(57)【要約】【課題】半導体装置の製造工程の一工程としての酸化処理において、ダミー基板の酸化膜の膜厚を制御することで、バッチ毎での製品基板の酸化レートのばらつきを抑える。【解決手段】半導体装置の製造方法は、製品基板１ａとダミー基板１ｂ，１ｃが装填されたボート２をチャンバ４内に搬入する工程と、チャンバ４内の圧力を大気圧よりも低くした状態でチャンバ４内に酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給して製品基板１ａを酸化処理する工程と、酸化処理後の製品基板１ａとダミー基板１ｂ，１ｃが装填されたボート２をチャンバ４内より搬出する工程と、を有し、ダミー基板１ｂ，１ｃの表面には酸化膜が形成されており、この酸化膜の膜厚を、酸化処理により製品基板１ａに形成される酸化膜の成長にセルフリミットがかかる膜厚とする。【選択図】図２
2010147265.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
製品基板とダミー基板が装填された支持具を処理室内に搬入する工程と、
前記処理室内の圧力を大気圧よりも低くした状態で前記処理室内に酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給して前記製品基板を酸化処理する工程と、
前記酸化処理後の前記製品基板と前記ダミー基板が装填された前記支持具を前記処理室内より搬出する工程と、
を有し、前記ダミー基板の表面には酸化膜が形成されており、この酸化膜の膜厚を、前記酸化処理により製品基板に形成される酸化膜の成長にセルフリミットがかかる膜厚とすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
製品基板とダミー基板が装填された支持具を処理室内に搬入する工程と、
前記処理室内の圧力を大気圧よりも低くした状態で前記処理室内に酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給して前記製品基板を酸化処理する工程と、
前記酸化処理後の前記製品基板と前記ダミー基板が装填された前記支持具を前記処理室内より搬出する工程と、
を有し、前記ダミー基板の表面には酸化膜が形成されており、この酸化膜の膜厚を、少なくとも２００Åとすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３】
製品基板とダミー基板が装填された支持具を処理室内に搬入する工程と、
前記処理室内の圧力を大気圧よりも低くした状態で前記処理室内に酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給して前記製品基板を酸化処理する工程と、
前記酸化処理後の前記製品基板と前記ダミー基板が装填された前記支持具を前記処理室内より搬出する工程と、
を有し、前記ダミー基板の表面には酸化膜が形成されており、この酸化膜の膜厚を、少なくとも３００Åとすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法に関し、特に製品基板を酸化する工程を有する半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程の一工程として行う酸化処理においては、大気圧未満の処理室内に、酸素含有ガス（構成元素としてＯを含むガス）と水素含有ガス（構成元素としてＨを含むガス）を、それぞれ独立したガス供給ラインより導入する。これにより、処理室内の基板表面を酸化する。このような酸化処理は、従来のＰＹＲＯ酸化等に比較して良質の酸化膜が得られ、面方位の異なる基板表面の酸化速度差を大幅に縮小できることから、３次元化の進んだデバイス構造への適用が進んでいる。しかし、このような酸化処理は、基板表面における酸素含有ガスと水素含有ガスの供給律速に支配される反応形態であるため、酸化レートは処理基板の枚数や下地膜の影響を強く受ける。そのため、製品基板に対しては、処理枚数や下地膜、パターン構造の違いによる酸化レート補正方法が特許文献１で行われている（特許文献１参照）。
【特許文献１】国際公開ＷＯ２００５／０２０３０９号  パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、製品基板は多段状にボートに支持された状態で処理室内に搬入される。ボートには、製品基板が搭載されない段があり、そのような段にはダミー基板が装填される。ダミー基板としては、処理室内の温度を均一にする目的でボートの上端部及び下端部の段に装填されるサイドダミー基板と、ボートの上端部と下端部の間において製品基板が装填されていない段を埋める目的でそのような段に装填されるフィルダミー基板等がある。
酸化処理における製品基板の酸化レートは、製品基板の処理枚数、下地膜、パターン構造のみならず、ダミー基板の下地膜によっても影響を受ける。つまり、ダミー基板の表面全体にシリコン膜が形成されている場合と、ダミー基板の表面全体に酸化膜が形成されている場合とでは、製品基板の酸化レートが異なる。また、ダミー基板の表面に形成された酸化膜の膜厚も、製品基板の酸化レートに影響を与える。従って、製品基板の酸化レートはバッチ毎にばらつきが生じている。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、バッチ毎の製品基板の酸化レートのばらつきを抑えられるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様によれば、製品基板とダミー基板が装填された支持具を処理室内に搬入する工程と、
前記処理室内の圧力を大気圧よりも低くした状態で前記処理室内に酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給して前記製品基板を酸化処理する工程と、
前記酸化処理後の前記製品基板と前記ダミー基板が装填された前記支持具を前記処理室内より搬出する工程と、
を有し、前記ダミー基板の表面には酸化膜が形成されており、この酸化膜の膜厚を、前記酸化処理により製品基板に形成される酸化膜の成長にセルフリミットがかかる膜厚とする半導体装置の製造方法が提供される。
【０００６】
本発明の他の態様によれば、製品基板とダミー基板が装填された支持具を処理室内に搬入する工程と、
前記処理室内の圧力を大気圧よりも低くした状態で前記処理室内に酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給して前記製品基板を酸化処理する工程と、
前記酸化処理後の前記製品基板と前記ダミー基板が装填された前記支持具を前記処理室内より搬出する工程と、
を有し、前記ダミー基板の表面には酸化膜が形成されており、この酸化膜の膜厚を、少なくとも２００Åとする半導体装置の製造方法が提供される。
【０００７】
本発明のさらに他の態様によれば、製品基板とダミー基板が装填された支持具を処理室内に搬入する工程と、
前記処理室内の圧力を大気圧よりも低くした状態で前記処理室内に酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給して前記製品基板を酸化処理する工程と、
前記酸化処理後の前記製品基板と前記ダミー基板が装填された前記支持具を前記処理室内より搬出する工程と、
を有し、前記ダミー基板の表面には酸化膜が形成されており、この酸化膜の膜厚を、少なくとも３００Åとする半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ダミー基板の表面に予め所定の膜厚の酸化膜を形成しておくことで、ダミー基板上での酸化膜の成長が抑えられ、各バッチ間で一定の酸化レートで製品基板を酸化処理することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
発明者等は、半導体製造工程の一工程として行う酸化処理について以下に示す性質を発見した。
図１は、減圧酸化及びＷＥＴ酸化を行った場合の酸化時間に対する酸化膜の膜厚成長を示した図である。図１において、丸形で示したプロットは減圧酸化、四角形で示したプロットはＷＥＴ酸化をそれぞれ行った場合について示しており、横軸は酸化処理を行った酸化時間（ｍｉｎ）、縦軸は基板表面に形成された酸化膜の膜厚（Å）を示す。
【００１０】
減圧酸化を行うに際しては、基板を処理室内に収容し、その処理室内の圧力を大気圧未満の圧力に保った状態で、酸素含有ガス及び水素含有ガスをそれぞれ独立したガス供給ラインよりその処理室内に導入した。これにより基板の表面を酸化し、その表面に酸化膜を形成した。
【００１１】
減圧酸化を行った場合には、図１の丸形プロットが示すように、酸化膜の膜厚が増加するに従い、酸化レートが落ちて酸化が進まなくなり、酸化膜形成に寄与する導入ガスの消費は少なくなることがわかる。そして、酸化膜がある膜厚に達するとそれ以上は殆ど酸化しなくなり、いわゆるセルフリミットがかかることがわかる。一方、ＷＥＴ酸化を行った場合には、図１の四角形プロットが示すように、セルフリミットがかからないことがわかる。
【００１２】
ところで、半導体装置の製造工程の一工程として行う酸化処理において、酸化処理を行う酸化装置の処理室内には、製品基板だけでなくダミー基板も搭載される。上述のようにダミー基板として表面に酸化膜が形成されているダミー基板を用いることもあるが、この場合、ダミー基板に形成されている酸化膜の膜厚は製品基板の酸化レートに影響を与える。すなわち、製品基板の表面を酸化するとダミー基板の表面にも酸化膜が形成され、ダミー基板の表面においてもガスが消費されてしまう。そして、ダミー基板の酸化膜の膜厚が一回のバッチ処理中に変化したり、各バッチ間でダミー基板の酸化膜の膜厚に差が生じたりすると、各バッチ間でガスの消費のされ方が変化し、製品基板の酸化レートにもばらつきが生じてしまう。
【００１３】
そこで、ダミー基板の表面に形成された酸化膜がある一定厚さ以上の膜厚であれば、すなわちセルフリミットのかかる厚さ以上の膜厚であれば、そのようなダミー基板を製品基板とともに処理室内に収容し、製品基板に対して減圧酸化処理を行っても、導入ガスがダミー基板の表面上の酸化膜の成長には殆ど消費されない。そのため、ダミー基板の表面上の酸化膜の膜厚は変化せず、ダミー基板が製品基板の酸化レートに影響を与えないこととなる。これにより、製品基板上の酸化膜の膜厚をバッチ毎でばらつくことなく形成することができる。
【００１４】
以下に、本発明を実施するための好ましい形態について説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の実施形態に限定するものではない。
【００１５】
まず、製品基板及びダミー基板をボートに搭載する。
ボートとは、製品基板及びダミー基板を多段状に支持する支持具である。
ダミー基板の表面には、所定の厚さ以上の酸化膜が予め形成されている。すなわち、ダミー基板の表面に形成された酸化膜の膜厚は、基板（シリコン基板）を減圧酸化処理した場合にその基板の表面に形成される酸化膜がそれ以上成長しなくなる膜厚（以下、セルフリミット膜厚という。）以上である。従って、ダミー基板は、セルフリミットがかかった状態のものである。具体的には、２００Å以上、好ましくは３００Å以上の酸化膜がダミー基板の表面に形成されていれば、そのダミー基板はセルフリミットがかかった状態のものとなる。また、ダミー基板は、シリコン基板の表面を酸化してなるものであり、ダミー基板の表面に形成された酸化膜は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜である。なお、ダミー基板の表面に形成された酸化膜は酸化シリコンに限らずその他の酸化膜であってもよい。
製品基板は、ベアウエハであってもよいし、パターンウエハであってもよい。ベアウエハとは、そのウエハの表面でシリコンのみが露出したものをいう。パターンウエハとは、そのウエハの表面でシリコンが露出した部分と、シリコン以外の膜（例えば、絶縁膜、不純物ドープ膜、電極・配線用のメタル膜等）が露出したものをいう。
【００１６】
製品基板及びダミー基板を装填したボートを処理室内に搬入する。処理室とは半導体装置の製造装置内部の空間である。
【００１７】
ボート、製品基板及びダミー基板を処理室内に搬入したら、処理室内の圧力を大気圧よりも低くし、酸素含有ガス及び水素含有ガスを処理室内に供給する。酸素含有ガスとは構成元素としてＯを含むガスであり、水素含有ガスとは構成元素としてＨを含むガスである。またその流量は製品基板の酸化レートが目的の酸化レートとなるように制御する。酸素含有ガス及び水素含有ガスを処理室内に供給している間も、処理室内の圧力を大気圧未満に保つ。
【００１８】
酸素含有ガスと水素含有ガスを処理室内に供給すると、製品基板の表面が酸化していき、その表面に酸化膜が形成される。一方、ダミー基板については、セルフリミット膜厚以上の酸化膜がそのダミー基板の表面に形成されているから、その酸化膜はそれ以上成長しない。そのため、導入した酸素含有ガスや水素含有ガスがダミー基板の酸化には寄与せず、製品基板の酸化に寄与する。従って、製品基板の酸化レートを目的の酸化レートにすることができ、その誤差が殆どない。
【００１９】
酸素含有ガス及び水素含有ガス供給開始後、所定時間が経過したらガスの供給及び処理室内の圧力調整を停止し、ボートを処理室内から搬出する。
【００２０】
その後、ボートから製品基板を取り出す。以後、新たな製品基板の表面を酸化する場合には、新たな製品基板をボートに搭載し、上述と同様の処理を行う。なお、新たな製品基板の表面を酸化するに際して、ダミー基板を新たなダミー基板（その新たなダミー基板は、セルフリミットがかかった状態のものである。）に取り替えてもよい。
【実施例１】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。
図２は基板処理装置を示した概略縦断面図である。図２に示された基板処理装置は、酸化処理を行うために用いる酸化装置である。
【００２２】
反応炉２０は反応管２１及びシールキャップ２２を有し、この反応炉２０の下方に回転機構２７が設置されている。反応管２１の下部が開口し、その開口がシールキャップ２２によって閉塞されている。こうして、反応管２１及びシールキャップ２２によって包囲されたチャンバ（処理室）４が形成される。
【００２３】
回転機構２７には回転軸２６が取り付けられ、その回転軸２６が回転機構２７の上端から上方に向けて延出し、シールキャップ２２を貫通してチャンバ４内まで至っている。回転軸２６の先端にボート受け２８が取り付けられ、ボート受け２８にボート２が搭載されている。ボート２は支持具であって、複数枚の基板１を略水平状態で所定間隔をもって複数段に保持するよう構成されたものである。ボート２の下部には、複数枚の断熱板２９が搭載されている。
ボート２には、製品基板１ａ、フィルダミー基板１ｂ及びサイドダミー基板１ｃが搭載される。図２において製品基板１ａは実線、フィルダミー基板１ｂは一点鎖線、サイドダミー基板１ｃは破線で示している。製品基板１ａは酸化処理の対象となる基板であり、ベアウエハであってもよいし、パターンウエハであってもよい。製品基板１ａはボート２の上下中央部に搭載される。フィルダミー基板１ｂは製品基板１ａが搭載されない段を埋めるために搭載される。サイドダミー基板１ｃは、断熱板２９よりも上方であって、ボート２の上端及び下端に複数枚ずつ搭載される。製品基板１ａ、フィルダミー基板１ｂ及びサイドダミー基板１ｃのそれぞれの搭載数は図示例に限られるものではなく、各種基板の数はこれより更に多くてもよいし、少なくてもよい。
【００２４】
図３にフィルダミー基板１ｂの構造を示す。図３はフィルダミー基板１ｂの断面図である。
フィルダミー基板１ｂは、シリコンウエハ（Ｓｉ）５１及びその表面に形成された膜厚ｔの酸化シリコン（ＳｉＯ２）膜５２からなる。酸化シリコン膜５２は、膜厚ｔでシリコンウエハ５１の表面全体を均一に覆っている。膜厚ｔは、セルフリミット膜厚以上であり、好ましくは２００Å以上、更に好ましくは３００Å以上である。またサイドダミー基板１ｃもこれと同一の構成である。
【００２５】
図２において、反応管２１の周囲にはヒータ５が配置されている。ヒータ５は、反応炉２０内のチャンバ４を加熱する加熱源である。
【００２６】
反応管２１の内側であって反応管２１の天井壁３１にはシャワー板４４が取り付けられている。天井壁３１及びシャワー板４４によって包囲される部分にバッファ室４３が形成されている。
【００２７】
反応管２１には、酸素含有ガスとしての酸素（Ｏ２）ガス及び不活性ガスとしての窒素（Ｎ２）ガスを供給する供給管７２及び水素含有ガスとしての水素（Ｈ２）ガスを供給する供給管８２が設けられている。具体的には、供給管８２が反応管２１の側壁３２及び天井壁３１の外側において上下方向に配管され、供給管８２の上端部がバッファ室４３に連通している。同様に、供給管７２が反応管２１の側壁３２及び天井壁３１の外側において上下方向に配管され、供給管７２の上端部がバッファ室４３に連通している。
【００２８】
供給管８２の下端部は水素供給ライン８に接続され、水素供給ライン８は水素ガス供給源４２に接続されている。水素供給ライン８には、エアバルブ６及びマスフローコントローラ１２が設けられている。供給管７２の下端部は供給ライン７に接続され、供給ライン７は上流側で二つに分かれ、酸素供給源４１及び窒素供給源４５に接続されている。供給ライン７において酸素供給源４１の直前及び窒素供給源４５の直前にそれぞれエアバルブ６及びマスフローコントローラ１２が設けられている。
【００２９】
反応管２１には、水素含有ガスとしての水素（Ｈ２）ガスをチャンバ４内の基板が配列される基板配列領域に対応する領域の複数個所から供給する水素供給ノズル１０１，１０２，１０３，１０４が設けられている。水素供給ノズル１０１，１０２，１０３，１０４は、反応管２１の側壁３２の下部を貫通して設けられている。水素供給ノズル１０１，１０２，１０３，１０４は反応管２１内を反応管２１の側壁３２の内壁に沿って立ち上がっているが、長さがそれぞれ異なっている。水素供給ノズル１０１にはガス噴出口１１１，１１１ａが、水素供給ノズル１０２にはガス噴出口１１２，１１２ａが、水素供給ノズル１０３にはガス噴出口１１３，１１３ａが、水素供給ノズル１０４にはガス噴出口１１４，１１４ａが設けられている。ガス噴出口１１１，１１１ａ，１１２，１１２ａ，１１３，１１３ａ，１１４，１１４ａは各ノズルの上端部（先端部）側に設けられており、反応管２１の側壁３２の内壁近傍で、その内壁側とは異なる方向を向くように構成されている。
【００３０】
ガス噴出口１１１，１１２，１１３，１１４は、ウエハ配列方向と平行な方向すなわち上方に向かって開口しており、ガス噴出口１１１ａ，１１２ａ，１１３ａ，１１４ａは、ウエハ配列方向と直交する方向であって基板１側に向かって開口している。
【００３１】
水素供給ノズル１０１，１０２，１０３，１０４の下端部は、それぞれ、水素供給ライン９１，９２，９３，９４に接続され、水素供給ライン９１，９２，９３，９４は水素ガス供給源４２に接続されている。水素供給ライン９１，９２，９３，９４には、エアバルブ６及びマスフローコントローラ１２がそれぞれ設置されている。水素供給ライン９１，９２，９３，９４はそれぞれ独立しており、各ライン毎に個別にＨ２ガスの流量を制御できるように構成されている。
【００３２】
反応管２１の下部には排気管３６が設けられ、この排気管３６の端部に排気遮断弁３８が設けられている。この排気遮断弁３８を介して排気管３６に排気ライン２３が接続されており、この排気ライン２３には圧力制御部３７及び真空ポンプ３が接続されている。基板１処理中、反応管２１内は真空ポンプ３により大気圧よりも低い所定の圧力（減圧）とされるがこの圧力制御は圧力制御部３７及びコントローラ２４により行う。なお、コントローラ２４は、酸化装置を構成する各部の動作を所望のタイミングにて制御するように構成されている。
【００３３】
次に、上記構成にかかる酸化装置を用いて、半導体装置の製造工程の一工程として、製品基板の表面に酸化シリコン膜を形成する方法について説明する。以下、具体的に説明するが、以下の説明において、酸化装置を構成する各部の動作はコントローラ２４により制御される。
【００３４】
１バッチ分の製品基板１ａと、膜厚ｔのフィルダミー基板１ｂ及びサイドダミー基板１ｃをそれぞれボート２の所定位置に移載すると、ヒータ５により加熱状態を維持された反応炉２０のチャンバ４内に複数枚の製品基板１ａ、フィルダミー基板１ｂ及びサイドダミー基板１ｃを装填したボート２を装入（ロード）し、シールキャップ２２により反応管２１内を密閉する。次に、真空ポンプ３により反応管２１内を真空引きし、反応管２１内の圧力が大気圧よりも低い所定の処理圧力となるよう制御する。回転機構２７によりボート２が所定の回転速度で回転するように制御する。また、炉内温度を昇温させ、炉内温度が所定の処理温度となるよう制御する。その後、供給ライン７よりチャンバ４内にＯ２を供給すると共に、水素供給ライン８，９１，９２，９３，９４よりチャンバ４内にＨ２を供給する。これにより、Ｏ２とＨ２とがヒータ５により加熱された減圧雰囲気内で反応して原子状酸素（Ｏ）等の反応種が生成され、この反応種により製品基板１ａに酸化処理が施される。処理温度としては、５００〜１０００℃、処理圧力としては、１〜１０００Ｐａ、酸素ガス供給流量としては、１〜２０Ｌ／ｍｉｎ、水素ガス供給流量（総流量）としては、０．５〜１０Ｌ／ｍｉｎが例示される。
このときフィルダミー基板１ｂ及びサイドダミー基板１ｃの表面には、セルフリミット膜厚（２００Å）以上の膜厚ｔの酸化膜が形成されている。そのため、フィルダミー基板１ｂ及びサイドダミー基板１ｃがセルフリミットのかかった状態であるため、フィルダミー基板１ｂ及びサイドダミー基板１ｃの表面の酸化シリコン膜５２が成長しない。このためフィルダミー基板１ｂ及びサイドダミー基板１ｃ上では酸素含有ガス及び水素含有ガスが消費されない。従って、製品基板１ａの表面に形成される酸化膜の酸化レートを目的の酸化レートにすることができ、その誤差が殆どない。
【００３５】
製品基板１ａの表面の酸化処理が終了すると、真空引き、不活性ガス（Ｎ２）によるパージ等により炉内の残留ガスを除去し、炉内温度を所定の温度まで降温した後、ボート２を反応炉２０内から搬出（アンロード）し、ボート２に支持された全ての製品基板１ａが冷えるまで、ボート２を所定位置で待機させる。待機させたボート２に保持された製品基板１ａが所定温度まで冷却されると、基板移載機等により製品基板１ａを回収する。
【００３６】
本実施例の方法によれば、各バッチ間で一定の酸化レートで製品基板を酸化処理することができる。
【実施例２】
【００３７】
図４は、上述の実施例１の酸化装置を用いて連続テスト（酸化処理）を行い、そのときに基板に形成された酸化膜の膜厚を測定した結果であり、１バッチ毎のモニター基板（シリコン基板）の酸化膜の成長厚（Å）及びダミー基板の酸化膜の膜厚（Å）を示すグラフである。横軸はクリーニング前のダミー基板及びクリーニング後のダミー基板を用いて酸化処理を行ったときのバッチ回数を示しており、縦軸の左側はモニター基板上に形成された酸化膜の１バッチ当たりの成長厚（Å／回）を、縦軸の右側はダミー基板の表面に形成されている酸化膜の膜厚（Å）を示している。また、モニター基板の酸化膜の１バッチ当たりの成長厚（Å／回）を折れ線グラフで示し、ダミー基板の酸化膜の膜厚（Å）を棒グラフで示しており、折れ線グラフにおける丸形のプロットは処理室内の頂部、三角形のプロットは処理室内の中央部、四角形のプロットは処理室内の底部、にそれぞれ配置されたモニター基板の結果である。
なお、モニター基板はバッチ毎で入れ替えて本測定を行っている。
また、ダミー基板はバッチ毎で入れ替えず連続して同じものを使用しており、図４に示すダミー基板の酸化膜の膜厚の数値は、そのバッチ処理における処理前の数値を示している。
なお、本実施例における酸化条件は、チャンバ内温度：８５０℃、チャンバ内圧力：４２Ｐａ、Ｏ２流量：２０００ｓｃｃｍ、Ｈ２流量（供給管８２からの供給量）：４３０ｓｃｃｍ、Ｈ２流量（水素供給ノズル１０１〜１０４からの供給量）：８５ｓｃｃｍ、酸化時間：８．５ｍｉｎとした。
【００３８】
表面に形成された酸化膜の膜厚が１７００Åであるダミー基板を使用して、連続テスト（酸化処理）を実施したところ、モニター基板に形成された酸化膜の膜厚は５０〜５２Åで安定しており、この酸化処理により形成される酸化膜の安定性を確認できた（図４、ダミー基板クリーニング前：１ｓｔ，２ｎｄ）。
【００３９】
ここで、このダミー基板をクリーニング処理して表面に形成されている酸化膜の一部をエッチングし、そのダミー基板を搭載してモニター基板の酸化膜の成長厚を測定した結果について説明する（図４、ダミー基板クリーニング後：１ｓｔ〜６ｔｈ）。
クリーニング処理後のダミー基板の酸化膜の膜厚は４７Åであり、このダミー基板を搭載して連続テスト（酸化処理）を実施したところ、モニター基板に形成された酸化膜の膜厚には大きな減少が見られた（図４、ダミー基板クリーニング後：１ｓｔ）。これは、ダミー基板の酸化膜の膜厚が４７Åと小さいため酸化処理中にダミー基板の酸化膜が成長し、ダミー基板で処理ガスが消費されたことを示している。
【００４０】
引き続き、このダミー基板を用いて酸化処理を繰り返していくと、ダミー基板の酸化膜の膜厚が成長するにつれて、モニター基板の酸化膜の成長厚も高くなっていくが、元の５０〜５２Åまでには回復しなかった（図４、ダミー基板クリーニング後：２ｎｄ〜５ｔｈ）。これは、ダミー基板表面の酸化膜の膜厚が６４〜９６Åであっても、ダミー基板上で処理ガスが消費されていることを示している。
【００４１】
ダミー基板クリーニング後５ｔｈの酸化処理後に、Ｏ２ＤＲＹ酸化にて、ダミー基板の酸化膜の膜厚を３２９Åまで成長させ、このダミー基板を用いて６回目の酸化処理を行った。するとこのときモニター基板上の酸化膜の成長厚は、５０〜５２Åに回復し、ダミー基板クリーニング前の値に戻った（図４、ダミー基板クリーニング後：６ｔｈ）。これはダミー基板上での処理ガスの消費が無視できるほど少なくなったことを示している。すなわち、ダミー基板の酸化膜の膜厚を常に３００Å以上に保つことにより、１バッチ当たりのモニター基板に形成される酸化膜の成長厚を安定化させることができることが判明した。
なお、発明者らによる他の実験によれば、この酸化法の場合、基板に形成される酸化膜が２００Åに達するとセルフリミットがかかり、それ以降は酸化レートが極端に遅くなり殆ど酸化しなくなることが明らかとなった。これらのことから、ダミー基板に形成する酸化膜の膜厚は少なくともセルフリミットがかかる膜厚以上、すなわち２００Å以上、好ましくは３００Å以上とするのがよい。
【００４２】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明の第１の態様によれば、
製品基板とダミー基板が装填された支持具を処理室内に搬入する工程と、
前記処理室内の圧力を大気圧よりも低くした状態で前記処理室内に酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給して前記製品基板を酸化処理する工程と、
前記酸化処理後の前記製品基板と前記ダミー基板が装填された前記支持具を前記処理室内より搬出する工程と、
を有し、前記ダミー基板の表面には酸化膜が形成されており、この酸化膜の膜厚を、前記酸化処理により製品基板に形成される酸化膜の成長にセルフリミットがかかる膜厚とすることを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【００４３】
本発明の第２の態様によれば、
製品基板とダミー基板が装填された支持具を処理室内に搬入する工程と、
前記処理室内の圧力を大気圧よりも低くした状態で前記処理室内に酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給して前記製品基板を酸化処理する工程と、
前記酸化処理後の前記製品基板と前記ダミー基板が装填された前記支持具を前記処理室内より搬出する工程と、
を有し、前記ダミー基板の表面には酸化膜が形成されており、この酸化膜の膜厚を、少なくとも２００Åとすることを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【００４４】
本発明の第３の態様によれば、
製品基板とダミー基板が装填された支持具を処理室内に搬入する工程と、
前記処理室内の圧力を大気圧よりも低くした状態で前記処理室内に酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給して前記製品基板を酸化処理する工程と、
前記酸化処理後の前記製品基板と前記ダミー基板が装填された前記支持具を前記処理室内より搬出する工程と、
を有し、前記ダミー基板の表面には酸化膜が形成されており、この酸化膜の膜厚を、少なくとも３００Åとすることを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【００４５】
本発明の好ましい第４の態様によれば、
製品基板とダミー基板が装填された支持具を処理室内に搬入する工程と、
前記処理室内の圧力を大気圧よりも低くした状態で前記処理室内に酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給して前記製品基板を酸化処理する工程と、
前記酸化処理後の前記製品基板と前記ダミー基板が装填された前記支持具を前記処理室内より搬出する工程と、
を有し、酸素含有ガス及び水素含有ガスの雰囲気であって大気圧よりも低い圧力のもとで、基板の表面に形成される酸化膜がそれ以上成長しなかった場合におけるその膜厚以上の膜厚の酸化膜が前記ダミー基板の表面に形成されていることを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】減圧酸化及びＷＥＴ酸化における酸化時間と酸化膜の膜厚成長の関係を示したグラフである。
【図２】処理炉の概略構成図である。
【図３】ダミー基板の断面図である。
【図４】モニター基板の酸化膜成長厚及びダミー基板の酸化膜の膜厚を示したグラフである。
【符号の説明】
【００４７】
１ａ  製品基板
１ｂ  フィルダミー基板
１ｃ  サイドダミー基板
２  ボート
４  チャンバ
３  真空ポンプ
５  ヒータ
６  エアバルブ
１２  マスフローコントローラ
２２  シールキャップ
２８  ボート受け
２７  回転機構
３８  排気遮断弁
【図１】
2010147265.tif 000003
【図２】
2010147265.tif 000004
【図３】
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【図４】
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