JPH04165621A - 酸化膜の形成方法及びその形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、酸化膜の形成方法及びその形成装置に関し、
特に酸素と水素を用いたウェット酸化に関するものであ
る。

［従来の技術〕 周知の如く、半導体装置の製造工程においては、熱酸化
により半導体ウェハ表面に酸化膜を形成する方法か広く
用いられている。

ところで、熱酸化は、乾燥酸素を反応ガスに用いたドラ
イ酸化と、水蒸気又は水蒸気を含んな酸素を反応ガスと
するウェット酸化に大別される。

ここで、ウェット酸化においては、清浄な水蒸気を得る
ため、酸素ガスと水素ガスの燃焼により生成した水蒸気
を利用する方法か一般的となっている。第３図は、ウェ
ット酸化膜を形成する装置の概略図を示す。

図中の１は、反応管である。この反応管１の一端側には
、半導体ウェハ２を載置したボート３をａＬ入れするた
めの開口部４が設けられている。

前記反応管１の他端には、ガス流量制御器５ａ。

バルブ６ａを介在した酸素カス導入管７が連結されてい
る。また、前記反応管１の他端にはガス流量制御器５ｂ
、ハルプロｂを介在した水素ガス導入管８か連結され、
この水素ガス導入管８の反応管寄りにはバルブ６ｃ、ガ
ス流量制御器５ｃを介在した窒素ガス供給管９か連結さ
れている。前記反応管１の外部には、ヒータｌＯか設け
られている。

こうした構成の装置を用いて半導体ウェハ表面に酸化膜
を形成するには、次の通りに行う。

まず、反応管１の外部に設けたヒータ１０により、反応
管ｌ内を所定の温度に設定した後、半導体ウェハ２を載
置したボート３を反応管１内へ挿入する。このとき、反
応管１内の外気の巻き込みをおさえるため、ハルプロａ
又はハルプロｃを開け、ガス流量制御器５ａ又は５Ｃで
制御された一定流量の酸素又は窒素か供給するか、好ま
しくは反応管内部の清浄化を図るため酸素を用いる。ひ
きつづき、酸素ガス導入管７より酸素を供給し、半導体
ウェハ２の温度の安定化及び反応管１内を十分に酸素雰
囲気にした後、水素ガス導入管８のハルプロｂを開け、
ガス流量制御器５ｂで制御した一定流量の水素を流すこ
とにより水素の燃焼が起き、半導体ウェハ２表面に酸化
膜が形成される。

〔発明か解決しようとする課題］ しかしなから、従来技術においては、水素を供給する以
前に反応管１内を酸素雰囲気にするため、酸素の水素ガ
ス導入管８への拡散か生じ、水素を供給開始した時点で
反応管１内で着火後、水素ガス導入管８内においても燃
焼する。その結果、管内壁より不純物の溶出か起き、半
導体ウェハ２の表面に形成した酸化膜の特性を悪化させ
ていることが判明した。また、ガス導入管に使用される
材質等によっては、この燃焼により破損し、水素か漏洩
するという危険もあった。なお、従来装置においては、
この後者の問題点に関して特に注意が払われていなかっ
た。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、水素ガス導
入管内での水素の燃焼を防止して良質の酸化膜を得ると
ともに、安全性に優れた酸化膜の形成方法及びその形成
装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するだめの手段］ 本願節１の発明は、半導体ウェハを反応管に収容し、前
記反応管の外部に設けたヒータにより前記半導体ウェハ
を加熱するとともに、前記反応管に接続した複数のガス
導入管により少なくとも酸素と水素を供給して酸化膜を
形成する方法において、水素を反応管内に供給する直前
に、水素を導入するガス導入管内に不活性ガスを供給す
ることを特徴とする酸化膜の形成方法である。

本願節２の発明は、半導体ウェハを収容する反応管と、
この反応管の外部に設けられ、前記半導体ウェハを加熱
するヒータと、前記反応管の一端側に連結され、第１ガ
ス流量制御器及び第１バルブを介在した酸素ガス導入管
と、前記反応管の一端側に連結され、第２バルブ及び第
２ガス流量制御器を介在した水素ガス導入管と、前記第
２バルブ近傍の前記水素ガス導入管に連結された不活性
ガス供給管とを具備することを特徴とする酸化膜の形成
装置である。

〔作用］ 本発明装置によれば、不活性ガス供給管の接続を水素ガ
ス導入管のバルブの近傍に位置させることにより、水素
ガス導入管内の不活性ガスに対する置換を完全なものに
でき、良質の酸化膜を得る事かできる。

本発明方法によれば、水素を反応管内に供給する直前に
、水素を導入する水素ガス導入管内に不活性ガスを供給
することにより、水素ガス導入管内は不活性ガスで置換
され、水素を供給開始しても、ガス導入管内での燃焼か
防止でき、良質の酸化膜を得る事ができる。

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

〔実施例１〕 第１図は、本発明の実施例１に係る酸化膜の形成装置で
ある。

図中の２１は、反応管である。この反応管２１の−端側
には、半導体ウェハ２２を載置したボート２３を出し入
れするだめの開口部２４か設けられている。

前記反応管２１の他端には、前記反応管２１側から順に
第１ガス流量制御器２５ａ、第１バルブ２６ｇを介在し
た酸素ガス導入管２７か連結されている。また、前記反
応管１の他端には、前記反応管２１側から順に第２バル
ブ２６ｂ、第２ガスｔＭ、ＩｔＬ制御器２５ｂを介在し
た水素ガス導入管２８か連結されている。前記反応管２
１と第２バルブ２６ｂ間の前記水素ガス導入管２８途中
には、反応管２１側から順に第３バルブ２６ｃ、第３ガ
ス流量制御器２５ｃを介在した不活性ガス供給管２９か
連結されている。前記反応管２１の外部には、ヒータ３
０か設けられている。

次に、上記構成の酸化膜の形成装置を用いて半導体ウェ
ハ表面に酸化膜を形成する方法について説明する。

ます、反応管２１の外部に設けたヒータ３０により、反
応管２１内を９００℃の温度に設定し、第１バルブ２６
ａを開け、第１ガス流量制御器２５ａて２．６ｇ／分に
調整された酸素を反応管２１に供給した。

つづいて、３インチ径の半導体ウェハ２２を載置したボ
ート２３を反応管２１の開口部２４より挿入した後、温
度の安定化のため５分間保持した。次いで、第３のガス
流量制御器２５ｃて２．６１！／分に調整されたアルゴ
ンを第３バルブ２６ｃを１０秒間開とし、水素ガス導入
管２８を介して反応管２１内に流した後、４．８１１／
分の流量に第２ガス流量制御器２５ｂに制御された水素
を第２バルブ２６ｂを開け、３０分保持して半導体ウェ
ハ２２表面に約０．０８μｍの酸化膜を成長させた。こ
のとき、水素ガス導入管２８内での燃焼は認められなか
った。

しかして、上記実施例１に係る酸化膜の形成方法におい
ては、水素を反応管２１内に供給する直前に、水素を導
入するガス導入管２８内に不活性ガスを供給するため、
半導体ウェハ２２表面に酸化膜を成長させる際、水素ガ
ス導入管２８内での燃焼を回避することができ、良質の
酸化膜を得る平かできる。

また、上記実施例１に係る酸化膜の形成装置によれば、
反応管２１と第２バルブ２６ｂ間の水素ガス導入管２８
途中に、反応管側より第３バルブ２８ｃ及び第３ガス流
量制御器２５ｃを順次介在した不活性ガス供給管２９を
連結した構成になっているため、上記形成方法と同様、
水素ガス導入管２８内での燃焼を回避する二とかでき、
良質の酸化膜を得る事かできる。

事実、本発明及び従来技術により酸化膜を形成した場合
の半導体ウェハへの不純物の汚染量を評価するため、再
結合ライフタイムを測定したところ、従来の場合ライフ
タイム値が１［１０μｓｅｃ以下であったのに対し、本
発明によれば２５０〜２７０μｓｅｃのライフタイム値
か得られ、不純物の汚染量の低減を図れることか確認で
きた。

［実施例２コ 第２図を参照する。

実施例２は、反応管２１と水素用の第２バルブ２６ｂの
間に第２ガス流量制御器２５ｂを配置するとともに、第
３バルブ２６ｃを介在した不活性ガス供給管２９を前記
第２ガス流量制御器２５ｂと第２バルブ２Ｂｂ間の水素
ガス導入管２８に連結したものである。

なお、アルゴンによる水素ガス導入管２８内の置換を効
果的に行うには、水素カス導入管２８における第２バル
ブ２６ｂと不活性ガス導入管２９との接続部間の距離を
極力短くすることか大切であり、少なくともその間にガ
ス流量制御器を含まないことか必要である（実施例１の
場合も同様）。

なお、上記実施例では、不活性ガスとしてアルゴンを用
いたか、これに限定されず、反応ガスとの反応等により
半導体ウェハに悪影響を与えないガスであれば使用可能
である。

また、上記実施例では、アルゴンの供給時間を１０秒と
したか、これに限定されず、水素ガス導入管内での燃焼
を防止できる程度置換できる時間以上であればよい。

［発明の効果］ 以上詳述した如く本発明によれば、水素ガス導入管内て
の水素の燃焼を防止して良質の酸化膜を得るとともに、
安全性に優れた酸化膜の形成方法及びその装置を提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１に係る酸化膜形成装置の概略
図、第２図は本発明の実施例２に係る酸化膜形成装置の
概略図、第３図は従来のウェット酸化膜を形成する装置
の概略図である。 ２１・・・反応管、２２・・・半導体ウェハ、２３・・
・ウェハボート、２４・・開口部、２５ａ　、　２５ｂ
　、　２５ｃｍ・・ガス流量制御器、２６ａ、　２６ｂ
、　２６ｃ・＝バルブ、２７・・酸素ガス導入管、２８
・・・水素カス導入管、２９・・・不活性ガス導入管。 出願人代理人　弁理士　　坪井　淳 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体ウェハを反応管に収容し、前記反応管の外
   部に設けたヒータにより前記半導体ウェハを加熱すると
   ともに、前記反応管に接続した複数のガス導入管により
   少なくとも酸素と水素を供給して酸化膜を形成する方法
   において、水素を反応管内に供給する直前に、水素を導
   入するガス導入管内に不活性ガスを供給することを特徴
   とする酸化膜の形成方法。
2. （２）半導体ウェハを収容する反応管と、この反応管の
   外部に設けられ、前記半導体ウェハを加熱するヒータと
   、前記反応管の一端側に連結され、第１ガス流量制御器
   及び第１バルブを介在した酸素ガス導入管と、前記反応
   管の一端側に連結され、第２バルブ及び第２ガス流量制
   御器を介在した水素ガス導入管と、前記第２バルブ近傍
   の前記水素ガス導入管に連結された不活性ガス供給管と
   を具備することを特徴とする酸化膜の形成装置。