(57)【要約】【課題】安価で照度が安定した紫外光発行部を有する基板処理装置、安価で照度が安定した紫外光発行部を用いた基板処理方法、半導体装置の製造方法、当該方法に好適に使用されるプログラムおよび当該プログラムを記録した記録媒体を提供する。【解決手段】被処理基板１０が載置される基板載置台１２０と、基板載置台１２０を有する処理炉５０と、基板載置台１２０に載置される被処理基板１０に処理ガスを供給するガス供給部１４０と、基板載置台１２０に載置される被処理基板１０に紫外光を照射する、水銀を含む金属膜を有する紫外光発光部２００と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板が載置される基板載置台と、
前記基板載置台を有する処理炉と、
前記基板載置台に載置される前記被処理基板に処理ガスを供給するガス供給部と、
前記基板載置台に載置される前記被処理基板に紫外光を照射する、水銀を含む金属膜を有する紫外光発光部と、
を有する基板処理装置。
【請求項２】
前記処理ガスは、酸素元素を含むガスである請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
被処理基板を処理炉に搬入するステップと、
ガス供給部が前記被処理基板に処理ガスを供給するステップと、
水銀を含む金属膜を有する紫外光発光部が前記被処理基板に紫外光を照射するステップと、
を有する基板処理方法。
【請求項４】
被処理基板を処理炉に搬入するステップと、
ガス供給部が前記被処理基板に処理ガスを供給するステップと、
水銀を含む金属膜を有する紫外光発光部が前記被処理基板に紫外光を照射するステップと、
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項５】
被処理基板を処理炉に搬入する手順と、
ガス供給部が前記被処理基板に処理ガスを供給する手順と、
水銀を含む金属膜を有する紫外光発光部が前記被処理基板に紫外光を照射する手順と、
をコンピュータに実行させるプログラム。
【請求項６】
被処理基板を処理炉に搬入する手順と、
ガス供給部が前記被処理基板に処理ガスを供給する手順と、
水銀を含む金属膜を有する紫外光発光部が前記被処理基板に紫外光を照射する手順と、
をコンピュータに実行させるためのプログラムが記録された記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理装置、基板処理方法、半導体装置の製造方法、プログラムおよび記録媒体に関し、特に、被処理基板に紫外光を照射して基板を処理する基板処理装置、基板処理方法、半導体装置の製造方法、当該方法に好適に使用されるプログラムおよび当該プログラムを記録した記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
大規模集積回路（Large Scale Integrated Circuit：以下ＬＳＩ）の微細化に伴って、トランジスタ素子の電流を制御する技術はますます技術的な困難度を増している。トランジスタは、ソースとドレインと呼ばれる二つの電極の間に流れる電流を、ゲートと呼ばれる制御用電極を用いて増減制御することで動作している。ソースとドレインの間の電流経路をチャネルと呼び、ゲート電極とシリコン基板の間には、絶縁体による薄膜を設けて、直接ゲートの電流がチャネルに流れないように制御する。従来は、ゲートの絶縁膜としてシリコン酸化膜を用いてきたが、近年は、微細化にともなうＬＳＩの動作電圧の低電圧化の傾向に対応して、低電圧ロジックＬＳＩでは、より誘電率の高い材料の採用が進んでいる。しかし、高温で形成したシリコン酸化膜は、電気的な特性に優れており、現在もメモリーデバイスＬＳＩでは、主流なゲート絶縁膜材料である。
【０００３】
従来、トランジスタは、平坦なＳｉ基板上に形成していたが、微細化に伴って、チャネルの長さ（チャネル長）も短くなっており、これによって、ゲート電極とソースまたはドレインとの間にかかる電界干渉が許容できないレベルに達している。この対策として、シリコン基板に溝を形成して、溝の内部面をゲート絶縁物の形成面とする方法が採用されている。この方法の課題は、溝の底面と側面で、シリコン基板の面方位が異なる為、Ｓｉを酸化させた場合に、酸化する速度が異なり、底面と側面で酸化膜厚が異なってしまう危険性があることである。
【０００４】
また、トランジスタの形成工程において、誘電率の高い絶縁膜を原子もしくは分子層レベルで積層して形成する技術では、最初の一層目に薄い酸化膜を形成することが有効と言われている。誘電率の高い絶縁膜の濡れ性が良くなることが理由とされており、良質なシリコン酸化膜を極めて薄く形成する必要がある。
【０００５】
更に、ＬＳＩにおいて、トランジスタを結線する工程、所謂配線工程では、配線電極材料として、銅を主成分とする材料の採用が進んでいる。また、配線材料を囲っている絶縁材料には、シリコン酸化膜よりも誘電率の低い材料、所謂Ｌｏｗ−ｋ材料の採用が進んでいる。この理由は、ＬＳＩの信号遅延速度を律速する時定数が、抵抗と容量の積の平方根に比例することに由来する。低抵抗材料として、アルミニウムより抵抗の低い銅を採用し、絶縁物として、シリコン酸化膜より誘電率の低い有機基を含んだシリコン酸化膜等が採用されている。特に、有機基を含んだシリコン酸化膜では、材料組成や材料密度の調整、改善によって、低誘電率化させる傾向が切磋琢磨されており、その傾向に追従して、材料自体の剛性は低下する課題が顕在化している。剛性が低下した揚合、シリコン酸化膜の化学的機械研磨（Chemical Mechanical Polishing：ＣＭＰ）工程でシリコン酸化膜がクラックしたり、何層も積層した配線を形成する過程で、膜が剥がれたりする危険性が増大する。これを回避する手段として、シリコン酸化膜中で架橋していない成分を架橋させて、剛性を向上させることが検討されている。例えば、特許文献１〜３などに詳しく記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１４２３３５号公報
【特許文献２】特開２０１１−２９５９８号公報
【特許文献３】特開２０１２−３３８７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記に述べた様々な事情により、良質なシリコン酸化膜の形成手段や、配線用絶縁膜としてのシリコン酸化膜の剛性向上手段として紫外光を用いることが検討されてきた。紫外光は、波長４００ｎｍよりも短い光源であり、水銀の輝線発光を利用した水銀ランプが市販されている。水銀を石英に封入した状態で、管の両端に電極を設けて、電極間で放電させることで紫外光が発生する。蛍光灯は、これを応用した民生商品であり、管の内壁に蛍光材をコーティングすることで、二次的な蛍光を発光させることで照明として用いている。しかし、水銀ランプには次に述べる問題点が存在する。
【０００８】
まず一つ目の問題点は、電極を管内部に露出させることによって、電極の一部が蒸発して消耗することである。高輝度を得るほど、電極に投入する出力は大きくなり、その発熱により電極の一部が蒸発する。特にアーク放電を利用した方式ではこの問題が顕著であり、管の寿命を決める要因である。
【０００９】
二つ目の問題点は、石英管の内部に水銀が固着することである。水銀は、放電管内部で蒸気となっているが、発光を繰り返し経る過程で、管の成分である酸素と結合し、その実効的に放電に寄与する成分が減少していく。最終的に放電を持続できないほど成分が減少した時点で寿命となる。
【００１０】
三つ目は、短時間のオン、オフ動作に適しない問題である。水銀灯は、点灯発光する過程で、水銀管内部の温度が変化する。発光で得られる輝線波長は、封入した水銀の蒸気圧に依存するが、管の内部温度が変化すると、波長が変化してしまう。これを避ける為に、発光させてから、温度が安定したところで使用するのが一般的であり、オン、オフを繰り返さずに、連続点灯して使う必要がある。
【００１１】
これらの問題の内、一つ目の対策として、半導体製造装置においては、電極を用いない方式の検討が行われた。電極を用いる代わりに、電極の無い水銀封入管にマイクロ波を照射して、水銀を励起させる方式である。この方法を用いた紫外光照射装置が、半導体製造装置各社より市販されている。しかし、マイクロ波を用いる装置の場合、管一本当たりの投入電力が１ｋＷを超える場合がある。この場合、マイクロ波電源の冷却や水銀ランプの点灯による大きな発熱の冷却という、新しい課題が生じてしまう。更に、マイクロ波電源とユニットは高価な部材であるにも関わらず、耐用年数は短い。連続運転で、５０００時間に満たないレベルである。本方式を採用した場合には、設備導入後の維持コストが高くなる可能性が懸念される。
【００１２】
三つ目の課題については、適切な形状のシャッター機構を併用することで解決可能である。
【００１３】
本発明者らは、一つ目の課題に配慮しつつ、二つ目の課題を対策することで、安価で照度が安定した紫外光発行部を有する基板処理装置を開発し、高品質なシリコン酸化膜や、低誘電率膜の剛性改善等に寄与することを目指して本発明を案出した。
【００１４】
本発明の主な目的は、安価で照度が安定した紫外光発行部を有する基板処理装置、安価で照度が安定した紫外光発行部を用いた基板処理方法、半導体装置の製造方法、当該方法に好適に使用されるプログラムおよび当該プログラムを記録した記録媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の一態様によれば、
被処理基板が載置される基板載置台と、
前記基板載置台を有する処理炉と、
前記基板載置台に載置される前記被処理基板に処理ガスを供給するガス供給部と、
前記基板載置台に載置される前記被処理基板に紫外光を照射する、水銀を含む金属膜を有する紫外光発光部と、
を有する基板処理装置が提供される。
【００１６】
本発明の他の態様によれば、
被処理基板を処理炉に搬入するステップと、
ガス供給部が前記被処理基板に処理ガスを供給するステップと、
水銀を含む金属膜を有する紫外光発光部が前記被処理基板に紫外光を照射するステップと、
を有する基板処理方法が提供される。
【００１７】
本発明のさらに他の態様によれば、
被処理基板を処理炉に搬入するステップと、
ガス供給部が前記被処理基板に処理ガスを供給するステップと、
水銀を含む金属膜を有する紫外光発光部が前記被処理基板に紫外光を照射するステップと、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【００１８】
本発明のさらに他の態様によれば、
被処理基板を処理炉に搬入する手順と、
ガス供給部が前記被処理基板に処理ガスを供給する手順と、
水銀を含む金属膜を有する紫外光発光部が前記被処理基板に紫外光を照射する手順と、
をコンピュータに実行させるプログラムが提供される。
【００１９】
本発明のさらに他の態様によれば、
被処理基板を処理炉に搬入する手順と、
ガス供給部が前記被処理基板に処理ガスを供給する手順と、
水銀を含む金属膜を有する紫外光発光部が前記被処理基板に紫外光を照射する手順と、
をコンピュータに実行させるためのプログラムが記録された記録媒体が提供される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、安価で照度が安定した紫外光発行部を有する基板処理装置、安価で照度が安定した紫外光発行部を用いた基板処理方法、半導体装置の製造方法、当該方法に好適に使用されるプログラムおよび当該プログラムを記録した記録媒体が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態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】図２は、本発明の第１の実施の形態の基板処理装置を説明するための図１の概略横断面図である。
【図３】図３は、本発明の第２の実施の形態の基板処理装置を説明するための概略横断面図である。
【図４】図４は、本発明の第３の実施の形態の基板処理装置を説明するための概略横断面図である。
【図５】図５は、本発明の第３の実施の形態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６】図６は、本発明の第４の実施の形態の基板処理装置を説明するための概略図である。
【図７】図７は、本発明の第５の実施の形態の基板処理装置を説明するための概略図である。
【図８】図８は、本発明の第６の実施の形態の基板処理装置を説明するための概略図である。
【図９】図９は、本発明の実施例で評価した、アマルガムをコーティングした水銀ランプの発光スペクトルである。
【図１０】図１０は、本発明の実施例で評価した、Ｓｉ（１００）面の酸化膜厚の結果を示す図である。
【図１１】図１１は、本発明の第１〜第６の実施の形態で使用するコントローラを説明するための概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の好ましい実施の形態について説明する。
【００２３】
本発明の好ましい実施の形態では、紫外光を発生させる手法として、石英管の内部に、水銀と金属の合金であるアマルガム（amalgam）をコーティングしたランプを用いる。アマルガムをコーティングした場合、水銀の石英管壁への固着が防止される。水銀の減少を抑制することにより、内部蒸気圧を一定に保ち、照度低下を抑制する。このランプは既に市販されており、有機不純物の除去等に用いられている。なお、アマルガムをコーティングした水銀ランプは、水銀を含む金属膜を有する紫外線発光部の一例である。
【００２４】
半導体製造プロセスでは、基板がシリコンウエハであることが多いため、基板面内の照度均一性は高いレベルが求められる。ランプの形状を所望に調整して配置することで、所望の均一性を持つ照度に調整する。
【００２５】
発明者らが評価したアマルガムをコーティングした水銀ランプでは、一本あたりの投入電力は１００Ｗ以下であった。この場合、１０本並べた配置を採用した場合でも、投入電力は１ｋＷ以下とすることができる上、ランプ一本ずつを冷却することも容易である。
【００２６】
以下、図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態について、より詳細に説明する。
【００２７】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態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は、本発明の第１の実施の形態の基板処理装置を説明するための図１の概略横断面図である。
【００２８】
本実施の形態の基板処理装置１は、処理炉５０と、ウエハ１０が載置される基板載置台１２０と、基板載置台１２０を昇降回転する昇降回転機構１３０と、処理炉５０内のウエハ１０に処理ガスを供給する処理ガス供給部１４０と、処理炉５０内のウエハ１０に紫外光を照射する紫外光発光部２００と、電源２８０と、コントローラ３００とを備えている。ウエハ１０は被処理基板の一例である。
【００２９】
処理炉５０は、処理室筐体１００を備えている。処理室筐体１００内は、石英窓２５０で上下に隔てられている。石英窓２５０より上側にはランプ室２０２が形成され、石英窓２５０より下側には処理室２０４が形成されている。ランプ室２０２は、石英窓２５０と、処理室筐体１００の天井壁１０６と側壁１０４とに囲まれている。処理室２０４は、石英窓２５０と、処理室筐体１００の底壁１０２と側壁１０４とに囲まれている。
【００３０】
処理室２０４内にウエハ１０が載置される基板載置台１２０が設けられている。基板載置台１２０の中央下部には、回転軸１２２の上端が取り付けられている。回転軸１２２は、処理室筐体１００の底壁１０２を貫通して設けられている。回転軸１２２の下端には昇降回転機構１３０が取り付けられている。昇降回転機構１３０により基板載置台１２０を回転して、ウエハ１０を自転させることができる。自転することによって、より局所的な照度の低下領域を解消させることが可能となる。また、昇降回転機構１３０により基板載置台１２０を昇降させることができる。
【００３１】
処理室筐体１００の側壁１０４には、処理ガス入口１１０と処理ガス出口１１２が処理室２０４内に連通して設けられている。処理ガス入口１１０には、処理ガス供給部１４０が接続されている。処理ガス供給部１４０から処理ガス入口１１０を介して処理室２０４内のウエハ１０に処理ガスが供給され、処理ガス出口１１２から排出される。処理室２０４内に連通して排気装置（図示せず）が設けられ、ウエハ１０を大気圧よりも低い圧力で処理できるようにしている。
【００３２】
ランプ室２０２内に、紫外光発光部２００が設けられている。処理室筐体１００の側壁１０４には、換気ガス入口２５２と換気ガス出口２５４がランプ室２０２内に連通して設けられている。換気ガス入口２５２には、換気ガス供給部２６０が接続されている。換気ガス供給部２６０から換気ガス入口２５２を介してランプ室２０２内に換気ガスが供給され、換気ガス出口２５４から排出される。
【００３３】
紫外光発光部２００は、直管型の水銀ランプ２１０を複数本備えている。水銀ランプ２１０の内壁面には、アマルガムをコーティングしている。水銀ランプ２１０の本数は、ウエハ１０のサイズに応じて決める。水銀ランプ２１０は互いに並行に配列されている。水銀ランプ２１０を配列させる間隔は、ウエハ１０上で所望の照度を得る為に任意で調整する。複数の水銀ランプ２１０の一端２１２は接地されている。複数の水銀ランプ２１０の他端２１４は、電源２８０にそれぞれ接続されている。
【００３４】
（第２の実施の形態）
図３は、本発明の第２の実施の形態の基板処理装置２を説明するための概略横断面図である。第１の実施の形態では、直管型の水銀ランプ２１０を使用したが、本実施の形態では、Ｕ宇型の水銀ランプ２２０を用いる点が第１の実施の形態と異なるが、他の点は第１の実施の形態と同様である。本実施の形態でも、水銀ランプ２２０の内壁面には、アマルガムをコーティングしている。Ｕ宇型の水銀ランプ２２０を複数本用いる。複数本のＵ宇型の水銀ランプ２２０の直管部分は互いに並行に配列されている。複数の水銀ランプ２２０の一端２２２は接地されている。複数の水銀ランプ２２０の他端２２４は、電源２８０にそれぞれ接続されている。水銀ランプ２２０をＵ宇型にすることの利点は、電極を一方の側に引き出すことが可能なことである。水銀ランプ２２０が長寿命であったとしても、水銀ランプ２２０は消耗部品であることから、定期的な交換が必要になる。Ｕ宇型とすることで、装置の一方の側のみに水銀ランプ２２０に接続する配線を設ければよくなるので、装置設計上の自由度が向上する。
【００３５】
（第３の実施の形態）
図４は、本発明の第３の実施の形態の基板処理装置３を説明するための概略横断面図である。図５は、本発明の第３の実施の形態の基板処理装置３を説明するための概略縦断面図である。第１の実施の形態では、直管型の水銀ランプ２１０を使用したが、本実施の形態では、馬蹄形状の水銀ランプ２３０、２４０を用いる点が第１の実施の形態と異なるが、他の点は第１の実施の形態と同様である。本実施の形態でも、水銀ランプ２３０、２４０の内壁面には、アマルガムをコーティングしている。処理室筐体１００の天井壁１０６の内面に反射板等（図示せず）を設けるなどして、照度の均一性を調整することも可能である。
【００３６】
馬蹄形状の水銀ランプ２３０、２４０を２本用いる。馬蹄形状の水銀ランプ２３０は、円管部２３２と両端の直管部２３４、２３６を備えている。馬蹄形状の水銀ランプ２４０は、円管部２４２と両端の直管部２４４、２４６を備えている。円管部２３２と円管部２４２は同心円配置されている。同心円配置することで、外側と内側のランプ配置や天井壁１０６の内面に設ける反射板の構成を任意に変更しやすくなり、照度の調整を容易に行うことができるようになる。本実施の形態では、水銀ランプを２本で説明しているが、必要に応じて、２本以上に変更可能であり、水銀ランプの太さも変更可能である。
【００３７】
水銀ランプ２３０の一端２３７は接地されている。水銀ランプ２４０の一端２４７は接地されている。水銀ランプ２３０の他端２３５は電源２８０に接続されている。水銀ランプ２４０の他端２４５は電源２８０に接続されている。本実施の形態においても、第２の実施の形態と同様に、水銀ランプ２３０、２４０の電極を一方の側に引き出すことが可能である。装置の一方の側のみに水銀ランプ２３０、２４０に接続する配線を設ければよくなるので、装置設計上の自由度が向上する。
【００３８】
（第４の実施の形態）
図６は、第１〜第３の実施の形態でそれぞれ示した基板処理装置（モジュール）１〜３を、搬送室を介して接続した基板処理装置４を説明するための概略図である。基板処理装置４は、搬送室４４０と、搬送室４４０の側壁に接続されたＵＶ処理室４６２、４６４と、搬送室４４０の側壁に接続された成膜室４５２、４５４と、搬送室４４０の側壁に接続されたロードロック室４３２、４３４と、ロードロック室４３２、４３４に接続されたアライメント室４２０と、アライメント室４２０に接続されたウエハローダ４１０とを備えている。第１〜第３の実施の形態でそれぞれ示した基板処理装置（モジュール）１〜３は、ＵＶ（紫外光）処理室４６２、４６４として使用されている。搬送室４４０内には基板搬送ロボット４４２が設けられている。アライメント室４２０には基板搬送ロボット４２４が設けられている。搬送室４４０は、大気圧よりも低い圧力に設定されており、基板搬送ロボット４４２によって、シリコンウエハ１０を橋渡しする。ＵＶ処理室（モジュール）４６２、４６４以外に、成膜室４５２、４５４（モジュール）を搬送室４４０に接続することで、紫外光を照射してから成膜、あるいはその逆のプロセスを実施することができる。本実施の形態では、成膜室４５２、４５４を２室、ＵＶ処理室４６２、４６４を２室の構成で記述しているが、各成膜室、各処理室の数、配置は任意に変更可能である。なお、成膜室４５２、４５４では、例えば、有機基を含んだシリコン酸化膜等のＬｏｗ−ｋ膜の成膜を行う。また、ＵＶ処理室４６２、４６４では、紫外光によって有機基を含んだシリコン酸化膜等の架橋を促進させて剛性を向上させる。
【００３９】
カセット４１２によってウエハローダ４１０に搬送されてきたウエハ１０は、基板搬送ロボット４２４によってアライメントユニットに搬送される。アライメントユニットによって面方位が整えられたウエハ１０は、ロードロック室４３４に搬送される。その後、搬送室４４０内の基板搬送ロボット４４２によって、成膜室４５２または成膜室４５４に搬送される。成膜室４５２または成膜室４５４において、例えば、Ｌｏｗ−ｋ膜の成膜が行われたウエハ１０は、基板搬送ロボット４４２によって、ＵＶ処理室４６２、４６４に搬送される。ＵＶ処理室４６２、４６４でＵＶ光がウエハ１０に照射される。ＵＶ処理が行われたウエハ１０は、基板搬送ロボット４４２によって、ロードロック室４３２に搬送される。その後、基板搬送ロボット４２４によって、ウエハローダ４１０のカセット４１２に搬送され、その後、基板処理装置４から搬出される。
【００４０】
（第５の実施の形態）
図７は、第１〜第３の実施の形態でそれぞれ示した基板処理装置（モジュール）１〜３を、搬送室を介して接続した基板処理装置５を説明するための概略図である。基板処理装置５は、搬送室４４０と、搬送室４４０の側壁（スロット）４４５に接続された基板公転処理室（モジュール）４７０と、搬送室４４０に接続されたロードロック室４３２、４３４と、ロードロック室４３２、４３４に接続されたアライメント室４２０と、アライメント室４２０に接続されたウエハローダ４１０とを備えている。基板公転処理室４７０は、ウエハ入れ替えドメイン４７１と、ガス暴露ドメイン４７２と、パージドメイン４７３と、ＵＶ処理ドメイン４７４と、パージドメイン４７５とを備えている。第１〜第３の実施の形態でそれぞれ示した基板処理装置（モジュール）１〜３は、ＵＶ処理ドメイン４７４に使用されている。
【００４１】
基板公転処理室４７０では、ウエハ入れ替えドメイン４７１、ガス暴露ドメイン４７２、パージドメイン４７３、ＵＶ処理ドメイン４７４、パージドメイン４７５の順に基板を公転させる機構として、ターンテーブル４７９を備えている。ターンテーブル４７９上に基板であるウエハ１０を載せ、ターンテーブル４７９を時計回り方向に回転させることで、ウエハ入れ替えドメイン４７１、ガス暴露ドメイン４７２、パージドメイン４７３、ＵＶ処理ドメイン４７４、パージドメイン４７５の順にウエハ１０を搬送する。ターンテーブル４７９を備える基板公転処理室４７０全体が一つの処理系を構成している。図７には示していないが、基板公転処理室４７０をスロット４４５とは反対側の空きスロット４４６にも設置可能である。ウエハ入れ替えドメイン４７１、ガス暴露ドメイン４７２、パージドメイン４７３、ＵＶ処理ドメイン４７４およびパージドメイン４７５間は、それぞれガスによる仕切りで仕切られている。ＵＶ処理ドメイン４７４では、ウエハ１０の公転方向に対して、直交する方向に直管型の水銀ランプ２７０を並べている。水銀ランプ２７０の内壁面には、アマルガムをコーティングしている。
【００４２】
この形式では、ガス暴露ドメイン４７２における、ウエハ１０を成膜用のガスに暴露することによる成膜と、ＵＶ処理ドメイン４７４における紫外光照射とを交互に実施することができるので、原子層あるいは分子層レベルの処理に適している。例えば、高品質なシリコン酸化膜の形成に好適に適用できる。なお、基板を公転させながら、基板を自転させる機構を併用することも問題ない。
【００４３】
搬送室４４０内には基板搬送ロボット４４２が設けられている。アライメント室４２０には基板搬送ロボット４２４が設けられている。搬送室４４０は、大気圧よりも低い圧力に設定されており、基板搬送ロボット４４２によって、シリコンウエハ１０を橋渡しする。
【００４４】
カセット４１２によってウエハローダ４１０に搬送されてきたウエハ１０は、基板搬送ロボット４２４によってアライメントユニットに搬送される。アライメントユニットによって面方位が整えられたウエハ１０は、ロードロック室４３４に搬送される。その後、搬送室４４０内の基板搬送ロボット４４２によって、基板公転処理室４７０のウエハ入れ替えドメイン４７１内でターンテーブル４７９上に搭載される。
【００４５】
その後、ターンテーブル４７９を時計回り方向に回転させることで、ターンテーブル４７９上に搭載されたウエハ１０を、ウエハ入れ替えドメイン４７１から、ガス暴露ドメイン４７２、パージドメイン４７３、ＵＶ処理ドメイン４７４、パージドメイン４７５、ウエハ入れ替えドメイン４７１の順に搬送する。ガス暴露ドメイン４７２においては、ウエハ１０を成膜用のガスに暴露して原子層あるいは分子層レベルの膜を形成し、パージドメイン４７３で成膜用のガスをパージし、その後、ＵＶ処理ドメイン４７４で、水銀ランプ２７０によりウエハ１０に紫外線を照射する。その後、ＵＶ処理ドメイン４７４で、水銀ランプ２７０によりウエハ１０に紫外線を照射する。パージドメイン４７５でＵＶ処理時の雰囲気ガスをパージする。その後、ウエハ１０は、ウエハ入れ替えドメイン４７１に搬送される。その後、ターンテーブル４７９を時計回り方向に所定の回数回転させることにより、上記処理を所定回数繰り返す。
【００４６】
その後、ウエハ１０は、基板搬送ロボット４４２によって、ウエハ入れ替えドメイン４７１からロードロック室４３２に搬送される。その後、基板搬送ロボット４２４によって、ウエハローダ４１０のカセット４１２に搬送され、その後、基板処理装置５から搬出される。
【００４７】
（第６の実施の形態）
図８は、第１〜第３の実施の形態でそれぞれ示した基板処理装置（モジュール）１〜３を、リニア（直線状）に配置した基板処理装置６を説明するための概略図である。処理筺体５１０内部に、成膜ドメイン５１２、ＵＶ処理ドメイン５１４、成膜ドメイン５１６、ＵＶ処理ドメイン５１８がこの順に配置されている。第１〜第３の実施の形態でそれぞれ示した基板処理装置（モジュール）１〜３は、ＵＶ処理ドメイン５１４、５１８に使用されている。なお、成膜ドメイン５１２、５１６では、例えば、有機基を含んだシリコン酸化膜等のＬｏｗ−ｋ膜の成膜を行う。また、ＵＶ処理ドメイン５１４、５１８では、紫外光によって有機基を含んだシリコン酸化膜等の架橋を促進させて剛性を向上させる。
【００４８】
基板２０は、搬送用のリニアーコンベアー５２０に載せて搬送する。ＵＶ処理ドメイン５１４、５１８では、リニアーコンベアー５２０による基板２０の搬送方向に対して、直交する方向に直管型の水銀ランプ２７０を並べている。水銀ランプ２７０の内壁面には、アマルガムをコーティングしている。
【００４９】
処理筺体５１０の手前側（成膜ドメイン５１２の手前側）のリニアーコンベアー５２０の側方には、基板搬送ロボット５４２が設けられている。基板搬送ロボット５４２の前方側には、ウエハローダ４１５が設けられている。処理筺体５１０の後方側（ＵＶ処理ドメイン５１８の後方側）のリニアーコンベアー５２０の側方には、基板搬送ロボット５４４が設けられている。基板搬送ロボット５４４の後方側には、ウエハローダ４１７が設けられている。
【００５０】
カセット４１４によってウエハローダ４１５に搬送されてきた基板２０は、基板搬送ロボット５４２によってリニアーコンベアー５２０に搬送される。その後、リニアーコンベアー５２０上に搭載された基板２００を、成膜ドメイン５１２から、ＵＶ処理ドメイン５１４、成膜ドメイン５１６、ＵＶ処理ドメイン５１８の順に搬送する。その後、基板２０は、リニアーコンベアー５２０によって処理筺体５１０の後方側（ＵＶ処理ドメイン５１８の後方側）に搬送され、基板搬送ロボット５４４によって、ウエハローダ４１７のカセット４１６に搬送され、その後、基板処理装置６から搬出される。
【００５１】
本実施の形態においては、基板２０をリニアで搬送する為、ウエハ等の円形の基板に限定せずに、長方形または正方形の基板でも搬送が可能である。また、本実施の形態では、処理ドメインが４つであり、その内２つがＵＶ処理ドメインである場合を例にとって説明しているが、ドメイン数やその中で用いるＵＶ処理ユニットの数は任意に変更可能であり、成膜のみならず、加熱用のランプユニットや、マイクロ波等のキュアユニットとの組み合わせも任意に選択可能である。
【００５２】
図１１に示されているように、第１〜第６の実施の形態で使用される、制御部であるコントローラ３００は、演算装置３１０、記憶装置３２０、Ｉ／Ｏポート３３０を有している。演算装置３１０、記憶装置３２０、Ｉ／Ｏポート３３０は、内部バス３７０を介して、それぞれ互いにデータ交換可能なように構成されている。演算装置３１０はＣＰＵ又は専用の演算回路で構成される。記憶装置３２０の内部記録媒体３２２は、ハードディスク、CD-ROM、フラッシュメモリ等で構成される。内部記録媒体３２２内には、基板処理装置の動作を制御する制御プログラムや、後述する基板処理装置の手順や条件などが記載されたプロセスレシピ等が、読み出し可能に格納されている。なお、プロセスレシピは、基板処理工程における各手順をコントローラ３００に実行させ、所定の結果を得ることができるように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。このプロセスレシピや制御プログラム等を総称して、単にプログラムとも言う。なお、本明細書においてプログラムという言葉を用いて場合は、プロセスレシピ単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。
【００５３】
また、プログラムは、制御部３００の外部に設けられた外部記憶装置３５０に格納するようにし、外部記憶装置３５０から読み出して実行しても良く、外部記憶装置３５０に記録されたプログラムを内部記録媒体３２２へ移動させ、内部記録媒体３２２から読み出して実行するようにしても良い。外部記憶装置３５０の外部記録媒体３５２は、フロッピー(登録商標)ディスク、CD-ROM、MO、フラッシュメモリ等で構成される。
【００５４】
また、プログラムは、コントローラ３００に接続されたネットワーク３６０から内部記録媒体３２２に記憶させてから実行するようにしても良い。ネットワーク３６０は、半導体製造工場内に設けられたネットワークやインターネットなどで構成される。Ｉ／Ｏポート３３０は、バス３８０を介して基板処理装置の各部と接続され、各部の動作を制御又は、各部の動作状況を受信するようにしている。
【００５５】
内部バス３７０には、外部記録装置３５０と、入出力装置３４０も接続されている。入出力装置３６０は、マウス、キーボード、タッチパネル、操作端末、ディスプレイ等で構成される。入出力装置３４０を、制御部３００と一体の構造となるようにしても良い。
【００５６】
次に、アマルガムをコーティングした水銀ランプを用いる利点について説明する。上述の様に、アマルガムは、水銀の石英管への固着を防止する。この場合、アマルガムランプの寿命は５０００時間を越えるとされている。また、輝度は、水銀蒸気の内圧に支配されている為、水銀が固着しないことは、輝度の低下を抑制できることになる。発明者らの評価では、消耗品部分であるランプのコストは、一本当たり１０００ドル以下と見積もられた。１０本でモジュールを構成した場合でも、１００００ドル以下である。これで約半年の連続運転が可能と予測される。この場合、年間のコストは２００００ドル以下である。一方、マイクロ波による方式では、５０００時間のマイクロ波電源が、年間で約３００００ドル、ウエハが自転することを前提として、ランプをモジュールあたり２本程度とした場合、ランプコストは２本で６０００ドル、半年で交換の場合でも年間１２０００ドルと見積もられる。合算すると、年間４２０００ドル程度必要となる。両者比較すると、消耗品コストで本発明の方が５０％以下となる。
【００５７】
また、本発明者らの評価によれば、アマルガムをコーティングした水銀ランプの分光スペクトルは、波長２５４ｎｍの輝線波長が強く発光することを確認した。図９に発光スペクトルを示す。波長２５４ｎｍは、オゾンの励起を促進し、原子状酸素を生成させることに有効に寄与する。原子状酸素は、強い酸化力を有しており、その酸化力を利用すれば、シリコン基板の酸化に応用可能である。本発明者らは、オゾン雰囲気にアマルガムをコーティングした水銀ランプの紫外光を照射してシリコン基板（１００）面の酸化を試みた。処理条件は、２５０℃、３０Ｐａ、オゾン濃度１００ｇ／Ｎｍ３、処理時間１５分である。図１０に示すように、オゾンのみの場合と比較して、約５倍の酸化速度が得られることを確認した。
【００５８】
（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。
【００５９】
（付記１）
本発明の一態様によれば、
被処理基板が載置される基板載置台と、
前記基板載置台を有する処理炉と、
前記基板載置台に載置される前記被処理基板に処理ガスを供給するガス供給部と、
前記基板載置台に載置される前記被処理基板に紫外光を照射する、水銀を含む金属膜を有する紫外光発光部と、
を有する基板処理装置が提供される。
【００６０】
（付記２）
付記１の基板処理装置であって、好ましくは、前記処理ガスは、酸素元素を含むガスである。
【００６１】
（付記３）
付記２の基板処理装置であって、好ましくは、前記酸素元素を含むガスは、オゾンガスである。
【００６２】
（付記４）
付記１の基板処理装置であって、好ましくは、前記水銀を含む金属膜は、前記紫外光発光部に設けられる水銀ランプの石英管の内部に設けられる。
【００６３】
（付記５）
付記４の基板処理装置であって、好ましくは、前記紫外光発光部は直管型の前記水銀ランプが複数本配列され、前記基板載置台は回転する。
【００６４】
（付記６）
付記４の基板処理装置であって、好ましくは、前記紫外光発光部は、Ｕ字形状の前記水銀ランプが複数設けられている。
【００６５】
（付記７）
付記４の基板処理装置であって、好ましくは、前記紫外線発光部は、馬蹄形状の前記水銀ランプが複数設けられている。
【００６６】
（付記８）
本発明の他の態様によれば、
被処理基板を処理炉に搬入するステップと、
ガス供給部が前記被処理基板に処理ガスを供給するステップと、
水銀を含む金属膜を有する紫外光発光部が前記被処理基板に紫外光を照射するステップと、
を有する基板処理方法が提供される。
【００６７】
（付記９）
本発明のさらに他の態様によれば、
被処理基板を処理炉に搬入するステップと、
ガス供給部が前記被処理基板に処理ガスを供給するステップと、
水銀を含む金属膜を有する紫外光発光部が前記被処理基板に紫外光を照射するステップと、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【００６８】
（付記１０）
本発明のさらに他の態様によれば、
被処理基板を処理炉に搬入する手順と、
ガス供給部が前記被処理基板に処理ガスを供給する手順と、
水銀を含む金属膜を有する紫外光発光部が前記被処理基板に紫外光を照射する手順と、
をコンピュータに実行させるプログラムが提供される。
【００６９】
（付記１１）
本発明の更に他の態様によれば、
被処理基板を処理炉に搬入する手順と、
ガス供給部が前記被処理基板に処理ガスを供給する手順と、
水銀を含む金属膜を有する紫外光発光部が前記被処理基板に紫外光を照射する手順と、
をコンピュータに実行させるためのプログラムが記録された記録媒体が提供される。
【００７０】
以上、本発明の種々の典型的な実施の形態を説明してきたが、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、次の特許請求の範囲によってのみ限定されるものである。
【符号の説明】
【００７１】
１〜６  基板処理装置
１０  ウエハ
２０  基板
５０  処理炉
１００  処理室筐体
１１０  処理ガス入口
１１２  処理ガス出口
１２０  基板載置台
１３０  昇降回転機構
１４０  処理ガス供給部
２００  紫外光発光部
２０２  ランプ室
２０４  処理室
２１０、２２０、２３０、２４０、２７０  水銀ランプ
２５０  石英窓
２８０  電源
３００  コントローラ
【図１】
2014049543.tif 000003
【図２】
2014049543.tif 000004
【図３】
2014049543.tif 000005
【図４】
2014049543.tif 000006
【図５】
2014049543.tif 000007
【図６】
2014049543.tif 000008
【図７】
2014049543.tif 000009
【図８】
2014049543.tif 000010
【図９】
2014049543.tif 000011
【図１０】
2014049543.tif 000012
【図１１】
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