JPH07297181A - Method and apparatus for thermal oxidation treatment - Google Patents

Method and apparatus for thermal oxidation treatment

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JPH07297181A
JPH07297181A JP8161294A JP8161294A JPH07297181A JP H07297181 A JPH07297181 A JP H07297181A JP 8161294 A JP8161294 A JP 8161294A JP 8161294 A JP8161294 A JP 8161294A JP H07297181 A JPH07297181 A JP H07297181A
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JP
Japan
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thermal oxidation
oxidation treatment
temperature control
inner tube
semiconductor substrate
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JP8161294A
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Japanese (ja)
Inventor
Hideki Kimura
秀樹 木村
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication of JPH07297181A publication Critical patent/JPH07297181A/en
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Abstract

PURPOSE:To eliminate the problem of dew condensation and to perform a thermal oxidation treatment using a treatment gas which contains misture even when a thermal oxidation treatment apparatus which is provided with an inner tube and with an outer tube is used. CONSTITUTION:A thermal oxidation treatment apparatus is provided with an inner tube 4 constituting a treatment chamber which oxidizes and treats a semiconductor substrate 2 to be treated, with a heating mechanism 1 which heats the treatment chamber and, in addition, with an outer tube 6 as an outer frame. In the thermal oxidation treatment apparatus, the temperature of the outer tube is controlled by a temperature control medium 8 such as a liquid at a boiling point of 100 deg.C or higher or a gas which is stable at 100 to 300 deg.C so as to prevent overheating and to prevent the dew condensation of the inner tube.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、熱酸化処理方法及び熱
酸化処理装置に関する。本発明は、例えば、シリコン半
導体装置のゲート酸化膜とする熱酸化膜の形成のために
利用することができ、その他半導体基板の各種熱酸化処
理に汎用することができる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thermal oxidation treatment method and a thermal oxidation treatment apparatus. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used, for example, for forming a thermal oxide film as a gate oxide film of a silicon semiconductor device, and can be generally used for various thermal oxidation treatments of semiconductor substrates.

【0002】[0002]

【従来の技術】被処理半導体基板を酸化処理する処理室
を構成するインナーチューブと、該処理室を加熱するハ
ロゲンランプなどの光による加熱機構を備え、更に炉壁
となる外枠を構成するアウターチューブを有する熱酸化
処理装置は、半導体基板ウェハを高速で熱酸化処理する
急速熱酸化装置(以下「RTO装置」とも称する)とし
て用いられている。このようなRTO装置は、以下のよ
うな利点を持つ。
2. Description of the Related Art An outer tube having an inner tube forming a processing chamber for oxidizing a semiconductor substrate to be processed, a heating mechanism for heating the processing chamber by light such as a halogen lamp, and an outer frame forming a furnace wall. The thermal oxidation processing device having a tube is used as a rapid thermal oxidation device (hereinafter also referred to as “RTO device”) for performing a thermal oxidation process on a semiconductor substrate wafer at high speed. Such an RTO device has the following advantages.

【0003】低温で基板ウェハを挿入してから昇温す
るため、酸素巻き込みが少なく、2nm程度の極薄酸化
膜が制御性良く形成できる。 必要なときだけランプ加熱を行い、高温のヒーターを
持たないため、ヒーター材からの金属汚染物質の拡散が
無く、クリーンな酸化膜が形成できる。
Since the substrate wafer is inserted at a low temperature and then the temperature is raised, oxygen entrapment is small and an ultrathin oxide film of about 2 nm can be formed with good controllability. Lamp heating is performed only when necessary, and since a high temperature heater is not provided, a clean oxide film can be formed without diffusion of metal contaminants from the heater material.

【0004】ところが従来の技術には、次のような問題
点がある。即ち上記装置を用いて厚い酸化膜や、塩酸ア
ニールとの組み合わせで信頼性の高いゲート酸化膜を形
成しようとすると、ウェット雰囲気での酸化(例えば水
蒸気雰囲気や、水分を含む酸素や空気雰囲気下での酸
化)が不可欠となる。しかし、従来の装置では、ランプ
加熱等の加熱機構による加熱を行っていないときには炉
壁内部に結露が生じてしまう。よって加熱時に炉体を破
損してしまうなどの問題点がある。
However, the conventional technique has the following problems. That is, when a thick oxide film or a highly reliable gate oxide film is formed by using the above apparatus in combination with hydrochloric acid annealing, oxidation in a wet atmosphere (for example, in a water vapor atmosphere or in an atmosphere containing oxygen or air containing water) is performed. Oxidation) is essential. However, in the conventional apparatus, dew condensation occurs inside the furnace wall when heating is not performed by a heating mechanism such as lamp heating. Therefore, there is a problem that the furnace body is damaged during heating.

【0005】上記従来技術の問題点について、図2を用
いて更に詳述すると、次のとおりである。
The above-mentioned problems of the prior art will be described in more detail with reference to FIG.

【0006】図2に示すのは、従来の急速熱酸化装置
(RTO装置)の炉体部分の概略図である。図2中、符
号1で示すのは加熱機構であり、ここではハロゲンラン
プである。この加熱機構1により、被処理半導体基板2
であるウェハが加熱処理される。被処理基板2は、ホル
ダー3に支持されて、インナーチューブ4(ここでは石
英製)が画成する処理室内に配置されている。符号5
は、加熱機構1であるランプの赤外線を反射する反射板
である。これらはアウターチューブ6(ここではSUS
製)によって画成される炉内に配置される。
FIG. 2 is a schematic view of a furnace portion of a conventional rapid thermal oxidation device (RTO device). In FIG. 2, reference numeral 1 is a heating mechanism, which is a halogen lamp here. With this heating mechanism 1, the semiconductor substrate 2 to be processed 2
Is heat treated. The substrate 2 to be processed is supported by a holder 3 and arranged in a processing chamber defined by an inner tube 4 (here, made of quartz). Code 5
Is a reflector that reflects the infrared rays of the lamp that is the heating mechanism 1. These are outer tubes 6 (here SUS
Are placed in a furnace defined by

【0007】被処理半導体基板2(ウェハ)は、ゲート
バブル10により、インナーチューブ4内のホルダー3
上に挿入され、ガス導入口14より窒素ガスが導入さ
れ、インナーチューブ4内の空気と置換される。十分置
換が行われた後、窒素ガスは、酸素ガスに切り替わり、
加熱機構1であるランプに通電され赤外線が放射され、
被処理半導体基板2(ウェハ)に吸収されその温度が上
昇し、ウェハ表面が酸化される。アウターチューブ6に
は冷却配管7が設けられ、冷却水により過熱防止がなさ
れる。図中、符号8′で冷却水の導入、9′で冷却水の
排出を示す。
The semiconductor substrate 2 (wafer) to be processed is held by the gate bubble 10 in the holder 3 in the inner tube 4.
It is inserted above and nitrogen gas is introduced from the gas inlet 14 to replace the air in the inner tube 4. After sufficient replacement, nitrogen gas is switched to oxygen gas,
The lamp that is the heating mechanism 1 is energized to emit infrared rays,
The temperature is increased by being absorbed by the semiconductor substrate 2 (wafer) to be processed, and the wafer surface is oxidized. A cooling pipe 7 is provided in the outer tube 6, and cooling water prevents overheating. In the figure, reference numeral 8'indicates introduction of cooling water and 9'indicates discharge of cooling water.

【0008】この場合、従来のRTO装置を用いての熱
酸化処理は、乾燥酸素によるドライ酸化であるため、酸
化速度が遅く、また、ゲート絶縁膜形成に用いるとき塩
酸アニールを行ってもゲート酸化膜信頼性を向上させる
効果が得られにくい。即ち、通常酸化炉のウェット酸化
に塩酸アニールを行うことで、信頼性向上の効果がある
のに対し、この効果が得にくい等の問題があるのであ
る。
In this case, the thermal oxidation process using the conventional RTO apparatus is a dry oxidation using dry oxygen, so the oxidation rate is slow, and the gate oxidation is performed even when hydrochloric acid annealing is performed when it is used for forming a gate insulating film. It is difficult to obtain the effect of improving the film reliability. That is, while performing the hydrochloric acid annealing in the wet oxidation of the ordinary oxidation furnace has the effect of improving the reliability, there is a problem that this effect is difficult to obtain.

【0009】RTO装置でウェット酸化を行う場合、ガ
ス導入口14より水蒸気を含んだ酸素等を流す必要があ
る。しかし、前述したように、ランプ加熱が行われない
状態では石英製インナーチューブ4は冷えた状態であ
り、また、石英には赤外線はほとんど吸収されないため
ランプ加熱4の後でも石英製インナーチューブ4は冷え
た状態を維持している。
When performing wet oxidation in the RTO device, it is necessary to flow oxygen containing water vapor through the gas inlet 14. However, as described above, the quartz inner tube 4 is in a cold state when the lamp heating is not performed, and since the infrared ray is hardly absorbed by the quartz, the quartz inner tube 4 remains after the lamp heating 4. It keeps cold.

【0010】この状態で水蒸気を含んだ処理ガスを流す
と、水蒸気は石英製インナーチューブ4内に結露してし
まい、加熱機構1であるランプの加熱による温度上昇・
降温時に、石英製インナーチューブ4にストレスを与え
る原因となり、結局石英チューブを破損させるおそれが
大きい。
If a processing gas containing water vapor is flowed in this state, the water vapor will condense in the inner tube 4 made of quartz, and the temperature rise due to the heating of the lamp which is the heating mechanism 1.
This causes a stress to the inner tube 4 made of quartz when the temperature is lowered, and there is a great possibility that the quartz tube is eventually damaged.

【0011】従って従来技術にあっては、実際上、RT
O装置を用いてのウェット酸化処理は不可能だったので
あり、ウェット酸化の利点を活かすことができなかった
のである。
Therefore, in the prior art, the RT is practically used.
Wet oxidation treatment using an O apparatus was impossible, and the advantage of wet oxidation could not be utilized.

【0012】[0012]

【発明の目的】本発明は、上記従来技術の問題点を鑑み
てなされたもので、その目的とするところは、被処理半
導体基板を酸化処理する処理室を構成するインナーチュ
ーブと、該処理室を加熱する加熱機構を備え、更に外枠
を構成するアウターチューブを有する熱酸化処理装置を
用いる場合についても、結露の問題なく、水分を含む処
理ガスを使用した熱酸化処理時をも可能とした熱酸化処
理方法及び熱酸化処理装置を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems of the prior art. An object of the present invention is to provide an inner tube which constitutes a processing chamber for oxidizing a semiconductor substrate to be processed, and the processing chamber. Even when using a thermal oxidation treatment device having a heating mechanism for heating the outer frame that further constitutes an outer frame, there is no problem of dew condensation, and a thermal oxidation treatment using a treatment gas containing water is also possible. A thermal oxidation treatment method and a thermal oxidation treatment device are provided.

【0013】[0013]

【目的を達成するための手段】本出願の請求項1の発明
は、被処理半導体基板を酸化処理する処理室を構成する
インナーチューブと、該処理室を加熱する加熱機構を備
え、更に外枠をアウターチューブを有する熱酸化処理装
置を用いる熱酸化処理方法であって、温度制御媒体によ
り前記アウターチューブの温度を制御することによっ
て、加熱防止とインナーチューブの結露防止を行う構成
としたことを特徴とする半導体基板の熱酸化処理方法で
あって、これにより上記目的を達成するものである。
The invention according to claim 1 of the present application comprises an inner tube constituting a processing chamber for oxidizing a semiconductor substrate to be processed, a heating mechanism for heating the processing chamber, and an outer frame. Is a thermal oxidation treatment method using a thermal oxidation treatment apparatus having an outer tube, wherein the temperature of the outer tube is controlled by a temperature control medium to prevent heating and dew condensation on the inner tube. A method of thermally oxidizing a semiconductor substrate, which achieves the above object.

【0014】本出願の請求項2の発明は、温度制御媒体
は、沸点が100℃を超える液体、または100〜30
0℃で安定な気体であることを特徴とする請求項1に記
載の半導体基板の熱酸化処理方法であって、これにより
上記目的を達成するものである。
In the invention of claim 2 of the present application, the temperature control medium is a liquid having a boiling point of more than 100 ° C., or 100 to 30.
The method for thermal oxidation treatment of a semiconductor substrate according to claim 1, wherein the method is a gas that is stable at 0 ° C., thereby achieving the above object.

【0015】本出願の請求項3の発明は、被処理半導体
基板を酸化処理する処理室を構成するインナーチューブ
と、該処理室を加熱する加熱機構を備え、更に外枠を構
成するアウターチューブを有する熱酸化処理装置であっ
て、アウターチューブ内に温度制御媒体を流す配管を配
置し、該温度制御媒体は温度コントロールユニットによ
って温度制御することにより前記アウターチューブの温
度を制御することによって、過熱防止とインナーチュー
ブの結露防止を行う構成としたことを特徴とする半導体
基板の熱酸化処理装置であって、これにより上記目的を
達成するものである。
According to a third aspect of the present invention, there is provided an outer tube which comprises an inner tube forming a processing chamber for oxidizing a semiconductor substrate to be processed, a heating mechanism for heating the processing chamber, and further an outer frame. A thermal oxidation treatment apparatus having, wherein a pipe for flowing a temperature control medium is arranged in the outer tube, and the temperature of the temperature control medium is controlled by a temperature control unit to control the temperature of the outer tube, thereby preventing overheating. And a thermal oxidation treatment device for a semiconductor substrate, characterized in that the inner tube is configured to prevent dew condensation.

【0016】本出願の請求項4の発明は、温度制御媒体
は、沸点が100℃を超える液体、または100〜30
0℃で安定な気体であることを特徴とする請求項3に記
載の半導体基板の熱酸化処理装置であって、これにより
上記目的を達成するものである。
According to the invention of claim 4 of the present application, the temperature control medium is a liquid having a boiling point of more than 100 ° C., or 100 to 30.
A thermal oxidation treatment apparatus for a semiconductor substrate according to claim 3, wherein the apparatus is a gas stable at 0 ° C., thereby achieving the above object.

【0017】[0017]

【作用】本発明は、被処理半導体基板を熱酸化処理する
処理室を構成するインナーチューブと、該処理室を加熱
する加熱機構を備え、更に外枠を構成するアウターチュ
ーブを有する熱酸化処理装置について、例えば沸点が1
00℃を超える液体、または100〜300℃で安定な
気体である冷媒等を用いた温度制御媒体によりアウター
チューブの温度を制御することによって、過熱防止とイ
ンナーチューブの結露防止を行う構成とした技術である
ので、過熱防止と結露防止とを同時に達成でき、かつ従
来から使用されてまた過熱防止の構造をそのまま採用し
て結露防止を達成でき、簡便で有利である。よって本発
明によれば、被処理半導体基板の熱処理について、RT
O装置等では従来は不可能であったウェット雰囲気での
熱酸化処理が容易な構成により可能となった。
The present invention provides a thermal oxidation treatment apparatus having an inner tube which constitutes a treatment chamber for thermally oxidizing a semiconductor substrate to be treated, a heating mechanism for heating the treatment chamber, and an outer tube which constitutes an outer frame. For example, the boiling point is 1
Technology for preventing overheating and preventing condensation on the inner tube by controlling the temperature of the outer tube with a temperature control medium that uses a liquid that exceeds 00 ° C or a refrigerant that is a stable gas at 100 to 300 ° C. Therefore, the prevention of overheating and the prevention of dew condensation can be achieved at the same time, and the prevention of dew condensation can be achieved by adopting the structure of the conventional overheating prevention as it is, which is simple and advantageous. Therefore, according to the present invention, regarding the heat treatment of the semiconductor substrate to be processed, RT
With the O device and the like, thermal oxidation treatment in a wet atmosphere, which has been impossible in the past, is made possible by an easy configuration.

【0018】本発明は、例えば石英等により形成した多
重管を用いるような構成をとる必要はなく、また、特に
熱発生体を設けてこれを加熱源により加熱して結露を防
止するといったような特別な構成も不要であって、すぐ
れて簡明な構成により結露を防止した熱処理技術を提供
できる有利なものである。
In the present invention, it is not necessary to use a structure in which a multiple pipe made of, for example, quartz is used, and in particular, a heat generator is provided and heated by a heating source to prevent dew condensation. A special structure is not necessary, and it is an advantage that a heat treatment technique that prevents dew condensation can be provided by an excellent and simple structure.

【0019】[0019]

【実施例】以下本発明の実施例について、図面を参照し
て説明する。但し当然のことではあるが、本発明は図示
の実施例により限定されるものではない。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, it should be understood that the present invention is not limited to the illustrated embodiments.

【0020】実施例1 この実施例は、ハロゲンランプなどの光による加熱機構
を持つ急速熱酸化装置(RTO装置)において、半導体
基板特にSi基板を熱酸化処理する際に、本発明を適用
して、炉体の過熱防止のための冷却機構の冷媒として沸
点が100℃以上の高沸点液体を用い、かつ、この冷媒
の温度を制御することによって、炉体内壁を100℃以
上に保つようにしたものである。
Example 1 In this example, the present invention is applied when a semiconductor substrate, especially a Si substrate, is subjected to thermal oxidation treatment in a rapid thermal oxidation device (RTO device) having a heating mechanism by light such as a halogen lamp. A high boiling point liquid having a boiling point of 100 ° C. or higher is used as a refrigerant of a cooling mechanism for preventing overheating of the furnace body, and the temperature of this refrigerant is controlled to keep the inner wall of the furnace body at 100 ° C. or higher. It is a thing.

【0021】本実施例の熱酸化処理装置を、図1に示
す。本実施例の熱酸化処理装置は、図1に示すように、
被処理半導体基板2を酸化処理する処理室を構成するイ
ンナーチューブ4と、該処理室を加熱する加熱機構1
(ここではランプ)を備え、更に外枠を構成するアウタ
ーチューブを有するもので、この場合、温度制御媒体に
よりアウターチューブ6の温度を制御することによっ
て、過熱防止とインナーチューブの結露防止を行う構成
とした。かつこの熱酸化処理装置は、アウターチューブ
6内に温度制御媒体を流す配管7を配置し(図1中、符
号12で温度制御媒体の導入を示し、符号13で温度制
御媒体の排出を示す)、該温度制御媒体は温度コントロ
ールユニット11によって温度制御することにより、ア
ウターチューブ6の温度を制御することによって、過熱
防止とインナーチューブ4の結露防止を行う構成とし
た。
The thermal oxidation treatment apparatus of this embodiment is shown in FIG. As shown in FIG. 1, the thermal oxidation treatment apparatus of the present embodiment,
An inner tube 4 which constitutes a processing chamber for oxidizing a semiconductor substrate 2 to be processed, and a heating mechanism 1 for heating the processing chamber.
(In this case, a lamp) and further has an outer tube that constitutes an outer frame. In this case, the temperature of the outer tube 6 is controlled by a temperature control medium to prevent overheating and dew condensation of the inner tube. And Further, in this thermal oxidation treatment apparatus, a pipe 7 for flowing a temperature control medium is arranged in the outer tube 6 (in FIG. 1, reference numeral 12 indicates introduction of the temperature control medium, and reference numeral 13 indicates discharge of the temperature control medium). The temperature control unit 11 controls the temperature of the temperature control medium to control the temperature of the outer tube 6, thereby preventing overheating and preventing dew condensation on the inner tube 4.

【0022】本実施例においては、温度制御媒体として
は、過熱防止の冷媒であって、かつ沸点が100℃を超
える液体を用いた。図1中、符号8で温度コントロール
ユニット11への温度制御媒体の導入を示し、符号9で
温度コントロールユニット11からの温度制御媒体の排
出を示す。
In this embodiment, as the temperature control medium, a liquid which is a refrigerant for preventing overheating and has a boiling point of more than 100 ° C. is used. In FIG. 1, reference numeral 8 indicates the introduction of the temperature control medium into the temperature control unit 11, and reference numeral 9 indicates the discharge of the temperature control medium from the temperature control unit 11.

【0023】本実施例では、上記のように結露を防止す
るようにしたので、熱酸化に際し、湿式酸化ガスである
2 O含有のO2 を用いて、ウェット酸化することを可
能ならしめた。
In this embodiment, since the dew condensation is prevented as described above, it is possible to perform wet oxidation by using O 2 containing H 2 O which is a wet oxidizing gas at the time of thermal oxidation. .

【0024】更に詳しくは、本実施例においては、SU
S製アウターチューブ6内に、加熱機構1であるハロゲ
ンランプによる加熱時の熱で炉体が過熱しないように、
少なくとも沸点が100℃を超える液体を冷媒として通
した配管7を配置する。この冷媒が、温度制御媒体であ
る。ここでは具体的には、沸点が100℃を超えるシリ
コンオイルを用いてこの温度制御媒体(冷媒)とした。
More specifically, in this embodiment, the SU
In order to prevent the furnace body from overheating due to the heat generated by the halogen lamp that is the heating mechanism 1 inside the S outer tube 6,
A pipe 7 through which a liquid having a boiling point of at least 100 ° C. is passed as a refrigerant is arranged. This refrigerant is the temperature control medium. Here, specifically, the temperature control medium (refrigerant) is made of silicon oil having a boiling point of more than 100 ° C.

【0025】本実施例では、温度コントロールユニット
11によって、温度制御媒体(冷媒)の温度をコントロ
ールし、これにより石英製インナーチューブ4の内壁温
度が100℃以上になるように制御を行った。
In the present embodiment, the temperature control unit 11 controls the temperature of the temperature control medium (refrigerant) so that the inner wall temperature of the quartz inner tube 4 is controlled to 100 ° C. or higher.

【0026】この結果、ウェット酸化雰囲気にしても熱
酸化時を行っても炉壁に結露せず、結露した状態で懸念
される昇温時の炉体の破損が防止できる。よって本実施
例では、従来不可能であったRTO装置でのウェット酸
化が可能ならしめられた。
As a result, even if the wet oxidation atmosphere or the thermal oxidation is performed, dew does not condense on the furnace wall, and damage to the furnace body at the time of temperature rise, which is a concern in the dewed state, can be prevented. Therefore, in this embodiment, wet oxidation in an RTO device, which was impossible in the past, was possible.

【0027】本実施例において、石英製インナーチュー
ブ6の外壁に温度センサー15を設け、これに基づいて
温度コントロールユニット11にフィードバックするこ
とによって、より精度良く温度制御及び結露防止を行う
ことができる。
In the present embodiment, the temperature sensor 15 is provided on the outer wall of the quartz inner tube 6, and the temperature is fed back to the temperature control unit 11 based on the temperature sensor 15, so that temperature control and dew condensation prevention can be performed more accurately.

【0028】また、石英製インナーチューブ4の外壁と
SUS製アウターチューブ6の間に(石英製インナーチ
ューブ4外壁とランプ1の間は除く)鉛等の熱伝導が良
く、熱接触を良くできる柔らかい物質を介在させること
によっても、結露防止性能を向上させることができる。
Further, between the outer wall of the quartz inner tube 4 and the SUS outer tube 6 (excluding between the outer wall of the quartz inner tube 4 and the lamp 1), heat conduction of lead or the like is good, and good thermal contact can be achieved. The presence of a substance can also improve the dew condensation prevention performance.

【0029】更に、加熱機構1としてランプ加熱の替わ
りに、エキシマレーザーなどのレーザー照射を用いた酸
化装置で、ウェット酸化を行うように構成して用いるこ
とができる。
Further, as the heating mechanism 1, instead of the lamp heating, an oxidizing device using laser irradiation such as an excimer laser can be used so as to perform wet oxidation.

【0030】本実施例では、熱酸化処理は具体的には次
のように行った。即ち、まず被処理基板2(ウェハ)
は、従来の技術と同様、ゲートバブル10により、イン
ナーチューブ4内のホルダー3上に挿入され、ガス導入
口14より窒素ガスが導入され、インナーチューブ4内
の空気と置換される。十分置換が行われた後、窒素ガス
は、本実施例では酸素ガスと水蒸気との混合ガスに切り
替わり、加熱機構1であるランプに通電され赤外線が放
射され(符号5は反射板である)、被処理半導体基板2
(ウェハ)が加熱されて、ウェハ表面が酸化される。こ
のときアウターチューブ6の配管7を通る温度制御媒体
により過熱防止がなされるとともに、このようにウェッ
ト雰囲気での処理がなされる場合でも、結露が防止され
る。
In this example, the thermal oxidation treatment was specifically carried out as follows. That is, first, the substrate to be processed 2 (wafer)
In the same manner as the conventional technique, the gate bubble 10 inserts the nitrogen gas into the holder 3 in the inner tube 4, introduces nitrogen gas from the gas introduction port 14, and replaces the air in the inner tube 4. After being sufficiently replaced, the nitrogen gas is switched to a mixed gas of oxygen gas and water vapor in the present embodiment, the lamp which is the heating mechanism 1 is energized and infrared rays are radiated (reference numeral 5 is a reflection plate), Processed semiconductor substrate 2
The (wafer) is heated and the surface of the wafer is oxidized. At this time, the temperature control medium passing through the pipe 7 of the outer tube 6 prevents overheating and also prevents dew condensation even when the treatment is performed in a wet atmosphere.

【0031】本実施例によれば、次のような利点がもた
らされる。 RTO装置を用いる場合であるにも拘らず、従来のド
ライ酸化の10〜20倍の高酸化レートが得られ、LO
COS酸化膜等の厚い酸化膜が生産性良く形成できる。
According to this embodiment, the following advantages are brought about. Despite the use of the RTO device, a high oxidation rate 10 to 20 times higher than that of the conventional dry oxidation can be obtained.
A thick oxide film such as a COS oxide film can be formed with good productivity.

【0032】ウェット酸化に、更に塩酸アニールを組
み合わせるように構成すれば、高信頼性のゲート酸化膜
が形成できる。(これは、拡散炉酸化と塩酸アニールと
の組み合わせで、その効果が証明されていることであ
る。)
If wet oxidation is combined with hydrochloric acid annealing, a highly reliable gate oxide film can be formed. (This is the effect proved by the combination of diffusion furnace oxidation and hydrochloric acid annealing.)

【0033】RTO酸化の特長である、極薄酸化の制
御性、クリーン酸化膜との形成という利点を十分に発揮
できる。
The advantages of RTO oxidation, that is, the controllability of ultra-thin oxidation and the formation with a clean oxide film can be fully exhibited.

【0034】上記に、上記の特性を組み合わせる
ことにより、例えば0.1μm級のMOSトランジスタ
のゲート酸化膜をも、信頼性、制御性良く形成できる。
By combining the above characteristics, a gate oxide film of a 0.1 μm class MOS transistor, for example, can be formed with high reliability and controllability.

【0035】実施例2 本実施例では、温度制御媒体である冷媒としての液体の
替わりに、100〜300℃程度で安定な気体を用い
た。本実施例においても、実施例1と同等の効果が得ら
れた。
Example 2 In this example, a stable gas at about 100 to 300 ° C. was used in place of the liquid as the refrigerant which is the temperature control medium. Also in this example, the same effect as that of Example 1 was obtained.

【0036】本実施例では、装置として、実施例1の熱
酸化処理装置(図1)を用いることができるが、本実施
例の場合、石英製インナーチューブ4の外壁とSUS製
アウターチューブ6の間の空間全体を上記気体が通る冷
却配管として用いる構成とすることもできる。
In this embodiment, the thermal oxidation treatment apparatus of Embodiment 1 (FIG. 1) can be used as the apparatus, but in the case of this embodiment, the outer wall of the quartz inner tube 4 and the SUS outer tube 6 are formed. The entire space between them may be used as a cooling pipe through which the gas passes.

【0037】[0037]

【発明の効果】本発明によれば、被処理半導体基板を酸
化処理する処理室を構成するインナーチューブと、該処
理室を加熱する加熱機構を備え、更に外枠を構成するア
ウターチューブを有する熱酸化処理装置を用いる場合に
ついても、結露の問題がなく、水分を含む処理ガスを使
用した熱酸化処理時を可能とした熱酸化処理方法を提供
できた。またこのような処理が可能な熱酸化処理装置を
提供できた。
According to the present invention, a heat treatment is provided which includes an inner tube forming a processing chamber for oxidizing a semiconductor substrate to be processed, a heating mechanism for heating the processing chamber, and an outer tube forming an outer frame. Even in the case of using the oxidation treatment device, there was no problem of dew condensation, and a thermal oxidation treatment method capable of performing a thermal oxidation treatment using a treatment gas containing water could be provided. Further, a thermal oxidation treatment device capable of such treatment can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施例1の熱酸化処理装置を示す構成図であ
る。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a thermal oxidation treatment apparatus according to a first embodiment.

【図2】従来の熱酸化処理装置を示す構成図である。 1 加熱機構(ハロゲンランブ等のランプ) 2 被処理半導体基板(Si基板) 3 (基板の)ホルダー 4 (石英)インナーチューブ 5 反射板 6 (SUS)アウターチューブ 7 (冷却)配管 8 温度コントロールユニットへの温度制御媒体(冷
媒)導入 9 温度コントロールユニットからの温度制御媒体
(冷媒)排出 10 ゲートバルグ 11 温度コントロールユニット 12 配管への温度制御媒体(冷媒)導入 13 配管からの温度制御媒体(冷媒)排出
FIG. 2 is a configuration diagram showing a conventional thermal oxidation treatment device. 1 heating mechanism (lamp such as halogen lamp) 2 processed semiconductor substrate (Si substrate) 3 (substrate) holder 4 (quartz) inner tube 5 reflector 6 (SUS) outer tube 7 (cooling) pipe 8 to temperature control unit Temperature control medium (refrigerant) introduction 9 Temperature control medium (refrigerant) discharge from the temperature control unit 10 Gate valve 11 Temperature control unit 12 Temperature control medium (refrigerant) introduction into the pipe 13 Temperature control medium (refrigerant) discharge from the pipe

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/31 21/324 D ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location H01L 21/31 21/324 D

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】被処理半導体基板を熱酸化処理する処理室
を構成するインナーチューブと、該処理室を加熱する加
熱機構を備え、更に外枠を構成するアウターチューブを
有する熱酸化処理装置を用いる熱酸化処理方法であっ
て、 温度制御媒体により前記アウターチューブの温度を制御
することによって、過熱防止とインナーチューブの結露
防止を行う構成としたことを特徴とする半導体基板の熱
酸化処理方法。
1. A thermal oxidation treatment apparatus having an inner tube constituting a treatment chamber for thermally oxidizing a semiconductor substrate to be treated, a heating mechanism for heating the treatment chamber, and further having an outer tube constituting an outer frame is used. A thermal oxidation treatment method for a semiconductor substrate, characterized in that the temperature of the outer tube is controlled by a temperature control medium to prevent overheating and dew condensation on the inner tube.
【請求項2】温度制御媒体は、沸点が100℃を超える
液体、または100〜300℃で安定な気体であること
を特徴とする請求項1に記載の半導体基板の熱酸化処理
方法。
2. The method for thermal oxidation treatment of a semiconductor substrate according to claim 1, wherein the temperature control medium is a liquid having a boiling point of higher than 100 ° C. or a gas stable at 100 to 300 ° C.
【請求項3】被処理半導体基板を酸化処理する処理室を
構成するインナーチューブと、該処理室を加熱する加熱
機構を備え、更に外枠を構成するアウターチューブを有
する熱酸化処理装置であって、 アウターチューブ内に温度制御媒体を流す配管を配置
し、該温度制御媒体は温度コントロールユニットによっ
て温度制御することにより前記アウターチューブの温度
を制御することによって、過熱防止とインナーチューブ
の結露防止を行う構成としたことを特徴とする半導体基
板の熱酸化処理装置。
3. A thermal oxidation treatment apparatus comprising an inner tube constituting a treatment chamber for oxidizing a semiconductor substrate to be treated, a heating mechanism for heating the treatment chamber, and an outer tube constituting an outer frame. A pipe for flowing a temperature control medium is arranged in the outer tube, and the temperature of the temperature control medium is controlled by a temperature control unit to control the temperature of the outer tube, thereby preventing overheating and preventing dew condensation on the inner tube. A thermal oxidation treatment device for a semiconductor substrate having a configuration.
【請求項4】温度制御媒体は、沸点が100℃を超える
液体、または100〜300℃で安定な気体であること
を特徴とする請求項3に記載の半導体基板の熱酸化処理
装置。
4. The thermal oxidation treatment apparatus for a semiconductor substrate according to claim 3, wherein the temperature control medium is a liquid having a boiling point of higher than 100 ° C. or a gas stable at 100 to 300 ° C.
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