JPH0897206A - 熱酸化膜形成方法 - Google Patents
熱酸化膜形成方法Info
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- JPH0897206A JPH0897206A JP23393394A JP23393394A JPH0897206A JP H0897206 A JPH0897206 A JP H0897206A JP 23393394 A JP23393394 A JP 23393394A JP 23393394 A JP23393394 A JP 23393394A JP H0897206 A JPH0897206 A JP H0897206A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 被処理基体１４を処理容器１１に収納し、被
処理基体１４の温度を６００℃より低い温度に保持する
と共に、容器１１内に少なくともＨ2 ＯガスとＣｌ2 ガ
スを含むガスを導入する。この後、被処理基体１４の温
度を６００℃以上に昇温して被処理基体１４上に熱酸化
膜を形成する。 【効果】 枚葉式の装置で高品質の酸化膜を高速かつ均
一性よく形成できるため、半導体素子製造の歩留まりが
向上し、素子の電気特性が均一化する。
処理基体１４の温度を６００℃より低い温度に保持する
と共に、容器１１内に少なくともＨ2 ＯガスとＣｌ2 ガ
スを含むガスを導入する。この後、被処理基体１４の温
度を６００℃以上に昇温して被処理基体１４上に熱酸化
膜を形成する。 【効果】 枚葉式の装置で高品質の酸化膜を高速かつ均
一性よく形成できるため、半導体素子製造の歩留まりが
向上し、素子の電気特性が均一化する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、熱酸化膜形成方法に係
る。
る。
【０００２】
【従来の技術】従来シリコン上に熱酸化膜を形成する場
合、バッチ式の装置を用いて通常行われてきた。しか
し、ウエハの口径が大きくなるにつれて、バッチ式の装
置ではウエハ面内で均一に酸化することが困難になって
いる。しかし、枚葉式の装置でバッチ式の装置と同じ歩
留まりを保つためには、酸化速度を上げる必要がある。
合、バッチ式の装置を用いて通常行われてきた。しか
し、ウエハの口径が大きくなるにつれて、バッチ式の装
置ではウエハ面内で均一に酸化することが困難になって
いる。しかし、枚葉式の装置でバッチ式の装置と同じ歩
留まりを保つためには、酸化速度を上げる必要がある。
【０００３】シリコンを高速で酸化する方法として、一
つには高圧酸化がある。これは酸化装置内に数気圧から
十数気圧の酸素や水を導入して熱酸化を行う方法であ
り、この方法によれば、酸化剤の量を増やすことで酸化
速度を上げることはできるが、高温に加熱しながら装置
内を高圧に保持することは、非常に危険であり実用的で
ない。
つには高圧酸化がある。これは酸化装置内に数気圧から
十数気圧の酸素や水を導入して熱酸化を行う方法であ
り、この方法によれば、酸化剤の量を増やすことで酸化
速度を上げることはできるが、高温に加熱しながら装置
内を高圧に保持することは、非常に危険であり実用的で
ない。
【０００４】もう一つの高速酸化法として、オゾンやＯ
ラジカルといった活性なガスを用いる方法がある。これ
らのガスは活性で、Ｏ2 やＨ2 Ｏよりもシリコンと速く
反応してシリコン酸化物を形成する。ここで通常、オゾ
ンやＯラジカルは酸化装置と別の領域でＯ2 などのガス
の放電により形成し、酸化装置に導入するが、せいぜい
数％から十数％のガスしかオゾンやＯラジカルにならな
い。これは、放電効率を上げるために放電は減圧で行わ
れるが、これがガスの活性化を妨げているからである。
さらに、放電領域から酸化装置まで輸送される間にオゾ
ンやＯラジカルは、壁と反応したり相互に反応したりし
て失活してしまうと言う事も考えられる。
ラジカルといった活性なガスを用いる方法がある。これ
らのガスは活性で、Ｏ2 やＨ2 Ｏよりもシリコンと速く
反応してシリコン酸化物を形成する。ここで通常、オゾ
ンやＯラジカルは酸化装置と別の領域でＯ2 などのガス
の放電により形成し、酸化装置に導入するが、せいぜい
数％から十数％のガスしかオゾンやＯラジカルにならな
い。これは、放電効率を上げるために放電は減圧で行わ
れるが、これがガスの活性化を妨げているからである。
さらに、放電領域から酸化装置まで輸送される間にオゾ
ンやＯラジカルは、壁と反応したり相互に反応したりし
て失活してしまうと言う事も考えられる。
【０００５】即ち、酸化装置内の被処理基体に供給でき
るオゾンやＯラジカルの量はかなり少なくなるので、常
圧のＯ2 やＨ2 Ｏ雰囲気化で行う酸化とオゾンやＯラジ
カルを用いた酸化とでは酸化速度にそれほど差がない。
るオゾンやＯラジカルの量はかなり少なくなるので、常
圧のＯ2 やＨ2 Ｏ雰囲気化で行う酸化とオゾンやＯラジ
カルを用いた酸化とでは酸化速度にそれほど差がない。
【０００６】また、酸化反応がこれら酸化剤の供給律速
になるため、酸化膜厚はガスの流れに非常に依存し、被
処理基体の面内で酸化膜厚がばらつきやすい。さらに、
放電の際にガスと放電領域の部材が反応したり、活性な
オゾン、Ｏラジカルが輸送される間に輸送管の壁と反応
たりして生じる反応生成物がガス中に混入し、シリコン
酸化膜の汚染物として取り込まれてシリコン酸化膜の電
気特性が低下する問題も生じる。
になるため、酸化膜厚はガスの流れに非常に依存し、被
処理基体の面内で酸化膜厚がばらつきやすい。さらに、
放電の際にガスと放電領域の部材が反応したり、活性な
オゾン、Ｏラジカルが輸送される間に輸送管の壁と反応
たりして生じる反応生成物がガス中に混入し、シリコン
酸化膜の汚染物として取り込まれてシリコン酸化膜の電
気特性が低下する問題も生じる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】前述したように、枚葉
式の装置でシリコンを高速に熱酸化するために高圧酸化
やオゾン、Ｏラジカルを用いる方法が検討されてきた。
しかし、前者は安全性の面で問題があり、後者は常圧酸
化と比較して酸化速度がそれ程速くならない、酸化膜厚
が被処理基体面内でばらつきやすい、汚染物が混入する
といった問題があった。本発明は上記問題を解決するも
のであり、シリコンを高速にかつ被処理基体の面内を均
一に酸化させる熱酸化膜形成方法を提供することを目的
とする。
式の装置でシリコンを高速に熱酸化するために高圧酸化
やオゾン、Ｏラジカルを用いる方法が検討されてきた。
しかし、前者は安全性の面で問題があり、後者は常圧酸
化と比較して酸化速度がそれ程速くならない、酸化膜厚
が被処理基体面内でばらつきやすい、汚染物が混入する
といった問題があった。本発明は上記問題を解決するも
のであり、シリコンを高速にかつ被処理基体の面内を均
一に酸化させる熱酸化膜形成方法を提供することを目的
とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明では、被処理基体を処理容器に収納する工程
と、前記被処理基体の温度を所定の温度に保持すると共
に、前記容器内に酸素原子を含むガスと塩素原子を含む
ガスとを導入する工程と、前記塩素原子を含むガスを励
起する工程と、前記励起した塩素原子を含むガスで前記
酸素原子を含むガスを分解し、前記被処理基体上に熱酸
化膜を形成する工程とを具備した熱酸化膜形成方法を提
供する。
に本発明では、被処理基体を処理容器に収納する工程
と、前記被処理基体の温度を所定の温度に保持すると共
に、前記容器内に酸素原子を含むガスと塩素原子を含む
ガスとを導入する工程と、前記塩素原子を含むガスを励
起する工程と、前記励起した塩素原子を含むガスで前記
酸素原子を含むガスを分解し、前記被処理基体上に熱酸
化膜を形成する工程とを具備した熱酸化膜形成方法を提
供する。
【０００９】前記塩素原子を含むガスを励起する工程
は、前記被処理基体の温度を６００℃以上に昇温するこ
と、あるいは、前記容器内に前記被処理基体表面に４５
０ｎｍ以下の波長の光を照射することが望ましい。
は、前記被処理基体の温度を６００℃以上に昇温するこ
と、あるいは、前記容器内に前記被処理基体表面に４５
０ｎｍ以下の波長の光を照射することが望ましい。
【００１０】前記酸素原子を含むガスにはＨ2 Ｏガスを
用いることが望ましい。前記塩素原子を含むガスにはＣ
ｌ2 ガスを用いることが望ましい。前記被処理基体とし
て表面に薄い酸化膜が形成されているものを用いること
が望ましい。前記被処理基体にはシリコン基板を用いる
ことが望ましい
用いることが望ましい。前記塩素原子を含むガスにはＣ
ｌ2 ガスを用いることが望ましい。前記被処理基体とし
て表面に薄い酸化膜が形成されているものを用いること
が望ましい。前記被処理基体にはシリコン基板を用いる
ことが望ましい
【００１１】
【作用】本発明により、シリコンが高速に酸化される機
構は次のように説明される。第１に、塩素原子を含むガ
ス、例えばＣｌ2 ガスは、約６００℃以上では熱解離し
てＣｌ原子となる。また、Ｃｌ原子は、酸素原子を含む
ガス、例えばＨ2 Ｏガスと衝突するとＨ2 ＯからＨ原子
を引き抜いてＨＣｌとなり、同時にＯＨラジカルを生成
する。さらにこのＯＨラジカル同士が衝突するとＯラジ
カルとＨ2 Ｏが生成する。従って、シリコン表面を６０
０℃以上に加熱してＨ2 Ｏ／Ｃｌ2 ガスに晒すと、シリ
コン表面でＯＨラジカルやＯラジカルが形成し、これら
のラジカルによってシリコンは高速に酸化される。
構は次のように説明される。第１に、塩素原子を含むガ
ス、例えばＣｌ2 ガスは、約６００℃以上では熱解離し
てＣｌ原子となる。また、Ｃｌ原子は、酸素原子を含む
ガス、例えばＨ2 Ｏガスと衝突するとＨ2 ＯからＨ原子
を引き抜いてＨＣｌとなり、同時にＯＨラジカルを生成
する。さらにこのＯＨラジカル同士が衝突するとＯラジ
カルとＨ2 Ｏが生成する。従って、シリコン表面を６０
０℃以上に加熱してＨ2 Ｏ／Ｃｌ2 ガスに晒すと、シリ
コン表面でＯＨラジカルやＯラジカルが形成し、これら
のラジカルによってシリコンは高速に酸化される。
【００１２】即ち、６００℃より低い温度ではＣｌ2 ガ
スが解離せず、酸化がほとんど進行しない。この状態で
Ｃｌ2 ガスを容器内に導入し、容器内が均一なガスの流
れになった後に６００℃以上に昇温するので、均一な酸
化膜が形成されされる。
スが解離せず、酸化がほとんど進行しない。この状態で
Ｃｌ2 ガスを容器内に導入し、容器内が均一なガスの流
れになった後に６００℃以上に昇温するので、均一な酸
化膜が形成されされる。
【００１３】第２に、Ｃｌ2 ガスの解離エネルギーは約
４５０ｎｍの光エネルギーに等しい。したがって、それ
よりも波長が短く、エネルギーの高い光をＣｌ2 ガスに
照射するとＣｌ2 が解離してＣｌ原子となる。Ｃｌ原子
はＨ2 Ｏと反応してＨＣｌとＯＨラジカルとを生成し、
ＯＨはまた相互に反応してＯラジカルを生成する。この
ような活性なＯラジカルが表面付近で形成されること及
び光照射による表面励起（シリコン表面で電子やホール
が多数形成される）によりシリコンは高速に酸化され
る。このように本発明を用いることにより、低温かつ短
時間でシリコンを酸化することができた。さらに、Ｃｌ
2 ガスを用いることにより金属汚染物を塩化物として効
果的に除去することができた。
４５０ｎｍの光エネルギーに等しい。したがって、それ
よりも波長が短く、エネルギーの高い光をＣｌ2 ガスに
照射するとＣｌ2 が解離してＣｌ原子となる。Ｃｌ原子
はＨ2 Ｏと反応してＨＣｌとＯＨラジカルとを生成し、
ＯＨはまた相互に反応してＯラジカルを生成する。この
ような活性なＯラジカルが表面付近で形成されること及
び光照射による表面励起（シリコン表面で電子やホール
が多数形成される）によりシリコンは高速に酸化され
る。このように本発明を用いることにより、低温かつ短
時間でシリコンを酸化することができた。さらに、Ｃｌ
2 ガスを用いることにより金属汚染物を塩化物として効
果的に除去することができた。
【００１４】なお、Ｈ2 Ｏ／Ｃｌ2 ガスを用いて酸化膜
を形成する前に、Ｈ2 Ｏガス中で薄い（約１ｎｍ）酸化
膜を形成することにより、活性なＣｌ原子がシリコンと
直接反応することを防ぐことができた。
を形成する前に、Ｈ2 Ｏガス中で薄い（約１ｎｍ）酸化
膜を形成することにより、活性なＣｌ原子がシリコンと
直接反応することを防ぐことができた。
【００１５】このように本発明を用いることで、高速か
つ試料面内で均一に酸化膜を低温で形成することができ
た。また、酸化膜に含まれる金属汚染物を低減すること
ができ、酸化膜の電気的特性が向上した。
つ試料面内で均一に酸化膜を低温で形成することができ
た。また、酸化膜に含まれる金属汚染物を低減すること
ができ、酸化膜の電気的特性が向上した。
【００１６】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
詳細に説明する。 実施例１ 本実施例では、Ｈ2 Ｏガス及びＨ2 Ｏ／Ｃｌ2 ガスを用
いたシリコンの熱酸化膜の形成について述べる。
詳細に説明する。 実施例１ 本実施例では、Ｈ2 Ｏガス及びＨ2 Ｏ／Ｃｌ2 ガスを用
いたシリコンの熱酸化膜の形成について述べる。
【００１７】図１は、本実施例で用いる酸化装置の概略
図である。本装置は、処理容器１１内の試料台１５上に
載置された試料１４をヒータ１６（温度の面内均一性±
０．１％以下）で加熱しながら、ガス導入口１２からガ
スを試料１４に供給、ガス排気口１３から排気して試料
表面に酸化膜を形成するものである。処理容器１１には
石英製の窓１７も備えられており、試料１４に光（照射
強度の面内均一性±０．１％以下）を照射することもで
きる。
図である。本装置は、処理容器１１内の試料台１５上に
載置された試料１４をヒータ１６（温度の面内均一性±
０．１％以下）で加熱しながら、ガス導入口１２からガ
スを試料１４に供給、ガス排気口１３から排気して試料
表面に酸化膜を形成するものである。処理容器１１には
石英製の窓１７も備えられており、試料１４に光（照射
強度の面内均一性±０．１％以下）を照射することもで
きる。
【００１８】次に、熱酸化膜の形成工程について述べ
る。シリコンウエハをアンモニア水過酸化水素水／水混
合液、硫酸／過酸化水素水混合液、塩酸／過酸化水素水
／水混合液を用いて洗浄し、表面のパーティクルや有機
物、金属汚染物を除去し、さらにこれら洗浄によってシ
リコン表面に形成されたシリコン酸化膜を弗酸を用いて
除去した。このウエハを図１に示した酸化装置の試料台
１５上に載置し、ガス導入口１２からＨ2 Ｏガスを１０
ｌ／ｍｉｎ導入しながら試料１４の温度を５００℃に昇
温した。この処理によりウエハ表面に約１ｎｍの酸化膜
が形成された。
る。シリコンウエハをアンモニア水過酸化水素水／水混
合液、硫酸／過酸化水素水混合液、塩酸／過酸化水素水
／水混合液を用いて洗浄し、表面のパーティクルや有機
物、金属汚染物を除去し、さらにこれら洗浄によってシ
リコン表面に形成されたシリコン酸化膜を弗酸を用いて
除去した。このウエハを図１に示した酸化装置の試料台
１５上に載置し、ガス導入口１２からＨ2 Ｏガスを１０
ｌ／ｍｉｎ導入しながら試料１４の温度を５００℃に昇
温した。この処理によりウエハ表面に約１ｎｍの酸化膜
が形成された。
【００１９】次に、ガス導入口１２から導入するガスを
Ｈ2 Ｏ単体からＨ2 Ｏ／Ｃｌ2 混合ガス（Ｈ2 Ｏを１０
ｌ／ｍｉｎ、Ｃｌ2 を２ｌ／ｍｉｎ）に変えた後、試料
の温度を７５０℃に上げ、所定の時間保持した。これに
対し、本発明と比較するために、別の試料では導入する
ガスをＨ2 Ｏのままで、試料の温度を７５０℃に上げ、
所定の時間保持した。
Ｈ2 Ｏ単体からＨ2 Ｏ／Ｃｌ2 混合ガス（Ｈ2 Ｏを１０
ｌ／ｍｉｎ、Ｃｌ2 を２ｌ／ｍｉｎ）に変えた後、試料
の温度を７５０℃に上げ、所定の時間保持した。これに
対し、本発明と比較するために、別の試料では導入する
ガスをＨ2 Ｏのままで、試料の温度を７５０℃に上げ、
所定の時間保持した。
【００２０】熱酸化膜を１０ｎｍ形成するのに必要な時
間を比較したところ、本発明は約１分であったのに対
し、比較例は約３０分であった。本発明で高速にシリコ
ンが酸化される機構は次のように説明される。Ｃｌ2 ガ
スは約６００℃以上では熱解離してＣｌ原子となる。他
方Ｃｌ原子はＨ2 Ｏガスと衝突するとＨ2 ＯからＨ原子
を引き抜いてＨＣｌとなり、同時にＯＨラジカルが生成
する。さらにこのＯＨラジカル同士が衝突するとＯラジ
カルとＨ2 Ｏが生成する。従って、シリコン表面を７５
０℃に加熱してＨ2 Ｏ／Ｃｌ2 ガスに晒すと、シリコン
表面でＯＨラジカルやＯラジカルが形成し、これらのラ
ジカルによってシリコンは高速に酸化される。
間を比較したところ、本発明は約１分であったのに対
し、比較例は約３０分であった。本発明で高速にシリコ
ンが酸化される機構は次のように説明される。Ｃｌ2 ガ
スは約６００℃以上では熱解離してＣｌ原子となる。他
方Ｃｌ原子はＨ2 Ｏガスと衝突するとＨ2 ＯからＨ原子
を引き抜いてＨＣｌとなり、同時にＯＨラジカルが生成
する。さらにこのＯＨラジカル同士が衝突するとＯラジ
カルとＨ2 Ｏが生成する。従って、シリコン表面を７５
０℃に加熱してＨ2 Ｏ／Ｃｌ2 ガスに晒すと、シリコン
表面でＯＨラジカルやＯラジカルが形成し、これらのラ
ジカルによってシリコンは高速に酸化される。
【００２１】また、本発明の方法、即ち５００℃でＨ2
Ｏ／Ｃｌ2 ガスを導入し、その後に８００℃に昇温して
形成したシリコン酸化膜の膜厚のばらつきは±０．５％
以下であったのに対し、比較例の方法、即ちＨ2 Ｏ雰囲
気で７５０℃に昇温し、ガスをＨ2 Ｏ／Ｃｌ2 に切り換
えた直後では試料表面でのガスの流れが不均一であるた
め、７５０℃でＨ2 Ｏ／Ｃｌ2 ガスに切り換えると不均
一な流れの状態で酸化が生じ、形成される酸化膜厚がば
らついてしまう。本発明の方法では、Ｃｌ2 ガスが解離
せず、酸化がほとんど進行しない５００℃でガスを切り
換えるため、不均一なガスの流れによる不均一な酸化は
ほとんど生じず、均一なガスの流れになった後に７５０
℃に昇温されて均一な酸化膜を形成することができる。
Ｏ／Ｃｌ2 ガスを導入し、その後に８００℃に昇温して
形成したシリコン酸化膜の膜厚のばらつきは±０．５％
以下であったのに対し、比較例の方法、即ちＨ2 Ｏ雰囲
気で７５０℃に昇温し、ガスをＨ2 Ｏ／Ｃｌ2 に切り換
えた直後では試料表面でのガスの流れが不均一であるた
め、７５０℃でＨ2 Ｏ／Ｃｌ2 ガスに切り換えると不均
一な流れの状態で酸化が生じ、形成される酸化膜厚がば
らついてしまう。本発明の方法では、Ｃｌ2 ガスが解離
せず、酸化がほとんど進行しない５００℃でガスを切り
換えるため、不均一なガスの流れによる不均一な酸化は
ほとんど生じず、均一なガスの流れになった後に７５０
℃に昇温されて均一な酸化膜を形成することができる。
【００２２】さらに、本発明と比較例の方法で形成した
シリコン酸化膜に含まれる金属汚染を調べたところ、前
者は全て金属が１×１０ 9個／ｃｍ2 以下であったのに
対し、後者のいくつかの試料においてはＡｌやＦｅが１
×１０10個／ｃｍ2 検出された。これはＣｌ2 ガスを用
いることにより試料表面及び装置内部の金属汚染が除去
されたためである。
シリコン酸化膜に含まれる金属汚染を調べたところ、前
者は全て金属が１×１０ 9個／ｃｍ2 以下であったのに
対し、後者のいくつかの試料においてはＡｌやＦｅが１
×１０10個／ｃｍ2 検出された。これはＣｌ2 ガスを用
いることにより試料表面及び装置内部の金属汚染が除去
されたためである。
【００２３】このように本発明を用いることで、高速か
つ試料面内で均一に酸化膜を形成することができた。ま
た、酸化膜に含まれる金属汚染物を低減することがで
き、酸化膜の電気的特性が向上した。
つ試料面内で均一に酸化膜を形成することができた。ま
た、酸化膜に含まれる金属汚染物を低減することがで
き、酸化膜の電気的特性が向上した。
【００２４】実施例２ 本実施例では、光とＨ2 Ｏ／Ｃｌ2 ガスを用いたシリコ
ンの熱酸化膜の形成について述べる。
ンの熱酸化膜の形成について述べる。
【００２５】シリコンウエハをアンモニア水過酸化水素
水／水混合液、硫酸／過酸化水素水混合液、塩酸／過酸
化水素水／水混合液を用いて洗浄し、表面のパーティク
ルや有機物、金属汚染物を除去し、さらにこれら洗浄に
よってシリコン表面に形成されたシリコン酸化膜を弗酸
を用いて除去した。このウエハを図１に示した酸化装置
の試料台１５上に載置し、ガス導入口１２からＨ2 Ｏガ
スを１０ｌ／ｍｉｎ導入しながら試料１４の温度を５０
０℃に昇温した。この処理によりウエハ表面に約１ｎｍ
の酸化膜が形成された。
水／水混合液、硫酸／過酸化水素水混合液、塩酸／過酸
化水素水／水混合液を用いて洗浄し、表面のパーティク
ルや有機物、金属汚染物を除去し、さらにこれら洗浄に
よってシリコン表面に形成されたシリコン酸化膜を弗酸
を用いて除去した。このウエハを図１に示した酸化装置
の試料台１５上に載置し、ガス導入口１２からＨ2 Ｏガ
スを１０ｌ／ｍｉｎ導入しながら試料１４の温度を５０
０℃に昇温した。この処理によりウエハ表面に約１ｎｍ
の酸化膜が形成された。
【００２６】次に、ガス導入口１２から導入するガスを
Ｈ2 Ｏ単体からＨ2 Ｏ／Ｃｌ2 混合ガス（Ｈ2 Ｏを１０
ｌ／ｍｉｎ、Ｃｌ2 を２ｌ／ｍｉｎ）に変えた後、試料
の温度を５００℃に保持したまま、試料にＸｅＣｌレー
ザ光（波長３８０ｎｍ）を照射し、所定の時間保持し
た。これに対し、本発明と比較するために、別の試料で
は導入するガスをＨ2 Ｏのままで、試料の温度を５００
℃から７５０℃に昇温し、所定の時間保持した。
Ｈ2 Ｏ単体からＨ2 Ｏ／Ｃｌ2 混合ガス（Ｈ2 Ｏを１０
ｌ／ｍｉｎ、Ｃｌ2 を２ｌ／ｍｉｎ）に変えた後、試料
の温度を５００℃に保持したまま、試料にＸｅＣｌレー
ザ光（波長３８０ｎｍ）を照射し、所定の時間保持し
た。これに対し、本発明と比較するために、別の試料で
は導入するガスをＨ2 Ｏのままで、試料の温度を５００
℃から７５０℃に昇温し、所定の時間保持した。
【００２７】熱酸化膜を１０ｎｍ形成するのに必要な時
間を比較したところ、本発明は約２分であったのに対
し、比較例は約６０分であった。本発明で高速にシリコ
ンが酸化される機構は次のように説明される。Ｃｌ2 ガ
ス分子の解離エネルギーは約４５０ｎｍの光エネルギー
に等しい。したがってそれよりも波長が短く、エネルギ
ーの高い３０８ｎｍの光をＣｌ2 ガスに照射するとＣｌ
2 が解離してＣｌ原子となる。実施例１でも述べたよう
に、Ｃｌ原子はＨ2 Ｏと反応してＨＣｌとＯＨラジカル
とを生成し、ＯＨはまた相互に反応してＯラジカルを生
成する。このような活性なＯラジカルが表面付近で形成
されること及び光照射による表面励起（シリコン表面で
電子やホールが多数形成される）によりシリコンは高速
に酸化される。このように本発明を用いることにより、
５００℃という低温でかつ短時間でシリコンを酸化する
ことができた。
間を比較したところ、本発明は約２分であったのに対
し、比較例は約６０分であった。本発明で高速にシリコ
ンが酸化される機構は次のように説明される。Ｃｌ2 ガ
ス分子の解離エネルギーは約４５０ｎｍの光エネルギー
に等しい。したがってそれよりも波長が短く、エネルギ
ーの高い３０８ｎｍの光をＣｌ2 ガスに照射するとＣｌ
2 が解離してＣｌ原子となる。実施例１でも述べたよう
に、Ｃｌ原子はＨ2 Ｏと反応してＨＣｌとＯＨラジカル
とを生成し、ＯＨはまた相互に反応してＯラジカルを生
成する。このような活性なＯラジカルが表面付近で形成
されること及び光照射による表面励起（シリコン表面で
電子やホールが多数形成される）によりシリコンは高速
に酸化される。このように本発明を用いることにより、
５００℃という低温でかつ短時間でシリコンを酸化する
ことができた。
【００２８】また、照射する光の強度分布を均一にした
ことにより、酸化膜の均一性が±０．５％以下と非常に
高かった。さらに、光の照射時間を制御することで０．
１ｎｍ単位での酸化膜厚の精密制御が可能であった。し
たがって、例えばある一定時間光を照射して酸化膜を形
成した後、装置内に保持したまま試料の膜厚を測定し、
所定の膜厚に満たなかった場合は、不足の膜厚の分だけ
光を追加照射することで、所望の膜厚の酸化膜を得るこ
ともできることがわかった。
ことにより、酸化膜の均一性が±０．５％以下と非常に
高かった。さらに、光の照射時間を制御することで０．
１ｎｍ単位での酸化膜厚の精密制御が可能であった。し
たがって、例えばある一定時間光を照射して酸化膜を形
成した後、装置内に保持したまま試料の膜厚を測定し、
所定の膜厚に満たなかった場合は、不足の膜厚の分だけ
光を追加照射することで、所望の膜厚の酸化膜を得るこ
ともできることがわかった。
【００２９】なお、本発明による処理では、Ｈ2 Ｏ／Ｃ
ｌ2 ガスと光照射によって酸化膜を形成する前にＨ2 Ｏ
ガス中での５００℃昇温により薄い（約１ｎｍ）酸化膜
を形成している。これは活性なＣｌ原子がシリコンと直
接反応してシリコンをエッチングすることを抑制するた
めである。また、実施例１と同様に、本発明による処理
で形成したシリコン酸化膜に含まれる金属汚染は１×１
０9 個／ｃｍ2 以下と非常に少なかったが、これもＣｌ
原子により金属汚染物が塩化物となり除去されたためで
ある。
ｌ2 ガスと光照射によって酸化膜を形成する前にＨ2 Ｏ
ガス中での５００℃昇温により薄い（約１ｎｍ）酸化膜
を形成している。これは活性なＣｌ原子がシリコンと直
接反応してシリコンをエッチングすることを抑制するた
めである。また、実施例１と同様に、本発明による処理
で形成したシリコン酸化膜に含まれる金属汚染は１×１
０9 個／ｃｍ2 以下と非常に少なかったが、これもＣｌ
原子により金属汚染物が塩化物となり除去されたためで
ある。
【００３０】また、本発明による処理では、照射する光
の強度分布が非常に均一なため、酸化膜の均一性も±
０．５％以下と非常に高かった。さらに本処理では、光
の照射時間を制御することで０．１ｎｍ単位での酸化膜
厚の精密制御が可能である。したがって例えば、ある一
定時間光を照射して酸化膜を形成した後、図１の装置内
に保持したまま試料の膜厚を測定し、所定の膜厚に満た
なかった場合は、不足の膜厚の分だけ光を追加照射する
ことで、所望の膜厚の酸化膜を得ることができる。
の強度分布が非常に均一なため、酸化膜の均一性も±
０．５％以下と非常に高かった。さらに本処理では、光
の照射時間を制御することで０．１ｎｍ単位での酸化膜
厚の精密制御が可能である。したがって例えば、ある一
定時間光を照射して酸化膜を形成した後、図１の装置内
に保持したまま試料の膜厚を測定し、所定の膜厚に満た
なかった場合は、不足の膜厚の分だけ光を追加照射する
ことで、所望の膜厚の酸化膜を得ることができる。
【００３１】このように、本発明の処理を用いること
で、低温で制御性よく、かつ高速で金属汚染の少ない酸
化膜を試料面内で均一に形成することができた。なお、
本発明は上記実施例に限定されるものでなく、例えば実
施例２ではシリコン表面に薄い酸化膜を装置内部で形成
しているが、装置外部（例えば洗浄時）で形成してもよ
い。また、実施例１及び２の実施例を組み合わせて、Ｈ
2 Ｏ／Ｃｌ2 ガス中で試料を６００℃以上に保持し、か
つ４５０ｎｍ以下の光を照射すると、Ｃｌ2 が熱励起と
光励起の両方で解離するためＣｌ原子の生成量が増加
し、ＯＨ、Ｏの生成効率が上がるためより速く試料を酸
化することができる。
で、低温で制御性よく、かつ高速で金属汚染の少ない酸
化膜を試料面内で均一に形成することができた。なお、
本発明は上記実施例に限定されるものでなく、例えば実
施例２ではシリコン表面に薄い酸化膜を装置内部で形成
しているが、装置外部（例えば洗浄時）で形成してもよ
い。また、実施例１及び２の実施例を組み合わせて、Ｈ
2 Ｏ／Ｃｌ2 ガス中で試料を６００℃以上に保持し、か
つ４５０ｎｍ以下の光を照射すると、Ｃｌ2 が熱励起と
光励起の両方で解離するためＣｌ原子の生成量が増加
し、ＯＨ、Ｏの生成効率が上がるためより速く試料を酸
化することができる。
【００３２】上記実施例では、酸素原子を含むガスとし
てＨ2 Ｏを用いたが、塩素原子を含むガスと反応し、Ｏ
Ｈラジカルを生成するものであればよい。例えば、メチ
ルアルコール等のアルコール類やフェノール類等でもよ
い。また、塩素原子を含むガスとしては、Ｃｌ2 の他に
Ｆ2 、Ｂｒ2 、Ｉ2 等のハロゲン分子のガスでもよいと
考えられる。
てＨ2 Ｏを用いたが、塩素原子を含むガスと反応し、Ｏ
Ｈラジカルを生成するものであればよい。例えば、メチ
ルアルコール等のアルコール類やフェノール類等でもよ
い。また、塩素原子を含むガスとしては、Ｃｌ2 の他に
Ｆ2 、Ｂｒ2 、Ｉ2 等のハロゲン分子のガスでもよいと
考えられる。
【００３３】本発明により形成された熱酸化膜は、例え
ばＭＯＳトランジスタのゲート酸化膜、キャパシタ絶縁
膜、層間絶縁膜、素子分離絶縁膜等、均一な絶縁膜、熱
酸化膜を必要とする箇所であれば適用可能である。その
他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々実施すること
ができる。
ばＭＯＳトランジスタのゲート酸化膜、キャパシタ絶縁
膜、層間絶縁膜、素子分離絶縁膜等、均一な絶縁膜、熱
酸化膜を必要とする箇所であれば適用可能である。その
他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々実施すること
ができる。
【００３４】
【発明の効果】熱酸化膜を高速かつ均一性よく形成でき
るため、半導体素子製造の歩留まりが向上し、素子の電
気特性が均一化する。
るため、半導体素子製造の歩留まりが向上し、素子の電
気特性が均一化する。
【図１】 本発明の熱酸化膜形成方法に用いられる処理
装置の概略図。
装置の概略図。
１１・・処理容器 １２・・ガス導入口 １３・・ガス排気口 １４・・試料 １５・・試料台 １６・・ヒータ １７・・石英製の窓
Claims (7)
- 【請求項１】 被処理基体を処理容器に収納する工程
と、前記被処理基体の温度を所定の温度に保持すると共
に、前記容器内に酸素原子を含むガスと塩素原子を含む
ガスとを導入する工程と、前記塩素原子を含むガスを励
起する工程と、前記励起した塩素原子を含むガスで前記
酸素原子を含むガスを分解し、前記被処理基体上に熱酸
化膜を形成する工程とを具備したことを特徴とする熱酸
化膜形成方法。 - 【請求項２】 前記塩素原子を含むガスを励起する工程
は、前記被処理基体の温度を６００℃以上に昇温するこ
とを特徴とする請求項１記載の熱酸化膜形成方法。 - 【請求項３】 前記塩素原子を含むガスを励起する工程
は、前記容器内に前記被処理基体表面に４５０ｎｍ以下
の波長の光を照射することを特徴とする請求項１記載の
熱酸化膜形成方法。 - 【請求項４】 前記酸素原子を含むガスにはＨ2 Ｏガス
を用いることを特徴とする請求項１記載の熱酸化膜形成
方法。 - 【請求項５】 前記塩素原子を含むガスにはＣｌ2 ガス
を用いることを特徴とする請求項１記載の熱酸化膜形成
方法。 - 【請求項６】 前記被処理基体として表面に薄い酸化膜
が形成されているものを用いることを特徴とする請求項
１記載の熱酸化膜形成方法。 - 【請求項７】 前記被処理基体にはシリコン基板を用い
ることを特徴とする請求項１記載の熱酸化膜形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23393394A JPH0897206A (ja) | 1994-09-29 | 1994-09-29 | 熱酸化膜形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23393394A JPH0897206A (ja) | 1994-09-29 | 1994-09-29 | 熱酸化膜形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0897206A true JPH0897206A (ja) | 1996-04-12 |
Family
ID=16962893
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23393394A Pending JPH0897206A (ja) | 1994-09-29 | 1994-09-29 | 熱酸化膜形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0897206A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19700867A1 (de) * | 1996-10-24 | 1998-05-07 | Lg Semicon Co Ltd | Vorrichtung zur Halbleiterherstellung |
| JP2005333072A (ja) * | 2004-05-21 | 2005-12-02 | Sumco Corp | 半導体基板の評価方法 |
| CN115064437A (zh) * | 2022-08-19 | 2022-09-16 | 广州粤芯半导体技术有限公司 | 半导体器件的制造方法及半导体器件 |
-
1994
- 1994-09-29 JP JP23393394A patent/JPH0897206A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19700867A1 (de) * | 1996-10-24 | 1998-05-07 | Lg Semicon Co Ltd | Vorrichtung zur Halbleiterherstellung |
| DE19700867C2 (de) * | 1996-10-24 | 1999-07-01 | Lg Semicon Co Ltd | Vorrichtung und Verfahren zum Aufwachsen eines Films auf die Oberfläche eines Wafers bei der Halbleiterherstellung |
| JP2005333072A (ja) * | 2004-05-21 | 2005-12-02 | Sumco Corp | 半導体基板の評価方法 |
| CN115064437A (zh) * | 2022-08-19 | 2022-09-16 | 广州粤芯半导体技术有限公司 | 半导体器件的制造方法及半导体器件 |
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