(57)【要約】【課題】  紫外光を用いた基板処理装置において、成膜の膜厚再現性を向上することを目的とする。【解決手段】  基板を反応室内へ搬入し、材料ガスを反応室へ供給し、供給された材料ガスに紫外光を照射し、誘起されたガスで基板を処理し、その後基板を搬出する第一のステップと、第一のステップの後、反応室内にエッチングガスを供給し、供給されたエッチングガスに紫外光を照射する第二のステップを有する基板処理方法。      【選択図】  図１
2010040961.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を反応室内へ搬入し、材料ガスを反応室へ供給し、供給された前記材料ガスに紫外光を照射し、誘起されたガスで基板を処理し、その後基板を搬出する第一のステップと、
前記第一のステップの後、前記反応室内にエッチングガスを供給し、供給された前記エッチングガスに紫外光を照射する第二のステップ
を有する基板処理方法。
【請求項２】
基板を反応室内へ搬入し、材料ガスを反応室へ供給し、供給された前記材料ガスに紫外光を照射し、誘起されたガスで基板を処理し、その後基板を搬出する第一のステップと、
前記第一のステップの後、前記反応室内に事前に活性化されたエッチングガスを供給する第二のステップ
を有する基板処理方法。
【請求項３】
前記第二のステップの後、前記第一のステップを行う請求項１乃至２記載の基板処理方法。
【請求項４】
前記材料ガスは有機シリコン材料であり、前記エッチングガスはフッ素含有ガスである請求項１乃至３記載の基板処理方法。
【請求項５】
前記有機シリコン材料はOMCTS(Octamethylcyclotetrasiloxane)であることを特徴とする請求項1乃至４記載の基板処理方法
【請求項６】
紫外光を照射する紫外光照射部と、基板を処理する反応室と、前記紫外光照射部と、前記反応室を仕切る窓と、
基板を反応室内へ搬入し、材料ガスを反応室へ供給し、供給された前記材料ガスに紫外光を照射し、誘起されたガスで基板を処理し、その後基板を搬出する第一のステップと、
前記第一のステップの後、前記反応室内にエッチングガスを供給し、供給された前記エッチングガスに紫外光を照射する第二のステップを行う制御部とを有する基板処理装置。
【請求項７】
紫外光を照射する紫外光照射部と、基板を処理する反応室と、前記紫外光照射部と前記反応室を仕切る窓と、前記反応室の上流に設けたエッチングガス活性部と、
基板を反応室内へ搬入し、材料ガスを反応室へ供給し、供給された前記材料ガスに紫外光を照射し、誘起されたガスで基板を処理し、その後基板を搬出する第一のステップと、
前記第一のステップの後、前記反応室内に事前に活性化されたエッチングガスを供給する第二のステップを行う制御部とを有する基板処理装置。
【請求項８】
前記窓は石英製である請求項７乃至８記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紫外光CVDを用いた基板処理方法及び基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
紫外光を利用して基板（ウェーハ）の成膜を行う装置が存在する。これは、基板反応室内に供給された反応ガスに対して紫外光を照射し反応ガスを誘起し、誘起されたガスにより基板を処理するものである。
【０００３】
紫外光を利用して基板を処理する基板処理装置は、紫外光を発生する光源を有する照射部と、基板を処理する反応室で主に構成される。光源はエキシマランプが用いられる。エキシマランプを用いて材料ガスを誘起し、ウェーハ上に膜を堆積させる。
このとき、エキシマランプにも膜が堆積してしまうことがあり、膜が堆積してしまった場合照射される紫外光が減衰されてしまうため、膜質にばらつきが起きることがあった。そこで、反応室と光源の間に窓を設け、光源に膜が堆積しないようにしている。
このような装置は、例えば特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特開2001-156057
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述の装置においては、紫外光を利用してCVDによる成膜処理を行った場合、誘起された材料ガスが、エキシマランプに堆積されることは無くなったが、窓に堆積されてしまうことがあった。
窓に膜が堆積されると、照射部から反応室へ照射する紫外光が減衰されてしまい、成膜、例えば膜厚の再現性が悪いといった問題があった。
【０００５】
このような問題に対して、次の方法が考えられる。
一つは、図３に記載のように、反応室内で光強度を測定し、減衰された光強度を演算し、減衰された光強度を補うよう照射部を制御するということが考えられる。しかしながら、反応室内で成膜中に光強度を測定する必要があるので、窓同様、光強度センサに膜が堆積してしまい、結果正確な光強度を測定することができないという問題があった。
【０００６】
また、図４に記載のように、窓付近でN2ガス（不活性ガス）を流し、膜の堆積を抑制することも考えられる。この場合、成膜の材料ガスがN2の流れに影響され膜厚が不均一になるという問題があった。
【０００７】
さらに図５に記載のように窓にグリースを塗布するという方法も考えられる。しかしながら、経年劣化によりグリースの成分がウェーハ上に落ち、結果的に不純物がウェーハに混入される可能性が懸念される。さらにグリースの劣化により、紫外光元帥レベルにバラツキが生じ、結果膜厚の再現性が低くなるという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明は、かかる問題点を解決するために、紫外光を利用した基板処理装置において、膜質の再現性を向上する半導体製造装置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】
前述の問題点を解決するために、本願では、基板を反応室内へ搬入し、材料ガスを反応室へ供給し、供給された材料ガスに紫外光を照射し、誘起されたガスで基板を処理し、その後基板を搬出する第一のステップと、第一のステップの後、反応室内にエッチングガスを供給し、供給されたエッチングガスに紫外光を照射する第二のステップを有する基板処理方法を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
このような構成とすることで、基板処理時、窓に材料ガスによる膜が堆積したとしても、後に膜をエッチングすることができるので、基板処理時は紫外光が減衰することが無くなり、膜厚の再現性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
続いて、本発明の第一の実施形態を説明する。
図１は、紫外光を照射して基板を処理する基板処理装置である。図2は、本発明の動作を表した図である。
【００１２】
最初に図1を用いて、基板処理装置の構成を説明する。
110は紫外光照射部である。紫外光照射部は、エキシマランプ111を有する。
紫外光照射部110は、エキシマランプ111が中に設けられており、また希ガス若しくは希ガスとハロゲンガスが封入されている。希ガスは、例えばArやKr、Xeが考えられる。また希ガスとハロゲンガスではArとF2やKrとCl2やXeとCl2などの組み合わせが考えられる。これらを封入することで、紫外光の波長を設定することができる。例えば波長が200nm以下の真空紫外光を生成するときは、Arを封入することで波長126nmの真空紫外光を発生させることができ、またKrを封入することで波長146nmの真空紫外光を発生させることができる。さらにXeの場合、波長が172nmである真空紫外光を発生させることができる。またArとF2の場合は193nmの、KrとCl2の場合は222nmの、XeとCl2の場合は308nmの紫外光を発生させることができる。
このように、希ガスや希ガスとハロゲンガスの種類を変えることで、紫外光の波長を変化させることができる。
【００１３】
120は、紫外光照射部110と、後述する反応室130との仕切る窓120である。紫外光照射部110と反応室130は圧力が大きく異なるため、この窓120を用いてそれぞれの圧力を維持している。
また、反応室130と紫外光照射部は窓120によって隔てられているため、紫外光照射部110に封入された希ガスが反応室へ流出することはなく、同様に反応室130内に供給された材料を紫外光照射部110に流出することを防止する。
さらに、窓は石英製であるため、ガスの流出を防ぐだけでなく、エキシマランプにより発生した紫外光を反応室内へ照射することが可能となる。
【００１４】
処理室130は、基板131が載置される基板載置部132、ガスを排気する排気口133、図示しないガス供給口にを有する。
図示しないガス供給口からは、材料ガスである有機シリコン系ガスが供給され、またエッチング用ガスを供給する。供給口は材料ガス、エッチングガスごとに設けるのが望ましい。排気口403には、図示しない真空ポンプが接続されている。これらの供給系および排気系、ならびにそれらに接続されるバルブにより、処理室内の圧力が制御される。
尚、基板処理装置100のこれら構成は、コントローラ140により制御されている。
【００１５】
図示しない供給菅から供給される材料は有機シリコン系材料が良く、例えばOMCTS（オクタメチルシクロテトラシロキサン）、TMCTS（テトラメチルシクロテトラシロキサン）、HSQ（ヒドロキシセルシスキオキサン）のうちいずれか一種のガスが選択される。
【００１６】
続いて図2を用いて本発明の動作を説明する。図2は本発明の動作を説明する説明図である。
＜第一ステップ＞
未処理の基板は、図示しない基板搬入口から供給され、基板載置部132へ載置される。載置後、図示しないガス供給菅から材料ガスが反応室130内へ供給される。
供給された後、反応室内を所定の圧力に調整し、調整されたら紫外光照射部110を立ち上げ、反応室内の材料ガスへ紫外光を照射する。
供給された材料ガスは、紫外光に照射され、活性化エネルギーが与えられる。これにより、材料ガスである有機シリコンが分解され、ポリシキロサンが励起される。励起されるとSi-R結合（Rは低級アルキル基）を含むシリコン酸化膜が形成される。
【００１７】
上記のような処理を行うことで、SiOがウェーハ上に堆積される。所定の時間経過後、成膜処理を終了する。このとき、反応ガスの供給を停止し、また紫外光照射部130による照射を停止する。
停止後、ウェーハを搬出する。
【００１８】
＜ステップ2＞  
前述のウェーハ処理工程では、ウェーハに成膜されると同時に、窓120に成膜される。
窓に成膜された材料を除去するため、次にクリーニング処理を行う。
【００１９】
ウェーハ搬出後、新たなウェーハを供給する前に、窓に堆積された材料をクリーニングするエッチングガスであるフッ素含有ガスを供給する。供給後、反応室を所定の雰囲気とし、紫外光照射部110を立ち上げ、紫外光をエッチングガスに照射する。
照射されたクリーニングガスは紫外光により誘起され、窓120上の堆積物を除去する。
ある程度除去したら、排気口133からガスを排気する。
クリーニング終了後、再び未処理のウェーハを搬入し、ウェーハの処理を行う。
【００２０】
続いて第二の実施形態（実施例２）を説明する。
実施例2では、基板処理装置100に、図示しないエッチングガス活性部を基板処理装置100の上流に設ける点で異なる。また、動作に関しては、ステップ1は実施例1と同様であるが、ステップ2が異なる。
【００２１】
以下に詳細に記載する。
本実施例では、基板処理装置100のガス供給口上流に、エッチングガス活性部を設ける。エッチングガス活性部は、例えばエッチングガスをプラズマ化させるリモートプラズマ機構が考えられる。
【００２２】
続いて本実施例の動作を説明する。
＜ステップ１＞
ステップ1では、実施例１と同様に、供給された材料ガスに紫外光を照射し、材料ガスを誘起させる。誘起されたガスは、ウェーハを成膜する。
成膜後、処理されたウェーハを、反応室100から搬出する。
【００２３】
＜ステップ2＞  
前述のウェーハ処理工程では、ウェーハに成膜されると同時に、窓120に成膜される。
窓に成膜された材料を除去するため、次にクリーニング処理を行う。
【００２４】
ウェーハ搬出後、新たなウェーハを供給する前に、窓に堆積された材料をクリーニングするエッチングガスであるフッ素含有ガスを供給する。
エッチングガスは、反応室130に供給される前に、エッチングガス活性部により活性化する。
活性化されたエッチングガスによって、窓120上の堆積物を除去する。
ある程度除去したら、排気口133からガスを排気する。
クリーニング終了後、再び未処理のウェーハを搬入し、ウェーハの処理を行う。
【００２５】
尚、実施例１及び２において用いられるフッ素含有ガスとは、例えばNF3、HF、CLF3、F2などが挙げられる。これらのガスはSiなど、フッ化物の蒸気圧が高い元素を除去することができる。
ステップ1にて窓120に堆積したSiOは、これらのガスにより除去される。また、酸素に関しては、Siと切り離されることでO2となり、ガスを排気することで除去することができる。
【００２６】
ここで、クリーニングのタイミングとしては、ウェーハを紫外光で照射した材料ガスにより処理を行った後、都度クリーニングを行うことが望ましい。
一度成膜処理（ステップ１）を行った場合、窓への堆積が多く、このまま処理したとしても、紫外光の照射強度が大きく異なってしまう。そのため、同じ条件においても、膜厚の再現性を得ることができないためである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の基板処理装置
【図２】本発明の動作を説明する説明図
【図３】従来の基板処理装置
【図４】従来の基板処理装置
【図５】従来の基板処理装置
【符号の説明】
【００２８】
100・・・基板処理装置
110・・・紫外光照射部
111・・・エキシマランプ
120・・・窓
130・・・反応室
131・・・ウェーハ
132・・・基板載置部
133・・・ガス排気口
140・・・コントローラ
【図１】
2010040961.tif 000003
【図２】
2010040961.tif 000004
【図３】
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【図４】
2010040961.tif 000006
【図５】
2010040961.tif 000007