JPH1174264A

JPH1174264A - シリコン酸化膜の形成方法

Info

Publication number: JPH1174264A
Application number: JP23398997A
Authority: JP
Inventors: Nobufumi Tanaka; 伸史田中
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1997-08-29
Filing date: 1997-08-29
Publication date: 1999-03-16

Abstract

(57)【要約】【課題】特性の優れたシリコン酸化膜を簡素な装置に
て、しかも短時間で高いスループットにて形成すること
を可能にするシリコン酸化膜の形成方法を提供する。【解決手段】シリコン酸化膜の形成方法は、（Ａ）処理
室１０、（Ｂ）該処理室１０内に配設され、シリコン層
を有する基板３０を載置する基板載置ステージ１１、及
び、（Ｃ）処理室１０に開口したガス導入部１２を備え
た酸化膜形成装置１を使用し、基板載置ステージ１１か
らの基板３０の加熱及び／又はガス導入部１２からの加
熱不活性ガスの処理室１０への導入によってシリコン層
３０を所望の温度に加熱し、ガス導入部１２からガス状
酸化種を処理室１０内に導入し、シリコン層３０の表面
に熱酸化法にてシリコン酸化膜を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
におけるシリコン酸化膜の形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えばＭＯＳ型半導体装置の製造におい
ては、シリコン酸化膜から成るゲート酸化膜をシリコン
半導体基板の表面に形成する必要がある。また、薄膜ト
ランジスタ（ＴＦＴ）の製造においても、絶縁性基板の
上に設けられたシリコン層の表面にシリコン酸化膜から
成るゲート酸化膜を形成する必要がある。このようなシ
リコン酸化膜は、半導体装置の信頼性を担っているとい
っても過言ではない。従って、シリコン酸化膜には、常
に、高い絶縁破壊耐圧及び長期信頼性が要求される。

【０００３】例えばＭＯＳ型半導体装置を製造する場
合、従来、ゲート酸化膜を成膜する前に、ＮＨ₄ＯＨ／
Ｈ₂Ｏ₂水溶液で洗浄し更にＨＣｌ／Ｈ₂Ｏ₂水溶液で洗浄
するというＲＣＡ洗浄によりシリコン半導体基板の表面
を洗浄し、その表面から微粒子や金属不純物を除去す
る。ところで、ＲＣＡ洗浄を行うと、シリコン半導体基
板の表面は洗浄液と反応し、厚さ０．５〜１ｎｍ程度の
シリコン酸化膜（以下、かかるシリコン酸化膜を単に酸
化膜と呼ぶ）が形成される。かかる酸化膜の膜厚は不均
一であり、しかも、酸化膜中には洗浄液成分が残留す
る。そこで、フッ化水素酸水溶液にシリコン半導体基板
を浸漬して、かかる酸化膜を除去し、次いで、純水で薬
液成分を除去する。こうして、シリコン半導体基板の清
浄な表面を露出させた後、シリコン半導体基板を乾燥さ
せる。その後、かかるシリコン半導体基板を酸化膜成膜
装置の成膜室（酸化炉）に搬入して、シリコン半導体基
板の表面にシリコン酸化膜を形成する。フッ化水素酸水
溶液による洗浄後のシリコン半導体基板の表面は、大半
が水素原子で終端しており、極一部がフッ素原子や水酸
基で終端されている。

【０００４】酸化膜成膜装置としては、ゲート酸化膜の
薄膜化及び基板の大口径化に伴い、石英製の成膜室（酸
化炉）を水平に保持した横型方式から垂直に保持した縦
型方式の酸化膜成膜装置への移行が進んでいる。これ
は、縦型方式の酸化膜成膜装置の方が、横型方式の酸化
膜成膜装置よりも、基板の大口径化に対処し易いばかり
か、シリコン半導体基板を成膜室に搬入する際の大気の
巻き込みによって生成するシリコン酸化膜（以下、かか
るシリコン酸化膜を自然酸化膜と呼ぶ）を低減すること
ができるからである。しかしながら、縦型の酸化膜成膜
装置を用いる場合であっても、２ｎｍ厚程度の自然酸化
膜がシリコン半導体基板の表面に形成されてしまう。そ
のため、（１）酸化膜成膜装置に配設された基板搬入出
部に大量の窒素ガスを流して窒素ガス雰囲気とする方法
（窒素ガスパージ方式）、（２）一旦、基板搬入出部内
を真空とした後、窒素ガス等で基板搬入出部内を置換し
て大気を排除する方法（真空ロードロック方式）等を採
用し、出来る限り自然酸化膜の形成を抑制する方法が提
案されている。

【０００５】そして、成膜室（酸化炉）内を不活性ガス
雰囲気とした状態で、シリコン半導体基板を成膜室（酸
化炉）に搬入し、次いで、成膜室（酸化炉）内を酸化性
雰囲気に切り替え、シリコン半導体基板を熱酸化するこ
とでゲート酸化膜を形成する。ゲート酸化膜の形成に
は、高温に保持された成膜室内に高純度の水蒸気を導入
することによってシリコン半導体基板の表面を熱酸化す
る方法（湿式酸化法）が採用されており、高純度の酸素
によってシリコン半導体基板表面を酸化する方法（乾式
酸化法）よりも、電気的信頼性の高いゲート酸化膜を形
成することができる。この湿式酸化法の１つに、水素ガ
スを酸素ガスと高温で混合し、燃焼させることによって
生成した水蒸気を用いるパイロジェニック酸化法（水素
燃焼酸化法とも呼ばれる）があり、多く採用されてい
る。通常、このパイロジェニック酸化法においては、成
膜室（酸化炉）の外部に設けられ、そして７００〜９０
０゜Ｃに保持された燃焼室内に酸素ガスを導入し、その
後、燃焼室内に水素ガスを導入して、高温中で水素ガス
を燃焼させる。これによって得られた水蒸気をガス状酸
化種として用いる。

【０００６】縦型の酸化膜成膜装置の概念図を図３に示
す。この縦型の酸化膜成膜装置は、石英製の二重管構造
の成膜室４０と、成膜室４０へ水蒸気等を導入するため
のガス導入部４２と、成膜室４０からガスを排気するガ
ス排気部４３と、ＳｉＣから成る円筒状の均熱管４４を
介して成膜室４０内を所定の雰囲気温度に保持するため
のヒータ４５と、基板搬入出部５０と、基板搬入出部５
０へ窒素ガスを導入するためのガス導入部５１と、基板
搬入出部５０からガスを排気するガス排気部５２と、成
膜室４０と基板搬入出部５０とを仕切るシャッター４６
と、シリコン半導体基板を成膜室４０内に搬入出するた
めのエレベータ機構５３から構成されている。エレベー
タ機構５３には、シリコン半導体基板を載置するための
石英ボート５４が取り付けられている。また、配管６１
及び配管６２を介して燃焼室６０に供給された水素ガス
と酸素ガスとを燃焼室６０内で高温にて混合し、水素ガ
スを燃焼させることによって、水蒸気を生成させる。か
かる水蒸気は、配管６３、ガス流路４１及びガス導入部
４２を介して成膜室４０内に供給される。尚、ガス流路
４１は二重管構造の成膜室４０の外側部分に位置する。

【０００７】図３に示した縦型の酸化膜成膜装置を使用
した、パイロジェニック酸化法に基づく従来のシリコン
酸化膜の形成方法の概要を、図３、図９〜図１１を参照
して、以下、説明する。

【０００８】［工程−１０］成膜室４０へガス導入部４
２から窒素ガスを導入し、成膜室４０内を窒素ガス雰囲
気とし、且つ、均熱管４４を介してヒータ４５によって
成膜室４０内の雰囲気温度を７００〜８００゜Ｃに保持
する。尚、この状態においては、シャッター４６は閉じ
ておく（図９の（Ａ）参照）。基板搬入出部５０は大気
に解放された状態である。

【０００９】［工程−２０］そして、基板搬入出部５０
にシリコン半導体基板３０を搬入し、石英ボート５４に
シリコン半導体基板３０を載置する。基板搬入出部５０
へのシリコン半導体基板３０の搬入が完了した後、図示
しない扉を閉め、基板搬入出部５０にガス導入部５１か
ら窒素ガスを導入し、ガス排気部５２から排出し、基板
搬入出部５０内を窒素ガス雰囲気とする（図９の（Ｂ）
参照）。

【００１０】［工程−３０］基板搬入出部５０内が十分
に窒素ガス雰囲気となった時点で、シャッター４６を開
き（図１０の（Ｂ）参照）、エレベータ機構５３を作動
させて石英ボート５４を上昇させ、シリコン半導体基板
３０を成膜室４０内に搬入する（図１１の（Ａ）参
照）。エレベータ機構５３が最上昇位置に辿り着くと、
石英ボート５４の基部によって成膜室４０と基板搬入出
部５０との間は連通しなくなる構造となっている。

【００１１】シャッター４６を開く前に、成膜室４０内
を窒素ガス雰囲気のままにしておくと、以下の問題が生
じる。即ち、フッ化水素酸水溶液で表面を露出させたシ
リコン半導体基板を高温の窒素ガス雰囲気中に搬入する
と、シリコン半導体基板３０の表面に荒れが生じる。こ
の現象は、フッ化水素酸水溶液での洗浄によってシリコ
ン半導体基板３０の表面に形成されたＳｉ−Ｈ結合や一
部のＳｉ−Ｆ結合が、水素やフッ素の昇温脱離によって
失われ、シリコン半導体基板３０の表面にエッチング現
象が生じることに起因すると考えられている。例えば、
アルゴンガス中でシリコン半導体基板を６００゜Ｃ以上
に昇温するとシリコン半導体基板の表面に激しい凹凸が
生じることが、培風館発行、大見忠弘著「ウルトラクリ
ーンＵＬＳＩ技術」、第２１頁に記載されている。この
ような現象が生じると、半導体装置の特性が劣化する。
それ故、このような現象を抑制するために、シャッター
４６を開く前に、例えば、０．５容量％程度の酸素ガス
を含んだ窒素ガスをガス導入部４２から成膜室４０内に
導入し、成膜室４０内を０．５容量％程度の酸素ガスを
含んだ窒素ガス雰囲気とする（図１０の（Ａ）参照）。
これによって、シリコン半導体基板の表面に保護膜とし
て機能するシリコン酸化膜が形成される。

【００１２】［工程−４０］その後、成膜室４０内の雰
囲気温度を８００〜９００゜Ｃとし、配管６１及び配管
６２を介して燃焼室６０に供給された水素ガスと酸素ガ
スとを燃焼室６０内で高温にて混合し、水素ガスを燃焼
させることによって水蒸気を生成させる。そして、かか
る水蒸気を、配管６３、ガス流路４１及びガス導入部４
２を介して成膜室４０へ導入し、ガス排気部４３から排
気する（図１１の（Ｂ）参照）。これによって、シリコ
ン半導体基板３０の表面にシリコン酸化膜が形成され
る。尚、水蒸気を成膜室４０へ導入する前に、不完全燃
焼した水素ガスが成膜室４０内に導入されることによっ
て爆鳴気反応が生じることを防止するために、配管６
２、燃焼室６０、配管６３、ガス流路４１及びガス導入
部４２を介して酸素ガスを成膜室４０内に導入する。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】シャッター４６を開く
前に、０．５容量％程度の酸素ガスを含んだ窒素ガスを
ガス導入部４２から成膜室４０内に導入し、成膜室４０
内を０．５容量％程度の酸素ガスを含んだ窒素ガス雰囲
気とすることによって（図１０の（Ａ）参照）、シリコ
ン半導体基板の表面に凹凸が形成される現象を抑制する
ことができる。あるいは又、培風館発行、大見忠弘著
「ウルトラクリーンＵＬＳＩ技術」、第２１頁には、水
素終端したシリコン半導体基板を、終端水素が安定に存
在する３００゜Ｃで乾式酸化を行い、これによって形成
されたシリコン酸化膜を保護膜とすれば、シリコン半導
体基板の表面に凹凸が形成される問題を回避できると報
告されている。

【００１４】しかしながら、成膜室４０内に酸素ガスを
含んだ窒素ガスを導入することによってシリコン半導体
基板３０の表面に形成されたシリコン酸化膜は、本質的
には、所謂、乾式酸化によって形成されたシリコン酸化
膜（ドライ酸化膜と呼ぶ）であり、湿式酸化法にて形成
されたシリコン酸化膜（ウェット酸化膜と呼ぶ）よりも
特性が劣る。例えば、成膜室４０内を８００゜Ｃに保持
し、０．５容量％の酸素ガスを含んだ窒素ガスをガス導
入部４２から成膜室４０内に導入した状態でシリコン半
導体基板３０を成膜室４０内に搬入すると、シリコン半
導体基板３０の表面には２ｎｍ以上のドライ酸化膜が形
成される。ゲート長０．１８〜０．１３μｍの半導体装
置においては、４〜３ｎｍ厚さのゲート酸化膜が用いら
れることが予想されている。このように、例えば４ｎｍ
厚さのゲート酸化膜を形成しようとした場合、厚さの５
割以上がドライ酸化膜で占められることになる。また、
窒素ガス中に微量の酸素ガスを導入することによるシリ
コン酸化膜の形成は制御性が悪い。

【００１５】このような問題を解決する手段が、特開平
６−２９１１１２号公報に開示されている。即ち、フッ
化水素酸水溶液でシリコン半導体基板を洗浄した後、水
酸化アンモニウムと過酸化水素水と水の混合液にシリコ
ン半導体基板を浸漬することによってシリコン半導体基
板の表面に保護膜としてのシリコン酸化膜を形成する技
術が、この特許公開公報には開示されている。しかしな
がら、この方法では、過酸化水素水等の濃度制御等によ
ってシリコン半導体基板の表面に均一なシリコン酸化膜
を再現性良く形成することが困難であり、シリコン酸化
膜が島状に形成され易い。また、過酸化水素水等の中の
不純物がシリコン酸化膜中に取り込まれるという問題も
ある。更には、この方法で形成されたシリコン酸化膜は
膜密度が熱酸化法にて形成されたシリコン酸化膜の膜密
度よりも低いといった問題もある。

【００１６】また、特開平５−２９２９３号公報には、
半導体基板の表面を処理液で洗浄処理した後、半導体基
板表面を大気に曝さないで処理液を酸化性処理液に置換
し、連続して酸化性処理液で処理することにより、半導
体基板の表面に酸化膜を形成する技術が開示されてい
る。尚、半導体基板の表面に酸化膜を形成した後、熱酸
化法によって更に酸化膜を形成する。しかしながら、こ
の方法でも、各種処理液の濃度制御等によって半導体基
板の表面に均一な酸化膜を再現性良く形成することが困
難であり、また、各種処理液中の不純物が酸化膜中に取
り込まれるという問題もある。また、処理液あるいは酸
化性処理液による処理の間、処理が行われている半導体
基板に紫外線を照射することによって酸化膜の膜厚を厚
くする技術も開示されているが、このように紫外線を照
射すると、酸化膜の改善を行うことが極めて困難とな
る。

【００１７】尚、以上の問題は、シリコン半導体基板の
表面において生じるだけでなく、絶縁性基板や絶縁層等
の上に設けられたシリコン層の表面にシリコン酸化膜を
形成する場合にも生じる問題である。

【００１８】従って、本発明の第１の目的は、特性の優
れたシリコン酸化膜を簡素な装置にて、しかも短時間で
高いスループットにて形成することを可能にするシリコ
ン酸化膜の形成方法を提供することにある。更に、本発
明の第２の目的は、シリコン層の表面にシリコン酸化膜
を形成する際のシリコン層の表面に荒れ（凹凸）が発生
することを防止でき、且つ、シリコン層の表面にドライ
酸化膜が形成されることを抑制でき、特性の優れたシリ
コン酸化膜を短時間で高いスループットにて形成するこ
とを可能にするシリコン酸化膜の形成方法を提供するこ
とにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の第１の態様に係るシリコン酸化膜の形成方
法は、（Ａ）処理室、（Ｂ）該処理室内に配設され、シ
リコン層を有する基板を載置する基板載置ステージ、及
び、（Ｃ）該処理室に開口したガス導入部、を備えた酸
化膜形成装置を使用したシリコン酸化膜の形成方法であ
って、該基板載置ステージからの基板の加熱及び／又は
該ガス導入部からの加熱不活性ガスの処理室への導入に
よってシリコン層を所望の温度に加熱し、該所望の温度
にシリコン層を保持した状態で該ガス導入部からガス状
酸化種を処理室内に導入し、シリコン層の表面に熱酸化
法にてシリコン酸化膜を形成することを特徴とする。
尚、このシリコン層の表面にシリコン酸化膜を形成する
工程を、便宜上、第１の酸化膜形成工程と呼ぶ場合があ
る。

【００２０】上記の目的を達成するための本発明の第２
の態様に係るシリコン酸化膜の形成方法は、（Ａ）処理
室、（Ｂ）該処理室内に配設され、シリコン層を有する
基板を載置する基板載置ステージ、（Ｃ）該処理室に開
口したガス導入部、及び、（Ｄ）シリコン層の表面に形
成された酸化膜を除去するための除去手段、を備えた酸
化膜形成装置を使用したシリコン酸化膜の形成方法であ
って、基板載置ステージ上に基板を載置した状態で、ガ
ス導入部から不活性ガスを処理室内に導入しながらシリ
コン層の洗浄を行い、その後、該基板載置ステージから
の基板の加熱及び／又は該ガス導入部からの加熱不活性
ガスの処理室への導入によってシリコン層を所望の温度
に加熱し、該所望の温度にシリコン層を保持した状態で
該ガス導入部からガス状酸化種を処理室内に導入し、シ
リコン層の表面に熱酸化法にてシリコン酸化膜を形成す
ることを特徴とする。

【００２１】本発明の第２の態様に係るシリコン酸化膜
の形成方法においては、シリコン層の洗浄を、フッ化水
素酸水溶液を用いたスピン洗浄法にて行うことができ
る。尚、フッ化水素酸水溶液を用いる場合、基板載置ス
テージ及びガス導入部は、耐食性及び耐熱性を有する材
料から作製するか、耐食性及び耐熱性を有する材料で被
覆することが好ましく、係る材料として、例えばポリテ
トラフルオロエチレンやＰＦＡ（四フッ化エチレン・パ
ーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂）等のフ
ッ素系樹脂を例示することができる。

【００２２】本発明の第１若しくは第２の態様に係るシ
リコン酸化膜の形成方法においては、ガス状酸化種を、
塩酸を含む乾燥酸素ガスとすることも可能であるが、特
性の優れたシリコン酸化膜の形成のために、パイロジェ
ニック酸化法により発生した水蒸気、純水の加熱により
発生した水蒸気、並びに、酸素ガス又は不活性ガスによ
って加熱純水をバブリングすることで発生した水蒸気の
内の少なくとも１種の水蒸気とすることが望ましい。ま
た、前記所望の温度は、シリコン層の表面からシリコン
原子が脱離しない温度であることが好ましい。尚、この
ような態様を、以下、便宜上、本発明の第３の態様に係
るシリコン酸化膜の形成方法と呼ぶ場合がある。水蒸気
を用いた熱酸化法によってシリコン酸化膜を形成すれ
ば、優れた経時絶縁破壊（ＴＤＤＢ）特性を有するシリ
コン酸化膜を得ることができる。

【００２３】シリコン層の表面からシリコン原子が脱離
しない温度は、シリコン層表面を終端している原子とシ
リコン原子との結合が切断されない温度であることが望
ましい。この場合、シリコン層の表面からシリコン原子
が脱離しない温度は、Ｓｉ−Ｈ結合が切断されない温度
若しくはＳｉ−Ｆ結合が切断されない温度であることが
好ましい。シリコン層の表面からシリコン原子が脱離し
ない温度は、１．０１３×１０⁵Ｐａ（１気圧）にて測
定した値であり、水蒸気がシリコン層上で結露しない温
度以上、好ましくは１００゜Ｃ以上、一層好ましくは２
００゜Ｃ以上とし、４３０゜Ｃ以下、好ましくは４００
゜Ｃ以下とすることが望ましい。基板載置ステージ及び
ガス導入部を構成する材料若しくはこれらを被覆する材
料に依って、シリコン層の表面からシリコン原子が脱離
しない温度の上限に制約を受ける場合がある。即ち、係
る材料として、例えばポリテトラフルオロエチレンやＰ
ＦＡを使用した場合、シリコン層の表面からシリコン原
子が脱離しない温度の上限は約２６０゜Ｃであり、例え
ば２１０〜２４０゜Ｃの温度にシリコン層を加熱した状
態で水蒸気を用いてシリコン層の表面にシリコン酸化膜
を形成することが望ましい。尚、シリコン層の表面から
シリコン原子が脱離しない温度に雰囲気を保持する場
合、雰囲気温度を一定としてもよいし、変化させてもよ
い。

【００２４】本発明の第３の態様に係るシリコン酸化膜
の形成方法においては、シリコン酸化膜の形成の完了
後、基板を酸化膜成膜装置の成膜室内に搬入し、次い
で、酸化膜成膜装置の成膜室内の雰囲気温度を所望の温
度とした状態にて、水蒸気を用いた熱酸化法によって、
更にシリコン酸化膜を形成する第２のシリコン酸化膜形
成工程を更に含むことが好ましい。尚、このような態様
を、以下、便宜上、本発明の第４の態様に係るシリコン
酸化膜の形成方法と呼ぶ場合がある。水蒸気を用いた熱
酸化法によってシリコン酸化膜を形成すれば、優れた経
時絶縁破壊（ＴＤＤＢ）特性を有するシリコン酸化膜を
得ることができる。

【００２５】本発明の第４の態様に係るシリコン酸化膜
の形成方法においては、第２の酸化膜形成工程におい
て、シリコン酸化膜を形成する前の酸化膜成膜装置の成
膜室内の雰囲気を、不活性ガス雰囲気若しくは減圧雰囲
気とすることが、不所望の酸化膜が形成されることを抑
制する上で望ましい。尚、第１の酸化膜形成工程におい
て、保護膜としても機能するシリコン酸化膜が既に形成
されているので、成膜室内の雰囲気が非酸化性雰囲気
（例えば不活性ガス雰囲気）であってもシリコン層に荒
れ（凹凸）が発生することを防止することができる。

【００２６】本発明の第４の態様に係るシリコン酸化膜
の形成方法においては、酸化膜形成装置の処理室にてシ
リコン酸化膜を形成するときの雰囲気温度（第１の酸化
膜形成工程における雰囲気温度）よりも、酸化膜成膜装
置の成膜室内にてシリコン酸化膜を形成するときの雰囲
気温度を高くすることが好ましい。具体的には、第２の
酸化膜形成工程における所望の温度は、６００乃至１２
００゜Ｃ、好ましくは７００乃至１０００゜Ｃ、更に好
ましくは７５０乃至９００゜Ｃであることが望ましい。
尚、シリコン酸化膜を形成する前の酸化膜成膜装置の成
膜室内の雰囲気温度を、所望の温度に設定しておいても
よいし、所望の温度よりも低い温度に設定しておいても
よい。

【００２７】本発明の第４の態様に係るシリコン酸化膜
の形成方法においては、第２のシリコン酸化膜形成工程
における水蒸気を、パイロジェニック酸化法により発生
した水蒸気、純水の加熱により発生した水蒸気、並び
に、酸素ガス又は不活性ガスによって加熱純水をバブリ
ングすることで発生した水蒸気の内の少なくとも１種の
水蒸気とすることが好ましい。

【００２８】第１の酸化膜形成工程及び／又は第２の酸
化膜形成工程における水蒸気を、不活性ガスで希釈して
もよい。ここで、不活性ガスとしては、窒素ガス、アル
ゴンガス、ヘリウムガスを例示することができる。この
ように、水蒸気を不活性ガスで希釈することによって、
急激なシリコン酸化膜の形成を抑制することが可能とな
り、シリコン酸化膜の膜厚制御性を高めることができ、
一層確実に極薄のシリコン酸化膜を形成することが可能
となる。

【００２９】第１の酸化膜形成工程及び／又は第２の酸
化膜形成工程における水蒸気にはハロゲン元素が含有さ
れていてもよい。これによって、タイムゼロ絶縁破壊
（ＴＺＤＢ）特性及び経時絶縁破壊（ＴＤＤＢ）特性に
優れたシリコン酸化膜を得ることができる。尚、ハロゲ
ン元素として、塩素、臭素、フッ素を挙げることができ
るが、なかでも塩素であることが望ましい。水蒸気中に
含有されるハロゲン元素の形態としては、例えば、塩化
水素（ＨＣｌ）、ＣＣｌ₄、Ｃ₂ＨＣｌ₃、Ｃｌ₂、ＨＢ
ｒ、ＮＦ₃を挙げることができる。水蒸気中のハロゲン
元素の含有率は、分子又は化合物の形態を基準として、
０．００１〜１０容量％、好ましくは０．００５〜１０
容量％、更に好ましくは０．０２〜１０容量％である。
例えば塩化水素ガスを用いる場合、水蒸気中の塩化水素
ガス含有率は０．０２〜１０容量％であることが望まし
い。

【００３０】第１の酸化膜形成工程で形成されたシリコ
ン酸化膜の特性や厚さは、例えばゲート酸化膜として要
求される特性や厚さを十分満たしていてもよいし、満た
していなくともよい。後者の場合には、第２の酸化膜形
成工程にてシリコン酸化膜を更に形成することによっ
て、ゲート酸化膜として要求される特性を十分に満足す
るシリコン酸化膜を得ることができる。この場合、第２
の酸化膜形成工程を経た後の最終的なシリコン酸化膜の
膜厚は、半導体装置に要求される所定の厚さとすればよ
い。一方、第１の酸化膜形成工程を経た後のシリコン酸
化膜の膜厚は、出来る限る薄いことが好ましい。但し、
現在、半導体装置の製造に用いられているシリコン半導
体基板の面方位は殆どの場合（１００）であり、如何に
シリコン半導体基板の表面を平滑化しても（１００）シ
リコンの表面には必ずステップと呼ばれる段差が形成さ
れる。このステップは通常シリコン原子１層分である
が、場合によっては２〜３層分の段差が形成されること
がある。従って、第２の酸化膜形成工程を経た後のシリ
コン酸化膜の膜厚は、シリコン層として（１００）シリ
コン半導体基板を用いる場合、１ｎｍ以上とすることが
好ましいが、これに限定するものではない。

【００３１】形成されたシリコン酸化膜の特性を一層向
上させるために、本発明の第４の態様に係るシリコン酸
化膜の形成方法においては、第２の酸化膜形成工程の
後、形成されたシリコン酸化膜に熱処理を施すことが好
ましい。

【００３２】この場合、熱処理の雰囲気を、ハロゲン元
素を含有する不活性ガス雰囲気とすることが望ましい。
ハロゲン元素を含有する不活性ガス雰囲気中でシリコン
酸化膜を熱処理することによって、タイムゼロ絶縁破壊
（ＴＺＤＢ）特性及び経時絶縁破壊（ＴＤＤＢ）特性に
優れたシリコン酸化膜を得ることができる。また、ハロ
ゲン元素として、塩素、臭素、フッ素を挙げることがで
きるが、なかでも塩素であることが望ましい。不活性ガ
ス中に含有されるハロゲン元素の形態としては、例え
ば、塩化水素（ＨＣｌ）、ＣＣｌ₄、Ｃ₂ＨＣｌ₃、Ｃ
ｌ₂、ＨＢｒ、ＮＦ₃を挙げることができる。不活性ガス
中のハロゲン元素の含有率は、分子又は化合物の形態を
基準として、０．００１〜１０容量％、好ましくは０．
００５〜１０容量％、更に好ましくは０．０２〜１０容
量％である。例えば塩化水素ガスを用いる場合、不活性
ガス中の塩化水素ガス含有率は０．０２〜１０容量％で
あることが望ましい。

【００３３】熱処理を、ハロゲン元素を含有する不活性
ガス雰囲気を大気圧よりも減圧した状態で行ってもよ
い。熱処理時の圧力は、１．３×１０⁴Ｐａ（１００Ｔ
ｏｒｒ）以下であることが好ましい。圧力の下限は、シ
リコン酸化膜を熱処理するための装置に依存するが、出
来る限り低いことが望ましい。

【００３４】熱処理は炉アニール処理であることが望ま
しい。熱処理の温度は、７００〜１２００゜Ｃ、好まし
くは７００〜１０００゜Ｃ、更に好ましくは７００〜９
５０゜Ｃである。また、熱処理の時間は、５〜６０分、
好ましくは１０〜４０分、更に好ましくは２０〜３０分
である。熱処理における不活性ガスとして、窒素ガス、
アルゴンガス、ヘリウムガスを例示することができる。

【００３５】尚、熱処理後、シリコン酸化膜を窒化処理
してもよい。この場合、窒化処理を、Ｎ₂Ｏガス、ＮＯ
ガス、ＮＯ₂ガス雰囲気中で行うことが望ましいが、中
でもＮ₂Ｏガス雰囲気中で行うことが望ましい。あるい
は又、窒化処理をＮＨ₃ガス、Ｎ₂Ｈ₄、ヒドラジン誘導
体雰囲気中で行い、その後、Ｎ₂Ｏガス、Ｏ₂雰囲気中で
アニール処理を行うことが望ましい。窒化処理を７００
乃至１２００゜Ｃ、好ましくは８００乃至１１５０゜
Ｃ、更に好ましくは９００乃至１１００゜Ｃの温度で行
うことが望ましく、この場合、シリコン半導体基板の加
熱を赤外線照射、炉アニール処理によって行うことが好
ましい。

【００３６】あるいは又、熱処理の雰囲気を、窒素系ガ
ス雰囲気としてもよい。ここで窒素系ガスとして、
Ｎ₂、ＮＨ₃、Ｎ₂Ｏ、ＮＯ₂を例示することができる。

【００３７】本発明の第１若しくは第２のシリコン酸化
膜の形成方法においては、形成されたシリコン酸化膜に
熱処理を施す際の雰囲気温度を、第２の酸化膜形成工程
においてシリコン酸化膜を形成する際の雰囲気温度より
も高くする形態とすることができる。この場合、第２の
酸化膜形成工程におけるシリコン酸化膜の形成完了後、
酸化膜成膜装置の成膜室の雰囲気を不活性ガス雰囲気に
切り替えた後、熱処理を施すための雰囲気温度まで昇温
してもよいが、酸化膜成膜装置の成膜室の雰囲気をハロ
ゲン元素を含有する不活性ガス雰囲気に切り替えた後、
熱処理を施すための雰囲気温度まで昇温することが好ま
しい。ここで、不活性ガス中に含有されるハロゲン元素
の形態としては、例えば、塩化水素（ＨＣｌ）、ＣＣｌ
₄、Ｃ₂ＨＣｌ₃、Ｃｌ₂、ＨＢｒ、ＮＦ₃を挙げることが
できる。不活性ガス中のハロゲン元素の含有率は、分子
又は化合物の形態を基準として、０．００１〜１０容量
％、好ましくは０．００５〜１０容量％、更に好ましく
は０．０２〜１０容量％である。例えば塩化水素ガスを
用いる場合、不活性ガス中の塩化水素ガス含有率は０．
０２〜１０容量％であることが望ましい。

【００３８】尚、本発明の第１のシリコン酸化膜の形成
方法においては、第１の酸化膜形成工程において、シリ
コン酸化膜を形成する前の、シリコン層の表面からシリ
コン原子が脱離しない温度に保持された雰囲気（処理室
内の雰囲気）は、ガス状酸化種に基づくシリコン酸化膜
の形成の前のシリコン酸化膜の形成を抑制するために、
不活性ガス雰囲気あるいは減圧雰囲気であることが望ま
しい。また、シリコン層の表面に不所望のシリコン酸化
膜が形成されることを防止するために、シリコン層の洗
浄後、シリコン層を大気に曝すことなく、即ち、不活性
ガス雰囲気あるいは減圧雰囲気とした状態で、シリコン
層を有する基板を処理室内に搬入することが好ましい。

【００３９】本発明の第２の態様に係るシリコン酸化膜
の形成方法においては、シリコン層の表面に不所望のシ
リコン酸化膜が形成されることを防止するために、シリ
コン層の洗浄を行う際の処理室内の雰囲気は不活性ガス
雰囲気であることが好ましい。

【００４０】シリコン層とは、シリコン半導体基板等の
基板そのものだけでなく、シリコン半導体基板、半絶縁
性基板あるいは絶縁性基板といった各種基板の上に形成
されたエピタキシャルシリコン層、多結晶シリコン層、
あるいは非晶質シリコン層、所謂張り合わせ法やＳＩＭ
ＯＸ法に基づき製造されたＳＯＩ構造におけるシリコン
層、更には、基板やこれらの層に半導体素子や半導体素
子の構成要素が形成されたもの等、シリコン酸化膜を形
成すべきシリコン層（下地）を意味する。シリコン半導
体基板の作製方法は、ＣＺ法、ＭＣＺ法、ＤＬＣＺ法、
ＦＺ法等、如何なる方法であってもよいし、また、予め
高温の水素アニール処理を行い結晶欠陥を除去したもの
でもよい。

【００４１】本発明の第１若しくは第２のシリコン酸化
膜の形成方法は、例えばＭＯＳ型トランジスタのゲート
酸化膜、層間絶縁膜や素子分離領域の形成、トップゲー
ト型若しくはボトムゲート型薄膜トランジスタのゲート
酸化膜の形成、フラッシュメモリのトンネル酸化膜の形
成等、各種半導体装置におけるシリコン酸化膜の形成に
適用することができる。

【００４２】本発明の第１若しくは第２のシリコン酸化
膜の形成方法においては、基板載置ステージからの基板
の加熱及び／又はガス導入部からの加熱不活性ガスの処
理室への導入によってシリコン層を所望の温度に加熱す
るので、短時間でシリコン層を所望の温度とすることが
でき、しかも、シリコン層を均一に所望の温度とするこ
とができる。その結果、シリコン酸化膜の形成に要する
時間を短縮することが可能となり、高いスループットを
実現することができる。尚、シリコン層の所望の温度へ
の加熱は、基板載置ステージからの基板の加熱だけで行
っても、ガス導入部からの加熱不活性ガスの処理室への
導入によってだけで行っても、これらを併用して行って
もよい。

【００４３】また、本発明の第２の態様に係るシリコン
酸化膜の形成方法においては、シリコン層を洗浄してシ
リコン層の清浄な表面を露出させた後、シリコン層にシ
リコン酸化膜を形成するので、微粒子が付着し易い疎水
面の状態のシリコン層の表面に直ちにシリコン酸化膜を
形成することが可能となり、シリコン層の表面に微粒子
が付着することを抑制することができる。従って、清浄
なシリコン層表面にシリコン酸化膜を形成することがで
きる。しかも、シリコン層表面に自然酸化膜が形成され
ることを確実に防止することができる。

【００４４】しかも、第１の酸化膜形成工程において、
シリコン層の表面からシリコン原子が脱離しない温度に
雰囲気を保持した状態にて水蒸気を用いた熱酸化法によ
ってシリコン層の表面にシリコン酸化膜を形成すれば、
Ｓｉ−Ｏの離脱やシリコン層の窒化を抑制することがで
きる結果、シリコン層の表面に凹凸（荒れ）が生じるこ
とを防止し得る。更には、シリコン層における酸化反応
が、その表面のＳｉ−Ｈ結合からではなく、１層内部の
Ｓｉ−Ｓｉ−Ｈ結合から始まり得るので、界面の平坦度
が原子レベルで保たれた状態でシリコン酸化膜の形成を
開始することができる。また、ガス状酸化種として水蒸
気によってシリコン層の表面にシリコン酸化膜を形成す
れば、最終的に形成されるシリコン酸化膜中にドライ酸
化膜が含まれることを抑制することができ、優れた経時
絶縁破壊（ＴＤＤＢ）特性を有するシリコン酸化膜を得
ることができる。

【００４５】更には、シリコン層の表面に既に保護膜と
しても機能するシリコン酸化膜が形成された状態で、第
２の酸化膜形成工程において水蒸気を用いた熱酸化法に
よって更にシリコン酸化膜を形成すれば、第２の酸化膜
形成工程におけるシリコン酸化膜の形成前の雰囲気が非
酸化性雰囲気（例えば不活性ガス雰囲気）の場合であっ
てもシリコン層の表面に凹凸（荒れ）が生じることがな
い。また、優れた特性を有するシリコン酸化膜を形成す
ることができる。加えて、第２の酸化膜形成工程の後、
形成されたシリコン酸化膜に熱処理を施せば、一層優れ
た特性を有するシリコン酸化膜を形成することができ
る。

【００４６】

【実施例】以下、図面を参照して、実施例に基づき本発
明を説明する。

【００４７】（実施例１）実施例１は、本発明の第１の
態様に係るシリコン酸化膜の形成方法に関し、更に、本
発明の第３及び第４の態様に係るシリコン酸化膜の形成
方法に関する。即ち、実施例１においては、第１の酸化
膜形成工程において、シリコン層の表面からシリコン原
子が脱離しない温度に雰囲気を保持した状態にて、ガス
状酸化種として水蒸気を用いた熱酸化法によってシリコ
ン層の表面にシリコン酸化膜を形成する。そして、第２
の酸化膜形成工程を含み、更には、形成されたシリコン
酸化膜に対してハロゲン元素を含有する不活性ガス雰囲
気（塩化水素を含む窒素ガス雰囲気）中で熱処理（炉ア
ニール処理）を施す。実施例１においては、シリコン層
を有する基板としてシリコン半導体基板を用いた。即
ち、シリコン層はシリコン半導体基板それ自体である。
形成されたシリコン酸化膜はゲート酸化膜として機能す
る。

【００４８】実施例１のシリコン酸化膜の形成方法の実
施に適した酸化膜形成装置の概念図を図１の（Ａ）及び
（Ｂ）に示す。この酸化膜形成装置１は、例えば中空円
筒形の石英製の処理室１０と、この処理室１０内に配設
され、シリコン層を有する基板（実施例１においてはシ
リコン半導体基板３０）を載置する基板載置ステージ１
１と、処理室１０に開口したガス導入部１２とを備えて
いる。基板載置ステージ１１は、公知の所謂ウエハステ
ージとすることができ、その内部には図示しないヒータ
が配設されており、シリコン半導体基板３０を所望の温
度に加熱することができる。ガス導入部１２は、例えば
石英製のパイプであり、細かい貫通孔が多数設けられて
いる。ガス導入部１２の一端部は閉塞しており、他端部
は配管１３を介して燃焼室１４及び不活性ガス供給源１
５に接続されている。配管１３の外周にはヒータ１７が
配設されており、配管１３内を流れる不活性ガスや水蒸
気を加熱することができる。不活性ガス及び水蒸気の流
れは、バルブ１６によって制御される。燃焼室１４に供
給された酸素ガス及び水素ガスとを燃焼室１４内で高温
にて混合し、水素ガスを燃焼させることによって水蒸気
を生成させる。処理室１０の下部にはガス排気部（図示
せず）が設けられており、処理室１０内を流れる不活性
ガスや水蒸気はダウンフローとなり、シリコン半導体基
板３０へのパーティクルの付着を防止している。尚、図
１の（Ａ）は酸化膜形成装置１の模式的な一部断面図で
あり、図１の（Ｂ）は、ガス導入部１２、基板載置ステ
ージ１１及びシリコン半導体基板３０の配置を示す模式
的な平面図である。図１に示した酸化膜形成装置におい
ては、ガス導入部１２を１本のパイプから構成したが、
複数のパイプあるいは枝分かれしたパイプから構成する
こともできる。

【００４９】図２の（Ａ）及び（Ｂ）には、図１に示し
た酸化膜形成装置の変形例の概念図を示す。この酸化膜
形成装置１Ａにおいては、処理室１０の上部に邪魔板１
８が取り付けられており、邪魔板１８と処理室１０の上
部によってガス導入部１２Ａが構成される。邪魔板１８
には多数の貫通孔１９が設けられている。ガス導入部１
２Ａは、配管１３を介して燃焼室１４及び不活性ガス供
給源１５に接続されている。尚、図２の（Ａ）は酸化膜
形成装置１Ａの模式的な一部断面図であり、図２の
（Ｂ）は、ガス導入部１２Ａ、邪魔板１８、基板載置ス
テージ１１、シリコン半導体基板３０等の配置を示す模
式的な平面図である。

【００５０】第２の酸化膜形成工程及び熱処理工程は、
図３に示した酸化膜成膜装置を用いて行えばよい。

【００５１】図１に示した酸化膜形成装置１、及び図３
に示した酸化膜成膜装置を使用した実施例１のシリコン
酸化膜の形成方法を、以下、図１〜図６を参照して説明
する。

【００５２】［工程−１００］先ず、シリコン半導体基
板３０に、公知の方法でＬＯＣＯＳ構造を有する素子分
離領域３１を形成し、ウエルイオン注入、チャネルスト
ップイオン注入、閾値調整イオン注入を行う。尚、素子
分離領域はトレンチ構造を有していてもよい。その後、
ＲＣＡ洗浄によりシリコン半導体基板３０の表面の微粒
子や金属不純物を除去し、次いで、０．１％フッ化水素
酸水溶液によりシリコン半導体基板３０の表面洗浄を行
い、シリコン半導体基板３０の表面を露出させ、純水に
よるリンス、乾燥を行う（図６の（Ａ）参照）。尚、シ
リコン半導体基板３０の表面は大半が水素で終端してお
り、極一部がフッ素や水酸基で終端されている。

【００５３】［工程−１１０］次に、シリコン半導体基
板３０を酸化膜形成装置１の基板載置ステージ１１上に
載置する。そして、基板載置ステージ１１の内部に配設
されたヒータを作動させて、シリコン半導体基板３０を
２２０〜２４０゜Ｃに加熱する。一方、不活性ガス供給
源１５から不活性ガス（実施例１においては窒素ガス）
を配管１３を介してガス導入部１２に供給し、ガス導入
部１２に設けられた貫通孔から不活性ガスを処理室１０
へ導入し、シリコン半導体基板３０の表面に吹き付け
る。このときの不活性ガスの温度が１８０〜２１０゜Ｃ
となるように、ヒータ１７によって不活性ガスを加熱す
る。こうして、基板載置ステージ１１からのシリコン半
導体基板３０の加熱、及び、ガス導入部１２からの加熱
不活性ガスの処理室１０への導入によってシリコン層
（実施例１においてはシリコン半導体基板３０）を所望
の温度（例えば２２０〜２４０゜Ｃ）に加熱する。尚、
シリコン半導体基板３０を基板載置ステージ１１上に載
置する前に、予め、基板載置ステージ１１を所望の温度
よりも低い温度に加熱しておいてもよいし、ガス導入部
１２に設けられた貫通孔から加熱不活性ガスを処理室１
０へ予め導入しておいてもよい。

【００５４】［工程−１２０］そして、第１の酸化膜形
成工程を実行する。即ち、この所望の温度にシリコン層
（実施例１においてはシリコン半導体基板３０）を保持
した状態で、不活性ガス供給源１５からの不活性ガスの
供給を停止し、同時に、燃焼室１４から配管１３、ガス
導入部１２を介して、ガス状酸化種である水蒸気を処理
室１０内に導入する。そして、シリコン層の表面（シリ
コン半導体基板３０の表面）に、厚さ約１ｎｍのシリコ
ン酸化膜を形成する。尚、シリコン半導体基板３０の温
度は２２０〜２４０゜Ｃであるが故に、シリコン半導体
基板３０の表面に形成されるシリコン酸化膜の膜厚が面
内で不均一になることはない。即ち、従来のシリコン酸
化膜の形成方法と比較して、非常に低い温度でシリコン
酸化膜を形成するので、酸化速度が非常に遅く、面内均
一性に優れた極薄のシリコン酸化膜を形成することがで
きる。尚、配管１３、ガス導入部１２を介して処理室１
０に導入される水蒸気中には、例えば、塩化水素を０．
１容量％含有させてもよい。あるいは又、配管１３から
処理室１０に導入される水蒸気を不活性ガス（例えば窒
素ガス）で希釈してもよい。更には、水蒸気中に、例え
ば、塩化水素を０．１容量％含有させ、且つ、水蒸気を
不活性ガス（例えば窒素ガス）で希釈してもよい。尚、
基板載置ステージ１１からのシリコン半導体基板３０の
加熱及びガス導入部１２からの加熱不活性ガスの処理室
１０への導入によってシリコン層（シリコン半導体基板
３０）を所望の温度に加熱するので、従来の装置のよう
に、処理室外部にヒータや赤外線あるいは可視光を発す
るランプ等を配設する必要がなく、処理室を含む酸化膜
形成装置の構造を簡略化することができる。

【００５５】所望の厚さのシリコン酸化膜を形成した
後、処理室１０への水蒸気の供給を停止する。そして、
基板載置ステージ１１の内部に配設されたヒータの作動
を停止させ、あるいは、ヒータの作動を弱め、更には、
ヒータ１７の作動を停止させ、あるいは、ヒータ１７の
作動を弱め、シリコン半導体基板３０を降温させる。
尚、基板載置ステージ１１の内部に冷却手段を備え、ま
た、配管１３を冷却する手段を備えていれば、急速にシ
リコン半導体基板３０を降温することができる。

【００５６】［工程−１３０］その後、シリコン半導体
基板３０を処理室１０から搬出し、次いで、図３に示し
た酸化膜成膜装置の基板搬入出部５０に図示しない扉か
ら搬入し、石英ボート５４に載せ換える。尚、成膜室４
０へガス導入部４２から窒素ガスを導入し、成膜室４０
内を窒素ガス等の不活性ガス雰囲気とし（減圧雰囲気で
あってもよい）、且つ、均熱管４４を介してヒータ４５
によって成膜室４０内の雰囲気温度を８００゜Ｃに保持
する。この状態を模式的に図４の（Ａ）に示す。尚、こ
の状態においては、シャッター４６は閉じておく。尚、
成膜室４０へ配管６３，ガス導入部４２から導入される
窒素ガス中には、例えば、塩化水素を０．１容量％含有
させてもよい。

【００５７】［工程−１４０］そして、基板搬入出部５
０へのシリコン半導体基板３０の搬入が完了した後、図
示しない扉を閉め、基板搬入出部５０にガス導入部５１
から窒素ガスを導入し、ガス排気部５２から排出し、基
板搬入出部５０内を窒素ガス雰囲気とする。尚、基板搬
入出部５０内の酸素ガス濃度をモニターし、酸素ガス濃
度が例えば１００ｐｐｍ以下となったならば、基板搬入
出部５０内が十分に窒素ガス雰囲気となったと判断す
る。その後、シャッター４６を開き（この状態を模式的
に図４の（Ｂ）に示す。）、エレベータ機構５３を作動
させて石英ボート５４を上昇させ、シリコン半導体基板
３０を石英製の二重管構造の成膜室４０内に搬入する。
エレベータ機構５３が最上昇位置に辿り着くと、石英ボ
ート５４の基部によって成膜室４０と基板搬入出部５０
との間は連通しなくなる。成膜室４０内の雰囲気温度は
ヒータ４５によって８００゜Ｃの窒素ガス雰囲気に保持
されているが、シリコン半導体基板３０の表面には既に
保護膜としても機能するシリコン酸化膜が形成されてい
るので、シリコン半導体基板３０の表面に荒れが発生す
ることを抑制することができる。

【００５８】［工程−１５０］所望の温度（実施例１に
おいては、８００゜Ｃ）で成膜室４０内の雰囲気温度が
安定した後、この所望の温度に雰囲気を保持した状態に
て、水蒸気を用いた熱酸化法によって、更にシリコン酸
化膜を形成する。具体的には、配管６１及び配管６２を
介して燃焼室６０に供給された水素ガスと酸素ガスとを
燃焼室６０内で高温にて混合し、水素ガスを燃焼させる
ことによって、水蒸気を生成させる。そして、かかる水
蒸気を配管６３、ガス流路４１及びガス導入部４２を介
して成膜室４０内に供給し、パイロジェニック酸化法に
よってシリコン半導体基板３０の表面に総厚３ｎｍのシ
リコン酸化膜３２を更に形成する（図５の（Ａ）及び図
６の（Ｂ）参照）。尚、成膜室４０へ配管６３，ガス導
入部４２から導入される水蒸気中には、例えば、塩化水
素を０．１容量％含有させてもよい。あるいは又、成膜
室４０へガス導入部４２から導入される水蒸気を不活性
ガス（例えば窒素ガス）で希釈してもよい。更には、水
蒸気中に、例えば、塩化水素を０．１容量％含有させ、
且つ、水蒸気を不活性ガス（例えば窒素ガス）で希釈し
てもよい。

【００５９】［工程−１６０］その後、水蒸気の供給を
中止し、窒素ガスを配管６３，ガス導入部４２から成膜
室４０内に導入しつつ、成膜室４０の雰囲気温度をヒー
タ４５によって８５０゜Ｃまで昇温する。尚、この不活
性ガス中には、例えば、塩化水素を０．１容量％含有さ
せてもよい。その後、塩化水素を０．１容量％含有する
窒素ガスを配管６３，ガス導入部４２から成膜室４０内
に導入し、３０分間、熱処理を行う（図５の（Ｂ）及び
図６の（Ｃ）参照）。

【００６０】［工程−１７０］以上により、シリコン半
導体基板３０の表面におけるシリコン酸化膜３２の形成
が完了する。以降、成膜室４０内を窒素ガス雰囲気と
し、エレベータ機構５３を動作させて石英ボート５４を
下降させ、次いで、基板搬入出部５０からシリコン半導
体基板３０を搬出する。

【００６１】（実施例２）実施例２は、本発明の第２の
態様に係るシリコン酸化膜の形成方法に関し、更に、本
発明の第３及び第４の態様に係るシリコン酸化膜の形成
方法に関する。即ち、実施例２においては、シリコン層
を所望の温度に加熱する前に、基板載置ステージ上に基
板を載置した状態で、ガス導入部からの不活性ガスを処
理室内に導入しながらシリコン層の洗浄を行う。実施例
２においては、シリコン層の洗浄を、フッ化水素酸水溶
液を用いたスピン洗浄法にて行う。

【００６２】実施例２においても、第１の酸化膜形成工
程において、シリコン層の表面からシリコン原子が脱離
しない温度に雰囲気を保持した状態にて、ガス状酸化種
として水蒸気を用いた熱酸化法によってシリコン層の表
面にシリコン酸化膜を形成する。そして、第２の酸化膜
形成工程を含み、更には、形成されたシリコン酸化膜に
対してハロゲン元素を含有する不活性ガス雰囲気（塩化
水素を含む窒素ガス雰囲気）中で熱処理（炉アニール処
理）を施す。実施例２においても、シリコン層を有する
基板としてシリコン半導体基板を用いた。即ち、シリコ
ン層はシリコン半導体基板それ自体である。形成された
シリコン酸化膜はゲート酸化膜として機能する。

【００６３】実施例２のシリコン酸化膜の形成方法の実
施に適した酸化膜形成装置の概念図を図７の（Ａ）及び
（Ｂ）に示す。この酸化膜形成装置２は、例えばドーム
状の処理室１０Ａと、この処理室１０Ａ内に配設され、
シリコン層を有する基板（実施例２においてはシリコン
半導体基板３０）を載置する基板載置ステージ１１Ａ
と、処理室１０Ａに開口したガス導入部２２と、シリコ
ン層の表面に形成された酸化膜を除去するための除去手
段２０，２１，２１Ａを備えている。基板載置ステージ
１１Ａは、公知の所謂スピン洗浄用の基板載置ステージ
とすることができる。この基板載置ステージ１１Ａは回
転軸１１Ｂを中心として、図示しないモータによって回
転可能である。基板載置ステージ１１Ａの内部には図示
しないヒータが配設されており、シリコン半導体基板３
０を所望の温度に加熱することができる。ガス導入部２
２はパイプであり、細かい貫通孔が多数設けられてい
る。ガス導入部２２の一端部は閉塞しており、この一端
部は基板載置ステージ１１Ａの概ね中央部の上方まで延
びている。また、他端部は配管１３を介して燃焼室１４
及び不活性ガス供給源１５に接続されている。配管１３
の外周にはヒータ１７が配設されており、配管１３内を
流れる不活性ガスや水蒸気を加熱することができる。不
活性ガス及び水蒸気の流れは、バルブ１６によって制御
される。燃焼室１４に供給された酸素ガス及び水素ガス
とを燃焼室１４内で高温にて混合し、水素ガスを燃焼さ
せることによって水蒸気を生成させる。処理室１０Ａの
下部にはガス排気部（図示せず）が設けられており、処
理室１０Ａ内を流れる不活性ガスや水蒸気はダウンフロ
ーとなり、パーティクルや薬液ミストのシリコン半導体
基板３０への付着を防止している。処理室１０Ａの頂部
には配管１３Ａが取り付けられ、不活性ガス供給源１５
からの不活性ガスを処理室１０Ａに導入できる構造とな
っている。尚、図７の（Ａ）は酸化膜形成装置２の模式
的な一部断面図であり、図７の（Ｂ）は、配管２１、ガ
ス導入部２２、邪魔板１８等の配置を示す模式的な平面
図である。図７に示した酸化膜形成装置２においては、
ガス導入部２２を１本のパイプから構成したが、複数の
パイプあるいは枝分かれしたパイプから構成することも
できる。

【００６４】シリコン層の表面に形成された酸化膜を除
去するための除去手段は、０．１％フッ化水素酸水溶液
を貯蔵する洗浄薬液供給源２０、薬液供給ノズル２１
Ａ、及び、洗浄薬液供給源２０と薬液供給ノズル２１Ａ
とを結ぶ配管２１から構成されている。薬液供給ノズル
２１Ａは、基板載置ステージ１１Ａの中央部の上方に配
設されている。

【００６５】尚、処理室１０の内部、処理室１０の内部
に位置する配管２１、薬液供給ノズル２１Ａやガス導入
部２２は、洗浄薬液に耐え得る高い耐薬品性を有し、且
つ、耐熱性を有する材料から作製され、若しくは係る材
料で被覆されている必要がある。このような材料とし
て、ポリテトラフルオロエチレンやＰＦＡを挙げること
ができる。

【００６６】図８の（Ａ）及び（Ｂ）には、図７に示し
た酸化膜形成装置の変形例の概念図を示す。この酸化膜
形成装置２Ａにおいては、処理室１０Ａの上部に邪魔板
１８が取り付けられており、邪魔板１８と処理室１０の
上部によってガス導入部２２Ａが構成される。邪魔板１
８には多数の貫通孔１９が設けられている。ガス導入部
２２Ａは、配管１３を介して燃焼室１４及び不活性ガス
供給源１５に接続されている。ガス導入部２２Ａの中央
には薬液供給ノズル２１Ａが貫通しており、薬液供給ノ
ズル２１Ａの先端部は基板載置ステージ１１Ａの上方へ
と延びている。尚、図８の（Ａ）は酸化膜形成装置２Ａ
の模式的な一部断面図であり、図８の（Ｂ）は、配管２
１、ガス導入部２２Ａ、邪魔板１８等の配置を示す模式
的な平面図である。

【００６７】第２の酸化膜形成工程及び熱処理工程は、
実施例１と同様に、図３に示した酸化膜成膜装置を用い
て行えばよい。

【００６８】図７に示した酸化膜形成装置２を使用した
実施例２のシリコン酸化膜の形成方法を、以下、説明す
る。

【００６９】［工程−２００］先ず、シリコン半導体基
板３０に、公知の方法でＬＯＣＯＳ構造を有する素子分
離領域３１を形成し、ウエルイオン注入、チャネルスト
ップイオン注入、閾値調整イオン注入を行う。尚、素子
分離領域はトレンチ構造を有していてもよい。そして、
ＲＣＡ洗浄によりシリコン半導体基板３０の表面の微粒
子や金属不純物を除去する。

【００７０】［工程−２１０］その後、図７に示した処
理室２の基板載置ステージ１１Ａ上にシリコン半導体基
板３０を載置した後、不活性ガス供給源１５から配管１
３，ガス導入部２２を介して処理室１０Ａ内に不活性ガ
ス（実施例２においては窒素ガス）を導入し、処理室１
０Ａの雰囲気を不活性ガス雰囲気とする。そして、基板
載置ステージ１１Ａを高速で回転させながら、洗浄薬液
供給源２０から配管２１、薬液供給ノズル２１Ａを介し
て、基板載置ステージ１１Ａに載置されたシリコン半導
体基板３０の表面に０．１％フッ化水素酸水溶液を供給
し、シリコン半導体基板３０の表面洗浄を行う。これに
よって、シリコン半導体基板３０の表面を露出させる。
その後、純水によるリンスを行い、更に、スピン乾燥に
よってシリコン半導体基板３０の乾燥を行う。尚、シリ
コン半導体基板３０の表面は大半が水素で終端してお
り、極一部がフッ素や水酸基で終端される。

【００７１】［工程−２２０］次に、基板載置ステージ
１１Ａの内部に配設されたヒータを作動させて、シリコ
ン半導体基板３０を２２０〜２４０゜Ｃに加熱する。一
方、不活性ガス供給源１５から不活性ガス（実施例２に
おいても窒素ガス）を配管１３を介してガス導入部２２
に供給し続け、ガス導入部２２に設けられた貫通孔から
不活性ガスを処理室１０Ａへ導入し、シリコン半導体基
板３０の表面に吹き付ける。このときの不活性ガスの温
度が１８０〜２１０゜Ｃとなるように、ヒータ１７によ
って不活性ガスを加熱する。こうして、基板載置ステー
ジ１１Ａからのシリコン半導体基板３０の加熱、及び、
ガス導入部２２からの加熱不活性ガスの処理室１０Ａへ
の導入によってシリコン層（実施例２においてはシリコ
ン半導体基板３０）を所望の温度（例えば２２０〜２４
０゜Ｃ）に加熱する。

【００７２】［工程−２３０］そして、実施例１の［工
程−１２０］と同様の方法で第１の酸化膜形成工程を実
行する。その後、実施例１の［工程−１３０］〜［工程
−１７０］と同様の工程を更に実行する。

【００７３】実施例２においては、フッ化水素酸水溶液
によるシリコン半導体基板３０の表面の洗浄から第１の
酸化膜形成工程におけるシリコン酸化膜の形成までの期
間の間、シリコン層は大気に触れることがない。それ
故、大気中の酸素によってシリコン層が酸化されること
がなく、しかも大気中に含まれる不純物に曝されること
もなく、清浄な状態のシリコン層にシリコン酸化膜を形
成することができる。

【００７４】以上、本発明を好ましい実施例に基づき説
明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。実施例にて説明した各種の条件や酸化膜形成装
置、酸化膜成膜装置の構造は例示であり、適宜変更する
ことができる。シリコン酸化膜の成膜は、パイロジェニ
ック酸化法だけでなく、純水の加熱により発生した水蒸
気による酸化法、酸素ガス又は不活性ガスによって加熱
純水をバブリングすることで発生した水蒸気による酸化
法、あるいはこれらの酸化法を併用した方法とすること
ができる。第１の酸化膜形成工程と第２の酸化膜形成工
程における熱酸化法は、同種の酸化法であっても、異種
の酸化法であってもよい。

【００７５】実施例においては、専らシリコン半導体基
板の表面にシリコン酸化膜を形成したが、基板の上に形
成された絶縁層の上に成膜されたエピタキシャルシリコ
ン層にシリコン酸化膜を形成してもよいし、多結晶シリ
コン層、あるいは非晶質シリコン層の表面にシリコン酸
化膜を形成することもできる。あるいは又、ＳＯＩ構造
におけるシリコン層の表面にシリコン酸化膜を形成して
もよいし、半導体素子や半導体素子の構成要素が形成さ
れた基板やこれらの上に成膜されたシリコン層の表面に
シリコン酸化膜を形成してもよい。更には、半導体素子
や半導体素子の構成要素が形成された基板やこれらの上
に成膜された下地絶縁層の上に形成されたシリコン層の
表面にシリコン酸化膜を形成してもよい。シリコン酸化
膜形成後の熱処理は必須ではなく、場合によっては省略
することができる。

【００７６】０．１％フッ化水素酸水溶液によりシリコ
ン半導体基板３０の表面洗浄を行う代わりに、表１に例
示する条件にて、無水フッ化水素ガスを用いた気相洗浄
法によってシリコン半導体基板３０の表面洗浄を行って
もよい。尚、パーティクルの発生防止のためにメタノー
ルを添加する。あるいは又、表２に例示する条件にて、
塩化水素ガスを用いた気相洗浄法によってシリコン半導
体基板３０の表面洗浄を行ってもよい。尚、シリコン半
導体基板３０の表面洗浄開始前あるいは表面洗浄完了後
における表面洗浄装置内の雰囲気は、不活性ガス雰囲気
としてもよいし、例えば１．３×１０^-1Ｐａ（１０^-3To
rr）程度の真空雰囲気としてもよい。

【００７７】

【表１】無水フッ化水素ガス：３００sccm メタノール蒸気：８０sccm 窒素ガス：１０００sccm 圧力：０．３Ｐａ温度：６０゜Ｃ

【００７８】

【表２】塩化水素ガス／窒素ガス：１容量％温度：８００゜Ｃ

【００７９】実施例１において、シリコン半導体基板３
０のフッ化水素酸水溶液による表面洗浄後、シリコン半
導体基板３０を減圧された若しくは不活性ガス雰囲気の
搬送用ボックスに納め、係る搬送用ボックスを酸化膜形
成装置の処理室１，１Ａへと搬送し、予め不活性ガス雰
囲気にされた処理室１，１Ａ内にロード・アンロード室
（図示せず）を経由してシリコン半導体基板３０を搬入
すれば、シリコン半導体基板３０のフッ化水素酸水溶液
による表面洗浄後、シリコン半導体基板３０の表面は大
気に触れることがない。従って、シリコン層の表面に不
所望の酸化膜が形成されることを確実に防止することが
できる。尚、フッ化水素酸洗浄装置や表面洗浄装置と酸
化膜形成装置１，１Ａや酸化膜成膜装置をクラスターツ
ール化し、フッ化水素酸洗浄装置や表面洗浄装置と酸化
膜形成装置１，１Ａと酸化膜成膜装置とを減圧状態ある
いは不活性ガス雰囲気の搬送路で連結してもよい。

【００８０】あるいは又、表１や表２に示したシリコン
層の洗浄を実行できるような装置に、図１や図２に示し
た酸化膜形成装置を改造することによって、本発明の第
２の態様に係るシリコン酸化膜の形成方法を実施するこ
とも可能である。

【００８１】表３に、シリコン層の表面からシリコン原
子が脱離しない温度に雰囲気を保持した状態にて、ガス
状酸化種として水蒸気を用いた熱酸化法によってシリコ
ン層の表面にシリコン酸化膜を形成する第１の酸化膜形
成工程（表３では第１の酸化工程と表示した）における
雰囲気、所望の温度に雰囲気を保持した状態にて水蒸気
を用いた熱酸化法によって更にシリコン酸化膜を形成す
る第２の酸化膜形成工程（表３では第２の酸化工程と表
記した）における雰囲気、並びに、形成されたシリコン
酸化膜に熱処理を施すために雰囲気を昇温する工程（表
３では昇温工程と表記した）における雰囲気の組み合わ
せを示す。尚、表３中、水蒸気雰囲気を「水蒸気」と表
記し、ハロゲン元素を含有する水蒸気雰囲気を「＊水蒸
気」と表記し、不活性ガス雰囲気を「不活性ガス」と表
記し、ハロゲン元素を含有する不活性ガス雰囲気「＊不
活性ガス」と表記した。ここで、表３に示した各種の雰
囲気の組み合わせは、図１、図２や図７、図８及び図３
に示した酸化膜形成装置及び酸化膜成膜装置にて実現す
ることができる。尚、第１の酸化膜形成工程及び／又は
第２の酸化膜形成工程における水蒸気若しくはハロゲン
元素を含む水蒸気を、不活性ガス（例えば窒素ガス）で
希釈してもよい。

【００８２】

【表３】第１の酸化工程第２の酸化工程昇温工程水蒸気水蒸気不活性ガス水蒸気水蒸気＊不活性ガス水蒸気＊水蒸気不活性ガス水蒸気＊水蒸気＊不活性ガス＊水蒸気水蒸気不活性ガス＊水蒸気水蒸気＊不活性ガス＊水蒸気＊水蒸気不活性ガス＊水蒸気＊水蒸気＊不活性ガス

【００８３】

【発明の効果】本発明によれば、短時間でシリコン層を
所望の温度とすることができ、しかも、シリコン層を均
一に所望の温度とすることができる結果、シリコン酸化
膜の形成に要する時間を短縮することが可能となり、高
いスループットを実現することができる。

【００８４】また、本発明の第２の態様に係るシリコン
酸化膜の形成方法においては、シリコン層を洗浄してシ
リコン層の清浄な表面を露出させた後、シリコン層にシ
リコン酸化膜を形成するので、清浄なシリコン層表面に
シリコン酸化膜を形成することができるし、シリコン層
表面に自然酸化膜が形成されることを防止することがで
きる。

【００８５】更には、シリコン層の表面に既に保護膜と
しても機能するシリコン酸化膜を形成した後、第２の酸
化膜形成工程において水蒸気を用いた熱酸化法によって
更にシリコン酸化膜を形成するとき、第２の酸化膜形成
工程におけるシリコン酸化膜の形成前にシリコン層の表
面に凹凸（荒れ）が生じることがないし、優れた特性を
有するシリコン酸化膜を形成することができる。以上の
結果として、長期信頼性に優れた極薄の例えばゲート酸
化膜の形成が可能となる。また、本発明のシリコン酸化
膜の形成方法において、水蒸気を用いた熱酸化法によっ
てシリコン酸化膜を形成すれば、優れた経時絶縁破壊
（ＴＤＤＢ）特性を有するシリコン酸化膜を得ることが
できる。更には、シリコン酸化膜に熱処理を施せば、一
層優れた特性を有するシリコン酸化膜を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１のシリコン酸化膜の形成方法の実施に
適した酸化膜形成装置の概念図である。

【図２】実施例１のシリコン酸化膜の形成方法の実施に
適した酸化膜形成装置の変形例の概念図である。

【図３】縦型の酸化膜成膜装置の模式的な断面図であ
る。

【図４】本発明のシリコン酸化膜の形成方法を説明する
ための酸化膜成膜装置等の模式的な断面図である。

【図５】図４に引き続き、本発明のシリコン酸化膜の形
成方法を説明するための酸化膜成膜装置等の模式的な断
面図である。

【図６】本発明のシリコン酸化膜の形成方法を説明する
ためのシリコン半導体基板等の模式的な一部断面図であ
る。

【図７】実施例２のシリコン酸化膜の形成方法の実施に
適した酸化膜形成装置の概念図である。

【図８】実施例２のシリコン酸化膜の形成方法の実施に
適した酸化膜形成装置の変形例の概念図である。

【図９】従来のシリコン酸化膜の形成方法を説明するた
めの酸化膜成膜装置等の模式的な断面図である。

【図１０】図９に引き続き、従来のシリコン酸化膜の形
成方法を説明するための酸化膜成膜装置等の模式的な断
面図である。

【図１１】図１０に引き続き、従来のシリコン酸化膜の
形成方法を説明するための酸化膜成膜装置等の模式的な
断面図である。

【符号の説明】

１，１Ａ，２，２Ａ・・・酸化膜形成装置、１０，１０
Ａ・・・処理室、１１，１１Ａ・・・基板載置ステー
ジ、１１Ｂ・・・回転軸、１２，１２Ａ，２２，２２Ａ
・・・ガス導入部、１３，１３Ａ・・・配管、１４・・
・燃焼室、１５・・・不活性ガス供給源、１６・・・バ
ルブ、１７・・・ヒータ、１８・・・邪魔板、１９・・
・貫通孔、２０・・・洗浄薬液供給源、２１・・・配
管、２１Ａ・・・薬液供給ノズル、３０・・・シリコン
半導体基板、３１・・・素子分離領域、３１・・・シリ
コン酸化膜、４０・・・成膜室、４１・・・ガス流路、
４２・・・ガス導入部、４３・・・ガス排気部、４４・
・・均熱管、４５・・・ヒータ、４６・・・シャッタ
ー、５０・・・基板搬入出部、５１・・・ガス導入部、
５２・・・ガス排気部、５３・・・エレベータ機構、５
４・・・石英ボート、６０・・・燃焼室、６１，６２，
６３・・・配管

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（Ａ）処理室、（Ｂ）該処理室内に配設され、シリコン層を有する基板
を載置する基板載置ステージ、及び、（Ｃ）該処理室に開口したガス導入部、を備えた酸化膜
形成装置を使用したシリコン酸化膜の形成方法であっ
て、該基板載置ステージからの基板の加熱及び／又は該ガス
導入部からの加熱不活性ガスの処理室への導入によって
シリコン層を所望の温度に加熱し、該所望の温度にシリ
コン層を保持した状態で該ガス導入部からガス状酸化種
を処理室内に導入し、シリコン層の表面に熱酸化法にて
シリコン酸化膜を形成することを特徴とするシリコン酸
化膜の形成方法。
【請求項２】（Ａ）処理室、（Ｂ）該処理室内に配設され、シリコン層を有する基板
を載置する基板載置ステージ、（Ｃ）該処理室に開口したガス導入部、及び、（Ｄ）シリコン層の表面に形成された酸化膜を除去する
ための除去手段、を備えた酸化膜形成装置を使用したシ
リコン酸化膜の形成方法であって、基板載置ステージ上に基板を載置した状態で、ガス導入
部から不活性ガスを処理室内に導入しながらシリコン層
の洗浄を行い、その後、該基板載置ステージからの基板の加熱及び／又
は該ガス導入部からの加熱不活性ガスの処理室への導入
によってシリコン層を所望の温度に加熱し、該所望の温
度にシリコン層を保持した状態で該ガス導入部からガス
状酸化種を処理室内に導入し、シリコン層の表面に熱酸
化法にてシリコン酸化膜を形成することを特徴とするシ
リコン酸化膜の形成方法。
【請求項３】シリコン層の洗浄を、フッ化水素酸水溶液
を用いたスピン洗浄法にて行うことを特徴とする請求項
２に記載のシリコン酸化膜の形成方法。
【請求項４】ガス状酸化種は、パイロジェニック酸化法
により発生した水蒸気、純水の加熱により発生した水蒸
気、並びに、酸素ガス又は不活性ガスによって加熱純水
をバブリングすることで発生した水蒸気の内の少なくと
も１種の水蒸気であり、前記所望の温度は、シリコン層の表面からシリコン原子
が脱離しない温度であることを特徴とする請求項１又は
請求項２に記載のシリコン酸化膜の形成方法。
【請求項５】シリコン層の表面からシリコン原子が脱離
しない温度は、シリコン層表面を終端している原子とシ
リコン原子との結合が切断されない温度であることを特
徴とする請求項４に記載のシリコン酸化膜の形成方法。
【請求項６】シリコン層の表面からシリコン原子が脱離
しない温度は、Ｓｉ−Ｈ結合が切断されない温度若しく
はＳｉ−Ｆ結合が切断されない温度であることを特徴と
する請求項５に記載のシリコン酸化膜の形成方法。
【請求項７】前記シリコン酸化膜の形成の完了後、基板
を酸化膜成膜装置の成膜室内に搬入し、次いで、酸化膜成膜装置の成膜室内の雰囲気温度を所望の温度と
した状態にて、水蒸気を用いた熱酸化法によって、更に
シリコン酸化膜を形成する第２のシリコン酸化膜形成工
程を更に含むことを特徴とする請求項４に記載のシリコ
ン酸化膜の形成方法。
【請求項８】第２のシリコン酸化膜形成工程において、
シリコン酸化膜を形成する前の酸化膜成膜装置の成膜室
内の雰囲気は不活性ガス雰囲気であることを特徴とする
請求項７に記載のシリコン酸化膜の形成方法。
【請求項９】酸化膜形成装置の処理室にてシリコン酸化
膜を形成するときの雰囲気温度よりも、酸化膜成膜装置
の成膜室内にてシリコン酸化膜を形成するときの雰囲気
温度を高くすることを特徴とする請求項７に記載のシリ
コン酸化膜の形成方法。
【請求項１０】第２のシリコン酸化膜形成工程における
水蒸気は、パイロジェニック酸化法により発生した水蒸
気、純水の加熱により発生した水蒸気、並びに、酸素ガ
ス又は不活性ガスによって加熱純水をバブリングするこ
とで発生した水蒸気の内の少なくとも１種の水蒸気であ
ることを特徴とする請求項７に記載のシリコン酸化膜の
形成方法。
【請求項１１】水蒸気にはハロゲン元素が含有されてい
ることを特徴とする請求項４又は請求項１０に記載のシ
リコン酸化膜の形成方法。
【請求項１２】ハロゲン元素は塩素であることを特徴と
する請求項１１に記載のシリコン酸化膜の形成方法。
【請求項１３】塩素は塩化水素の形態であり、水蒸気中
に含有される塩化水素の濃度は０．０２乃至１０容量％
であることを特徴とする請求項１２に記載のシリコン酸
化膜の形成方法。
【請求項１４】水蒸気は不活性ガスで希釈されているこ
とを特徴とする請求項４又は請求項１０に記載のシリコ
ン酸化膜の形成方法。
【請求項１５】第２のシリコン酸化膜形成工程の完了
後、形成されたシリコン酸化膜に熱処理を施すことを特
徴とする請求項７に記載のシリコン酸化膜の形成方法。
【請求項１６】熱処理の雰囲気は、ハロゲン元素を含有
する不活性ガス雰囲気であることを特徴とする請求項１
５に記載のシリコン酸化膜の形成方法。
【請求項１７】ハロゲン元素は塩素であることを特徴と
する請求項１６に記載のシリコン酸化膜の形成方法。
【請求項１８】塩素は塩化水素の形態であり、不活性ガ
ス中に含有される塩化水素の濃度は０．０２乃至１０容
量％であることを特徴とする請求項１７に記載のシリコ
ン酸化膜の形成方法。
【請求項１９】熱処理は７００乃至９５０゜Ｃの温度で
行われることを特徴とする請求項１５に記載のシリコン
酸化膜の形成方法。
【請求項２０】熱処理は炉アニール処理であることを特
徴とする請求項１９に記載のシリコン酸化膜の形成方
法。
【請求項２１】熱処理の雰囲気は、窒素系ガス雰囲気で
あることを特徴とする請求項１５に記載のシリコン酸化
膜の形成方法。
【請求項２２】形成されたシリコン酸化膜に熱処理を施
す際の雰囲気温度は、第２のシリコン酸化膜形成工程に
おいてシリコン酸化膜を形成する際の雰囲気温度よりも
高いことを特徴とする請求項１５に記載のシリコン酸化
膜の形成方法。
【請求項２３】第２のシリコン酸化膜形成工程における
シリコン酸化膜の形成完了後、酸化膜成膜装置の成膜室
の雰囲気をハロゲン元素を含有する不活性ガス雰囲気に
切り替えた後、熱処理を施すための雰囲気温度まで昇温
することを特徴とする請求項２２に記載のシリコン酸化
膜の形成方法。
【請求項２４】ハロゲン元素は塩素であることを特徴と
する請求項２３に記載のシリコン酸化膜の形成方法。
【請求項２５】塩素は塩化水素の形態であり、不活性ガ
ス中に含有される塩化水素の濃度は０．０２乃至１０容
量％であることを特徴とする請求項２４に記載のシリコ
ン酸化膜の形成方法。
【請求項２６】シリコン層は、基板上に形成されたエピ
タキシャルシリコン層から成ることを特徴とする請求項
１に記載のシリコン酸化膜の形成方法。
【請求項２７】シリコン酸化膜を形成する前の処理室内
の雰囲気は不活性ガス雰囲気であることを特徴とする請
求項１に記載のシリコン酸化膜の形成方法。
【請求項２８】シリコン層の洗浄を行う際の処理室内の
雰囲気は不活性ガス雰囲気であることを特徴とする請求
項２に記載のシリコン酸化膜の形成方法。