JP4961218B2 - Substrate processing apparatus and semiconductor device manufacturing method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the occurrence of loading effects without changing an introduction flow rate of oxygen-containing gas and hydrogen-containing gas in each case according to the number of substrates and a substrate surface structure when simultaneously processing a plurality of substrates. <P>SOLUTION: A semiconductor device manufacturing method has a step for carrying substrates into a processing chamber, a step for subjecting the substrates to oxidation processing by supplying oxygen-containing gas and hydrogen-containing gas into the processing chamber, and a step for carrying out the substrates from the processing chamber after oxidation processing. In the step for subjecting the substrates to oxidation processing, the following one cycle is repeated several times. The one cycle includes a step for sealing the inside of the processing chamber after reducing pressure inside the processing chamber lower than atmospheric pressure by evacuating the inside of the processing chamber, a step for sealing the inside of the processing chamber again after supplying a prescribed amount of oxygen-containing gas and a prescribed amount of hydrogen-containing gas into the sealed processing chamber, and a step for oxidizing the substrates while maintaining the state. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、ウェハ等の基板を酸化処理する基板処理装置および半導体装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a substrate processing apparatus for oxidizing a substrate such as a wafer and a method for manufacturing a semiconductor device.

大気圧未満の圧力に減圧した処理室内に酸素含有ガスと水素含有ガスとを導入することにより基板表面を酸化する基板処理方法は、従来のパイロジェニック酸化等のウエット酸化を用いた基板処理方法と比較して、良質の酸化膜が得られ、面方位の異なる基板表面の酸化速度差を大幅に縮小できることから、例えば3次元化の進んだデバイス構造を備えた半導体装置の製造への適用が進んでいる。   A substrate processing method for oxidizing a substrate surface by introducing an oxygen-containing gas and a hydrogen-containing gas into a processing chamber whose pressure has been reduced to a pressure lower than atmospheric pressure is a conventional substrate processing method using wet oxidation such as pyrogenic oxidation. In comparison, a high-quality oxide film can be obtained, and the difference in oxidation rate between substrate surfaces having different plane orientations can be greatly reduced. Therefore, for example, application to the manufacture of a semiconductor device having a three-dimensional device structure has progressed. It is out.

上述の基板処理方法は、複数枚の基板を上下方向に多段に保持した支持具を処理室内に挿入して密閉し、密閉した処理室内を排気ラインに設けられた真空ポンプを用いて減圧した後、ガス供給ラインより処理室上方から酸素含有ガスと水素含有ガスを連続的に導入しつつ、排気ラインより、真空ポンプを用いて処理室下方から連続的に排気することにより、処理室内に上から下へと流れる酸素含有ガスと水素含有ガスとの混合ガスの流れをつくり、連続的に基板への酸化処理を行っていた(例えば特許文献1参照)。
WO2005/020309号パンフレット
In the substrate processing method described above, a support holding a plurality of substrates in multiple stages in the vertical direction is inserted and sealed in the processing chamber, and the sealed processing chamber is decompressed using a vacuum pump provided in the exhaust line. The oxygen-containing gas and the hydrogen-containing gas are continuously introduced from above the processing chamber from the gas supply line, and continuously exhausted from below the processing chamber by using a vacuum pump from the exhaust line. A mixed gas flow of an oxygen-containing gas and a hydrogen-containing gas that flows downward is created, and the oxidation treatment is continuously performed on the substrate (see, for example, Patent Document 1).
WO2005 / 020309 pamphlet

しかしながら、上述した基板処理方法では、ガス流の下流側(すなわち処理室の下方)に配置された基板の酸化速度が、ガス流の上流側(すなわち処理室の上方)に配置された基板の酸化速度よりも遅くなってしまうことがあった。そして、ガス流の上流側から下流側に行くにつれて、基板上に形成される酸化膜の膜厚が段階的に薄くなってしまう現象(以下、ローディング効果という)が発生することがあった。   However, in the above-described substrate processing method, the oxidation rate of the substrate disposed on the downstream side of the gas flow (that is, below the processing chamber) is the same as the oxidation rate of the substrate disposed on the upstream side of the gas flow (that is, above the processing chamber). Sometimes it was slower than the speed. A phenomenon (hereinafter referred to as a loading effect) in which the thickness of the oxide film formed on the substrate gradually decreases from the upstream side to the downstream side of the gas flow may occur.

ローディング効果発生の要因の一つとして、処理室内に供給された酸素含有ガス及び水素含有ガスが、ガス流の上流側(処理室の上方)に配置された基板の酸化反応により消費され、ガス流の下流側(処理室の下方)に行くにつれて酸化反応に寄与できるガスが欠乏し、その結果、酸化速度が遅くなっていることが考えられていた。   As one of the causes of the loading effect, the oxygen-containing gas and the hydrogen-containing gas supplied into the processing chamber are consumed by the oxidation reaction of the substrate disposed on the upstream side (above the processing chamber) of the gas flow, and the gas flow It has been considered that the gas that can contribute to the oxidation reaction becomes deficient as it goes downstream (below the processing chamber), and as a result, the oxidation rate becomes slow.

そこで、ガス供給の下流側での水素含有ガスの欠乏を抑制するため、上述の特許文献1に記載されているように、酸素含有ガス供給口と同じくガス供給の上流側に設けられる水素含有ガスの供給口とは別に、ガス供給の中流側や下流側に少なくとも1つ以上の水素含有ガスの供給口を追加的に配置し、かかるガス供給口から欠乏した分だけガスを補充する、という方法も考案されていた。   Therefore, in order to suppress the deficiency of the hydrogen-containing gas on the downstream side of the gas supply, as described in Patent Document 1 described above, the hydrogen-containing gas provided on the upstream side of the gas supply as well as the oxygen-containing gas supply port A method of additionally arranging at least one hydrogen-containing gas supply port on the middle or downstream side of the gas supply separately from the gas supply port, and replenishing the gas from the gas supply port by the amount deficient. Was also devised.

しかしながら、酸化反応にともなうガスの消費量は、基板の表面積に依存して変化する。そのため、上述のガス供給口を追加して消費されたガスを補充する方法では、処理室に搬入される基板の枚数や、基板表面に形成されているデバイス構造にあわせて、各ガス供給口からのガスの導入流量を都度変更する必要があった。   However, the gas consumption accompanying the oxidation reaction varies depending on the surface area of the substrate. For this reason, in the method of replenishing consumed gas by adding the gas supply ports described above, the gas supply ports are arranged in accordance with the number of substrates carried into the processing chamber and the device structure formed on the substrate surface. It was necessary to change the flow rate of the gas every time.

そこで本発明は、複数枚の基板を同時に処理する場合において、基板の枚数や表面構造にあわせてガスの導入流量を都度変更することなく、ローディング効果の発生を抑制することが可能な基板処理装置、および半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention provides a substrate processing apparatus capable of suppressing the occurrence of a loading effect without changing the gas introduction flow rate in accordance with the number of substrates and the surface structure when processing a plurality of substrates simultaneously. And a method of manufacturing a semiconductor device.

本発明の一態様によれば、
基板を処理室内に搬入する工程と、前記処理室内に酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給して基板を酸化処理する工程と、酸化処理後の基板を前記処理室内より搬出する工程と、を有し、前記基板を酸化処理する工程では、前記処理室内を真空排気して前記処理室内の圧力を大気圧より低くした後前記処理室内を閉封する工程と、前記閉封した前記処理室内に一定量の酸素含有ガスと一定量の水素含有ガスとを供給した後前記処理室内を再度閉封する工程と、その状態を保持して基板を酸化する工程と、を1サイクルとして、このサイクルを複数回繰り返す半導体装置の製造方法が提供される。
According to one aspect of the invention,
A step of carrying the substrate into the processing chamber, a step of oxidizing the substrate by supplying an oxygen-containing gas and a hydrogen-containing gas into the processing chamber, and a step of unloading the substrate after the oxidation treatment from the processing chamber. And in the step of oxidizing the substrate, the process chamber is evacuated to lower the pressure in the process chamber below atmospheric pressure, and then the process chamber is sealed, and the sealed process chamber is closed. The process of re-sealing the processing chamber after supplying a certain amount of oxygen-containing gas and a certain amount of hydrogen-containing gas and the process of oxidizing the substrate while maintaining the state are defined as one cycle. A method of manufacturing a semiconductor device that is repeated a plurality of times is provided.

本発明の他の態様によれば、
基板を処理する処理室と、前記処理室内で基板を支持する支持具と、前記処理室内に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給ラインと、前記処理室内に水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給ラインと、前記酸素含有ガス供給ラインおよび前記水素含有ガス供給ラインに設けられ、前記酸素含有ガスおよび前記水素含有ガスを一定量蓄えるバッファタンクと、前記処理室内を排気する排気ラインと、前記排気ラインに設けられ前記処理室内を真空引きする真空ポンプと、前記処理室内を閉封する手段と、前記処理室内を真空排気して前記処理室内の圧力を大気圧より低くした後前記処理室内を閉封し、前記バッファタンク内に一定量の酸素含有ガス、一定量の水素含有ガスを蓄え、前記閉封した前記処理室内に前記バッファタンクより一定量の酸素含有ガス、一定量の水素含有ガスを供給した後前記処理室内を再度閉封し、その状態を保持して基板を酸化し、これを1サイクルとして、このサイクルを複数回繰り返すコントローラと、を有する基板処理装置が提供される。
According to another aspect of the invention,
A processing chamber for processing a substrate, a support for supporting the substrate in the processing chamber, an oxygen-containing gas supply line for supplying an oxygen-containing gas into the processing chamber, and a hydrogen-containing gas for supplying a hydrogen-containing gas into the processing chamber A supply line; a buffer tank that is provided in the oxygen-containing gas supply line and the hydrogen-containing gas supply line, and stores a certain amount of the oxygen-containing gas and the hydrogen-containing gas; an exhaust line that exhausts the processing chamber; and the exhaust A vacuum pump provided in a line for evacuating the processing chamber; means for closing the processing chamber; and evacuating the processing chamber to lower the pressure in the processing chamber below atmospheric pressure, and then closing the processing chamber. A certain amount of oxygen-containing gas and a certain amount of hydrogen-containing gas are stored in the buffer tank, and are stored in the sealed processing chamber from the buffer tank. A controller that repeats this cycle a plurality of times by supplying a certain amount of oxygen-containing gas and a certain amount of hydrogen-containing gas, then resealing the processing chamber and maintaining the state to oxidize the substrate. , A substrate processing apparatus is provided.

本発明の他の態様によれば、
基板を処理する処理室と、前記処理室内で基板を支持する支持具と、前記処理室内に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給ラインと、前記処理室内に水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給ラインと、前記酸素含有ガス供給ラインに設けられ前記酸素含有ガスを一定量蓄える第1のバッファタンクと、前記水素含有ガス供給ラインに設けられ前記水素含有ガスを一定量蓄える第2のバッファタンクと、前記処理室内を排気する排気ラインと、前記排気ラインに設けられ前記処理室内を真空引きする真空ポンプと、前記処理室内を閉封する閉封手段と、前記処理室内を真空排気して前記処理室内の圧力を大気圧より低くした後前記処理室内を閉封し、前記第1のバッファタンクに一定量の酸素含有ガスを蓄え、前記第2のバッファタンクに一定量の水素含有ガスを蓄え、前記閉封した前記処理室内に前記第1のバッファタンクより一定量の酸素含有ガスを、前記第2のバッファタンクより一定量の水素含有ガスを供給した後前記処理室内を再度閉封し、その状態を保持して基板を酸化し、これを1サイクルとして、このサイクルを複数回繰り返すコントローラと、を有する基板処理装置が提供される。
According to another aspect of the invention,
A processing chamber for processing a substrate, a support for supporting the substrate in the processing chamber, an oxygen-containing gas supply line for supplying an oxygen-containing gas into the processing chamber, and a hydrogen-containing gas for supplying a hydrogen-containing gas into the processing chamber A supply line; a first buffer tank provided in the oxygen-containing gas supply line for storing a certain amount of the oxygen-containing gas; and a second buffer tank provided in the hydrogen-containing gas supply line for storing a certain amount of the hydrogen-containing gas. An exhaust line for exhausting the processing chamber, a vacuum pump provided in the exhaust line for evacuating the processing chamber, a sealing means for sealing the processing chamber, and evacuating the processing chamber to evacuate the processing chamber After the pressure in the processing chamber is made lower than the atmospheric pressure, the processing chamber is closed, a certain amount of oxygen-containing gas is stored in the first buffer tank, and the second buffer tank After storing a certain amount of hydrogen-containing gas, after supplying a certain amount of oxygen-containing gas from the first buffer tank and a certain amount of hydrogen-containing gas from the second buffer tank into the sealed processing chamber, There is provided a substrate processing apparatus having a controller for re-sealing a processing chamber and maintaining the state to oxidize a substrate and setting this as one cycle to repeat this cycle a plurality of times.

本発明によれば、複数枚の基板を同時に処理する場合において、基板の枚数や表面構造にあわせて酸素含有ガスや水素含有ガスの導入流量を都度変更することなく、ローディング効果の発生を抑制することが可能な基板処理装置、および半導体装置の製造方法を提供することが出来る。   According to the present invention, when a plurality of substrates are processed simultaneously, the occurrence of a loading effect is suppressed without changing the introduction flow rate of the oxygen-containing gas or the hydrogen-containing gas in accordance with the number of substrates and the surface structure. It is possible to provide a substrate processing apparatus and a method for manufacturing a semiconductor device.

上述したように、従来の大気圧未満の圧力に減圧した処理室内に酸素含有ガスと水素含有ガスとを導入することにより基板表面を酸化する基板処理方法では、ガス流の下流側に配置された基板に形成される酸化膜厚が、ガス流の上流側に配置された基板に形成される酸化膜厚よりも薄くなってしまうローディング効果が発生することがあった。
そして、ローディング効果の発生の一要因として、処理室内に供給された酸素含有ガス
及び水素含有ガスが、ガス流の上流側に配置された基板の酸化反応により消費され、ガス流の下流側に行くにつれて酸化反応に寄与できるガスが欠乏し、その結果、酸化速度が遅くなっていることが考えられていた。
As described above, in the substrate processing method for oxidizing the substrate surface by introducing an oxygen-containing gas and a hydrogen-containing gas into a processing chamber that has been reduced to a pressure lower than atmospheric pressure, the substrate processing method is disposed downstream of the gas flow. A loading effect may occur in which the oxide film thickness formed on the substrate becomes thinner than the oxide film thickness formed on the substrate disposed on the upstream side of the gas flow.
As a cause of the generation of the loading effect, the oxygen-containing gas and the hydrogen-containing gas supplied into the processing chamber are consumed by the oxidation reaction of the substrate disposed on the upstream side of the gas flow and go to the downstream side of the gas flow. It has been thought that the gas that can contribute to the oxidation reaction is deficient as a result, and as a result, the oxidation rate is slow.

しかし、発明者は、ローディング効果の要因についてさらなる鋭意研究を行ったところ、ローディング効果が生じる要因は、上述の要因だけではないことを発見した。すなわち、ローディング効果は、処理室内に生じた圧力偏差(ガス供給の下流に行くに従い分圧が低くなる状態)によっても発生していることを発見した。   However, the inventor conducted further diligent research on the factor of the loading effect, and found that the factor causing the loading effect is not limited to the above-mentioned factor. That is, it has been discovered that the loading effect is also caused by a pressure deviation (a state in which the partial pressure decreases as it goes downstream of the gas supply) generated in the processing chamber.

詳しく述べると、処理室内には、例えば多段に収納された基板や支持具などの構造物が存在するため、ガスの流動抵抗が必然的に存在している。そして、このような処理室内に一端側から他端側へ向かう酸素含有ガスと水素含有ガスとの流れをつくった場合、流動抵抗により処理室上流側の圧力が高くなり処理室下流側の圧力が低くなるという圧力偏差が発生することになる。そして、酸素含有ガス及び水素含有ガスの分圧が高い処理室上流側では、酸化処理の原料となるガス量が相対的に多いことから酸化速度が速くなり、一方、酸素含有ガス及び水素含有ガスの分圧が低い処理室下流側では、酸化処理の原料となるガス量が相対的に少ないことから酸化速度が遅くなる。これにより、ガス流の下流側に配置された基板に形成される酸化膜厚が、ガス流の上流側に配置された基板に形成される酸化膜厚よりも薄くなる、というローディング効果が生じるのである。   More specifically, since there are structures such as substrates and supports stored in multiple stages in the processing chamber, gas flow resistance inevitably exists. When a flow of oxygen-containing gas and hydrogen-containing gas from one end side to the other end side is created in such a processing chamber, the pressure on the upstream side of the processing chamber is increased due to flow resistance, and the pressure on the downstream side of the processing chamber is A pressure deviation of lowering will occur. On the upstream side of the processing chamber where the partial pressures of the oxygen-containing gas and the hydrogen-containing gas are high, the oxidation rate is increased because the amount of gas that is the raw material for the oxidation treatment is relatively large, while the oxygen-containing gas and the hydrogen-containing gas On the downstream side of the processing chamber where the partial pressure is low, the amount of gas used as the raw material for the oxidation treatment is relatively small, so the oxidation rate is slow. As a result, the loading effect that the oxide film thickness formed on the substrate arranged on the downstream side of the gas flow becomes thinner than the oxide film thickness formed on the substrate arranged on the upstream side of the gas flow occurs. is there.

すなわち、流動抵抗が存在する処理室内に酸素含有ガスと水素含有ガスとを連続的に供給しつつ排気することにより酸化処理を行う方法では、流動抵抗により処理室内には圧力偏差が常に発生してしまい、必然的にローディング効果が発生してしまうのである。本発明は、発明者が見出したこれらの知見に基づいてなされたものである。   That is, in the method of performing oxidation treatment by exhausting while continuously supplying an oxygen-containing gas and a hydrogen-containing gas into a processing chamber where flow resistance exists, a pressure deviation is always generated in the processing chamber due to the flow resistance. Inevitably, a loading effect occurs. The present invention has been made based on these findings found by the inventors.

以下に、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置の構成、基板処理方法について、図面を参照しながら順に説明する。   Hereinafter, a configuration of a substrate processing apparatus and a substrate processing method according to an embodiment of the present invention will be described in order with reference to the drawings.

(1)基板処理装置の構成
図1は、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置のシステム構成概略図である。本発明の一実施形態にかかる基板処理装置は、複数枚の基板を同時に処理するバッチ式の縦型酸化装置として構成されている。
(1) Configuration of Substrate Processing Apparatus FIG. 1 is a system configuration schematic diagram of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention. A substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention is configured as a batch-type vertical oxidation apparatus that processes a plurality of substrates simultaneously.

<処理室>
図1に示すとおり、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置は、例えば石英から構成される反応管10を有している。
<Processing chamber>
As shown in FIG. 1, the substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention includes a reaction tube 10 made of, for example, quartz.

反応管10の内部には、基板としてのシリコンウェハ1を処理する処理室2が形成されている。処理室2内には、基板保持具としてのボート14が、下方から挿入されている。ボート14は、複数のシリコンウェハ1を、略水平状態で隙間(基板ピッチ間隔)をもって複数段に保持するように構成されている。   Inside the reaction tube 10, a processing chamber 2 for processing a silicon wafer 1 as a substrate is formed. A boat 14 as a substrate holder is inserted into the processing chamber 2 from below. The boat 14 is configured to hold a plurality of silicon wafers 1 in a plurality of stages with a gap (substrate pitch interval) in a substantially horizontal state.

反応管10の下方は、ボート14を挿入することができるように開放されている。反応管10に設けられた開放部は、シールキャップ18により密閉されるように構成されている。ボート14は、ボート14からの熱伝導を遮断する断熱キャップ15上に搭載されている。断熱キャップ15は、回転軸17により下方から支持されている。回転軸17は、処理室2内の気密を保持しつつシールキャップ18を貫通するように設けられている。シールキャップ18の下方には、回転軸17を回転させる回転機構16が設けられる。従って、回転機構16を作動(回転)させることにより、処理室2内の気密を保持したまま複数のシリコンウェハ1を搭載したボート14を回転させることが出来る。   A lower portion of the reaction tube 10 is opened so that the boat 14 can be inserted. The opening provided in the reaction tube 10 is configured to be sealed with a seal cap 18. The boat 14 is mounted on a heat insulating cap 15 that blocks heat conduction from the boat 14. The heat insulating cap 15 is supported from below by the rotating shaft 17. The rotating shaft 17 is provided so as to penetrate the seal cap 18 while maintaining the airtightness in the processing chamber 2. A rotation mechanism 16 that rotates the rotation shaft 17 is provided below the seal cap 18. Therefore, by operating (rotating) the rotation mechanism 16, the boat 14 on which the plurality of silicon wafers 1 are mounted can be rotated while maintaining the hermeticity in the processing chamber 2.

反応管10の上部には、酸素含有ガスとしての酸素ガス(O)を供給する酸素含有ガス供給ラインとしての酸素ガス供給ライン3aと、水素含有ガスとしての水素ガス(H)を供給する水素含有ガス供給ラインとしての水素ガス供給ライン3bと、不活性ガスとしての窒素ガス(N)を供給する不活性ガス供給ラインとしての窒素ガス供給ライン3cとが設けられている。酸素ガス供給ライン3aと水素ガス供給ライン3bと窒素ガス供給ライン3cとは、その下流側で合流して一本化しており、一本化したガス供給ライン3が、反応管10の天井壁に接続されている。ガス供給ライン3の反応管10との接続部分にはガス噴出口が形成されている。反応管10の天井壁に設けられたガス噴出口は、下方を向いており、処理室2内の下方に向けて各種ガスをそれぞれ噴出するようになっている。 An oxygen gas supply line 3a as an oxygen-containing gas supply line for supplying oxygen gas (O 2 ) as an oxygen-containing gas and a hydrogen gas (H 2 ) as a hydrogen-containing gas are supplied to the upper part of the reaction tube 10. A hydrogen gas supply line 3b as a hydrogen-containing gas supply line and a nitrogen gas supply line 3c as an inert gas supply line for supplying nitrogen gas (N 2 ) as an inert gas are provided. The oxygen gas supply line 3 a, the hydrogen gas supply line 3 b, and the nitrogen gas supply line 3 c merge together at the downstream side, and the unified gas supply line 3 is formed on the ceiling wall of the reaction tube 10. It is connected. A gas outlet is formed at a connection portion of the gas supply line 3 with the reaction tube 10. The gas outlet provided on the ceiling wall of the reaction tube 10 faces downward, and various gases are ejected downward in the processing chamber 2.

<酸素ガス供給ライン>
酸素ガス供給ライン3aの上流側には、酸素含有ガスとしての酸素ガス(O)を供給する酸素ガス供給源4aと、流量制御手段としてのマスフローコントローラ11aと、処理室2内に供給する酸素ガスを一時的に蓄える第1のバッファタンク6aとが、順に直列に接続されている。なお、酸素ガス供給源4aとマスフローコントローラ11aとの間には遮断弁12aが、マスフローコントローラ11aと第1のバッファタンク6aとの間にはバッファタンク上流側遮断弁7aが、第1のバッファタンク6aと反応管10の天井壁との間にはバッファタンク下流側遮断弁5aが、それぞれ設けられている。
<Oxygen gas supply line>
On the upstream side of the oxygen gas supply line 3a, an oxygen gas supply source 4a for supplying oxygen gas (O 2 ) as an oxygen-containing gas, a mass flow controller 11a as a flow rate control means, and oxygen supplied into the processing chamber 2 A first buffer tank 6a that temporarily stores gas is connected in series in order. A shutoff valve 12a is provided between the oxygen gas supply source 4a and the mass flow controller 11a, and a buffer tank upstream shutoff valve 7a is provided between the mass flow controller 11a and the first buffer tank 6a. A buffer tank downstream side shut-off valve 5 a is provided between 6 a and the ceiling wall of the reaction tube 10.

<水素ガス供給ライン>
水素ガス供給ライン3bの上流側には、水素含有ガスとしての水素ガス(H)を供給する水素ガス供給源4bと、流量制御手段としてのマスフローコントローラ11bと、処理室2内に供給する水素ガスを一時的に蓄える第2のバッファタンク6bとが、順に直列に接続されている。なお、水素ガス供給源4bとマスフローコントローラ11bとの間には遮断弁12bが、マスフローコントローラ11bと第2のバッファタンク6bとの間にはバッファタンク上流側遮断弁7bが、第2のバッファタンク6bと反応管10の天井壁との間にはバッファタンク下流側遮断弁5bが、それぞれ設けられている。
<Hydrogen gas supply line>
On the upstream side of the hydrogen gas supply line 3b, a hydrogen gas supply source 4b for supplying hydrogen gas (H 2 ) as a hydrogen-containing gas, a mass flow controller 11b as a flow rate control means, and hydrogen supplied into the processing chamber 2 A second buffer tank 6b for temporarily storing gas is connected in series in order. A shutoff valve 12b is provided between the hydrogen gas supply source 4b and the mass flow controller 11b, and a buffer tank upstream shutoff valve 7b is provided between the mass flow controller 11b and the second buffer tank 6b. A buffer tank downstream side shut-off valve 5b is provided between 6b and the ceiling wall of the reaction tube 10, respectively.

<窒素ガス供給ライン>
窒素ガス供給ライン3cの上流側には、不活性ガスとしての窒素ガス(N)を供給する窒素ガス供給源4cと、流量制御手段としてのマスフローコントローラ11cとが、順に直列に接続されている。なお、窒素ガス供給源4cとマスフローコントローラ11cとの間には遮断弁12cが、マスフローコントローラ11cと反応管10の天井壁との間には遮断弁5cが、それぞれ設けられている。
<Nitrogen gas supply line>
On the upstream side of the nitrogen gas supply line 3c, a nitrogen gas supply source 4c for supplying nitrogen gas (N 2 ) as an inert gas and a mass flow controller 11c as a flow rate control unit are connected in series in order. . A shutoff valve 12c is provided between the nitrogen gas supply source 4c and the mass flow controller 11c, and a shutoff valve 5c is provided between the mass flow controller 11c and the ceiling wall of the reaction tube 10.

<排気ライン>
反応管10の側壁下方には、処理ガスを排気する排気ライン19が接続されている。排気ライン19には真空ポンプ9が接続されている。基板処理中は、反応管10内は真空ポンプ9により大気圧よりも低い所定の圧力(減圧)にされる。なお、反応管10と真空ポンプ9との間には、遮断弁8が設けられている。
<Exhaust line>
An exhaust line 19 for exhausting the processing gas is connected to the lower side of the reaction tube 10. A vacuum pump 9 is connected to the exhaust line 19. During the substrate processing, the inside of the reaction tube 10 is brought to a predetermined pressure (reduced pressure) lower than the atmospheric pressure by the vacuum pump 9. A shutoff valve 8 is provided between the reaction tube 10 and the vacuum pump 9.

<ヒータ>
反応管10の周囲には、反応管10の外部から処理室2内を加熱する加熱源としての抵抗加熱ヒータ13が配置されている。
<Heater>
Around the reaction tube 10, a resistance heater 13 is disposed as a heating source for heating the inside of the processing chamber 2 from the outside of the reaction tube 10.

<コントローラ>
また、基板処理装置には、遮断弁5a〜5c,7a,7b,8,12a〜12c、マスフローコントローラ11a〜11c、真空ポンプ9、回転機構16、抵抗加熱ヒータ13
等、基板処理装置を構成する各部の動作を制御するコントローラ20が設けられている。
<Controller>
The substrate processing apparatus includes shut-off valves 5a to 5c, 7a, 7b, 8, 12a to 12c, mass flow controllers 11a to 11c, a vacuum pump 9, a rotation mechanism 16, and a resistance heater 13.
A controller 20 is provided for controlling the operation of each part constituting the substrate processing apparatus.

(2)基板処理方法
続いて、本発明の一実施形態として、半導体デバイスの製造工程の一工程として基板表面に酸化処理を施す基板処理方法について、図2を用いて説明する。図2は、本発明の一実施形態にかかる基板処理工程にて実施される酸化処理サイクルシーケンスの概略図を示し、(a)は各遮断弁の開閉シーケンスを示し、(b)はバッファタンク内および処理室内への各種ガスの導入シーケンスを示している。
なお、本発明の一実施形態にかかる基板処理方法は、図1に示す上述の基板処理装置により実施される。また、以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作は、コントローラ20により制御される。
(2) Substrate Processing Method Next, as an embodiment of the present invention, a substrate processing method in which an oxidation process is performed on a substrate surface as one step of a semiconductor device manufacturing process will be described with reference to FIG. 2A and 2B are schematic views of an oxidation treatment cycle sequence performed in a substrate processing step according to an embodiment of the present invention, wherein FIG. In addition, an introduction sequence of various gases into the processing chamber is shown.
In addition, the substrate processing method concerning one Embodiment of this invention is implemented by the above-mentioned substrate processing apparatus shown in FIG. In the following description, the operation of each unit constituting the substrate processing apparatus is controlled by the controller 20.

<基板搬入工程>
まず、抵抗加熱ヒータ13を作動させることにより、処理室2内の温度を、所定の温度(基板搬送温度)、例えば300〜600℃まで昇温させ、その状態を維持する。そして、バッチ処理分の複数枚のシリコンウェハ1を、ボート14に移載(装填)する。そして、昇温された処理室2内に複数枚のシリコンウェハ1を装填したボート14を搬入し、シールキャップ18により処理室2内を密閉する(基板搬入工程)。この際、遮断弁5a〜5c,7a,7b,12a〜12cは閉じておく。
<Board loading process>
First, by operating the resistance heater 13, the temperature in the processing chamber 2 is raised to a predetermined temperature (substrate transport temperature), for example, 300 to 600 ° C., and this state is maintained. Then, a plurality of silicon wafers 1 for batch processing are transferred (loaded) onto the boat 14. Then, the boat 14 loaded with a plurality of silicon wafers 1 is carried into the heated processing chamber 2 and the inside of the processing chamber 2 is sealed with a seal cap 18 (substrate loading step). At this time, the shutoff valves 5a to 5c, 7a, 7b, and 12a to 12c are closed.

<減圧工程>
次いで、遮断弁5c,7a,7b,12a〜12cを閉じたまま、遮断弁8,5a,5bを開け、真空ポンプ9を作動させることにより、処理室2内およびバッファタンク6a,6b内の圧力を、大気圧(101.3kPa)よりも低い所定の圧力まで減圧する(S6)。
<Decompression step>
Next, with the shut-off valves 5c, 7a, 7b, 12a to 12c closed, the shut-off valves 8, 5a, 5b are opened and the vacuum pump 9 is operated, whereby the pressure in the processing chamber 2 and the buffer tanks 6a, 6b is reached. Is reduced to a predetermined pressure lower than atmospheric pressure (101.3 kPa) (S6).

<昇温工程>
次いで、抵抗加熱ヒータ13を作動させることにより、処理室2内の温度を、シリコンウェハ1搬入時の基板搬送温度から酸化処理温度まで昇温する(昇温工程)。昇温完了後は、コントローラ20により、処理室2全体の温度を酸化処理温度に安定させて維持するよう制御する。
<Temperature raising process>
Next, the resistance heater 13 is operated to raise the temperature in the processing chamber 2 from the substrate transfer temperature when the silicon wafer 1 is carried in to the oxidation treatment temperature (temperature raising step). After completion of the temperature increase, the controller 20 controls the temperature of the entire processing chamber 2 to be stabilized and maintained at the oxidation processing temperature.

<処理室内の圧力調整工程>
次いで、遮断弁5a,5bを閉じた後、遮断弁12c,5cを開け、マスフローコントローラ11cにより流量制御しながら、不活性ガスとしての窒素ガス(N)を処理室2内に供給(導入)する。この際、遮断弁8を開けたまま、真空ポンプ9による処理室2内の排気を継続して行うことにより、処理室2内の圧力を、所定の圧力(処理圧力)になるように制御する(S1)。処理室2内の圧力調整は、例えば、真空ポンプ9による処理室2内の真空排気中に、遮断弁8の開度をコントローラ20により制御することで行う。なお、処理室2内の圧力が低いほど、後述する酸素ガス供給工程および水素ガス供給工程において処理室2内の酸素ガス及び水素ガスの分圧が平衡状態になるまでの時間が短くなる。そのため、ローディング効果の抑制には処理室2内の圧力を低く保つことが望ましい。
<Pressure adjustment process in the processing chamber>
Next, after closing the shut-off valves 5a and 5b, the shut-off valves 12c and 5c are opened, and nitrogen gas (N 2 ) as an inert gas is supplied (introduced) into the processing chamber 2 while controlling the flow rate by the mass flow controller 11c. To do. At this time, the pressure in the processing chamber 2 is controlled to be a predetermined pressure (processing pressure) by continuously evacuating the processing chamber 2 by the vacuum pump 9 with the shut-off valve 8 open. (S1). The pressure in the processing chamber 2 is adjusted by, for example, controlling the opening degree of the shutoff valve 8 by the controller 20 while the vacuum pump 9 is evacuating the processing chamber 2. In addition, as the pressure in the processing chamber 2 is lower, the time until the partial pressures of the oxygen gas and the hydrogen gas in the processing chamber 2 reach an equilibrium state in an oxygen gas supply process and a hydrogen gas supply process described later is shortened. Therefore, it is desirable to keep the pressure in the processing chamber 2 low in order to suppress the loading effect.

<バッファタンクへの酸素ガス供給工程>
次いで、遮断弁12a、バッファタンク上流側遮断弁7aを開け、マスフローコントローラ11aにより流量制御しながら、第1のバッファタンク6a内に、酸素含有ガスとしての酸素ガス(O)を一定量充満させる(蓄える)。なお、このとき遮断弁5aは閉止しておく。第1のバッファタンク6a内に一定量の酸素ガスが充満したら、バッファタンク上流側遮断弁7aを閉じて、第1のバッファタンク6aへの酸素ガスの導入を停止する(S1)。そして、遮断弁5cを閉じて処理室2へのNガスの導入を停止するとともに
、遮断弁8を閉じることにより処理室2内の排気を停止し、処理室2内を上述の所定圧力(処理圧力)に保持する(S1とS2との間の状態)。なお、便宜上、図2ではS1とS2との間の状態について時間を省略して示しているが、実際には、処理室2内を所定圧力(処理圧力)に保持するには時間を要するため、S1とS2との間には所定の時間が存在することとなる。このとき、第1のバッファタンク6a内の圧力は、処理室2内の圧力よりも高い状態となっている。
<Oxygen gas supply process to buffer tank>
Next, the shutoff valve 12a and the buffer tank upstream shutoff valve 7a are opened, and a fixed amount of oxygen gas (O 2 ) as an oxygen-containing gas is filled in the first buffer tank 6a while controlling the flow rate by the mass flow controller 11a. (store). At this time, the shutoff valve 5a is closed. When a certain amount of oxygen gas is filled in the first buffer tank 6a, the buffer tank upstream side shutoff valve 7a is closed to stop the introduction of oxygen gas into the first buffer tank 6a (S1). Then, the shutoff valve 5c is closed to stop the introduction of the N 2 gas into the processing chamber 2, and the shutoff valve 8 is closed to stop the exhaust of the processing chamber 2 so that the inside of the processing chamber 2 has the above-mentioned predetermined pressure ( (Processing pressure) is maintained (a state between S1 and S2). For convenience, FIG. 2 shows the state between S1 and S2 with time omitted, but in reality, it takes time to maintain the inside of the processing chamber 2 at a predetermined pressure (processing pressure). A predetermined time exists between S1 and S2. At this time, the pressure in the first buffer tank 6a is higher than the pressure in the processing chamber 2.

<処理室への酸素ガス供給工程>
次いで、バッファタンク上流側遮断弁7aを閉じたまま、バッファタンク下流側遮断弁5aを開けることにより、第1のバッファタンク6a内と処理室2内との圧力差を利用して、第1のバッファタンク6aに蓄えられた一定量の酸素ガスを、処理室2内に導入する。処理室2内への一定量の酸素ガスの導入を完了したら、バッファタンク下流側遮断弁5aを閉じる(S2)。
<Oxygen gas supply process to processing chamber>
Next, by opening the buffer tank downstream side shut-off valve 5a while keeping the buffer tank upstream side shut-off valve 7a closed, the pressure difference between the first buffer tank 6a and the inside of the processing chamber 2 is utilized. A certain amount of oxygen gas stored in the buffer tank 6 a is introduced into the processing chamber 2. When the introduction of a certain amount of oxygen gas into the processing chamber 2 is completed, the buffer tank downstream side shutoff valve 5a is closed (S2).

<バッファタンクへの水素ガス供給工程>
次いで、遮断弁12b、バッファタンク上流側遮断弁7bを開け、マスフローコントローラ11bにより流量制御しながら、第2のバッファタンク6b内に、一定量の水素含有ガスとしての水素ガス(H)を充満させる(蓄える)。なお、このとき遮断弁5bは閉止しておく。第2のバッファタンク6b内に一定量の水素ガスが充満したら、バッファタンク上流側遮断弁7bを閉じて第2のバッファタンク6bへの水素ガスの導入を停止する(S3)。このとき、第2のバッファタンク6b内の圧力は、処理室2内の圧力よりも高い状態となっている。また、処理室2内に導入した一定量の酸素ガスが、処理室2内に一様に拡散して、処理室2内の酸素ガスの分圧が平衡状態となるのを待つ(S3)。
<Hydrogen gas supply process to buffer tank>
Next, the shutoff valve 12b and the buffer tank upstream shutoff valve 7b are opened, and the second buffer tank 6b is filled with a certain amount of hydrogen gas (H 2 ) while controlling the flow rate by the mass flow controller 11b. Let (store). At this time, the shutoff valve 5b is closed. When a certain amount of hydrogen gas is filled in the second buffer tank 6b, the buffer tank upstream side shut-off valve 7b is closed to stop introduction of hydrogen gas into the second buffer tank 6b (S3). At this time, the pressure in the second buffer tank 6 b is higher than the pressure in the processing chamber 2. In addition, a certain amount of oxygen gas introduced into the processing chamber 2 is uniformly diffused into the processing chamber 2 to wait for the partial pressure of the oxygen gas in the processing chamber 2 to be in an equilibrium state (S3).

<処理室への水素ガス供給工程>
次いで、バッファタンク上流側遮断弁7bを閉じたまま、バッファタンク下流側遮断弁5bを開けることにより、第2のバッファタンク6b内と処理室2内との圧力差を利用して、第2のバッファタンク6bに蓄えられた一定量の水素ガスを、処理室2内に導入する。処理室2内への一定量の水素ガスの導入を完了したら、バッファタンク下流側遮断弁5bを閉じる(S4)。
<Hydrogen gas supply process to processing chamber>
Next, by opening the buffer tank downstream side shut-off valve 5b while the buffer tank upstream side shut-off valve 7b is closed, the pressure difference between the second buffer tank 6b and the inside of the processing chamber 2 is utilized. A certain amount of hydrogen gas stored in the buffer tank 6 b is introduced into the processing chamber 2. When the introduction of a certain amount of hydrogen gas into the processing chamber 2 is completed, the buffer tank downstream side shutoff valve 5b is closed (S4).

<酸化工程>
処理室2内に導入した一定量の水素ガスは、処理室2内に一様に拡散して、平衡分圧状態の酸素ガスと一様に混合する。そして、処理室2内に配置されたシリコンウェハ1の表面にて、導入した一定量の酸素ガスと一定量の水素ガスとが反応することにより、シリコンウェハ1の表面の酸化を進行させる(S5)。
<Oxidation process>
A certain amount of hydrogen gas introduced into the processing chamber 2 is uniformly diffused into the processing chamber 2 and uniformly mixed with oxygen gas in an equilibrium partial pressure state. Then, the surface of the silicon wafer 1 disposed in the processing chamber 2 reacts with a certain amount of introduced oxygen gas and a certain amount of hydrogen gas, so that the surface of the silicon wafer 1 is oxidized (S5). ).

<真空排気工程>
所定時間経過後、バッファタンク下流側遮断弁5a、バッファタンク下流側遮断弁5b、遮断弁8を開け、処理室2内、第1のバッファタンク6a内、及び第2のバッファタンク6b内に残留する酸素ガス及び水素ガスを、真空ポンプ9により排気する。これにより処理室2内の酸化反応を停止させる(S6)。
<Vacuum exhaust process>
After a predetermined time has elapsed, the buffer tank downstream shut-off valve 5a, the buffer tank downstream shut-off valve 5b, and the shut-off valve 8 are opened and remain in the processing chamber 2, the first buffer tank 6a, and the second buffer tank 6b. The oxygen gas and hydrogen gas to be discharged are exhausted by the vacuum pump 9. Thereby, the oxidation reaction in the processing chamber 2 is stopped (S6).

<繰り返し工程>
上述した、処理室内の圧力調整工程、及びバッファタンクへの酸素ガス供給工程(S1)→処理室への酸素ガス供給工程(S2)→バッファタンクへの水素ガス供給工程(S3)→処理室への水素ガス供給工程(S4)→酸化工程(S5)→真空排気工程(S6)を1サイクルとし、このサイクルを所定回数繰り返すことにより、シリコンウェハ1表面に所望膜厚の酸化膜を形成する。
<Repetition process>
The pressure adjusting step in the processing chamber and the oxygen gas supplying step to the buffer tank (S1) → the oxygen gas supplying step to the processing chamber (S2) → the hydrogen gas supplying step to the buffer tank (S3) → to the processing chamber. The hydrogen gas supply step (S4) → oxidation step (S5) → evacuation step (S6) is one cycle, and this cycle is repeated a predetermined number of times to form an oxide film having a desired film thickness on the surface of the silicon wafer 1.

<降温工程>
所望膜厚の酸化膜を形成した後は、遮断弁8を開け、真空ポンプ9により、処理室2内を真空排気した状態で、もしくは、遮断弁8,12c,5cを開け、真空ポンプ9により処理室2内を真空排気しつつ窒素ガスパージした状態で、処理室2内の温度を酸化処理温度から所定の基板搬送温度、例えば300〜600℃まで降温する。
<Cooling process>
After forming the desired oxide film, the shutoff valve 8 is opened and the processing chamber 2 is evacuated by the vacuum pump 9, or the shutoff valves 8, 12c and 5c are opened and the vacuum pump 9 is opened. While the processing chamber 2 is evacuated and purged with nitrogen gas, the temperature in the processing chamber 2 is lowered from the oxidation processing temperature to a predetermined substrate transfer temperature, for example, 300 to 600 ° C.

<大気圧リーク工程>
処理室2内の降温が完了したあと、遮断弁8を閉じ、遮断弁12c、5cを開けることにより、処理室2内に窒素ガスを供給して、処理室2内の圧力を大気圧(101.3kPa)まで昇圧する。
<Atmospheric pressure leak process>
After the temperature drop in the processing chamber 2 is completed, the shut-off valve 8 is closed and the shut-off valves 12c and 5c are opened to supply nitrogen gas into the processing chamber 2 so that the pressure in the processing chamber 2 is reduced to atmospheric pressure (101 The pressure is increased to 3 kPa).

<基板搬出工程>
その後、処理室2内からボート14をアンロードして、酸化処理済のシリコンウェハ1を搬出する。そして、ボート14に支持された全てのシリコンウェハ1が冷えるまで、ボート14を所定位置で待機させる。待機させたボート14に保持されたシリコンウェハ1を所定温度まで冷却したら、図示しない基板移載機等によりシリコンウェハ1を回収する。
<Substrate unloading process>
Thereafter, the boat 14 is unloaded from the processing chamber 2 and the oxidized silicon wafer 1 is unloaded. Then, the boat 14 is kept at a predetermined position until all the silicon wafers 1 supported by the boat 14 are cooled. When the silicon wafer 1 held in the waiting boat 14 is cooled to a predetermined temperature, the silicon wafer 1 is recovered by a substrate transfer machine (not shown).

このようにして、本発明の一実施形態にかかる基板処理工程を終了する。   Thus, the substrate processing process according to the embodiment of the present invention is completed.

以上の通り、本発明の一実施形態によれば、処理室2内に酸素含有ガスと水素含有ガスを連続的に供給しつつ排気することにより酸化処理を行うのではなく、処理室2内の圧力調整工程、及びバッファタンクへの酸素ガス供給工程(S1)→処理室2への酸素ガス供給工程(S2)→バッファタンクへの水素ガス供給工程(S3)→処理室2への水素ガス供給工程(S4)→酸化工程(S5)→真空排気工程(S6)を1サイクルとし、このサイクルを所定回数繰り返すことにより、シリコンウェハ1表面に所望膜厚の酸化膜を形成している。   As described above, according to one embodiment of the present invention, the oxidation treatment is not performed by exhausting while continuously supplying the oxygen-containing gas and the hydrogen-containing gas into the processing chamber 2. Pressure adjustment process and oxygen gas supply process to buffer tank (S1) → oxygen gas supply process to process chamber 2 (S2) → hydrogen gas supply process to buffer tank (S3) → hydrogen gas supply to process chamber 2 The process (S4) → oxidation process (S5) → evacuation process (S6) is one cycle, and this cycle is repeated a predetermined number of times to form an oxide film having a desired film thickness on the surface of the silicon wafer 1.

従って、本発明の一実施形態によれば、ガスの流量、供給時間、温度、圧力などのの条件を変更することなく、サイクル数のみを任意に変更することにより、シリコンウェハ1表面に形成する酸化膜の膜厚を容易に調整することが可能である。また、シリコンウェハ1の枚数や、シリコンウェハ1上に形成されるデバイス構造等が変更された場合でも、サイクル数のみを任意に変更することにより、酸化膜の膜厚を任意に制御することが可能である。従って、シリコンウェハ1の枚数やシリコンウェハ1上に形成されるデバイス構造等の変更にともなって都度条件出しをする必要がなくなり、生産効率を大幅に向上させることが可能となる。   Therefore, according to one embodiment of the present invention, the surface is formed on the surface of the silicon wafer 1 by arbitrarily changing only the number of cycles without changing conditions such as gas flow rate, supply time, temperature, and pressure. It is possible to easily adjust the thickness of the oxide film. Even when the number of silicon wafers 1 or the device structure formed on the silicon wafer 1 is changed, the film thickness of the oxide film can be arbitrarily controlled by arbitrarily changing only the number of cycles. Is possible. Therefore, it is not necessary to set conditions each time the number of silicon wafers 1 and the device structure formed on the silicon wafer 1 are changed, and the production efficiency can be greatly improved.

また、本発明の一実施形態においては、処理室2内に酸素含有ガスと水素含有ガスとを連続的に供給するのではなく、サイクル毎に処理室2内に一定量の酸素ガスと一定量の水素ガスとを導入(供給)し、これを繰り返すこととしている。この処理室2内への一定量のガス供給を、フラッシュ供給ともいう。すなわち、本発明の一実施形態では、サイクル毎に、酸素ガスのフラッシュ供給と水素ガスのフラッシュ供給を繰り返すこととしている。ここで、サイクル毎に導入されるガスは処理室2内全体に瞬時に拡散するため、処理室2における各ガスの分圧は所定時間以内に(ごく短時間で)平衡状態になる。すなわち、たとえ処理室2内に流動抵抗が存在していても、本発明の一実施形態においては処理室2内に連続的にガスを導入しないため、処理室2内には定常的な圧力偏差が生じにくい。よって、ローディング効果の発生を抑制することが可能となる。   In one embodiment of the present invention, the oxygen-containing gas and the hydrogen-containing gas are not continuously supplied into the processing chamber 2, but a fixed amount of oxygen gas and a fixed amount are supplied into the processing chamber 2 for each cycle. The hydrogen gas is introduced (supplied) and this is repeated. A certain amount of gas supply into the processing chamber 2 is also referred to as flash supply. That is, in one embodiment of the present invention, the oxygen gas flush supply and the hydrogen gas flush supply are repeated for each cycle. Here, since the gas introduced for each cycle instantaneously diffuses throughout the processing chamber 2, the partial pressure of each gas in the processing chamber 2 is in an equilibrium state within a predetermined time (in a very short time). That is, even if a flow resistance exists in the processing chamber 2, in the embodiment of the present invention, gas is not continuously introduced into the processing chamber 2, so that a steady pressure deviation is generated in the processing chamber 2. Is unlikely to occur. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of the loading effect.

また、本発明の一実施形態においては、処理室2内に一定量の酸素ガスを導入した後、処理室2内の酸素ガスの分圧が平衡状態になるのを待ってから、処理室2内へ一定量の水
素ガスを導入(供給)している。従って、水素ガスの導入直後に処理室2内に一時的に生じる圧力偏差の大きさを小さくすることが出来る。よって、ローディング効果の発生をさらに抑制することが可能となる。
In one embodiment of the present invention, after a certain amount of oxygen gas is introduced into the processing chamber 2, the process chamber 2 waits until the partial pressure of the oxygen gas in the processing chamber 2 reaches an equilibrium state. A certain amount of hydrogen gas is introduced (supplied). Therefore, the magnitude of the pressure deviation temporarily generated in the processing chamber 2 immediately after the introduction of hydrogen gas can be reduced. Therefore, it is possible to further suppress the occurrence of the loading effect.

また、本発明の一実施形態においては、サイクル毎に処理室2内を真空排気し、圧力調整しているため、処理室2内に酸素ガスまたは水素ガスを導入する際には、バッファタンク6a,6b内と処理室2内との間に大きな圧力差が存在することとなる。すなわち、処理室2内に酸素含有ガスと水素含有ガスとを連続的に供給する従来の方法に比べて、サイクル毎に処理室2内を真空排気し、圧力調整する本発明の一実施形態では、バッファタンク6a,6b内と処理室2内との間に、より大きな圧力差が存在することとなる。
そして、かかる圧力差により、バッファタンク6a,6bから処理室2内へ酸素ガス及び水素ガスをそれぞれ導入する際に、各ガスが処理室2内全体に一様に拡散する速度を向上させることができ、各ガスの処理室2内における分圧が平衡状態になるまでの時間を短縮させることが可能となる。その結果、ローディング効果の発生を抑制することが可能となる。なお、上述したとおり、処理室2内の圧力が低いほど、酸素ガス供給工程および水素ガス供給工程において処理室2内の酸素ガス及び水素ガスの分圧が平衡状態になるまでの時間が短くなる。よって、ローディング効果の抑制には処理室2内の圧力を低く保つことが望ましい。
In the embodiment of the present invention, since the inside of the processing chamber 2 is evacuated and the pressure is adjusted every cycle, when oxygen gas or hydrogen gas is introduced into the processing chamber 2, the buffer tank 6a is used. , 6b and the processing chamber 2 have a large pressure difference. That is, in the embodiment of the present invention in which the inside of the processing chamber 2 is evacuated and the pressure is adjusted every cycle as compared with the conventional method of continuously supplying the oxygen-containing gas and the hydrogen-containing gas into the processing chamber 2. A larger pressure difference exists between the buffer tanks 6a and 6b and the processing chamber 2.
And, by introducing such oxygen pressure and hydrogen gas from the buffer tanks 6a and 6b into the processing chamber 2 due to the pressure difference, it is possible to improve the speed at which each gas diffuses uniformly throughout the processing chamber 2. It is possible to shorten the time until the partial pressure of each gas in the processing chamber 2 reaches an equilibrium state. As a result, it is possible to suppress the occurrence of the loading effect. As described above, the lower the pressure in the processing chamber 2, the shorter the time until the partial pressure of the oxygen gas and hydrogen gas in the processing chamber 2 reaches an equilibrium state in the oxygen gas supply step and the hydrogen gas supply step. . Therefore, it is desirable to keep the pressure in the processing chamber 2 low to suppress the loading effect.

また、本発明の一実施形態においては、処理室2内に酸素ガス及び水素ガスを導入する前に、バッファタンク6a,6bに一定量の酸素ガス及び水素ガスを充満させる(蓄える)こととしている。そしてバッファタンク6a,6b内の圧力を高めることにより、バッファタンク6a,6b内と処理室2内との間にさらに大きな圧力差を発生させることが出来る。
そして、かかる圧力差により、バッファタンク6a,6bから処理室2内へ酸素ガス及び水素ガスをそれぞれ導入する際に、各ガスが処理室2内全体に一様に拡散する速度をさらに向上させることができ、各ガスの処理室2内における分圧が平衡状態になるまでの時間をさらに短縮させることが可能となる。その結果、ローディング効果をさらに抑制することが可能となる。
In one embodiment of the present invention, before introducing oxygen gas and hydrogen gas into the processing chamber 2, the buffer tanks 6a and 6b are filled (stored) with a certain amount of oxygen gas and hydrogen gas. . By increasing the pressure in the buffer tanks 6a and 6b, a larger pressure difference can be generated between the buffer tanks 6a and 6b and the processing chamber 2.
Then, due to the pressure difference, when oxygen gas and hydrogen gas are introduced into the processing chamber 2 from the buffer tanks 6a and 6b, the speed at which each gas uniformly diffuses throughout the processing chamber 2 is further improved. It is possible to further shorten the time until the partial pressure of each gas in the processing chamber 2 reaches an equilibrium state. As a result, the loading effect can be further suppressed.

また、本発明の一実施形態においては、処理室2内に酸素ガス及び水素ガスを導入する前に、バッファタンク6a,6bに一定量の酸素ガス及び水素ガスを充満させる(蓄える)こととしている。そのため、サイクル毎に処理室2内に供給するガスの量を、正確に制御することが可能となる。   In one embodiment of the present invention, before introducing oxygen gas and hydrogen gas into the processing chamber 2, the buffer tanks 6a and 6b are filled (stored) with a certain amount of oxygen gas and hydrogen gas. . Therefore, the amount of gas supplied into the processing chamber 2 for each cycle can be accurately controlled.

なお、本実施形態における酸化処理の好ましい処理条件としては、酸化処理温度は600〜1000℃、より好ましくは500〜950℃、処理室内の圧力調整工程における処理室内圧力(酸素ガス/水素ガスのフラッシュ供給前の圧力)は1Pa以下、処理圧力(酸素ガス/水素ガスのフラッシュ供給後の圧力)は1〜500Pa、より好ましくは10〜266Pa、1サイクルあたりの酸素ガス流量は100〜1000cc、1サイクルあたりの水素ガス流量は10〜500cc、サイクル数1〜500サイクル、酸化膜厚1〜20nmが例示され、それぞれの範囲内のある値で一定に維持することにより、シリコンウェハ1に酸化処理がなされる。   In addition, as a preferable treatment condition of the oxidation treatment in the present embodiment, the oxidation treatment temperature is 600 to 1000 ° C., more preferably 500 to 950 ° C., and the pressure in the treatment chamber in the pressure adjustment step (flash of oxygen gas / hydrogen gas) (Pressure before supply) is 1 Pa or less, process pressure (pressure after oxygen gas / hydrogen gas flush supply) is 1 to 500 Pa, more preferably 10 to 266 Pa, oxygen gas flow rate per cycle is 100 to 1000 cc, 1 cycle The hydrogen gas flow rate per unit is 10 to 500 cc, the number of cycles is 1 to 500 cycles, and the oxide film thickness is 1 to 20 nm. By maintaining a constant value within each range, the silicon wafer 1 is oxidized. The

<本発明の他の実施形態>
図3に、本発明の他の実施形態にかかる基板処理装置の構成を示す。
<Other Embodiments of the Present Invention>
FIG. 3 shows a configuration of a substrate processing apparatus according to another embodiment of the present invention.

本実施形態においては、酸素ガス供給ライン3aが、反応管10の天井壁に直接接続されており、また、水素ガス供給ライン3bと窒素ガス供給ライン3cとが、その下流側で合流して一本化し、一本化したガス供給ライン3が反応管10の天井壁に接続されている
点が、上述の一実施形態にかかる基板処理装置と異なる。その他の構成は、上述の一実施形態にかかる基板処理装置の構成と同様である。
In the present embodiment, the oxygen gas supply line 3a is directly connected to the ceiling wall of the reaction tube 10, and the hydrogen gas supply line 3b and the nitrogen gas supply line 3c are joined together at the downstream side. It differs from the substrate processing apparatus according to the above-described embodiment in that the gas supply line 3 which is unified and integrated is connected to the ceiling wall of the reaction tube 10. Other configurations are the same as those of the substrate processing apparatus according to the above-described embodiment.

図3に示す基板処理装置により実施される基板処理工程は、上述の一実施形態にかかる基板処理工程と同様である。   The substrate processing process performed by the substrate processing apparatus shown in FIG. 3 is the same as the substrate processing process according to the above-described embodiment.

本実施形態おいても、上述の本発明の一実施形態と同様に、複数枚のシリコンウェハ1を同時に処理する場合において、シリコンウェハ1の枚数やシリコンウェハ1の表面構造にあわせて酸素含有ガス及び水素含有ガスの導入流量を都度変更することなく、ローディング効果の発生を抑制することが可能となる。   Also in the present embodiment, in the case where a plurality of silicon wafers 1 are processed at the same time as in the above-described embodiment of the present invention, the oxygen-containing gas is matched to the number of silicon wafers 1 and the surface structure of the silicon wafer 1. And it becomes possible to suppress generation | occurrence | production of a loading effect, without changing the introduction flow rate of hydrogen-containing gas each time.

続いて、図4に、本発明の他の実施形態にかかる基板処理装置の構成を示す。   Next, FIG. 4 shows a configuration of a substrate processing apparatus according to another embodiment of the present invention.

本実施形態においては、マスフローコントローラ11a,11b、遮断弁12a,12bが設けられていない点が、上述の一実施形態にかかる基板処理装置と異なる。その他の構成は、上述の一実施形態にかかる基板処理装置の構成と同様である。   The present embodiment is different from the substrate processing apparatus according to the above-described embodiment in that the mass flow controllers 11a and 11b and the shutoff valves 12a and 12b are not provided. Other configurations are the same as those of the substrate processing apparatus according to the above-described embodiment.

図4に示す基板処理装置により実施される基板処理工程では、バッファタンクへの酸素ガス供給工程、およびバッファタンクへの水素ガス供給工程が、上述の一実施形態にかかる基板処理工程とは異なる。その他の工程は、上述の一実施形態にかかる基板処理工程と同様である。   In the substrate processing step performed by the substrate processing apparatus shown in FIG. 4, the oxygen gas supply step to the buffer tank and the hydrogen gas supply step to the buffer tank are different from the substrate processing step according to the above-described embodiment. Other processes are the same as the substrate processing process according to the above-described embodiment.

すなわち、上述の一実施形態にかかる基板処理工程と同様、減圧工程にてバッファタンク上流側遮断弁7a,7bを閉めたまま第1のバッファタンク6a,6bの内部を減圧した後、処理室内の圧力調整工程にてバッファタンク下流側遮断弁5a,5bを閉めてバッフ
ァタンク6a,6bを閉封する。
That is, as in the substrate processing process according to the above-described embodiment, the inside of the first buffer tanks 6a and 6b is decompressed while the buffer tank upstream side shutoff valves 7a and 7b are closed in the decompression process, In the pressure adjustment step, the buffer tank downstream side shut-off valves 5a and 5b are closed to close the buffer tanks 6a and 6b.

その後、バッファタンクへの酸素ガス供給工程では、バッファタンク上流側遮断弁7aを開放することにより、バッファタンク上流側遮断弁7aよりも上流側の酸素ガス供給ライン3a内と、第1のバッファタンク6a内との圧力差により、第1のバッファタンク6a内に酸素ガスを充満させる(蓄える)。ここで、バッファタンク下流側遮断弁5aを閉じておくことにより、上流側の酸素ガス供給ライン3a内と第1のバッファタンク6a内とは、所定時間以内に圧力均衡状態となるため、第1のバッファタンク6a内に一定量の酸素ガスが蓄えられる。なお、バッファタンク上流側遮断弁7aを開放する時間を制御することにより、第1のバッファタンク6a内に一定量の酸素ガスを蓄えてもよい。   Thereafter, in the oxygen gas supply step to the buffer tank, the buffer tank upstream side shut-off valve 7a is opened, so that the oxygen gas supply line 3a on the upstream side of the buffer tank upstream side shut-off valve 7a and the first buffer tank Oxygen gas is filled (stored) in the first buffer tank 6a due to the pressure difference from the inside of 6a. Here, by closing the buffer tank downstream side shut-off valve 5a, the upstream oxygen gas supply line 3a and the first buffer tank 6a are in a pressure equilibrium state within a predetermined time. A certain amount of oxygen gas is stored in the buffer tank 6a. A certain amount of oxygen gas may be stored in the first buffer tank 6a by controlling the time for opening the buffer tank upstream side shutoff valve 7a.

同様に、バッファタンクへの水素ガス供給工程でも、バッファタンク上流側遮断弁7bを開放することにより、バッファタンク上流側遮断弁7bよりも上流側の水素ガス供給ライン3b内と、第2のバッファタンク6b内との圧力差により、第2のバッファタンク6b内に水素ガスを充満させる(蓄える)。ここで、バッファタンク下流側遮断弁5bを閉じておくことにより、上流側の水素ガス供給ライン3b内と第2のバッファタンク6b内とは、所定時間以内に圧力均衡状態となるため、第2のバッファタンク6b内に一定量の水素ガスを蓄えられる。なお、バッファタンク上流側遮断弁7bを開放する時間を制御することにより、第2のバッファタンク6b内に一定量の水素ガスを蓄えてもよい。   Similarly, in the hydrogen gas supply step to the buffer tank, the buffer tank upstream side shut-off valve 7b is opened, so that the inside of the hydrogen gas supply line 3b upstream of the buffer tank upstream side shut-off valve 7b and the second buffer Due to the pressure difference from the tank 6b, the second buffer tank 6b is filled (stored) with hydrogen gas. Here, by closing the buffer tank downstream side shutoff valve 5b, the upstream hydrogen gas supply line 3b and the second buffer tank 6b are in a pressure equilibrium state within a predetermined time, so that the second A certain amount of hydrogen gas can be stored in the buffer tank 6b. A certain amount of hydrogen gas may be stored in the second buffer tank 6b by controlling the time for opening the buffer tank upstream side shutoff valve 7b.

本実施形態においても、上述の本発明の一実施形態と同様に、複数枚のシリコンウェハ1を同時に処理する場合において、シリコンウェハ1の枚数やシリコンウェハ1の表面構造にあわせて酸素含有ガス及び水素含有ガスの導入流量を都度変更することなく、ローディング効果の発生を抑制することが可能となる。   Also in the present embodiment, in the case where a plurality of silicon wafers 1 are processed at the same time as in the above-described one embodiment of the present invention, the oxygen-containing gas and the surface structure of the silicon wafer 1 and the surface structure of the silicon wafer 1 are adjusted. It is possible to suppress the occurrence of the loading effect without changing the introduction flow rate of the hydrogen-containing gas each time.

続いて、図5に、本発明の他の実施形態にかかる基板処理装置の構成を示す。   Next, FIG. 5 shows a configuration of a substrate processing apparatus according to another embodiment of the present invention.

本実施形態においては、酸素ガス供給ライン3aと水素ガス供給ライン3bとが、バッファタンクを共有している点が、上述の一実施形態にかかる基板処理装置と異なる。また、マスフローコントローラ11a,11bが設けられていない点が、上述の一実施形態にかかる基板処理装置と異なる。その他の構成は、上述の一実施形態にかかる基板処理装置の構成と同様である。   In the present embodiment, the oxygen gas supply line 3a and the hydrogen gas supply line 3b share a buffer tank, which is different from the substrate processing apparatus according to the above-described embodiment. Further, the point that the mass flow controllers 11a and 11b are not provided is different from the substrate processing apparatus according to the above-described embodiment. Other configurations are the same as those of the substrate processing apparatus according to the above-described embodiment.

すなわち、本実施形態では、酸素ガス供給ライン3aと水素ガス供給ライン3bとが、遮断弁12a,12bの下流側で合流し、一本化したガス供給ライン3dを構成している。このガス供給ライン3dには、バッファタンク6が設けられている。遮断弁12a,12bとバッファタンク6との間にはバッファタンク上流側遮断弁7が、バッファタンク6と後述するガス供給ライン3との間にはバッファタンク下流側遮断弁5が、それぞれ設けられている。また、ガス供給ライン3dにおけるバッファタンク下流側遮断弁5の下流側には、窒素ガス供給ライン3cの下流側が合流するように接続されており、一本化したガス供給ライン3を構成している。   In other words, in the present embodiment, the oxygen gas supply line 3a and the hydrogen gas supply line 3b merge on the downstream side of the shutoff valves 12a and 12b to constitute a unified gas supply line 3d. A buffer tank 6 is provided in the gas supply line 3d. A buffer tank upstream side cutoff valve 7 is provided between the cutoff valves 12a and 12b and the buffer tank 6, and a buffer tank downstream side cutoff valve 5 is provided between the buffer tank 6 and a gas supply line 3 described later. ing. In addition, the downstream side of the buffer tank downstream side shut-off valve 5 in the gas supply line 3d is connected so that the downstream side of the nitrogen gas supply line 3c joins to constitute a unified gas supply line 3. .

図5に示す基板処理装置により実施される基板処理工程では、バッファタンクへの酸素ガス供給工程、処理室内への酸素ガス供給工程、およびバッファタンクへの水素ガス供給工程が、上述の一実施形態にかかる基板処理工程と異なる。その他の工程は、上述の一実施形態にかかる基板処理工程と同様である。   In the substrate processing step performed by the substrate processing apparatus shown in FIG. 5, the oxygen gas supply step to the buffer tank, the oxygen gas supply step to the processing chamber, and the hydrogen gas supply step to the buffer tank are the above-described embodiments. Different from the substrate processing step. Other processes are the same as the substrate processing process according to the above-described embodiment.

すなわち、上述の一実施形態にかかる基板処理工程と同様、減圧工程にてバッファタンク上流側遮断弁7を閉めたままバッファタンク6の内部を減圧した後、処理室内の圧力調整工程にてバッファタンク下流側遮断弁5を閉めてバッファタンク6を閉封する。   That is, as in the substrate processing process according to the above-described embodiment, the pressure inside the buffer tank 6 is reduced while the buffer tank upstream side shut-off valve 7 is closed in the pressure reducing process, and then the pressure is adjusted in the processing chamber. The downstream shutoff valve 5 is closed and the buffer tank 6 is closed.

その後、バッファタンクへの酸素ガス供給工程では、遮断弁12aとバッファタンク上流側遮断弁7とを開放することにより、遮断弁7よりも上流側の酸素ガス供給ライン3a内と、バッファタンク6内との圧力差により、バッファタンク6内に酸素ガスを充満させる(蓄える)。ここで、バッファタンク下流側遮断弁5を閉じておくことにより、上流側の酸素ガス供給ライン3a内とバッファタンク6内とは、所定時間以内に圧力均衡状態となるため、バッファタンク6内に一定量の酸素ガスが蓄えられる。なお、遮断弁12aまたはバッファタンク上流側遮断弁7を開放する時間を制御することにより、バッファタンク6内に一定量の酸素ガスを蓄えてもよい。バッファタンク6内に一定量の酸素ガスが充満したら、遮断弁12a、バッファタンク上流側遮断弁7を閉じる。   Thereafter, in the oxygen gas supply process to the buffer tank, the shutoff valve 12a and the buffer tank upstream shutoff valve 7 are opened, so that the oxygen gas supply line 3a on the upstream side of the shutoff valve 7 and the buffer tank 6 inside Is filled (stored) with oxygen gas in the buffer tank 6. Here, by closing the buffer tank downstream side shut-off valve 5, the upstream oxygen gas supply line 3a and the buffer tank 6 are in a pressure equilibrium state within a predetermined time. A certain amount of oxygen gas is stored. A certain amount of oxygen gas may be stored in the buffer tank 6 by controlling the time for opening the shutoff valve 12a or the buffer tank upstream shutoff valve 7. When the buffer tank 6 is filled with a certain amount of oxygen gas, the shutoff valve 12a and the buffer tank upstream shutoff valve 7 are closed.

その後、処理室への酸素ガス供給工程では、遮断弁12a,12b、バッファタンク上流側遮断弁7を閉じたまま、バッファタンク下流側遮断弁5を開けることにより、バッファタンク6内と処理室2内との圧力差を利用して、バッファタンク6内に蓄えられた一定量の酸素ガスを処理室2内に導入する。バッファタンク6内が空になったところでバッファタンク下流側遮断弁5を閉じる。なお、バッファタンク下流側遮断弁5を開状態としているときに、遮断弁12a,12bを閉じたまま、バッファタンク上流側遮断弁7を開けるようにすることで、バッファタンク上流側遮断弁7よりも上流側のガス供給ライン3d内、酸素ガス供給ライン3a内、および水素ガス供給ライン3b内の酸素ガスを取り除くことも出来る。処理室への酸素ガス供給工程が終了し、バッファタンク6内が空になった後、バッファタンクへの水素ガス供給工程を実施する。   Thereafter, in the process of supplying oxygen gas to the processing chamber, the buffer tank downstream shut-off valve 5 is opened while the shut-off valves 12a and 12b and the buffer tank upstream shut-off valve 7 are closed. A certain amount of oxygen gas stored in the buffer tank 6 is introduced into the processing chamber 2 using the pressure difference from the inside. When the buffer tank 6 becomes empty, the buffer tank downstream side shutoff valve 5 is closed. When the buffer tank downstream shut-off valve 5 is in the open state, the buffer tank upstream shut-off valve 7 can be opened while the shut-off valves 12a and 12b are closed. Also, the oxygen gas in the upstream gas supply line 3d, the oxygen gas supply line 3a, and the hydrogen gas supply line 3b can be removed. After the oxygen gas supply process to the processing chamber is completed and the buffer tank 6 is emptied, the hydrogen gas supply process to the buffer tank is performed.

バッファタンクへの水素ガス供給工程では、バッファタンク下流側遮断弁5を閉じた状態で、遮断弁12bとバッファタンク上流側遮断弁7とを開放することにより、バッファタンク上流側遮断弁7よりも上流側の水素ガス供給ライン3b内と、バッファタンク6内
との圧力差により、空となったバッファタンク6内に水素ガスを充満させる(蓄える)。ここで、バッファタンク下流側遮断弁5を閉じておくことにより、上流側の水素ガス供給ライン3b内とバッファタンク6内とは、所定時間以内に圧力均衡状態となるため、バッファタンク6内に一定量の水素ガスが蓄えられる。なお、遮断弁12bまたはバッファタンク上流側遮断弁7を開放する時間を制御することにより、バッファタンク6内に一定量の水素ガスを蓄えてもよい。
In the hydrogen gas supply step to the buffer tank, the shutoff valve 12b and the buffer tank upstream shutoff valve 7 are opened with the buffer tank downstream shutoff valve 5 closed, thereby making the buffer tank upstream shutoff valve 7 more Due to the pressure difference between the upstream hydrogen gas supply line 3 b and the buffer tank 6, the empty buffer tank 6 is filled (stored). Here, by closing the buffer tank downstream side shutoff valve 5, the upstream hydrogen gas supply line 3 b and the buffer tank 6 are in a pressure equilibrium state within a predetermined time. A certain amount of hydrogen gas is stored. A certain amount of hydrogen gas may be stored in the buffer tank 6 by controlling the time for opening the shutoff valve 12b or the buffer tank upstream shutoff valve 7.

このように本実施形態では、まずバッファタンク6内に酸素ガスを蓄えて処理室2内に供給した後、バッファタンク6内を空にし、次に空となったバッファタンク6内に水素ガスを蓄えて処理室2内に供給するようにしている。すなわち、本実施形態では、1つのバッファタンク6に酸素ガスと水素ガスを交互に蓄えるようにしている。   As described above, in the present embodiment, first, oxygen gas is stored in the buffer tank 6 and supplied into the processing chamber 2, then the buffer tank 6 is emptied, and then hydrogen gas is introduced into the emptied buffer tank 6. It is stored and supplied into the processing chamber 2. That is, in this embodiment, oxygen gas and hydrogen gas are alternately stored in one buffer tank 6.

本実施形態おいても、上述の本発明の一実施形態と同様に、複数枚のシリコンウェハ1を同時に処理する場合において、シリコンウェハ1の枚数やシリコンウェハ1の表面構造にあわせて酸素含有ガス及び水素含有ガスの導入流量を都度変更することなく、ローディング効果の発生を抑制することが可能となる。   Also in the present embodiment, in the case where a plurality of silicon wafers 1 are processed at the same time as in the above-described embodiment of the present invention, the oxygen-containing gas is matched to the number of silicon wafers 1 and the surface structure of the silicon wafer 1. And it becomes possible to suppress generation | occurrence | production of a loading effect, without changing the introduction flow rate of hydrogen-containing gas each time.

続いて、図6に、本発明の他の実施形態にかかる基板処理装置の構成を示す。   Next, FIG. 6 shows a configuration of a substrate processing apparatus according to another embodiment of the present invention.

本実施形態では、酸素ガス供給ライン3aと窒素ガス供給ライン3cとが、その下流側で合流して一本化し、一本化したガス供給ライン3が反応管10の天井壁に接続されており、水素ガス供給ライン3bは、反応管10の天井壁に直接接続されている。   In the present embodiment, the oxygen gas supply line 3a and the nitrogen gas supply line 3c merge together at the downstream side, and the unified gas supply line 3 is connected to the ceiling wall of the reaction tube 10. The hydrogen gas supply line 3 b is directly connected to the ceiling wall of the reaction tube 10.

さらに、本実施の形態では、水素ガス供給ライン3bとは独立した水素供給ライン33b,43b,53bが設けられている。水素供給ライン33b,43b,53bの下流側は、処理室2内において反応管10の側壁の内壁に沿って垂直方向に設けられた長さの異なる複数(多系統)の水素供給ノズル31b,41b,51bにそれぞれ接続されている。水素供給ノズル31b,41b,51bは、ウェハ配列方向(垂直方向)に対してそれぞれ長さが異なるように構成されている。また、水素供給ライン33b,43b,53bの上流側は、水素ガス供給源4bにそれぞれ接続されている。水素供給ライン33b,43b,53bには、バッファタンク36b,46b,56bがそれぞれ設けられている。水素ガス供給源4bとバッファタンク36b,46b,56bとの間には、バッファタンク上流側遮断弁37b,47b,57bがそれぞれ設けられており、バッファタンク36b,46b,56bと水素供給ノズル31b,41b,51bとの間には、バッファタンク下流側遮断弁35b,45b,55bがそれぞれ設けられている。本実施形態では、バッファタンク6b,36b,46b,56bにより第2のバッファタンクが構成される。なお、水素供給ノズル31b,41b,51bの先端はそれぞれ開放されており、この開放部がガス供給口となっている。図6に示すように、ガス供給口は処理室2上方を向くように構成されていてもよく、シリコンウェハ1の方向(水平方向)を向くように構成されていてもよい。なお、本実施形態では、マスフローコントローラ11a,11b、遮断弁12a,12bが設けられていない。   Further, in the present embodiment, hydrogen supply lines 33b, 43b, and 53b independent from the hydrogen gas supply line 3b are provided. The downstream sides of the hydrogen supply lines 33b, 43b, 53b are a plurality of (multi-system) hydrogen supply nozzles 31b, 41b of different lengths provided in the vertical direction along the inner wall of the side wall of the reaction tube 10 in the processing chamber 2. , 51b, respectively. The hydrogen supply nozzles 31b, 41b, and 51b are configured to have different lengths with respect to the wafer arrangement direction (vertical direction). Further, upstream sides of the hydrogen supply lines 33b, 43b, and 53b are connected to the hydrogen gas supply source 4b, respectively. Buffer tanks 36b, 46b, and 56b are provided in the hydrogen supply lines 33b, 43b, and 53b, respectively. Buffer tank upstream side shut-off valves 37b, 47b, 57b are provided between the hydrogen gas supply source 4b and the buffer tanks 36b, 46b, 56b, respectively. The buffer tanks 36b, 46b, 56b and the hydrogen supply nozzle 31b, Buffer tank downstream shut-off valves 35b, 45b, and 55b are provided between 41b and 51b, respectively. In the present embodiment, the buffer tanks 6b, 36b, 46b, and 56b constitute a second buffer tank. Note that the tips of the hydrogen supply nozzles 31b, 41b and 51b are open, and this open portion serves as a gas supply port. As shown in FIG. 6, the gas supply port may be configured to face the upper side of the processing chamber 2, or may be configured to face the direction (horizontal direction) of the silicon wafer 1. In the present embodiment, the mass flow controllers 11a and 11b and the shutoff valves 12a and 12b are not provided.

その他の構成は、上述の一実施形態にかかる基板処理装置の構成と同様である。   Other configurations are the same as those of the substrate processing apparatus according to the above-described embodiment.

図6に示す基板処理装置により実施される基板処理工程では、バッファタンクへの水素ガス供給工程、および処理室への水素ガス供給工程が、上述の一実施形態にかかる基板処理工程とは異なる。その他の工程は、上述の一実施形態にかかる基板処理工程と同様である。   In the substrate processing process performed by the substrate processing apparatus shown in FIG. 6, the hydrogen gas supply process to the buffer tank and the hydrogen gas supply process to the processing chamber are different from the substrate processing process according to the above-described embodiment. Other processes are the same as the substrate processing process according to the above-described embodiment.

すなわち、上述の一実施形態にかかる基板処理工程と同様に、減圧工程にてバッファタ
ンク上流側遮断弁7a,7b,37b,47b,57bを閉めたまま、第1のバッファタンク6aおよび第2のバッファタンク6b,36b,46b,56bの内部を減圧した後、処理室内の圧力調整工程にてバッファタンク下流側遮断弁5a,5b,35b,45b,55bを閉めて第1のバッファタンク6aおよび第2のバッファタンク6b,36b,46b,56bを閉封する。
That is, as in the substrate processing process according to the above-described embodiment, the first buffer tank 6a and the second buffer tank 6a are closed while the buffer tank upstream side shut-off valves 7a, 7b, 37b, 47b, and 57b are closed in the pressure reducing process. After decompressing the inside of the buffer tanks 6b, 36b, 46b, 56b, the buffer tank downstream side shut-off valves 5a, 5b, 35b, 45b, 55b are closed in the pressure adjustment step in the processing chamber, and the first buffer tank 6a and the first buffer tank 6a The second buffer tanks 6b, 36b, 46b, 56b are closed.

その後、バッファタンクへの水素ガス供給工程では、バッファタンク上流側遮断弁7b,37b,47b,57bを開放することにより、バッファタンク上流側遮断弁7b,37b,47b,57bよりも上流側の水素ガス供給ライン3b,33b,43b,53b
内と、第2のバッファタンク6b,36b,46b,56b内との圧力差により、第2のバッファタンク6b,36b,46b,56b内にそれぞれ水素ガスを充満させる(蓄える)。ここで、バッファタンク下流側遮断弁5b,35b,45b,55bを閉じておくことにより、上流側の水素ガス供給ライン3b,33b,43b,53b内と第2のバッ
ファタンク6b,36b,46b,56b内とは、それぞれ所定時間以内に圧力均衡状態
となるため、第2のバッファタンク6b,36b,46b,56b内に一定量の水素ガス
が蓄えられる。また、バッファタンク上流側遮断弁7b,37b,47b,57bを開放する時間を制御することにより、第2のバッファタンク6b,36b,46b,56b内
に一定量の水素ガスを蓄えてもよい。
Thereafter, in the hydrogen gas supply step to the buffer tank, the buffer tank upstream side shutoff valves 7b, 37b, 47b, and 57b are opened, so that the hydrogen upstream of the buffer tank upstream side shutoff valves 7b, 37b, 47b, and 57b is opened. Gas supply lines 3b, 33b, 43b, 53b
The second buffer tanks 6b, 36b, 46b, and 56b are filled (stored) with hydrogen gas by the pressure difference between the inside and the second buffer tanks 6b, 36b, 46b, and 56b, respectively. Here, by closing the buffer tank downstream side shut-off valves 5b, 35b, 45b, 55b, the hydrogen gas supply lines 3b, 33b, 43b, 53b on the upstream side and the second buffer tanks 6b, 36b, 46b, Since the inside of 56b is in a pressure equilibrium state within a predetermined time, a certain amount of hydrogen gas is stored in the second buffer tanks 6b, 36b, 46b, 56b. Further, a certain amount of hydrogen gas may be stored in the second buffer tanks 6b, 36b, 46b, and 56b by controlling the time for opening the buffer tank upstream side shutoff valves 7b, 37b, 47b, and 57b.

また、処理室への水素ガス供給工程では、バッファタンク上流側遮断弁7b,37b,47b,57bを閉じたまま、バッファタンク下流側遮断弁5b,35b,45b,55bを開けることにより、第2のバッファタンク6b,36b,46b,56b内と処理室
2との圧力差を利用して、第2のバッファタンク6b,36b,46b,56bに蓄えら
れた一定量の水素ガスを、処理室2内に導入する。処理室2内への一定量の水素ガスの導入を完了したら、バッファタンク下流側遮断弁5b,35b,45b,55bを閉じる。
Further, in the hydrogen gas supply step to the processing chamber, the second buffer tank downstream side shutoff valves 5b, 35b, 45b, and 55b are opened while the buffer tank upstream side shutoff valves 7b, 37b, 47b, and 57b are closed, so that the second A certain amount of hydrogen gas stored in the second buffer tanks 6b, 36b, 46b, and 56b is converted into the processing chamber 2 by utilizing the pressure difference between the buffer tanks 6b, 36b, 46b, and 56b and the processing chamber 2. Introduce in. When the introduction of a certain amount of hydrogen gas into the processing chamber 2 is completed, the buffer tank downstream side shut-off valves 5b, 35b, 45b, 55b are closed.

上述した一実施形態にかかる処理室への水素ガス供給工程では、水素ガス供給ライン3bから処理室2内に導入された水素ガスが、処理室2内に一様に拡散している酸素ガスと、ガス供給口付近にて反応して消費され、ごく短時間ではあるが処理室2内に分圧偏差を発生させる場合がある。これに対し、本実施形態では、水素ガス供給ライン3bとは独立した水素供給ライン33b,43b,53bが、ウェハ配列方向(垂直方向)に対してそれぞれ長さが異なる水素供給ノズル31b,41b,51bによって、処理室2内に水素ガスを導入するようにしている。これにより、上述の問題、すなわち、処理室内への水素ガス供給時に、処理室2内にごく短時間だけ生じる上述の分圧偏差の発生を抑制することができ、ローディング効果の発生をさらに抑制することが可能となる。   In the hydrogen gas supply process to the processing chamber according to the above-described embodiment, the hydrogen gas introduced into the processing chamber 2 from the hydrogen gas supply line 3b is uniformly diffused in the processing chamber 2 and In some cases, a partial pressure deviation is generated in the processing chamber 2 though it reacts near the gas supply port and is consumed for a very short time. On the other hand, in the present embodiment, the hydrogen supply lines 33b, 43b, 53b independent from the hydrogen gas supply line 3b are provided with hydrogen supply nozzles 31b, 41b, having different lengths with respect to the wafer arrangement direction (vertical direction). Hydrogen gas is introduced into the processing chamber 2 by 51b. Thereby, when the hydrogen gas is supplied into the processing chamber, the above-described partial pressure deviation occurring in the processing chamber 2 for only a very short time can be suppressed, and the generation of the loading effect can be further suppressed. It becomes possible.

続いて、図7に、本発明の他の実施形態にかかる基板処理装置の構成を示す。   Next, FIG. 7 shows a configuration of a substrate processing apparatus according to another embodiment of the present invention.

本実施形態では、酸素ガス供給ライン3a’と、水素ガス供給ライン3b’と、窒素ガス供給ライン3c’とがその下流側で合流して一本化した第1ガス供給ライン30’が、反応管10の側壁下方に接続されている。また、酸素ガス供給ライン3aと、水素ガス供給ライン3bと、窒素ガス供給ライン3cとがその下流側で合流して一本化した第2ガス供給ライン30が、反応管10の側壁上方に接続されている。その他の構成は、上述の一実施形態にかかる基板処理装置の構成と同様である。   In the present embodiment, the oxygen gas supply line 3a ′, the hydrogen gas supply line 3b ′, and the nitrogen gas supply line 3c ′ join together on the downstream side to form a unified first gas supply line 30 ′. It is connected to the lower side wall of the tube 10. In addition, the second gas supply line 30 is formed by joining the oxygen gas supply line 3a, the hydrogen gas supply line 3b, and the nitrogen gas supply line 3c on the downstream side thereof, and is connected to the upper side wall of the reaction tube 10. Has been. Other configurations are the same as those of the substrate processing apparatus according to the above-described embodiment.

図7に示す基板処理装置により実施される基板処理工程は、繰り返し工程において、第1ガス供給ライン30’からのガス供給と、第2ガス供給ライン30からのガス供給とを、いわゆるフリップフロップのように交互に繰り返す点が、上述の一実施形態にかかる基板処理工程と異なる。その他の工程は、上述の一実施形態にかかる基板処理工程と同様である。   The substrate processing process performed by the substrate processing apparatus shown in FIG. 7 is a repetitive process in which a gas supply from the first gas supply line 30 ′ and a gas supply from the second gas supply line 30 are performed by a so-called flip-flop. Thus, the point which repeats alternately differs from the substrate processing process concerning one above-mentioned embodiment. Other processes are the same as the substrate processing process according to the above-described embodiment.

すなわち、処理室2内の圧力調整工程、及びバッファタンクへの酸素ガス供給工程(S1)→処理室2への酸素ガス供給工程(S2)→バッファタンクへの水素ガス供給工程(S3)→処理室2への水素ガス供給工程(S4)→酸化工程(S5)→真空排気工程(S6)を、第1ガス供給ライン30’を用いて実施した後、処理室2内の圧力調整工程、及びバッファタンクへの酸素ガス供給工程(S1)→処理室2への酸素ガス供給工程(S2)→バッファタンクへの水素ガス供給工程(S3)→処理室2への水素ガス供給工程(S4)→酸化工程(S5)→真空排気工程(S6)を、第2ガス供給ライン30を用いて実施する工程を1サイクルとし、このサイクルを所定回数繰り返すことにより、シリコンウェハ1表面に所望膜厚の酸化膜を形成する。   That is, the pressure adjusting process in the process chamber 2 and the oxygen gas supply process to the buffer tank (S1) → the oxygen gas supply process to the process chamber 2 (S2) → the hydrogen gas supply process to the buffer tank (S3) → process After performing the hydrogen gas supply step (S4) → oxidation step (S5) → evacuation step (S6) to the chamber 2 using the first gas supply line 30 ′, the pressure adjustment step in the processing chamber 2, and Oxygen gas supply step to buffer tank (S1) → Oxygen gas supply step to processing chamber 2 (S2) → Hydrogen gas supply step to buffer tank (S3) → Hydrogen gas supply step to processing chamber 2 (S4) → The oxidation step (S5) → evacuation step (S6) is performed by using the second gas supply line 30 as one cycle, and this cycle is repeated a predetermined number of times to oxidize the surface of the silicon wafer 1 to a desired film thickness. film Formation to.

上述した一実施形態にかかる処理室への水素ガス供給工程では、水素ガス供給ライン3bから処理室2内に導入された水素ガスが、処理室2内に一様に拡散している酸素ガスと、ガス供給口付近にて反応して消費され、ごく短時間ではあるが処理室2内に分圧偏差を発生させる場合がある。これに対し、本実施形態では、繰り返し工程において、反応管10の側壁下方に接続された第1ガス供給ライン30’からのガス供給と、反応管10の側壁上方に接続された第2ガス供給ライン30からのガス供給と、をフリップフロップのように交互に繰り返すことから、上述の問題、すなわち、処理室内への水素ガス供給時に、処理室2内にごく短時間だけ生じる上述の分圧偏差の影響を解消し、ローディング効果の発生をさらに抑制することが可能となる。   In the hydrogen gas supply process to the processing chamber according to the above-described embodiment, the hydrogen gas introduced into the processing chamber 2 from the hydrogen gas supply line 3b is uniformly diffused in the processing chamber 2 and In some cases, a partial pressure deviation is generated in the processing chamber 2 though it reacts near the gas supply port and is consumed for a very short time. In contrast, in the present embodiment, in the repetition process, the gas supply from the first gas supply line 30 ′ connected to the lower side wall of the reaction tube 10 and the second gas supply connected to the upper side wall of the reaction tube 10 are performed. Since the gas supply from the line 30 is alternately repeated like a flip-flop, the above-described problem, that is, the above-described partial pressure deviation that occurs in the processing chamber 2 only for a very short time when hydrogen gas is supplied into the processing chamber. It is possible to eliminate the influence of the above and further suppress the occurrence of the loading effect.

なお、上記においては、酸素含有ガスとして酸素(O)ガスを用いる場合について説明したが、酸素(O)ガス、亜酸化窒素(NO)ガス、および一酸化窒素(NO)ガスよりなる群から選択される少なくとも一つのガスを用いることができる。また、水素含有ガスとして水素(H)ガスを用いる場合について説明したが、水素(H)ガス、ジューテリウム(重水素)ガス、アンモニア(NH)ガスおよびメタン(CH)ガスよりなる群から選択される少なくとも一つのガスを用いることができる。 In the above, the case where oxygen (O 2 ) gas is used as the oxygen-containing gas has been described. However, from oxygen (O 2 ) gas, nitrous oxide (N 2 O) gas, and nitrogen monoxide (NO) gas At least one gas selected from the group can be used. Further, the description has been given of the case of using hydrogen (H 2) gas as a hydrogen-containing gas, hydrogen (H 2) gas, deuterium (heavy hydrogen) gas, ammonia (NH 3) gas and methane (CH 4) the group consisting of gas At least one gas selected from can be used.

また、上記においては、酸素含有ガスとしての酸素ガスを処理室2内に導入(供給)した後に、水素含有ガスとしての水素ガスを処理室2内に導入(供給)する方法を示したが、本発明はかかる導入順序に限定されない。すなわち、水素含有ガスを処理室2内に導入してから酸素含有ガスを処理室2内に導入することとしてもよい。但し、ローディング効果は、酸素ガスを水素ガスよりも先行して処理室2内に導入する場合、特に、酸素リッチ雰囲気の中に水素ガスを導入するときに顕著に見られる。なお、酸素含有ガスと水素含有ガスとを処理室2内に供給する前に一様に混合するようにすれば、酸素含有ガスと水素含有ガスとを処理室2内に同時に供給することも可能である。   In the above description, the method of introducing (supplying) the hydrogen gas as the hydrogen-containing gas into the processing chamber 2 after introducing (supplying) the oxygen gas as the oxygen-containing gas into the processing chamber 2 has been described. The present invention is not limited to such an order of introduction. That is, the oxygen-containing gas may be introduced into the processing chamber 2 after the hydrogen-containing gas is introduced into the processing chamber 2. However, the loading effect is noticeable when oxygen gas is introduced into the processing chamber 2 prior to hydrogen gas, particularly when hydrogen gas is introduced into an oxygen-rich atmosphere. If the oxygen-containing gas and the hydrogen-containing gas are uniformly mixed before being supplied into the processing chamber 2, the oxygen-containing gas and the hydrogen-containing gas can be simultaneously supplied into the processing chamber 2. It is.

<本発明の好ましい態様>
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。
<Preferred embodiment of the present invention>
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be additionally described.

本発明の一態様によれば、
前記処理室内に酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給して基板を酸化処理する工程と、酸化処理後の基板を前記処理室内より搬出する工程と、を有し、前記基板を酸化処理する工程では、前記処理室内を真空排気して前記処理室内の圧力を大気圧より低くした後前記処理室内を閉封する工程と、前記閉封した前記処理室内に一定量の酸素含有ガスと一定量の水素含有ガスとを供給した後前記処理室内を再度閉封する工程と、その状態を保持して基板を酸化する工程と、を1サイクルとして、このサイクルを複数回繰り返す半導体装置の製造方法が提供される。
According to one aspect of the invention,
A step of oxidizing the substrate by supplying an oxygen-containing gas and a hydrogen-containing gas into the processing chamber and a step of unloading the substrate after the oxidation processing from the processing chamber; Then, the process chamber is evacuated to lower the pressure in the process chamber below atmospheric pressure, and then the process chamber is sealed, and a certain amount of oxygen-containing gas and a certain amount are sealed in the sealed process chamber. Provided is a method for manufacturing a semiconductor device in which the process of resealing the processing chamber after supplying a hydrogen-containing gas and the process of oxidizing the substrate while maintaining the state are repeated as a single cycle. Is done.

好ましくは、
前記処理室内に前記一定量の酸素含有ガスと前記一定量の水素含有ガスとを供給する前に、前記一定量の酸素含有ガスと前記一定量の水素含有ガスとを、バッファタンク内に蓄える。
Preferably,
Before supplying the fixed amount of oxygen-containing gas and the fixed amount of hydrogen-containing gas into the processing chamber, the fixed amount of oxygen-containing gas and the fixed amount of hydrogen-containing gas are stored in a buffer tank.

好ましくは、
前記処理室内に前記一定量の酸素含有ガスと前記一定量の水素含有ガスとを供給する際、前記一定量の酸素含有ガスを先行して供給し、その後、前記一定量の水素含有ガスを供給する。
Preferably,
When supplying the fixed amount of oxygen-containing gas and the fixed amount of hydrogen-containing gas into the processing chamber, the fixed amount of oxygen-containing gas is supplied in advance, and then the fixed amount of hydrogen-containing gas is supplied. To do.

好ましくは、
前記処理室内に前記一定量の酸素含有ガスと前記一定量の水素含有ガスとを供給する際、前記一定量の水素含有ガスを先行して供給し、その後、前記一定量の酸素含有ガスを供給する。
Preferably,
When supplying the fixed amount of oxygen-containing gas and the fixed amount of hydrogen-containing gas into the processing chamber, the fixed amount of hydrogen-containing gas is supplied in advance, and then the fixed amount of oxygen-containing gas is supplied. To do.

好ましくは、
前記処理室内に前記一定量の酸素含有ガスと前記一定量の水素含有ガスとを供給する際、前記一定量の酸素含有ガスと前記一定量の水素含有ガスとを同時に供給する。
Preferably,
When supplying the certain amount of oxygen-containing gas and the certain amount of hydrogen-containing gas into the processing chamber, the certain amount of oxygen-containing gas and the certain amount of hydrogen-containing gas are simultaneously supplied.

好ましくは、
前記処理室内に前記一定量の酸素含有ガスと前記一定量の水素含有ガスとを供給する際、前記一定量の酸素含有ガスと前記一定量の水素含有ガスとを順次、もしくは、同時に供給する。
Preferably,
When supplying the certain amount of oxygen-containing gas and the certain amount of hydrogen-containing gas into the processing chamber, the certain amount of oxygen-containing gas and the certain amount of hydrogen-containing gas are supplied sequentially or simultaneously.

好ましくは、
前記処理室内に前記一定量の酸素含有ガスと前記一定量の水素含有ガスとを供給する際、前記酸素含有ガスおよび前記水素含有ガスのうち何れか一方のガスを先行して供給し、この一方のガスの前記処理室内での分圧が平衡状態となった後、他方のガスを供給する。
Preferably,
When supplying the predetermined amount of oxygen-containing gas and the predetermined amount of hydrogen-containing gas into the processing chamber, one of the oxygen-containing gas and the hydrogen-containing gas is supplied in advance, After the partial pressure of the gas in the processing chamber reaches an equilibrium state, the other gas is supplied.

好ましくは、
前記他方のガスが、前記処理室内で平衡分圧状態となった前記一方のガスと一様に混合して、前記酸化がなされる。
Preferably,
The other gas is uniformly mixed with the one gas in an equilibrium partial pressure state in the processing chamber, and the oxidation is performed.

本発明の他の態様によれば、
基板を処理する処理室と、前記処理室内で基板を支持する支持具と、前記処理室内に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給ラインと、前記処理室内に水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給ラインと、前記酸素含有ガス供給ラインおよび前記水素含有ガス供給ラインに設けられ、前記酸素含有ガスおよび前記水素含有ガスを一定量蓄えるバッファタンクと、前記処理室内を排気する排気ラインと、前記排気ラインに設けられ前記処理室内を真空引きする真空ポンプと、前記処理室内を閉封する手段と、前記処理室内を真空排気して前記処理室内の圧力を大気圧より低くした後前記処理室内を閉封し、前記バッファタンク内に一定量の酸素含有ガス、一定量の水素含有ガスを蓄え、前記閉封した前記処理室内に前記バッファタンクより一定量の酸素含有ガス、一定量の水素含有ガスを供給した後前記処理室内を再度閉封し、その状態を保持して基板を酸化し、これを1サイクルとして、このサイクルを複数回繰り返すコントローラと、を有する基板処理装置が提供される。
According to another aspect of the invention,
A processing chamber for processing a substrate, a support for supporting the substrate in the processing chamber, an oxygen-containing gas supply line for supplying an oxygen-containing gas into the processing chamber, and a hydrogen-containing gas for supplying a hydrogen-containing gas into the processing chamber A supply line; a buffer tank that is provided in the oxygen-containing gas supply line and the hydrogen-containing gas supply line, and stores a certain amount of the oxygen-containing gas and the hydrogen-containing gas; an exhaust line that exhausts the processing chamber; and the exhaust A vacuum pump provided in a line for evacuating the processing chamber; means for closing the processing chamber; and evacuating the processing chamber to lower the pressure in the processing chamber below atmospheric pressure, and then closing the processing chamber. A certain amount of oxygen-containing gas and a certain amount of hydrogen-containing gas are stored in the buffer tank, and are stored in the sealed processing chamber from the buffer tank. A controller that repeats this cycle a plurality of times by supplying a certain amount of oxygen-containing gas and a certain amount of hydrogen-containing gas, then resealing the processing chamber and maintaining the state to oxidize the substrate. , A substrate processing apparatus is provided.

好ましくは、
前記ガス供給ラインにおける前記バッファタンクの上流側と下流側にはそれぞれ第1遮断弁が設けられ、前記排気ラインには第2遮断弁が設けられ、前記処理室内を閉封する手段は、前記ガス供給ラインにおける前記バッファタンクの下流側に設けられた前記第1遮断弁と、前記排気ラインに設けられた前記第2遮断弁とを含む。
Preferably,
A first shut-off valve is provided on each of the upstream and downstream sides of the buffer tank in the gas supply line, a second shut-off valve is provided on the exhaust line, and the means for sealing the processing chamber is the gas A first shut-off valve provided on the supply line downstream of the buffer tank; and a second shut-off valve provided on the exhaust line.

本発明の他の態様によれば、
基板を処理する処理室と、前記処理室内で基板を支持する支持具と、前記処理室内に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給ラインと、前記処理室内に水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給ラインと、前記酸素含有ガス供給ラインに設けられ前記酸素含有ガスを一定量蓄える第1のバッファタンクと、前記水素含有ガス供給ラインに設けられ前記水素含有ガスを一定量蓄える第2のバッファタンクと、前記処理室内を排気する排気ラインと、前記排気ラインに設けられ前記処理室内を真空引きする真空ポンプと、前記処理室内を閉封する閉封手段と、前記処理室内を真空排気して前記処理室内の圧力を大気圧より低くした後前記処理室内を閉封し、前記第1のバッファタンクに一定量の酸素含有ガスを蓄え、前記第2のバッファタンクに一定量の水素含有ガスを蓄え、前記閉封した前記処理室内に前記第1のバッファタンクより一定量の酸素含有ガスを、前記第2のバッファタンクより一定量の水素含有ガスを供給した後前記処理室内を再度閉封し、その状態を保持して基板を酸化し、これを1サイクルとして、このサイクルを複数回繰り返すコントローラと、を有する基板処理装置が提供される。
According to another aspect of the invention,
A processing chamber for processing a substrate, a support for supporting the substrate in the processing chamber, an oxygen-containing gas supply line for supplying an oxygen-containing gas into the processing chamber, and a hydrogen-containing gas for supplying a hydrogen-containing gas into the processing chamber A supply line; a first buffer tank provided in the oxygen-containing gas supply line for storing a certain amount of the oxygen-containing gas; and a second buffer tank provided in the hydrogen-containing gas supply line for storing a certain amount of the hydrogen-containing gas. An exhaust line for exhausting the processing chamber, a vacuum pump provided in the exhaust line for evacuating the processing chamber, a sealing means for sealing the processing chamber, and evacuating the processing chamber to evacuate the processing chamber After the pressure in the processing chamber is made lower than the atmospheric pressure, the processing chamber is closed, a certain amount of oxygen-containing gas is stored in the first buffer tank, and the second buffer tank After storing a certain amount of hydrogen-containing gas, after supplying a certain amount of oxygen-containing gas from the first buffer tank and a certain amount of hydrogen-containing gas from the second buffer tank into the sealed processing chamber, There is provided a substrate processing apparatus having a controller for re-sealing a processing chamber and maintaining the state to oxidize a substrate and setting this as one cycle to repeat this cycle a plurality of times.

好ましくは、
前記酸素含有ガス供給ラインにおける前記第1のバッファタンクの上流側と下流側にはそれぞれ第1遮断弁が設けられ、前記水素含有ガス供給ラインにおける前記第2のバッファタンクの上流側と下流側にはそれぞれ第2遮断弁が設けられ、前記排気ラインには第3遮断弁が設けられ、前記処理室内を閉封する手段は、前記酸素含有ガス供給ラインにおける前記第1のバッファタンクの下流側に設けられた前記第1遮断弁と、前記水素含有ガス供給ラインにおける前記第2のバッファタンクの下流側に設けられた前記第2遮断弁と、前記排気ラインに設けられた前記第3遮断弁とを含む。
Preferably,
First shut-off valves are respectively provided on the upstream side and the downstream side of the first buffer tank in the oxygen-containing gas supply line, and on the upstream side and the downstream side of the second buffer tank in the hydrogen-containing gas supply line. Are each provided with a second shut-off valve, the exhaust line is provided with a third shut-off valve, and means for sealing the processing chamber is provided downstream of the first buffer tank in the oxygen-containing gas supply line. The first shut-off valve provided, the second shut-off valve provided on the downstream side of the second buffer tank in the hydrogen-containing gas supply line, and the third shut-off valve provided in the exhaust line; including.

本発明の他の態様によれば、
基板を処理室内に搬入する工程と、前記処理室内に酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給して基板を酸化処理する工程と、酸化処理後の基板を前記処理室内より搬出する工程と、を有し、前記基板を酸化処理する工程では、前記処理室内と前記処理室に接続されたバッファタンク内の圧力を大気圧未満の圧力に減圧して閉封する工程と、前記処理室と前記バッファタンクとの間に設けられた第2遮断弁を閉じた後、前記バッファタンクと、前記各ガスのガス供給源との間に設けられた第1遮断弁を開けて、酸素含有ガス及び水素含有ガスを前記バッファタンク内に一定量蓄える工程と、前記バッファタンク内への酸素含有ガス及び水素含有ガスの蓄積が終了し、前記第1遮断弁を閉じた後、前記第2遮断弁を開けることにより、前記バッファタンク内に蓄えられた酸素含有ガス及び水素含有ガスを前記処理室内に導入して基板表面を一定時間酸化する工程と、基板表面を一定時間酸化した後に前記処理室及び前記バッファタンク内を真空排気する工程と、を1サイクルとして、このサイクルを複数回繰り返す半導体装置の製造方法が提供される。
According to another aspect of the invention,
A step of carrying the substrate into the processing chamber, a step of oxidizing the substrate by supplying an oxygen-containing gas and a hydrogen-containing gas into the processing chamber, and a step of unloading the substrate after the oxidation treatment from the processing chamber. And in the step of oxidizing the substrate, the process chamber and the buffer tank connected to the process chamber are reduced to a pressure lower than atmospheric pressure and sealed, and the process chamber and the buffer are sealed After closing the second shut-off valve provided between the tank and the buffer tank, the first shut-off valve provided between the gas supply source of each gas is opened to contain the oxygen-containing gas and hydrogen. After the step of storing a certain amount of gas in the buffer tank and the accumulation of the oxygen-containing gas and the hydrogen-containing gas in the buffer tank are completed and the first shut-off valve is closed, the second shut-off valve is opened. The buffer Introducing the oxygen-containing gas and hydrogen-containing gas stored in the tank into the processing chamber to oxidize the substrate surface for a certain period of time, and then evacuating the processing chamber and the buffer tank after oxidizing the substrate surface for a certain period of time. The method of manufacturing a semiconductor device is provided by repeating this cycle a plurality of times.

好ましくは、
前記バッファタンクは、前記処理室内に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給ラインと、前記処理室内に水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給ラインにそれぞれ設けられており、前記第2遮断弁を開けることにより、大気圧未満の一定圧力に減圧された前記処理室内に前記バッファタンク内に蓄えられた酸素含有ガス及び水素含有ガスを導入して、基板表面を酸化する。
Preferably,
The buffer tank is provided in each of an oxygen-containing gas supply line for supplying an oxygen-containing gas into the processing chamber and a hydrogen-containing gas supply line for supplying a hydrogen-containing gas into the processing chamber, and the second shutoff valve is provided. Opening introduces the oxygen-containing gas and hydrogen-containing gas stored in the buffer tank into the processing chamber that has been decompressed to a constant pressure lower than atmospheric pressure, and oxidizes the substrate surface.

好ましくは、
酸素含有ガスとは酸素(O)ガスであり、水素含有ガスは水素(H)ガスである。
Preferably,
The oxygen-containing gas is oxygen (O 2 ) gas, and the hydrogen-containing gas is hydrogen (H 2 ) gas.

本発明の一実施形態にかかる基板処理装置のシステム構成概略図である。It is a system configuration schematic diagram of a substrate processing apparatus concerning one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態にかかる基板処理工程にて実施される酸化処理サイクルシーケンスの概略図であり、(a)は各遮断弁の開閉シーケンスを示し、(b)はバッファタンク内および処理室内への各種ガスの導入シーケンスを示す。It is the schematic of the oxidation process cycle sequence implemented at the substrate processing process concerning one Embodiment of this invention, (a) shows the opening-and-closing sequence of each cutoff valve, (b) is in a buffer tank and a process chamber. The introduction sequence of various gases is shown. 本発明の他の実施形態にかかる基板処理装置のシステム構成概略図である。It is a system configuration schematic diagram of a substrate processing apparatus concerning other embodiments of the present invention. 本発明の他の実施形態にかかる基板処理装置のシステム構成概略図である。It is a system configuration schematic diagram of a substrate processing apparatus concerning other embodiments of the present invention. 本発明の他の実施形態にかかる基板処理装置のシステム構成概略図である。It is a system configuration schematic diagram of a substrate processing apparatus concerning other embodiments of the present invention. 本発明の他の実施形態にかかる基板処理装置のシステム構成概略図である。It is a system configuration schematic diagram of a substrate processing apparatus concerning other embodiments of the present invention. 本発明の他の実施形態にかかる基板処理装置のシステム構成概略図である。It is a system configuration schematic diagram of a substrate processing apparatus concerning other embodiments of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 シリコンウェハ(基板)
2 処理室
3a 酸素ガス供給ライン(酸素含有ガス供給ライン)
3b 水素ガス供給ライン(水素含有ガス供給ライン)
3c 窒素ガス供給ライン(不活性ガス供給ライン)
5a 第1のバッファタンク下流側遮断弁
6a 第1のバッファタンク
7a 第1のバッファタンク上流側遮断弁
5b 第2のバッファタンク下流側遮断弁
6b 第2のバッファタンク
7b 第2のバッファタンク上流側遮断弁
9 真空ポンプ
19 排気ライン
20 コントローラ
1 Silicon wafer (substrate)
2 Processing chamber 3a Oxygen gas supply line (oxygen-containing gas supply line)
3b Hydrogen gas supply line (hydrogen-containing gas supply line)
3c Nitrogen gas supply line (inert gas supply line)
5a 1st buffer tank downstream shut-off valve 6a 1st buffer tank 7a 1st buffer tank upstream shut-off valve 5b 2nd buffer tank downstream shut-off valve 6b 2nd buffer tank 7b 2nd buffer tank upstream Shut-off valve 9 Vacuum pump 19 Exhaust line 20 Controller

Claims (5)

基板を処理室内に搬入する工程と、
前記処理室内に酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給して基板を酸化処理する工程と、
酸化処理後の基板を前記処理室内より搬出する工程と、を有し、
前記基板を酸化処理する工程では、前記処理室内を真空排気して前記処理室内の圧力を大気圧より低くした後前記処理室内を閉封する工程と、前記閉封した前記処理室内に一定量の酸素含有ガスと一定量の水素含有ガスとを供給した後前記処理室内を再度閉封する工程と、その状態を保持して基板を酸化する工程と、を1サイクルとして、このサイクルを複数回繰り返す半導体装置の製造方法。
Carrying a substrate into the processing chamber;
Supplying oxygen-containing gas and hydrogen-containing gas into the processing chamber to oxidize the substrate;
And carrying out the substrate after oxidation treatment from the processing chamber,
In the step of oxidizing the substrate, the process chamber is evacuated to lower the pressure in the process chamber below atmospheric pressure, and then the process chamber is sealed, and a certain amount of the process chamber is sealed. The cycle of repeating the process a plurality of times, comprising a step of sealing the processing chamber again after supplying the oxygen-containing gas and a certain amount of hydrogen-containing gas and a step of oxidizing the substrate while maintaining the state. A method for manufacturing a semiconductor device.
前記処理室内に前記一定量の酸素含有ガスと前記一定量の水素含有ガスとを供給する前に、前記一定量の酸素含有ガスと前記一定量の水素含有ガスとを、バッファタンク内に蓄える請求項1に記載の半導体装置の製造方法。   The predetermined amount of oxygen-containing gas and the predetermined amount of hydrogen-containing gas are stored in a buffer tank before supplying the predetermined amount of oxygen-containing gas and the predetermined amount of hydrogen-containing gas into the processing chamber. Item 14. A method for manufacturing a semiconductor device according to Item 1. 前記処理室内に前記一定量の酸素含有ガスと前記一定量の水素含有ガスとを供給する際、前記一定量の酸素含有ガスを先行して供給し、その後、前記一定量の水素含有ガスを供給する請求項1に記載の半導体装置の製造方法。   When supplying the fixed amount of oxygen-containing gas and the fixed amount of hydrogen-containing gas into the processing chamber, the fixed amount of oxygen-containing gas is supplied in advance, and then the fixed amount of hydrogen-containing gas is supplied. A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1. 基板を処理する処理室と、
前記処理室内で基板を支持する支持具と、
前記処理室内に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給ラインと、
前記処理室内に水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給ラインと、
前記酸素含有ガス供給ラインおよび前記水素含有ガス供給ラインに設けられ、前記酸素含有ガスおよび前記水素含有ガスを一定量蓄えるバッファタンクと、
前記処理室内を排気する排気ラインと、
前記排気ラインに設けられ前記処理室内を真空引きする真空ポンプと、
前記処理室内を閉封する手段と、
前記処理室内を真空排気して前記処理室内の圧力を大気圧より低くした後前記処理室内を閉封し、前記バッファタンク内に一定量の酸素含有ガス、一定量の水素含有ガスを蓄え、前記閉封した前記処理室内に前記バッファタンクより一定量の酸素含有ガス、一定量の水素含有ガスを供給した後前記処理室内を再度閉封し、その状態を保持して基板を酸化し、これを1サイクルとして、このサイクルを複数回繰り返すコントローラと、
を有する基板処理装置。
A processing chamber for processing the substrate;
A support for supporting the substrate in the processing chamber;
An oxygen-containing gas supply line for supplying an oxygen-containing gas into the processing chamber;
A hydrogen-containing gas supply line for supplying a hydrogen-containing gas into the processing chamber;
A buffer tank that is provided in the oxygen-containing gas supply line and the hydrogen-containing gas supply line, and stores a certain amount of the oxygen-containing gas and the hydrogen-containing gas;
An exhaust line for exhausting the processing chamber;
A vacuum pump provided in the exhaust line for evacuating the processing chamber;
Means for sealing the processing chamber;
The process chamber is evacuated to lower the pressure in the process chamber below atmospheric pressure, and then the process chamber is closed, and a certain amount of oxygen-containing gas and a certain amount of hydrogen-containing gas are stored in the buffer tank, After supplying a certain amount of oxygen-containing gas and a certain amount of hydrogen-containing gas from the buffer tank to the sealed processing chamber, the processing chamber is sealed again, and this state is maintained to oxidize the substrate. A controller that repeats this cycle multiple times as one cycle,
A substrate processing apparatus.
基板を処理する処理室と、
前記処理室内で基板を支持する支持具と、
前記処理室内に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給ラインと、
前記処理室内に水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給ラインと、
前記酸素含有ガス供給ラインに設けられ前記酸素含有ガスを一定量蓄える第1のバッファタンクと、
前記水素含有ガス供給ラインに設けられ前記水素含有ガスを一定量蓄える第2のバッファタンクと、
前記処理室内を排気する排気ラインと、
前記排気ラインに設けられ前記処理室内を真空引きする真空ポンプと、
前記処理室内を閉封する閉封手段と、
前記処理室内を真空排気して前記処理室内の圧力を大気圧より低くした後前記処理室内を閉封し、前記第1のバッファタンクに一定量の酸素含有ガスを蓄え、前記第2のバッファタンクに一定量の水素含有ガスを蓄え、前記閉封した前記処理室内に前記第1のバッファタンクより一定量の酸素含有ガスを、前記第2のバッファタンクより一定量の水素含有
ガスを供給した後前記処理室内を再度閉封し、その状態を保持して基板を酸化し、これを1サイクルとして、このサイクルを複数回繰り返すコントローラと、
を有する基板処理装置。
A processing chamber for processing the substrate;
A support for supporting the substrate in the processing chamber;
An oxygen-containing gas supply line for supplying an oxygen-containing gas into the processing chamber;
A hydrogen-containing gas supply line for supplying a hydrogen-containing gas into the processing chamber;
A first buffer tank provided in the oxygen-containing gas supply line and storing a fixed amount of the oxygen-containing gas;
A second buffer tank provided in the hydrogen-containing gas supply line and storing a certain amount of the hydrogen-containing gas;
An exhaust line for exhausting the processing chamber;
A vacuum pump provided in the exhaust line for evacuating the processing chamber;
Sealing means for sealing the processing chamber;
The processing chamber is evacuated to reduce the pressure in the processing chamber to less than atmospheric pressure, and then the processing chamber is closed, a predetermined amount of oxygen-containing gas is stored in the first buffer tank, and the second buffer tank is stored. A predetermined amount of hydrogen-containing gas is stored in the sealed processing chamber, a certain amount of oxygen-containing gas is supplied from the first buffer tank, and a certain amount of hydrogen-containing gas is supplied from the second buffer tank. Re-sealing the processing chamber, maintaining the state to oxidize the substrate, taking this as one cycle, and repeating this cycle multiple times;
A substrate processing apparatus.
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