(57)【要約】      （修正有）【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半導体製造装置を提供する。【解決手段】紫外光を照射する紫外光照射部１１０と、基板を処理する反応室１３０と、材料ガス及びエッチングガスを反応室に供給する供給部と、紫外光照射部と反応室を仕切る窓１２０とを有し、前述の窓は、成膜されている状態である基板処理装置１００。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、材料ガス及びエッチングガスを反応室に供給する供給部と、前記紫外光照射部と前記反応室を仕切る窓とを有し、前記窓は成膜されている状態である基板処理装置。
【請求項２】
材料ガス及びエッチングガスを反応室に供給する供給部と、
供給された材料ガスに紫外光を照射する紫外光照射部とを有し、
前記紫外光照射部の照射面は、成膜されている状態である基板処理装置。
【請求項３】
紫外光により基板を処理した後、クリーニング処理を行うよう制御する制御部を有する請求項１乃至２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（ウエハ）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、ウエ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によって、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】
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】
【０００６】
前述の問題点を解決するために、本願では、材料ガス及びエッチングガスを反応室に供給する供給部と、供給された材料ガスに紫外光を照射する紫外光照射部とを有し、紫外光照射部の照射面は、成膜されている状態である基板処理装置を提供する。
【発明の効果】
【０００７】
このような構成とすることで、基板処理時、紫外光照射部に材料ガスによる膜が堆積しにくくなり、また後に紫外光照射部に堆積された膜をエッチングしたとしても、短い時間で材料ガスにより堆積した膜を除去することができる。このようにすることで、ウエハ上の照射強度を一定にすることができ、結果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】
【０００８】
続いて、本発明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。
【０００９】
100は、紫外光により基板を処理する基板処理装置である。
110は紫外光を反応室130に照射する紫外光照射部であり、複数のエキシマランプ111を有する。
紫外光照射部110は、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。
【００１０】
120は、紫外光照射部110と、後述する反応室130とを仕切る窓120である。反応室130と紫外光照射部110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111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。
エキシマランプ111は、紫外光照射部110に複数設けられている。これらエキシマランプ111a…111hは、基板全面に紫外線が照射されるよう、位置設定されている。
【００１１】
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（クリーニングガス）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。
【００１２】
窓120のウエハと向かい合う面には、事前に、適量の初期堆積膜133が堆積されている。
この状態を、図２の説明図を用いて以下に説明する。尚、図１と同符号のものは同様の構成であり、110aは基板処理装置100の側壁である。
初期堆積膜133は、初期堆積膜の材料ガスが事前に供給され、それに対してエキシマランプ111a…111ｄから紫外光を照射することで、窓に堆積される。このとき、エキシマランプ111a…111hは、それぞれに紫外光を供給するレベルにバラツキを有している。材料ガスの膜厚はその紫外光の照射レベルと比例するため、図２に記載のように、照射レベルの高いエキシマランプの照射方向には、厚い膜が窓120上に堆積され、また照射レベルの低いエキシマランプの照射方向には、薄い膜が窓120上に堆積される。
【００１３】
例えば、エキシマランプ111ｂの照射レベルを100としたとき、照射レベルが高いため、膜厚は133bとなる。また照射レベルが80である111ｃは、エキシマランプ111ｂより照射レベルが低いため、膜厚は133ｃとなり、膜厚133ｂより薄くなる。他のエキシマランプも同様に、照射レベルによって膜厚が変化する。
【００１４】
このように初期堆積膜133が堆積された状態で、各エキシマランプからウエハへ向けて紫外光を照射した場合、初期堆積膜133により紫外光が減衰してしまう。特に、初期堆積膜133が厚い箇所は、紫外光の減衰量が大きい。
しかしながら、そもそも膜厚が厚い箇所は、前述のように照射レベルが高いエキシマランプによる紫外光照射により膜厚を厚くしたものである。従って、各エキシマランプの照射レベルにバラツキがあったとしても、ウエハ上に到達する紫外光のレベルは一定となる。
【００１５】
具体的には、以下の通りである。
エキシマランプ111ｂの照射レベルが100であった場合、窓120のウエハ131と対峙する側には、膜厚133ｂの膜が成膜される。膜厚133ｂは、例えば照射レベルが40減衰する膜厚となる。このときエキシマランプ111ｂから照射された紫外光の内、ウエハ131へ到達する紫外光レベル134ｂは、紫外光レベル60となる。
【００１６】
一方、エキシマランプ111ｃの照射レベルが80であった場合、窓120のウエハ131と対峙する側には、膜厚133ｃの膜が成膜される。膜厚は紫外光レベルに比例して厚みが変化するため膜厚133ｃは膜厚133ｂより薄くなり、例えば照射レベルが20減衰する膜厚となる。
この場合、エキシマランプ111ｂから照射された紫外光の内、ウエハ131へ到達する紫外光レベル134ｃは、紫外光レベル60となる。
【００１７】
このように、予めウエハ処理時の紫外光照射レベルと同レベルで初期堆積膜133を堆積させることで、各エキシマランプの照射レベルにバラツキがあったとしても、ウエハ131へ到達する紫外光レベルを同レベルとすることができる。
それにより、膜厚を均一にすることが可能となる。
さらに、窓120に膜を堆積したことで、窓120から放出される汚染材料を低減させることが可能となる。この場合、窓120だけでなく、他の反応室の部材にも膜を堆積させることが望ましい。
【００１８】
続いて本発明の動作を説明する。
＜初期堆積膜形成ステップ＞
基板処理装置100へウエハを供給しない状態で初期堆積膜の材料ガスを、図示しないガス供給管から供給する。
供給された後、反応室内を所定の圧力に調整し、調整された後紫外光照射部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、材料ガスが分解され、窓120のウエハと対峙する面に初期堆積膜133が形成される。
形成された後、材料ガスを排気する。
【００１９】
＜基板処理ステップ＞
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管から材料ガスが反応室130内へ供給される。
ウエハ処理用の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。
【００２０】
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。
このとき、前述のようにウエハへ到達する紫外光照射レベルが均一であるため、ウエハに対して均一に処理を行うことができる。
【００２１】
所定の時間経過後、成膜処理を終了する。成膜処理終了後、反応ガスの供給を停止し、さらに紫外光照射部110による紫外光照射を停止する。
停止後、ウエハを搬出する。
【００２２】
＜クリーニングステップ＞  
前述のウエハ処理工程では、ウエハに成膜されると同時に、窓120の初期堆積膜133上にもウエハ処理ガスが堆積される。
初期堆積膜133上に堆積された場合、紫外光の減衰量が大きくなるため、窓120や初期堆積膜133上に堆積されたウエハ処理ガスを除去するために、クリーニング処理を行う必要がある。
【００２３】
ウエハ処理後、処理済のウエハを搬出し、新たなウエハを供給する前に、窓に堆積された膜をクリーニングする。例えば、フッ素含有ガスによりエッチングを行う。エッチングガス供給後、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。
所定のクリーニング時間が経過した後、排気口133からガスを排気する。
クリーニング終了後、再び初期設定膜133をを窓120に堆積させる。
初期設定膜133を堆積後、未処理のウエハを搬入し、ウエハの処理を行う。
【００２４】
尚、ここではクリーニングガスを紫外光で活性化させたが、それに限るものではなく、反応室130にエッチングガスを供給する前に、リモートプラズマ方式等でエッチングガスを活性化させ、それを反応室130に供給しても良い。
【００２５】
また、初期堆積膜133は、他の材質を混合させるなどして膜質を変化させ、窓120と初期設定膜材料ガスとの粘着性を下げても良い。この場合、クリーニングステップにて、初期堆積膜133の除去を、通常の初期堆積膜よりも短い時間で除去することができる。
【００２６】
さらに、初期堆積膜133の緻密性を下げても良い。例えば、初期堆積膜133の表面密度を薄くする（凹凸を設ける）などして、緻密性を下げる。これにより、初期設定膜133に対するウエハ処理ガスの粘着性が弱くなるので、クリーニングステップにおいて、通常よりもより短い時間でクリーニングを完了させることができる。
また、クリーニングステップではウエハ処理ガスのみが除去されるので、再度初期堆積膜133を堆積させるステップを省略することが可能となる。
【００２７】
ここでは窓120のウエハと向き合う面に予め成膜することを記載したが、それに限るものではない。
紫外光によるＣＶＤでは、紫外光の強い部分ほど膜が多く堆積してしまうことがわかっている。そこで、紫外光の強い部分であり、ウエハと照射部のエキシマランプ111の間に膜を堆積させることが望ましい。
例えば、窓120を無くして、エキシマランプ111の照射面に、予め成膜しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の基板処理装置
【図２】本発明の基板処理装置の説明図
【符号の説明】
【００２９】
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・・・ウエハ
132・・・基板載置部
133・・・ガス排気口
140・・・コントローラ
【図１】
2010056412.tif 000003
【図２】
2010056412.tif 000004