(57)【要約】【課題】ランプのメンテナンスの回数を抑制しつつランプの交換作業を容易におこなうことができる基板処理装置を提供する。【解決手段】基板処理装置１００は、基板２００を処理する処理室２０１と、処理室２０１内に基板処理用のガスを供給するガス供給口２３７，２３８と、処理室２０１内に設けられたランプ４００と、ランプ４００を処理室２０１内と隔離し、その内部が処理室２０１外と連通する円筒管３００と、処理室２０１内で基板２００を支持するサセプタ２１７とを有し、ランプ４００と円筒管３００は、ガス供給口２３７，２３８とサセプタ２１７との間に設けられる。【選択図】図１
2008291313.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する処理室と、
前記処理室内に基板処理用のガスを供給するガス供給口と、
前記処理室内に設けられたランプと、
前記ランプを前記処理室内と隔離し、その内部が前記処理室外と連通する隔離部材と、
前記処理室内で前記基板を支持する支持台とを有し、
前記ランプと前記隔離部材は、前記ガス供給口と前記支持台との間に設けられることを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の基板処理装置において、
前記ランプは、前記ガスが前記処理室内に浮遊している状態では前記ガスに吸収されず、前記ガスが前記基板上に吸着した状態では前記ガスに吸収される波長領域の光を発することを特徴とする基板処理装置。
【請求項３】
処理室内に原料ガスを供給して基板上に前記原料ガスを吸着させる工程と、
前記処理室内に水素含有ガスを供給して前記基板上に前記水素含有ガスを吸着させる工程と、
前記処理室内に設けられ、前記処理室内と隔離してその内部が前記処理室外と連通する隔離部材内にあるランプにより、前記基板上に光を照射する工程とを有し、
前記基板上に前記水素含有ガスを吸着させる工程では、前記水素含有ガスが、前記基板上に吸着することで光吸収の波長領域がレッドシフトされ、
前記基板上に光を照射する工程では、光吸収の波長領域がレッドシフトした前記水素含有ガスに光が吸収されることで前記水素含有ガスが分解し、前記原料ガスと反応して薄膜が形成されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は基板処理装置及び半導体装置の製造方法に関し、特に基板の処理に際し熱エネルギー以外のエネルギー（光エネルギー等）を基板処理に利用する基板処理装置及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の基板処理装置において、例えば、水素ガスやアンモニアガス等の水素含有ガスを基板処理用の１つのガスとして用いる場合には、処理室内に水素含有ガスを供給してそのガスの水素含有分子を分解（自己分解）させて基板処理の反応に寄与させるが、水素含有分子を分解させるには熱エネルギーだけではエネルギーが低く分解が起こらず不十分であるため、光エネルギーを利用することがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この場合に、処理室内にランプを設けてそのランプの光を基板に照射することが望まれるが、処理室内にランプを設けると、そのランプは処理室中で基板処理用のガスの供給を直接的に受けて汚くなり易く、頻繁にランプのメンテナンスをおこなう必要が生じる。ランプを交換するときも、処理室内は通常真空圧に維持されているから、処理室内を一旦大気圧に戻す作業が必要となり、ランプの交換作業には時間と手間がかかる。
【０００４】
また、水素含有分子の分解を確実なものとするため、ランプによる光エネルギーに加えてプラズマを使用することも考えられる。このとき、処理室内にプラズマを発生させるための部材（電極等）を設ける必要があるが、当該部材を処理室内に設けることになると、処理室内におけるランプの配置位置に制約が課され、ランプによる光エネルギーを十分に確保することができない可能性がある。
【０００５】
したがって、本発明の主な目的は、ランプのメンテナンスの回数を抑制しつつランプの交換作業を容易におこなうことができ、安定に半導体の量産ができる基板処理装置及び半導体装置の製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、ランプのメンテナンス回数の抑制や交換作業の利便性の向上に加えて、ランプの配置位置の自由度が減少するのを防止してその光エネルギーを十分に確保することができる基板処理装置及び半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため本発明の一態様によれば、
基板を処理する処理室と、
前記処理室内に基板処理用のガスを供給するガス供給口と、
前記処理室内に設けられたランプと、
前記ランプを前記処理室内と隔離し、その内部が前記処理室外と連通する隔離部材と、
前記処理室内で前記基板を支持する支持台とを有し、
前記ランプと前記隔離部材は、前記ガス供給口と前記支持台との間に設けられることを特徴とする基板処理装置が提供される。
【０００７】
本発明の他の態様によれば、
処理室内に原料ガスを供給して基板上に前記原料ガスを吸着させる工程と、
前記処理室内に水素含有ガスを供給して前記基板上に前記水素含有ガスを吸着させる工程と、
前記処理室内に設けられ、前記処理室内と隔離してその内部が前記処理室外と連通する隔離部材内にあるランプにより、前記基板上に光を照射する工程とを有し、
前記基板上に前記水素含有ガスを吸着させる工程では、前記水素含有ガスが、前記基板上に吸着することで光吸収の波長領域がレッドシフトされ、
前記基板上に光を照射する工程では、光吸収の波長領域がレッドシフトした前記水素含有ガスに光が吸収されることで前記水素含有ガスが分解し、前記原料ガスと反応して薄膜が形成されることを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一態様によれば、ランプが隔離部材により処理室内と隔離され、基板の処理中においては基板処理用のガスの供給を直接的に受けることは無いから、ランプがガスに起因して汚くなるのを抑制することができる。また、隔離部材の内部が処理室外に連通しているから、ランプがその隔離部材に対し出し入れ自在である場合には、処理室内を真空圧に維持したままランプの交換作業をおこなうこともできる。以上から、ランプのメンテナンスの回数を抑制しつつランプの交換作業を容易におこなうことができる。また、ランプが隔離部材に対し出し入れ自在である場合には、更に、メンテナンス時にランプを移動させる際のパーティクルの発生を防ぐことができるし、ランプ周辺の部品の変形・破損を回避することもできる。
【０００９】
更に、本発明の一の態様によれば、ランプと隔離部材とがガス供給口と支持台との間に配置されているから、支持台に支持される基板に対しランプを対向配置することができ、光エネルギーを基板上で起こる基板処理の反応に有効に寄与させることができる。この場合、特に、ランプと隔離部材との形状や数等に変更を加えれば、基板の全面に均一に光を照射することができ、基板全体にわたり処理をおこなうことができる。
【００１０】
更に、本発明の他の態様では、水素含有ガスを基板に吸着させてその光吸収の波長領域をレッドシフトさせ、その水素含有ガスに光を照射するようになっているから、水素含有ガスに当該光が吸収され易く、プラズマを使用しなくても水素含有ガスを確実に分解することができる。そのため、プラズマの使用に係る余計な部材を処理室内に設ける必要もなく、ランプの配置位置の自由度が減少するのを防止することができ、ランプの光エネルギーを十分に確保することができる。この場合、プラズマの使用を前提としないから、プラズマを基板表面に晒すことによる基板ダメージの発生や処理室内でのプラズマ発生に起因する金属汚染の発生、パーティクルの発生等が引き起こされるのを未然に回避することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら本発明の好ましい実施例を説明する。
【００１２】
図１に示す通り、基板処理装置１００は、上方が開放した直方体状の処理容器２０２を有している。処理容器２０２内には、基板２００を支持する支持台２０６が設けられる。支持台２０６の上部には基板２００を支持する支持板としてのサセプタ２１７が設けられる。支持台２０６の内部には加熱機構としてのヒータ２０７が設けられ、ヒータ２０７によってサセプタ２１７上に載置される基板２００を加熱するようになっている。ヒータ２０７は基板２００の温度が所定の温度となるように温度制御部としての温度コントローラ２５３により制御される。サセプタ２１７上に載置される基板２００は、例えば半導体シリコンウエハ、ガラス基板等であり、本実施例では基板２００として半導体シリコンウエハを使用している。
【００１３】
処理容器２０２の外部には、回転機構２６７が設けられ、回転機構２６７によって処理容器２０２内の支持台２０６を回転させて、サセプタ２１７上の基板２００を回転させることができるようになっている。また、処理容器２０２の外部には昇降機構２６６が設けられ、支持台２０６は昇降機構２６６により、処理容器２０２内において昇降可能となっている。
【００１４】
処理容器２０２の上部には、ガスの供給を受けてそのガスをシャワー状に噴出するシャワーヘッド２３６が設けられている。シャワーヘッド２３６は処理容器２０２に対する蓋体のような部材として機能し、基板処理装置１００では、少なくとも処理容器２０２とシャワーヘッド２３６とで基板２００を処理する処理室２０１が形成されている。
【００１５】
シャワーヘッド２３６は、２つのガス供給口２３７，２３８と、ガス供給口２３７，２３８から供給されたガスを分散させる２枚の分散板２３６ａと、多数の孔２４０を有し各孔２４０からガスを処理室２０１内へシャワー状に噴出するシャワー板２３６ｂとを有している。シャワーヘッド２３６の天井部と分散板２３６ａとの間や分散板２３６ａ同士の間にはバッファ空間２３６ｃが形成されており、分散板２３６ａとシャワー板２３６ｂとの間にはバッファ空間２３６ｄが形成されている。
【００１６】
シャワー板２３６ｂの下方であって支持台２０６の上方には、円筒状を呈した円筒管３００が設けられている。円筒管３００はシャワーヘッド２３６の側壁２３６ｅを貫通した状態で処理室２０１内を図１中左右方向に横切るように延在している。円筒管３００の内部は中空となっており、内部空間が処理室２０１の外部（大気）に連通している。円筒管３００は光透過性を有する透明又は半透明な部材であり、例えば石英やパイレックス（登録商標）ガラス、アルミナ等で構成されている。
【００１７】
円筒管３００の内部にはランプ４００が設けられている。ランプ４００は処理室２０１の内部において円筒管３００により被覆されており、円筒管３００がランプ４００を処理室２０１の内部と隔離している。ランプ４００は円筒管３００の内部に挿通されており、円筒管３００に対し出し入れ自在となっている。ランプ４００は直線状を呈しかつ円筒管３００より長く、円筒管３００の両端部からやや突出している。
【００１８】
ランプ４００は、波長１２０〜６００ｎｍという短波長領域の光を発するようになっており、その光は、水素ガスやアンモニアガス等の水素含有ガスが基板２００に吸着せずに浮遊している状態ではその水素含有ガスに吸収されず、その水素含有ガスが基板２００に吸着するとその水素含有ガスに吸収される（後述参照）。
【００１９】
ランプ４００は、例えば低圧水銀ランプ、キセノンランプ、低圧ナトリウムランプ、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ等で構成されている。ランプ４００が上記特性を有していればその種類は問わないが、ランプ４００は、好ましくは発光波長が短い（主な発光波長成分が５００ｎｍ以下）ものであるのがよく、より好ましくは発光波長が短くて（主な発光波長成分が５００ｎｍ以下）電極間隔も広い（４０ｃｍ以上）ものであるのがよい。
【００２０】
発光波長領域と電極間隔等を考慮すると、低圧ナトリウムランプは発光波長が長波長（約６００ｎｍ）で単位面積当たりの発光強度がそれほど強くなく、高圧水銀ランプやメタルハライドランプは一般的に電極間隔が狭いため、上記で列記した種類のランプのなかで、低圧水銀ランプやキセノンランプを使用するのが一般的であり、発光波長領域の観点から低圧水銀ランプ（発光波長成分が１８５ｎｍ，２５４ｎｍ）を使用するのが好ましい。
【００２１】
図２に示す通り、円筒管３００はそれぞれ複数設けられており、基板２００に対し形成しようとする薄膜の膜厚均一性を良好にするため、ガスの供給方向（図１中上方から下方に向かう方向）と直交する方向の面内において互いに平行な状態で等間隔に配列されている。円筒管３００同士の間には隙間が存在しており、その隙間からシャワー板２３６ｂの孔２４０の存在を確認可能となっている。
【００２２】
本実施例では、ガスがシャワー板２３６ｂの孔２４０を通過すると、そのガスは円筒管３００同士の間の隙間を通過して処理室２０１の内部に流入するようになっている。これらすべての円筒管３００に対し１本ずつランプ４００が挿通されている。ランプ４００（の両電極）はインバータ電源４１０に接続されており、インバータ電源４１０から電力の供給を受けて点灯するようになっている。
【００２３】
図１に示す通り、シャワーヘッド２３６の外部には、液体原料である原料を供給する原料供給源２５０ａが設けられ、原料供給源２５０ａには液体原料供給管２３２が接続されている。
【００２４】
液体原料供給管２３２は、原料の液体供給流量を制御する流量制御装置としての液体流量コントローラ（液体マスフローコントローラ）２４１ａを介して、原料を気化する気化器２５５に接続されている。気化器２５５の下流側には原料ガス供給管２３２ａが接続されており、原料ガス供給管２３２ａは、バルブ２４３ａを介してシャワーヘッド２３６のガス供給口２３７に接続されている。原料としては、例えば、常温で液体の有機金属化合物材料（すなわち有機金属化合物液体原料）が用いられ、本実施例では原料として有機金属化合物液体原料を使用している。
【００２５】
また、シャワーヘッド２３６の外部には、非反応性ガスとしての不活性ガスを供給する不活性ガス供給源２５０ｃが設けられ、不活性ガス供給源２５０ｃには不活性ガス供給管２３２ｃが接続されている。不活性ガス供給管２３２ｃは、不活性ガスの供給流量を制御する流量制御装置としてのガス流量コントローラ（マスフローコントローラ）２４１ｃ、バルブ２４３ｃを介して原料ガス供給管２３２ａに接続されている。不活性ガスとしては、例えば、アルゴン（Ａｒ）ガス、ヘリウム（Ｈｅ）ガス、窒素（Ｎ２）ガスなどを用いる。
【００２６】
原料ガス供給管２３２ａは、シャワーヘッド２３６のバッファ空間２３６ｃに対し、気化器２５５にて気化した原料ガスと、不活性ガス供給管２３２ｃからの不活性ガスとを供給するようなっている。また、原料ガス供給管２３２ａ、不活性ガス供給管２３２ｃにそれぞれ設けられたバルブ２４３ａ、２４３ｃを開閉することにより、それぞれのガスの供給を制御することが可能となっている。
【００２７】
また、シャワーヘッド２３６の外部には、水素含有ガスを供給する水素含有ガス供給源２５０ｂが設けられ、水素含有ガス供給源２５０ｂには水素含有ガス供給管２３２ｂが接続されている。水素含有ガス供給管２３２ｂは、その下流端がシャワーヘッド２３６のガス供給口２３８に接続されており、シャワーヘッド２３６のバッファ空間２３６ｃに対し、水素含有ガス（例えば水素（Ｈ２）ガスあるいはアンモニア（ＮＨ３）ガス等）を供給するようになっている。水素含有ガス供給管２３２ｂには、水素含有ガスの供給流量を制御するガス流量コントローラ２４１ｂとバルブ２４３ｂが設けられている。バルブ２４３ｂを開閉することにより、水素含有ガスの供給を制御することが可能となっている。
【００２８】
処理容器２０２の側壁には排気口２３０が設けられ、排気口２３０には排気装置としての真空ポンプ２４６、除害装置（図示略）に連通する排気管２３１が接続されている。排気管２３１には、処理室２０１内の圧力を制御する圧力制御部としての圧力コントローラ２５４と、原料を回収するための原料回収トラップ２５１が設けられる。
【００２９】
処理容器２０２内の支持台２０６上には、シャワーヘッド２３６のバッファ空間２３６ｃ、分散板２３６ａ、バッファ空間２３６ｄ、シャワー板２３６ｂを介して供給されたガスの流れを調整する整流板としてのプレート２０５が設けられる。プレート２０５は円環（リング）形状であり、基板２００の周囲に設けられる。シャワーヘッド２３６を介して基板２００に供給されたガスは基板２００の径方向外方に向かって流れ、プレート２０５上を通り、プレート２０５と処理容器２０２の側壁（内壁）との間を通り、排気口２３０より排気される。
【００３０】
なお、基板２００の外周部等、基板２００に膜を形成したくない箇所がある場合は、プレート２０５の内径を基板２００の外形より小さくして、基板２００の外周部を覆うようにしてもよい。この場合、基板２００の搬送を可能とするために、プレート２０５を処理室２０１内の基板２００の処理位置に固定したり、プレート２０５を昇降させる機構を設けたりするようにしてもよい。
【００３１】
原料ガス供給管２３２ａには、排気管２３１に設けられた原料回収トラップ２５１に接続される原料ガスバイパス管（ベント管）２５２ａが設けられている。バイパス管２５２ａにはバルブ２４３ｄが設けられる。
【００３２】
処理容器２０２の排気口２３０と反対側の側壁には、仕切弁としてのゲートバルブ２４４によって開閉される基板搬入搬出口２４７が設けられ、基板２００を処理室２０１内に搬入・搬出し得るように構成されている。
【００３３】
図３に示す通り、ヒータ２０７、バルブ２４３ａ〜２４３ｄ、液体流量コントローラ２４１ａ、ガス流量コントローラ２４１ｂ，２４１ｃ、温度コントローラ２５３、圧力コントローラ２５４、気化器２５５、真空ポンプ２４６、回転機構２６７、昇降機構２６６、インバータ電源４１０等の基板処理装置１００を構成する各部材はメインコントローラ２５６に接続されており、メインコントローラ２５６がこれら部材の動作を制御するようになっている。
【００３４】
次に、上述した図１のような構成の処理炉を用いて、半導体デバイスの製造工程の一工程として基板上に薄膜を形成する方法について説明する。
【００３５】
基板上に薄膜を形成する１つの方法として、常温で液体である有機金属化合物液体原料を用いて、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）法により基板上に金属膜等の薄膜を形成する場合について説明する。
【００３６】
なお、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メインコントローラ２５６により制御される。
【００３７】
支持台２０６が基板搬送位置まで下降した状態で、ゲートバルブ２４４が開かれ、基板搬入搬出口２４７が開放されると、図示しない基板移載機により基板２００が処理室２０１内に搬入される（基板搬入工程）。基板２００が処理室２０１内に搬入され、図示しない突き上げピン上に載置された後、ゲートバルブ２４４が閉じられる。支持台２０６が基板搬送位置からそれよりも上方の基板処理位置まで上昇する。その間に基板２００は突き上げピン上からサセプタ２１７上に載置される（基板載置工程）。
【００３８】
支持台２０６が基板処理位置に到達すると、基板２００は回転機構２６７により回転される。また、ヒータ２０７に電力が供給され基板２００は所定の処理温度となるように均一に加熱される（基板昇温工程）。同時に、処理室２０１内は真空ポンプ２４６により真空排気され、所定の処理圧力となるように制御される（圧力調整工程）。
【００３９】
なお、基板搬送時や基板昇温時や圧力調整時においては、不活性ガス供給管２３２ｃに設けられたバルブ２４３ｃは常時開いた状態とされ、不活性ガス供給源２５０ｃより処理室２０１内に不活性ガスが常に流される。これにより、パーティクルや金属汚染物の基板２００への付着を防ぐことができる。
【００４０】
基板２００の温度、処理室２０１内の圧力が、それぞれ所定の処理温度、所定の処理圧力に到達して安定すると、処理室２０１内に原料ガスが供給される。
【００４１】
すなわち、原料としての有機金属化合物液体原料が、原料供給源２５０ａから液体原料供給管２３２に流入し、液体流量コントローラ２４１ａで流量制御されながら気化器２５５に供給され、気化器２５５で気化され、原料ガスが生成される。
【００４２】
バルブ２４３ｄが閉じられると共にバルブ２４３ａが開かれ、生成された原料ガスが、原料ガス供給管２３２ａを通り、シャワーヘッド２３６のバッファ空間２３６ｃ、分散板２３６ａ、バッファ空間２３６ｄ、シャワー板２３６ｂを介して基板２００上へ供給される。このときも、バルブ２４３ｃは開いたままの状態とされ、処理室２０１内には不活性ガスが常に流される。
【００４３】
原料ガスと不活性ガスとは原料ガス供給管２３２ａ内で混合されてシャワーヘッド２３６に導かれ、バッファ空間２３６ｃ、分散板２３６ａ、バッファ空間２３６ｄ、シャワー板２３６ｂを介してサセプタ２１７上の基板２００上へシャワー状に供給される。（原料ガス供給工程）。これにより、原料ガス（原料分子）を基板２００上に吸着させる。基板２００に対して供給された原料ガスは、排気管２３１より排気される。なお、原料ガスは不活性ガスで希釈されることにより撹拌されやすくなる。
【００４４】
原料ガスの供給が所定時間行われた後、バルブ２４３ａが閉じられ、原料ガスの基板２００への供給が停止される。このときも、バルブ２４３ｃは開いたままの状態なので、処理室２０１内への不活性ガスの供給は維持される。なお、処理室２０１へ供給された不活性ガスは排気管２３１より排気される。これにより、処理室２０１内が不活性ガスによりパージされ、処理室２０１内の残留ガスが除去される（パージ工程）。
【００４５】
なお、この際、バルブ２４３ｄを開き、原料ガスをバイパス管２５２ａより排気して、気化器２５５からの原料ガスの供給を停止しないようにするのが好ましい。液体原料を気化して、気化した原料ガスを安定供給するまでには時間がかかるので、気化器２５５からの原料ガスの供給を停止することなく、処理室２０１をバイパスするように流しておくと、次の原料ガス供給工程では、流れを切換えるだけで、直ちに原料ガスを基板２００へ供給できる。
【００４６】
処理室２０１内のパージが所定時間行われた後、処理室２０１内に水素含有ガスが供給される。
【００４７】
すなわち、バルブ２４３ｂが開かれ、供給された水素含有ガスが、水素含有ガス供給源２５０ｂから水素含有ガス供給管２３２ｂに流入し、ガス流量コントローラ２４１ｂで流量制御されながらシャワーヘッド２３６に至り、バッファ空間２３６ｃ、分散板２３６ａ、バッファ空間２３６ｄ、シャワー板２３６ｂを介して基板２００上へシャワー状供給される（水素含有ガス供給工程）。これにより、水素含有ガス（水素含有分子）を基板２００上に吸着させる。基板２００に対して供給された水素含有ガスは、排気管２３１より排気される。なお、このときも、バルブ２４３ｃは開いたままの状態とされ、処理室２０１内には不活性ガスが常に供給される。
【００４８】
水素含有ガスの供給が所定時間行われた後、インバータ電源４１０からランプ４００に電力が供給され、ランプ４００が点灯し、基板２００上に光が照射される（ランプ点灯工程）。
【００４９】
この場合において、水素含有ガス供給工程で基板２００上に供給された水素含有ガスの水素含有分子は、図４中左側に示す通り、処理室２０１中を浮遊している状態（基板２００に吸着していない状態）では、ランプ４００の光を受けてもその光を吸収せず、分解（自己分解）もせず、原料ガスとの反応には寄与しない。これに対し、その水素含有分子が基板２００上に吸着すると、当該水素含有分子は、光の吸収波長が長波長側にシフト（レッドシフト）するとともに、原子間の結合エネルギーが弱まり、気相中での結合エネルギーよりも低いエネルギーで分解する。
【００５０】
一方、原料ガス供給工程で基板２００上に供給された原料ガスの原料分子は、図５中左側に示す通り、すでに基板２００上に吸着している。当該原料分子は上記の通り有機金属化合物液体原料の分子であり、本実施例では原料分子をＭ−Ｘと表す。「Ｍ」は例えばルテニウム（Ｒｕ）やチタン（Ｔｉ）等の金属原子であり、「Ｘ」は例えばハロゲン元素や炭化水素等の有機配位子である。金属原子Ｍがルテニウムの場合には、有機配位子Ｘはエチレンシクロペンタジニエル（−（ＥｔＣｐ）２）等であるのが好ましく、金属原子Ｍがチタンの場合には、有機配位子Ｘは塩素（−Ｃｌ４）やテトラジエチルアミノ（−［Ｎ（Ｃ２Ｈ５）２］４）等であるのが好ましい。
【００５１】
このような状況において、基板２００上に吸着した水素含有分子が、図４中右側に示す通り、ランプ４００の光を受けて分解すると、水素原子Ｈを発生し、その水素原子Ｈが図５中左側に示す通りに原料分子Ｍ−Ｘを攻撃する。その結果、水素原子Ｈが、もともと基板２００上に吸着していた原料分子Ｍ−Ｘから有機配位子Ｘを引き抜き（水素原子Ｈによる有機配位子Ｘの引き抜き反応が起こり）、その有機配位子Ｘを図５中右側に示す通りにＨ−Ｘという形態で基板２００から脱離させ、金属原子Ｍが基板２００上に残る。そしてこのような現象が繰り返し起こり、金属原子Ｍが積み重なって金属膜が基板２００上に形成される。
【００５２】
ランプ４００の点灯が所定時間行われた後、インバータ電源４１０からランプ４００への電力の供給が停止されてランプ４００が消灯すると共にバルブ２４３ｂが閉じられ、水素含有ガスの基板２００への供給が停止される。このときも、バルブ２４３ｃは開いたままの状態なので、処理室２０１内への不活性ガスの供給は維持される。なお、処理室２０１へ供給された不活性ガスは排気管２３１より排気される。これにより、処理室２０１内が不活性ガスによりパージされ、処理室２０１内の残留ガスが除去される（ランプ消灯・パージ工程）。
【００５３】
処理室２０１内のパージが所定時間行われた後、再び、バルブ２４３ｄが閉じられると共にバルブ２４３ａが開かれ、気化した原料ガスが不活性ガスと共にシャワーヘッド２３６のバッファ空間２３６ｃ、分散板２３６ａ、バッファ空間２３６ｄ、シャワー板２３６ｂを介して基板２００上へ供給され、原料ガス供給工程が行われる。
【００５４】
以上のような、原料ガス供給工程、パージ工程、水素含有ガス供給工程、ランプ点灯工程、ランプ消灯・パージ工程を、１サイクルとして、このサイクルを複数回繰り返すサイクル処理を行うことにより、基板２００上に所定膜厚の薄膜を形成することができ（薄膜形成工程）、結果的に基板２００上に薄膜を形成した半導体装置（半導体デバイス）を製造することができる。
【００５５】
基板２００への薄膜形成工程終了後、回転機構２６７による基板２００の回転が停止され、処理済の基板２００は基板搬入工程と逆の手順で処理室２０１外へ搬出される（基板搬出工程）。
【００５６】
上記のように、薄膜形成工程をＡＬＤ法により行う場合、処理室２０１中を浮遊している状態では、原料ガスが分解しない程度の温度帯となるように処理温度を制御する。この場合、原料ガス供給工程においては、原料ガスは熱分解することなく基板２００上に吸着する。この間、基板２００は回転しながら所定温度に保たれているので、基板面内にわたり均一に原料を吸着させることができる。ランプ点灯工程においては、基板２００上に吸着した原料分子と分解した水素含有分子とが反応することにより基板２００上に１〜数原子層程度の薄膜が形成される。この間も、基板２００は回転しながら所定温度に保たれているので、基板面内にわたり均一な膜を形成できる。
【００５７】
また、本実施例の処理炉にて、ＡＬＤ法により、基板２００を処理する際の処理条件としては、例えばＴｉＮ膜を成膜する場合、処理温度３００〜５５０℃、処理圧力１０〜１０００Ｐａ、原料ＴｉＣｌ４：供給流量０．０１〜１．０ｇ／ｍｉｎ、水素含有ガスＮＨ３：供給流量１００〜１００００ｓｃｃｍ、ランプ４００の波長１８５ｎｍ，２５４ｎｍ、ランプ４００の点灯時間５〜６０ｓｅｃが例示される。
【００５８】
以上の本実施例では、処理室２０１の内部においてランプ４００が円筒管３００により被覆されているから、ランプ４００が原料ガスや水素含有ガスの供給を直接的に受けることは無く、ランプ４００がそれらのガスに起因して汚くなるのを抑制することができる。また、円筒管３００の内部空間が処理室２０１の外部（大気）に連通しており、ランプ４００が円筒管３００に対し出し入れ自在となっているから、処理室２０１の内部を真空圧に維持したままランプ４００の交換作業をおこなうこともできる。以上から、ランプ４００のメンテナンスの回数を抑制しつつランプ４００の交換作業を容易におこなうことができる。加えて、ランプ４００が円筒管３００に対し出し入れ自在であることから、メンテナンス時においてランプ４００を移動させる際にパーティクルの発生を防ぐことができるし、ランプ４００のメンテナンスや交換作業の際にランプ４００やヒータ２０７周辺の部品の変形・破損を回避することもできる。
【００５９】
更に、本実施例では、複数の円筒管３００（及びランプ４００）が互いに間隔を開けた状態でガス供給口２３７，２３８と支持台（サセプタ２１７）との間に配置されているから、ガス供給口２３７，２３８から供給された原料ガスや水素含有ガスは円筒管３００同士の間の隙間を通過しながらサセプタ２１７に支持された基板２００に至り、原料ガスや水素含有ガスの流通経路が確保される。
【００６０】
そのため、ランプ４００とその光透過窓とを処理室２０１の上方（基板２００の上方）に配置して処理室２０１の左右両サイドから基板処理用のガスを供給する場合と比較して、本実施例では、上記の通りに、基板処理用のガスが基板２００の全体に行き渡るように基板２００の上方からシャワー状にガスを供給することができ、基板２００上に形成する膜の膜厚を均一にするのに有利である。
【００６１】
なお、円筒管３００の存在により原料ガスや水素含有ガスが円滑に流通しないような場合であっても、円筒管３００及びランプ４００の管径を小さくしたり、円筒管３００及びランプ４００の数を変更したりすることで、原料ガスや水素含有ガスの円滑な流通を実現することはできる。
【００６２】
更に、本実施例では、半導体装置の製造過程において、水素含有ガス供給工程で水素含有ガスを基板２００に吸着させてその光の吸収波長をレッドシフトさせ、その後のランプ点灯工程でその水素含有ガスに特定波長の光を照射するようになっているから、水素含有ガスに当該光が吸収され易く、プラズマを使用しなくても水素含有ガスを確実に分解することができる。
【００６３】
そのため、プラズマの使用に係る余計な部材を処理室２０１の内部に設けるまでもなく、ランプ４００の配置位置の自由度が減少するのを防止しつつ、ランプ４００の光エネルギーを水素含有ガスの分解のために十分に確保することができる。また、プラズマの使用に係る部材による配置位置の制約もないから、ランプ４００の光を基板２００の全面にわたって均一に照射することができ、基板２００に吸着した水素含有分子を基板２００の全面にわたって均一に分解することができる。
【００６４】
更に、この場合、プラズマの使用を前提としないから、プラズマを基板２００の表面に晒すことによる基板２００のダメージの発生や処理室２０１の内部でのプラズマ発生に起因する金属汚染の発生、パーティクルの発生等が引き起こされるのを未然に回避することもできる。
【００６５】
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明の好ましい一実施形態によれば、
基板を処理する処理室と、
前記処理室内に基板処理用のガスを供給するガス供給口と、
前記処理室内に設けられたランプと、
前記ランプを前記処理室内と隔離し、その内部が前記処理室外と連通する隔離部材と、
前記処理室内で前記基板を支持する支持台とを有し、
前記ランプと前記隔離部材は、前記ガス供給口と前記支持台との間に設けられる第１の基板処理装置が提供される。
【００６６】
好ましくは、第１の基板処理装置において、
前記ランプは、前記ガスが前記処理室内に浮遊している状態では前記ガスに吸収されず、前記ガスが前記基板上に吸着した状態では前記ガスに吸収される波長領域の光を発する第２の基板処理装置が提供される。
【００６７】
好ましくは、第１又は第２の基板処理装置において、
前記隔離部材が石英管である第３の基板処理装置が提供される。
【００６８】
好ましくは、第１又は第２の基板処理装置において、
前記支持台内部に前記基板を加熱するヒータが設けられる第４の基板処理装置が提供される。
【００６９】
更に好ましくは、第１〜第４の基板処理装置において、
前記ランプと前記隔離部材とが複数設けられ、
前記各ランプと前記各隔離部材とが、前記ガスの供給方向に対し直行する方向の面内において間隔を開けた状態で前記ガス供給口と前記支持台との間に配置されている第５の基板処理装置が提供される。
【００７０】
第５の基板処理装置によれば、複数のランプ及び隔離部材が互いに間隔を開けた状態でガス供給口と支持台との間に配置されているから、ガス供給口から流入した基板処理用のガスはランプ及び隔離部材同士の間を通過しながら支持台に支持された基板に至る。そのため、基板処理用のガスの流通経路が常に確保され、例えば、基板処理用のガスが基板の全体に行き渡るように基板の上方からシャワー状にガスを供給する場合にも十分に対応することができる。
【００７１】
本発明の好ましい他の実施形態によれば、
処理室内に原料ガスを供給して基板上に前記原料ガスを吸着させる工程と、
前記処理室内に水素含有ガスを供給して前記基板上に前記水素含有ガスを吸着させる工程と、
前記処理室内に設けられ、前記処理室内と隔離してその内部が前記処理室外と連通する隔離部材内にあるランプにより、前記基板上に光を照射する工程とを有し、
前記基板上に前記水素含有ガスを吸着させる工程では、前記水素含有ガスが、前記基板上に吸着することで光吸収の波長領域がレッドシフトされ、
前記基板上に光を照射する工程では、光吸収の波長領域がレッドシフトした前記水素含有ガスに光が吸収されることで前記水素含有ガスが分解し、前記原料ガスと反応して薄膜が形成される第１の半導体装置の製造方法が提供される。
【００７２】
好ましくは、第１の半導体装置の製造方法において、
前記原料ガスが金属原子とそれに配位した配位子との化合物であり、
前記基板上に光を照射する工程では、前記水素含有ガスの分解により水素原子が発生し、前記水素原子が前記基板上に吸着している前記原料ガスと引抜き反応を起こし、前記原料ガスの配位子と結合して脱離することにより前記基板上に金属原子が残されて薄膜が形成される第２の半導体装置の製造方法が提供される。
【００７３】
好ましくは、第１又は第２の半導体装置の製造方法において、
前記水素含有ガスが水素ガスである第３の半導体装置の製造方法が提供される。
【００７４】
好ましくは、第１又は第２の半導体装置の製造方法において、
前記原料ガスがルテニウム又はチタンを含む金属化合物ガスである第４の半導体装置の製造方法が提供される。
【００７５】
更に好ましくは、第１又は第２の基板処理装置を用いて、第１又は第２の半導体装置の製造方法に係る処理をおこなう第５の半導体装置の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の好ましい実施例に係る基板処理装置の概略図であって、特に枚葉式基板処理装置の処理炉の一例を示す概略図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線を図１中の下方から見た図面である。
【図３】本発明の好ましい実施例に係る基板処理装置の概略的な制御構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の好ましい実施例における水素含有ガス（水素含有分子）と光との関連性を説明する概略図である。
【図５】本発明の好ましい実施例における水素原子と原料ガス（原料分子）との反応を説明する概略図である。
【符号の説明】
【００７７】
１００  基板処理装置
２００  基板
２０１  処理室
２０２  処理容器
２０５  プレート
２０６  支持台
２０７  ヒータ
２１７  サセプタ
２３０  排気口
２３１  排気管
２３２  液体原料供給管
２３２ａ  原料ガス供給管
２３２ｂ  水素含有ガス供給管
２３２ｃ  不活性ガス供給管
２３６  シャワーヘッド
２３６ａ  分散板
２３６ｂ  シャワー板
２３６ｃ，２３６ｄ  バッファ空間
２３７，２３８  ガス供給口
２４０  孔
２４１ａ  液体流量コントローラ
２４１ｂ，２４１ｃ  ガス流量コントローラ
２４３ａ〜２４３ｄ  バルブ
２４４  ゲートバルブ
２４６  真空ポンプ
２４７  基板搬入搬出口
２５０ａ  原料供給源
２５０ｂ  水素含有ガス供給源
２５０ｃ  不活性ガス供給源
２５１  原料回収トラップ
２５２ａ  原料ガスバイパス管
２５３  温度コントローラ
２５４  圧力コントローラ
２５５ａ  気化器
２５６  メインコントローラ
２６６  昇降機構
２６７  回転機構
３００  円筒管
４００  ランプ
４１０  インバータ電源
【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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