容すると共に、処理室3aを密閉する。
【0035】
処理室3aを密閉した後、処理室3a内の減圧を開始する。具体的には、コンビネーションバルブ15の開度を制御しつつ、真空ポンプ16を駆動させて、処理室3a内のガスを排出する。処理室3a内のガスの排出は、処理室3a内の圧力が常圧から所定の圧力、例えば6.65Pa〜399Pa(0.05Torr〜3Torr)になるまで行う。そして、処理室3a内の圧力を6.65Pa〜399Pa(0.05Torr〜3Torr)に維持する。
【0036】
処理室3a内の圧力が6.65Pa〜399Pa(0.05Torr〜3Torr)に維持されると、オゾン供給管8から反応管2の天井(ウエハボート5の上部)に到達するようにオゾンを反応管2内に供給する。オゾンを反応管2の天井に到達させるためには、オゾン供給管8から供給されるオゾンは高速になるので、単位面積あたりのオゾンの流量が大きくなる。このため、オゾンは、オゾン供給管8から、高速かつ大流量で供給される。オゾンは所定量、例えば1リットル/min〜30リットル/min、好ましくは5リットル/min〜10リットル/min供給される。
【0037】
また、オゾン供給管8の先端部分8aは、オゾンの流量に対して処理室3a内の温度、圧力、流速が最適となるような形状に形成されているので、オゾンが処理領域3b外を通って反応管2の天井に供給されると共に、供給されるオゾン濃度が、例えば1〜14vol%を維持した状態で供給される。
【0038】
一般に、オゾン導入部8bの内径が細くなると先端部分8a(オゾン導入部8b)内の圧力が高くなってオゾンの活性状態が維持しにくくなる。逆に、オゾン導入部8bの内径が太くなるとオゾンの流速が低下してしまい、オゾン供給管8から噴出するオゾンは、反応管2の天井に供給されやすくなる。また、オゾン導入部8bの長さLが短くなるとオゾンが高速粘性流として流れにくくなる。逆に、オゾン導入部8bの長さLが長くなるとオゾンの活性状態が維持しにくくなる。このため、オゾン導入部8bの内径及び長さを変化させ、処理室3a内の温度、圧力、流速が最適となるような形状について検討したところ、オゾン導入部8bの内径を2mm〜20mm、オゾン導入部8bの長さLを20mm〜1000mmにすることが好ましいことが確認できた。
【0039】
さらに、オゾン導入部8bの内径と長さの関係について検討したところ、オゾン導入部8bの長さを、オゾン導入部8bの内径の1倍〜100倍、好ましくは10倍〜40倍の長さにすることにより、特にオゾンが処理領域3b外を通って反応管2の天井に供給されると共に、オゾンの活性が失われにくくなることが確認できた。
【0040】
また、オゾン供給管8に接続されたオゾン発生器9には、酸素ガスの他に窒素ガスが供給されているので、オゾン発生器9で生成されるオゾンの発生効率が向上する。
【0041】
反応管2の天井に到達したオゾンは、真空ポンプ16からの吸引によって、処理領域3bに供給される。ここで、処理室3a内の圧力が6.65Pa〜399Pa(0.05Torr〜3Torr)のような低圧に維持されているのは、オゾンを一旦、反応管2の天井に到達させることにより、オゾンの流速が遅くなり、オゾンの流速による影響が小さくなるためである。また、反応管2には、反応管2の内壁と半導体ウエハ6の端部との間に空隙Dが設けられているので、処理室3a内を低圧に維持できるような所定の排気コンダクタンスが得られ、処理領域3bに均一にオゾンを供給することができる。さらに、排気口13がオゾン供給管8と対向するように配置されているので、処理領域3bにオゾンを供給する際に、オゾン供給管8から供給されるオゾンの影響を受けにくくなり、処理室3a内の排気コンダクタンスが改善され、処理領域3bにさらに均一にオゾンを供給することができる。
【0042】
処理領域3bにオゾンが供給されると、オゾンの熱分解によって生じる酸素原子ラジカルが、半導体ウエハ6の表面で酸化反応を起こし、半導体ウエハ6上にシリコン酸化膜が形成される。なお、オゾン処理によって生成される反応生成物は、排気口13を介して排気管14に吸引され、反応管2外に排気される。
【0043】
半導体ウエハ6の表面にシリコン酸化膜が形成されると、オゾン供給管8からのオゾンの供給を停止する。そして、コンビネーションバルブ15の開度を制御しつつ、真空ポンプ16を駆動させて、処理室3a内のガスを排出した後、パージガス供給管17から窒素ガスを供給して、処理室3a内のガスを排気管14に排出する。なお、処理室3a内のガスを確実に排出するために、処理室3a内のガスの排出及び窒素ガスの供給を複数回繰り返すことが好ましい。
【0044】
最後に、パージガス供給管17から窒素ガスを供給して処理室3a内を常圧に戻し、ウエハボート5(半導体ウエハ6)を処理室3aからアンロードする。
【0045】
以上説明したように、本実施の形態によれば、オゾン供給管8から反応管2の天井に到達するようにオゾンを供給しているので、オゾンが高速かつ大流量で供給される。また、オゾンを反応管2の天井に到達させているので、処理領域3bに均一にオゾンを供給することができる。さらに、反応管2には空隙Dが設けられているので、処理領域3bに均一にオゾンを供給することができる。加えて、排気口13がオゾン供給管8と対向するように配置されているので、処理領域3bにさらに均一にオゾンを供給することができる。このため、半導体ウエハ6上にシリコン酸化膜が均一に形成される。
【0046】
本実施の形態によれば、先端部分8aは、オゾンの流量に対して処理室3a内の温度、圧力、流速が最適となるような形状に形成されているので、先端部分8aの内部の圧力及び温度が高くなりにくい。また、仮に圧力及び温度が高くなっても、オゾンが高圧、高温下にさらされる時間を短くすることができる。このため、オゾン供給管8内のオゾンの活性が失われにくくなる。
【0047】
本実施の形態によれば、オゾン発生器9には、酸素ガスの他に窒素ガスが供給されているので、オゾン発生器9で生成されるオゾンの発生効率が向上する。
本実施の形態によれば、オゾン供給管8が一つだけ設けられているので、熱処理装置1の構造を簡単にすることができる。
【0048】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、例えば半導体ウエハ6上に、予めシリコン窒化膜が形成された被処理体を用いてもよい。この場合、半導体ウエハ6上に、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜との積層膜や、シリコン酸窒化膜を形成することができる。
【0049】
本発明は、半導体ウエハ6にシリコン酸化膜を形成するような成膜工程で用いられる場合に限定されるものではなく、例えば薄膜表面に堆積している有機物を分解・除去するアッシング工程で用いてもよい。この場合、例えばシリコン酸化膜上に形成されたSOG(Spin On Glass)膜の表面に堆積している有機物を除去する際に、オゾン処理の流量を増加させると共に、SOG膜の全面に均一なオゾン処理を行うことができる。また、本発明を、アニール工程に用いてもよい。
【0050】
オゾン発生器9は、酸素ガスと窒素ガスとが供給されているものに限定されるものではない。例えば、ピュリフアイヤ10に酸素ガス供給管11のみを接続して、オゾン発生器9に酸素ガスのみを供給してもよい。この場合にも、オゾン発生器9によりオゾンを発生させることができる。
【0051】
オゾン供給管8の数は一つに限らず、複数であってもよい。
また、被処理体は半導体ウエハ6に限らず、例えばガラス基板であってもよい。
【0052】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、オゾンの流量を大流量にすると共に、被処理体の全面に均一なオゾン処理を行うことができる。
また、本発明によれば、オゾンの流量を大流量にすると共に、反応管内の圧力を低圧に維持することができる。
さらに、本発明によれば、オゾンの活性状態を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の熱処理装置の模式図である。
【図2】従来の熱処理装置の模式図である。
【符号の説明】
1 熱処理装置
2 反応管
3 マニホールド
3a 処理室
3b 処理領域
3c 非処理領域
4 蓋体
6 半導体ウエハ
8 オゾン供給管
8a 先端部分
8b オゾン導入部
9 オゾン発生器
11 酸素ガス供給管
12 窒素ガス供給管
13 排気口
14 排気管
15 コンビネーションバルブ
16 真空ポンプ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ozone treatment apparatus and an ozone treatment method, and more particularly to an ozone treatment apparatus and an ozone treatment method for performing ozone treatment on an object to be treated, for example, a semiconductor wafer.
[0002]
[Prior art]
In a semiconductor device manufacturing process, for example, a film forming process or an ashing process, an oxidation process using ozone is performed. For example, in the film forming process, a thermal oxidation process using ozone is performed using a
[0003]
First, the
[0004]
In such an oxidation process using ozone, it is necessary to perform a uniform process on the entire surface of the object to be processed. For example, in the silicon oxide film forming process, it is necessary to form a silicon oxide film having a uniform thickness on the
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in order to reduce the pressure in the
[0006]
When the flow rate of ozone is increased in order to obtain the effect of the ozone treatment, there is a problem that the pressure variation in the
[0007]
Further, in order to thermally oxidize the surface of the
[0008]
The present invention has been made in view of the above problems, and provides an ozone treatment apparatus and an ozone treatment method that can increase the flow rate of ozone and perform uniform ozone treatment on the entire surface of an object to be treated. For the purpose.
Another object of the present invention is to provide an ozone treatment apparatus and an ozone treatment method capable of increasing the flow rate of ozone and maintaining the pressure in the reaction tube at a low pressure.
Furthermore, an object of this invention is to provide the ozone treatment apparatus and ozone treatment method which can maintain the active state of ozone.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an ozone treatment apparatus according to the first aspect of the present invention provides:
An ozone treatment apparatus for treating an object to be treated with ozone,
Wherein the processing region of the workpiece to ozone treatment, and one side of the first non-processing region of the processing region, and the other side of the second non-processing region of the processing region, wherein the first non-processing region and A processing chamber having a third non-processing area leading to the second non-processing area ;
The tip is inserted into the processing chamber so as to be located in the first non -processing area, and reaches the second non -processing area from the first non-processing area through the third non-processing area. And at least one ozone supply pipe for supplying ozone into the processing chamber;
Ozone supply means connected to the ozone supply pipe;
An exhaust port that is provided in the first non-processing region and exhausts the gas in the processing chamber;
An exhaust means connected to the exhaust port and supplying ozone that has reached the second non-processing region to the processing region by exhausting the gas in the processing chamber;
It is characterized by comprising.
[0011]
The first non-treated areas, for example, located below the processing chamber.
The processing in-room, for example, the ozone supply pipe is kicked one set, in the first non-processing region and the ozone supply pipe and the exhaust port that is arranged to face.
[0012]
The ozone supply pipe, for example, have a ozone introducing part that the tip portion is directed are bent to face the direction of the third untreated area to the third non-processing region, before Symbol ozone introduction part Is formed to be 1 to 100 times the inner diameter of the ozone introduction portion .
The tip portion of the ozone supply pipe is bent upward, for example.
[0013]
Wherein the ozone supply means, for example, have a ozone generator, which is composed of a plasma generator, ozone product gas supply pipe for supplying the oxygen gas and nitrogen gas is connected before Symbol ozone generator.
[0014]
Maintains the pre-Symbol processing chamber heated and under a reduced pressure atmosphere, said workpiece is thermally oxidized by ozone treatment, it may be composed of a heat treatment apparatus for forming a thin film on該被processed.
[0015]
The ozone treatment method according to the second aspect of the present invention is as follows.
An ozone treatment method for treating an object to be treated with ozone,
From the ozone supply pipe arranged so that the tip is located in the first non-processing area on one side of the processing area of the processing chamber having the processing area for ozone-treating the object to be processed, the first non-processing via the third non-processing region leading to region and the other side a second non-processing region of the processing region, supplies ozone to reach the second non-processing region,
By exhausting the gas in the processing chamber from an exhaust port provided in the first non-processing region, ozone that has reached the second non- processing region is supplied to the processing region.
[0017]
The ozone supplied from the ozone supply pipe may be supplied into the processing chamber at a temperature and pressure that can flow as a high-speed viscous flow and maintain the active state of ozone .
[0018]
Maintaining the processing chamber at a predetermined temperature and a predetermined pressure;
A thin film may be formed on the target object by supplying ozone to the target object and thermally oxidizing the target object .
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an ozone treatment apparatus and an ozone treatment method according to an embodiment of the present invention are formed by using a batch type vertical heat treatment apparatus shown in FIG. An example in which a silicon oxide film is formed on an object to be processed will be described.
[0020]
As shown in FIG. 1, the heat treatment apparatus 1 includes a reaction tube 2 formed in a cylindrical shape with a ceiling whose longitudinal direction is directed in the vertical direction. The reaction tube 2 is made of a heat-resistant material such as quartz.
[0021]
Below the reaction tube 2, a
[0022]
A
[0023]
A
[0024]
The reaction tube 2 has a gap (gap) D between the inner wall (inner wall) of the reaction tube 2 and the end of the wafer boat 5 (semiconductor wafer 6) in a state where the
[0025]
Around the reaction tube 2, a
[0026]
An ozone supply pipe 8 is disposed on one side of the
[0027]
Further, the
[0028]
The ozone supply pipe 8 is connected to the ozone generator 9. The ozone generator 9 is composed of, for example, a plasma generator or the like, and generates ozone based on oxygen. An oxygen
[0029]
An
[0030]
An
[0031]
A purge
A control unit (not shown) is connected to the ozone generator 9,
[0032]
Next, an ozone treatment method using the heat treatment apparatus 1 having the above-described configuration will be described taking a case where a silicon oxide film is formed on the semiconductor wafer 6 as an example. In the following description, the operation of each unit constituting the heat treatment apparatus 1 is controlled by a control unit (not shown).
[0033]
First, the
[0034]
Next, the
[0035]
After sealing the
[0036]
When the pressure in the
[0037]
Further, the
[0038]
In general, when the inner diameter of the
[0039]
Furthermore, when the relationship between the inner diameter and the length of the
[0040]
Further, since the ozone generator 9 connected to the ozone supply pipe 8 is supplied with nitrogen gas in addition to oxygen gas, the generation efficiency of ozone generated by the ozone generator 9 is improved.
[0041]
The ozone that has reached the ceiling of the reaction tube 2 is supplied to the
[0042]
When ozone is supplied to the
[0043]
When the silicon oxide film is formed on the surface of the semiconductor wafer 6, the supply of ozone from the ozone supply pipe 8 is stopped. Then, while controlling the opening of the
[0044]
Finally, nitrogen gas is supplied from the purge
[0045]
As described above, according to the present embodiment, since ozone is supplied from the ozone supply pipe 8 so as to reach the ceiling of the reaction pipe 2, ozone is supplied at a high speed and a large flow rate. Moreover, since ozone is made to reach the ceiling of the reaction tube 2, ozone can be uniformly supplied to the
[0046]
According to the present embodiment, the
[0047]
According to the present embodiment, since the ozone generator 9 is supplied with nitrogen gas in addition to the oxygen gas, the generation efficiency of ozone generated by the ozone generator 9 is improved.
According to the present embodiment, since only one ozone supply pipe 8 is provided, the structure of the heat treatment apparatus 1 can be simplified.
[0048]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and for example, an object to be processed in which a silicon nitride film is previously formed on the semiconductor wafer 6 may be used. In this case, a laminated film of a silicon oxide film and a silicon nitride film or a silicon oxynitride film can be formed on the semiconductor wafer 6.
[0049]
The present invention is not limited to the case where it is used in a film forming process for forming a silicon oxide film on the semiconductor wafer 6. For example, the present invention is used in an ashing process for decomposing / removing organic substances deposited on the thin film surface. Also good. In this case, for example, when removing organic substances deposited on the surface of an SOG (Spin On Glass) film formed on a silicon oxide film, the flow rate of ozone treatment is increased and uniform ozone is formed on the entire surface of the SOG film. Processing can be performed. Moreover, you may use this invention for an annealing process.
[0050]
The ozone generator 9 is not limited to the one supplied with oxygen gas and nitrogen gas. For example, only the oxygen
[0051]
The number of ozone supply pipes 8 is not limited to one and may be plural.
Further, the object to be processed is not limited to the semiconductor wafer 6 but may be a glass substrate, for example.
[0052]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the ozone flow rate can be increased and uniform ozone treatment can be performed on the entire surface of the object to be processed.
Further, according to the present invention, the flow rate of ozone can be increased and the pressure in the reaction tube can be maintained at a low pressure.
Furthermore, according to the present invention, the active state of ozone can be maintained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of a heat treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view of a conventional heat treatment apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heat processing apparatus 2
Claims (10)
前記被処理体をオゾン処理する処理領域と、該処理領域の一方側の第1の非処理領域と、前記処理領域の他方側の第2の非処理領域と、前記第1の非処理領域および前記第2の非処理領域に通じる第3の非処理領域と、を有する処理室と、
その先端が前記第1の非処理領域に位置するように前記処理室に挿通され、前記第1の非処理領域から前記第3の非処理領域を介して前記第2の非処理領域に到達するように、前記処理室内にオゾンを供給する少なくとも一つのオゾン供給管と、
前記オゾン供給管に接続されたオゾン供給手段と、
前記第1の非処理領域に設けられ、前記処理室内のガスを排気する排気口と、
前記排気口に接続され、前記処理室内のガスを排気することにより、前記第2の非処理領域に到達したオゾンを前記処理領域に供給する排気手段と、
を備える、ことを特徴とするオゾン処理装置。An ozone treatment apparatus for treating an object to be treated with ozone,
Wherein the processing region of the workpiece to ozone treatment, and one side of the first non-processing region of the processing region, and the other side of the second non-processing region of the processing region, wherein the first non-processing region and A processing chamber having a third non-processing area leading to the second non-processing area ;
The tip is inserted into the processing chamber so as to be located in the first non -processing area, and reaches the second non -processing area from the first non-processing area through the third non-processing area. And at least one ozone supply pipe for supplying ozone into the processing chamber;
Ozone supply means connected to the ozone supply pipe;
An exhaust port that is provided in the first non-processing region and exhausts the gas in the processing chamber;
An exhaust means connected to the exhaust port and supplying ozone that has reached the second non-processing region to the processing region by exhausting the gas in the processing chamber;
An ozone treatment apparatus comprising:
前記オゾン導入部の長さが該オゾン導入部の内径の1倍〜100倍に形成されている、ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載のオゾン処理装置。The ozone supply tube has an ozone introduction portion whose distal end portion is bent to face the direction of the third non-processing region towards the third non-processing region,
The ozone treatment apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein a length of the ozone introduction part is formed to be 1 to 100 times an inner diameter of the ozone introduction part.
前記オゾン発生部には酸素ガス及び窒素ガスを供給するオゾン生成ガス供給管が接続されている、ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載のオゾン処理装置。The ozone supply means has an ozone generation part composed of a plasma generator,
The ozone processing apparatus according to claim 1, wherein an ozone generation gas supply pipe for supplying oxygen gas and nitrogen gas is connected to the ozone generation unit.
前記被処理体をオゾン処理する処理領域を有する処理室の前記処理領域の一方側の第1の非処理領域にその先端が位置するように配置されたオゾン供給管から、前記第1の非処理領域および前記処理領域の他方側の第2の非処理領域に通じる第3の非処理領域を介して、前記第2の非処理領域に到達するようにオゾンを供給し、
前記第1の非処理領域に設けられた排気口から前記処理室内のガスを排気することにより、前記第2の非処理領域に到達したオゾンを前記処理領域に供給する、ことを特徴とするオゾン処理方法。An ozone treatment method for treating an object to be treated with ozone,
From the ozone supply pipe arranged so that the tip is located in the first non-processing area on one side of the processing area of the processing chamber having the processing area for ozone-treating the object to be processed, the first non-processing via the third non-processing region leading to region and the other side a second non-processing region of the processing region, supplies ozone to reach the second non-processing region,
Ozone that reaches the second non- treatment region is supplied to the treatment region by exhausting the gas in the treatment chamber from an exhaust port provided in the first non-treatment region. Processing method.
前記被処理体にオゾンを供給して、該被処理体を熱酸化させ、該被処理体上に薄膜を形成する、ことを特徴とする請求項8又は9に記載のオゾン処理方法。Maintaining the processing chamber at a predetermined temperature and a predetermined pressure;
The ozone treatment method according to claim 8 or 9, wherein ozone is supplied to the object to be treated, the object to be treated is thermally oxidized, and a thin film is formed on the object to be treated.
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