(57)【要約】  反応炉２００内に互いに反応する複数のガスと不活性ガスとを供給することにより、大気圧下で基板２０に対して酸化を行う工程と、反応炉より酸化後の基板２００を搬出する工程とを有し、酸化工程では、大気圧の変動に応じて不活性ガスの流量を変化させて酸化性ガスの分圧を一定に保つようにし、その不活性ガスの流量は、予め計算した複数のガス同士の反応により生成されるガスおよび反応により消費されずに残るガスの流量をもとに計算する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応管内に基板を搬入する工程と、
前記反応管内に互いに反応する複数のガスと不活性ガスとを供給することにより、大気圧下で前記基板に対して酸化を行う工程と、
前記反応管より酸化後の前記基板を搬出する工程とを有し、
前記酸化工程では、大気圧の変動に応じて不活性ガスの流量を変化させて前記反応管内における酸化性ガスの分圧を一定に保つようにし、その不活性ガスの流量は、予め計算した前記複数のガス同士の反応により生成されるガスおよび前記反応により消費されずに残るガスの流量をもとに計算する半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記不活性ガスはフルスケールの異なる複数の流量制御器により流量制御されて前記反応管内に供給され、前記複数の流量制御器のうち、少なくとも一つの流量制御器では不活性ガスの流量を一定流量に保つように制御し、それよりもフルスケールの小さい少なくとも一つの流量制御器では不活性ガスの流量を大気圧の変動に応じて変化させるように制御する請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記不活性ガスはフルスケールの異なる複数の流量制御器により流量制御されて前記反応管内に供給され、前記複数の流量制御器のうち、少なくとも一つの流量制御器では不活性ガスの流量を一定流量に保つように制御し、最もフルスケールの小さい流量制御器では不活性ガスの流量を大気圧の変動に応じて変化させるように制御する請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記不活性ガスはフルスケールの異なる二つの流量制御器により流量制御されて前記反応管内に供給され、前記２つの流量制御器のうち、フルスケールの大きい方の流量制御器では不活性ガスの流量を一定流量に保つように制御し、フルスケールの小さい方の流量制御器では不活性ガスの流量を大気圧の変動に応じて変化させるように制御する請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記不活性ガスは複数の流量制御器により流量制御されて前記反応管内に供給され、前記複数の流量制御器のうち、少なくとも１つの流量制御器では不活性ガスの流量を一定流量に保つように制御し、他の少なくとも１つの流量制御器では不活性ガスの流量を大気圧の変動に応じて変化させるように制御する請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記互いに反応する複数のガスがＯ２ガスおよびＨ２ガスであり、これらのガスは、前記反応管内に直接供給されるか、もしくは、前記反応管の外部に設けられた外部燃焼装置を介して前記反応管内に供給される請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記互いに反応する複数のガスがＯ２ガスおよびＣ２Ｈ２Ｃｌ２ガスであり、これらのガスは前記反応管内に直接供給される請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
反応管内に基板を搬入する工程と
前記反応管内に処理ガスと不活性ガスとを供給することにより、大気圧下で前記基板に対して酸化を行う工程と、
前記反応管より酸化後の前記基板を搬出する工程とを有し、
前記酸化工程では、大気圧の変動に応じて不活性ガスの流量を変化させて前記反応管内における酸化性ガスの分圧を一定に保つようにし、前記不活性ガスはフルスケールの異なる複数の流量制御器により流量制御されて前記反応管内に供給され、前記複数の流量制御器のうち、少なくとも１つの流量制御器では不活性ガスの流量を一定流量に保つように制御し、それよりもフルスケールの小さい少なくとも１つの流量制御器では不活性ガスの流量を大気圧の変動に応じて変化させるように制御する半導体装置の製造方法。
【請求項９】
反応管内に基板を搬入する工程と、
前記反応管内に互いに反応する複数のガスと不活性ガスとを供給することにより、大気圧下で前記基板に対して酸化を行う工程と
前記反応管より酸化後の前記基板を搬出する工程とを有し、
前記酸化工程では、大気圧の変動に応じて不活性ガスの流量を変化させて前記反応管内における酸化性ガスの分圧を一定に保つようにし、その不活性ガスの流量は、予め計算した前記複数のガス同士の反応により生成されるガスおよび前記反応により消費されずに残るガスの流量をもとに計算する基板の製造方法。
【請求項１０】
反応管内に基板を搬入する工程と、
前記反応管内に処理ガスと不活性ガスとを供給することにより、大気圧下で、前記基板に対して酸化を行う工程と、
前記反応管より酸化後の前記基板を搬出する工程とを有し、
前記酸化工程では、大気圧の変動に応じて不活性ガスの流量を変化させて前記反応管内における酸化性ガスの分圧を一定に保つようにし、前記不活性ガスはフルスケールの異なる複数の流量制御器により流量制御されて前記反応管内に供給され、前記複数の流量制御器のうち、少なくとも１つの流量制御器では不活性ガスの流量を一定流量に保つように制御し、それよりもフルスケールの小さい少なくとも１つの流量制御器では不活性ガスの流量を大気圧の変動に応じて変化させるように制御する基板の製造方法。
【請求項１１】
大気圧下で基板に対して酸化を行う反応管と、
前記反応管内に第１の処理ガスを供給する第１のガス供給系と、
前記反応管内に前記第１の処理ガスと反応する第２の処理ガスを供給する第２のガス供給系と、
前記反応管内に不活性ガスを供給する第３のガス供給系と、
少なくとも前記第３のガス供給系に設けられ前記反応管内に供給する不活性ガスの流量を制御する流量制御器と、
前記反応管の外部に設けられ大気圧の変動を検知する気圧計と、
前記基板に対して酸化を行う際に、前記気圧計により検知した大気圧の変動に応じて、前記第３のガス供給系に設けられた流量制御器により前記反応管内に供給する不活性ガスの流量を変化させて前記反応管内における酸化性ガスの分圧を一定に保つように制御すると共に、その不活性ガスの流量を、予め計算した前記第１の処理ガスと前記第２の処理ガスとの反応により生成されるガス及び前記反応により消費されずに残るガスの流量をもとに計算するコントローラと、
を有する基板処理装置。
【請求項１２】
大気圧下で基板に対して酸化を行う反応管と、
前記反応管内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、
前記反応管内に不活性ガスを供給する第１の不活性ガス供給系と、
前記反応管内に不活性ガスを供給する第２の不活性ガス供給系と、
前記第１の不活性ガス供給系に設けられ、前記反応管内に供給する不活性ガスの流量を制御する第１の流量制御器と、
前記第２の不活性ガス供給系に設けられ、前記反応管内に供給する不活性ガスの流量を制御し、前記第１の流量制御器とはフルスケールが異なる第２の流量制御器と、
前記反応管の外部に設けられ大気圧の変動を検知する気圧計と、
前記基板に対して酸化を行う際に、前記気圧計により検知した大気圧の変動に応じて、前記反応管内に供給する不活性ガスの流量を変化させて前記反応管内における酸化性ガスの分圧を一定に保つように制御すると共に、前記第２の流量制御器では不活性ガスの流量を一定流量に保つように制御し、前記第１の流量制御器では不活性ガスの流量を大気圧の変動に応じて変化させるように制御するコントローラと、
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、半導体装置の製造方法、基板の製造方法および基板処理装置に関し、特に、半導体ウエハを酸化する工程を備える半導体装置の製造方法、基板を酸化する工程を備える基板の製造方法および半導体ウエハを酸化する基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウエハをヒータなどにより加熱し、酸素等の酸化性のガスを流すことによりウエハ表面に酸化膜を形成する常圧の酸化装置において、酸化膜のバッチ間均一性を良くするために酸素分圧を一定にして酸化する方法として、気圧の変動に応じて不活性ガス流量を変化させ酸素分圧を一定にする方法がある（日本国特開平８−１７２０８４号参照）。
【発明の開示】
【０００３】
しかしながら、この方法では、相互に反応する複数のガスを用いて酸化を行う場合、例えば、パイロジェニック等の酸素と水素を用いて酸化を行う場合や、酸素とジクロロエチレン（Ｃ２Ｈ２Ｃｌ２：ＤＣＥ）を用いて酸化を行う場合等に、どのようにして不活性ガス流量を制御すればよいかについては明確でなく、反応室または外部燃焼装置等に流入したガス流量から計算すると、例えばパイロジェニック酸化の場合のように、外部燃焼装置等により酸素と水素が反応した場合にはガスの流量が変わるため、補正値がずれ一定の酸化性ガスの分圧で酸化出来ないと言う問題がある。
【０００４】
従って、本発明の主な目的は、相互に反応する複数のガスを用いて酸化を行う場合に、大気圧が変動しても酸化性ガスの分圧をより精度よく制御しつつ基板の処理を行うことができる半導体装置の製造方法、基板の製造方法および基板処理装置を提供することにある。
【０００５】
本発明の一態様によれば、
反応管内に基板を搬入する工程と、
前記反応管内に互いに反応する複数のガスと不活性ガスとを供給することにより、大気圧下で前記基板に対して酸化を行う工程と、
前記反応管より酸化後の前記基板を搬出する工程とを有し、
前記酸化工程では、大気圧の変動に応じて不活性ガスの流量を変化させて前記反応管内における酸化性ガスの分圧を一定に保つようにし、その不活性ガスの流量は、予め計算した前記複数のガス同士の反応により生成されるガスおよび前記反応により消費されずに残るガスの流量をもとに計算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、
反応管内に基板を搬入する工程と
前記反応管内に処理ガスと不活性ガスとを供給することにより、大気圧下で前記基板に対して酸化を行う工程と、
前記反応管より酸化後の前記基板を搬出する工程とを有し、
前記酸化工程では、大気圧の変動に応じて不活性ガスの流量を変化させて前記反応管内における酸化性ガスの分圧を一定に保つようにし、前記不活性ガスはフルスケールの異なる複数の流量制御器により流量制御されて前記反応管内に供給され、前記複数の流量制御器のうち、少なくとも１つの流量制御器では不活性ガスの流量を一定流量に保つように制御し、それよりもフルスケールの小さい少なくとも１つの流量制御器では不活性ガスの流量を大気圧の変動に応じて変化させるように制御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、
反応管内に基板を搬入する工程と、
前記反応管内に互いに反応する複数のガスと不活性ガスとを供給することにより、大気圧下で前記基板に対して酸化を行う工程と
前記反応管より酸化後の前記基板を搬出する工程とを有し、
前記酸化工程では、大気圧の変動に応じて不活性ガスの流量を変化させて前記反応管内における酸化性ガスの分圧を一定に保つようにし、その不活性ガスの流量は、予め計算した前記複数のガス同士の反応により生成されるガスおよび前記反応により消費されずに残るガスの流量をもとに計算する基板の製造方法が提供される。
【０００８】
本発明のさらに他の態様によれば、
反応管内に基板を搬入する工程と、
前記反応管内に処理ガスと不活性ガスとを供給することにより、大気圧下で、前記基板に対して酸化を行う工程と、
前記反応管より酸化後の前記基板を搬出する工程とを有し、
前記酸化工程では、大気圧の変動に応じて不活性ガスの流量を変化させて前記反応管内における酸化性ガスの分圧を一定に保つようにし、前記不活性ガスはフルスケールの異なる複数の流量制御器により流量制御されて前記反応管内に供給され、前記複数の流量制御器のうち、少なくとも１つの流量制御器では不活性ガスの流量を一定流量に保つように制御し、それよりもフルスケールの小さい少なくとも１つの流量制御器では不活性ガスの流量を大気圧の変動に応じて変化させるように制御する基板の製造方法が提供される。
【０００９】
本発明のさらに他の態様によれば、
大気圧下で基板に対して酸化を行う反応管と、
前記反応管内に第１の処理ガスを供給する第１のガス供給系と、
前記反応管内に前記第１の処理ガスと反応する第２の処理ガスを供給する第２のガス供給系と、
前記反応管内に不活性ガスを供給する第３のガス供給系と、
少なくとも前記第３のガス供給系に設けられ前記反応管内に供給する不活性ガスの流量を制御する流量制御器と、
前記反応管の外部に設けられ大気圧の変動を検知する気圧計と、
前記基板に対して酸化を行う際に、前記気圧計により検知した大気圧の変動に応じて、前記第３のガス供給系に設けられた流量制御器により前記反応管内に供給する不活性ガスの流量を変化させて前記反応管内における酸化性ガスの分圧を一定に保つように制御すると共に、その不活性ガスの流量を、予め計算した前記第１の処理ガスと前記第２の処理ガスとの反応により生成されるガス及び前記反応により消費されずに残るガスの流量をもとに計算するコントローラと、
を有する基板処理装置が提供される。
【００１０】
本発明のさらに他の態様によれば、
大気圧下で基板に対して酸化を行う反応管と、
前記反応管内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、
前記反応管内に不活性ガスを供給する第１の不活性ガス供給系と、
前記反応管内に不活性ガスを供給する第２の不活性ガス供給系と、
前記第１の不活性ガス供給系に設けられ、前記反応管内に供給する不活性ガスの流量を制御する第１の流量制御器と、
前記第２の不活性ガス供給系に設けられ、前記反応管内に供給する不活性ガスの流量を制御し、前記第１の流量制御器とはフルスケールが異なる第２の流量制御器と、
前記反応管の外部に設けられ大気圧の変動を検知する気圧計と、
前記基板に対して酸化を行う際に、前記気圧計により検知した大気圧の変動に応じて、前記反応管内に供給する不活性ガスの流量を変化させて前記反応管内における酸化性ガスの分圧を一定に保つように制御すると共に、前記第２の流量制御器では不活性ガスの流量を一定流量に保つように制御し、前記第１の流量制御器では不活性ガスの流量を大気圧の変動に応じて変化させるように制御するコントローラと、
を有する基板処理装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施例１の基板処理装置を説明するための概略縦断面図である。
【図２】本発明の実施例２の基板処理装置を説明するための概略縦断面図である。
【図３】本発明の実施例３の基板処理装置を説明するための概略縦断面図である。
【図４】補正をまったく行わない場合の気圧と分圧の関係を示す図である。
【図５】設定流量から計算した補正をかけた場合の気圧と分圧の関係を示す図である。
【図６】ガスの反応を考慮した補正をかけた場合の気圧と分圧の関係を示す図である。
【図７】流量の分解能が悪い場合の気圧と分圧の関係を示す図である。
【図８】本発明の実施例４の基板処理装置を説明するための概略縦断面図である。
【図９】本発明の実施例５の基板処理装置を説明するための概略縦断面図である。
【発明を実施するための好ましい形態】
【００１２】
本発明の好ましい実施例によれば、
反応管内に基板を搬入する工程と、
前記反応管内に互いに反応する複数のガスと不活性ガスとを供給することにより、大気圧下で前記基板に対して酸化を行う工程と、
前記反応管より酸化後の前記基板を搬出する工程とを有し、
前記酸化工程では、大気圧の変動に応じて不活性ガスの流量を変化させて前記反応管内における酸化性ガスの分圧を一定に保つようにし、その不活性ガスの流量は、予め計算した前記複数のガス同士の反応により生成されるガスおよび前記反応により消費されずに残るガスの流量をもとに計算する半導体装置の製造方法が提供される。
【００１３】
このようにすれば、相互に反応する複数のガスを用いて酸化を行う場合に、大気圧が変動しても酸化性ガスの分圧をより精度よく制御しつつ基板の処理を行うことができる
【００１４】
なお、絶対圧制御を採用するには、炉のシール性を高め、炉を真空引き可能な構造とし、真空排気装置、真空制御系等を新たに設ける必要があり、コストアップとなってしまう。本発明の場合、流量を制御するソフトの変更だけで対応可能なので、これらが不要であり、コストパフォーマンスに優れている。
【００１５】
好ましくは、前記不活性ガスはフルスケールの異なる複数の流量制御器により流量制御されて前記反応管内に供給され、前記複数の流量制御器のうち、少なくとも一つの流量制御器では不活性ガスの流量を一定流量に保つように制御し、それよりもフルスケールの小さい少なくとも一つの流量制御器では不活性ガスの流量を大気圧の変動に応じて変化させるように制御する。
【００１６】
フルスケールの小さい流量制御器で不活性ガスの流量を大気圧の変動に応じて変化させて、気圧変動による補正を行うことにより、必要な分解能を確保し、制御の精度を確保することができる。
【００１７】
好ましくは、前記不活性ガスはフルスケールの異なる複数の流量制御器により流量制御されて前記反応管内に供給され、前記複数の流量制御器のうち、少なくとも一つの流量制御器では不活性ガスの流量を一定流量に保つように制御し、最もフルスケールの小さい流量制御器では不活性ガスの流量を大気圧の変動に応じて変化させるように制御する。
【００１８】
好ましくは、前記不活性ガスはフルスケールの異なる２つの流量制御器により流量制御されて前記反応管内に供給され、前記２つの流量制御器のうち、フルスケールの大きい方の流量制御器では不活性ガスの流量を一定流量に保つように制御し、フルスケールの小さい方の流量制御器では不活性ガスの流量を大気圧の変動に応じて変化させるように制御する。
【００１９】
好ましくは、前記不活性ガスは複数の流量制御器により流量制御されて前記反応管内に供給され、前記複数の流量制御器のうち、少なくとも１つの流量制御器では不活性ガスの流量を一定流量に保つように制御し、他の少なくとも１つの流量制御器では不活性ガスの流量を大気圧の変動に応じて変化させるように制御する。
【００２０】
好ましくは、前記互いに反応する複数のガスがＯ２ガスおよびＨ２ガスであり、これらのガスは、前記反応管内に直接供給されるか、もしくは、前記反応管の外部に設けられた外部燃焼装置を介して前記反応管内に供給される。
【００２１】
好ましくは、前記互いに反応する複数のガスがＯ２ガスおよびＣ２Ｈ２Ｃｌ２ガスであり、これらのガスは前記反応管内に直接供給される。
【００２２】
また、本発明の好ましい実施例によれば、
反応管内に基板を搬入する工程と
前記反応管内に処理ガスと不活性ガスとを供給することにより、大気圧下で前記基板に対して酸化を行う工程と、
前記反応管より酸化後の前記基板を搬出する工程とを有し、
前記酸化工程では、大気圧の変動に応じて不活性ガスの流量を変化させて前記反応管内における酸化性ガスの分圧を一定に保つようにし、前記不活性ガスはフルスケールの異なる複数の流量制御器により流量制御されて前記反応管内に供給され、前記複数の流量制御器のうち、少なくとも１つの流量制御器では不活性ガスの流量を一定流量に保つように制御し、それよりもフルスケールの小さい少なくとも１つの流量制御器では不活性ガスの流量を大気圧の変動に応じて変化させるように制御する半導体装置の製造方法が提供される。
【００２３】
また、本発明の好ましい実施例によれば、
反応管内に基板を搬入する工程と、
前記反応管内に互いに反応する複数のガスと不活性ガスとを供給することにより、大気圧下で前記基板に対して酸化を行う工程と
前記反応管より酸化後の前記基板を搬出する工程とを有し、
前記酸化工程では、大気圧の変動に応じて不活性ガスの流量を変化させて前記反応管内における酸化性ガスの分圧を一定に保つようにし、その不活性ガスの流量は、予め計算した前記複数のガス同士の反応により生成されるガスおよび前記反応により消費されずに残るガスの流量をもとに計算する基板の製造方法が提供される。
【００２４】
また、本発明の好ましい実施例によれば、
反応管内に基板を搬入する工程と、
前記反応管内に処理ガスと不活性ガスとを供給することにより、大気圧下で、前記基板に対して酸化を行う工程と、
前記反応管より酸化後の前記基板を搬出する工程とを有し、
前記酸化工程では、大気圧の変動に応じて不活性ガスの流量を変化させて前記反応管内における酸化性ガスの分圧を一定に保つようにし、前記不活性ガスはフルスケールの異なる複数の流量制御器により流量制御されて前記反応管内に供給され、前記複数の流量制御器のうち、少なくとも１つの流量制御器では不活性ガスの流量を一定流量に保つように制御し、それよりもフルスケールの小さい少なくとも１つの流量制御器では不活性ガスの流量を大気圧の変動に応じて変化させるように制御する基板の製造方法が提供される。
【００２５】
また、本発明の好ましい実施例によれば、
大気圧下で基板に対して酸化を行う反応管と、
前記反応管内に第１の処理ガスを供給する第１のガス供給系と、
前記反応管内に前記第１の処理ガスと反応する第２の処理ガスを供給する第２のガス供給系と、
前記反応管内に不活性ガスを供給する第３のガス供給系と、
少なくとも前記第３のガス供給系に設けられ前記反応管内に供給する不活性ガスの流量を制御する流量制御器と、
前記反応管の外部に設けられ大気圧の変動を検知する気圧計と、
前記基板に対して酸化を行う際に、前記気圧計により検知した大気圧の変動に応じて、前記第３のガス供給系に設けられた流量制御器により前記反応管内に供給する不活性ガスの流量を変化させて前記反応管内における酸化性ガスの分圧を一定に保つように制御すると共に、その不活性ガスの流量を、予め計算した前記第１の処理ガスと前記第２の処理ガスとの反応により生成されるガス及び前記反応により消費されずに残るガスの流量をもとに計算するコントローラと、
を有する基板処理装置が提供される。
【００２６】
また、本発明の好ましい実施例によれば、
大気圧下で基板に対して酸化を行う反応管と、
前記反応管内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、
前記反応管内に不活性ガスを供給する第１の不活性ガス供給系と、
前記反応管内に不活性ガスを供給する第２の不活性ガス供給系と、
前記第１の不活性ガス供給系に設けられ、前記反応管内に供給する不活性ガスの流量を制御する第１の流量制御器と、
前記第２の不活性ガス供給系に設けられ、前記反応管内に供給する不活性ガスの流量を制御し、前記第１の流量制御器とはフルスケールが異なる第２の流量制御器と、
前記反応管の外部に設けられ大気圧の変動を検知する気圧計と、
前記基板に対して酸化を行う際に、前記気圧計により検知した大気圧の変動に応じて、前記反応管内に供給する不活性ガスの流量を変化させて前記反応管内における酸化性ガスの分圧を一定に保つように制御すると共に、前記第２の流量制御器では不活性ガスの流量を一定流量に保つように制御し、前記第１の流量制御器では不活性ガスの流量を大気圧の変動に応じて変化させるように制御するコントローラと、
を有する基板処理装置が提供される。
【００２７】
また、本発明の好ましい実施例によれば、半導体ウエハ等の基板をヒータ等の加熱手段により加熱し、酸化性ガスを流すことにより基板表面に酸化膜を形成する常圧の酸化装置を使用して基板を処理する方法であって、酸素と水素など外部燃焼装置や反応管内部で相互に反応する複数のガスを用いる場合、反応後に生成されるガス及び残ったガスの流量をそれぞれ計算し、それらの流量を元に気圧の変動に対応する不活性ガスの流量を計算し、その計算値に基づいて不活性ガスの流量を気圧に応じて変化させることにより酸化性ガスの分圧を一定にコントロールして基板を処理する方法が提供され、酸化膜のバッチ間の再現性を向上させることができる。好ましくは、相互に反応するガスは酸素と水素である。また、好ましくは、相互に反応するガスは酸素とジクロロエチレンである。
【００２８】
また、本発明の好ましい実施例によれば、半導体ウエハ等の基板をヒータなどの加熱手段により加熱し、酸化性ガスを流すことにより基板表面に酸化膜を形成する常圧の酸化装置を使用して基板を処理する方法であって、フルスケールの異なる不活性ガス用の流量制御装置を複数設け、酸化性ガスと不活性ガスとを同時に流し、気圧の変化に応じてフルスケールの小さい流量制御装置により不活性ガスの流量を変化させることにより酸化性ガスの分圧を一定に制御して基板を処理する方法が提供される。
【００２９】
このように、酸化性ガスの分圧を一定にして酸化することにより、酸化膜のバッチ間の均一性を良くすることができるが、その際に、フルスケールの小さい流量制御装置により気圧変動による補正を行うことにより、必要な分解能を確保し、制御の精度を確保することができる。
【００３０】
また、本発明の好ましい実施例によれば、半導体ウエハ等の基板をヒータなどの加熱手段により加熱し、酸化性ガスを流すことにより基板表面に酸化膜を形成する常圧の酸化装置を使用して、基板を処理する方法であって、不活性ガスの流量制御装置を気圧に対する補正に必要な最大限の流量よりも大きくかつ当該最大限の流量に一番近いフルスケールのものにして、酸化性ガスと不活性ガスとを同時に流し、気圧の変化に応じて当該流量制御装置により不活性ガスの流量を変化させることにより酸化性ガスの分圧を一定に制御して基板を処理する方法が提供される。
【００３１】
このよう、酸化性ガスの分圧を一定にして酸化することにより、酸化膜のバッチ間の均一性を良くすることができるが、その際に、不活性ガスの流量制御装置を気圧に対する補正に必要な最大限の流量よりも大きくかつ当該最大限の流量に一番近いフルスケールの流量制御装置により気圧変動による補正を行うことにより、必要な分解能を確保し、制御の精度を確保することができる。
【００３２】
また、本発明の好ましい実施例によれば、半導体ウエハ等の基板をヒータなどの加熱手段により加熱し、酸化性ガスを流すことにより基板表面に酸化膜を形成する常圧の酸化装置を使用して、基板を処理する方法であって、酸化性ガスの流量よりフルスケールの小さい不活性ガスの流量制御装置を用いて、酸化性ガスと不活性ガスとを同時に流し、気圧の変化に応じて当該流量制御装置により不活性ガスの流量を変化させることにより酸化性ガスの分圧を一定に制御して基板を処理する方法が提供される。
【００３３】
このように、酸化性ガスの分圧を一定にして酸化することにより、酸化膜のバッチ間の均一性を良くすることができるが、その際に、酸化性ガスの流量よりフルスケールの小さい不活性ガスの流量制御装置により気圧変動による補正を行うことにより、必要な分解能を確保し、制御の精度を確保することができる。
【００３４】
本発明の好ましい実施例では、酸素と水素など相互に反応するガスを用いる場合は導入する流量をそのまま計算に用いず、反応した結果生成されるガスの流量及び残ったガスの流量を計算し、その流量を元に酸化性ガスの分圧が一定になるように補正のために供給する不活性ガスの流量を計算することにより、酸化性ガスの分圧を一定にした条件で酸化する。
【００３５】
このように、気圧の変動による酸化性ガスの分圧の変動をなくすために、反応室または外部燃焼装置等に流すガスの流量から反応後のガスの流量を計算し、反応後の流量を用いて酸化性ガスの分圧が一定になるように流す不活性ガスの流量を計算することにより、気圧の変動に対し補正する不活性ガスの精度が向上する。その結果、反応室での酸化性ガスの分圧をより精度よく一定に制御することができるようになって、バッチ間の酸化膜厚の再現性を向上させることができるようになる。
【００３６】
そして、酸化膜厚のバッチ間の再現性が向上することにより、酸化装置を使用して作製される半導体装置や基板の特性がより安定し、歩留まりの向上、品質の向上が得られるようになる。
【００３７】
また、本発明の好ましい実施例では、気圧の変動による酸化性ガスの分圧を一定とするために、フルスケール（制御可能な最大流量）の異なる不活性ガス用の流量制御装置（マスフローコントローラ）を複数設け、フルスケールの小さい方の流量制御装置により気圧変動に対する補正を行うことにより、必要な分解能を確保し、制御の精度を確保し、バッチ間の酸化膜厚の再現性を向上させる。または、酸化性ガスの流量よりフルスケールの小さい不活性ガスの流量制御装置を用いることにより、必要な分解能を確保し、制御の精度を確保し、バッチ間の酸化膜厚の再現性を向上させる。なお、気圧変動に対する補正のために供給する不活性ガスとしては、Ｎ２やＡｒやＨｅなどが挙げられる。
【００３８】
このように、酸化膜厚のバッチ間の再現性が向上することにより、酸化装置を使用して作製される半導体装置や基板の特性がより安定し、歩留まりの向上、品質の向上が得られる。
【００３９】
次に、図面を参照して、本発明の好ましい実施例をより詳細に説明する。
【実施例１】
【００４０】
図１は、本発明の実施例１の基板処理装置を説明するための概略縦断面図である。この基板処理装置は、反応炉２００と反応炉２００にガスを供給するガス供給系１００とを備えている。【００４１】
反応炉２００においては、反応管１１の内部に基板としてのウエハ２０を水平姿勢で多段に装填した支持具としてのボート１５が装入されており、ボート１５は反応管１１の下端を気密に閉塞する炉口蓋１４にボート載置台１６を介して立設されている。反応管１１の天井面には複数の貫通孔からなるガス導入口１２が設けられ、ガス導入口１２にはガス導入管１７が連通し、反応管１１の側壁下端には排気管１３が連通している。反応管１１の外部には加熱機構としてのヒータ１９が設けられている。【００４２】
ガス導入管１７にはガス供給系１００が接続されている。ガス供給系１００は、気圧計３１、コントローラ３２、水分発生装置としての外部燃焼装置３３、第１の不活性ガス供給系としての酸化性ガス分圧補正用窒素ガス供給ライン７１、第２の不活性ガス供給系としての希釈およびパージ用窒素ガス供給ライン７２、第１の処理ガス供給系としての酸素ガス供給ライン７３、第２の処理ガス供給系としての水素ガス供給ライン７４を備えている。【００４３】
酸化性ガス分圧補正用窒素ガス供給ライン７１は、窒素ガス源６１と、バルブ５１と、流量制御器としてのマスフローコントローラ３４とを備えている。希釈およびパージ用窒素ガス供給ライン７２は、窒素ガス源６２と、バルブ５２とマスフローコントローラ３５とを備えている。酸素ガス供給ライン７３は、酸素ガス源６３と、バルブ５３とマスフローコントローラ３６とを備えている。水素ガス供給ライン７４は、水素ガス源６４と、バルブ５４とマスフローコントローラ３７とを備えている。酸素ガス供給ライン７３と水素ガス供給ライン７４は外部燃焼装置３３に接続されている。外部燃焼装置３３の下流のガスライン７５と酸化性ガス分圧補正用窒素ガス供給ライン７１と希釈およびパージ用窒素ガス供給ライン７２とは一本のラインに合流してガス導入管１７に接続されている。【００４４】
本実施例は、パイロジェニック酸化を行う場合であり、酸素ガス（Ｏ２）と水素ガス（Ｈ２）とを外部燃焼装置３３により燃焼反応させて水蒸気（Ｈ２Ｏ）を発生させ、この水蒸気と燃焼反応により消費されなかった酸素等により酸化を行う場合である。この場合は、２Ｈ２＋Ｏ２→２Ｈ２Ｏであるから、酸化性ガスは、燃焼により生成された水蒸気（Ｈ２Ｏ）と燃焼反応により消費されなかった酸素（Ｏ２）である。【００４５】
コントローラ３２は、気圧計３１、流量制御器としてのマスフローコントローラ３４、３５、３６、３７および外部燃焼装置３３に接続されている。コントローラ３２によって、マスフローコントローラ３５、３６、３７および外部燃焼装置３３の制御ならびに気圧計３１の値に応じたマスフローコントローラ３４の制御が行われる。
【実施例２】
【００４６】
図２は、本発明の実施例２の基板処理装置を説明するための概略縦断面図である。この基板処理装置は、反応炉２００と反応炉２００にガスを供給するガス供給系１００とを備えている。反応炉２００は、図１を参照して説明した実施例１の反応炉２００と同じである。【００４７】
ガス導入管１７にはガス供給系１００が接続されている。ガス供給系１００は、気圧計３１、コントローラ３２、第１の不活性ガス供給系としての酸化性ガス分圧補正用窒素ガス供給ライン７１、第２の不活性ガス供給系としての希釈およびパージ用窒素ガス供給ライン７２、第１の処理ガス供給系としての酸素ガス供給ライン７６、第２の処理ガス供給系としてのジクロロエチレンガス供給ライン７７を備えている。【００４８】
酸化性ガス分圧補正用窒素ガス供給ライン７１は、窒素ガス源６１と、バルブ５１とマスフローコントローラ３４とを備えている。希釈およびパージ用窒素ガス供給ライン７２は、窒素ガス源６１と、バルブ５２とマスフローコントローラ３５とを備えている。なお、本実施例では、窒素ガス源６１は、酸化性ガス分圧補正窒素ガス供給ライン７１と、希釈およびパージ用窒素ガス供給ライン７２とで共用となっている。酸素ガス供給ライン７６は、酸素ガス源６５と、バルブ５５とマスフローコントローラ３８とを備えている。ジクロロエチレンガス供給ライン７７は、バブリング用の窒素ガス供給ライン７７ａと、バブラ８１と、バブリングにより得たジクロロエチレンガス供給ライン７７ｂとを備え、バブリング用の窒素ガス供給ライン７７ａは、窒素ガス源６６と、バルブ５６とマスフローコントローラ３９とを備えている。ジクロロエチレは常温、常圧で液体であるので、バブラ８１内に収容されており、窒素ガスによるバブリングで、窒素ガスと共に供給される。【００４９】
酸化性ガス分圧補正用窒素ガス供給ライン７１と、希釈およびパージ用窒素ガス供給ライン７２と、酸素ガス供給ライン７６と、ジクロロエチレン供給ライン７７とは一本のラインに合流してガス導入管１７に接続されている。本実施例は、酸素ガス（Ｏ２）とジクロロエチレンガス（Ｃ２Ｈ２Ｃｌ２）とを用いて酸化を行う場合であるが、酸素ガスとジクロロエチレンとは直接反応炉２００に供給される。この場合は、Ｃ２Ｈ２Ｃｌ２＋２Ｏ２→２ＣＯ２＋２ＨＣｌであるから、酸化性ガスは、反応により生成された二酸化炭素（ＣＯ２）と反応により消費されなかった酸素（Ｏ２）である。  【００５０】
コントローラ３２は、気圧計３１、マスフローコントローラ３４、３５、３８、３９に接続されている。コントローラ３２によって、マスフローコントローラ３５、３８、３９の制御ならびに気圧計３１の値に応じたマスフローコントローラ３４の制御が行われる。
【実施例３】
【００５１】
図３は、本発明の実施例３の基板処理装置を説明するための概略縦断面図である。この基板処理装置は、反応炉２００と反応炉２００にガスを供給するガス供給系１００とを備えている。反応炉２００は、図１を参照して説明した実施例１の反応炉２００と同じである。【００５２】
ガス導入管１７にはガス供給系１００が接続されている。ガス供給系１００は、気圧計３１、コントローラ３２、第１の不活性ガス供給系としての酸化性ガス分圧補正用窒素ガス供給ライン７１、第２の不活性ガス供給系としての希釈およびパージ用窒素ガス供給ライン７２、処理ガス供給系としての酸素ガス供給ライン７８を備えている。【００５３】
酸化性ガス分圧補正用窒素ガス供給ライン７１は、窒素ガス源６１と、バルブ５１とマスフローコントローラ３４とを備えている。希釈およびパージ用窒素ガス供給ライン７２は、窒素ガス源６２と、バルブ５２とマスフローコントローラ３５とを備えている。酸素ガス供給ライン７８は、酸素ガス源６７と、バルブ５７とマスフローコントローラ４０とを備えている。【００５４】
酸化性ガス分圧補正用窒素ガス供給ライン７１と、希釈およびパージ用窒素ガス供給ライン７２と、酸素ガス供給ライン７８とは一本のラインに合流してガス導入管１７に接続されている。本実施例は、酸素ガスによるドライ酸化を行う場合である。【００５５】
コントローラ３２は、気圧計３１、マスフローコントローラ３４、３５、４０に接続されている。コントローラ３２によって、マスフローコントローラ３５、４０の制御ならびに気圧計３１の値に応じたマスフローコントローラ３４の制御が行われる。【００５６】
上述した実施例１〜３において使用される気圧計３１は、最低限１ｈＰａの信号出力分解能を持つことが好ましい。気圧変動による膜厚変動を±０．１％とするためには、通常の気圧は１０００ｈＰａなので少なくともその１／１０００の信号出力分解能が必要となるからである。また、０．１ｈＰａの信号出力分解能を持つことがより好ましく、この場合、膜厚変動を±０．０１％とすることができる。【００５７】
上述した実施例１〜３においては、不活性ガスである窒素ガスの供給ラインとして、酸化性ガス分圧補正用窒素ガス供給ライン７１と、希釈およびパージ用窒素ガス供給ライン７２の２つの供給ラインを設けている。酸化性ガス分圧補正用窒素ガス供給ライン７１に使用しているマスフローコントローラ３４のフルスケールと、希釈およびパージ用窒素ガス供給ライン７２に使用しているマスフローコントローラ３５のフルスケールは異なっている。希釈およびパージ用窒素ガス供給ライン７２に使用しているマスフローコントローラ３５はフルスケールの大きいものを使用している。【００５８】
気圧の変化に対応し不活性ガスの流量を変化させる場合、通常用いられるガス流量制御装置としてのマスフローコントローラはフルスケールの１／１０００の分解能であるため、例えばフルスケールの１／５で用いていたとすると１／２００しか分解能がなく、気圧の変化に十分対応できないという問題がある。【００５９】
そこで、上記酸化性ガス分圧補正用窒素ガス供給ライン７１を設けて、その供給ラインに使用しているマスフローコントローラ３４のフルスケールを希釈およびパージ用窒素ガスライン７２に使用しているマスフローコントローラ３５のフルスケールよりも小さなものとして、このマスフローコントローラ３４により気圧変動に対する窒素ガスの流量の補正を行うことにより、必要な分解能を確保し、制御の精度を確保している。【００６０】
このマスフローコントローラ３４のフルスケールは、気圧に対する補正に必要な最大限の流量よりも大きくかつ当該最大限の流量に一番近いフルスケールのものにしている。また、このマスフローコントローラ３４のフルスケールは、酸化性ガスの流量よりフルスケールの小さいものにしている。例えば、実施例１においてマスフローコントローラー３５、３６、３７のフルスケールを、それぞれ２０l/min〜５０l/minとし、気圧に対する補正に必要な流量が数l/minである場合、マスフローコントローラ３４のフルスケールは例えば２l/min〜５l/minとする。【００６１】
マスフローコントローラ３４で、補正する圧力は、一般的に変動する気圧の範囲を考慮し、通常の平野部で９５０−１０３０ｈＰａとし（平均気圧１０１３ｈＰａ）、標高５００ｍで８８０−９６０ｈＰａとし（平均気圧９４４ｈＰａ）、標高１０００ｍで８２８−８９８ｈＰａとする（平均気圧８８３ｈＰａ）。【００６２】
マスフローコントローラの分解能はフルスケールの１／１０００であり、補正用のマスフローコントローラ３４で流量制御する窒素ガスの流量は総流量の１／１０程度であることから、補正用のマスフローコントローラ３４としてフルスケールが総流量の１／１０付近であるマスフローコントローラを使用している場合は、１／１００００の分解能が有ることになり、気圧計の分解能と同程度以上あるので、気圧計の分解能程度のコントロールができ、気圧計が０．１ｈＰａの出力分解能を持つ場合は、理論上は気圧による膜厚変動は±０．０１％程度に押さえることができ、他の機器の再現性から考え気圧による膜厚変動は無視できるようになると推測される。【００６３】
また、上記実施例１〜３では、ウエハ２０に対して酸化を行う際に、マスフローコントローラ３５を制御することで希釈およびパージ用窒素ガス供給ライン７２から反応炉２００内に供給する不活性ガスである窒素ガスの流量を一定流量に保つようにすると共に、気圧計３１により検知した大気圧の変動に応じて、マスフローコントローラ３４を制御することで酸化性ガス分圧補正用窒素ガス供給ライン７１から反応炉２００内に供給する不活性ガスである窒素ガスの流量を変化させて酸化性ガスの分圧を一定に保つようにしている。【００６４】
そして、実施例１では、その補正用の窒素ガスの流量を、予め計算した酸素ガスと水素ガスとの反応により生成されるガス（水蒸気：Ｈ２Ｏ）およびこの反応により消費されずに残るガス（酸素：Ｏ２）の流量をもとにコントローラ３２により計算し、マスフローコントローラ３４を制御する。【００６５】
実施例２では、補正用の窒素ガスの流量を、予め計算した酸素ガスとジクロロエチレン（ＤＣＥ）ガスとの反応により生成されるガス（二酸化炭素：ＣＯ２）およびこの反応により消費されずに残るガス（酸素：Ｏ２）の流量をもとにコントローラ３２により計算し、マスフローコントローラ３４を制御する。【００６６】
すなわち、反応炉２００内に導入される互いに反応する前のガスの合計流量である制御流量から、互いに反応した後のガスの合計流量である実流量を計算する。 【００６７】
例えば、酸素ガスと水素ガスを流す実施例１の場合、反応炉２００内に供給する水素ガス（Ｈ２）の流量をＡ、酸素ガス（Ｏ２）の流量をＢとすると、２Ｈ２＋Ｏ２→２Ｈ２Ｏであるから、酸素ガスが十分にある場合は、水素ガスＡに対して酸素ガスＡ／２が反応し、水蒸気（Ｈ２Ｏ）がＡだけ生成され、（Ｂ−Ａ／２）の酸素ガスが消費されずに残る。すなわち、反応後のガスの合計流量である実流量Ｒは、Ｒ＝Ａ（生成されたＨ２Ｏ）＋（Ｂ−Ａ／２）（消費されずに残ったＯ２）＝Ｂ＋Ａ／２と計算することができる。なお、ウエハ２００に対して酸化を行う際に、酸素ガス、水素ガスと一緒に希釈ガスを流す場合、希釈ガスの流量をＣとすると、実流量Ｒは、Ｒ＝Ｂ＋Ａ／２＋Ｃと計算することができる。【００６８】
また、酸素ガスとＤＣＥガスを流す実施例２の場合、反応炉２００内に供給するジクロロエチレンガス（Ｃ２Ｈ２Ｃｌ２）の流量をＡ、酸素ガス（Ｏ２）の流量をＢとすると、Ｃ２Ｈ２Ｃｌ２＋２Ｏ２→２ＣＯ２＋２ＨＣｌであるから、酸素ガスが十分にある場合は、ジクロロエチレンガスＡに対して酸素ガス２Ａが反応し、二酸化炭素（ＣＯ２）が２Ａ、塩化水素（ＨＣｌ）が２Ａだけ生成され、Ｂ−２Ａの酸素が消費されずに残る。すなわち、反応後のガスの合計流量である実流量Ｒは、Ｒ＝２Ａ（生成されたＣＯ２）＋２Ａ（生成されたＨＣｌ）＋（Ｂ−２Ａ）（消費されずに残ったＯ２）＝Ｂ＋２Ａと計算することができる。なお、ウエハ２００に対して酸化を行う際に、酸素ガス、ＤＣＥガスと一緒に希釈ガスを流す場合、希釈ガスの流量をＣとすると、実流量Ｒは、Ｒ＝Ｂ＋Ａ／２＋Ｃと計算することができる。【００６９】
次に、上記のようにして計算した実流量を元に、補正流量を計算する。補正流量の計算式は、例えば次のようにして導かれる。すなわち、標高における制御圧力の下限（基準の圧力）をＰＬ、測定された圧力（気圧変動時の圧力）をＰ、補正前の総実流量（補正用マスフローコントローラ３４を介して供給するガスを含まない）をＲ、補正後の総実流量（補正用マスフローコントローラ３４を介して供給するガスを含む）をＲ’、酸化性ガスの総実流量をＯＸ、補正流量をＸとすると、気圧が変動した場合でも反応管１１内における酸化性ガスの分圧を一定に保つためには次の式を満たす必要がある。
ＰＬ＊ＯＸ／Ｒ＝Ｐ＊ＯＸ／Ｒ’
すなわち、
ＰＬ／Ｒ＝Ｐ／Ｒ’
ここで、補正流量Ｘは、Ｘ＝Ｒ’−Ｒと表されることから、
Ｘ＝Ｒ＊（Ｐ／ＰＬ−１）
となる。この式に従って、補正流量を計算する。
なお、上記式において「＊」、「／」は、それぞれ乗算、除算を表している。【００７０】
以下に、実施例１において補正をしない場合とそれぞれの補正をした場合の酸素ガス、水素ガス、希釈用Ａｒガス、補正用Ａｒガスの流量と、気圧と、酸化性ガス、すなわち、酸素、水蒸気（水分）の分圧の関係を示す。【００７１】
表１および図４は、補正をまったく行わない場合の各ガスの流量と気圧と酸素分圧、水分分圧の関係を示し、表２および図５は、設定流量から計算した補正をかけた場合であって、ガスの反応を考慮した補正をかけない場合の各ガスの流量と、気圧と酸素分圧、水分分圧の関係を示し、表３および図６は、ガスの反応を考慮した補正をかけた場合の各ガスの流量と、気圧と酸素分圧、水分分圧の関係を示し、表４および図７は、流量の分解能が悪い場合の各ガスの流量と、気圧と酸素分圧、水分分圧の関係を示している。なお、表１〜４では、Ａｒガスの流量は、希釈用Ａｒガスの流量と補正用Ａｒガスの流量とに分けて表しているが、図４〜７では、Ａｒガスの流量は、希釈用Ａｒガスの流量と補正用Ａｒガスの流量との総流量で表している。また、図４では、Ａｒ流量と酸素流量が水素流量に重なって表示されており、図５、図６、図７では、酸素流量が水素流量に重なって表示されている。図４〜図７では、横軸のＮｏ．は、表１〜４のＮｏ．を表しており、縦軸は、流量（ＳＬＭ）と圧力（ａｔｍ）の両方を表している。【００７２】
【表１】
2006106859.tif 000002
【００７３】
【表２】
2006106859.tif 000003
【００７４】
【表３】
2006106859.tif 000004
【００７５】
【表４】
2006106859.tif 000005
【００７６】
これらより、設定流量から計算した補正をかけた場合であって、ガスの反応を考慮した補正をかけない場合には、酸化性ガス（酸素、水分）の分圧は一定にはならず、ばらつきがみられるが、ガスの反応を考慮した補正をかけた場合には、酸化性ガスの分圧は一定になっていることがわかる。また、流量の分解能が悪い場合には、酸化性ガスの分圧を一定に制御することが困難なことがわかる。【００７７】
なお、上記実施例１〜３における気圧変動に対する補正は、リアルタイムで行うようにするのが望ましい。リアルタイムで補正することにより、酸化処理中に気圧が変動した場合であっても、酸化性ガスの分圧を一定に保持でき、酸化膜厚の変動を抑えることができる。これに対して酸化開始の際の気圧に従い補正する場合は、酸化処理の途中で気圧が変動したときに対応できない。【００７８】
ただし、気圧は通常せいぜい数時間単位でしか変化しないと考えられるので、数時間よりも短い時間内に酸化処理が終了するような場合は、酸化処理の途中で気圧が変動する可能性は低く、リアルタイムで補正する必要性はそれほど高くない。【００７９】
しかしながら、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）ウエハの一種であるＳＩＭＯＸ（Separation by IMplanted Oxygen）ウエハの製造工程における酸素雰囲気下でのアニール処理の場合、処理時間は数時間を遙かに超える。例えば、十時間を超える場合もある。このように処理時間が比較的長い処理を行うような場合に、特にリアルタイムでの補正が有効となる。
【実施例４】
【００８０】
図８を参照すれば、実施例１では、不活性ガス供給ラインは、不活性ガス供給ライン７１、７２の２本であったのに対して、本実施例では、不活性ガス供給ラインは、第１の不活性ガス供給ライン９１、第２の不活性ガス供給ライン９２および第３の不活性ガス供給ライン９３の３本となっている点が実施例１と異なるが他の点は同じである。【００８１】
第１の不活性ガス供給ライン９１は、バルブ４１とマスフローコントローラ８１とを備えている。第２の不活性ガス供給ライン９２は、バルブ４２とマスフローコントローラ８２とを備えている。第３の不活性ガス供給ライン９３は、バルブ４３とマスフローコントローラ８３とを備えている。第１の不活性ガス供給ライン９１、第２の不活性ガス供給ライン９２および第３の不活性ガス供給ライン９３は共に、窒素ガス源６１に接続されている。マスフローコントローラ８１、８２、８３は、コントローラ３２に接続されており、コントローラ３２によって制御される。【００８２】
マスフローコントローラ８１のフルスケールは最も小さく、マスフローコントローラ８２のフルスケールはマスフローコントローラ８１のフルスケールより大きく、マスフローコントローラ８３のフルスケールはマスフローコントローラ８２のフルスケールより大きく、マスフローコントローラ８３のフルスケールは最も大きい。【００８３】
不活性ガス供給ラインを、本実施例のような３本の構成とすることもできる。【００８４】
マスフローコントローラ８１、８２、８３は次のような組み合わせで用いることができる。
（１）最もフルスケールの小さいマスフローコントローラ８１を大気圧の変動によって変化させる分圧補正用として使用し、中間のフルスケールのマスフローコントローラ８２および最もフルスケールの大きいマスフローコントローラ８３を不活性ガスの流量がそれぞれ一定となるように制御する。
（２）最もフルスケールの小さいマスフローコントローラ８１を大気圧の変動によって変化させる分圧補正用として使用し、中間のフルスケールのマスフローコントローラ８２を不活性ガスの流量が一定となるように制御し、最もフルスケールの大きいマスフローコントローラ８３をを不活性ガスの流量がゼロとなるように制御する。
（３）最もフルスケールの小さいマスフローコントローラ８１の流量を大気圧の変動によって変化させる分圧補正用として使用し、中間のフルスケールのマスフローコントローラ８２を不活性ガスの流量がゼロとなるように制御し、最もフルスケールの大きいマスフローコントローラ８３を不活性ガスの流量が一定となるように制御する。
（４）最もフルスケールの小さいマスフローコントローラ８１を不活性ガスの流量がゼロとなるように制御し、中間のフルスケールのマスフローコントローラ８２を大気圧の変動によって変化させる分圧補正用として使用し、最もフルスケールの大きいマスフローコントローラ８３を不活性ガスの流量が一定となるように制御する。
（５）最もフルスケールの小さいマスフローコントローラ８１および中間のフルスケールのマスフローコントローラ８２を大気圧の変動によって変化させる分圧補正用としてそれぞれ使用し、最もフルスケールの大きいマスフローコントローラ８３を不活性ガスの流量が一定となるように制御する。
【実施例５】
【００８５】
本実施例は、実施例１において、外部燃焼装置３３を省略し、反応管１１内に直接酸素ガスと水素ガスとを供給して、反応管１１内部で両ガスを反応させる例であり、このような構成とすることもできる。なお本実施例では、窒素ガス源６１は酸化性ガス分圧補正用窒素ガス供給ライン７１と希釈およびパージ用窒素ガス供給ライン７２とで共用となっている。【００８６】
本発明の基板処理装置は、基板の製造工程にも適用することができる。【００８７】
ＳＩＭＯＸウエハの製造工程の一工程に本発明の熱処理装置を適用する例について説明する。【００８８】
まず、イオン注入装置等により単結晶シリコンウエハ内へ酸素イオンをイオン注入する。【００８９】
その後、酸素イオンが注入されたウエハを本発明の熱処理装置を用いて、例えば、Ａｒ、Ｏ２雰囲気のもと、１３００〜１４００℃、例えば、１３５０℃以上程度の高温でアニールする。アニールの際、Ａｒ，Ｏ２と一緒にＤＣＥ（ＳｉＨ２Ｃｌ２）を導入することもある。これらの処理により、ウエハ内部にＳｉＯ２層が形成された（ＳｉＯ２層が埋め込まれた）ＳＩＭＯＸウエハが作成される。【００９０】
また、ＳＩＭＯＸウエハの他、水素アニールウエハの製造工程の一工程に本発明の熱処理装置を適用することも可能である。この場合、ウエハを本発明の熱処理装置を用いて、水素雰囲気中で１２００℃程度以上の高温でアニールすることとなる。これにより、ＩＣ（集積回路）が作られるウエハ表面層の結晶欠陥を低減することができ、結晶の完全性を高めることができる。また、この他、エピタキシャルウエハの製造工程の一工程に本発明の熱処理装置を適用することも可能である。【００９１】
以上のような基板の製造工程の一工程として行う高温アニール処理を行う場合であっても、本発明の熱処理装置を好適に適用できる。【００９２】
本発明の熱処理装置は、半導体デバイスの製造工程の一工程としての熱処理工程に適用することも可能である。【００９３】
特に、比較的高い温度で行う熱処理工程、例えば、ウエット酸化、ドライ酸化、水素燃焼酸化（パイロジェニック酸化）、ＨＣｌ酸化等の熱酸化工程や、硼素（Ｂ）、リン（Ｐ）、砒素（Ａｓ）、アンチモン（Ｓｂ）等の不純物（ドーパント）を半導体薄膜に拡散する熱拡散工程等に適用するのが好ましい。なお、熱酸化工程においては、酸化性ガスと一緒にＤＣＥ（ＳｉＨ２Ｃｌ２）を導入することもある。【００９４】
このような半導体デバイスの製造工程の一工程としての熱処理工程を行う場合においても、本発明の熱処理装置を好適に適用できる。【００９５】
明細書、特許請求の範囲、図面および要約書を含む２００５年３月３１日提出の日本国特許出願２００５−１０１２７５号の開示内容全体は、本国際出願で指定した指定国、又は選択した選択国の国内法令の許す限り、そのまま引用してここに組み込まれる。【００９６】
種々の典型的な実施の形態を示しかつ説明してきたが、本発明はそれらの実施の形態に限定されない。従って、本発明の範囲は、次の請求の範囲によってのみ限定されるものである。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
以上説明したように、本発明の好ましい形態によれば、相互に反応する複数のガスを用いて酸化を行う場合に、大気圧が変動しても酸化性ガスの分圧をより精度よく制御しつつ基板の処理を行うことができる半導体装置の製造方法、基板の製造方法および基板処理装置が提供される。
その結果、本発明は、半導体ウエハを酸化する工程を備える半導体装置の製造方法、基板の製造方法および半導体ウエハ処理装置に特に好適に利用できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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