(57)【要約】【課題】複数の基板を連続的に処理した場合であっても、各基板に対して極めて均一な基板処理を行うことができる基板処理装置および基板処理方法を提供する【解決手段】内部に基板１３が配置されるチャンバ３を備える。チャンバ３内に配置された基板１３と対向する位置には、チャンバ３内に配置された基板１３を加熱するランプユニット２が設置される。チャンバ３とランプユニット２との間には、チャンバ３の上部壁面を構成するとともに、ランプユニット２からの放射光を透過させる透過窓７が設置されている。透過窓７のランプユニット２側には、透過窓７を壁面とするウインドウアセンブリ４が設けられている。ウインドウアセンブリ４には、減圧手段が接続されており、圧力制御手段１８が当該減圧手段を制御することにより、ウインドウアセンブリ４の内部圧力が任意の圧力に維持される。【選択図】図１
2008047588.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に基板が配置されるチャンバと、
前記チャンバ内に配置された基板と対向する位置に設置され、前記基板を加熱するランプユニットと、
前記チャンバと前記ランプユニットとの間に設置され、前記チャンバの壁面を構成するとともに、前記ランプユニットからの放射光を透過させる透過窓と、
前記透過窓の前記ランプユニット側に設けられた、前記透過窓を壁面とする減圧室と、
前記減圧室内部を減圧する手段と、
前記減圧手段を制御して前記減圧室内部の圧力を任意の圧力に維持する圧力制御手段と、
を備えたことを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記減圧室が、前記透過窓と対向する位置に、前記ランプユニットからの放射光を透過させる壁面を備え、当該壁面の外面に前記ランプユニットが設置される請求項１記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記減圧室が、前記ランプユニットの内部に設けられた請求項１記載の基板処理装置。
【請求項４】
基板処理を連続的に複数回行う場合、前記圧力制御手段は、既基板処理回数に応じて前記減圧室の内部圧力を増加させる請求項１から３のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項５】
チャンバの壁面を構成する透過窓を通じて、チャンバ外部に設置されたランプユニットからの放射光を導入することにより、チャンバ内に設置された基板を加熱する基板処理を、連続的に複数回行う基板処理方法において、
前記透過窓の前記ランプユニット側に設けられた、前記透過窓を壁面とする減圧室内部の圧力を、既基板処理回数に応じて設定された所定圧力にするステップと、
前記チャンバ内に設置された基板を上記放射光により加熱し、基板処理を行うステップと、
を含むことを特徴とする基板処理方法。
【請求項６】
前記基板処理は、前記チャンバの内部が減圧された状態で行われる請求項５記載の基板処理方法。
【請求項７】
前記減圧室の内部圧力が、前記チャンバの内部圧力以下の圧力である請求項６記載の基板処理方法。
【請求項８】
前記減圧室の内部圧力を、既基板処理回数に応じて増加させる請求項５から７のいずれか１項に記載の基板処理方法。
【請求項９】
前記基板処理が、前記チャンバ内に酸化性ガスと水素ガスとを含むガスを導入して基板に酸化物を形成する処理である請求項７記載の基板処理方法。
【請求項１０】
前記チャンバ内における前記酸化性ガスの分圧と水素ガスの分圧の合計が１Ｔｏｒｒから５０Ｔｏｒｒの範囲である請求項９記載の基板処理方法。
【請求項１１】
前記酸化性ガスが酸素ガスであり、前記チャンバ内部に、水蒸気および酸素ラジカルを発生させる請求項９記載の基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ランプにより加熱された状況下で基板処理を行う基板処理装置および基板処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置を構成する素子パターンの微細化に伴い、薄いゲート絶縁膜や浅い不純物拡散領域等を、スループットを低下させることなく、均一に、かつ安定して形成することが必要となっている。このため、半導体装置の製造工程では、短時間の熱処理を枚葉式で行うＲＴＰ（rapid thermal process）型の基板処理装置が使用されるようになっている。この種の基板処理装置として、基板加熱用ランプが放射するエネルギーにより半導体基板を加熱した状態で基板処理を行うランプ式ＲＴＰ装置が開発され、一般に普及している。
【０００３】
図５は、上記ランプ式ＲＴＰ装置１００（以下、基板処理装置１００という。）を示す断面図である。当該基板処理装置１００は、基板処理が行われる円筒状のチャンバ３の上部に、ウインドウアセンブリ４を介して複数のタングステンハロゲンランプが配設されたランプユニット２を備えている。
【０００４】
チャンバ３の側壁には、チャンバ３内にプロセスガスを導入するためのガス導入路１１が連通され、ガス導入路１１と対向する位置の側壁には、チャンバ３内のガスを排出するガス導出路１２が連通されている。例えば、基板１３上に酸化膜や窒化膜等の特定の材料膜を形成するため、温度を上昇させて成膜処理を行う場合には、当該材料膜に応じた材料ガスがガス導入路１１から導入される。また、イオン注入により不純物が注入された基板１３の活性化アニール処理を行う場合には、Ｎ2ガスやＡｒガス等の不活性ガスがガス導入路１１から導入される。
【０００５】
チャンバ３の内部には、処理対象となる基板１３の直径よりもわずかに小さい内径を有するシリコンカーバイド等の耐熱材料からなる支持リング９が水平面内に配置されている。支持リング９は、チャンバ３の下面から鉛直上方に突出する円筒状の回転シリンダ１０に支持されており、支持リング９の内縁部に基板１３のエッジ部が載置される。また、回転シリンダ１０は、水平面内で回転可能な軸受け（図示せず）を介して、チャンバ３の底面に支持されており、基板処理は基板１３を回転させながら実施される。なお、基板１３は、例えば、チャンバ３の側壁に開閉自在に設けられた、図示しない基板入出口から搬入出される。
【０００６】
チャンバ３底面には、回転シリンダ１０の内側の領域に、基板１３の半径方向に適当な間隔をおいて配置された光ファイバプローブよりなる複数の放射温度センサ１４の一端が露出されている。該光ファイバプローブの他端には、図示しないパイロメータ等の温度計測器が接続されており、基板１３の下面から放射される光（輻射熱）により、基板処理中の基板面の温度が、基板の中心部から外周部に渡って計測される。この計測結果に基づいて、温度制御手段１５によって、基板１３の中心部から外周部に渡って温度が均一になるようにランプユニット２の各ランプの出力が制御されるようになっている。
【０００７】
また、ウインドウアセンブリ４は、上方石英プレート６と下方石英プレート７との間に光パイプ５が複数配置された構造を有している。光パイプ５はランプユニット２のそれぞれのランプに位置合わせされた状態で上方石英プレート６と下方石英プレート７との間に固定されている。光パイプ５は、それぞれのランプから放射された光を、拡散させることなくチャンバ３へ伝送する。また、上方石英プレート６と下方石英プレート７のウインドウアセンブリ４内部側には、各光パイプ５の間を連絡する微小な溝（あるいは凹部）が形成されている。このため、光パイプ５の１つに連通された排気管８を通じて排気を行うことにより、全ての光パイプ５の内部を減圧することができる。
【０００８】
以上の構成によれば、基板処理を行う際に、ウインドウアセンブリ４の内部圧力をチャンバ３の内部圧力と同等かそれ以下の圧力まで減圧することができる。このため、チャンバ３内部を減圧した状態で基板処理が行われる場合、ウインドウアセンブリ４内がチャンバ３内よりも圧力が高い場合に下方石英プレート７がチャンバ３に引き込まれて破損することを防止できる。なお、チャンバ３よりもウインドウアセンブリ４内の圧力が低い場合は、複数配置された光パイプ５が下方石英プレート７を支えるため、石英プレート７がウインドウアセンブリ４内へ引き込まれて破損することはない。
【０００９】
また、以上の構成によれば、チャンバ３の上部壁面を現実にシールする下方石英プレート７を非常に薄くすることができる。この結果、下方石英プレート７を通過する際の光の減衰を抑制した状態で、ランプから照射された光を基板１３へ到達させることが可能となる。
【００１０】
上記のような装置構成を用いた、ゲート酸化膜や保護酸化膜を形成する技術として、チャンバ３内に酸化性ガスを導入した状態でランプ加熱を行うＲＴＯ（rapid thermal oxidation）や、チャンバ３内に酸化性ガスと水素ガスを導入した状態でランプ加熱を行うＩＳＳＧ（in situ steam generation）酸化がある（例えば、特許文献１等参照。）。特にＩＳＳＧ酸化は、良質なゲート酸化膜を形成できるため多用されている。
【００１１】
ＩＳＳＧ酸化では、チャンバ３内を低圧（例えば、１〜５０Ｔｏｒｒ）に保った状態で酸化性ガスと水素ガスとがガス導入路１１よりチャンバ３内に導入される。当該状態で、ランプ加熱により基板１３が加熱される。このとき、基板１３表面で酸化性ガスと水素ガスとが直接反応を起こし、基板１３表面に酸素ラジカルやＨ2Ｏが発生する。これらによって基板１３の表面が酸化される。
【００１２】
しかしながら、ランプ加熱により連続的に基板処理を行う場合、１枚目に処理した基板の酸化膜厚と２枚目以降に処理した基板の酸化膜厚が異なってしまうという問題が発生する。これは、１枚目の基板を処理する際のチャンバ３内の温度分布と、２枚目以降の基板を処理する際のチャンバ３内の温度分布とが異なることに起因している。この対策として、チャンバ３内部の予備加熱を行った後に、酸化処理を開始する手法が提案されている（例えば、特許文献２等参照）。
【特許文献１】特表２００１−５２７２７９号公報
【特許文献２】特開２００５−１７５１９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上述のように酸化処理開始前にチャンバ内部を予備加熱する技術を採用することにより、１枚目と２枚目以降の膜厚差を低減することはできる。しかしながら、当該技術を適用した場合であっても、例えば、２５枚等の比較的多枚数の基板１３を連続的に処理する場合には、１枚目に処理した基板の酸化膜厚と２５枚目に処理した基板の酸化膜厚とが僅かに異なっている（例えば０．２ｎｍ程度）。僅かな膜厚差ではあるが、特に極薄のゲート酸化膜を形成する場合は、この僅かな膜厚差が半導体装置の電気的特性を大きく変動させてしまう。
【００１４】
本願発明者は、以上のような、基板処理回数につれて酸化膜厚が増大する現象を詳細に検討した。その結果、当該現象の原因が、低圧下でランプ加熱を行う場合は、大気圧（７６０Ｔｏｒｒ）下でランプ加熱を行う場合より、チャンバ３を構成する部材（特に、下方石英）の放熱が生じ難くなっていることであるという知見を得た。低圧（真空）下では、大気圧下よりも気体分子の対流による放熱が発生しにくく、気体分子を介した熱伝導が支配的になる。このため、低圧下では大気圧下に比べて放熱効率が悪くなる。すなわち、チャンバ３の構成部材の放熱効率が下がり、処理回数に連れて徐々に熱が蓄積したチャンバ３の構成部材が、チャンバ３内部の雰囲気温度を上昇させる。この結果、酸化レートが処理枚数に応じて徐々に増大するのである。
【００１５】
特に、図５に示したような、ウインドウアセンブリ４を備える基板処理装置１００では、ウインドウアセンブリ４の内部が減圧され続け、その内部圧力は、例えば、２Ｔｏｒｒ以下の圧力に維持されている。このため、ランプユニット２により加熱された下方石英プレート７の表面では、大気圧下よりも気体分子の対流による放熱が発生し難く、熱が蓄積される。また、チャンバ３内部に酸化性ガスを流した状態で基板処理ごとにランプを所定の温度まで上昇させる連続処理では、ランプにより加熱されたチャンバ３内の構成部材（主に基板１３や支持リング９）の輻射熱によっても上方石英プレート７に熱が蓄積される。その熱が基板１３表面の雰囲気温度を上昇させ、その結果、酸化レートも上昇させてしまうのである。
【００１６】
図５に示したように、従来の基板処理装置１００では、基板１３の温度は、放射温度センサ１４により計測された基板１３の裏面温度に基づいて、所定温度に制御されている。このため、従来の基板処理装置１００では、基板１３表面側に接している、あるいはその近傍に存在する雰囲気の温度の計測や、当該雰囲気温度の制御を行うことができず、チャンバを構成する部材に起因する雰囲気温度の上昇を避けることができない。
【００１７】
本発明は、上記従来の事情を鑑みて提案されたものであって、複数の基板を連続的に処理した場合であっても、各基板に対して極めて均一な基板処理を行うことができる基板処理装置および基板処理方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記従来の課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用している。すなわち、本発明に係る基板処理装置は、内部に基板が配置されるチャンバを備える。チャンバ内に配置された基板と対向する位置には、チャンバ内に配置された基板を加熱するランプユニットが設置される。チャンバとランプユニットとの間には、チャンバの壁面を構成するとともに、ランプユニットからの放射光を透過させる透過窓が設置されている。透過窓のランプユニット側には、透過窓を壁面とする減圧室が設けられている。減圧室には、減圧手段が接続されており、圧力制御手段が当該減圧手段を制御することにより、減圧室内部の圧力は任意の圧力に維持される。
【００１９】
本構成によれば、減圧室の内部圧力を、チャンバの内部圧力と独立して任意の圧力に維持することができ、透過窓の放熱効率を変化させることができる。このため、連続処理における透過窓への畜熱を軽減することができ、連続処理される各基板の処理において、各基板表面の雰囲気温度を一定にすることができる。その結果、各基板間で均一な基板処理を行うことができる。
【００２０】
また、上記構成において、減圧室は、上記透過窓と対向する位置に、上記ランプユニットからの放射光を透過させる壁面を備え、当該壁面の外面に前記ランプユニットが設置される構成を採用することができる。あるいは、減圧室は、上記ランプユニットの内部に配置してもよい。なお、基板処理を連続的に複数回行う場合、上記圧力制御手段は、既基板処理回数に応じて前記減圧室の内部圧力を増加させることが好ましい。
【００２１】
一方、他の観点では、本発明は、チャンバの壁面を構成する透過窓を通じて、チャンバ外部に設置されたランプユニットからの放射光を導入することにより、チャンバ内に設置された基板を加熱する基板処理を、連続的に複数回行うに好適な基板処理方法を提供することができる。すなわち、本発明に係る基板処理方法は、まず、透過窓のランプユニット側に設けられた、上記透過窓を壁面とする減圧室の内部圧力を、既基板処理回数に応じて設定された所定圧力にする。そして、当該状態において、チャンバ内に設置された基板を放射光により加熱し、基板処理を行う。
【００２２】
これにより、連続処理における透過窓への畜熱を軽減することができ、連続処理される各基板の処理において、各基板表面の雰囲気温度を一定にすることができる。その結果、各基板間で均一な基板処理を行うことができる。
【００２３】
本構成において、基板処理は、チャンバ内部が減圧された状態で行うことができる。また、減圧室内部の圧力は、チャンバ内部の圧力以下の圧力とすることができる。さらに、減圧室の内部圧力を、既基板処理回数につれて増加させてもよい。
【００２４】
例えば、上記基板処理は、チャンバ内に酸化性ガスと水素ガスとを含むガスを導入して基板に酸化物を形成する処理とすることができる。この場合、チャンバ内における酸化性ガスの分圧と水素ガスの分圧の合計は、１Ｔｏｒｒから５０Ｔｏｒｒの範囲であることが好ましい。特に、上記酸化性ガスが酸素ガスであり、チャンバ内部に、水蒸気および酸素ラジカルを発生させて酸化処理を行う場合に好適である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、減圧室内部の圧力を任意の圧力に維持できるため、透過窓の放熱効率を制御することができる。このため、連続処理における透過窓への畜熱を軽減することができ、連続処理される各基板の処理において、各基板表面の雰囲気温度を一定にすることができる。その結果、各基板間で均一な基板処理を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下の実施形態では、ＩＳＳＧ酸化によりシリコン基板の表面に酸化膜を形成する事例として本発明を具体化している。
【００２７】
図１は、本発明の一実施形態における基板処理装置の構成を示す断面図である。なお、図１において、図５に示した従来の基板処理装置と同一の部位には同一の符号を付し、以下での詳細な説明を省略する。
【００２８】
図１に示すように、本実施形態の基板処理装置１は、従来の基板処理装置１００と同様に、基板処理が行われる円筒状のチャンバ３の上部に、ウインドウアセンブリ４を介して、タングステンハロゲンランプ等のランプが同一の面内に複数配設されたランプユニット２を備える。
【００２９】
チャンバ３の側壁には、ガス導入路１１が連通され、ガス導入路１１と対向する位置の側壁には、ガス導出路１２が連通されている。チャンバ３の内部には、処理対象となる基板１３の直径よりもわずかに小さい内径を有するシリコンカーバイド等の耐熱材料からなる支持リング９が水平面内に配置されている。支持リング９は、円筒状の回転シリンダ１０に支持されており、支持リング９の内縁部に基板１３のエッジ部が載置される。回転シリンダ１０は、水平面内で回転可能な軸受け（図示せず）を介して、チャンバ３の底面に支持されており、基板処理は基板１３を回転させた状態で実施される。
【００３０】
チャンバ３の底面には、回転シリンダ１０の内側の領域に、基板１３の半径方向に適当な間隔をおいて配置された光ファイバプローブよりなる複数の放射温度センサ１４が配置されている。該放射温度センサ１４の他端には、図示しないパイロメータ等の温度計測器が接続されており、基板１３の下面から放射される光（輻射熱）により、基板処理中の基板面の温度が、基板の中心部から外周部に渡って計測される。この計測結果に基づいて、温度制御手段１５によって、基板の中心部から外周部に渡って温度が均一になるようにランプユニット２の各ランプの出力が制御される。
【００３１】
ウインドウアセンブリ４は、上方石英プレート６と下方石英プレート７（透過窓）との間に複数の光パイプ５が固定された構造を有している。光パイプ５はランプユニット２のそれぞれのランプに位置合わせされており、光パイプ５は、それぞれのランプから放射された光を、拡散させることなくチャンバ３へ伝送する。また、上方石英プレート６と下方石英プレート７のウインドウアセンブリ４内部側には、各光パイプ５の間を連絡する微小な溝（あるいは凹部）が形成されている。この溝の作用により、光パイプ５の１つに連通された排気管８を通じて排気を行うことにより、全ての光パイプ５の内部を減圧することができる。なお、以下では、各光パイプ５の内部を含む、上方石英プレート６、下方石英プレート７およびウインドウアセンブリ４の側壁に囲まれた空間を、単に、ウインドウアセンブリ４の内部（減圧室）という。
【００３２】
さて、本実施形態の基板処理装置１は、図１に示すように、ウインドウアセンブリ４の内部圧力を任意の圧力に維持する圧力制御手段１８を備えている。圧力制御手段１８は、例えば、専用の演算回路や、プロセッサとＲＡＭやＲＯＭ等のメモリとを備えたハードウェア、および当該メモリに格納され、プロセッサ上で動作するソフトウェア等として実現することができる。
【００３３】
また、基板処理装置１は、排気管８に介在されたコンダクタンス可変バルブ１７を備えるとともに、コンダクタンス可変バルブ１７とウインドウアセンブリ４との間の排気管８に、排気管８内の圧力を計測する圧力計測器１６を備える。圧力計測器１６の出力は、圧力制御手段１８に入力されており、圧力制御手段１８は、圧力計測器１６の計測結果に基づいて、コンダクタンス可変バルブ１７の開口度を変更することにより、ウインドウアセンブリ４内部の圧力を以下で詳述する任意圧力に調整する。なお、排気管８の他端は、図示しない真空ポンプに接続されていることはいうまでもない。また、排気管８の排気系はチャンバ３内を減圧する真空系とは別の系統として構成されている。
【００３４】
図２は、上記構成を有する基板処理装置１において、連続的に複数回の基板処理が行われる場合の手順を示すフロー図である。なお、上述のように、本実施形態の基板処理装置１は、基板１３が１枚づつ処理される枚葉式の装置であるため、本実施形態では、処理回数と処理枚数とが一致する。
【００３５】
図２に示すように、連続的に複数回の基板処理が行われる場合、まず、チャンバ３の内部が、基板処理が行われる際の圧力と同等の圧力に減圧される。このとき、ウインドウアセンブリ４の内部も、チャンバ３の内部と同等の圧力に減圧される（図２  ステップＳ１）。次いで、チャンバ３内に処理対象の基板１３が搬入され、支持リング９上に載置される（図２  ステップＳ２）。なお、基板１３の搬入出が行われる基板入出口の外部には、ロードロックチャンバが設けられており、チャンバ３が減圧された状態で基板１３の搬入出ができるようになっている。
【００３６】
続いて、ガス導入管１１を通じて、チャンバ３内に酸化性ガスと水素ガスとを含むプロセスガスが導入される（図２  ステップＳ３）。このとき、チャンバ３内部は、基板処理が実施される所定圧力に維持される。本実施形態では、プロセスガスとして、酸素ガスと水素ガスとの混合ガスを使用し、チャンバ３の内部圧力を１Ｔｏｒｒ〜５０Ｔｏｒｒ程度の圧力に維持している。
【００３７】
チャンバ３内部の圧力が安定すると、ランプユニット２のランプを点灯することにより、支持リング９上の基板１３が加熱される（図２  ステップＳ４）。このとき、基板１３の表面では、酸素ラジカルやＨ2Ｏ（水蒸気）が発生する。これらによって基板１３の表面が酸化される。本実施形態では、ランプ点灯時間は目的とする酸化膜厚により異なるが、１０秒〜２００秒程度である。ランプが消灯された後、チャンバ３内部がアルゴンガス等の不活性ガスによりパージされ（図２  ステップＳ５）、処理が完了した基板１３がチャンバ３から搬出される（図２  ステップＳ６）。処理済の基板１３が搬出されたとき、次処理基板が存在する場合には、次処理基板がチャンバ３内に搬入され、上述の基板処理が実施される（図２  ステップＳ７Ｙｅｓ→ステップＳ２）。このとき、圧力制御手段１８は、ウインドウアセンブリ４の内部圧力を、その時点で連続的に処理がなされた回数に応じて、所定圧力に増大させる（図２  ステップＳ８）。なお、本実施形態では、圧力制御手段１８には、連続的な基板処理において、既に実施された基板処理回数に応じたウインドウアセンブリ４の内部圧力が記憶されている。例えば、連続的に実施される基板処理において、既に実施された基板処理回数が５回である場合、圧力制御手段１８はウインドウアセンブリ４の内部圧力を既処理回数が５回に対応する圧力に設定する。また、本実施形態では、圧力制御手段１８には、基板処理回数につれて一定の割合で上昇する圧力が、既処理回数ごとに設定されている。
【００３８】
一方、基板処理が完了したときに、次処理基板が存在しない場合には、基板処理が完了する（図２  ステップＳ７Ｎｏ）。
【００３９】
図３は、以上のような連続的に基板処理を行った場合に、各処理において基板１３上に形成された酸化膜厚とウインドウアセンブリ４内の圧力（圧力計測器１６の出力値）とを示す模式図である。図３において、横軸は処理枚数（処理回数）に対応し、左縦軸は各基板上に形成された酸化膜厚に対応している。また、右縦軸は、各基板処理時のウインドウアセンブリ４の内部圧力に対応している。なお、図３では、本実施形態におけるウインドウアセンブリ４の内部圧力を１点鎖線２１で示し、酸化膜厚を実線２２で示している。また、図３には、比較例として、従来法におけるウインドウアセンブリ４の内部圧力を破線３１で示し、酸化膜厚を点線３２で示している。
【００４０】
図３に示すように、従来の基板処理装置１００では圧力制御が行われていないため、ウインドウアセンブリ４内の圧力３１は、排気系が備える真空ポンプの能力限界（例えば、２Ｔｏｒｒ以下）でほぼ一定になっている。この場合、上述のように下方石英プレート７の放熱効率が低く、連続処理の過程で、チャンバ３内の構成部材（主に基板１３や支持リング９）の輻射熱により、下方石英プレート７は処理枚数（処理回数）につれて徐々に畜熱される。その熱が基板１３表面の雰囲気温度を上昇させ、その結果、各基板上に形成された酸化膜の膜厚３２は、処理枚数（処理回数）につれて増加している。
【００４１】
一方、本実施形態では、各基板を処理する際に、圧力制御手段１８が、ウインドウアセンブリ４内の圧力２１を処理枚数（処理回数）ごとに上昇させている。このようなウインドウアセンブリ４内の圧力調整は、図１に示す圧力計測器１６で検知された圧力を圧力制御手段１８が既処理枚数と比較して、最適な圧力になるよう、コンダクタンス可変バルブ１７の開閉度合いを制御することにより行われる。これにより、連続的に基板処理が行われる際に、下方石英プレート７の放熱効率を上げることができ、チャンバ３内の構成部材（主に基板１３や支持リング９）からの輻射熱による下方石英プレート７畜熱を防ぐことができる。これは、ウインドウアセンブリ４内の圧力を上昇させることで、気体分子の対流による放熱効果が徐々に大きくなり、チャンバ３内部の構成部材への蓄熱を減少させることができるためである。この結果、チャンバ３内の雰囲気温度の上昇が抑制され、各基板上に形成された酸化膜の膜厚２２は、処理枚数（処理回数）に関わらず、安定した値にすることができる。
【００４２】
以上のようにして形成した酸化膜は、膜厚が１〜５０ｎｍ程度であっても、連続処理された各基板間の膜厚差を著しく小さくすることができる。このため、ゲート絶縁膜やＳＴＩ（Shallow Trench Isolation）素子分離の側壁保護酸化膜等として、極めて有用である。
【００４３】
なお、図３に示すように、ウインドウアセンブリ４内の圧力２１は、基板を処理するごとに、任意の傾斜をもたせて上昇させることが望ましい。ＩＳＳＧ酸化では、連続処理中に、どの程度の傾斜をもたせてウインドウアセンブリ４内の圧力２１を変化させていくかは、形成する酸化膜の目標膜厚に応じて異なるが、この傾きは予備的な実験によって求めることができる。なお、ウインドウアセンブリ４の内部圧力の調整を、基板処理ごとに行うことは必須ではなく、例えば、２回ごと等、複数回の基板処理ごとに、ウインドウアセンブリ４の内部圧力の調整を行う構成であってもよい。
【００４４】
また、ウインドウアセンブリ４内の圧力は、排気管８に接続されたポンプの能力下限（例えば、０．０１Ｔｏｒｒ）から、基板処理が実施される際のチャンバ３内の圧力（例えば１〜５０Ｔｏｒｒ）までの間で変化させることが好ましい。これは、上昇させる圧力の上限がチャンバ３内の処理圧力を超えると、その差圧により下方石英プレート７がチャンバ３内へ引き込まれ破損するおそれがあるからである。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態によれば、ウインドウアセンブリ（減圧室）内部の圧力を任意の圧力に維持できるため、透過窓の放熱効率を独立して変化させることができる。このため、連続処理における透過窓への畜熱を軽減することができ、連続処理される各基板の処理において、各基板表面の雰囲気温度を一定にすることができる。その結果、各基板間で均一な基板処理を行うことができる。
【００４６】
なお、本発明は、以上で説明した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する範囲において、種々の変形および応用が可能である。例えば、上記では、ウインドウアセンブリ４内部の圧力を、連続処理中の既処理回数に応じて所定の圧力に調整したが、ランプユニットからの放射光をチャンバ３内に導入するチャンバ壁面（透過窓）のチャンバ外方側の圧力を調整ことができれば、本発明の効果を得ることができる。
【００４７】
例えば、ウインドウアセンブリ４がない場合は、図４に示す構成を採用することができる。図４では、ランプユニット２内部のランプと、チャンバ３内部に当該ランプからの放射光を導入する透過窓４７との間に、透過窓４７を壁面とする減圧室４８が設けられている。すなわち、減圧室４８は、ランプユニット２に内蔵されている。減圧室４８には、図１に例示した基板処理装置１と同様に、複数の光パイプ５が、ランプユニット２に配置されたランプと位置合わせされた状態で固定されている。透過窓４７の光パイプ５が接触する面には微小な溝が形成されており、光パイプ５の１つに連通された排気管８を通じて、全ての光パイプ５の内部が減圧可能になっている。他の構成は、図１に例示した基板処理装置１と同様である。
【００４８】
当該装置においても、減圧室４８内部の圧力を、圧力調整手段１８により、連続処理中の既処理回数に応じて、上述した圧力調整を行うことにより、連続処理における透過窓への畜熱を軽減することができ、連続処理される各基板の処理において、各基板表面の雰囲気温度を一定にすることができる。その結果、各基板間で均一な基板処理を行うことができる。
【００４９】
なお、本発明は、酸化処理を行う基板処理装置に限らず、ランプの放射光により基板を加熱した状態で基板処理を行ういかなる基板処理装置にも適用可能である。本発明を適用することにより、連続処理される各基板間において、均一な基板処理を実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、連続的に基板処理を行う場合に、基板処理回数につれて透過窓に蓄積された熱に起因して、特に極薄ゲート酸化膜等を連続的に形成する基板処理装置および基板処理方法として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一実施形態における基板処理装置を示す概略断面図
【図２】本発明の一実施形態における基板処理を示すフロー図
【図３】本発明の一実施形態における酸化膜厚およびウインドウアセンブリ内圧力の処理枚数に対する関係を示す模式図
【図４】本発明の一実施形態における基板処理装置の変形例を示す概略断面図
【図５】従来の基板処理装置を示す概略断面図
【符号の説明】
【００５２】
１、１００  基板処理装置
２  ランプユニット
３  チャンバ
４  ウインドウアセンブリ（減圧室）
５  光パイプ
６  上方石英プレート
７  下方石英プレート（透過窓）
８  排気管
１１  ガス導入路
１２  ガス導出路
１３  基板
１４  放射温度センサ
１５  温度制御手段
１６  圧力計測器
１７  コンダクタンス可変バルブ
１８  圧力制御手段
２１  ウインドウアセンブリの内部圧力
２２  酸化膜厚
４７  透過窓
４８  減圧室
【図１】
2008047588.tif 000003
【図２】
2008047588.tif 000004
【図３】
2008047588.tif 000005
【図４】
2008047588.tif 000006
【図５】
2008047588.tif 000007