(57)【要約】【課題】複数枚の基板を同時に処理する場合において、基板の枚数や表面構造にあわせて酸素含有ガス及び水素含有ガスの導入流量を都度変更することなく、ローディング効果の発生を抑制する。【解決手段】基板を処理室内に搬入する工程と、処理室内に酸素含有ガスと水素含有ガスとを供給して基板を酸化処理する工程と、酸化処理後の基板を処理室内より搬出する工程と、を有し、基板を酸化処理する工程では、処理室内を真空排気して処理室内の圧力を大気圧より低くした後処理室内を閉封する工程と、閉封した処理室内に一定量の酸素含有ガスと一定量の水素含有ガスとを供給した後処理室内を再度閉封する工程と、その状態を保持して基板を酸化する工程と、を１サイクルとして、このサイクルを複数回繰り返す。【選択図】図１
2008177311.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理室内に搬入する工程と、
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基板を酸化処理する工程と、
酸化処理後の基板を前記処理室内より搬出する工程と、を有し、
前記基板を酸化処理する工程では、前記処理室内を真空排気して前記処理室内の圧力を大気圧より低くした後前記処理室内を閉封する工程と、前記閉封した前記処理室内に一定量の酸素含有ガスと一定量の水素含有ガスとを供給した後前記処理室内を再度閉封する工程と、その状態を保持して基板を酸化する工程と、を１サイクルとして、このサイクルを複数回繰り返す半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記処理室内に前記一定量の酸素含有ガスと前記一定量の水素含有ガスとを供給する前に、前記一定量の酸素含有ガスと前記一定量の水素含有ガスとを、バッファタンク内に蓄える請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記処理室内に前記一定量の酸素含有ガスと前記一定量の水素含有ガスとを供給する際、前記一定量の酸素含有ガスを先行して供給し、その後、前記一定量の水素含有ガスを供給する請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
基板を処理する処理室と、
前記処理室内で基板を支持する支持具と、
前記処理室内に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給ラインと、
前記処理室内に水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給ラインと、
前記酸素含有ガス供給ラインおよび前記水素含有ガス供給ラインに設けられ、前記酸素含有ガスおよび前記水素含有ガスを一定量蓄えるバッファタンクと、
前記処理室内を排気する排気ラインと、
前記排気ラインに設けられ前記処理室内を真空引きする真空ポンプと、
前記処理室内を閉封する手段と、
前記処理室内を真空排気して前記処理室内の圧力を大気圧より低くした後前記処理室内を閉封し、前記バッファタンク内に一定量の酸素含有ガス、一定量の水素含有ガスを蓄え、前記閉封した前記処理室内に前記バッファタンクより一定量の酸素含有ガス、一定量の水素含有ガスを供給した後前記処理室内を再度閉封し、その状態を保持して基板を酸化し、これを１サイクルとして、このサイクルを複数回繰り返すコントローラと、
を有する基板処理装置。
【請求項５】
基板を処理する処理室と、
前記処理室内で基板を支持する支持具と、
前記処理室内に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給ラインと、
前記処理室内に水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給ラインと、
前記酸素含有ガス供給ラインに設けられ前記酸素含有ガスを一定量蓄える第１のバッファタンクと、
前記水素含有ガス供給ラインに設けられ前記水素含有ガスを一定量蓄える第２のバッファタンクと、
前記処理室内を排気する排気ラインと、
前記排気ラインに設けられ前記処理室内を真空引きする真空ポンプと、
前記処理室内を閉封する閉封手段と、
前記処理室内を真空排気して前記処理室内の圧力を大気圧より低くした後前記処理室内を閉封し、前記第１のバッファタンクに一定量の酸素含有ガスを蓄え、前記第２のバッファタンクに一定量の水素含有ガスを蓄え、前記閉封した前記処理室内に前記第１のバッファタンクより一定量の酸素含有ガスを、前記第２のバッファタンクより一定量の水素含有
ガスを供給した後前記処理室内を再度閉封し、その状態を保持して基板を酸化し、これを１サイクルとして、このサイクルを複数回繰り返すコントローラと、
を有する基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェハ等の基板を酸化処理する基板処理装置および半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
大気圧未満の圧力に減圧した処理室内に酸素含有ガスと水素含有ガスとを導入することにより基板表面を酸化する基板処理方法は、従来のパイロジェニック酸化等のウエット酸化を用いた基板処理方法と比較して、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、例えば３次元化の進んだデバイス構造を備えた半導体装置の製造への適用が進んでいる。
【０００３】
上述の基板処理方法は、複数枚の基板を上下方向に多段に保持した支持具を処理室内に挿入して密閉し、密閉した処理室内を排気ラインに設けられた真空ポンプを用いて減圧した後、ガス供給ラインより処理室上方から酸素含有ガスと水素含有ガスを連続的に導入しつつ、排気ラインより、真空ポンプを用いて処理室下方から連続的に排気することにより、処理室内に上から下へと流れる酸素含有ガスと水素含有ガスとの混合ガスの流れをつくり、連続的に基板への酸化処理を行っていた（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】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】
【０００４】
しかしながら、上述した基板処理方法では、ガス流の下流側（すなわち処理室の下方）に配置された基板の酸化速度が、ガス流の上流側（すなわち処理室の上方）に配置された基板の酸化速度よりも遅くなってしまうことがあった。そして、ガス流の上流側から下流側に行くにつれて、基板上に形成される酸化膜の膜厚が段階的に薄くなってしまう現象（以下、ローディング効果という）が発生することがあった。
【０００５】
ローディング効果発生の要因の一つとして、処理室内に供給された酸素含有ガス及び水素含有ガスが、ガス流の上流側（処理室の上方）に配置された基板の酸化反応により消費され、ガス流の下流側（処理室の下方）に行くにつれて酸化反応に寄与できるガスが欠乏し、その結果、酸化速度が遅くなっていることが考えられていた。
【０００６】
そこで、ガス供給の下流側での水素含有ガスの欠乏を抑制するため、上述の特許文献１に記載されているように、酸素含有ガス供給口と同じくガス供給の上流側に設けられる水素含有ガスの供給口とは別に、ガス供給の中流側や下流側に少なくとも１つ以上の水素含有ガスの供給口を追加的に配置し、かかるガス供給口から欠乏した分だけガスを補充する、という方法も考案されていた。
【０００７】
しかしながら、酸化反応にともなうガスの消費量は、基板の表面積に依存して変化する。そのため、上述のガス供給口を追加して消費されたガスを補充する方法では、処理室に搬入される基板の枚数や、基板表面に形成されているデバイス構造にあわせて、各ガス供給口からのガスの導入流量を都度変更する必要があった。
【０００８】
そこで本発明は、複数枚の基板を同時に処理する場合において、基板の枚数や表面構造にあわせてガスの導入流量を都度変更することなく、ローディング効果の発生を抑制することが可能な基板処理装置、および半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様によれば、
基板を処理室内に搬入する工程と、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基板を酸化処理する工程と、酸化処理後の基板を前記処理室内より搬出する工程と、を有し、前記基板を酸化処理する工程では、前記処理室内を真空排気して前記処理室内の圧力を大気圧より低くした後前記処理室内を閉封する工程と、前記閉封した前記処理室内に一定量の酸素含有ガスと一定量の水素含有ガスとを供給した後前記処理室内を再度閉封する工程と、その状態を保持して基板を酸化する工程と、を１サイクルとして、このサイクルを複数回繰り返す半導体装置の製造方法が提供される。
【００１０】
本発明の他の態様によれば、
基板を処理する処理室と、前記処理室内で基板を支持する支持具と、前記処理室内に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給ラインと、前記処理室内に水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給ラインと、前記酸素含有ガス供給ラインおよび前記水素含有ガス供給ラインに設けられ、前記酸素含有ガスおよび前記水素含有ガスを一定量蓄えるバッファタンクと、前記処理室内を排気する排気ラインと、前記排気ラインに設けられ前記処理室内を真空引きする真空ポンプと、前記処理室内を閉封する手段と、前記処理室内を真空排気して前記処理室内の圧力を大気圧より低くした後前記処理室内を閉封し、前記バッファタンク内に一定量の酸素含有ガス、一定量の水素含有ガスを蓄え、前記閉封した前記処理室内に前記バッファタンクより一定量の酸素含有ガス、一定量の水素含有ガスを供給した後前記処理室内を再度閉封し、その状態を保持して基板を酸化し、これを１サイクルとして、このサイクルを複数回繰り返すコントローラと、を有する基板処理装置が提供される。
【００１１】
本発明の他の態様によれば、
基板を処理する処理室と、前記処理室内で基板を支持する支持具と、前記処理室内に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給ラインと、前記処理室内に水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給ラインと、前記酸素含有ガス供給ラインに設けられ前記酸素含有ガスを一定量蓄える第１のバッファタンクと、前記水素含有ガス供給ラインに設けられ前記水素含有ガスを一定量蓄える第２のバッファタンクと、前記処理室内を排気する排気ラインと、前記排気ラインに設けられ前記処理室内を真空引きする真空ポンプと、前記処理室内を閉封する閉封手段と、前記処理室内を真空排気して前記処理室内の圧力を大気圧より低くした後前記処理室内を閉封し、前記第１のバッファタンクに一定量の酸素含有ガスを蓄え、前記第２のバッファタンクに一定量の水素含有ガスを蓄え、前記閉封した前記処理室内に前記第１のバッファタンクより一定量の酸素含有ガスを、前記第２のバッファタンクより一定量の水素含有ガスを供給した後前記処理室内を再度閉封し、その状態を保持して基板を酸化し、これを１サイクルとして、このサイクルを複数回繰り返すコントローラと、を有する基板処理装置が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、複数枚の基板を同時に処理する場合において、基板の枚数や表面構造にあわせて酸素含有ガスや水素含有ガスの導入流量を都度変更することなく、ローディング効果の発生を抑制することが可能な基板処理装置、および半導体装置の製造方法を提供することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
上述したように、従来の大気圧未満の圧力に減圧した処理室内に酸素含有ガスと水素含有ガスとを導入することにより基板表面を酸化する基板処理方法では、ガス流の下流側に配置された基板に形成される酸化膜厚が、ガス流の上流側に配置された基板に形成される酸化膜厚よりも薄くなってしまうローディング効果が発生することがあった。
そして、ローディング効果の発生の一要因として、処理室内に供給された酸素含有ガス
及び水素含有ガスが、ガス流の上流側に配置された基板の酸化反応により消費され、ガス流の下流側に行くにつれて酸化反応に寄与できるガスが欠乏し、その結果、酸化速度が遅くなっていることが考えられていた。
【００１４】
しかし、発明者は、ローディング効果の要因についてさらなる鋭意研究を行ったところ、ローディング効果が生じる要因は、上述の要因だけではないことを発見した。すなわち、ローディング効果は、処理室内に生じた圧力偏差（ガス供給の下流に行くに従い分圧が低くなる状態）によっても発生していることを発見した。
【００１５】
詳しく述べると、処理室内には、例えば多段に収納された基板や支持具などの構造物が存在するため、ガスの流動抵抗が必然的に存在している。そして、このような処理室内に一端側から他端側へ向かう酸素含有ガスと水素含有ガスとの流れをつくった場合、流動抵抗により処理室上流側の圧力が高くなり処理室下流側の圧力が低くなるという圧力偏差が発生することになる。そして、酸素含有ガス及び水素含有ガスの分圧が高い処理室上流側では、酸化処理の原料となるガス量が相対的に多いことから酸化速度が速くなり、一方、酸素含有ガス及び水素含有ガスの分圧が低い処理室下流側では、酸化処理の原料となるガス量が相対的に少ないことから酸化速度が遅くなる。これにより、ガス流の下流側に配置された基板に形成される酸化膜厚が、ガス流の上流側に配置された基板に形成される酸化膜厚よりも薄くなる、というローディング効果が生じるのである。
【００１６】
すなわち、流動抵抗が存在する処理室内に酸素含有ガスと水素含有ガスとを連続的に供給しつつ排気することにより酸化処理を行う方法では、流動抵抗により処理室内には圧力偏差が常に発生してしまい、必然的にローディング効果が発生してしまうのである。本発明は、発明者が見出したこれらの知見に基づいてなされたものである。
【００１７】
以下に、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置の構成、基板処理方法について、図面を参照しながら順に説明する。
【００１８】
（１）基板処理装置の構成
図１は、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置のシステム構成概略図である。本発明の一実施形態にかかる基板処理装置は、複数枚の基板を同時に処理するバッチ式の縦型酸化装置として構成されている。
【００１９】
＜処理室＞
図１に示すとおり、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置は、例えば石英から構成される反応管１０を有している。
【００２０】
反応管１０の内部には、基板としてのシリコンウェハ１を処理する処理室２が形成されている。処理室２内には、基板保持具としてのボート１４が、下方から挿入されている。ボート１４は、複数のシリコンウェハ１を、略水平状態で隙間（基板ピッチ間隔）をもって複数段に保持するように構成されている。
【００２１】
反応管１０の下方は、ボート１４を挿入することができるように開放されている。反応管１０に設けられた開放部は、シールキャップ１８により密閉されるように構成されている。ボート１４は、ボート１４からの熱伝導を遮断する断熱キャップ１５上に搭載されている。断熱キャップ１５は、回転軸１７により下方から支持されている。回転軸１７は、処理室２内の気密を保持しつつシールキャップ１８を貫通するように設けられている。シールキャップ１８の下方には、回転軸１７を回転させる回転機構１６が設けられる。従って、回転機構１６を作動（回転）させることにより、処理室２内の気密を保持したまま複数のシリコンウェハ１を搭載したボート１４を回転させることが出来る。
【００２２】
反応管１０の上部には、酸素含有ガスとしての酸素ガス（Ｏ２）を供給する酸素含有ガス供給ラインとしての酸素ガス供給ライン３ａと、水素含有ガスとしての水素ガス（Ｈ２）を供給する水素含有ガス供給ラインとしての水素ガス供給ライン３ｂと、不活性ガスとしての窒素ガス（Ｎ２）を供給する不活性ガス供給ラインとしての窒素ガス供給ライン３ｃとが設けられている。酸素ガス供給ライン３ａと水素ガス供給ライン３ｂと窒素ガス供給ライン３ｃとは、その下流側で合流して一本化しており、一本化したガス供給ライン３が、反応管１０の天井壁に接続されている。ガス供給ライン３の反応管１０との接続部分にはガス噴出口が形成されている。反応管１０の天井壁に設けられたガス噴出口は、下方を向いており、処理室２内の下方に向けて各種ガスをそれぞれ噴出するようになっている。
【００２３】
＜酸素ガス供給ライン＞
酸素ガス供給ライン３ａの上流側には、酸素含有ガスとしての酸素ガス（Ｏ２）を供給する酸素ガス供給源４ａと、流量制御手段としてのマスフローコントローラ１１ａと、処理室２内に供給する酸素ガスを一時的に蓄える第１のバッファタンク６ａとが、順に直列に接続されている。なお、酸素ガス供給源４ａとマスフローコントローラ１１ａとの間には遮断弁１２ａが、マスフローコントローラ１１ａと第１のバッファタンク６ａとの間にはバッファタンク上流側遮断弁７ａが、第１のバッファタンク６ａと反応管１０の天井壁との間にはバッファタンク下流側遮断弁５ａが、それぞれ設けられている。
【００２４】
＜水素ガス供給ライン＞
水素ガス供給ライン３ｂの上流側には、水素含有ガスとしての水素ガス（Ｈ２）を供給する水素ガス供給源４ｂと、流量制御手段としてのマスフローコントローラ１１ｂと、処理室２内に供給する水素ガスを一時的に蓄える第２のバッファタンク６ｂとが、順に直列に接続されている。なお、水素ガス供給源４ｂとマスフローコントローラ１１ｂとの間には遮断弁１２ｂが、マスフローコントローラ１１ｂと第２のバッファタンク６ｂとの間にはバッファタンク上流側遮断弁７ｂが、第２のバッファタンク６ｂと反応管１０の天井壁との間にはバッファタンク下流側遮断弁５ｂが、それぞれ設けられている。
【００２５】
＜窒素ガス供給ライン＞
窒素ガス供給ライン３ｃの上流側には、不活性ガスとしての窒素ガス（Ｎ２）を供給する窒素ガス供給源４ｃと、流量制御手段としてのマスフローコントローラ１１ｃとが、順に直列に接続されている。なお、窒素ガス供給源４ｃとマスフローコントローラ１１ｃとの間には遮断弁１２ｃが、マスフローコントローラ１１ｃと反応管１０の天井壁との間には遮断弁５ｃが、それぞれ設けられている。
【００２６】
＜排気ライン＞
反応管１０の側壁下方には、処理ガスを排気する排気ライン１９が接続されている。排気ライン１９には真空ポンプ９が接続されている。基板処理中は、反応管１０内は真空ポンプ９により大気圧よりも低い所定の圧力（減圧）にされる。なお、反応管１０と真空ポンプ９との間には、遮断弁８が設けられている。
【００２７】
＜ヒータ＞
反応管１０の周囲には、反応管１０の外部から処理室２内を加熱する加熱源としての抵抗加熱ヒータ１３が配置されている。
【００２８】
＜コントローラ＞
また、基板処理装置には、遮断弁５ａ〜５ｃ，７ａ，７ｂ，８，１２ａ〜１２ｃ、マスフローコントローラ１１ａ〜１１ｃ、真空ポンプ９、回転機構１６、抵抗加熱ヒータ１３
等、基板処理装置を構成する各部の動作を制御するコントローラ２０が設けられている。
【００２９】
（２）基板処理方法
続いて、本発明の一実施形態として、半導体デバイスの製造工程の一工程として基板表面に酸化処理を施す基板処理方法について、図２を用いて説明する。図２は、本発明の一実施形態にかかる基板処理工程にて実施される酸化処理サイクルシーケンスの概略図を示し、（ａ）は各遮断弁の開閉シーケンスを示し、（ｂ）はバッファタンク内および処理室内への各種ガスの導入シーケンスを示している。
なお、本発明の一実施形態にかかる基板処理方法は、図１に示す上述の基板処理装置により実施される。また、以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作は、コントローラ２０により制御される。
【００３０】
＜基板搬入工程＞
まず、抵抗加熱ヒータ１３を作動させることにより、処理室２内の温度を、所定の温度（基板搬送温度）、例えば３００〜６００℃まで昇温させ、その状態を維持する。そして、バッチ処理分の複数枚のシリコンウェハ１を、ボート１４に移載（装填）する。そして、昇温された処理室２内に複数枚のシリコンウェハ１を装填したボート１４を搬入し、シールキャップ１８により処理室２内を密閉する（基板搬入工程）。この際、遮断弁５ａ〜５ｃ，７ａ，７ｂ，１２ａ〜１２ｃは閉じておく。
【００３１】
＜減圧工程＞
次いで、遮断弁５ｃ，７ａ，７ｂ，１２ａ〜１２ｃを閉じたまま、遮断弁８，５ａ，５ｂを開け、真空ポンプ９を作動させることにより、処理室２内およびバッファタンク６ａ，６ｂ内の圧力を、大気圧（１０１．３ｋＰａ）よりも低い所定の圧力まで減圧する（Ｓ６）。
【００３２】
＜昇温工程＞
次いで、抵抗加熱ヒータ１３を作動させることにより、処理室２内の温度を、シリコンウェハ１搬入時の基板搬送温度から酸化処理温度まで昇温する（昇温工程）。昇温完了後は、コントローラ２０により、処理室２全体の温度を酸化処理温度に安定させて維持するよう制御する。
【００３３】
＜処理室内の圧力調整工程＞
次いで、遮断弁５ａ，５ｂを閉じた後、遮断弁１２ｃ，５ｃを開け、マスフローコントローラ１１ｃにより流量制御しながら、不活性ガスとしての窒素ガス（Ｎ２）を処理室２内に供給（導入）する。この際、遮断弁８を開けたまま、真空ポンプ９による処理室２内の排気を継続して行うことにより、処理室２内の圧力を、所定の圧力（処理圧力）になるように制御する（Ｓ１）。処理室２内の圧力調整は、例えば、真空ポンプ９による処理室２内の真空排気中に、遮断弁８の開度をコントローラ２０により制御することで行う。なお、処理室２内の圧力が低いほど、後述する酸素ガス供給工程および水素ガス供給工程において処理室２内の酸素ガス及び水素ガスの分圧が平衡状態になるまでの時間が短くなる。そのため、ローディング効果の抑制には処理室２内の圧力を低く保つことが望ましい。
【００３４】
＜バッファタンクへの酸素ガス供給工程＞
次いで、遮断弁１２ａ、バッファタンク上流側遮断弁７ａを開け、マスフローコントローラ１１ａにより流量制御しながら、第１のバッファタンク６ａ内に、酸素含有ガスとしての酸素ガス（Ｏ２）を一定量充満させる（蓄える）。なお、このとき遮断弁５ａは閉止しておく。第１のバッファタンク６ａ内に一定量の酸素ガスが充満したら、バッファタンク上流側遮断弁７ａを閉じて、第１のバッファタンク６ａへの酸素ガスの導入を停止する（Ｓ１）。そして、遮断弁５ｃを閉じて処理室２へのＮ２ガスの導入を停止するとともに
、遮断弁８を閉じることにより処理室２内の排気を停止し、処理室２内を上述の所定圧力（処理圧力）に保持する（Ｓ１とＳ２との間の状態）。なお、便宜上、図２ではＳ１とＳ２との間の状態について時間を省略して示しているが、実際には、処理室２内を所定圧力（処理圧力）に保持するには時間を要するため、Ｓ１とＳ２との間には所定の時間が存在することとなる。このとき、第１のバッファタンク６ａ内の圧力は、処理室２内の圧力よりも高い状態となっている。
【００３５】
＜処理室への酸素ガス供給工程＞
次いで、バッファタンク上流側遮断弁７ａを閉じたまま、バッファタンク下流側遮断弁５ａを開けることにより、第１のバッファタンク６ａ内と処理室２内との圧力差を利用して、第１のバッファタンク６ａに蓄えられた一定量の酸素ガスを、処理室２内に導入する。処理室２内への一定量の酸素ガスの導入を完了したら、バッファタンク下流側遮断弁５ａを閉じる（Ｓ２）。
【００３６】
＜バッファタンクへの水素ガス供給工程＞
次いで、遮断弁１２ｂ、バッファタンク上流側遮断弁７ｂを開け、マスフローコントローラ１１ｂにより流量制御しながら、第２のバッファタンク６ｂ内に、一定量の水素含有ガスとしての水素ガス（Ｈ２）を充満させる（蓄える）。なお、このとき遮断弁５ｂは閉止しておく。第２のバッファタンク６ｂ内に一定量の水素ガスが充満したら、バッファタンク上流側遮断弁７ｂを閉じて第２のバッファタンク６ｂへの水素ガスの導入を停止する（Ｓ３）。このとき、第２のバッファタンク６ｂ内の圧力は、処理室２内の圧力よりも高い状態となっている。また、処理室２内に導入した一定量の酸素ガスが、処理室２内に一様に拡散して、処理室２内の酸素ガスの分圧が平衡状態となるのを待つ（Ｓ３）。
【００３７】
＜処理室への水素ガス供給工程＞
次いで、バッファタンク上流側遮断弁７ｂを閉じたまま、バッファタンク下流側遮断弁５ｂを開けることにより、第２のバッファタンク６ｂ内と処理室２内との圧力差を利用して、第２のバッファタンク６ｂに蓄えられた一定量の水素ガスを、処理室２内に導入する。処理室２内への一定量の水素ガスの導入を完了したら、バッファタンク下流側遮断弁５ｂを閉じる（Ｓ４）。
【００３８】
＜酸化工程＞
処理室２内に導入した一定量の水素ガスは、処理室２内に一様に拡散して、平衡分圧状態の酸素ガスと一様に混合する。そして、処理室２内に配置されたシリコンウェハ１の表面にて、導入した一定量の酸素ガスと一定量の水素ガスとが反応することにより、シリコンウェハ１の表面の酸化を進行させる（Ｓ５）。
【００３９】
＜真空排気工程＞
所定時間経過後、バッファタンク下流側遮断弁５ａ、バッファタンク下流側遮断弁５ｂ、遮断弁８を開け、処理室２内、第１のバッファタンク６ａ内、及び第２のバッファタンク６ｂ内に残留する酸素ガス及び水素ガスを、真空ポンプ９により排気する。これにより処理室２内の酸化反応を停止させる（Ｓ６）。
【００４０】
＜繰り返し工程＞
上述した、処理室内の圧力調整工程、及びバッファタンクへの酸素ガス供給工程（Ｓ１）→処理室への酸素ガス供給工程（Ｓ２）→バッファタンクへの水素ガス供給工程（Ｓ３）→処理室への水素ガス供給工程（Ｓ４）→酸化工程（Ｓ５）→真空排気工程（Ｓ６）を１サイクルとし、このサイクルを所定回数繰り返すことにより、シリコンウェハ１表面に所望膜厚の酸化膜を形成する。
【００４１】
＜降温工程＞
所望膜厚の酸化膜を形成した後は、遮断弁８を開け、真空ポンプ９により、処理室２内を真空排気した状態で、もしくは、遮断弁８，１２ｃ，５ｃを開け、真空ポンプ９により処理室２内を真空排気しつつ窒素ガスパージした状態で、処理室２内の温度を酸化処理温度から所定の基板搬送温度、例えば３００〜６００℃まで降温する。
【００４２】
＜大気圧リーク工程＞
処理室２内の降温が完了したあと、遮断弁８を閉じ、遮断弁１２ｃ、５ｃを開けることにより、処理室２内に窒素ガスを供給して、処理室２内の圧力を大気圧（１０１．３ｋＰａ）まで昇圧する。
【００４３】
＜基板搬出工程＞
その後、処理室２内からボート１４をアンロードして、酸化処理済のシリコンウェハ１を搬出する。そして、ボート１４に支持された全てのシリコンウェハ１が冷えるまで、ボート１４を所定位置で待機させる。待機させたボート１４に保持されたシリコンウェハ１を所定温度まで冷却したら、図示しない基板移載機等によりシリコンウェハ１を回収する。
【００４４】
このようにして、本発明の一実施形態にかかる基板処理工程を終了する。
【００４５】
以上の通り、本発明の一実施形態によれば、処理室２内に酸素含有ガスと水素含有ガスを連続的に供給しつつ排気することにより酸化処理を行うのではなく、処理室２内の圧力調整工程、及びバッファタンクへの酸素ガス供給工程（Ｓ１）→処理室２への酸素ガス供給工程（Ｓ２）→バッファタンクへの水素ガス供給工程（Ｓ３）→処理室２への水素ガス供給工程（Ｓ４）→酸化工程（Ｓ５）→真空排気工程（Ｓ６）を１サイクルとし、このサイクルを所定回数繰り返すことにより、シリコンウェハ１表面に所望膜厚の酸化膜を形成している。
【００４６】
従って、本発明の一実施形態によれば、ガスの流量、供給時間、温度、圧力などのの条件を変更することなく、サイクル数のみを任意に変更することにより、シリコンウェハ１表面に形成する酸化膜の膜厚を容易に調整することが可能である。また、シリコンウェハ１の枚数や、シリコンウェハ１上に形成されるデバイス構造等が変更された場合でも、サイクル数のみを任意に変更することにより、酸化膜の膜厚を任意に制御することが可能である。従って、シリコンウェハ１の枚数やシリコンウェハ１上に形成されるデバイス構造等の変更にともなって都度条件出しをする必要がなくなり、生産効率を大幅に向上させることが可能となる。
【００４７】
また、本発明の一実施形態においては、処理室２内に酸素含有ガスと水素含有ガスとを連続的に供給するのではなく、サイクル毎に処理室２内に一定量の酸素ガスと一定量の水素ガスとを導入（供給）し、これを繰り返すこととしている。この処理室２内への一定量のガス供給を、フラッシュ供給ともいう。すなわち、本発明の一実施形態では、サイクル毎に、酸素ガスのフラッシュ供給と水素ガスのフラッシュ供給を繰り返すこととしている。ここで、サイクル毎に導入されるガスは処理室２内全体に瞬時に拡散するため、処理室２における各ガスの分圧は所定時間以内に（ごく短時間で）平衡状態になる。すなわち、たとえ処理室２内に流動抵抗が存在していても、本発明の一実施形態においては処理室２内に連続的にガスを導入しないため、処理室２内には定常的な圧力偏差が生じにくい。よって、ローディング効果の発生を抑制することが可能となる。
【００４８】
また、本発明の一実施形態においては、処理室２内に一定量の酸素ガスを導入した後、処理室２内の酸素ガスの分圧が平衡状態になるのを待ってから、処理室２内へ一定量の水
素ガスを導入（供給）している。従って、水素ガスの導入直後に処理室２内に一時的に生じる圧力偏差の大きさを小さくすることが出来る。よって、ローディング効果の発生をさらに抑制することが可能となる。
【００４９】
また、本発明の一実施形態においては、サイクル毎に処理室２内を真空排気し、圧力調整しているため、処理室２内に酸素ガスまたは水素ガスを導入する際には、バッファタンク６ａ，６ｂ内と処理室２内との間に大きな圧力差が存在することとなる。すなわち、処理室２内に酸素含有ガスと水素含有ガスとを連続的に供給する従来の方法に比べて、サイクル毎に処理室２内を真空排気し、圧力調整する本発明の一実施形態では、バッファタンク６ａ，６ｂ内と処理室２内との間に、より大きな圧力差が存在することとなる。
そして、かかる圧力差により、バッファタンク６ａ，６ｂから処理室２内へ酸素ガス及び水素ガスをそれぞれ導入する際に、各ガスが処理室２内全体に一様に拡散する速度を向上させることができ、各ガスの処理室２内における分圧が平衡状態になるまでの時間を短縮させることが可能となる。その結果、ローディング効果の発生を抑制することが可能となる。なお、上述したとおり、処理室２内の圧力が低いほど、酸素ガス供給工程および水素ガス供給工程において処理室２内の酸素ガス及び水素ガスの分圧が平衡状態になるまでの時間が短くなる。よって、ローディング効果の抑制には処理室２内の圧力を低く保つことが望ましい。
【００５０】
また、本発明の一実施形態においては、処理室２内に酸素ガス及び水素ガスを導入する前に、バッファタンク６ａ，６ｂに一定量の酸素ガス及び水素ガスを充満させる（蓄える）こととしている。そしてバッファタンク６ａ，６ｂ内の圧力を高めることにより、バッファタンク６ａ，６ｂ内と処理室２内との間にさらに大きな圧力差を発生させることが出来る。
そして、かかる圧力差により、バッファタンク６ａ，６ｂから処理室２内へ酸素ガス及び水素ガスをそれぞれ導入する際に、各ガスが処理室２内全体に一様に拡散する速度をさらに向上させることができ、各ガスの処理室２内における分圧が平衡状態になるまでの時間をさらに短縮させることが可能となる。その結果、ローディング効果をさらに抑制することが可能となる。
【００５１】
また、本発明の一実施形態においては、処理室２内に酸素ガス及び水素ガスを導入する前に、バッファタンク６ａ，６ｂに一定量の酸素ガス及び水素ガスを充満させる（蓄える）こととしている。そのため、サイクル毎に処理室２内に供給するガスの量を、正確に制御することが可能となる。
【００５２】
なお、本実施形態における酸化処理の好ましい処理条件としては、酸化処理温度は６００〜１０００℃、より好ましくは５００〜９５０℃、処理室内の圧力調整工程における処理室内圧力（酸素ガス／水素ガスのフラッシュ供給前の圧力）は１Ｐａ以下、処理圧力（酸素ガス／水素ガスのフラッシュ供給後の圧力）は１〜５００Ｐａ、より好ましくは１０〜２６６Ｐａ、１サイクルあたりの酸素ガス流量は１００〜１０００ｃｃ、１サイクルあたりの水素ガス流量は１０〜５００ｃｃ、サイクル数１〜５００サイクル、酸化膜厚１〜２０ｎｍが例示され、それぞれの範囲内のある値で一定に維持することにより、シリコンウェハ１に酸化処理がなされる。
【００５３】
＜本発明の他の実施形態＞
図３に、本発明の他の実施形態にかかる基板処理装置の構成を示す。
【００５４】
本実施形態においては、酸素ガス供給ライン３ａが、反応管１０の天井壁に直接接続されており、また、水素ガス供給ライン３ｂと窒素ガス供給ライン３ｃとが、その下流側で合流して一本化し、一本化したガス供給ライン３が反応管１０の天井壁に接続されている
点が、上述の一実施形態にかかる基板処理装置と異なる。その他の構成は、上述の一実施形態にかかる基板処理装置の構成と同様である。
【００５５】
図３に示す基板処理装置により実施される基板処理工程は、上述の一実施形態にかかる基板処理工程と同様である。
【００５６】
本実施形態おいても、上述の本発明の一実施形態と同様に、複数枚のシリコンウェハ１を同時に処理する場合において、シリコンウェハ１の枚数やシリコンウェハ１の表面構造にあわせて酸素含有ガス及び水素含有ガスの導入流量を都度変更することなく、ローディング効果の発生を抑制することが可能となる。
【００５７】
続いて、図４に、本発明の他の実施形態にかかる基板処理装置の構成を示す。
【００５８】
本実施形態においては、マスフローコントローラ１１ａ，１１ｂ、遮断弁１２ａ，１２ｂが設けられていない点が、上述の一実施形態にかかる基板処理装置と異なる。その他の構成は、上述の一実施形態にかかる基板処理装置の構成と同様である。
【００５９】
図４に示す基板処理装置により実施される基板処理工程では、バッファタンクへの酸素ガス供給工程、およびバッファタンクへの水素ガス供給工程が、上述の一実施形態にかかる基板処理工程とは異なる。その他の工程は、上述の一実施形態にかかる基板処理工程と同様である。
【００６０】
すなわち、上述の一実施形態にかかる基板処理工程と同様、減圧工程にてバッファタンク上流側遮断弁７ａ,７ｂを閉めたまま第１のバッファタンク６ａ,６ｂの内部を減圧した後、処理室内の圧力調整工程にてバッファタンク下流側遮断弁５ａ,５ｂを閉めてバッフ
ァタンク６ａ，６ｂを閉封する。
【００６１】
その後、バッファタンクへの酸素ガス供給工程では、バッファタンク上流側遮断弁７ａを開放することにより、バッファタンク上流側遮断弁７ａよりも上流側の酸素ガス供給ライン３ａ内と、第１のバッファタンク６ａ内との圧力差により、第１のバッファタンク６ａ内に酸素ガスを充満させる（蓄える）。ここで、バッファタンク下流側遮断弁５ａを閉じておくことにより、上流側の酸素ガス供給ライン３ａ内と第１のバッファタンク６ａ内とは、所定時間以内に圧力均衡状態となるため、第１のバッファタンク６ａ内に一定量の酸素ガスが蓄えられる。なお、バッファタンク上流側遮断弁７ａを開放する時間を制御することにより、第１のバッファタンク６ａ内に一定量の酸素ガスを蓄えてもよい。
【００６２】
同様に、バッファタンクへの水素ガス供給工程でも、バッファタンク上流側遮断弁７ｂを開放することにより、バッファタンク上流側遮断弁７ｂよりも上流側の水素ガス供給ライン３ｂ内と、第２のバッファタンク６ｂ内との圧力差により、第２のバッファタンク６ｂ内に水素ガスを充満させる（蓄える）。ここで、バッファタンク下流側遮断弁５ｂを閉じておくことにより、上流側の水素ガス供給ライン３ｂ内と第２のバッファタンク６ｂ内とは、所定時間以内に圧力均衡状態となるため、第２のバッファタンク６ｂ内に一定量の水素ガスを蓄えられる。なお、バッファタンク上流側遮断弁７ｂを開放する時間を制御することにより、第２のバッファタンク６ｂ内に一定量の水素ガスを蓄えてもよい。
【００６３】
本実施形態においても、上述の本発明の一実施形態と同様に、複数枚のシリコンウェハ１を同時に処理する場合において、シリコンウェハ１の枚数やシリコンウェハ１の表面構造にあわせて酸素含有ガス及び水素含有ガスの導入流量を都度変更することなく、ローディング効果の発生を抑制することが可能となる。
【００６４】
続いて、図５に、本発明の他の実施形態にかかる基板処理装置の構成を示す。
【００６５】
本実施形態においては、酸素ガス供給ライン３ａと水素ガス供給ライン３ｂとが、バッファタンクを共有している点が、上述の一実施形態にかかる基板処理装置と異なる。また、マスフローコントローラ１１ａ，１１ｂが設けられていない点が、上述の一実施形態にかかる基板処理装置と異なる。その他の構成は、上述の一実施形態にかかる基板処理装置の構成と同様である。
【００６６】
すなわち、本実施形態では、酸素ガス供給ライン３ａと水素ガス供給ライン３ｂとが、遮断弁１２ａ，１２ｂの下流側で合流し、一本化したガス供給ライン３ｄを構成している。このガス供給ライン３ｄには、バッファタンク６が設けられている。遮断弁１２ａ，１２ｂとバッファタンク６との間にはバッファタンク上流側遮断弁７が、バッファタンク６と後述するガス供給ライン３との間にはバッファタンク下流側遮断弁５が、それぞれ設けられている。また、ガス供給ライン３ｄにおけるバッファタンク下流側遮断弁５の下流側には、窒素ガス供給ライン３ｃの下流側が合流するように接続されており、一本化したガス供給ライン３を構成している。
【００６７】
図５に示す基板処理装置により実施される基板処理工程では、バッファタンクへの酸素ガス供給工程、処理室内への酸素ガス供給工程、およびバッファタンクへの水素ガス供給工程が、上述の一実施形態にかかる基板処理工程と異なる。その他の工程は、上述の一実施形態にかかる基板処理工程と同様である。
【００６８】
すなわち、上述の一実施形態にかかる基板処理工程と同様、減圧工程にてバッファタンク上流側遮断弁７を閉めたままバッファタンク６の内部を減圧した後、処理室内の圧力調整工程にてバッファタンク下流側遮断弁５を閉めてバッファタンク６を閉封する。
【００６９】
その後、バッファタンクへの酸素ガス供給工程では、遮断弁１２ａとバッファタンク上流側遮断弁７とを開放することにより、遮断弁７よりも上流側の酸素ガス供給ライン３ａ内と、バッファタンク６内との圧力差により、バッファタンク６内に酸素ガスを充満させる（蓄える）。ここで、バッファタンク下流側遮断弁５を閉じておくことにより、上流側の酸素ガス供給ライン３ａ内とバッファタンク６内とは、所定時間以内に圧力均衡状態となるため、バッファタンク６内に一定量の酸素ガスが蓄えられる。なお、遮断弁１２ａまたはバッファタンク上流側遮断弁７を開放する時間を制御することにより、バッファタンク６内に一定量の酸素ガスを蓄えてもよい。バッファタンク６内に一定量の酸素ガスが充満したら、遮断弁１２ａ、バッファタンク上流側遮断弁７を閉じる。
【００７０】
その後、処理室への酸素ガス供給工程では、遮断弁１２ａ，１２ｂ、バッファタンク上流側遮断弁７を閉じたまま、バッファタンク下流側遮断弁５を開けることにより、バッファタンク６内と処理室２内との圧力差を利用して、バッファタンク６内に蓄えられた一定量の酸素ガスを処理室２内に導入する。バッファタンク６内が空になったところでバッファタンク下流側遮断弁５を閉じる。なお、バッファタンク下流側遮断弁５を開状態としているときに、遮断弁１２ａ，１２ｂを閉じたまま、バッファタンク上流側遮断弁７を開けるようにすることで、バッファタンク上流側遮断弁７よりも上流側のガス供給ライン３ｄ内、酸素ガス供給ライン３ａ内、および水素ガス供給ライン３ｂ内の酸素ガスを取り除くことも出来る。処理室への酸素ガス供給工程が終了し、バッファタンク６内が空になった後、バッファタンクへの水素ガス供給工程を実施する。
【００７１】
バッファタンクへの水素ガス供給工程では、バッファタンク下流側遮断弁５を閉じた状態で、遮断弁１２ｂとバッファタンク上流側遮断弁７とを開放することにより、バッファタンク上流側遮断弁７よりも上流側の水素ガス供給ライン３ｂ内と、バッファタンク６内
との圧力差により、空となったバッファタンク６内に水素ガスを充満させる（蓄える）。ここで、バッファタンク下流側遮断弁５を閉じておくことにより、上流側の水素ガス供給ライン３ｂ内とバッファタンク６内とは、所定時間以内に圧力均衡状態となるため、バッファタンク６内に一定量の水素ガスが蓄えられる。なお、遮断弁１２ｂまたはバッファタンク上流側遮断弁７を開放する時間を制御することにより、バッファタンク６内に一定量の水素ガスを蓄えてもよい。
【００７２】
このように本実施形態では、まずバッファタンク６内に酸素ガスを蓄えて処理室２内に供給した後、バッファタンク６内を空にし、次に空となったバッファタンク６内に水素ガスを蓄えて処理室２内に供給するようにしている。すなわち、本実施形態では、１つのバッファタンク６に酸素ガスと水素ガスを交互に蓄えるようにしている。
【００７３】
本実施形態おいても、上述の本発明の一実施形態と同様に、複数枚のシリコンウェハ１を同時に処理する場合において、シリコンウェハ１の枚数やシリコンウェハ１の表面構造にあわせて酸素含有ガス及び水素含有ガスの導入流量を都度変更することなく、ローディング効果の発生を抑制することが可能となる。
【００７４】
続いて、図６に、本発明の他の実施形態にかかる基板処理装置の構成を示す。
【００７５】
本実施形態では、酸素ガス供給ライン３ａと窒素ガス供給ライン３ｃとが、その下流側で合流して一本化し、一本化したガス供給ライン３が反応管１０の天井壁に接続されており、水素ガス供給ライン３ｂは、反応管１０の天井壁に直接接続されている。
【００７６】
さらに、本実施の形態では、水素ガス供給ライン３ｂとは独立した水素供給ライン３３ｂ，４３ｂ，５３ｂが設けられている。水素供給ライン３３ｂ，４３ｂ，５３ｂの下流側は、処理室２内において反応管１０の側壁の内壁に沿って垂直方向に設けられた長さの異なる複数（多系統）の水素供給ノズル３１ｂ，４１ｂ，５１ｂにそれぞれ接続されている。水素供給ノズル３１ｂ，４１ｂ，５１ｂは、ウェハ配列方向（垂直方向）に対してそれぞれ長さが異なるように構成されている。また、水素供給ライン３３ｂ，４３ｂ，５３ｂの上流側は、水素ガス供給源４ｂにそれぞれ接続されている。水素供給ライン３３ｂ，４３ｂ，５３ｂには、バッファタンク３６ｂ，４６ｂ，５６ｂがそれぞれ設けられている。水素ガス供給源４ｂとバッファタンク３６ｂ，４６ｂ，５６ｂとの間には、バッファタンク上流側遮断弁３７ｂ，４７ｂ，５７ｂがそれぞれ設けられており、バッファタンク３６ｂ，４６ｂ，５６ｂと水素供給ノズル３１ｂ，４１ｂ，５１ｂとの間には、バッファタンク下流側遮断弁３５ｂ，４５ｂ，５５ｂがそれぞれ設けられている。本実施形態では、バッファタンク６ｂ，３６ｂ，４６ｂ，５６ｂにより第２のバッファタンクが構成される。なお、水素供給ノズル３１ｂ，４１ｂ，５１ｂの先端はそれぞれ開放されており、この開放部がガス供給口となっている。図６に示すように、ガス供給口は処理室２上方を向くように構成されていてもよく、シリコンウェハ１の方向（水平方向）を向くように構成されていてもよい。なお、本実施形態では、マスフローコントローラ１１ａ，１１ｂ、遮断弁１２ａ,１２ｂが設けられていない。
【００７７】
その他の構成は、上述の一実施形態にかかる基板処理装置の構成と同様である。
【００７８】
図６に示す基板処理装置により実施される基板処理工程では、バッファタンクへの水素ガス供給工程、および処理室への水素ガス供給工程が、上述の一実施形態にかかる基板処理工程とは異なる。その他の工程は、上述の一実施形態にかかる基板処理工程と同様である。
【００７９】
すなわち、上述の一実施形態にかかる基板処理工程と同様に、減圧工程にてバッファタ
ンク上流側遮断弁７ａ，７ｂ，３７ｂ，４７ｂ，５７ｂを閉めたまま、第１のバッファタンク６ａおよび第２のバッファタンク６ｂ，３６ｂ，４６ｂ，５６ｂの内部を減圧した後、処理室内の圧力調整工程にてバッファタンク下流側遮断弁５ａ，５ｂ，３５ｂ，４５ｂ，５５ｂを閉めて第１のバッファタンク６ａおよび第２のバッファタンク６ｂ，３６ｂ，４６ｂ，５６ｂを閉封する。
【００８０】
その後、バッファタンクへの水素ガス供給工程では、バッファタンク上流側遮断弁７ｂ，３７ｂ，４７ｂ，５７ｂを開放することにより、バッファタンク上流側遮断弁７ｂ，３７ｂ，４７ｂ，５７ｂよりも上流側の水素ガス供給ライン３ｂ,３３ｂ，４３ｂ，５３ｂ
内と、第２のバッファタンク６ｂ，３６ｂ，４６ｂ，５６ｂ内との圧力差により、第２のバッファタンク６ｂ，３６ｂ，４６ｂ，５６ｂ内にそれぞれ水素ガスを充満させる（蓄える）。ここで、バッファタンク下流側遮断弁５ｂ，３５ｂ，４５ｂ，５５ｂを閉じておくことにより、上流側の水素ガス供給ライン３ｂ,３３ｂ，４３ｂ，５３ｂ内と第２のバッ
ファタンク６ｂ,３６ｂ，４６ｂ，５６ｂ内とは、それぞれ所定時間以内に圧力均衡状態
となるため、第２のバッファタンク６ｂ,３６ｂ，４６ｂ，５６ｂ内に一定量の水素ガス
が蓄えられる。また、バッファタンク上流側遮断弁７ｂ，３７ｂ，４７ｂ，５７ｂを開放する時間を制御することにより、第２のバッファタンク６ｂ,３６ｂ，４６ｂ，５６ｂ内
に一定量の水素ガスを蓄えてもよい。
【００８１】
また、処理室への水素ガス供給工程では、バッファタンク上流側遮断弁７ｂ，３７ｂ，４７ｂ，５７ｂを閉じたまま、バッファタンク下流側遮断弁５ｂ，３５ｂ，４５ｂ，５５ｂを開けることにより、第２のバッファタンク６ｂ,３６ｂ，４６ｂ，５６ｂ内と処理室
２との圧力差を利用して、第２のバッファタンク６ｂ,３６ｂ，４６ｂ，５６ｂに蓄えら
れた一定量の水素ガスを、処理室２内に導入する。処理室２内への一定量の水素ガスの導入を完了したら、バッファタンク下流側遮断弁５ｂ，３５ｂ，４５ｂ，５５ｂを閉じる。
【００８２】
上述した一実施形態にかかる処理室への水素ガス供給工程では、水素ガス供給ライン３ｂから処理室２内に導入された水素ガスが、処理室２内に一様に拡散している酸素ガスと、ガス供給口付近にて反応して消費され、ごく短時間ではあるが処理室２内に分圧偏差を発生させる場合がある。これに対し、本実施形態では、水素ガス供給ライン３ｂとは独立した水素供給ライン３３ｂ，４３ｂ，５３ｂが、ウェハ配列方向（垂直方向）に対してそれぞれ長さが異なる水素供給ノズル３１ｂ，４１ｂ，５１ｂによって、処理室２内に水素ガスを導入するようにしている。これにより、上述の問題、すなわち、処理室内への水素ガス供給時に、処理室２内にごく短時間だけ生じる上述の分圧偏差の発生を抑制することができ、ローディング効果の発生をさらに抑制することが可能となる。
【００８３】
続いて、図７に、本発明の他の実施形態にかかる基板処理装置の構成を示す。
【００８４】
本実施形態では、酸素ガス供給ライン３ａ’と、水素ガス供給ライン３ｂ’と、窒素ガス供給ライン３ｃ’とがその下流側で合流して一本化した第１ガス供給ライン３０’が、反応管１０の側壁下方に接続されている。また、酸素ガス供給ライン３ａと、水素ガス供給ライン３ｂと、窒素ガス供給ライン３ｃとがその下流側で合流して一本化した第２ガス供給ライン３０が、反応管１０の側壁上方に接続されている。その他の構成は、上述の一実施形態にかかる基板処理装置の構成と同様である。
【００８５】
図７に示す基板処理装置により実施される基板処理工程は、繰り返し工程において、第１ガス供給ライン３０’からのガス供給と、第２ガス供給ライン３０からのガス供給とを、いわゆるフリップフロップのように交互に繰り返す点が、上述の一実施形態にかかる基板処理工程と異なる。その他の工程は、上述の一実施形態にかかる基板処理工程と同様である。
【００８６】
すなわち、処理室２内の圧力調整工程、及びバッファタンクへの酸素ガス供給工程（Ｓ１）→処理室２への酸素ガス供給工程（Ｓ２）→バッファタンクへの水素ガス供給工程（Ｓ３）→処理室２への水素ガス供給工程（Ｓ４）→酸化工程（Ｓ５）→真空排気工程（Ｓ６）を、第１ガス供給ライン３０’を用いて実施した後、処理室２内の圧力調整工程、及びバッファタンクへの酸素ガス供給工程（Ｓ１）→処理室２への酸素ガス供給工程（Ｓ２）→バッファタンクへの水素ガス供給工程（Ｓ３）→処理室２への水素ガス供給工程（Ｓ４）→酸化工程（Ｓ５）→真空排気工程（Ｓ６）を、第２ガス供給ライン３０を用いて実施する工程を１サイクルとし、このサイクルを所定回数繰り返すことにより、シリコンウェハ１表面に所望膜厚の酸化膜を形成する。
【００８７】
上述した一実施形態にかかる処理室への水素ガス供給工程では、水素ガス供給ライン３ｂから処理室２内に導入された水素ガスが、処理室２内に一様に拡散している酸素ガスと、ガス供給口付近にて反応して消費され、ごく短時間ではあるが処理室２内に分圧偏差を発生させる場合がある。これに対し、本実施形態では、繰り返し工程において、反応管１０の側壁下方に接続された第１ガス供給ライン３０’からのガス供給と、反応管１０の側壁上方に接続された第２ガス供給ライン３０からのガス供給と、をフリップフロップのように交互に繰り返すことから、上述の問題、すなわち、処理室内への水素ガス供給時に、処理室２内にごく短時間だけ生じる上述の分圧偏差の影響を解消し、ローディング効果の発生をさらに抑制することが可能となる。
【００８８】
なお、上記においては、酸素含有ガスとして酸素（Ｏ２）ガスを用いる場合について説明したが、酸素（Ｏ２）ガス、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）ガス、および一酸化窒素（ＮＯ）ガスよりなる群から選択される少なくとも一つのガスを用いることができる。また、水素含有ガスとして水素（Ｈ２）ガスを用いる場合について説明したが、水素（Ｈ２）ガス、ジューテリウム（重水素）ガス、アンモニア（ＮＨ３）ガスおよびメタン（ＣＨ４）ガスよりなる群から選択される少なくとも一つのガスを用いることができる。
【００８９】
また、上記においては、酸素含有ガスとしての酸素ガスを処理室２内に導入（供給）した後に、水素含有ガスとしての水素ガスを処理室２内に導入（供給）する方法を示したが、本発明はかかる導入順序に限定されない。すなわち、水素含有ガスを処理室２内に導入してから酸素含有ガスを処理室２内に導入することとしてもよい。但し、ローディング効果は、酸素ガスを水素ガスよりも先行して処理室２内に導入する場合、特に、酸素リッチ雰囲気の中に水素ガスを導入するときに顕著に見られる。なお、酸素含有ガスと水素含有ガスとを処理室２内に供給する前に一様に混合するようにすれば、酸素含有ガスと水素含有ガスとを処理室２内に同時に供給することも可能である。
【００９０】
＜本発明の好ましい態様＞
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。
【００９１】
本発明の一態様によれば、
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基板を酸化処理する工程と、酸化処理後の基板を前記処理室内より搬出する工程と、を有し、前記基板を酸化処理する工程では、前記処理室内を真空排気して前記処理室内の圧力を大気圧より低くした後前記処理室内を閉封する工程と、前記閉封した前記処理室内に一定量の酸素含有ガスと一定量の水素含有ガスとを供給した後前記処理室内を再度閉封する工程と、その状態を保持して基板を酸化する工程と、を１サイクルとして、このサイクルを複数回繰り返す半導体装置の製造方法が提供される。
【００９２】
好ましくは、
前記処理室内に前記一定量の酸素含有ガスと前記一定量の水素含有ガスとを供給する前に、前記一定量の酸素含有ガスと前記一定量の水素含有ガスとを、バッファタンク内に蓄える。
【００９３】
好ましくは、
前記処理室内に前記一定量の酸素含有ガスと前記一定量の水素含有ガスとを供給する際、前記一定量の酸素含有ガスを先行して供給し、その後、前記一定量の水素含有ガスを供給する。
【００９４】
好ましくは、
前記処理室内に前記一定量の酸素含有ガスと前記一定量の水素含有ガスとを供給する際、前記一定量の水素含有ガスを先行して供給し、その後、前記一定量の酸素含有ガスを供給する。
【００９５】
好ましくは、
前記処理室内に前記一定量の酸素含有ガスと前記一定量の水素含有ガスとを供給する際、前記一定量の酸素含有ガスと前記一定量の水素含有ガスとを同時に供給する。
【００９６】
好ましくは、
前記処理室内に前記一定量の酸素含有ガスと前記一定量の水素含有ガスとを供給する際、前記一定量の酸素含有ガスと前記一定量の水素含有ガスとを順次、もしくは、同時に供給する。
【００９７】
好ましくは、
前記処理室内に前記一定量の酸素含有ガスと前記一定量の水素含有ガスとを供給する際、前記酸素含有ガスおよび前記水素含有ガスのうち何れか一方のガスを先行して供給し、この一方のガスの前記処理室内での分圧が平衡状態となった後、他方のガスを供給する。
【００９８】
好ましくは、
前記他方のガスが、前記処理室内で平衡分圧状態となった前記一方のガスと一様に混合して、前記酸化がなされる。
【００９９】
本発明の他の態様によれば、
基板を処理する処理室と、前記処理室内で基板を支持する支持具と、前記処理室内に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給ラインと、前記処理室内に水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給ラインと、前記酸素含有ガス供給ラインおよび前記水素含有ガス供給ラインに設けられ、前記酸素含有ガスおよび前記水素含有ガスを一定量蓄えるバッファタンクと、前記処理室内を排気する排気ラインと、前記排気ラインに設けられ前記処理室内を真空引きする真空ポンプと、前記処理室内を閉封する手段と、前記処理室内を真空排気して前記処理室内の圧力を大気圧より低くした後前記処理室内を閉封し、前記バッファタンク内に一定量の酸素含有ガス、一定量の水素含有ガスを蓄え、前記閉封した前記処理室内に前記バッファタンクより一定量の酸素含有ガス、一定量の水素含有ガスを供給した後前記処理室内を再度閉封し、その状態を保持して基板を酸化し、これを１サイクルとして、このサイクルを複数回繰り返すコントローラと、を有する基板処理装置が提供される。
【０１００】
好ましくは、
前記ガス供給ラインにおける前記バッファタンクの上流側と下流側にはそれぞれ第１遮断弁が設けられ、前記排気ラインには第２遮断弁が設けられ、前記処理室内を閉封する手段は、前記ガス供給ラインにおける前記バッファタンクの下流側に設けられた前記第１遮断弁と、前記排気ラインに設けられた前記第２遮断弁とを含む。
【０１０１】
本発明の他の態様によれば、
基板を処理する処理室と、前記処理室内で基板を支持する支持具と、前記処理室内に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給ラインと、前記処理室内に水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給ラインと、前記酸素含有ガス供給ラインに設けられ前記酸素含有ガスを一定量蓄える第１のバッファタンクと、前記水素含有ガス供給ラインに設けられ前記水素含有ガスを一定量蓄える第２のバッファタンクと、前記処理室内を排気する排気ラインと、前記排気ラインに設けられ前記処理室内を真空引きする真空ポンプと、前記処理室内を閉封する閉封手段と、前記処理室内を真空排気して前記処理室内の圧力を大気圧より低くした後前記処理室内を閉封し、前記第１のバッファタンクに一定量の酸素含有ガスを蓄え、前記第２のバッファタンクに一定量の水素含有ガスを蓄え、前記閉封した前記処理室内に前記第１のバッファタンクより一定量の酸素含有ガスを、前記第２のバッファタンクより一定量の水素含有ガスを供給した後前記処理室内を再度閉封し、その状態を保持して基板を酸化し、これを１サイクルとして、このサイクルを複数回繰り返すコントローラと、を有する基板処理装置が提供される。
【０１０２】
好ましくは、
前記酸素含有ガス供給ラインにおける前記第１のバッファタンクの上流側と下流側にはそれぞれ第１遮断弁が設けられ、前記水素含有ガス供給ラインにおける前記第２のバッファタンクの上流側と下流側にはそれぞれ第２遮断弁が設けられ、前記排気ラインには第３遮断弁が設けられ、前記処理室内を閉封する手段は、前記酸素含有ガス供給ラインにおける前記第１のバッファタンクの下流側に設けられた前記第１遮断弁と、前記水素含有ガス供給ラインにおける前記第２のバッファタンクの下流側に設けられた前記第２遮断弁と、前記排気ラインに設けられた前記第３遮断弁とを含む。
【０１０３】
本発明の他の態様によれば、
基板を処理室内に搬入する工程と、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基板を酸化処理する工程と、酸化処理後の基板を前記処理室内より搬出する工程と、を有し、前記基板を酸化処理する工程では、前記処理室内と前記処理室に接続されたバッファタンク内の圧力を大気圧未満の圧力に減圧して閉封する工程と、前記処理室と前記バッファタンクとの間に設けられた第２遮断弁を閉じた後、前記バッファタンクと、前記各ガスのガス供給源との間に設けられた第１遮断弁を開けて、酸素含有ガス及び水素含有ガスを前記バッファタンク内に一定量蓄える工程と、前記バッファタンク内への酸素含有ガス及び水素含有ガスの蓄積が終了し、前記第１遮断弁を閉じた後、前記第２遮断弁を開けることにより、前記バッファタンク内に蓄えられた酸素含有ガス及び水素含有ガスを前記処理室内に導入して基板表面を一定時間酸化する工程と、基板表面を一定時間酸化した後に前記処理室及び前記バッファタンク内を真空排気する工程と、を１サイクルとして、このサイクルを複数回繰り返す半導体装置の製造方法が提供される。
【０１０４】
好ましくは、
前記バッファタンクは、前記処理室内に酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給ラインと、前記処理室内に水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給ラインにそれぞれ設けられており、前記第２遮断弁を開けることにより、大気圧未満の一定圧力に減圧された前記処理室内に前記バッファタンク内に蓄えられた酸素含有ガス及び水素含有ガスを導入して、基板表面を酸化する。
【０１０５】
好ましくは、
酸素含有ガスとは酸素（Ｏ２）ガスであり、水素含有ガスは水素（Ｈ２）ガスである。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】本発明の一実施形態にかかる基板処理装置のシステム構成概略図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる基板処理工程にて実施される酸化処理サイクルシーケンスの概略図であり、（ａ）は各遮断弁の開閉シーケンスを示し、（ｂ）はバッファタンク内および処理室内への各種ガスの導入シーケンスを示す。
【図３】本発明の他の実施形態にかかる基板処理装置のシステム構成概略図である。
【図４】本発明の他の実施形態にかかる基板処理装置のシステム構成概略図である。
【図５】本発明の他の実施形態にかかる基板処理装置のシステム構成概略図である。
【図６】本発明の他の実施形態にかかる基板処理装置のシステム構成概略図である。
【図７】本発明の他の実施形態にかかる基板処理装置のシステム構成概略図である。
【符号の説明】
【０１０７】
１      シリコンウェハ（基板）
２      処理室
３ａ    酸素ガス供給ライン（酸素含有ガス供給ライン）
３ｂ    水素ガス供給ライン（水素含有ガス供給ライン）
３ｃ    窒素ガス供給ライン（不活性ガス供給ライン）
５ａ    第１のバッファタンク下流側遮断弁
６ａ    第１のバッファタンク
７ａ    第１のバッファタンク上流側遮断弁
５ｂ    第２のバッファタンク下流側遮断弁
６ｂ    第２のバッファタンク
７ｂ    第２のバッファタンク上流側遮断弁
９      真空ポンプ
１９    排気ライン
２０    コントローラ
【図１】
2008177311.tif 000003
【図２】
2008177311.tif 000004
【図３】
2008177311.tif 000005
【図４】
2008177311.tif 000006
【図５】
2008177311.tif 000007
【図６】
2008177311.tif 000008
【図７】
2008177311.tif 000009