TWI490967B - 基板處理裝置、半導體裝置的製造方法及基板處理方法 - Google Patents

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Masanao Fukuda
Takafumi Sasaki
Kazuhiro Yuasa
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Hitachi Int Electric Inc
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Description

基板處理裝置、半導體裝置的製造方法及基板處理方法
本發明係關於一種具有處理基板之基板處理裝置及使用該基板處理裝置處理基板的步驟之半導體裝置的製造方法，特別是關於一種具有氧化處理基板表面之氧化裝置，及使用該氧化裝置氧化處理基板的步驟之IC等半導體裝置的製造方法。
第1圖顯示作為先前基板處理裝置的半導體裝置(device)之製造裝置(半導體製造裝置)的全體圖。先前裝置包括搭載晶圓盒的盒儲存器1’、舟皿(boat)3’、在搭載於盒儲存器1’的晶圓盒與舟皿3’之間進行晶圓移載之晶圓移載機構(移載機)2’、將舟皿3’挿入熱處理爐5’內及抽出之舟皿升降機構(boat elevator)4’、及具備加熱機構(heater)之熱處理爐5’。
為了說明先前技術，舉具有如第2圖之構造的半導體製造裝置之熱處理爐5’為例。第2圖所示之裝置包括支持100～150片程度的層積晶圓6’的舟皿3’、主噴嘴7’、多層配置的副噴嘴8’、加熱器9’、反應管10’、及氣體排氣口11’。由主噴嘴7’所構成的氣體供給部亦可如第3圖所示，如噴淋板12’般地構成。在此裝置方面，在例如850～950℃程度的溫度、0.5Torr(67Pa)程度的低壓環境下，自主噴嘴7’供給數千sccm的O2 氣體與比其少的流量，例如數百sccm的H2 氣體，並以遍及層積晶圓全體均勻成膜的目的，同時自副噴嘴8’輔助供給較小流量的H2 氣體，藉此在矽晶圓等晶圓6’形成作為氧化膜的氧化矽膜。
氧化膜的成長需要O2 ，但已知在50Pa程度的低壓環境下，若是O2 單一成分的原料氣體，則氧化膜的成長速度極慢，在其中添加H2 氣體，藉此氧化膜的成長速度變快(例如參閱專利文獻1)。此外，若是H2 單一成分，則無法形成氧化膜。即，氧化膜成長若要總括地掌握，則要取決於O2 和H2 雙方的濃度(或者流量、或者分壓)。
【先前技術文獻】 【專利文獻】
【專利文獻1】國際公開WO2005/020309小冊子
第4圖顯示先前裝置之最具特徵性的膜厚分布。此係在前述壓力、溫度帶下，只自主噴嘴7’為原料氣體，供給數千sccm的O2 氣體與數百sccm的H2 氣體時形成於晶圓上的氧化膜的膜厚分布。依據第4圖之曲線圖，從上層(Top)到下層(Bottom)，形成於晶圓上的氧化膜之膜厚變薄。如同本申請人在特願2008-133772號之已申請之說明書中所記載，為中間生成物的原子狀氧O有助於氧化膜成長。自主噴嘴7’給的O2 氣體與H2 氣體在上層的區域暫時達到接近化學平衡的狀態，其後在將各中間生成物的莫耳分數保持於一定的狀態下，呈現在晶圓周邊部與反應管內壁之間流下的舉動。此時，原料氣體與中間生成物的混合氣體受到流動阻力，所以上層的混合氣體密度變高，下層的混合氣體密度變低，隨此原子狀氧O的莫耳密度在上下層變化，而在上下層形成於晶圓上的氧化膜之膜厚產生差異。此外，原子狀氧O在晶圓上在使氧化膜成長之際被消耗，所以從上層到下層原子狀氧O不足，產生如第4圖所示的膜厚差異。將此等現象稱為加載(loading)效應，即使是具有如第3圖所示的噴淋板12’的構造，亦同樣產生。在先前構造方面，為了消除此加載效應，將H2 氣體供給用副噴嘴8’配置成多層(在第2、3圖的情況為4層)，對於各個副噴嘴8’，經由獨立控制的質流控制器(mass flow controller)供給適量的H2 氣體，修正晶圓面間的膜厚均勻性。
為了製造IC，要在晶圓上製成積體電路圖案，但已知用於使形成於晶圓上的氧化膜成長為相同膜厚的氣體流量(原子狀氧O的量)會因該電路圖案而不同。若以在空(bare)晶圓上形成氧化膜的情況為基準來考量，則特別是在如第5圖所示的STI等雕刻深的附帶圖案之晶圓的情況，Si露出的表面積比空晶圓高達幾十倍，故會因膜成長而消耗許多原料氣體(原子狀氧O)。反之，在如第6圖所示之部分以氧化膜覆蓋之晶圓的情況，膜成長所需的氣體流量(原子狀氧O的量)比空晶圓少。如此，取決於晶圓上所施加的電路圖案，使形成於晶圓上的氧化膜成為相同膜厚所需的原料氣體(原子狀氧O)的消耗量不同。因此，自在晶圓層積方向用於使形成於晶圓上的氧化膜之膜厚均勻的副噴嘴8’供給的H2 氣體流量會變化(將此稱為「加載效應的電路圖案依存性」)。第7圖之(a)顯示裝填有如第6圖之原料氣體消耗少的晶圓的情況之形成於晶圓上的氧化膜之膜厚分布，第7圖(b)顯示裝填有空晶圓的情況之形成於晶圓上的氧化膜之膜厚分布，第7圖(c)顯示裝填有如第5圖之原料氣體消耗多的晶圓的情況之形成於晶圓上的氧化膜之膜厚分布。如此，加載效應隨著晶圓表面的電路圖案而變化，因此對於各個自最適合的副噴嘴8’供給的H2 氣體的流量分配不同。
對於此加載效應，本申請人活用在特願2008-133772號之已申請之說明書中所記載的用於均勻成膜的原料氣體的最適合流量算出工具，在必要最小限度(1～2次)的測試成膜中，算出自最適合的副噴嘴8’供給的H2 氣體的流量，可修正形成於晶圓上的氧化膜之膜厚的面間均勻性。
先前構造的情況係橫過晶圓的氣流幾乎不存在，因此有助於成膜的氣體(原子狀氧O)只以從晶圓周邊部朝向晶圓中央部的濃度擴散而滲入晶圓間的構造，故在膜厚之面內均勻性有極限(在大部分的處理晶圓，膜厚成為硏鉢傾向的面內分布)。第8圖顯示以空晶圓實驗的副噴嘴位置與形成於晶圓上的氧化膜之膜厚圖。據此，形成於晶圓上的氧化膜之膜厚在圖中記載為sub-nozzle的副噴嘴存在的場所以外，一樣成為中央凹的分布，因此認為其原因係在此區域中，晶圓表面上的原子狀氧O消耗與從晶圓周邊部向中央部的濃度擴散是支配性的。依據第8圖之膜厚圖，副噴嘴不存在的場所的膜厚之面內均勻性成為中央凹的分布。副噴嘴存在的場所的膜厚之面內均勻性可減輕少許中央凹分布。
就加以說明，對於此現象係使用第9圖所示的二維軸對稱計算區域，以處理溫度(處理室內溫度)900℃、處理壓力(處理室內壓力)0.5Torr程度、O2 ：H2 =15：1時的基本反應為基礎而進行之CFD解析(熱流體解析)。再者，作為處理晶圓，設想空晶圓。此外，CFD解析係使用通用熱流體解析工具來進行。計算模式之詳細說明，本申請人在特願2008-133772號之已申請之說明書中所記載。第10圖顯示對於第9圖之計算條件的穩定計算結果(處理室內的原子狀氧O的莫耳密度分布)。依據第10圖所示之O濃度分布，得知於穩定狀態中，在晶圓半徑方向上產生濃度差異，在此狀態下成為穩定。形成於晶圓上的氧化膜之膜厚面內分布直接取決於O濃度，故在晶圓半徑方向上當然產生膜厚差異，第10圖的情況，顯示除了上層的晶圓之外，在其他全部的晶圓，所形成的氧化膜之膜厚面內分布成為中央凹(硏鉢)分布。
第11圖顯示自副噴嘴供給H2 時的O濃度分布(處理室內的原子狀氧O的莫耳密度分布)。由於是二維軸對稱系列，所以未正確再現三維噴嘴的形狀，但0.5Torr程度之擴散支配的低壓場緣故的流動成為某種程度忽視之定性結果。據此，定性顯示在圖中記載為Nozzle的追加有H2 中途供給噴嘴(副噴嘴)的場所，晶圓面內的O濃度分布成為中央凸分布，此外在副噴嘴不存在的場所，晶圓面內的O濃度分布成為中央凹分布。此等計算結果雖然與實驗結果不完全一致，但定性傾向(在副噴嘴不存在的場所為中央凹分布，在副噴嘴附近為中央凹分布減輕)卻充分一致。就計算結果與實驗結果不完全一致的理由而言，被認為是在計算上簡易地假設實際上複雜反應原理的表面反應及在計算上未考慮三維的流動(二維軸對象系列計算)等。
再者，例如如第5圖所示的STI等雕刻深的附帶圖案之晶圓的情況，如前所述，比空晶圓消耗更多的原料氣體(原子狀氧O)，故在副噴嘴不存在的場所的膜厚面內分布之中央凹分布成為更顯著。即，要在STI等雕刻深的附帶圖案之晶圓處理時得到平坦的膜厚面內均勻性，期望在空晶圓處理時積極地將膜厚面內分布形成為中央凸分布的構造。作為避免此現象所造成之膜厚面內均勻性的惡化(膜厚面內分布之中央凹分布)的手段，有晶圓層積間距的擴大或晶圓處理時反應室內的低壓化，但晶圓層積間距的擴大會降低量產能力，反應室內的低壓化會使全體的氧化率顯著降低。
本發明之主要目的在於提供一種可維持膜厚之面間均勻性，並且抑制膜厚之面內分布成為中央凹之分布，使膜厚之面內均勻性提高之具有基板處理裝置及使用該基板處理裝置處理基板的步驟之半導體裝置的製造方法。
依據本發明之一形態，可提供一種基板處理裝置，其係具有：反應管，其係處理複數片基板；加熱器，其係加熱前述反應管內；保持器，其係在前述反應管內使前述複數片基板排列而加以保持；第一噴嘴，其係配置於與排列前述複數片基板之基板排列區域對應之區域，自該區域之複數處向前述反應管內供給含氫氣體；第二噴嘴，其係配置於與前述基板排列區域對應之區域，自該區域之複數處向前述反應管內供給含氧氣體；排氣口，其係將前述反應管內排氣；及壓力控制器，其係以前述反應管內的壓力成為低於大氣壓的壓力之方式加以控制；前述第一噴嘴上設有複數個第一氣體噴出孔，前述第二噴嘴上以至少與前述複數片基板之一片一片對應之方式，設有至少與前述複數片基板之片數同數之第二氣體噴出孔。
依據本發明之其他形態，可提供一種半導體裝置的製造方法，其係具有以下步驟；將複數片基板搬入反應管內之步驟；在使前述反應管內的壓力低於大氣壓的狀態下，經由第一噴嘴供給含氫氣體至已加熱狀態之前述反應管內，該第一噴嘴係配置於與排列前述複數片基板之基板排列區域對應之區域，並經由第二噴嘴供給含氧氣體，該第二噴嘴係配置於與前述基板排列區域對應之區域，以處理前述複數片基板之步驟；及將已處理之前述複數片基板自前述反應管內搬出之步驟；在處理前述基板之步驟中，自與前述基板排列區域對應之區域之複數處，使前述含氫氣體通過設置於前述第一噴嘴之複數個第一氣體噴出孔，供給至前述反應管內，並自與前述基板排列區域對應之區域之複數處，使前述含氧氣體通過以至少與前述複數片基板之一片一片對應之方式所設置於至少與前述複數片基板之片數同數之前述第二噴嘴之第二氣體噴出孔，供給至前述反應管內。
依據本發明，可提供一種可維持膜厚之面間均勻性，並且抑制膜厚之面內分布成為中央凹之分布，使膜厚之面內均勻性提高之具有基板處理裝置及使用該基板處理裝置處理基板的步驟之半導體裝置的製造方法。
發明者等發現，若自設於反應管內側面之副噴嘴不但供給H2 氣體，並且亦供給O2 氣體，即自與排列複數片晶圓的晶圓排列區域對應的區域之複數處不但供給H2 氣體，並且亦供給O2 氣體，則可抑制原子狀氧O濃度在晶圓邊緣部變高，並且以使原子狀氧O在晶圓中央部產生較多之方式來控制反應，防止圖案晶圓的顯著膜厚面內分布之中央凹分布(面內均勻性惡化)。以下，參閱附圖說明本發明之第一實施形態。
(第一實施形態)
參閱第12圖，說明本發明之第一實施形態之作為基板處理裝置的批次(batch)式縱型半導體製造裝置(氧化裝置)。第12圖係例示關於第一實施形態的熱處理爐(氧化爐)結構之剖面概略圖。第12圖中顯示晶圓最大裝載數為例如120片時的基板處理裝置之熱處理爐5的裝置結構例。
如第12圖所示，關於本實施形態的基板處理裝置之熱處理爐5具有作為加熱源的電阻加熱加熱器9。加熱器9為圓筒形狀，藉由支持於作為保持板的加熱器基座(未圖示)而被垂直安裝著。在加熱器9的內側，與加熱器9同心圓狀地配設有反應管10。在反應管10內形成處理基板的處理室(反應室)4，構成搬入作為基板保持器的舟皿3。舟皿3係在大致水平狀態下，以間隙(基板間距間隔)保持作為複數片基板的矽晶圓等晶圓6成複數層之方式而構成。在以下的說明中，將舟皿3內的最上層的晶圓支持位置表示為#120，將最下層的晶圓支持位置表示為#1。此外，將自舟皿3內的最下層保持於第n層的支持位置的晶圓6表示為晶圓#n。
反應管10的下方為插入舟皿3而開放著。反應管10的開放部分以由密封蓋13所密閉之方式構成。在密封蓋13上設有自下方支持舟皿3的隔熱蓋12。隔熱蓋12經由設置成實通密封蓋13的旋轉軸(未圖示)，安裝於旋轉機構14上。旋轉機構14以經由旋轉軸使隔熱蓋12、舟皿3旋轉而使支持於舟皿3的晶圓6旋轉之方式構成。
反應管10的頂壁上安裝有噴淋板12，利用反應管10之頂壁與噴淋板12，形成作為混合空間的緩衝室12a。在反應管10的上部，以與緩衝室12a內連通之方式連接有自處理室4內的上方對於晶圓6供給作為含氧氣體的氧(O2 )氣體的氧供給噴嘴7a、及自處理室4內的上方對於晶圓6供給作為含氫氣體的氫(H2 )氣體的氫供給噴嘴7b。氧供給噴嘴7a的氣體噴射口朝向下方，以自處理室4內的上方向下方(沿著晶圓的裝載方向)噴射氧氣體之方式構成。氫供給噴嘴7b的氣體噴射口朝向下方，以自處理室4內的上方向下方(沿著晶圓的裝載方向)噴射氫氣體之方式構成。自氧供給噴嘴7a供給的O2 氣體與自氫供給噴嘴7b供給的H2 氣體一旦在緩衝室12a內混合，就會經由噴淋板12供給至處理室4內。利用氧供給噴嘴7a與氫供給噴嘴7b構成主噴嘴7。此外，利用噴淋板12構成自排列複數片晶圓6的晶圓排列區域之一端側向他端側噴淋狀供給O2 氣體與H2 氣體的氣體供給口。
氧供給噴嘴7a上連接有作為氧氣體供給線的氧供給管70a。氧供給管70a上自上游側起依序設有氧氣體供給源(未圖示)、開關閥93a、作為流量控制手段(流量控制器)的質流控制器(mass flow controller MFC)92a、及開關閥91a。此外，氫供給噴嘴7b上連接有作為氫氣體供給線的氫供給管70b。氫供給管70b上自上游側起依序設有氫氣體供給源(未圖示)、開關閥93b、作為流量控制機構(流量控制器)的質流控制器(MFC)92b、及開關閥91b。
在反應管10的側方下部，以貫通反應管10的側壁之方式連接有自處理室4內的側方對於晶圓6供給作為含氫氣體的氫(H2 )氣體的氫供給噴嘴8b。氫供給噴嘴8b配置於與晶圓排列區域對應的區域，即在反應管10內與晶圓排列區域對向且包圍晶圓排列區域的圓筒狀區域。氫供給噴嘴8b係由長度不同的複數支(在本實施形態為4支)L字型的噴嘴所構成，各個在反應管10內沿著反應管10的側壁之內壁而豎立。構成氫供給噴嘴8b的複數支噴嘴係長度對於晶圓排列方向分別不同，H2 氣體自與晶圓排列區域對應的區域之複數處(在本實施形態為7處)供給反應管10內，可調節晶圓排列方向(垂直方向)的反應室4內的氫濃度。再者，氫供給噴嘴8b沿著內壁設於比晶圓6更靠近反應管10的側壁之內壁之側。利用氫供給噴嘴8b構成氫用副噴嘴。此外，利用氫供給噴嘴8b構成第一噴嘴。
構成氫供給噴嘴8b的複數支噴嘴的前端上面分別閉塞，在各噴嘴前端部側面設有至少1個氣體噴出孔。在第12圖中，自氫供給噴嘴8b向晶圓6側延伸的箭頭表示來自各氣體噴出孔的H2 氣體的噴出方向，各箭頭的根部分表示各氣體噴出孔。即，氣體噴出孔朝向晶圓側，以自處理室4內之側方在水平方向(在沿著晶圓主面的方向)朝向晶圓6噴出H2 氣體之方式構成。再者，本實施形態的情況，在最長的噴嘴、第二長的噴嘴及第三長的噴嘴上分別設有2個氣體噴出孔，在最短的噴嘴上設有1個氣體噴出孔。此等複數(在本實施形態為7個)氣體噴出孔分別設置成等間隔。再者，最長的噴嘴的下部氣體噴出孔設於最長的噴嘴的上部氣體噴出孔與第二長的噴嘴的上部氣體噴出孔之中間位置。此外，第二長的噴嘴的下部氣體噴出孔設於第二長的噴嘴的上部氣體噴出孔與第三長的噴嘴的上部氣體噴出孔之中間位置。此外，第三長的噴嘴的下部氣體噴出孔設於第三長的噴嘴的上部氣體噴出孔與最短的噴嘴的氣體噴出孔之中間位置。藉由如此設置氣體噴出孔，可在晶圓排列方向供給被細緻控制的H2 氣體，並可細緻調節氫濃度。利用此等氣體噴出孔構成第一氣體噴出孔。
氫供給噴嘴8b上連接有作為氫氣體供給線的氫供給管80b。氫供給管80b係由複數支(在本實施形態為4支)配管所構成，連接於各個構成氫供給噴嘴8b的複數支噴嘴。氫供給管80b上自上游側起依序設有氫氣體供給源(未圖示)、開關閥96b、作為流量控制機構(流量控制器)的質流控制器(MFC)95b、及開關閥94b。再者，開關閥96b、質流控制器95b及開關閥94b設於各個構成氫供給管80b的複數支配管上，可在構成氫供給噴嘴8b的複數支的各個噴嘴獨立控制H2 氣體的流量。
在反應管10的側方下部，以貫通反應管10的側壁之方式連接有自處理室4內的側方對於晶圓6供給作為含氧氣體的氧(O2 )氣體的氧供給噴嘴8a。氧供給噴嘴8a配置於與晶圓排列區域對應的區域，即在反應管10內與晶圓排列區域對向且包圍晶圓排列區域的圓筒狀區域。氧供給噴嘴8a係由長度不同的複數支(在本實施形態為4支)L字型的噴嘴所構成，各個在反應管10內沿著反應管10的側壁之內壁而豎立。構成氧供給噴嘴8a的複數支噴嘴係長度對於晶圓排列方向分別不同，O2 氣體自與晶圓排列區域對應的區域之複數處(在本實施形態為7處)供給至反應管10內，可調節晶圓排列方向(垂直方向)的反應室4內的氧濃度。再者，氧供給噴嘴8a沿著內壁設於比晶圓6更靠近反應管10的側壁之內壁之側。利用氧供給噴嘴8a構成氧用副噴嘴。此外，利用氧供給噴嘴8a構成第二噴嘴。
構成氧供給噴嘴8a的複數支噴嘴的前端上面分別閉塞，在各噴嘴前端部側面設有至少1個氣體噴出孔。在第12圖中，自氧供給噴嘴8a向晶圓6側延伸的箭頭表示來自各氣體噴出孔的O2 氣體的噴出方向，各箭頭的根部分表示各氣體噴出孔。即，氣體噴出孔朝向晶圓側，以自處理室4內之側方在水平方向(在沿著晶圓主面的方向)朝向晶圓6噴出O2 氣體之方式構成。再者，本實施形態的情況，在最長的噴嘴、第二長的噴嘴及第三長的噴嘴上分別設有2個氣體噴出孔，在最短的噴嘴上設有1個氣體噴出孔。此等複數(在本實施形態為7個)氣體噴出孔分別設置成等間隔。再者，最長的噴嘴的下部氣體噴出孔設於最長的噴嘴的上部氣體噴出孔與第二長的噴嘴的上部氣體噴出孔之中間位置。此外，第二長的噴嘴的下部氣體噴出孔設於第二長的噴嘴的上部氣體噴出孔與第三長的噴嘴的上部氣體噴出孔之中間位置。此外，第三長的噴嘴的下部氣體噴出孔設於第三長的噴嘴的上部氣體噴出孔與最短的噴嘴的氣體噴出孔之中間位置。藉由如此設置氣體噴出孔，可在晶圓排列方向供給被細緻控制的O2 氣體，並可細緻調節氧濃度。利用此等氣體噴出孔構成第二氣體噴出孔。
氧供給噴嘴8a上連接有作為氧氣體供給線的氧供給管80a。氧供給管80a係由複數支(在本實施形態為4支)配管所構成，連接於各個構成氧供給噴嘴8a的複數支噴嘴。氧供給管80a上自上游側起依序設有氧氣體供給源(未圖示)、開關閥96a、作為流量控制機構(流量控制器)的質流控制器(MFC)95a、及開關閥94a。再者，開關閥96a、質流控制器95a及開關閥94a設於各個構成氧供給管80a的複數支配管上，可在構成氧供給噴嘴8a的複數支的各個噴嘴獨立控制O2 氣體的流量。
主要利用氧供給噴嘴7a、氧供給管70a、開關閥91a、質流控制器92a、開關閥93a構成主要氧氣體供給系統，主要利用氧供給噴嘴8a、氧供給管80a、開關閥94a、質流控制器95a、開關閥96a構成輔助氧氣體供給系統，利用主要氧氣體供給系統與輔助氧氣體供給系統構成氧氣體供給系統。
此外，主要利用氫供給噴嘴7b、氫供給管70b、開關閥91b、質流控制器92b、開關閥93b構成主要氫氣體供給系統，主要利用氫供給噴嘴8b、氫供給管80b、開關閥94b、質流控制器95b、開關閥96b構成輔助氫氣體供給系統，利用主要氫氣體供給系統與輔助氫氣體供給系統構成氫氣體供給系統。
再者，氧氣體供給系統、氫氣體供給系統上連接有氮氣體供給系統(未圖示)，氮氣體供給系統係以可將作為非活性氣體的氮(N2 )氣體經由氧供給管70a、80a、氫供給管70b、80b供給至處理室1內之方式構成。氮氣體供給系統主要係由氮供給管(未圖示)、開關閥(未圖示)、質流控制器(未圖示)所構成。
在反應管10的側方下部設有將處理室內排氣的氣體排氣口11。氣體排氣口11上連接有作為氣體排氣線的氣體排氣管50。氣體排氣管50上自上游側起依序設有作為壓力調整手段(壓力控制器)的APＣ(Auto Pressure Controller；自動壓力控制器)51、及作為排氣機構(排氣裝置)的真空泵52。主要利用氣體排氣口11、氣體排氣管50、APC51、真空泵52構成排氣系統。
電阻加熱加熱器9、質流控制器92a、92b、95a、95b、開關閥91a、91b、93a、93b、94a、94b、96a、96b、APC51、真空泵52、及旋轉機構14等基板處理裝置的各部分連接於作為控制機構(控制部)的控制器100，控制器100係以控制基板處理裝置各部分動作之方式構成。控制器100係由作為具備CPU、記憶體、HDD等記憶裝置、FPD等顯示裝置、鍵盤或滑鼠等輸入裝置的電腦所構成。
其次，使用上述氧化裝置之氧化爐，作為半導體裝置之製造步驟之一步驟，就對作為基板的晶圓施行氧化處理的方法進行說明。再者，在以下的說明中，構成氧化裝置的各部分的動作係由控制器100所控制。
利用基板移載機將1批次部分(例如120片)的晶圓6移載(晶圓裝填)到舟皿3上，就將裝填有複數片晶圓6的舟皿3搬入(舟皿裝入)由加熱器9所維持加熱狀態的熱處理爐5之處理室4內，利用密封蓋13密閉反應管10內。其次，利用真空泵52將反應管10內抽真空，利用APC51以反應管10內壓力(爐內壓力)成為低於大氣壓的預定處理壓力之方式加以控制。利用旋轉機構14使舟皿3以預定的旋轉速度旋轉。此外，使處理室4內溫度(爐內溫度)升溫，以爐內溫度成為預定的處理溫度之方式加以控制。
其後，自氧供給噴嘴7a、氫供給噴嘴7b向處理室4內分別供給O2 氣體、H2 氣體。即，打開開關閥91a、93a，將由質流控制器92a所流量控制的O2 氣體經由氧供給管70a，自氧供給噴嘴7a供給至處理室4內。此外，打開開關閥91b、93b，將由質流控制器92b所流量控制的H2 氣體經由氫供給管70b，自氫供給噴嘴7b供給至處理室4內。自氧供給噴嘴7a供給的O2 氣體與自氫供給噴嘴7b供給的H2 氣體在緩衝室12a內一旦被混合之後，就經由噴淋板12噴淋狀供給至處理室4內。
此時，自氧供給噴嘴8a、氫供給噴嘴8b亦將O2 氣體、H2 氣體分別供給至處理室4內。即，打開開關閥94a、96a，將由質流控制器95a所流量控制的O2 氣體經由氧供給管80a，自氧供給噴嘴8a供給至處理室4內。此外，打開開關閥94b、96b，將由質流控制器95b所流量控制的H2 氣體經由氫供給管80b，自氫供給噴嘴8b供給至處理室4內。自氧供給噴嘴8a供給的O2 氣體與自氫供給噴嘴8b供給的H2 氣體，係自與晶圓排列區域對應的區域之複數處供給至處理室4內。
如此，O2 氣體與H2 氣體自處理室4內的晶圓排列區域之一端側供給，並自處理室4內的與晶圓排列區域對應的區域之複數處亦供給。供給至處理室4內的O2 氣體與H2 氣體在處理室4內流下而自設於晶圓排列區域之他端側的氣體排氣口11排氣。
此時，O2 氣體與H2 氣體在由加熱器5所加熱的減壓處理室4內反應，藉此產生H、O、OH等中間生成物。如同本申請人在特願2008-133772號之已申請之說明書中所記載，此等中間生成物之中，直接有助於氧化膜形成的代表性中間生成物為原子狀氧O，H、OH等中間生成物不直接參與關於氧化膜成長的表面反應。即，O2 氣體與H2 氣體反應而產生的中間生成物之中，原子狀氧O起作用作為反應種子(氧化種子)，藉此對晶圓6施行氧化處理，在晶圓6表面形成作為氧化膜的氧化矽膜(SiO2 膜)。
作為此時的處理條件(氧化處理條件)，可例示：處理溫度(處理室內溫度)：500～1000℃、處理壓力(處理室內壓力)：1～1000Pa、自主噴嘴供給的氧氣體供給流量：2000～4000sccm、自主噴嘴供給的氫氣體供給流量：0～500sccm、自副噴嘴供給的氧氣體供給流量(合計流量)：1000～3000sccm、自副噴嘴供給的氫氣體供給流量(合計流量)：1500~2000sccm；藉由將各個處理條件以各個範圍內的某值維持於一定，對晶圓6進行氧化處理。
晶圓6的氧化處理結束，就關閉開關閥91a、91b、93a、93b、94a、94b、96a、96b，停止對處理室4內的O2 氣體、H2 氣體的供給，藉由對反應管10內進行抽真空或非活性氣體的清除等，以去除反應管10內的殘留氣體。其後，使爐內壓力回到大氣壓，將爐內溫度降到預定溫度後，自處理室4內搬出(舟皿卸載)支持已處理晶圓6的舟皿3，使舟皿3在預定位置等待到支持於舟皿3的全部已處理晶圓6變冷。保持於使其等待的舟皿3的已處理晶圓6被冷卻到預定溫度，就利用基板移載機回收(晶圓卸下)已處理晶圓6。如此一來，對晶圓6施行氧化處理的一連串處理結束。
以下，使用第13圖~第15圖就本發明之作用進行說明。對於以下情況加以思考：自為修正形成於晶圓上的氧化膜之膜厚的面間均勻性而設的氫用副噴嘴(氫供給噴嘴8b)的氣體噴出孔附近，與H2 氣體一起供給某流量(數百sccm程度)的O2 氣體。再者，處理條件係以處理溫度為850~950℃、以處理壓力為0.5Torr程度、以自主噴嘴供給的H2 氣體的流量為數百sccm、以自主噴嘴供給的O2 氣體的流量為數千sccm、以自副噴嘴供給的H2 氣體的流量為約1500sccm。
第13圖係解析該種狀況的氣體及在晶圓表面的反應舉動的結果(處理室內的原子狀氧O的莫耳密度分布)。依據此結果，在供給有H2 氣體、O2 氣體的附近，原子狀氧O的分壓局部降低。然而，隨著H2 氣體、O2 氣體以濃度擴散滲入至晶圓中心部，進行生成原子狀氧O的反應，隨著往晶圓中心部去，原子狀氧O的濃度逐漸增加。如上所述，形成於晶圓表面的氧化膜之膜厚取決於氣相中的原子狀氧O濃度，故可使供給有H2 氣體、O2 氣體附近的形成於晶圓表面的氧化膜之膜厚面內分布成為中央凸分布(空晶圓處理時)。
再者，此效果不限於供給有H2 氣體、O2 氣體的附近，比供給點上游側、下游側亦產生。特別是在下游側，影響範圍廣大，在上述處理條件下，效果達到150mm程度下方(下游)。即，若以間距150mm程度設置H2 氣體、O2 氣體的任意量供給點(氣體噴出孔)，則可對於全部晶圓排列區域，使形成於晶圓表面的氧化膜之膜厚面內分布成為中央凸型分布(空晶圓處理時)。例如設想以間距10mm程度層積100～150片晶圓的縱型爐，則H2 氣體、O2 氣體的供給點(氣體噴出孔)需要6～10處。即，需要將氫用副噴嘴的氣體噴出孔、氧用副噴嘴的氣體噴出孔分別以間距150mm程度設置於6～10處。再者，若是第12圖的氧化爐，則將氫用副噴嘴的氣體噴出孔、氧用副噴嘴的氣體噴出孔分別以間距150mm程度設置於7處。
第14圖係以上述處理條件就晶圓面間、面內的原子狀氧O濃度進行解析的結果。圖中菱形的點(◇)係中途僅供給H2 氣體，進行形成於晶圓上的氧化膜之膜厚的面間均勻性修正的條件。圖中四角的點(□)係中途僅供給H2 氣體，於膜厚面間均勻性修正的條件(菱形的點(◇)的條件)在圖中以虛線顯示的位置再追加O2 氣體的條件。如上所述，藉由追加O2 氣體，而有形成於晶圓上的氧化膜之膜厚面內分布的中央凸分布的程度的增加(圖中A部)。另一方面，在追加有O2 氣體的附近，產生膜厚降低(圖中B部)現象，使形成於晶圓上的氧化膜之膜厚的面間均勻性惡化。
使用第15圖說明避免此問題的手段。圖中四角的點(□)係與第14圖之四角的點(□)相同條件(中途僅供給H2 氣體，將於膜厚面間均勻性修正的條件再追加O2 氣體的條件)。圖中三角的點(△)係於四角的點(□)的條件下再追加在圖中以虛線顯示的位置將H2 氣體(使H2 氣體流量增加)的條件。藉由在追加有O2 氣體之處再追加H2 氣體(使H2 氣體流量增加)，可使因O2 氣體追加而產生有膜厚降低之處的膜厚增加(圖中C部)。此外，在膜厚面內均勻性方面，藉由再追加H2 氣體(使H2 氣體流量增加)，亦可使膜厚面內分布的中央凸型分布的程度更增加。
上述藉由O2 氣體追加的膜厚面內均勻性控制效果(膜厚面內分布的中央凸分布程度增加效果)、藉由H2 氣體追加的膜厚增加效果及膜厚面內均勻性控制效果(膜厚面內分布的更加中央凸分布程度增加效果)係以供給有氣體之點為中心而起作用。要有效組合此等效果，最好自大致同樣的高度供給O2 氣體與H2 氣體。即，最好調合H2 氣體的供給點(氣體噴出孔)與O2 氣體的供給點(氣體噴出孔)之高度。再者，第12圖的氧化爐係將於氫用副噴嘴(氫供給噴嘴8b)所設的複數氣體噴出孔與於氧用副噴嘴(氧供給噴嘴8a)所設的各個複數氣體噴出孔設於相同高度。即，設於氫供給噴嘴8b的氣體噴出孔之孔數、排列間距與設於氧供給噴嘴8a的氣體噴出孔之孔數、排列間距相等，設於氫供給噴嘴8b的各個氣體噴出孔以與設於氧供給噴嘴8a的各個氣體噴出孔分別以一對一對應之方式，分別設於同一高度。藉此，可維持膜厚面間均勻性，並可控制膜厚面內均勻性(可使膜厚面內分布積極地中央凸分布化)，可防止處理STI等雕刻深的附帶圖案之晶圓(原子狀氧O消耗大的晶圓)時產生的膜厚面內分布之顯著中央凹分布。
以下，使用第16圖、第17圖，就O2 氣體追加的膜厚面內均勻性控制作用、H2 氣體追加的膜厚增加作用詳細進行說明。
第16圖係圖解式地顯示自氫用副噴嘴(氫供給噴嘴8b)、氧用副噴嘴(氧供給噴嘴8a)分別供給H2 氣體、O2 氣體時供給點附近的原子狀氧O濃度分布之圖。再者，在第16、17圖中，氫用副噴嘴(氫供給噴嘴8b)與氧用副噴嘴(氧供給噴嘴8a)重疊顯示，統一兩噴嘴而顯示作為副噴嘴8。處理室壓力係0.5Torr程度，為一定，故在H2 氣體、O2 氣體的供給點附近，原子狀氧O的濃度(分壓)因稀釋效果而降低。因此，與先前技術之無來自副噴嘴之氣體供給的區域的舉動(如第10圖所示，來自在晶圓邊緣部與反應管內壁間流下的主流的濃度擴散和因晶圓表面上的原子狀氧O消耗而到晶圓中央部原子狀氧O濃度降低)相反，成為在晶圓邊緣部原子狀氧O濃度變低，到晶圓中央部因稀釋效果漸薄與原子狀氧O生成反應的進行而原子狀氧O的濃度變高的傾向。最後，在此現象上加上為了晶圓表面上的膜成長的原子狀氧O消耗之狀態下保持平衡。
第17圖係模式顯示無來自副噴嘴之氣體供給的情況(無噴嘴)、自副噴嘴只供給H2 氣體的情況(自噴嘴只供給H2 )、自副噴嘴供給H2 氣體、O2 氣體的情況(自噴嘴供給O2 、H2 (對b增量))的(設想空晶圓的成膜處理)晶圓表面上的原子狀氧O莫耳密度、膜厚圖(剖面圖)之圖。無來自副噴嘴之氣體供給的情況，如前所述，來自晶圓外周部的濃度擴散是支配性的，並且因晶圓表面的原子狀氧O消耗而原子狀氧O濃度在晶圓外周部變高，到晶圓中心部變低。晶圓面內的膜厚分布成為如(a)所示的中央凹型分布。自副噴嘴只供給H2 氣體的情況，在供給點附近追加有H2 氣體的部分，原子狀氧O的濃度(分壓)降低，在晶圓外周部可抑制原子狀氧O濃度變高。關於晶圓中心部原子狀氧O的生成反應進行(H2 氣體追加的效果)，原子狀氧O濃度隨著往晶圓中心部而變高。晶圓面內的膜厚分布成為如(b)所示的中央凸分布。藉由副噴嘴供給H2 氣體、O2 氣體的情況，在供給點附近追加有H2 氣體、O2 氣體的部分，原子狀氧O的濃度(分壓)更加降低，在晶圓外周部可更加抑制原子狀氧O濃度變高。此外，到晶圓中心部，與只供給H2 氣體時同樣，原子狀氧O的生成反應進行(H2 氣體追加的效果)，原子狀氧O濃度隨著往晶圓中心部去而變高。再者，為了修正因O2 氣體追加而產生的膜厚降低，供給較多H2 氣體，故到晶圓中心部生成的原子狀氧O之量比只供給H2 氣體時變多。結果，可比只供給H2 氣體時更增強中央凸分布的程度。即，可以說膜厚分布的控制範圍比只供給H2 氣體時更寬廣。
由以上，藉由中途供給H2 氣體、O2 氣體，可維持形成於層積晶圓上的氧化膜之膜厚的面間均勻性，並防止處理STI等雕刻深的附帶圖案之晶圓(原子狀氧O消耗大的晶圓)時產生的顯著中央凹分布，並改善(控制)膜厚的面內均勻性。
再者，在上述實施形態中，自副噴嘴供給的O2 氣體主要起稀釋供給點附近的原子狀氧O濃度的作用。因此，代替自副噴嘴供給O2 氣體，而供給不對晶圓處理有影響的非活性氣體(例如N2 、He、Ne、Ar、Xe等)，亦可得到同樣的效果。即，亦可自構成主噴嘴的氧供給噴嘴7a、氫供給噴嘴7b分別供給O2 氣體、H2 氣體，自氫用副噴嘴(氫供給噴嘴8b)供給H2 氣體，自氧用副噴嘴(氧供給噴嘴8a)供給非活性氣體。
此外，在上述實施形態中，就使用氧氣體作為含氧氣體的情況、就使用氫氣體作為含氫氣體的情況進行了說明，而作為含氧氣體，可使用選自由氧(O2 )氣體及一氧化二氮(N2 O)氣體組成之群中的至少一個氣體，作為含氫氣體，可使用選自由氫(H2 )氣體、氨(NH3 )氣體及甲烷(CH4 )氣體組成之群中的至少一個氣體。
(第二實施形態)
其次，就本發明之第二實施形態進行說明。
在上述第一實施形態中，就利用長度不同的複數支噴嘴(多噴嘴)構成氧用副噴嘴(氧供給噴嘴8a)之例進行了說明，但氧供給噴嘴8a亦可利用具有複數氣體噴出孔的單一噴嘴(多孔噴嘴)構成。以下，作為第二實施形態，將就利用單一多孔噴嘴構成氧用副噴嘴之例進行說明。
參閱第18圖，說明本發明之第二實施形態之作為基板處理裝置的批次式縱型半導體製造裝置(氧化裝置)。第18圖係例示關於第二實施形態的熱處理爐(氧化爐)結構之剖面概略圖。
本實施形態的氧化爐(第18圖)與第一實施形態的氧化爐(第12圖)不同的只是包含氧供給噴嘴8a的輔助氧氣體供給系統的結構。其他的結構與第一實施形態同樣。本實施形態的輔助氧氣體供給系統主要藉由：設有複數個氣體噴出孔的一支氧供給噴嘴8a；連接於氧供給噴嘴8a並由一支配管構成的氧供給管80a；及設於氧供給管80a的開關閥94a、質流控制器95a、開關閥96a所構成。在第18圖中，自氧供給噴嘴8a向晶圓6側延伸的箭頭表示來自各氣體噴出孔的O2 氣體的噴出方向，各箭頭的根部分表示各氣體噴出孔。再者，在本實施形態中，設於氧供給噴嘴8a的複數個氣體噴出孔與設於氫供給噴嘴8b的複數個氣體噴出孔分別設置於相同高度之點，或設於氧供給噴嘴8a的氣體噴出孔的數量與設於氫供給噴嘴8b的氣體噴出孔的數量相同(7個)之點等和第一實施形態同樣。再者，在第18圖中，在與以第12圖說明的要素實質上相同的要素附上相同符號，省略其說明。
在本實施形態中，利用由長度不同的複數支噴嘴構成的氫供給噴嘴8b構成第一噴嘴，利用設於此氫供給噴嘴8b的複數個氣體噴出孔構成第一氣體噴出孔。此外，利用由一支多孔噴嘴構成的氧供給噴嘴8a構成第二噴嘴，利用設於此氧供給噴嘴8a的複數個氣體噴出孔構成第二氣體噴出孔。在本實施形態中，亦可利用直徑相等的複數個孔構成氣體噴出孔，但亦可利用直徑不同的複數個孔構成氣體噴出孔，以便均等流量的O2 氣體(稀釋氣體)自各氣體噴出孔噴出。
依據本實施形態，除了可得到與第一實施形態同樣的作用效果之外，並可使裝置構造簡化、降低成本。
(第三實施形態)
其次，就本發明之第三實施形態進行說明。
在上述第一實施形態及第二實施形態之氧化爐方面，係使設於氧用副噴嘴(氧供給噴嘴8a)的氣體噴出孔的排列間距大於晶圓排列間距(例如設為150mm間距程度)，並使O2 氣體噴出孔(供給方向)朝向晶圓，但此情況，發明者等發現，如第19圖所示，因O2 氣體流動(慣性)之影響而在O2 氣體供給點附近，有膜厚面內分布極端地中央凸化的情況。即，發現在O2 氣體供給點附近與其以外的區域，有膜厚面內分布改善(中央凸化)效果上之差異的情況產生。並且，對此發現，將設於氧用副噴嘴(氧供給噴嘴8a)的氣體噴出孔以至少與複數片處理晶圓之一片一片對應之方式，設置至少與處理晶圓之片數同數，藉此可防止局部膜厚面內分布傾向變化(中央凸化)，並以原子狀氧O在處理晶圓中央部產生更多之方式控制反應，可使膜厚面內均勻性提高。再者，在本說明書中，為了方便起見，將作為處理對象的製品基板的製品晶圓只稱為晶圓或處理晶圓。在本實施形態中亦同樣，所謂晶圓或處理晶圓，意味著製品晶圓。以下，作為第三實施形態，將就將氧用副噴嘴之氣體噴出孔以至少與複數片處理晶圓(製品晶圓)之一片一片對應之方式，設置至少與處理晶圓(製品晶圓)之片數同數之例進行說明。
參閱第20圖，說明本發明之第三實施形態之作為基板處理裝置的批次式縱型半導體製造裝置(氧化裝置)。第20圖係例示關於第三實施形態的熱處理爐(氧化爐)結構之剖面概略圖。
本實施形態的氧化爐(第20圖)與第二實施形態的氧化爐(第18圖)不同的只是氧供給噴嘴8a的結構。其他的結構與第二實施形態同樣。本實施形態的氧供給噴嘴8a係由具有複數個氣體噴出孔的單一噴嘴(多孔噴嘴)所構成，沿著反應管10的側壁之內壁豎立至達到最上層的處理晶圓。即，氧供給噴嘴8a遍及晶圓排列區域整個區域而豎立。在第20圖中，自氧供給噴嘴8a向晶圓6側延伸的箭頭表示來自各氣體噴出孔的O2 氣體的噴出方向，各箭頭的根部分表示各氣體噴出孔。即，在氧供給噴嘴8a上，為了可對全部處理晶圓之一片一片均等供給O2 氣體，而以至少與複數片處理晶圓之一片一片對應之方式，設有至少與處理晶圓之片數同數的氣體噴出孔。例如處理晶圓之片數為120片的情況，氣體噴出孔以至少與各處理晶圓對應之方式設置至少120個。此外，例如在處理晶圓的上方及下方排列側假晶圓(dummy wafer)，上部假晶圓、處理晶圓、下部假晶圓之片數分別為10片、100片、10片的情況，氣體噴出孔以至少與100片處理晶圓各自對應之方式設置至少100個。再者，氣體噴出孔除了以與各處理晶圓對應之方式設置與處理晶圓同數之外，並設於不與處理晶圓對應之處，即與晶圓排列區域以外的區域對應的區域亦可。例如亦可設於與排列上述側假晶圓的假晶圓排列區域對應的區域，或比其更上方或下方的區域。再者，將氣體噴出孔設於與假晶圓排列區域對應的區域的情況，最好以至少與和處理晶圓鄰接的部分的假晶圓之一片一片對應之方式，設置與該等假晶圓之片數同數的氣體噴出孔。如此一來，可使和處理晶圓鄰接的部分的往假晶圓的O2 氣體的流動與往處理晶圓的O2 氣體的流動同樣，可不擾亂假晶圓附近的往處理晶圓的氣體的流動。為了均等流量的O2 氣體對於各處理晶圓噴出，氣體噴出孔由較小的孔構成。氧供給噴嘴8a係由例如φ10～20mm程度之管上與全部處理晶圓片數同數設置φ0.5～1mm程度之孔而成的多孔噴嘴所構成。再者，氧供給噴嘴8a可對於全部處理晶圓均等供給O2 氣體即可，亦可如第一實施形態，利用長度不同的複數支噴嘴構成。再者，在第20圖中，在與以第12圖、第18圖說明的要素實質上相同的要素附上相同符號，省略其說明。
在本實施形態中，利用由長度不同的複數支噴嘴構成的氫供給噴嘴8b構成第一噴嘴，利用設於此氫供給噴嘴8b的複數個氣體噴出孔構成第一氣體噴出孔。此外，利用由一支多孔噴嘴構成的氧供給噴嘴8a構成第二噴嘴，利用此氧供給噴嘴8a上以至少與複數片處理晶圓之一片一片對應之方式，設有至少與處理晶圓之片數同數的複數個氣體噴出孔構成第二氣體噴出孔。
再者，在本實施形態中，設於氧供給噴嘴8a的氣體噴出孔的排列間距設定成與晶圓的排列間距相等。此外，設於氧供給噴嘴8a的各氣體噴出孔和與各氣體噴出孔對應的各晶圓的晶圓排列方向上的各距離設定成相等。此外，設於氫供給噴嘴8b的氣體噴出孔的孔數設定成少於設於氧供給噴嘴8a的氣體噴出孔的孔數。
作為使用本實施形態之氧化爐時的處理條件(氧化處理條件)，可例示：處理溫度(處理室內溫度)：500～1000℃、處理壓力(處理室內壓力)：1～1000Pa、自主噴嘴供給的氧氣體供給流量：0～2000sccm、自主噴嘴供給的氫氣體供給流量：0～500sccm、自副噴嘴供給的氧氣體供給流量：3000～5000sccm、自副噴嘴供給的氫氣體供給流量(合計流量)：1500～2000sccm；藉由將各個處理條件以各個範圍內的某值維持於一定，對晶圓6進行氧化處理。再者，雖然以自主噴嘴供給的氧氣體供給流量及氫氣體供給流量的下限值為0sccm，但此表示不用主噴嘴而只用副噴嘴進行氧化處理的情況。在本實施形態中，亦可如此只用副噴嘴進行氧化處理。
以下，使用第21圖～第23圖就本實施形態的作用進行說明。
首先，使用第21圖、第22圖就追加O2 氣體的膜厚面內均勻性控制作用進行說明。第21圖、第22圖係模示顯示自氧用副噴嘴(氧供給噴嘴8a)供給O2 氣體時的供給點附近的原子狀氧O濃度分布之圖。在第21圖、第22圖中，自氧供給噴嘴8a向晶圓6側延伸的空白箭頭表示來自氣體噴出孔的O2 氣體的噴出方向，箭頭的根部分表示氣體噴出孔。反應室內壓力係0.5Torr程度，為一定，故在O2 氣體的供給點附近，原子狀氧O的濃度(分壓)因稀釋效果而降低。因此，與先前技術之無來自副噴嘴之氣體供給的區域的舉動(來自在晶圓邊緣部與反應管內壁間流下的主流的濃度擴散和因晶圓表面上的原子狀氧O消耗而到晶圓中央部原子狀氧O濃度降低)相反，在晶圓邊緣部原子狀氧O濃度變低，關於晶圓中央部因稀釋效果漸薄時，藉由原子狀氧O生成反應的進行而使原子狀氧O的濃度有變高的傾向。最後，在此現象上供晶圓表面上的膜成長用的原子狀氧O之消耗的增加狀態下保持平衡。
在第一實施形態及第二實施形態之氧化爐方面，因O2 氣體供給點數少(例如對於晶圓15片1處)，而使因O2 氣體噴出時的流動(慣性)之影響在供給部附近，稀釋效果明顯起作用，有O濃度降低的情況。此情況，如第21圖所示，各晶圓6上的原子狀氧O的面內濃度分布會各晶圓不同。結果，有使膜厚面內分布傾向局部變化(中央凸化)的情況。對此，在本實施形態中，將O2 氣體供給點以至少與複數片處理晶圓之一個一個對應之方式，設置至少與處理晶圓同數。即，在本實施形態中，對於全部處理晶圓設置O2 氣體供給點，自該處對於各處理晶圓均等供給O2 氣體，所以如第22圖所示，各晶圓6上的原子狀氧O的面內濃度分布分別相等，可防止因上述O2 氣體噴出時的流動(慣性)影響所造成的局部膜厚面內分布傾向的變化，並可均等改善全部處理晶圓的膜厚面內分布(緩和膜厚分布成為硏鉢分布)。
對此，使O2 氣體供給點稍微少於處理晶圓片數的情況(例如處理晶圓片數為120片的情況，以O2 氣體供給點為115處的情況)，O2 氣體供給點成為不以與一個一個處理晶圓對應之方式構成。此情況，產生O2 氣體不對於各處理晶圓均等供給的部分，有時會產生處理晶圓上的原子狀氧O的面內濃度分布在各處理晶圓不同的部分，有大量產生上述現象(O2 氣體噴出時的流動(慣性)影響所造成的局部膜厚面內分布傾向的變化)，使全體的處理品質降低的情況。
此外，在本實施形態中，使O2 氣體供給點與對應的處理晶圓的高度方向的距離全體相等。即，在本實施形態中，使O2 氣體供給孔的高度方向間距與處理晶圓的層積間距相同，所以使O2 氣體供給點與對應的處理晶圓的位置關係經常成為一定。因此，第22圖所示的O濃度的波紋形狀在全部處理晶圓上成為相同，可均等改善全部處理晶圓的面內均勻性。
對此，O2 氣體供給點與對應的處理晶圓的高度方向的距離在各處不相等(偏差)的情況，即O2 氣體供給點與對應的處理晶圓的位置關係不是一定的情況，O濃度的波紋形狀因處理晶圓而異，膜厚面內均勻性改善效果產生偏差。
第23圖顯示使用本實施形態之氧化爐，在以處理溫度為900℃程度、以處理壓力為0.5Torr程度、以自主噴嘴供給的H2 氣體的流量為數百sccm、以自主噴嘴供給的O2 氣體的流量為數千sccm、以自副噴嘴供給的H2 氣體的合計流量為約1500sccm的處理條件下，自副噴嘴供給流量約5000sccm的O2 氣體時的膜厚面內分布結果(對於全部晶圓中途供給O2 )。第23圖中，為了比較，亦一起顯示第19圖的膜厚面內均勻性的實驗結果(O2 無中途供給、有中途供給)。由第23圖得知，藉由對於全部處理晶圓均等供給O2 氣體，可防止局部膜厚面內分布傾向的變化，並可均等改善全部處理晶圓的膜厚面內分布。由以上，藉由對於各個全部處理晶圓均等中途供給O2 氣體，可維持膜厚的面間均勻性，並且均等緩和全部處理晶圓的膜厚面內分布的硏鉢化傾向。
再者，在本實施形態中，關於H2 氣體供給點(噴出孔)，未使排列間距大於晶圓排列間距及O2 氣體供給點的排列間距(例如150mm間距程度)，且以與複數片處理晶圓之一個一個對應之方式，設置與處理晶圓同數。即，在本實施形態中，使H2 氣體供給點的數量少於處理晶圓片數及O2 氣體供給點的數量。例如處理晶圓片數為120片的情況，O2 氣體供給點以至少與各處理晶圓對應之方式，設置至少120個，對此H2 氣體供給點設置例如7個(對於晶圓15片1處)。如此，無需將H2 氣體供給點設置與處理晶圓同數係依據以下理由。即，H2 氣體與O2 氣體相比，分子直徑較小，在0.5Torr程度的環境中，擴散速度大，故對於各處理晶圓，即使不設置供給點，亦充分擴散。因此，關於H2 氣體，有無供給點帶給膜厚面內均勻性的影響小，要滿足現狀必需的處理品質，用少於全部處理晶圓片數的供給點，可以說足夠。再者，在本實施形態中，雖然使氫供給噴嘴8b的高度低於氧供給噴嘴8a的高度，但亦可與氧供給噴嘴8a形成相同高度。即，亦可與氧供給噴嘴8a同樣，將氫供給噴嘴8b豎立至達到最上層的晶圓的高度。
再者，本實施形態的情況，如上所述，亦可不用主噴嘴，而只用副噴嘴進行氧化處理。即，不自主噴嘴7(氧供給噴嘴7a、氫供給噴嘴7b)供給O2 氣體、H2 氣體，而只自副噴嘴(氧供給噴嘴8a、氫供給噴嘴8b)供給O2 氣體、H2 氣體，亦可進行氧化處理。此情況，亦可自主噴嘴7供給N2 氣體等非活性氣體。如此一來，可微調處理室內上部的H2 氣體或O2 氣體或原子狀氧O的濃度。此外，亦可形成非活性氣體的氣幕，並且亦可抑制H2 氣體或O2 氣體或原子狀氧O向處理室內上部的不需要擴散。
此外，本實施形態的情況，即使自主噴嘴供給O2 氣體、H2 氣體的任一方，亦可進行氧化處理。即，即使不自作為主噴嘴的氧供給噴嘴7a供給O2 氣體，而自作為主噴嘴的氫供給噴嘴7b供給H2 氣體，自副噴嘴(氧供給噴嘴8a、氫供給噴嘴8b)供給O2 氣體、H2 氣體，亦可進行氧化處理。此情況，可微調處理室內上部的H2 氣體濃度，並可微調晶圓排列區域上部的形成於處理晶圓上的氧化膜之膜厚。此外，即使不自作為主噴嘴的氫供給噴嘴7b供給H2 氣體，而自作為主噴嘴的氧供給噴嘴7a供給O2 氣體，自副噴嘴(氧供給噴嘴8a、氫供給噴嘴8b)供給O2 氣體、H2 氣體，亦可進行氧化處理。此情況，可微調處理室上部的O2 氣體濃度，並可微調晶圓排列區域上部的形成於處理晶圓上的氧化膜之膜厚。
(第四實施形態)
其次，就本發明之第四實施形態進行說明。
在上述第三實施形態之氧化爐方面，係就使設於氫用副噴嘴(氫供給噴嘴8b)的氣體噴出孔的排列間距大於晶圓排列間距及O2 氣體噴出孔的排列間距(例如設為150mm間距程度)之例進行了說明。即，就使H2 氣體噴出孔的數量少於處理晶圓片數及O2 氣體噴出孔的數量之例進行了說明。如此，即使不將H2 氣體噴出孔設置與處理晶圓同數，亦可充分滿足現狀必需的處理品質已如上所述。然而，發現與O2 氣體噴出孔同樣，將H2 氣體噴出孔以至少與複數片處理晶圓之一個一個對應之方式，設置至少與處理晶圓同數，藉此可實現更加良好的膜厚面內、面間均勻性。以下，作為第四實施形態，與氧用副噴嘴的氣體噴出孔同樣，將氫用副噴嘴的氣體噴出孔以至少與複數片處理晶圓之一個一個對應之方式，設置至少與處理晶圓同數之例進行說明。
參閱第24圖，說明本發明之第四實施形態之作為基板處理裝置的批次式縱型半導體製造裝置(氧化裝置)。第24圖係例示關於第四實施形態的熱處理爐(氧化爐)結構之剖面概略圖。
本實施形態的氧化爐(第24圖)與第三實施形態的氧化爐(第20圖)不同的只是氫供給噴嘴8b的結構。其他的結構與第三實施形態同樣。本實施形態的氫供給噴嘴8b係由長度不同的複數支(4支)噴嘴所構成，最長的噴嘴係沿著反應管10的側壁之內壁豎立至達到最上層的處理晶圓。即，氫供給噴嘴8b遍及晶圓排列區域整個區域而豎立。在氫供給噴嘴8b上，為了可對全部處理晶圓之一片一片均等供給H2 氣體，而以至少與複數片處理晶圓之一片一片對應之方式，設有至少與處理晶圓之片數同數的氣體噴出孔。例如處理晶圓之片數為120片的情況，H2 氣體噴出孔以與各處理晶圓對應之方式設置至少120個。此情況，在構成氫供給噴嘴8b的各個複數支(4支)噴嘴上要設置30個H2 氣體噴出孔。再者，H2 氣體噴出孔除了以與各處理晶圓對應之方式設置與處理晶圓同數之外，並設置於不與處理晶圓對應之處，即與晶圓排列區域以外的區域對應的區域亦可。氣體噴出孔係由較小之孔所構成，以便使均等流量的H2 氣體對於各處理晶圓噴出。氫供給噴嘴8b係由例如φ10～20mm程度的複數支(4支)管上與全部處理晶圓片數同數設置φ0.5～1mm程度之孔而成的複數支(4支)多孔噴嘴所構成。再者，氫供給噴嘴8b可對於全部處理晶圓均等供給H2 氣體即可，亦可利用單一多孔噴嘴構成。再者，在第24圖中，在與以第12圖、第18圖、第20圖說明的要素實質上相同的要素附上相同符號，省略其說明。
在本實施形態中，利用由長度不同的複數支噴嘴構成的氫供給噴嘴8b構成第一噴嘴，利用以至少與複數片處理晶圓之一片一片對應之方式，設置至少與處理晶圓之片數同數的氫供給噴嘴8b的氣體噴出孔來構成第一氣體噴出孔。此外，利用由一支多孔噴嘴構成的氧供給噴嘴8a構成第二噴嘴，利用以至少與複數片處理晶圓之一片一片對應之方式，設置於至少與處理晶圓之片數同數的氧供給噴嘴8a的氣體噴出孔來構成第二氣體噴出孔。即，在本實施形態中，將氫供給噴嘴8b的氣體噴出孔與氧供給噴嘴8a的氣體噴出孔之兩方以至少與複數片處理晶圓之一片一片對應之方式，設置至少與處理晶圓之片數同數。
再者，在本實施形態中，設於氫供給噴嘴8b的氣體噴出孔的排列間距設定成與晶圓的排列間距相等，並且亦與設於氧供給噴嘴8a的氣體噴出孔的排列間距相等。此外，設於氫供給噴嘴8b的各氣體噴出孔和與各氣體噴出孔對應的各處理晶圓的晶圓排列方向上的各距離設定成相等。再者，設於氧供給噴嘴8a的各氣體噴出孔和與各氣體噴出孔對應的各處理晶圓的晶圓排列方向上的各距離亦設定成相等。此外，設於氫供給噴嘴8b的氣體噴出孔的孔數與設於氧供給噴嘴8a的氣體噴出孔的孔數相等，設於氫供給噴嘴8b的各個氣體噴出孔與設於氧供給噴嘴8a的各個氣體噴出孔，設定成以一對一對應。再者，設於氫供給噴嘴8b的複數個氣體噴出孔與設於氧供給噴嘴8a的複數個氣體噴出孔係各自設置於相同高度。
依據本實施形態，因自在於同樣位置關係的各供給點，對於全部處理晶圓供給H2 氣體與O2 氣體兩方的氣體，故可消除在第三實施形態因產生H2 氣體供給點的有無而產生濃度差(對膜厚面內均勻性的影響小)，並可實現更加良好的膜厚面內、面間均勻性。再者，雖然上述第三實施形態的氧化爐亦可充分滿足現狀必需的處理品質，但依據本實施形態，可實現更加良好的膜厚面內、面間均勻性。
再者，本實施形態的情況，與第三實施形態同樣，亦可不用主噴嘴，而只用副噴嘴進行氧化處理。即，即使不自主噴嘴7(氧供給噴嘴7a、氫供給噴嘴7b)供給O2 氣體、H2 氣體，而只自副噴嘴(氧供給噴嘴8a、氫供給噴嘴8b)供給O2 氣體、H2 氣體，亦可進行氧化處理。
此外，本實施形態的情況，與第三實施形態同樣，即使自主噴嘴供給O2 氣體、H2 氣體之任一者，亦可進行氧化處理。即，即使不自作為主噴嘴的氧供給噴嘴7a供給O2 氣體，而自作為主噴嘴的氫供給噴嘴7b供給H2 氣體，自副噴嘴(氧供給噴嘴8a、氫供給噴嘴8b)供給O2 氣體、H2 氣體，亦可進行氧化處理。此外，即使不自作為主噴嘴的氫供給噴嘴7b供給H2 氣體，而自作為主噴嘴的氧供給噴嘴7a供給O2 氣體，自副噴嘴(氧供給噴嘴8a、氫供給噴嘴8b)供給O2 氣體、H2 氣體，亦可進行氧化處理。
包括說明書、申請專利範圍、圖式及摘要的2008年5月22日提出的日本國專利申請2008-13372號、及2009年3月26日提出的國際專利申請PCT/JP2009/056107號的揭示內容全部照樣引用，編入此處。
＜本發明之較佳形態＞
以下，就本發明之較佳形態進行附記。
依據本發明之一形態，可提供一種基板處理裝置，其係具有：反應管，其係處理複數片基板；加熱器，其係加熱前述反應管內；保持器，其係在前述反應管內使前述複數片基板排列而加以保持；第一噴嘴，其係配置於與排列前述複數片基板之基板排列區域對應之區域，自該區域之複數處向前述反應管內供給含氫氣體；第二噴嘴，其係配置於與前述基板排列區域對應之區域，自該區域之複數處向前述反應管內供給含氧氣體；排氣口，其係將前述反應管內排氣；及壓力控制器，其係以前述反應管內的壓力成為低於大氣壓的壓力之方式加以控制；前述第一噴嘴上設有複數個第一氣體噴出孔；前述第二噴嘴上以至少與前述複數片基板之一片一片對應之方式，設有至少與前述複數片基板之片數同數之第二氣體噴出孔。
最好前述第二氣體噴出孔係以對於前述複數片基板之一片一片噴出均等流量之含氧氣體之方式構成。
此外，最好前述第二氣體噴出孔係以各個前述第二氣體噴出孔和與各個前述第二氣體噴出孔對應之各基板的基板排列方向上各個距離相等之方式構成。
此外，最好前述第二氣體噴出孔係以前述第二氣體噴出孔之排列間距與基板之排列間距相等之方式構成。
此外，最好前述第一氣體噴出孔係以前述第一氣體噴出孔之孔數少於前述第二氣體噴出孔之孔數之方式構成。
此外，最好前述第一氣體噴出孔係以至少與前述複數片基板之一片一片對應之方式，設置至少與前述複數片基板之片數同數。
此外，最好前述第一氣體噴出孔係以前述第一氣體噴出孔之排列間距與基板之排列間距相等之方式構成。
此外，最好前述第一氣體噴出孔係以各個前述第一氣體噴出孔和與各個前述第一氣體噴出孔對應之各基板的基板排列方向上的各距離相等之方式構成。
此外，最好前述第一氣體噴出孔係以前述第一氣體噴出孔之孔數與前述第二氣體噴出孔之孔數相等之方式構成。
此外，最好前述第一氣體噴出孔與前述第二氣體噴出孔係以前述第一氣體噴出孔之各個以一對一與前述第二氣體噴出孔之各個對應之方式構成。
依據本發明之其他形態，可提供一種基板處理裝置的製造方法，其係具有以下步驟：將複數片基板搬入反應管內之步驟；在使前述反應管內的壓力低於大氣壓的狀態下，經由第一噴嘴供給含氫氣體至已被加熱狀態之前述反應管內，該第一噴嘴係配置於與排列前述複數片基板之基板排列區域對應之區域，並經由第二噴嘴供給含氧氣體，該第二噴嘴係配置於與前述基板排列區域對應之區域，以處理前述複數片基板之步驟；及將已處理之前述複數片基板自前述反應管內搬出之步驟；在處理前述基板之步驟中，自與前述基板排列區域對應之區域之複數處，使前述含氫氣體通過設置於前述第一噴嘴之複數個第一氣體噴出孔，供給至前述反應管內，並自與前述基板排列區域對應之區域之複數處，使前述含氧氣體通過以至少與前述複數片基板之一片一片對應之方式所設置於至少與前述複數片基板之片數同數之前述第二噴嘴之第二氣體噴出孔，供給至前述反應管內。
3．．．舟皿
4．．．處理室(反應室)
5．．．熱處理爐(氧化爐)
6．．．晶圓
8a．．．氧供給噴嘴
8b．．．氫供給噴嘴
9．．．電阻加熱加熱器
10．．．反應管
11．．．排氣口
第1圖係顯示半導體製造裝置的全體圖之斜視透視圖。
第2圖係顯示半導體製造裝置的熱處理爐結構之剖面概略圖。
第3圖係顯示半導體製造裝置的熱處理爐其他結構之剖面概略圖。
第4圖係顯示產生加載效應時的膜厚分布之曲線圖。
第5圖係形成有STI等圖案的晶圓之剖面概略圖。
第6圖係表面以氧化膜部分地覆蓋的晶圓之剖面概略圖。
第7圖係顯示加載效應的圖案依存性之膜厚分布圖。
第8圖係顯示膜厚圖與副噴嘴位置的關係之圖。
第9圖係顯示以CFD解析考慮的計算區域之圖。
第10圖係顯示作為CFD解析結果的原子狀氧濃度分布(無來自副噴嘴的氣體供給)之圖。
第11圖係顯示作為CFD解析結果的原子狀氧濃度分布(自副噴嘴供給H2 氣體)之圖。
第12圖係顯示關於本發明之第一實施形態的熱處理爐結構之剖面概略圖。
第13圖係顯示作為CFD解析結果的原子狀氧濃度分布(自副噴嘴供給H2 氣體、O2 氣體)之圖。
第14圖係顯示就晶圓面間、面內的原子狀氧O濃度進行解析的結果之圖，並且係顯示原子狀氧O濃度的面間均勻性、面內均勻性(自副噴嘴供給H2 氣體、O2 氣體)之圖。
第15圖係顯示就晶圓面間、面內的原子狀氧O濃度進行解析的結果之圖，並且係顯示原子狀氧O濃度的面間均勻性、面內均勻性(自副噴嘴供給H2 氣體、O2 氣體+增加H2 氣體)之圖。
第16圖係模式顯示副噴嘴的H2 氣體、O2 氣體供給點附近的原子狀氧O濃度分布之圖。
第17圖係模式顯示晶圓表面上的原子狀氧O莫耳密度與膜厚剖面圖之圖。
第18圖係顯示關於本發明之第二實施形態的熱處理爐結構之剖面概略圖。
第19圖係顯示使O2 氣體供給點的排列間距大於晶圓排列間距(以O2 氣體供給點為7處)而進行氧化處理時的膜厚面內均勻性實驗結果之圖。
第20圖係顯示關於本發明之第三實施形態的熱處理爐結構之剖面概略圖。
第21圖係模式顯示使O2 氣體供給點的排列間距大於晶圓排列間距時的副噴嘴的O2 氣體供給點附近的原子狀氧O濃度分布之圖。
第22圖係模式顯示將O2 氣體供給點以與複數片晶圓之一個一個對應之方式，設有與晶圓同數時的副噴嘴的O2 氣體供給點附近的原子狀氧O濃度分布之圖。
第23圖係顯示將O2 氣體供給點以與複數片晶圓之一個一個對應之方式，設有與晶圓同數時的膜厚面內均勻性實驗結果之圖。
第24圖係顯示關於本發明之第四實施形態的熱處理爐結構之剖面概略圖。

Claims (8)

  1. 一種基板處理裝置，其具有：反應管，其係處理複數片基板；加熱器，其係加熱前述反應管內；保持器，其係在前述反應管內使前述複數片基板排列而加以保持；含氫氣體供給系統，其係包含配置於與排列前述複數片基板之基板排列區域對應之區域，自該區域之複數處向前述反應管內供給含氫氣體之第一噴嘴；含氧氣體供給系統，其係包含配置於與前述基板排列區域對應之區域，自該區域之複數處向前述反應管內供給含氧氣體之第二噴嘴；供給口，其係由前述反應管的頂部向前述反應管內供給含氫氣體、含氧氣體及非活性氣體之中至少任一者；排氣口，其係使前述反應管內排氣；及壓力控制器，其係以使前述反應管內的壓力成為低於大氣壓的壓力之方式加以控制；在前述第一噴嘴上以未與前述複數片基板之一片一片對應之方式，設置複數個第一氣體噴出孔；在前述第二噴嘴上以至少與前述複數片基板之一片一片對應之方式，設置至少與前述複數片基板之片數同數量之第二氣體噴出孔；在前述供給口上連接前述含氫氣體供給系統、前述含氧氣體供給系統、及非活性氣體供給系統；前述排氣口係設置於比前述第一氣體噴出孔及前述第 二氣體噴出孔更下方處；在容納前述複數片基板且經加熱之低於大氣壓的壓力下之前述反應管內，進一步具有控制部，其係以透過前述第一噴嘴供給前述含氫氣體，同時透過前述第二噴嘴供給前述含氧氣體，並且透過前述供給口不供給前述含氧氣體而供給前述含氫氣體、或不供給前述含氫氣體而供給前述含氧氣體、或不供給前述含氧氣體及前述含氫氣體而供給前述非活性氣體，藉此使前述含氫氣體與前述含氧氣體在前述反應管內進行反應而生成反應種，以利用此反應種對前述複數片基板進行氧化處理之方式控制前述加熱器、前述含氫氣體供給系統、前述含氧氣體供給系統、前述非活性氣體供給系統及前述壓力控制器的方式所構成。
  2. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中前述控制部係以在容納前述複數片基板且在低於大氣壓的壓力下經加熱之前述反應管內，以透過前述第一噴嘴供給前述含氫氣體，同時透過前述第二噴嘴供給前述含氧氣體，並且透過前述供給口不供給前述含氧氣體而供給前述含氫氣體、或不供給前述含氫氣體而供給前述含氧氣體之方式，控制前述加熱器、前述含氫氣體供給系統、前述含氧氣體供給系統及前述壓力控制器的方式所構成。
  3. 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置，其中前述控制部係以在容納前述複數片基板且在低於大氣壓的壓力下經加熱之前述反應管內，以透過前述第一噴嘴供給前述含氫氣體，同時透過前述第二噴嘴供給前述含氧氣體， 並且透過前述供給口不供給前述含氧氣體及前述含氫氣體而供給前述非活性氣體之方式，控制前述加熱器、前述含氫氣體供給系統、前述含氧氣體供給系統、前述非活性氣體供給系統及前述壓力控制器的方式所構成。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之基板處理裝置，其中前述第一噴嘴係由長度不同之複數支的噴嘴構成，前述第二噴嘴係由一支多孔噴嘴構成。
  5. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之基板處理裝置，其中前述第一噴嘴係由長度不同之複數支的多孔噴嘴構成，前述第二噴嘴係由一支多孔噴嘴構成。
  6. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之基板處理裝置，其中前述反應種係包含原子狀態氧(atomic oxygen)。
  7. 一種基板處理方法，其具有：將複數片基板搬入反應管內之步驟；在容納前述複數片基板且在低於大氣壓的壓力下經加熱之前述反應管內，透過配置於與排列前述複數片基板之基板排列區域對應之區域的第一噴嘴供給含氫氣體，並且透過配置於與前述基板排列區域對應之區域的第二噴嘴供給含氧氣體，以對前述複數片基板進行氧化處理之步驟；及將已處理之前述複數片基板自前述反應管內搬出之步驟；在前述處理基板之步驟中，自與前述基板排列區域對應之區域之複數處，使前述含氫氣體通過以未與前述複數片基板之一片一片對應之方式設置於前述第一噴嘴之 複數個第一氣體噴出孔，供給至前述反應管內，同時自與前述基板排列區域對應之區域之複數處，使前述含氧氣體通過以至少與前述複數片基板之一片一片對應之方式設置於前述第二噴嘴之至少與前述複數片基板之片數同數量之第二氣體噴出孔，供給至前述反應管內，進一步透過設置於前述反應管的頂部之供給口，不供給前述含氧氣體而供給前述含氫氣體、或不供給前述含氫氣體而供給前述含氧氣體、或不供給前述含氧氣體及前述含氫氣體而供給前述非活性氣體，並且利用設置於比前述第一氣體噴出孔及前述第二氣體噴出孔更下方處之排氣口來排氣，藉此使前述含氫氣體與前述含氧氣體在前述反應管內進行反應而生成反應種，以利用此反應種對前述複數片基板進行氧化處理。
  8. 一種半導體裝置的製造方法，其具有：將複數片基板搬入反應管內之步驟；在容納前述複數片基板且在低於大氣壓的壓力下經加熱之前述反應管內，透過配置於與排列前述複數片基板之基板排列區域對應之區域的第一噴嘴供給含氫氣體，並且透過配置於與前述基板排列區域對應之區域的第二噴嘴供給含氧氣體，以對前述複數片基板進行氧化處理之步驟；及將已處理之前述複數片基板自前述反應管內搬出之步驟；在前述處理基板之步驟中，自與前述基板排列區域對應之區域之複數處，使前述含氫氣體通過以未與前述複 數片基板之一片一片對應之方式設置於前述第一噴嘴之複數個第一氣體噴出孔，供給至前述反應管內，同時自與前述基板排列區域對應之區域之複數處，使前述含氧氣體通過以至少與前述複數片基板之一片一片對應之方式設置於前述第二噴嘴之至少與前述複數片基板之片數同數量之第二氣體噴出孔，供給至前述反應管內，進一步透過設置於前述反應管的頂部之供給口，不供給前述含氧氣體而供給前述含氫氣體、或不供給前述含氫氣體而供給前述含氧氣體、或不供給前述含氧氣體及前述含氫氣體而供給前述非活性氣體，並且利用設置於比前述第一氣體噴出孔及前述第二氣體噴出孔更下方處之排氣口來排氣，藉此使前述含氫氣體與前述含氧氣體在前述反應管內進行反應而生成反應種，以利用此反應種對前述複數片基板進行氧化處理。
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