專利名稱：半導(dǎo)體處理用氧化裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于對(duì)半導(dǎo)體晶片等的被處理基板的表面進(jìn)行氧化的 半導(dǎo)體處理用的氧化裝置和方法。這里，半導(dǎo)體處理指的是通過在半導(dǎo)體晶片和LCD(Liquid Crystal Display:液晶顯示器)這樣的FPD(Flat Panel Display:平板顯示器)用的玻璃基板等的被處理基板上，以規(guī)定 圖案形成半導(dǎo)體層、絕緣層、導(dǎo)電層等，由此在該被處理基板上制造 半導(dǎo)體器件、包括與半導(dǎo)體器件連接的布線、電極等的結(jié)構(gòu)體所進(jìn)行 的各種處理。
背景技術(shù)：
一般情況下，為了制造半導(dǎo)體集成電路，針對(duì)由硅晶片等形成的 半導(dǎo)體基板，進(jìn)行成膜、蝕刻、氧化、擴(kuò)散、改性等各種處理。例如， 在氧化中，在對(duì)單晶硅膜或多晶硅膜的表面等進(jìn)行氧化的情況下，存 在對(duì)金屬膜進(jìn)行氧化等的情況。特別是，氧化時(shí)形成的硅氧化膜可適 用于元件隔離膜、柵氧化膜、電容器等的絕緣膜。從壓力的角度考慮，作為進(jìn)行這種氧化處理的方法，有在與大氣 壓大致相同的氣氛下的處理容器內(nèi)進(jìn)行的常壓氧化處理方法和在真空 氣氛下的處理容器內(nèi)進(jìn)行的減壓氧化處理方法。此外，從氧化時(shí)使用 的氣體種類考慮，例如，有通過利用外部燃燒裝置使氫和氧燃燒而產(chǎn) 生水蒸氣，使用該水蒸氣進(jìn)行氧化的濕氧化處理方法(例如日本特開 平3-140453號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)l))。此外，還有僅使臭氧或氫在處理 容器內(nèi)流動(dòng)等而不使用水蒸氣進(jìn)行氧化的干氧化處理方法(例如日本 特開昭57-1232號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)2))。作為氧化的方法，有使用氧氣的干氧化和使用水蒸氣的濕氧化。 一般情況下，通過濕氧化成膜的氧化膜比通過干氧化成膜的氧化膜膜 質(zhì)更好。即，作為絕緣膜，考慮到耐壓性、耐腐蝕性、可靠性等的膜 質(zhì)特性時(shí)，濕氧化膜更優(yōu)異。此外，形成的氧化膜(絕緣膜)的成膜
速度和晶片面內(nèi)的均勻性也是重要因素。從這個(gè)觀點(diǎn)看， 一般情況下，通過常壓的濕氧化形成的膜，氧化速度快，膜厚的面內(nèi)均勻性不好。另一方面，通過減壓的濕氧化形成的膜，正相反，氧化速度慢，但膜厚的面內(nèi)均勻性優(yōu)異。在半導(dǎo)體器件或半導(dǎo)體集成電路的設(shè)計(jì)規(guī)則不這么嚴(yán)格的情況下，適當(dāng)考慮適用氧化膜的用途和工藝條件、裝置成本等，可使用上 述各種氧化方法。但是，近年來，半導(dǎo)體器件的線寬和膜厚逐步變小、 設(shè)計(jì)規(guī)則變得更嚴(yán)格。因此，對(duì)氧化膜的膜質(zhì)特性和膜厚的面內(nèi)均勻 性等提出更高要求。因此，在現(xiàn)有的氧化方法中，產(chǎn)生不能完全應(yīng)對(duì) 應(yīng)這樣的要求的問題。因此，最近提出了一種氧化裝置，向處理容器內(nèi)分別導(dǎo)入H2氣體 和02氣體，使這兩種氣體在處理容器內(nèi)反應(yīng)產(chǎn)生水蒸氣等，由此對(duì)晶片表面進(jìn)行氧化(例如，日本特開平4-18727號(hào)公報(bào)，日本特開2004- 22833號(hào)公報(bào)，日本特開2005-277386號(hào)公報(bào)，以及日本特開2005- 175441號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)3、 4、 5、 6))。在專利文獻(xiàn)3、 5、 6中公開的技術(shù)的情況下，為了形成氧化膜， 在lTorr左右的低壓下，并且在比較低的溫度下，例如在90(TC以下使 H2氣體和02氣體反應(yīng)產(chǎn)生氧活性種和羥基活性種。由此對(duì)晶片表面進(jìn) 行氧化，形成例如硅氧化膜。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種被處理基板的氧化裝置和方法，可以簡 單且迅速地進(jìn)行用于得到最佳化還原性氣體流量等的處理?xiàng)l件的調(diào)整 作業(yè)。本發(fā)明的第一方面是一種半導(dǎo)體處理用氧化裝置，包括具有以隔開間隔的堆積狀態(tài)容納多個(gè)被處理基板的處理區(qū)域的處理容器；對(duì) 所述處理區(qū)域進(jìn)行加熱的加熱器；對(duì)所述處理區(qū)域內(nèi)進(jìn)行排氣的排氣 系統(tǒng)；向所述處理區(qū)域供給氧化性氣體的氧化性氣體供給系統(tǒng)；和向 所述處理區(qū)域供給還原性氣體的還原性氣體供給系統(tǒng)；其中，所述氧 化性氣體供給系統(tǒng)包括在與所述處理區(qū)域?qū)?yīng)的上下方向的長度上延 伸的氧化性氣體噴嘴，所述氧化性氣體噴嘴具有在與所述處理區(qū)域?qū)?應(yīng)的上下方向的整個(gè)長度上存在的多個(gè)氣體噴射孔，所述還原性氣體供給系統(tǒng)包括與沿所述處理區(qū)域的上下配置的多個(gè)區(qū)段(zone)對(duì)應(yīng) 而具有不同高度的多個(gè)還原性氣體噴嘴，各還原性氣體噴嘴具有存在 于對(duì)應(yīng)的區(qū)段的高度的氣體噴射孔。本發(fā)明的第二方面是一種半導(dǎo)體處理用的氧化方法，包括在處理容器的處理區(qū)域內(nèi)以隔開間隔的堆積狀態(tài)收納多個(gè)被處理基板的工序； 一面對(duì)所述處理區(qū)域進(jìn)行加熱， 一面向所述處理區(qū)域分別供給氧 化性氣體和還原性氣體的工序；使所述氧化性氣體和所述還原性氣體 反應(yīng)，在所述處理區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生氧活性種和羥基活性種的工序；和使用 所述氧活性種和所述羥基活性種對(duì)所述被處理基板的表面進(jìn)行氧化處 理的工序；其中，所述氧化性氣體從在與所述處理區(qū)域?qū)?yīng)的上下方 向的長度上延伸的氧化性氣體噴嘴被供給，所述氧化性氣體噴嘴具有 在與所述處理區(qū)域?qū)?yīng)的上下方向的整個(gè)長度上存在的多個(gè)氣體噴射 孔，所述還原性氣體從與沿所述處理區(qū)域的上下排列的多個(gè)區(qū)段對(duì)應(yīng) 而具有不同高度的多個(gè)還原性氣體噴嘴被供給，各還原性氣體噴嘴具 有存在于對(duì)應(yīng)的區(qū)段的高度的氣體噴射孔。


圖1是表示本發(fā)明實(shí)施方式的立式熱處理裝置(氧化裝置)的剖 面圖。圖2是用于從原理上說明使用圖1的氧化裝置時(shí)處理容器內(nèi)的晶 片位置和硅氧化膜的最佳化膜厚之間的關(guān)系的曲線圖。圖3是表示使用圖1的氧化裝置和現(xiàn)有裝置，使硅氧化膜的膜厚 最佳化時(shí)的膜厚和在產(chǎn)品晶片上實(shí)際形成的硅氧化膜的膜厚和膜厚的 面內(nèi)均勻性的曲線圖。圖4A、 4B是說明在半導(dǎo)體晶片的表面上形成的薄膜的厚度的傾 向的剖面圖。圖5A、 5B是表示噴嘴的變形例的示意圖。圖6A是表示氣體噴射孔的氣體噴射方向朝向晶片中心情況下的
示意圖。圖6B是表示具有進(jìn)行了氣體噴射方向改善的氣體噴射孔的氧化 性氣體噴嘴和還原性氣體噴嘴與處理容器和晶片的關(guān)系的示意圖。 圖6C是表示氣體噴射孔的氣體噴射方向的變形例的示意圖。 圖7是表示使用圖6A、 6B的氣體噴射孔情況下的膜厚的面內(nèi)均 勻性的曲線圖。圖8A、 8B表示以比相對(duì)晶舟滿載時(shí)數(shù)量少的片數(shù)對(duì)產(chǎn)品晶片進(jìn)行氧化處理時(shí)的氧化膜的膜厚的改變情況的曲線圖。圖9是表示現(xiàn)有立式熱處理裝置(氧化裝置)的示意結(jié)構(gòu)圖。 圖10是用于在原理上說明使用圖9的氧化裝置時(shí)處理容器內(nèi)的晶片位置和硅氧化膜的最佳化的膜厚之間的關(guān)系的曲線圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明人在開發(fā)本發(fā)明的過程中，研究了關(guān)于在半導(dǎo)體處理中通 過氧化形成氧化膜的方法的現(xiàn)有技術(shù)的問題點(diǎn)。結(jié)果是，本發(fā)明人得 到以下認(rèn)識(shí)。圖9是表示現(xiàn)有的立式熱處理裝置(氧化裝置)的示意結(jié)構(gòu)圖。 這種氧化裝置具有由石英筒構(gòu)成的有頂?shù)膱A筒狀的處理容器2。其中設(shè) 有石英制的晶舟4，在晶舟4上以規(guī)定間隔多層支撐多片例如25 150 片左右的半導(dǎo)體晶片W。晶舟4被支撐在保溫筒6上，并通過舟升降 機(jī)(未圖示)使其從處理容器2的下方側(cè)升降，以能夠插拔的方式收 納在處理容器2內(nèi)。此外，處理容器2的下端開口部被通過舟升降機(jī) 升降的蓋部8氣密地封閉。在處理容器2的下部，分別設(shè)置導(dǎo)入氧氣的一個(gè)氣體噴嘴10和導(dǎo) 入氫氣的多個(gè)氣體噴嘴12A 12E。在處理容器2的下部設(shè)置對(duì)處理容 器2內(nèi)的氣氛進(jìn)行排氣的排氣口 14，利用真空泵16對(duì)各容器的氣氛抽 真空。氧用氣體噴嘴10是L字形，其前端部延伸到容器內(nèi)的上部。一 邊利用質(zhì)量流量控制器10B控制流量， 一邊從在前端部形成的氣體噴 射孔10A導(dǎo)入氧，由此向處理容器2內(nèi)的氣體流的上游側(cè)供給氧氣。氫用的各氣體噴嘴12A 12E為L字狀，位于處理容器2內(nèi)的高 度方向的不同區(qū)域，由此其長度互不相同。在各噴嘴的前端部分別形成氣體噴射孔13A 13E。氫用的各氣體噴嘴12A 12E，可以一面利用個(gè)別設(shè)置的質(zhì)量流量 控制器15A 15E分別控制氣體流量， 一面導(dǎo)入氫。即，能夠?qū)⑻幚砣?器2內(nèi)的處理區(qū)域劃分為5個(gè)區(qū)段17A 17E，向各個(gè)區(qū)段17A 17E 分別導(dǎo)入最佳化氣體流量的H2氣體。此外，在處理容器2的周圍設(shè)置 筒體狀的加熱器18，將晶片W加熱到規(guī)定溫度。使導(dǎo)入處理容器2內(nèi)的H2氣體和02氣體在1Torr左右的低壓下進(jìn) 行燃燒反應(yīng)。由此，產(chǎn)生氧活性種和羥基活性種，從而對(duì)晶片表面進(jìn) 行氧化，通過在整個(gè)的多個(gè)區(qū)段配置氫用氣體噴嘴12A 12E，由此， 每當(dāng)在晶片表面被消耗而在氣流的下游側(cè)稍顯不足時(shí)，能夠追加導(dǎo)入H2氣體。對(duì)于在低壓下使H2氣體和02氣體反應(yīng)來對(duì)晶片表面進(jìn)行氧化的 氧化方法而言，因反應(yīng)產(chǎn)生的各種活性基(自由基)反應(yīng)性非常高。 因此，進(jìn)行與晶片表面露出的結(jié)晶面的方位無關(guān)的氧化，不存在結(jié)晶 的面方位相關(guān)性。所以，可以形成與晶片表面的凹凸圖形無關(guān)的、沿 著這種凹凸圖形的表面厚度均勻的氧化膜。此外，由于活性基的反應(yīng) 性很高，因此也可以對(duì)難氧化的膜，即耐氧化的膜，例如硅氮化膜等 進(jìn)行氧化。然而，對(duì)于上述優(yōu)點(diǎn)，由于按照需氧化處理的晶片表面的圖形面 積和膜種等，活性基的消耗量有大的變動(dòng)，因此需要根據(jù)這種變動(dòng)量 使氣體流量等的處理?xiàng)l件最佳化。因此，必須預(yù)先求得與圖形面積和 膜種等相應(yīng)的最佳化的氣體流量等的處理?xiàng)l件等。但是，用于求得這 種最佳化的氣體流量等處理?xiàng)l件的調(diào)整工作非常麻煩。圖10是用于在原理上說明使用圖9的氧化裝置時(shí)處理容器內(nèi)的晶 片位置和硅氧化膜的最佳化的膜厚之間的關(guān)系的曲線圖。圖10中，橫 軸的晶片位置用從氣流的上游側(cè)向下游側(cè)編號(hào)，這里的處理容器2的 上部側(cè)是晶片位置小的值。圖中的特征線LO是目標(biāo)膜厚，這里將膜厚 的目標(biāo)值設(shè)定為13nm。為了使在上下方向的整個(gè)晶片上形成的氧化膜 的厚度為13nm，分別調(diào)整各噴嘴中的H2氣體流量。而且，固定02氣 體的流量。為了提高上述硅氧化膜的膜厚的面間均勻性，可以采用如下方法。 艮P，在表面形成有Si02膜的多個(gè)模擬晶片之間插入作為產(chǎn)品晶片的、膜厚測(cè)定用的由裸晶片(在表面不形成Si02，露出硅)構(gòu)成的監(jiān)視晶片。測(cè)量在這種監(jiān)視晶片的表面上通過氧化形成的Si02膜的厚度，如圖10所示，繪制此測(cè)量值，求得特征線L3和L5。而且，預(yù)設(shè)這種處 理得到的H2氣流量為最佳值。其中，特征線L3和L5成為圖10中所 示的形狀，其理由如下。艮P，實(shí)際上，在將特征線LO作為目標(biāo)，形成Si02膜的情況下， 由于處理氣體的消耗，越下游側(cè)膜厚越傾向于變小。由此，例如，在 使來自各氣體噴嘴12A 12E的H2氣流量固定而形成Si02膜的情況下 得到的預(yù)想的特征線，在圖10中，成為晶片W位置的編號(hào)越變大、 膜厚越變小的向下側(cè)彎曲的曲線。此外，這種下游側(cè)(晶片W位置的 編號(hào)變大時(shí))的膜厚減小，晶片的表面積越大越顯著。因此，為了補(bǔ) 償氣體的消耗量，用于對(duì)具有更大表面積(由于表面的凹凸)的產(chǎn)品 晶片求最佳化的氣體流量的特征線L3和L5，是相對(duì)于特征線L0與預(yù) 想的特征線大致線對(duì)稱的、向上側(cè)彎曲的曲線。特征線L3表示相對(duì)于表面為平面狀態(tài)的晶片表面積，用于對(duì)表面 上有凹凸而具有三倍表面積的晶片進(jìn)行氧化處理的特征線。特征線L5 表示用于對(duì)表面上有凹凸而具有五倍表面積的晶片進(jìn)行氧化處理的特 征線。即，例如，對(duì)在產(chǎn)品晶片表面上形成凹凸，表面積是平面狀態(tài) 的晶片表面積的三倍左右的產(chǎn)品晶片進(jìn)行氧化處理的情況下，以形成 特征線L3時(shí)的流量從氣體噴嘴12A 12E導(dǎo)入各H2氣體。在制作上述特征線L3、 L5的情況下，將上述02氣體供給量固定 位某一數(shù)值，分別單獨(dú)調(diào)整來自H2氣體用各噴嘴12A 12E的供給量。 此外，針對(duì)與實(shí)際對(duì)應(yīng)的倍數(shù)的表面積的產(chǎn)品晶片進(jìn)行氧化處理的情 況下，在重復(fù)進(jìn)行試錯(cuò)法(try-and error)操作的同時(shí)，調(diào)整各氣體流 量以便成為特征線L0所示的那樣的目標(biāo)膜厚。針對(duì)晶片表面積的整數(shù) 倍的表面積，預(yù)定種類進(jìn)行這種試錯(cuò)法的操作。這里，在各特征線L3、 L5中，總膜厚差雖然上下偏離，但是從上游側(cè)到中流區(qū)域的途中依次
增加，之后成為基本上一定狀態(tài)。在圖10中，雖然只示出了對(duì)應(yīng)兩種面積的特征線L3、 L5，但實(shí)際上，為了預(yù)先求出在每個(gè)更細(xì)倍數(shù)的面積上這種調(diào)整用的H2氣流量，必須形成這種特征線。因此，求最佳化的氣體流量的工藝條件的調(diào)整 工作非常麻煩。下面參照

基于這種認(rèn)識(shí)構(gòu)成的本發(fā)明的實(shí)施方式。而且， 在下面的說明中，對(duì)具有大致相同功能和結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)要素標(biāo)賦予相同 的符號(hào)，并在必要的情況下進(jìn)行重復(fù)說明。圖1是表示本發(fā)明實(shí)施方式的立式熱處理裝置(氧化裝置)的剖 面圖。這種氧化裝置22包括可以選擇地供給02氣體等的氧化性氣體、 H2氣體等還原性氣體和N2氣體等不活潑氣體的處理區(qū)域。氧化裝置 22構(gòu)成為在這種處理區(qū)域內(nèi)，對(duì)半導(dǎo)體晶片等的被處理基板的表面 進(jìn)行氧化。氧化裝置22具有有頂?shù)膱A筒狀石英制的立式處理容器24。處理容 器24具有規(guī)定的長度，并在內(nèi)部規(guī)定處理區(qū)域25,在該處理區(qū)域25 中收納隔開間隔堆積設(shè)置的多個(gè)半導(dǎo)體晶片(被處理基板)，并對(duì)其進(jìn) 行處理。在處理區(qū)域25內(nèi)收納用于保持被處理基板的作為支撐裝置的 石英制晶舟26，在晶舟26上以規(guī)定間隔多段保持作為被處理基板的半 導(dǎo)體晶片W。而且，其間隔有時(shí)固定，有時(shí)因晶片位置而不同。在處理容器24的下端開口 ，在該開口上設(shè)置用于通過O形環(huán)等密 封部件28氣密地開關(guān)該開口的蓋部30。在蓋部30上設(shè)置通過磁性流 體密封件32貫通的旋轉(zhuǎn)軸34。在旋轉(zhuǎn)軸34的上端配設(shè)有旋轉(zhuǎn)臺(tái)36， 在旋轉(zhuǎn)臺(tái)36上設(shè)置有保溫筒38，在保溫筒38上載置晶舟26。旋轉(zhuǎn)軸 34安裝在可升降的舟升降機(jī)40的臂40A上，能夠與蓋部30和晶舟26 等一體地升降。晶舟26可以從處理容器24下方向其內(nèi)插拔。而且，也可以不旋 轉(zhuǎn)晶舟26，使其處于固定狀態(tài)。也有在處理容器24的下端部配置例如 不銹鋼制的圓筒體狀的多歧管的情況。在處理容器24的下部側(cè)壁上分 別單獨(dú)設(shè)置用于向處理區(qū)域25內(nèi)導(dǎo)入經(jīng)過流量控制的氧化性氣體和還 原性氣體的氧化性氣體供給系統(tǒng)42和還原性氣體供給系統(tǒng)44。此外，
在處理容器24的下部側(cè)壁上設(shè)置用于對(duì)處理區(qū)域25的氣氛進(jìn)行排氣 的大口徑的排氣口46。具體來說，氧化性氣體供給系統(tǒng)42具有貫通容器側(cè)壁而設(shè)置的氧 化性氣體噴嘴48。噴嘴48與在途中插設(shè)如質(zhì)量流量控制器之類的流量 控制器50A的氣體供給管路50連接，可以一邊控制流量一邊供給氧化 性氣體，例如氧。氧化性氣體噴嘴48包括從處理容器24的下部(一端)延伸到上 部(另一端)的第一噴嘴部分和從上部延伸到下部的第二噴嘴部分， 所述第一和第二噴嘴部分由折回部連接。即，氧化性氣體噴嘴48，沿 處理容器24的高度方向形成為U字形狀。在氧化性氣體噴嘴48中， 通過其全體以規(guī)定間隔形成例如直徑為0.1 0.4mm左右的多個(gè)氣體噴 射孔48A、 48B，(能夠使"氣體噴射孔48A、 48B的開口面積相同")， 從各氣體噴射孔48A、 48B噴射02氣體。各氣體噴射孔48A、 48B的 間隔例如為8 200mm左右(能夠使該間隔為等間隔)。在氧化性氣體噴嘴48的第二噴嘴部分(折回后)形成的各氣體噴 射孔48B以位于在第一噴嘴部分(折回前)上形成的氣體噴射孔48A 內(nèi)的相鄰的兩個(gè)氣體噴射孔48A之間的中央部的方式設(shè)置。由此，可 以沿著處理容器24內(nèi)的高度方向盡可能地分散、供給02氣體。此外， 組合最上游側(cè)的氣體噴射孔48A和最下游側(cè)的氣體噴射孔48B使其位 置對(duì)應(yīng)，因此可以向處理容器24內(nèi)的各晶片W噴射大致均等的氣流 量的02氣體。其原因是，位于氧化性氣體噴嘴48的上游側(cè)的氣體噴 射孔，由于02氣體的氣壓高而可以更多的噴射氣體。還原性氣體供給系統(tǒng)44具有貫通容器側(cè)壁配設(shè)的多個(gè)例如5個(gè)還 原性氣體噴嘴52、 54、 56、 58、 60。各噴嘴52 60分別與在途中分別 插設(shè)例如質(zhì)量流量控制器等流量控制器62A、 64A、 66A、 68A、 70A 的氣體供給管路62、 64、 66、 68、 70連接，可以一邊單獨(dú)地控制流量 一邊供給例如氫等還原性氣體。處理容器24內(nèi)的處理區(qū)域25沿著高度方向被劃分為多個(gè)、即與 還原性氣體噴嘴52 60的數(shù)量相對(duì)應(yīng)數(shù)量的、例如5個(gè)區(qū)段72A、72B、 72C、 72D、 72E。換言之，從氣流的上游側(cè)向下游側(cè)將處理區(qū)域25劃
分為5個(gè)區(qū)段72A 72E。而且，5個(gè)還原性氣體噴嘴52 60按照與5 個(gè)區(qū)段72A 72E相對(duì)應(yīng)的方式，使其長度不同的進(jìn)行配設(shè)。各還原性氣體噴嘴52 60在其前端部側(cè)上分別形成有氣體噴射孔 52A、 54A、 56A、 58A、 60A，可以向各相應(yīng)的區(qū)段72A 72E噴射 H2氣體。在各還原性氣體噴嘴52 60上配設(shè)分別以規(guī)定間隔形成的3 個(gè)氣體噴射孔52A 60A。再有，氣體噴射孔的數(shù)量不限于3個(gè)。各氣 體噴射孔52A 60A的直徑為0.1 0.4mm(能夠使"氣體噴射孔52A 60A的開口面積相同")，此外，這個(gè)間隔例如為8 200mm左右(該 間隔可以為等間隔)。另一方面，為了對(duì)處理容器24內(nèi)進(jìn)行抽真空，在處理容器24的 下部側(cè)壁上設(shè)置的排氣口 46與在排氣管路80中插設(shè)壓力控制閥82和 真空泵84而形成的真空排氣系統(tǒng)86連接。在處理容器24的外周上設(shè) 置圓筒狀的絕熱層88，在其內(nèi)側(cè)設(shè)置加熱器90，將位于內(nèi)側(cè)的晶片W 加熱到規(guī)定溫度。關(guān)于處理容器24的整體的大小，例如晶片W的尺寸為8英寸， 晶片數(shù)量為100片(產(chǎn)品晶片)左右時(shí)，處理容器24的高度大約為 1300mm左右。此外，晶片W的尺寸為12英寸的情況下，晶片數(shù)量為 25 50片左右，處理容器24的高度大約為1500mm左右。氧化裝置22控制各流量控制器50A、 62A 70A、壓力控制閥82 以及加熱器卯等，并通過兩種氣體的反應(yīng)產(chǎn)生氧活性種和羥基活性種， 而且具有例如由"微處理器"等構(gòu)成的控制部92。控制部92控制氧化 裝置22的整體動(dòng)作，氧化裝置22的動(dòng)作是根據(jù)來自控制部92的指令 進(jìn)行的。此外，控制部92具有用于預(yù)先存儲(chǔ)用于執(zhí)行這種控制操作的 程序的軟盤、閃存存儲(chǔ)器和硬盤等存儲(chǔ)介質(zhì)94。此外，根據(jù)需要，設(shè)置用于供給N2氣等不活潑氣體的不活潑氣體供給單元(未圖示)。下面，說明使用如上構(gòu)成的氧化裝置22進(jìn)行的氧化方法。 氧化裝置22在未裝載半導(dǎo)體晶片W的待機(jī)狀態(tài)時(shí)，將處理容器 24維持在低于處理溫度的溫度。處理時(shí)，首先，將保持多片例如100 片晶片W的常溫的晶舟26從下方裝入設(shè)定為規(guī)定溫度的處理區(qū)域25 (處理容器24處于熱壁狀態(tài))內(nèi)。此外，用蓋部30封閉處理容器24
的下端開口部，由此將處理容器24內(nèi)部密閉。然后，對(duì)處理區(qū)域25抽真空，并維持在規(guī)定的處理壓力下。與此 同時(shí)，通過增大向加熱器卯供給的電力，使處理區(qū)域25的溫度上升， 直到氧化處理用處理溫度并使其穩(wěn)定。之后，將進(jìn)行氧化處理必須的 規(guī)定處理氣體，即這里為02氣體和H2氣體， 一邊控制流量一邊從各 氣體供給系統(tǒng)42、 44的氧化性氣體噴嘴48以及還原性氣體噴嘴52 60分別向處理區(qū)域25供給。從成形為U字形的氧化性氣體噴嘴48的各氣體噴射孔48A、 48B 向水平方向噴射02氣體。從各還原性氣體噴嘴52 60的各氣體噴射 孔52A 60A向水平方向以控制流量的狀態(tài)向每個(gè)區(qū)段72A 72E供給H2氣體。兩種氣體在處理區(qū)域25內(nèi)從上方向下方下降的同時(shí)，在真空氣氛 下反應(yīng)，生成羥基活性種和氧活性種。如此形成的氣氛與收納在旋轉(zhuǎn) 的晶舟26中的晶片W接觸，對(duì)晶片表面進(jìn)行氧化處理。由此，例如 對(duì)硅表面進(jìn)行氧化，形成Si02的氧化膜。通過真空排氣系統(tǒng)86將處理 區(qū)域25的氣體(處理氣體和經(jīng)反應(yīng)產(chǎn)生的氣體)從處理容器24的下 部側(cè)壁的排氣口 46向系統(tǒng)外排出。此時(shí)的氣體流量，與處理容器24 的大小相關(guān)，例如在大到可容納100片左右的8英寸晶片的情況下， 例如02氣體流量在10 30000sccm的范圍內(nèi)，H2氣體流量在l 5000sccm范圍內(nèi)。向處理容器24內(nèi)分別導(dǎo)入的02氣體和H2氣體在處于熱壁狀態(tài)下 的處理容器24的處理區(qū)域25內(nèi)下降，同時(shí)在晶片W附近通過氫的燃 燒反應(yīng)形成以氧活性種(0*)和羥基活性種(OH*)為主體的氣氛。 利用這種活性種對(duì)晶片W的硅表面進(jìn)行氧化，形成SiOj莫。此時(shí)的處理?xiàng)l件為晶片溫度在450 1100°C的范圍內(nèi)，例如 900°C，壓力為466Pa (3.5Torr)以下，優(yōu)選為1Torr以下，例如46.6Pa(0.35Torr)。處理時(shí)間與形成的膜厚有關(guān)，例如為10 30分鐘左右。 如果處理溫度低于450°C，則不會(huì)充分的產(chǎn)生上述活性種(自由基)。 如果處理溫度高于IIO(TC，則超過處理容器24和晶舟26等的耐熱溫 度，不能進(jìn)行安全處理。如果處理壓力高于3.5Torr，則不能充分產(chǎn)生 上述活性基。如上所述，對(duì)于實(shí)際的產(chǎn)品晶片，由于在表面上形成有凹凸，因 此存在表面積是表面為平面狀態(tài)的晶片表面積的幾倍的情況。由于根 據(jù)這個(gè)表面積的倍數(shù)的大小活性種的消耗量大大不同，因此在對(duì)產(chǎn)品 晶片進(jìn)行氧化處理之前，必須根據(jù)晶片表面積的變化量使供給的氣體 流量等的處理?xiàng)l件最佳化。在現(xiàn)有的氧化裝置中，如參照?qǐng)DIO說明的，如三倍面積的特征線L3和五倍面積的特征線L5所示，膜厚的特征線 變?yōu)榍€狀。因此，用于求氣體流量的調(diào)整工作必須以試錯(cuò)方式進(jìn)行， 非常麻煩。與此相反，在本實(shí)施方式中，在處理容器24內(nèi)的長度方向，即沿 著處理區(qū)域25設(shè)置氧化性氣體噴嘴48，并且由在噴嘴48上以規(guī)定間 隔形成的氣體噴射孔48A、 48B供給作為氧化性氣體的02氣體。由此， 對(duì)處理區(qū)域25,即對(duì)各晶片W，從這個(gè)水平方向大致均等地供給氧氣。 此外，由長度或高度不同的多個(gè)、這里為5個(gè)還原性氣體噴嘴52 60 的各氣體噴射孔52A 60A，從這個(gè)水平方向向處理區(qū)域25的各個(gè)相應(yīng)區(qū)段供給H2氣體。艮P，向處理容器24內(nèi)供給的02氣體和112氣體從上方向下游側(cè)的 下方流動(dòng)時(shí)，分別依次追加導(dǎo)入在晶片表面被消耗的稍顯不足的02氣體和H2氣體。由于采用這種02氣體和H2氣體的供給形態(tài)，提高了晶片上形成的膜厚的面間均勻性，可以簡單且快速地進(jìn)行用于使來自各 還原性氣體噴嘴52 60的供給量最佳化的調(diào)整工作。這個(gè)能夠通過參 照在作為產(chǎn)品的、膜厚測(cè)量用監(jiān)視晶片上形成的Si02膜的膜厚來進(jìn)行， 其中膜厚測(cè)量用監(jiān)視晶片插入在表面上形成了 Si02膜的多個(gè)模擬晶片 之間。這種情況下，在監(jiān)視晶片之間，即在處理容器24內(nèi)的高度方向 上，調(diào)整各還原性氣體噴嘴52 60的氣體流量以使SiOj莫的膜厚基本 一定，由此可以得到各最佳化的氣體流量。圖2是用于在原理上說明使用圖1的氧化裝置時(shí)的處理容器內(nèi)的 晶片位置和硅氧化膜的最佳化膜厚之間的關(guān)系的曲線。晶片位置沿著 氣體流動(dòng)的方向依次設(shè)置為，晶片位置小的值位于氣流的上游側(cè)，晶 片位置大的值位于氣流的下游側(cè)。圖中的特征線M0是目標(biāo)膜厚，這
里將膜厚的目標(biāo)值設(shè)定為13nm。分別調(diào)整各氣體噴嘴中的H2氣體流 量以使在上下方向的所有晶片上形成的氧化膜的膜厚為13nm。此外， 固定02氣體的流量。為了提高上述硅氧化膜的膜厚的面間均勻性，可以采用如下方法。 艮P，如上所述，將作為產(chǎn)品晶片的、膜厚測(cè)定用的裸晶片(在表面沒有形成Si02，露出硅)構(gòu)成的監(jiān)視晶片插入在表面形成有Si02膜的多個(gè)模擬晶片之間。測(cè)量在這種監(jiān)視晶片的表面上通過氧化形成的Si02 膜的厚度，如圖2所示繪制該測(cè)量值，求出特征線M3和M5。而且， 將通過這種處理得到的H2氣流量預(yù)設(shè)為最佳值。特征線M3表示，相對(duì)于表面為平面狀態(tài)的晶片的表面積，用于 對(duì)表面上存在凹凸、具有三倍表面積的晶片進(jìn)行氧化處理的特征線。 特征線M5表示用于對(duì)表面上存在凹凸、具有五倍表面積的晶片進(jìn)行 氧化處理的特征線。如上所述，在制作上述的、例如特征線M5的情況下，將02氣體 供給量固定為某值，分別調(diào)整來自H2氣體用的各還原性氣體噴嘴52 60的供給量。而且，在對(duì)與實(shí)際對(duì)應(yīng)的五倍表面積的產(chǎn)品晶片進(jìn)行氧 化處理的情況下，調(diào)整各氣體流量，以便成為特征線M0所示的目標(biāo) 膜厚。這里的重點(diǎn)在于，在本實(shí)施方式的情況下，與圖10中所示的特征 線L3、 L5不同，膜厚在面間方向固定，特征線M5向(圖面上)水平 方向直線狀地延伸。換言之，如果分別設(shè)定各還原性氣體噴嘴52 60 的氫氣供給量，以使在面間方向上所有監(jiān)視晶片的膜厚固定，則即使 在對(duì)實(shí)際產(chǎn)品晶片進(jìn)行氧化處理的情況下，也可以較高地維持晶片的面間方向上的Si02膜的膜厚的面間均勻性。在現(xiàn)有裝置中，在求解圖10中的特征線L3、 L5時(shí)，必須分別進(jìn) 行試錯(cuò)操作。即，需要對(duì)應(yīng)晶片表面積的多個(gè)膜厚曲線，而求解這個(gè) 膜厚曲線非常困難。與此相反，在本實(shí)施方式的情況下，由于特征線 M5或特征線M3相對(duì)于水平方向延伸成直線狀，因此求得一條特征線， 例如特征線M5，其他表面積的倍數(shù)不同的特征線，例如特征線M3， 僅上下方向平行地移動(dòng)，即僅調(diào)整氧化處理的處理時(shí)間就可簡單得到。
換言之，在對(duì)表面積的不同倍數(shù)的產(chǎn)品晶片進(jìn)行處理的情況下，使用上述表面積五倍的特征線M5，僅縮短或延長氧化處理的處理時(shí)間就可以進(jìn)行處理。因此，可以簡單且快速地進(jìn)行用于得到最佳化的H2氣體流量等處理?xiàng)l件的調(diào)整工作。這樣，在供給02氣體等氧化性氣體的氧化性氣體噴嘴48上通過 整個(gè)處理區(qū)域25以規(guī)定間隔形成多個(gè)氣體噴射孔48A。此外，設(shè)置向 在高度方向劃分處理區(qū)域25而得的每個(gè)區(qū)段供給H2氣體等還原性氣 體的長度不同的多個(gè)還原性氣體噴嘴52 60。由此，針對(duì)表面積不同 的晶片W[面間均勻性高(直線)]可得到膜厚特性，進(jìn)而可以簡單且迅 速地迸行用于獲得最佳化還原性氣體流量等的處理?xiàng)l件的調(diào)整工作。一般化確定上述處理?xiàng)l件時(shí)，根據(jù)本實(shí)施方式的方法，首先，對(duì) 于具有基準(zhǔn)表面積的多個(gè)基準(zhǔn)基板，使其滿足規(guī)定水平的面間均勻性 (希望如圖2所示的直線特性)，同時(shí)得到氧化處理的基準(zhǔn)條件。這里， 對(duì)于基準(zhǔn)表面積，作為處理對(duì)象的多個(gè)被處理基板具有某一比率的表 面積。接著，作為所述某一比率因素，通過實(shí)質(zhì)上只改變基準(zhǔn)條件的 處理時(shí)間，來確定對(duì)多個(gè)被處理基板進(jìn)行氧化處理的實(shí)際條件。希望 參照通過氧化處理形成的膜的膜厚的面間均勻性來確定面間均勻性。 此外，基準(zhǔn)條件包含氧化性氣體和還原性氣體的流量。 <實(shí)驗(yàn)1>使用根據(jù)上述實(shí)施方式的圖1的氧化裝置，使硅氧化膜的膜厚最 佳化，并使用此時(shí)的H2氣體流量對(duì)實(shí)際產(chǎn)品晶片進(jìn)行氧化處理。圖3 是表示使用圖1的氧化裝置和現(xiàn)有裝置對(duì)硅氧化膜的膜厚進(jìn)行最佳化 時(shí)的膜厚和在產(chǎn)品晶片上實(shí)際形成的硅氧化膜的膜厚和膜厚的面內(nèi)均 勻性的曲線圖。這里，為了比較，同時(shí)記錄使用現(xiàn)有裝置時(shí)的硅氧化 膜的測(cè)量值。此外，在曲線上方并列記載在上述實(shí)施方式中使用的氣 體噴嘴的模式圖。圖3中，特征線L5表示使用現(xiàn)有裝置的五倍表面積的最佳化的特 征線。特征線L表示使用現(xiàn)有裝置對(duì)五倍表面積的產(chǎn)品晶片實(shí)際進(jìn)行 氧化處理時(shí)的膜厚。得到特征線L5時(shí)的處理?xiàng)l件如下。g卩，處理壓力 為0.35Torr，處理溫度為900°C， 02氣體流量為5.0slm。在如圖9所示 的噴嘴12A 12E中，H2氣體的流量分別為噴嘴12A為0.40slm，噴 嘴12B為0.65slm，噴嘴12C為0.45slm，噴嘴12D為0.40slm，噴嘴 12E為0.35slm。此外，處理時(shí)間為45分鐘。特征線M5表示使用圖1的裝置對(duì)五倍表面積進(jìn)行最佳化的特征 線。特征線M是表示使用圖1的裝置對(duì)五倍表面積的產(chǎn)品晶片進(jìn)行實(shí) 際氧化處理時(shí)的膜厚。此時(shí)的產(chǎn)品晶片，其目標(biāo)膜厚為13nm。得到特 征線M5時(shí)的處理?xiàng)l件如下。g卩，處理壓力為0.35Torr，處理溫度為 900°C， 02氣體流量為5.0slm。 H2氣體流量分別為來自噴嘴52的為 0.2slm，來自噴嘴54的為0.4slm，來自噴嘴56的為0.42slm，噴嘴58 的為0.45slm，來自噴嘴60的為0.45slm。此外，處理時(shí)間為45分鐘。特征線La表示使用現(xiàn)有裝置時(shí)的五倍表面積的產(chǎn)品晶片上的膜厚 的面內(nèi)均勻性。特征線Ma表示使用圖1裝置時(shí)的五倍表面積的產(chǎn)品晶 片上的膜厚的面內(nèi)均勻性。如特征線L5所示，現(xiàn)有裝置的五倍表面積的特征線描畫出膜厚向 下游側(cè)依次變厚，在中途幾乎恒定的曲線。如特征線M5所示，圖1 的裝置的五倍表面積的特征線表示膜厚恒定為大約16.5nm左右的直 線。根據(jù)求得特征線L5和特征線M5時(shí)的最佳化的各氣體流量等的處 理?xiàng)l件，對(duì)產(chǎn)品晶片分別進(jìn)行氧化處理的結(jié)果，如特征線L、 M所示， 膜厚在面間方向都大致固定為13mn。關(guān)于膜厚的面內(nèi)均勻性，在特征線La所示的現(xiàn)有裝置的情況下， 在TOP(上游偵O和BTM(下游側(cè))，膜厚的面內(nèi)均勻性分別上升到土 1 %，因而膜厚的面內(nèi)均勻性劣化。與此相對(duì)，在如特征線Ma所示的圖 1的裝置的情況下，所有晶片位置上的膜厚的面內(nèi)均勻性都在±0.5% 以下，因此膜厚的面內(nèi)均勻性比現(xiàn)有裝置的情況更優(yōu)異。其理由是考慮到如下現(xiàn)象。即，作為晶片的氧化處理的通常傾向， 氣體從晶片周邊進(jìn)入到晶片中心時(shí)，邊消耗活性種邊流向中心。因此， 如圖4A所示的晶片剖面那樣，在活性種多的晶片周邊，Si02膜96的 膜厚傾向于變厚，在活性種少的中心側(cè)，膜厚傾向于變薄。與此相對(duì)， 在圖1的裝置中，在沿著處理容器24的長度方向設(shè)置的各噴嘴48、52 60上分別設(shè)置多個(gè)氣體噴射孔48A、 52A 60A，在大致整個(gè)處理區(qū)域 25上分別分散供給02氣體和H2氣體。因此，如圖4B所示，在晶片中 心部的氣體(活性種)并不缺少，可進(jìn)行與晶片周邊部同等的氧化。 結(jié)果是，如圖4B所示，以晶片中心部稍稍隆起的狀態(tài)進(jìn)行Si02膜96 的成膜。<噴嘴的變形例>圖5A、 B是表示噴嘴的變形例的示意圖。在上述實(shí)施方式中，氧 化性氣體噴嘴48被彎曲成U字形、由向處理容器24的高度方向往復(fù) 一次的噴嘴構(gòu)成。取而代之，如圖5A所示，作為氧化性氣體噴嘴48, 可以使用以規(guī)定間隔形成多個(gè)氣體噴射孔48A的一個(gè)直線狀延伸的噴 嘴。此時(shí)的各氣體噴射孔48A的間隔比圖1所示的情形小，例如優(yōu)選 設(shè)定為1/2左右。這種情況下，除了在處理容器24的高度方向的02 氣體的供給量的均勻性比圖1的情況稍微劣化之外，可以發(fā)揮與圖1 所示的裝置相同的作用效果。在上述實(shí)施方式中，在還原性氣體噴嘴52 60的上部分別形成多 個(gè)例如3個(gè)氣體噴射孔52A 60A。取而代之，可以形成如圖5B所示 的1個(gè)氣體噴射孔52A 60A。這種噴嘴的結(jié)構(gòu)與圖9所示的情況相同。此外，也可以組合圖5A所示的噴嘴48和圖5B所示的噴嘴52 60。這些噴嘴的任何組合都可以發(fā)揮與圖1所示的氧化裝置相同的作 用和效果。<膜厚的面內(nèi)均勻性的改善>相對(duì)于各晶片檢查用圖1的氧化裝置形成的氧化膜的面內(nèi)均勻性 后，發(fā)現(xiàn)在特定的晶片位置上膜厚的面內(nèi)均勻性存在很大劣化的可能 性。其理由是，考慮到氣體噴射孔朝向晶片方向，結(jié)果，在特定的晶片位置上，02氣體和H2氣體的混合平衡被破壞。因此，優(yōu)選改變氣體噴射孔的朝向方向，即氣體噴射方向，優(yōu)選不直接對(duì)晶片噴射氣體。圖6A是表示氣體噴射孔的氣體噴射方向朝向晶片中心的情況的 示意圖。圖6B是表示具有改善氣體噴射方向的氣體噴射孔的氧化性氣 體噴嘴48和還原性氣體噴嘴52 60與處理容器42和晶片W的關(guān)系 的示意圖。圖6C是表示氣體噴射孔的氣體噴射方向的另一變形例的示
意圖。圖7是表示使用圖6A、 6B的氣體噴射孔的情況下的膜厚的面 內(nèi)均勻性的曲線。如圖6A所示，氧化性氣體噴嘴48的氣體噴射孔48A、 48B朝向 晶片W的方向，對(duì)晶片直接噴射氣體時(shí)，如圖7中的特征線X所示， 在特定的晶片位置上膜厚的面內(nèi)均勻性極端劣化。其理由是，如上所述，氣體從晶片W的側(cè)面方向與其直接接觸，而H2氣體和02氣體的混合平衡被破壞，沒有發(fā)生適宜的燃燒反應(yīng)。與此相對(duì)，在圖6B所示的結(jié)構(gòu)中，氧化性氣體噴嘴48的氣體噴 射孔48A、 48B相對(duì)于連接氣體噴嘴的中心和晶片的中心的直線，氣 體噴射方向設(shè)定為角度^ 1 = 135°。這里，向著互相相反的方向形成氧 化性氣體噴嘴48的第一和第二噴嘴部分的氣體噴射孔48A、 48B。另 一方面，還原性氣體噴嘴52 60的氣體噴射孔52A 60A相對(duì)于連接 氣體噴嘴的中心和晶片的中心的直線，氣體噴射方向設(shè)定為角度S2二 卯°。這里，還原性氣體噴嘴52 60，其背面高的噴嘴設(shè)置在上游側(cè)。 使用這種結(jié)構(gòu)時(shí)，如圖7中的特征線Y所示，與特征線X相比，可以大大提高膜厚的面內(nèi)均勻性。而且，如圖6C所示，氧化性氣體噴嘴48和還原性氣體噴嘴52 60的氣體噴射方向最好是至少從晶片W的輪廓向外的方向。但是，如 圖6B所示，相對(duì)于連接氣體噴嘴的中心和晶片中心的直線，氣體噴射 方向設(shè)定為90°以上時(shí)，由于氣體每次撞擊容器側(cè)壁后擴(kuò)散，因此晶片 表面上的氣體不偏離并均勻分散。從這個(gè)觀點(diǎn)出發(fā)，氧化性氣體噴嘴 48和還原性氣體噴嘴52 60的氣體噴射方向設(shè)定為相對(duì)于晶片輪廓 的切線方向或比切線更向外側(cè)的方向。此外，氣體噴射方向優(yōu)選設(shè)定 為相對(duì)于連接氣體噴嘴的中心和晶片中心的直線成卯。以上的角度，更 優(yōu)選為90° 135°。<晶片個(gè)數(shù)可變處理的評(píng)價(jià)>在對(duì)實(shí)際產(chǎn)品晶片進(jìn)行氧化處理的情況下，也存在需處理產(chǎn)品晶 片的片數(shù)比晶舟的最大承載個(gè)數(shù)少的時(shí)候。即，通常氧化處理時(shí)晶舟 26上不限于晶片為滿載狀態(tài)，也有存在一部分空的空間的情況。例如， 存在以下情況在滿載狀態(tài)時(shí)可以保持100片(最大載置片數(shù))產(chǎn)品晶片的晶舟26上，保持25片或50片產(chǎn)品晶片，其它為空的空間，在 這個(gè)空的空間上保持非產(chǎn)品的表面帶Si02膜的模擬晶片仍舊迸行氧化 處理。這種情況下，產(chǎn)品晶片保持在晶舟26上時(shí)，在氣流的上游側(cè)的 晶片W保持裝滿狀態(tài)。即，在如圖l所示的情況下，氣體從處理容器 24的上方向下方流動(dòng)，因此晶片相對(duì)于晶舟26從上側(cè)依次保持。 <實(shí)驗(yàn)2>進(jìn)行對(duì)少于晶舟滿載時(shí)的個(gè)數(shù)的產(chǎn)品晶片進(jìn)行氧化處理的實(shí)驗(yàn)。 圖8A、 B是表示對(duì)比晶舟滿載時(shí)數(shù)量少的產(chǎn)品晶片進(jìn)行氧化處理時(shí)的 氧化膜的膜厚的改變情況的曲線圖。圖8A表示使用圖9所示現(xiàn)有裝置 進(jìn)行氧化處理時(shí)的結(jié)果。圖8B表示使用圖1的裝置進(jìn)行氧化處理時(shí)的 結(jié)果。圖8A所示的情況下，目標(biāo)厚度為5.5nm，圖8B所示的情況下， 目標(biāo)厚度為6.0nm。圖8A中，特征線Y100表示保持100片產(chǎn)品晶片(滿載)時(shí)的特 性。特征線Y50表示保持50片產(chǎn)品晶片(非滿載)時(shí)的特性。特征線 Y25表示保持25個(gè)產(chǎn)品晶片(非滿載)時(shí)的特性。在進(jìn)行得到特征線 YIOO、 Y50、 Y25的所有特性的氧化處理時(shí)，H2、 02的各氣體流量、 處理壓力、處理溫度等都設(shè)定的相同。圖8B中，特征線Z100表示保持100片產(chǎn)品晶片(滿載)時(shí)的特 性。特征線Z25表示保持25片產(chǎn)品晶片(非滿載)時(shí)的特性。在進(jìn)行 得到特征線ZIOO、 Z25的所有特性的氧化處理時(shí)，H2、 02的各氣體流 量、處理壓力、處理溫度等都設(shè)定得相同。如圖8A所示，在現(xiàn)有裝置的情況下，產(chǎn)品晶片滿載時(shí)，如特征線 Y100所示，所有晶片位置上的膜厚大致一定，膜厚的面間均勻性非常 好。但是，如特征線Y50、 Y25所示，在產(chǎn)品晶片的數(shù)量比滿載時(shí)少 的情況下，不僅各個(gè)膜厚發(fā)生變化，膜厚在氣流的下游側(cè)的行程上有 上升的傾向。這種情況意味著必須根據(jù)產(chǎn)品晶片的數(shù)量變化，進(jìn)行用 于事先使此時(shí)的02和H2的各氣體流量最佳化的調(diào)整工作。與此相反，如圖8B所示，在圖1的裝置的情況下，如特征線ZIOO 和Z25所示，與產(chǎn)品晶片的滿載、非滿載無關(guān)，膜厚大致都為目標(biāo)值。 而且膜厚與晶片位置無關(guān)且大致一定，膜厚的面間均勻性非常好。這
意味著即使在晶片數(shù)量少于滿載時(shí)的數(shù)量的情況下也可以使用晶片數(shù) 量滿載時(shí)的最佳化的處理?xiàng)l件(氣體流量)。因此，可以簡化用于使氣 體流量最佳化的調(diào)整工作。 <變形例>在上述實(shí)施例中，為了將處理區(qū)域25劃分成5個(gè)區(qū)段，而使用長 度不同的5個(gè)還原性氣體噴嘴52 60。但是，這個(gè)區(qū)段的數(shù)量不限于 5個(gè)，可以劃分成任何數(shù)量，并可以配設(shè)與此數(shù)量相應(yīng)的數(shù)量的高度不 同的噴嘴。處理容器24構(gòu)成為在下部設(shè)有排氣口46，并且使氣體從容器內(nèi) 的上方向下方流動(dòng)。取而代之，可以在處理容器24的頂部設(shè)有排氣口 46，使氣體在容器內(nèi)從下方向上方流動(dòng)。此外，作為處理容器24，不 限于單管結(jié)構(gòu)，還可以采用設(shè)有同心圓狀的內(nèi)筒和外筒的雙重管結(jié)構(gòu)。氧化性氣體不限于02，可以包括選自02、 N20、 NO、 N02和03 中的一種以上的氣體。還原性氣體不限于H2，可以包括選自H2、 NH3、 CH4、 HC1和重氫中的一種以上的氣體。作為被處理基板，代替半導(dǎo)體晶片，可以以玻璃基板、LCD基板、 陶瓷基板等作為對(duì)象。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體處理用的氧化裝置，其特征在于，包括具有以隔開間隔堆積的狀態(tài)收納多個(gè)被處理基板的處理區(qū)域的處理容器；對(duì)所述處理區(qū)域進(jìn)行加熱的加熱器；對(duì)所述處理區(qū)域內(nèi)進(jìn)行排氣的排氣系統(tǒng)；向所述處理區(qū)域供給氧化性氣體的氧化性氣體供給系統(tǒng)；和向所述處理區(qū)域供給還原性氣體的還原性氣體供給系統(tǒng)，所述氧化性氣體供給系統(tǒng)包括在與所述處理區(qū)域?qū)?yīng)的上下方向的長度上延伸的氧化性氣體噴嘴，所述氧化性氣體噴嘴具有在與所述處理區(qū)域?qū)?yīng)的上下方向的整個(gè)長度上存在的多個(gè)氣體噴射孔，所述還原性氣體供給系統(tǒng)包括與沿所述處理區(qū)域的上下排列的多個(gè)區(qū)段對(duì)應(yīng)而具有不同高度的多個(gè)還原性氣體噴嘴，各還原性氣體噴嘴具有存在于對(duì)應(yīng)的區(qū)段的高度的氣體噴射孔。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于， 所述氧化性氣體噴嘴的所述氣體噴射孔實(shí)質(zhì)上等間隔配置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述各還原性氣體噴嘴的所述氣體噴射孔包括存在于對(duì)應(yīng)的區(qū)段 內(nèi)的多個(gè)氣體噴射孔。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于， 所述多個(gè)還原性氣體噴嘴能夠分別控制還原性氣體的流量。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述氧化性氣體噴嘴包括從上下方向的一端側(cè)向另一端側(cè)延伸的 第一部分和從所述另一端側(cè)向一端側(cè)延伸的第二部分，所述第一和第 二部分由折回部連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于， 所述第一部分的所述一端側(cè)與所述氧化性氣體的供給源連接，所述第二部分的所述一端側(cè)被封閉。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于， 所述第一部分具有以規(guī)定間隔形成的多個(gè)第一氣體噴射孔，所述第二部分具有以位于所述第一氣體噴射空的中央的方式形成的多個(gè)第 二氣體噴射孔。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于， 所述第一和第二氣體噴射孔朝向互相相反的方向。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于， 所述第一氣體噴射孔具有彼此相同的開口面積，所述第二氣體噴射孔具有彼此相同的開口面積。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于， 所述各氣體噴射孔的氣體噴射方向設(shè)定為所述被處理基板的輪廓的切線方向或比其更向外側(cè)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于， 所述各氣體噴射孔的氣體噴射方向相對(duì)于連接對(duì)應(yīng)的氣體噴嘴的 中心和所述被處理基板的中心的線成90。以上的角度。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于， 所述氧化性氣體包括選自02、 N20、 NO、 N02和03中的1種以上的氣體，所述還原性氣體包括選自H2、 NH3、 CH4、 HC1和重氫中的 l種以上的氣體。
13. —種半導(dǎo)體處理用的氧化方法，其特征在于，包括 在處理容器的處理區(qū)域內(nèi)以隔開間隔堆積的狀態(tài)收納多個(gè)被處理 基板的工序；一邊對(duì)所述處理區(qū)域進(jìn)行加熱， 一邊向所述處理區(qū)域分別供給氧 化性氣體和還原性氣體的工序；使所述氧化性氣體和所述還原性氣體反應(yīng)，在所述處理區(qū)域內(nèi)產(chǎn) 生氧活性種和羥基活性種的工序；和使用所述氧活性種和所述羥基活性種對(duì)所述被處理基板的表面進(jìn) 行氧化處理的工序，從在與所述處理區(qū)域?qū)?yīng)的上下方向的長度上延伸的氧化性氣體 噴嘴供給所述氧化性氣體，所述氧化性氣體噴嘴具有在與所述處理區(qū) 域?qū)?yīng)的上下方向的整個(gè)長度上存在的多個(gè)氣體噴射孔，從與沿所述處理區(qū)域的上下排列的多個(gè)區(qū)段對(duì)應(yīng)而具有不同高度 的多個(gè)還原性氣體噴嘴供給所述還原性氣體，各還原性氣體噴嘴具有 存在于對(duì)應(yīng)的區(qū)段的高度的氣體噴射孔。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于， 所述氧化性氣體和所述還原性氣體的氣體噴射方向設(shè)定為所述被處理基板的輪廓的切線方向或比其更向外側(cè)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述各氣體噴射孔的氣體噴射方向相對(duì)于連接對(duì)應(yīng)的氣體噴嘴的 中心和所述被處理基板的中心的線成90。以上的角度。
16. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于， 在所述處理區(qū)域內(nèi)所述被處理基板由支撐部件支撐，在所述被處理基板的數(shù)量少于所述支撐部件的最大承載數(shù)量的情況下，從所述支 撐部件的上側(cè)依次支撐所述被處理基板。
17. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于， 所述氧化性氣體包括選自02、 N20、 NO、 N02和03中的1種以上的氣體，所述還原性氣體包括選自H2、 NH3、 CH4、 HC1和重氫中的 l種以上的氣體。
18. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于還包括 對(duì)于具有基準(zhǔn)表面積的多個(gè)基準(zhǔn)基板，滿足規(guī)定水平的面間均勻性，而獲得所述氧化處理的基準(zhǔn)條件的工序，相對(duì)于所述基準(zhǔn)表面積， 所述多個(gè)被處理基板具有某種比率的表面積；和通過實(shí)質(zhì)上只改變所述基準(zhǔn)條件的處理時(shí)間作為所述某種比率的 函數(shù)的工序來確定對(duì)所述多個(gè)被處理基板的所述氧化處理的實(shí)際條 件。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于， 所述面間均勻性參照通過所述氧化處理形成的膜的膜厚的面間均勻性確定。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于， 所述基準(zhǔn)條件包含所述氧化性氣體和所述還原性氣體的流量。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體處理用氧化裝置，包括具有以隔開間隔的堆積狀態(tài)收納多個(gè)被處理基板的處理區(qū)域的處理容器；對(duì)所述處理區(qū)域進(jìn)行加熱的加熱器；對(duì)所述處理區(qū)域內(nèi)進(jìn)行排氣的排氣系統(tǒng)；向所述處理區(qū)域供給氧化性氣體的氧化性氣體供給系統(tǒng)；和向所述處理區(qū)域供給還原性氣體的還原性氣體供給系統(tǒng)。氧化性氣體供給系統(tǒng)包括在與所述處理區(qū)域?qū)?yīng)的上下方向的長度上延伸的氧化性氣體噴嘴，氧化性氣體噴嘴具有存在于與所述處理區(qū)域?qū)?yīng)的上下方向的整個(gè)長度上的多個(gè)氣體噴射孔，還原性氣體供給系統(tǒng)包括與沿所述處理區(qū)域的上下排列的多個(gè)區(qū)段相對(duì)應(yīng)的、具有不同高度的多個(gè)還原性氣體噴嘴，各還原性氣體噴嘴具有存在于對(duì)應(yīng)的區(qū)段高度的氣體噴射孔。
文檔編號(hào)H01L21/00GK101150050SQ20071019290
公開日2008年3月26日 申請(qǐng)日期2007年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月22日
發(fā)明者井上久司, 水野功勝, 問谷昌孝 申請(qǐng)人:東京毅力科創(chuàng)株式會(huì)社