KR100848993B1 - 피처리체의 산화 방법, 피처리체의 산화 장치 및 기록 매체 - Google Patents

피처리체의 산화 방법, 피처리체의 산화 장치 및 기록 매체 Download PDF

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Abstract

본 발명의 과제는 형성되는 산화막의 막 두께의 면간 균일성을 개선하는 것이 가능한 피처리체의 산화 방법을 제공하는 데 있다.
소정의 피치로 배열된 복수매의 피처리체(W)를 수용하는 진공화 가능하게 이루어진 처리 용기(22) 내에 산화성 가스와 환원성 가스를 공급하여 상기 양 가스를 반응시킴으로써 발생한 산소 활성종과 수산기 활성종을 주체로 하는 분위기 속에서 상기 피처리체의 표면을 산화하도록 한 피처리체의 산화 방법에 있어서, 상기 산화성 가스와 환원성 가스 중 적어도 어느 한 쪽의 가스를 상기 피처리체가 수용된 수용 영역(S)을 흐르는 가스 흐름 중 적어도 상류 영역(S1)과 하류 영역(S3)과 중류 영역(S2)으로 분사하여 공급한다.
피처리체, 처리 용기, 분사 노즐, 유량 제어기, 웨이퍼 보트, 가스 분사구

Description

피처리체의 산화 방법, 피처리체의 산화 장치 및 기록 매체 {OXIDATION METHOD AND APPARATUS FOR OBJECT TO BE PROCESSED, AND RECORDING MEDIUM}
도1은 본 발명 방법을 실시하기 위한 산화 장치의 제1 실시예를 나타내는 구성도.
도2는 각 분사 노즐의 형태를 개략적으로 도시하는 개략도.
도3은 본 발명의 제2 실시예와 종래의 장치예를 이용하였을 때 산화 처리의 SiO2(산화막)의 막 두께를 비교하기 위한 그래프.
도4는 종래의 산화 장치를 도시하는 개략 구성도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
20 : 산화 장치
22 : 처리 용기
34 : 웨이퍼 보트(보유 지지 수단)
56 : 가열 수단
60 : 산화성 가스 공급 수단
62 : 환원성 가스 공급 수단
64 : 산화성 가스 분사 노즐
64A : 가스 분사구
66 : 환원성 가스 분사 노즐
66A : 가스 분사구
W : 반도체 웨이퍼(피처리체)
본 발명은 반도체 웨이퍼 등의 피처리체의 표면에 대해 산화 처리를 실시하는 피처리체의 산화 방법 및 산화 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 집적 회로를 제조하기 위해서는 실리콘 기판 등으로 이루어지는 반도체 웨이퍼에 대해 성막 처리, 에칭 처리, 산화 처리, 확산 처리, 개질 처리 등의 각종 처리가 행해진다. 상기 각종 처리 중에서, 산화 처리를 예로 들면, 이 산화 처리는 단일 결정 혹은 폴리실리콘막의 표면 등을 산화하는 경우, 금속막을 산화 처리하는 경우 등이 알려져 있고, 특히 게이트 산화막이나 캐패시터 등의 절연막을 형성할 때에 주로 이용된다.
이 산화 처리를 행하는 방법에는, 압력의 관점으로부터는 대략 대기압과 동등한 분위기 하의 처리 용기 내에서 행하는 상압 산화 처리 방법과 진공 분위기 하의 처리 용기 내에서 행하는 감압 산화 처리 방법이 있고, 또한 산화에 사용하는 가스종의 관점으로부터는, 예를 들어 수소와 산소를 외부 연소 장치로 연소시킴으로써 수증기를 발생시켜 이 수증기를 이용하여 산화를 행하는 습식 산화 처리 방법 (예를 들어 특허 문헌 1 등)과, 오존만, 혹은 산소만을 처리 용기 내로 흐르게 하는 등하여 수증기를 이용하지 않고 산화를 행하는 건식 산화 처리 방법(예를 들어 특허 문헌 2 등)이 존재한다.
그런데, 절연막으로서는 내압성, 내부식성, 신뢰성 등의 막질 특성을 고려하면, 일반적으로는 건식 산화 처리에 의해 형성된 것보다도 습식 산화 처리에 의해 형성된 쪽이 비교적 우수하다. 또한, 형성되는 산화막(절연막)의 성막률이나 웨이퍼면 내의 균일성의 관점으로부터는, 일반적으로는 상압의 습식 산화 처리에 의해 형성된 것은 산화율은 크지만, 막 두께의 면내 균일성이 뒤떨어지고, 감압의 습식 산화 처리에 의해 형성된 것은 반대로 산화율은 작지만 막 두께의 면내 균일성이 우수하다는 특성을 갖고 있다.
종래에 있어서는, 반도체 집적 회로의 디자인 룰이 그 만큼 엄격하지 않았으므로, 산화막이 적용되는 용도나 프로세스 조건, 장치 비용 등을 적절하게 감안하여 상술한 바와 같은 다양한 산화 방법이 이용되고 있었다. 그러나, 최근과 같이 선 폭이나 막 두께가 보다 작아져 디자인 룰이 엄격해지면, 그에 따라서 막질의 특성이나 막 두께의 면내 균일성 등이 보다 높은 것이 요구되고 있고, 산화 처리 방법으로는 이 요구에 충분히 대응할 수 없는 등의 문제가 발생해 왔다.
또한, 습식 산화 처리 방법의 예로서 예를 들어 특허 문헌 3에 개시한 바와 같이, 종형의 석영 반응관 내의 하단부에 H2 가스와 O2 가스를 별개로 도입하여, 이를 석영 캡 내에 설치한 연소부에서 연소시켜 수증기를 발생하고, 이 수증기를 웨 이퍼의 배열 방향에 따라서 상승시키면서 산화 처리를 행하도록 한 산화 장치도 제안되어 있다. 그러나, 이 경우에는 상기한 연소부에서 H2 가스를 연소시키도록 하고 있으므로, 예를 들어 처리 용기의 하단부에서는 수증기가 풍부해지고, 그리고 수증기가 상승함에 따라서 이것이 소비되어 처리 용기의 상단부에서는 반대로 수증기가 부족한 경향이 되므로, 웨이퍼면 상에 형성되는 산화막의 두께가 웨이퍼의 지지 위치에 따라 크게 다른 경우가 발생하여 이 산화막의 두께의 면간 균일성이 열화하는 경우도 있었다.
또한, 다른 장치예로서 예를 들어 특허 문헌 4에 개시되어 있는 바와 같이, 횡형의 배치식 반응관 내에 복수의 반도체 웨이퍼를 나란히 설치하고, 이 반응관의 일단부측으로부터 O2 가스를 도입하거나, 혹은 O2 가스와 H2 가스를 동시에 도입하거나 하여 감압 분위기에서 산화막을 생성하도록 한 산화 장치도 제시되어 있다. 그러나, 이 종래 장치예의 경우에는 수소 연소 산화법을 이용하여 비교적 높은 압력 분위기 하에서 성막을 행하고 있으므로, 수증기 성분이 반응의 주체가 되어 상술한 바와 같이 처리 용기 내의 가스 흐름의 상류측과 하류측 사이에서의 수증기의 농도차가 지나치게 커져 산화막 두께의 면간 균일성이 열화될 우려가 있었다.
또한 다른 장치예로서 예를 들어 특허 문헌 5에 개시되어 있는 바와 같이 램프 가열에 의한 낱장식의 프로세스 챔버 내에 산소 가스와 수소 가스를 공급하고, 이들 양 가스를 프로세스 챔버 내에 설치한 반도체 웨이퍼 표면의 근방에서 반응시켜 수증기를 생성하고, 이 수증기로 웨이퍼 표면의 실리콘을 산화시켜서 산화막을 형성하도록 한 장치가 개시되어 있다.
그러나, 이 장치예의 경우에는 웨이퍼로부터 20 내지 30 ㎜ 정도만큼 떨어진 가스 입구로부터 산소 가스와 수소 가스를 프로세스 챔버 내로 도입하여 반도체 웨이퍼 표면의 근방에서 이들 산소 가스와 수소 가스를 반응시켜 수증기를 발생시키고, 게다가 프로세스 압력도 비교적 높은 영역에서 행하므로 막 두께의 면내 균일성이 뒤떨어질 우려가 생기는 등의 문제가 있었다.
그래서, 본 출원인은 상기 각 문제점을 해결하기 위해 특허 문헌 6에 있어서, O2 등의 산화성 가스와 H2 등의 환원성 가스를 처리 챔버의 상부와 하부에 동시에 공급하여 진공 분위기 하에서 반응시켜 산소 활성종과 수산기 활성종을 주체로 하는 분위기를 형성하고, 이 분위기 속에서 실리콘 웨이퍼 등을 산화시키는 산화 방법을 개시하였다.
이 산화 방법을 도4를 참조하여 간단하게 설명한다. 도4는 종래의 산화 장치를 도시하는 개략 구성도이다. 도4에 도시한 바와 같이, 이 산화 장치(2)는 외측 주위에 저항 가열 히터(4)를 배치한 종형의 통 부재형의 처리 용기(6)를 갖고 있다. 이 처리 용기(6) 내에는 그 하방으로부터 승강 가능하게 로드 및 언로드되는 웨이퍼 보트(8)가 설치되어 있고, 이 웨이퍼 보트(8)에 실리콘 기판 등으로 이루어지는 반도체 웨이퍼(W)가 다단으로 적재되어 보유 지지되어 있다. 이 처리 용기(6)의 하부측 벽측에는 H2 가스를 공급하는 H2 가스 노즐(10)과 O2 가스를 공급하는 O2 가스 노즐(12)이 설치되어 있고, 처리 용기(6)의 상부에는 도시하지 않은 진 공 펌프 등에 연결되는 배기구(14)가 설치된다.
상기 양 노즐(10, 12)로부터 상기 처리 용기(6) 내의 하부로 도입된 H2 가스와 O2 가스의 양 가스는 이 처리 용기(6) 내에서 예를 들어 133 ㎩ 미만의 압력 하에서 반응하면서 산소 활성종과 수산기 활성종을 발생시키고, 이들 활성종은 처리 용기(6)내를 상승하면서 웨이퍼(W)의 표면과 접촉하여 그 표면을 산화하게 된다.
[특허 문헌 1]
일본 특허 공개 평3-140453호 공보
[특허 문헌 2]
일본 특허 공개 소57-1232호 공보
[특허 문헌 3]
일본 특허 공개 평4-18727호 공보
[특허 문헌 4]
일본 특허 공개 소57-1232호 공보
[특허 문헌 5]
미국 특허 제6037273호 명세서
[특허 문헌 6]
공개 제2002-176052호 공보
그런데, 상기한 특허 문헌 1 내지 6에 개시된 산화 방법에 따르면, 막질 특 성이 양호한 산화막을 형성할 수 있고, 게다가 산화막의 막 두께의 면내 균일성도 높게 유지할 수 있었다. 그러나, 웨이퍼간의 막 두께차 정도를 나타내는 막 두께의 면간 균일성이 꽤 열화되어 버리는 문제가 있었다. 이 이유는, 가스 흐름의 상류측에서는 활성종의 농도가 높지만 하류측에서는 낮아지기 때문이라고 생각된다. 특히, 상기 막 두께의 면간 균일성의 문제는 반도체 소자의 디자인 룰이 보다 엄격해져 다른 가는 폭의 미세화 및 박막화가 요구되고 있는 오늘날에 있어서 조기 해결이 요구되고 있다.
이 경우, 배열되어 있는 웨이퍼의 온도에 그 배열 방향에 따라서 약간씩 온도 차를 생기게 하여(소위, 온도 틸트 제어라 함) 막 두께를 균일화시키는 것도 생각할 수 있다. 그러나, 이 경우에는 웨이퍼 보트 상에 적재되는 웨이퍼 위치에 의해 웨이퍼의 온도가 약간씩 다르게 되므로, 웨이퍼 자체의 열 이력이 웨이퍼마다 다른 것이 되어 버리고, 이로 인해 막질 특성에 악영향을 끼치므로 채용할 수는 없다.
본 발명은 이상과 같은 문제점에 착안하여 이를 유효하게 해결하기 위해 창안된 것이다. 본 발명의 목적은 형성되는 산화막의 막 두께의 면간 균일성을 개선하는 것이 가능한 피처리체의 산화 방법 및 산화 장치를 제공하는 데 있다.
청구항 1에 관한 발명은, 소정의 피치로 배열된 복수매의 피처리체를 수용하는 진공화 가능하게 이루어진 처리 용기 내에 산화성 가스와 환원성 가스를 공급하여, 상기 양 가스를 반응시킴으로써 발생한 산소 활성종과 수산기 활성종을 주체로 하는 분위기 속에서 상기 피처리체의 표면을 산화하도록 한 피처리체의 산화 방법에 있어서, 상기 산화성 가스와 환원성 가스 중 적어도 어느 한 쪽의 가스를 상기 피처리체가 수용된 수용 영역을 흐르는 가스 흐름 중 적어도 상류 영역과 하류 영역과 중류 영역으로 분사하여 공급하도록 한 것을 특징으로 하는 피처리체의 산화 방법이다.
이 경우, 예를 들어 청구항 2에서 규정하는 바와 같이, 상기 산화성 가스는 상기 수용 영역을 흐르는 가스 흐름 중 상류 영역으로만 분사하여 공급된다.
또한 예를 들어 청구항 3에서 규정하는 바와 같이, 상기 산화성 가스는 O2와 N2O와 NO와 NO2와 O3으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 가스를 포함하고, 상기 환원성 가스는 H2와 NH3과 CH4와 HCl과 중수소로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 가스를 포함한다.
청구항 4에 관한 발명은 소정의 피치로 복수매의 피처리체를 지지하는 지지 수단과, 상기 피처리체에 산화 처리를 실시하기 위해 상기 지지 수단을 수용할 수 있는 동시에 진공화 가능하게 이루어진 소정 길이의 처리 용기와, 상기 피처리체를 가열하기 위한 가열 수단과, 상기 처리 용기 내의 분위기를 진공화하는 진공 배기계와, 상기 처리 용기 내로 산화성 가스를 공급하는 산화성 가스 공급 수단과, 상기 처리 용기 내로 환원성 가스를 공급하는 환원성 가스 공급 수단을 구비하고, 상기 산화성 가스 공급 수단과 상기 환원성 가스 공급 수단 중 적어도 어느 한 쪽이 상기 피처리체가 배열된 수용 영역을 흐르는 가스 흐름 중 적어도 상류 영역과 하 류 영역과 중류 영역에 가스 분사구를 갖는 것을 특징으로 하는 피처리체의 산화 장치이다.
이 경우, 예를 들어 청구항 5에서 규정하는 바와 같이, 상기 산화성 가스 공급 수단은 상기 수용 영역을 흐르는 가스 흐름 중 상류 영역에만 상기 가스 분사구가 형성된 산화성 가스 분사 노즐을 갖는다.
또한 예를 들어 청구항 6에서 규정하는 바와 같이, 상기 환원성 가스 공급 수단은 상기 수용 영역에 따라서 연장되는 적어도 1개의 환원성 가스 분사 노즐을 갖고, 상기 환원성 가스 분사 노즐 전체적으로 적어도 상기 수용 영역을 흐르는 가스 흐름의 상류 영역과 하류 영역과 중류 영역에 상기 가스 분사구를 갖는다.
또한 예를 들어 청구항 7에서 규정하는 바와 같이, 환원성 가스 공급 수단은 상기 수용 영역을 흐르는 가스 흐름 중 상류 영역에 가스 분사구가 형성된 제1 환원성 가스 분사 노즐과, 중류 영역과 하류 영역에 가스 분사구가 형성된 제2 환원성 가스 분사 노즐을 갖는다.
또한 예를 들어 청구항 8에서 규정하는 바와 같이, 상기 환원성 가스 공급 수단은 상기 수용 영역을 흐르는 가스 흐름의 대략 전체 영역에 걸쳐서 그 길이 방향에 따라서 소정의 피치로 복수의 가스 분사구가 형성된 환원성 가스 분사 노즐을 갖는다.
또한 예를 들어 청구항 9에서 규정하는 바와 같이, 상기 환원성 가스 공급 수단은 상기 수용 영역에 따라서 가스 흐름의 상류 영역으로부터 하류 영역까지 연장되는 동시에 하류 영역에서 되접혀 상류 영역으로 연장되도록 성형되고, 상기 되 접혀 연장되는 부분에 그 길이 방향에 따라서 소정의 피치로 복수의 가스 분사구가 형성된 환원성 가스 분사 노즐을 갖는다.
또한 예를 들어 청구항 10에서 규정하는 바와 같이, 상기 환원성 가스 공급 수단은 상기 수용 영역을 흐르는 가스 흐름의 대략 전체 영역에 걸쳐서 그 길이 방향에 따라서 소정의 피치로 복수의 가스 분사구가 형성된 환원성 가스 분사 노즐과, 상기 수용 영역에 따라서 가스 흐름 중 상류 영역으로부터 하류 영역까지 연장되는 동시에 하류 영역에서 되접혀 상류 영역으로 연장되도록 성형되고, 상기 되접혀 연장되는 부분에 그 길이 방향에 따라서 소정의 피치로 복수의 가스 분사구가 형성된 환원성 가스 분사 노즐을 갖는다.
또한 예를 들어 청구항 11에서 규정하는 바와 같이, 상기 환원성 가스 공급 수단은 상기 수용 영역을 흐르는 가스 흐름 중 상류 영역에만 상기 가스 분사구가 형성된 환원성 가스 분사 노즐을 갖는다.
또한 예를 들어 청구항 12에서 규정하는 바와 같이, 상기 산화성 가스 공급 수단은 상기 수용 영역에 따라서 연장되는 적어도 1개의 산화성 가스 분사 노즐을 갖고, 상기 산화성 가스 분사 노즐 전체적으로 적어도 상기 수용 영역을 흐르는 가스 흐름의 상류 영역과 하류 영역과 중류 영역에 상기 가스 분사구를 갖는다.
또한 예를 들어 청구항 13에서 규정하는 바와 같이, 상기 산화성 가스는 O2와 N2O와 NO와 NO2와 O3로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 가스를 포함하고, 상기 환원성 가스는 H2와 NH3와 CH4와 HCl과 중수소로 이루어지는 군으로부 터 선택되는 하나 이상의 가스를 포함한다.
이하에, 본 발명에 관한 피처리체의 산화 방법 및 산화 장치의 일실시예를 첨부 도면을 기초로 하여 상세하게 서술한다.
도1은 본 발명의 방법을 실시하기 위한 산화 장치의 제1 실시예를 나타내는 구성도이다. 우선 이 산화 장치에 대해 설명한다. 도시한 바와 같이, 이 산화 장치(20)는 하단부가 개방된 원통 부재형으로 이루어진 종형의 처리 용기(22)를 갖고 있다. 이 처리 용기(22)는, 예를 들어 내열성이 높은 석영을 이용할 수 있다.
이 처리 용기(22)의 천정부에는 개방된 배기구(24)가 설치되는 동시에, 이 배기구(24)에 예를 들어 직각으로 횡방향으로 굴곡된 배기 라인(26)이 연속 설치되어 있다. 그리고, 이 배기 라인(26)에는 도중에 압력 제어 밸브(28)나 진공 펌프(30) 등이 개재 설치된 진공 배기계(32)가 접속되어 있고, 상기 처리 용기(22) 내의 분위기를 진공화하여 배기할 수 있도록 되어 있다.
상기 처리 용기(22)의 하단부는, 예를 들어 스테인레스 스틸제의 통 부재형의 매니폴드(34)에 의해 지지되어 있고, 이 매니폴드(34)의 하방으로부터 다수매의 피처리체로서의 반도체 웨이퍼(W)를 다단으로 소정의 피치로 적재한 보유 지지 수단으로서의 석영제의 웨이퍼 보트(36)가 승강 가능하게 삽입 분리 가능하게 되어 있다. 상기 처리 용기(22)의 하단부와 상기 매니폴드(34)의 상단부 사이에는 O링 등의 밀봉 부재(38)가 개재되어 이 부분의 기밀성을 유지하고 있다. 본 실시예의 경우에 있어서, 이 웨이퍼 보트(36)에는 예를 들어 50매 정도의 직경이 300 ㎜인 웨이퍼(W)를 대략 등피치로 다단으로 지지할 수 있도록 되어 있다.
이 웨이퍼 보트(36)는 석영제의 보온통(40)을 거쳐서 테이블(42) 상에 적재되어 있고, 이 테이블(42)은 매니폴드(34)의 하단부 개구부를 개폐하는 덮개부(44)를 관통하는 회전축(46)의 상단부에 지지된다. 그리고, 이 회전축(46)의 관통부에는 예를 들어 자성 유체 밀봉(48)이 개재 설치되어 이 회전축(46)을 기밀하게 밀봉하면서 회전 가능하게 지지하고 있다. 또한, 덮개부(44)의 주변부와 매니폴드(34)의 하단부에는, 예를 들어 O링 등으로 이루어지는 밀봉 부재(50)가 개재 설치되어 있어 처리 용기(22) 내의 기밀성을 유지하고 있다.
상기한 회전축(46)은, 예를 들어 보트 엘리베이터 등의 승강 기구(52)에 지지된 아암(54)의 선단부에 부착되어 있고, 웨이퍼 보트(36) 및 덮개부(44) 등을 일체적으로 승강할 수 있도록 되어 있다. 또한, 상기 테이블(42)을 상기 덮개부(44)측에 고정하여 설치하여 웨이퍼 보트(36)를 회전시키는 일 없이 웨이퍼(W)의 처리를 행하도록 해도 좋다.
상기 처리 용기(22)의 측부에는 이를 둘러싸도록 하고 있던 예를 들어 일본 특허 공개 제2003-209063호 공보에 기재된 바와 같은 카본 와이어제의 히터로 이루어지는 가열 수단(56)이 설치되어 있고, 이 내측에 위치하는 처리 용기(22) 및 이 중 상기 반도체 웨이퍼(W)를 가열할 수 있게 되어 있다. 이 카본 와이어 히터는 청정한 프로세스를 실현할 수 있고, 또한 승강온 특성이 우수하다. 또한 이 가열 수단(56)의 외주에는 단열재(58)가 설치되어 있고, 이 열적 안정성을 확보하도록 되어 있다. 그리고, 상기 매니폴드(34)에는 각종 가스를 이 처리 용기(22) 내로 도입하여 공급하기 위한 각종 가스 공급 수단이 마련되어 있다.
구체적으로는, 이 매니폴드(34)에는 상기 처리 용기(22) 내로 산화성 가스를 공급하는 산화성 가스 공급 수단(60)과, 처리 용기(22) 내로 환원성 가스를 공급하는 환원성 가스 공급 수단(62)이 각각 마련되어 있다. 상기 가스 공급 수단(60, 62)은 상기 매니폴드(34)의 측벽을 관통시켜 그 선단부를 처리 용기(22) 내에 삽입하여 임하게 설치한 산화성 가스 분사 노즐(64) 및 환원성 가스 분사 노즐(66)을 각각 갖고 있다. 그리고, 각 분사 노즐(64, 66)로부터 연장되는 가스 통로(68, 70)의 도중에는 매스플로우 컨트롤러와 같은 유량 제어기(72, 74)가 각각 개재 설치되어 있고, 마이크로 컴퓨터 등으로 이루어지는 메인 제어부(76)에 의해 상기 각 유량 제어기(72, 74)를 각각 제어하여 각 가스 유량을 제어할 수 있게 되어 있다.
그리고, 본 발명의 특징으로 하는 구성으로서, 상기 산화성 가스 공급 수단(60)과 상기 환원성 가스 공급 수단(62) 중 적어도 어느 한 쪽이 상기 피처리체(W)가 배열된 수용 영역을 흐르는 가스 흐름 중 적어도 상류 영역과 하류 영역과 중류 영역에 가스 분사구를 갖는다.
여기서, 상기 처리 용기(22) 내의 웨이퍼(W)가 수용되는 공간을 수용 영역(S)으로 하고 있고, 도시예에서는 처리 용기(22) 내로 도입된 가스는 이 도입된 위치로부터 수용 영역(S) 내를 상부 방향을 향해 흘러 상단부에 설치한 배기구(24)로부터 배출된다. 그리고, 이 수용 영역(S)은 웨이퍼 보트(36)의 길이보다도 약간 상하 방향으로 넓게 설정되어 있고, 가스의 흐름 방향에 따라서 편의상 3개의 영역, 즉 상류 영역(S1)(도면 중에 있어서 하부의 영역), 중류 영역(S2)(도면 중에 있어서 중앙의 영역), 하류 영역(S3)(도면 중에 있어서 상부의 영역)으로 구분되어 있다.
본 제1 실시예에서는 상기 산화성 가스 공급 수단(60)은 1개의 산화성 가스 분사 노즐(64)을 갖고 있고, 그 가스 분사구(64A)를 상류 영역(S1)에 위치시키고 있다. 보다 상세하게는, 이 가스 분사구(64A)는 웨이퍼 보트(36)의 하단부보다도 어느 정도의 거리만큼 하방으로 위치시키는 것이 좋다. 이 경우, 산화성 가스 분사 노즐(64)을 스트레이트로 형성하여 수평 방향으로 가스를 분사하도록 해도 좋고, 또는 노즐 선단부를 L자형으로 상방으로 굴곡 성형하여 상부 방향으로 가스를 분사하도록 해도 좋다.
또한 환원성 가스 공급 수단(62)은 1개의 환원성 가스 분사 노즐(66)을 갖고 있고, 이 환원성 가스 분사 노즐(66)은 수용 영역(S)에 따라서 연장되어 있어 이 전체 영역을 커버할 수 있게 되어 있다. 그리고, 이 환원성 가스 분사 노즐(66)에는 그 길이 방향에 따라서 대략 소정의 피치로 복수의 가스 분사구(66A)가 형성되어 있고, 수용 영역(S)의 전체 영역[상류 영역(S1), 중류 영역(S2), 하류 영역(S3)]에 대해 수평 방향을 향해 환원성 가스를 분사하여 공급할 수 있도록 되어 있다. 이와 같은 노즐을「분산형 노즐」이라고도 한다. 이 경우, 이 환원성 가스 분사 노즐(66)의 상단부에도 가스 분사구를 설치하여 이보다 상방을 향해 가스를 분사할 수 있도록 해도 좋다. 또한, 환원성 가스 분사 노즐(66)을 복수개 설치하여 전체적으로 수용 영역(S)의 전체 영역에 환원성 가스를 공급할 수 있도록 해도 좋고, 이 점에 대해서는 후술하는 다른 실시예에서 설명한다.
여기서 상기 각 노즐(64, 66)의 내경은 대략 1 내지 4 ㎜ 정도이고, 가스 분 사구(66A)의 피치는 10 내지 20 ㎜ 정도이고, 예를 들어 웨이퍼(W)의 수용 피치와 대략 같은 정도로 설정한다. 또한 가스 분사구(66A)의 수는 15 내지 25개 정도이다. 여기서는 일예로서 산화성 가스로서는 O2 가스가 이용되고, 환원성 가스로서는 H2 가스가 이용되고 있다. 또한 도시되어 있지 않지만, 필요에 따라서 N2 가스 등의 불활성 가스를 공급하는 불활성 가스 공급 수단도 마련되어 있다.
다음에, 이상과 같이 구성된 산화 장치(20)를 이용하여 행해지는 산화 방법에 대해 설명한다.
우선, 예를 들어 실리콘 웨이퍼로 이루어지는 반도체 웨이퍼(W)가 언로드 상태에서 산화 장치(20)가 대기 상태일 때에는 처리 용기(22)는 프로세스 온도보다 낮은 온도로 유지되어 있고, 상온의 다수매, 예를 들어 50매의 웨이퍼(W)가 적재된 상태의 웨이퍼 보트(36)를 고온벽 상태로 이루어진 처리 용기(22) 내에 그 하방으로부터 상승시켜 로드하고, 덮개부(44)로 매니폴드(34)의 하단부 개구부를 폐쇄함으로써 처리 용기(22) 내를 밀폐한다.
그리고, 처리 용기(22) 내를 진공화하여 소정의 프로세스 압력으로 유지하는 동시에, 가열 수단(56)에의 공급 전력을 증대시킴으로써 웨이퍼 온도를 상승시켜 산화 처리용 프로세스 온도까지 승온하여 안정시키고, 그 후 산화 처리 공정을 행하는데 필요해지는 소정의 처리 가스, 즉 여기서는 O2 가스와 H2 가스를 유량 제어하면서 각 가스 공급 수단(60, 62)의 산화성 가스 분사 노즐(64) 및 환원성 가스 분사 노즐(66)로부터 처리 용기(22) 내로 공급한다.
이 양 가스는 처리 용기(22) 내를 상승하면서 진공 분위기 하에서 반응하여 수산기 활성종과 산소 활성종이 발생하고, 이 분위기가 회전하고 있는 웨이퍼 보트(36)에 수용되어 있는 웨이퍼(W)와 접촉하여 웨이퍼 표면에 대해 산화 처리가 실시되게 된다. 그리고, 이 처리 가스 혹은 반응에 의해 생성된 가스는 처리 용기(22) 천정부의 배기구(24)로부터 시스템 밖으로 배기되게 된다.
이 때의 가스 유량은 H2 가스가 200 내지 5000 sccm의 범위 내이고 예를 들어 600 sccm, O2 가스가 200 내지 10000 sccm의 범위 내이고 예를 들어 1200 sccm이다.
상기 산화 처리의 구체적인 흐름은 상술한 바와 같이 처리 용기(22) 내로 따로따로 도입된 O2 가스와 H2 가스는 고온벽 상태가 된 처리 용기(22) 내를 상승하면서 웨이퍼(W) 바로 부근에서 수소의 연소 반응을 거쳐서 산소 활성종(O*)과 수산기 활성종(OH*)을 주체로 하는 분위기가 형성되고, 이들 활성종에 의해 웨이퍼(W)의 표면이 산화되어 Si02막이 형성된다. 이 때의 프로세스 조건은 웨이퍼 온도가 400 내지 1000 ℃의 범위 내, 예를 들어 900 ℃, 압력은 13.3 내지 1330 ㎩의 범위 내, 예를 들어 133 ㎩(1 Torr)이다. 또한, 처리 시간은 예를 들어 10분이다.
여기서 상기한 활성종의 형성 과정은 다음과 같이 생각할 수 있다. 즉, 감압 분위기 하에서 수소와 산소를 따로따로 고온벽 상태의 처리 용기(22) 내로 도입함으로써, 웨이퍼(W) 바로 부근에서 이하와 같은 수소의 연소 반응이 진행된다고 생각할 수 있다. 또한, 하기의 식 중에 있어서 *표를 붙인 화학 기호는 그 활성종 을 나타낸다.
H2 ＋ O2 → H* ＋ HO2
O2＋ H* → OH* ＋ O*
H2 ＋ O* → H* ＋ OH*
H2 ＋ OH* → H* ＋ H2O
이와 같이, H2 및 O2를 따로따로 처리 용기(22) 내로 도입하면, 수소의 연소 반응 과정 중에 있어서 O*(산소 활성종)과 OH*(수산기 활성종)과 H2O(수증기)가 발생하고, 이에 의해 웨이퍼 표면이 산화되어 SiO2막이 형성된다. 이 때, 특히 상기 O*와 OH*의 양 활성종이 크게 작용하는 것이라 생각할 수 있다. 여기서, 본 발명에서는 환원성 가스 분사 노즐(66)로서 그 길이 방향에 따라서 복수의 가스 분사구(66A)를 갖는 소위 분산형 노즐을 이용하고 있으므로, 수용 영역(S)의 전체 영역[상류 영역(S1), 중류 영역(S2), 하류 영역(S3)을 포함함]에 대해 H2 가스가 공급되고 있고, 이 H2 가스가 하부 방향으로부터 상승해 오는 O2 가스와 차례로 반응하여 상기한 바와 같은 산소 활성종이나 수산기 활성종이 만들어진다. 따라서, 면간 방향(높이 방향)에 있어서 웨이퍼(W)의 어떤 높이 위치에 있어서도 과부족이 없는 활성종이 존재하는 상태가 되어 활성종의 농도를 균일하게 할 수 있고, 산화막의 막 두께의 면간 균일성을 향상시킬 수 있다.
이와 같은 산화 처리를 행한 결과, 막 두께의 면간 균일성은 ±2.89 ％로, 도4에 있어서 설명한 종래 장치를 이용한 경우의 면간 균일성인 ±5.41 ％보다 대폭으로 개선할 수 있는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 이 때 막 두께의 면내 균일성에 대해서는 웨이퍼 위치에 의해 어느 정도 다르지만, ±0.65 내지 ±0.78의 범위 내로, 양호한 범위 내였다.
본 제1 실시예에서 O2 가스를 공급하는 산화성 가스 분사 노즐(64)에 대해서도 소위 분산형 노즐을 이용해도 좋지만, 산소 농도는 수용 영역(S) 내의 가스 흐름 방향에 있어서의 농도 변화가 H2 가스와 비교하여 적기 때문에, 산화성 가스 분사 노즐(64)에 관해서는 분산형 노즐을 이용하지 않아도 좋다고 생각된다.
다음에, 산화성 가스 분사 노즐(64) 및 환원성 가스 분사 노즐(66)의 다양한 형태에 대해 평가를 행하였으므로, 그 평가 결과에 대해 도2도 참조하여 설명한다.
도2는 각 분사 노즐의 형태를 개략적으로 도시하는 개략도이다. 또한, 이 도2에 있어서의 각 실시예의 프로세스 조건인 프로세스 온도, 프로세스 압력, 각 가스의 유량은 모두 도1에 있어서 설명한 경우와 마찬가지이다.
도2의 (a)는 도1에 나타내는 제1 실시예의 장치예를 개략적으로 나타낸 도면이고, 이 경우에는 전술한 바와 같이 막 두께의 면간 균일성은 ±2.89 ％였다.
도2의 (b)는 제2 실시예의 장치예를 개략적으로 나타내는 도면이다. 본 제2 실시예의 경우에는, 산화성 가스 분사 노즐(80)은 도2의 (a)에 나타내는 제1 실시예의 산화성 가스 분사 노즐(64)과 같은 구조의 노즐을 이용하고 있고, 환원성 가 스 분사 노즐로서는 2개의 환원성 가스 분사 노즐(82, 84)을 이용하고 있다. 이 중, 한 쪽의 제1 환원성 가스 분사 노즐(82)은 산화성 가스 분사 노즐(80)과 같은 구조의 노즐을 이용하고 있고, 그 가스 분사구(82A)를 상류 영역(S1)에 위치시키고 있다. 또한 다른 쪽의 제2 환원성 가스 분사 노즐(84)은 길이 형상에 관해서는 도2의 (a)에 나타내는 제1 실시예의 환원성 가스 분사 노즐(66)과 같은 구조의 노즐을 이용하고 있고, 웨이퍼 보트(8)의 높이 방향에 따라서 설치되어 있지만 가스 분사구에 관해서는 중류 영역(S2)과 하류 영역(S3)에 각각 하나씩 합계 2개의 가스 분사구(84A)를 마련하고 있고, 수평 방향으로 H2 가스를 분사할 수 있도록 되어 있다.
즉 환원성 가스 분사 노즐(82, 84)을 전체적으로 본 경우에, 가스 분사구(82A, 84A)는 상류 영역(S1)과 중류 영역(S2)과 하류 영역(S3)에 각각 대응시켜 설치되어 있다. 또한, 하류 영역(S3)에 설치하는 가스 분사구(84A)를 이 분사 노즐(84)의 최상단부에 설치하여 상부 방향으로 H2 가스를 분사시키도록 해도 좋다. 또한 도2의 (b) 중 점 P1의 위치가 도3 중 점 P1의 위치에 대응하고 있다.
본 제2 실시예의 경우에는, 환원성 가스 분사 노즐(84)의 가스 분사구(84A)는 도2의 (a)에 나타내는 경우와 비교하여 꽤 편재되어 설치되어 있지만, H2 가스의 질량은 매우 가볍기 때문에 그 확산 속도가 매우 크고, 가스 분사구(84A)가 편재되어 설치되어 있음에도 불구하고, 다른 쪽의 환원성 가스 분사 노즐(82)로부터의 H2 가스와 함께 수용 영역(S)의 전체에 걸쳐서 H2 가스를 확산시킬 수 있다. 본 제2 실시예의 경우에는, 막 두께의 면간 균일성은 ±0.9 ％로 매우 양호한 결과를 얻을 수 있었다. 또한, 막 두께의 면내 균일성은 ±1 ％의 범위 내에서 양호했다.
여기서 도3을 참조하여 본 제2 실시예와 종래의 장치예와의 산화 처리에 대해 비교한다. 도3은 본 발명의 제2 실시예와 종래의 장치예를 이용하였을 때의 산화 처리의 SiO2(산화막) 막 두께를 비교하기 위한 그래프이다. 도시한 바와 같이, 여기서는 50매를 웨이퍼에 대해 산화 처리를 행하고 있다. 이 그래프로부터 명백한 바와 같이, 종래의 장치예의 경우에는 웨이퍼 위치에 따라서 SiO2막의 막 두께는 크게 변동하고 있지만, 이에 대해 본 발명의 제2 실시예의 경우에는 SiO2막의 막 두께의 변동은 매우 적어져 있어, 결과적으로 막 두께의 면간 균일성을 대폭 향상시킬 수 있는 것을 확인할 수 있다.
또한 도2로 되돌아가서, 도2의 (c)는 제3 실시예의 장치예를 개략적으로 나타내는 도면이다. 본 제3 실시예의 경우에는, 산화성 가스 분사 노즐(86)은 도2의 (a)에 도시하는 제1 실시예의 산화성 가스 분사 노즐(64)과 같은 구조의 노즐을 이용하고 있다. 또한 환원성 가스 분사 노즐(88)은 가스 흐름의 상류 영역(S1)으로부터 하류 영역(S3)까지 연장되는 동시에, 하류 영역(S3)에서 되접혀 상류 영역(S1)까지 다시 연장되도록 굴곡 성형되어 있다. 그리고, 그 되접힌 부분에 그 길이 방향에 따라서 소정의 피치로, 즉 도2의 (a)에 도시하는 환원성 가스 분사 노즐(66)과 마찬가지로 복수의 가스 분사구(88A)가 형성되어 있고, 수용 영역(S)의 전 체 영역을 향해서 수평 방향으로 H2 가스를 분사하도록 되어 있다. 이 경우에는, H2 가스가 긴 환원성 가스 분사 노즐(88) 내를 흐를 때에 H2 가스 자체가 예비 가열되므로, 그 만큼 O2 가스와의 반응을 촉진시킬 수 있다. 본 제3 실시예의 경우에는, 막 두께의 면간 균일성은 ±1.5 ％로 양호한 결과를 얻을 수 있었다. 또한, 막 두께의 면내 균일성은 ±1.0 ％의 범위 내로 양호했다.
도2의 (d)는 제4 실시예의 장치예를 개략적으로 나타내는 도면이다. 본 제4 실시예의 경우에는, 산화성 가스 분사 노즐(90)은 도2의 (a)에 나타내는 제1 실시예의 산화성 가스 분사 노즐(64)과 같은 구조의 노즐을 이용하고 있고, 환원성 가스 분사 노즐로서는 2개의 환원성 가스 분사 노즐(92, 94)을 이용하고 있다. 이 중, 한 쪽의 제1 환원성 가스 분사 노즐(92)은 도2의 (a)에 나타내는 제1 실시예의 환원성 가스 분사 노즐(66A)과 마찬가지로 웨이퍼 보트(8)에 따라서 연장되는 긴 구조의 노즐을 이용하고 있고, 그 길이 방향에 따라서 소정의 피치로 복수의 가스 분사구(92A)가 형성되어 수용 영역(S)의 전체 영역에 수평 방향으로 H2 가스를 분사하도록 되어 있다.
또한 다른 쪽의 제2 환원성 가스 분사 노즐(94)은 도2의 (c) 중 환원성 가스 분사 노즐(88)과 마찬가지로 구성되어 있고, 가스 흐름의 상류 영역(S1)으로부터 하류 영역(S3)까지 연장되는 동시에, 하류 영역(S3)으로 되접혀 상류 영역(S1)까지 다시 연장되도록 굴곡 성형되어 있다. 그리고, 그 되접힌 부분에 그 길이 방향에 따라서 소정의 피치로, 즉 도2의 (a)에 도시하는 환원성 가스 분사 노즐(66)과 마 찬가지로 복수의 가스 분사구(94A)가 형성되어 있고, 수용 영역(S)의 전체 영역을 향해서 수평 방향으로 H2 가스를 분사하도록 되어 있다.
일반적으로, 긴 분사 노즐에 다수의 가스 분사구를 배열시켜 설치하면, 이 분사 노즐 내의 가스 흐름의 상류측에 위치하는 가스 분사구 정도보다 다량의 가스가 분사되어 하류측에 위치하는 가스 분사구로부터의 가스 분사량은 적어지지만, 상기 제4 실시예의 경우에는 2개의 긴 환원성 가스 분사 노즐(92, 94)을 설치하여 각 노즐 내의 가스 흐름의 방향이 서로 상하 반대가 되도록 설정하고 있으므로, 수용 영역(S)의 어떤 위치에서도 대략 균등하게 H2 가스를 분사시켜 공급할 수 있다. 본 제4 실시예의 경우에는 막 두께의 면간 균일성은 ±1.5 ％로, 매우 양호한 결과를 얻을 수 있었다. 또한, 막 두께의 면내 균일성은 ±1 ％의 범위 내로 양호했다.
도2의 (e)는 제5 실시예의 장치예를 개략적으로 나타내는 도면이다. 본 제5 실시예의 경우에는 산화성 가스 분사 노즐(96)과 환원성 가스 분사 노즐(98)의 각 구조를 도2의 (a)에 나타내는 제1 실시예의 경우와는 전혀 반대로 설정하고 있다. 즉, 이 산화성 가스 분사 노즐(96)은 도2의 (a)에 나타내는 제1 실시예의 환원성 가스 분사 노즐(66)과 같은 구조의 노즐을 이용하고 있고, 등피치로 가스 분사구(96A)가 형성되어 있다. 상기 환원성 가스 분사 노즐(98)은 제1 실시예의 산화성 가스 분사 노즐(64)과 같은 구조의 노즐을 이용하고 있고, 선단부에 가스 분사구(98A)를 갖고 있다. 본 제5 실시예의 경우에는, 막 두께의 면간 균일성은 ±1.87 ％로, 특히 양호한 결과를 얻을 수 있었다. 단, 막 두께의 면내 균일성은 허용 범위 내이지만 ±2.58 ％ 정도까지 저하되고 있어 다른 제1 내지 제4 실시예와 비교하여 꽤 낮았다.
상기 실시예에 있어서는, 각 분사 노즐의 가스 분사구의 구경이 모두 동일한 경우를 예로 들어 설명하였지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어 1개의 분사 노즐에 그 길이 방향에 따라서 복수의 가스 분사구를 설치하는 경우에는 노즐 내의 가스 흐름의 상류측으로부터 하류측으로 감에 따라서 가스 분사구의 내경을 차례로 조금씩 커지도록 설정하고, 각 가스 분사구로부터 분사되는 가스 유량을 대략 균일화시키도록 해도 좋다.
또한, 상기 각 실시예에서는 산화성 가스로서 O2 가스를 이용하였지만 이에 한정되지 않고, N2O 가스, NO 가스, NO2 가스 등을 이용해도 좋다. 또한 상기 각 실시예에서는 환원성 가스로서 H2 가스를 이용하였지만 이에 한정되지 않고, NH3 가스나 CH4 가스나 HCl 가스를 이용해도 좋다.
또한, 본 발명은 피처리체로서는 반도체 웨이퍼에 한정되지 않고, LCD 기판, 유리 기판 등에도 적용할 수 있다.
본 발명에 따르면, 산화성 가스와 환원성 가스 중 적어도 어느 한 쪽의 가스를 피처리체가 수용된 수용 영역을 흐르는 가스 흐름 중 적어도 상류 영역과 하류 영역과 중류 영역에 분사하여 공급하도록 하였으므로, 형성되는 산화막의 막 두께 의 면간 균일성을 개선할 수 있다.

Claims (16)

  1. 삭제
  2. 소정의 피치로 배열된 복수매의 피처리체를 수용하는 진공화 가능하게 이루어진 처리 용기 내에 산화성 가스와 환원성 가스를 공급하여, 상기 양 가스를 반응시킴으로써 발생한 산소 활성종과 수산기 활성종을 주체로 하는 분위기 속에서 상기 피처리체의 표면을 산화하도록 한 피처리체의 산화 방법에 있어서,
    상기 산화성 가스와 환원성 가스 중 적어도 어느 한 쪽의 가스를 상기 피처리체가 수용된 수용 영역을 흐르는 가스 흐름 중 적어도 상류 영역과 하류 영역과 중류 영역으로 분사하여 공급하고,
    상기 산화성 가스는 상기 수용 영역을 흐르는 가스 흐름 중 상류 영역으로만 분사하여 공급되는 것을 특징으로 하는 피처리체의 산화 방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 소정의 피치로 복수매의 피처리체를 지지하는 지지 수단과,
    상기 피처리체에 산화 처리를 실시하기 위해 상기 지지 수단을 수용할 수 있는 동시에 진공화 가능하게 이루어진 소정 길이의 처리 용기와,
    상기 피처리체를 가열하기 위한 가열 수단과,
    상기 처리 용기 내의 분위기를 진공화하는 진공 배기계와,
    상기 처리 용기 내로 산화성 가스를 공급하는 산화성 가스 공급 수단과,
    상기 처리 용기 내로 환원성 가스를 공급하는 환원성 가스 공급 수단을 구비하고,
    상기 산화성 가스 공급 수단과 상기 환원성 가스 공급 수단 중 적어도 어느 한 쪽이 상기 피처리체가 배열된 수용 영역을 흐르는 가스 흐름 중 적어도 상류 영역과 하류 영역과 중류 영역에 가스 분사구를 갖고,
    상기 산화성 가스 공급 수단은 상기 수용 영역을 흐르는 가스 흐름 중 상류 영역에만 상기 가스 분사구가 형성된 산화성 가스 분사 노즐을 갖는 것을 특징으로 하는 피처리체의 산화 장치.
  6. 삭제
  7. 제5항에 있어서, 상기 환원성 가스 공급 수단은 상기 수용 영역에 따라서 연장되는 적어도 1개의 환원성 가스 분사 노즐을 갖고, 상기 환원성 가스 분사 노즐 전체적으로 적어도 상기 수용 영역을 흐르는 가스 흐름의 상류 영역과 하류 영역과 중류 영역에 상기 가스 분사구를 갖고,
    환원성 가스 공급 수단은 상기 수용 영역을 흐르는 가스 흐름 중 상류 영역에 가스 분사구가 형성된 제1 환원성 가스 분사 노즐과, 중류 영역과 하류 영역에 가스 분사구가 형성된 제2 환원성 가스 분사 노즐을 갖는 것을 특징으로 하는 피처리체의 산화 장치.
  8. 제5항에 있어서, 상기 환원성 가스 공급 수단은 상기 수용 영역에 따라서 연장되는 적어도 1개의 환원성 가스 분사 노즐을 갖고, 상기 환원성 가스 분사 노즐 전체적으로 적어도 상기 수용 영역을 흐르는 가스 흐름의 상류 영역과 하류 영역과 중류 영역에 상기 가스 분사구를 갖고,
    상기 환원성 가스 공급 수단은 상기 수용 영역을 흐르는 가스 흐름의 전체 영역에 걸쳐서 그 길이 방향에 따라서 소정의 피치로 복수의 가스 분사구가 형성된 환원성 가스 분사 노즐을 갖는 것을 특징으로 하는 피처리체의 산화 장치.
  9. 제5항에 있어서, 상기 환원성 가스 공급 수단은 상기 수용 영역에 따라서 연장되는 적어도 1개의 환원성 가스 분사 노즐을 갖고, 상기 환원성 가스 분사 노즐 전체적으로 적어도 상기 수용 영역을 흐르는 가스 흐름의 상류 영역과 하류 영역과 중류 영역에 상기 가스 분사구를 갖고,
    상기 환원성 가스 공급 수단은 상기 수용 영역에 따라서 가스 흐름의 상류 영역으로부터 하류 영역까지 연장되는 동시에 하류 영역에서 되접혀 상류 영역으로 연장되도록 성형되고, 상기 되접혀 연장되는 부분에 그 길이 방향에 따라서 소정의 피치로 복수의 가스 분사구가 형성된 환원성 가스 분사 노즐을 갖는 것을 특징으로 하는 피처리체의 산화 장치.
  10. 제5항에 있어서, 상기 환원성 가스 공급 수단은 상기 수용 영역에 따라서 연장되는 적어도 1개의 환원성 가스 분사 노즐을 갖고, 상기 환원성 가스 분사 노즐 전체적으로 적어도 상기 수용 영역을 흐르는 가스 흐름의 상류 영역과 하류 영역과 중류 영역에 상기 가스 분사구를 갖고,
    상기 환원성 가스 공급 수단은,
    상기 수용 영역을 흐르는 가스 흐름의 전체 영역에 걸쳐서 그 길이 방향에 따라서 소정의 피치로 복수의 가스 분사구가 형성된 환원성 가스 분사 노즐과,
    상기 수용 영역에 따라서 가스 흐름 중 상류 영역으로부터 하류 영역까지 연장되는 동시에 하류 영역으로 되접혀 상류 영역으로 연장되도록 성형되고, 상기 되접혀 연장되는 부분에 그 길이 방향에 따라서 소정의 피치로 복수의 가스 분사구가 형성된 환원성 가스 분사 노즐을 갖는 것을 특징으로 하는 피처리체의 산화 장치.
  11. 소정의 피치로 복수매의 피처리체를 지지하는 지지 수단과,
    상기 피처리체에 산화 처리를 실시하기 위해 상기 지지 수단을 수용할 수 있는 동시에 진공화 가능하게 이루어진 소정 길이의 처리 용기와,
    상기 피처리체를 가열하기 위한 가열 수단과,
    상기 처리 용기 내의 분위기를 진공화하는 진공 배기계와,
    상기 처리 용기 내로 산화성 가스를 공급하는 산화성 가스 공급 수단과,
    상기 처리 용기 내로 환원성 가스를 공급하는 환원성 가스 공급 수단을 구비하고,
    상기 산화성 가스 공급 수단과 상기 환원성 가스 공급 수단 중 적어도 어느 한 쪽이 상기 피처리체가 배열된 수용 영역을 흐르는 가스 흐름 중 적어도 상류 영역과 하류 영역과 중류 영역에 가스 분사구를 갖고,
    상기 환원성 가스 공급 수단은 상기 수용 영역을 흐르는 가스 흐름 중 상류 영역에만 상기 가스 분사구가 형성된 환원성 가스 분사 노즐을 갖는 것을 특징으로 하는 피처리체의 산화 장치.
  12. 제5항에 있어서, 상기 산화성 가스 공급 수단은 상기 수용 영역에 따라서 연장되는 적어도 1개의 산화성 가스 분사 노즐을 갖고, 상기 산화성 가스 분사 노즐 전체적으로 적어도 상기 수용 영역을 흐르는 가스 흐름의 상류 영역과 하류 영역과 중류 영역에 상기 가스 분사구를 갖는 것을 특징으로 하는 피처리체의 산화 장치.
  13. 제5항 또는 제11항에 있어서, 상기 산화성 가스는 O2와, N2O와, NO와, NO2와, O3로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 가스를 포함하고, 상기 환원성 가스는 H2와, NH3과, CH4와, HCl과, 중수소로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 피처리체의 산화 장치.
  14. 소정의 피치로 배열된 복수매의 피처리체를 수용하는 진공화 가능하게 이루어진 처리 용기 내에 산화성 가스와 환원성 가스를 공급하여, 상기 양 가스를 반응시킴으로써 발생한 산소 활성종과 수산기 활성종을 갖는 분위기 속에서 상기 피처리체의 표면을 산화할 때에,
    상기 산화성 가스와 환원성 가스 중 적어도 어느 한쪽의 가스를, 상기 피처리체가 수용된 수용 영역을 흐르는 가스 흐름 중 적어도 상류 영역과, 하류 영역과, 중류 영역으로 분사하여 공급하도록 한 단계를 갖도록 피처리체의 산화 장치를 제어하는 소프트웨어를 포함하는 것을 특징으로 하는 기록 매체.
  15. 제14항에 있어서, 상기 단계에서는, 상기 산화성 가스는 상기 수용 영역을 흐르는 가스 흐름 중 상류 영역에만 분사하여 공급되는 것을 특징으로 하는 기록 매체.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 단계에서는, 상기 산화성 가스는 O2와, N2O와, NO와, NO2와, O3로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 가스를 포함하고, 상기 환원성 가스는 H2와, NH3와, CH4와, HCl과, 중수소로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상의 가스를 포함하는 것을 특징으로 하는 기록 매체.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101201632B1 (ko) 2006-10-20 2012-11-14 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 반도체 처리용 산화 장치 및 방법과, 컴퓨터로 판독 가능한매체

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100706790B1 (ko) * 2005-12-01 2007-04-12 삼성전자주식회사 산화 처리 장치 및 방법
JP4899744B2 (ja) 2006-09-22 2012-03-21 東京エレクトロン株式会社 被処理体の酸化装置
JP5383332B2 (ja) * 2008-08-06 2014-01-08 株式会社日立国際電気 基板処理装置、基板処理方法及び半導体装置の製造方法
JP5665289B2 (ja) 2008-10-29 2015-02-04 株式会社日立国際電気 半導体装置の製造方法、基板処理方法および基板処理装置
CN104520975B (zh) * 2012-07-30 2018-07-31 株式会社日立国际电气 衬底处理装置及半导体器件的制造方法
JP6320824B2 (ja) * 2014-03-31 2018-05-09 株式会社東芝 ガス供給管、およびガス処理装置
JP6435967B2 (ja) * 2015-03-31 2018-12-12 東京エレクトロン株式会社 縦型熱処理装置
KR101878465B1 (ko) * 2016-07-12 2018-07-13 기초과학연구원 단결정 금속포일, 및 이의 제조방법
JP2019186335A (ja) * 2018-04-06 2019-10-24 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置と基板処理方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010100932A (ko) * 2000-05-02 2001-11-14 히가시 데쓰로 산화방법 및 산화시스템
KR100360401B1 (ko) * 2000-03-17 2002-11-13 삼성전자 주식회사 슬릿형 공정가스 인입부와 다공구조의 폐가스 배출부를포함하는 공정튜브 및 반도체 소자 제조장치

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS571232A (en) 1980-06-04 1982-01-06 Mitsubishi Electric Corp Oxide film forming device
JP2902012B2 (ja) 1989-10-27 1999-06-07 国際電気株式会社 低圧酸化装置
JPH0418727A (ja) 1990-05-11 1992-01-22 Kokusai Electric Co Ltd 縦型拡散装置
US6037273A (en) * 1997-07-11 2000-03-14 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for insitu vapor generation
JP3436256B2 (ja) 2000-05-02 2003-08-11 東京エレクトロン株式会社 被処理体の酸化方法及び酸化装置
US6869892B1 (en) * 2004-01-30 2005-03-22 Tokyo Electron Limited Method of oxidizing work pieces and oxidation system

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100360401B1 (ko) * 2000-03-17 2002-11-13 삼성전자 주식회사 슬릿형 공정가스 인입부와 다공구조의 폐가스 배출부를포함하는 공정튜브 및 반도체 소자 제조장치
KR20010100932A (ko) * 2000-05-02 2001-11-14 히가시 데쓰로 산화방법 및 산화시스템

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101201632B1 (ko) 2006-10-20 2012-11-14 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 반도체 처리용 산화 장치 및 방법과, 컴퓨터로 판독 가능한매체

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