(57)【要約】【課題】実用的な処理プロセス速度や処理効果を得る事が可能な触媒化学処理装置および触媒化学処理方法の提供。【解決手段】被処理基体に吸収される波長の光を放射する光源が、装置内または外に配設されてなる。触媒体に接地に対して正または負の電位を印加する事のできる電源が設けられている。加熱触媒体に反応ガスを接触させ、光源から放射される光を触媒体を経て基体表面に照射し、触媒体から発生するフリーラジカルを固体光化学的に励起されている状態の基体表面に供給し、表面処理する。触媒体に接地に対して正または負の電位を印加し、触媒体からの熱電子および光電子の放出を制御して基体表面を処理する。【選択図】図１
2007305845.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基体を載置可能な基体ステージと、該被処理基体の主面に対して略平行に設けられた触媒体と、該触媒体加熱用電源と、処理用反応ガス導入系と、排気手段とを備えた触媒化学処理装置において、該被処理基体に吸収される波長の光を放射する光源が、該処理装置内または処理装置外に配設されてなることを特徴とする触媒化学処理装置。
【請求項２】
請求項１において、さらに、該触媒体に接地に対して正または負の電位を印加することのできる触媒体電位設定用電源が設けられていることを特徴とする触媒化学処理装置。
【請求項３】
請求項１または２において、該被処理基体が、該光源から放射される放射波長のＵＶ光を吸収する光学的バンドギャップエネルギーを有すものであることを特徴とする触媒化学処理装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、該被処理基体が、プラズマＣＶＤ法、ＬＰＣＶＤ法または触媒ＣＶＤ法により成膜されたＳｉＮ膜であり、該光源が、該ＳｉＮ膜の光学的バンドギャップエネルギーより大きい光子エネルギーを有する放射波長のＵＶ光を透過させる管材で構成された低圧水銀灯であり、該ＳｉＮ膜の脱水素および同時ポスト窒化を実施するために使用される装置であることを特徴とする触媒化学処理装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかにおいて、該被処理基体がＨｆＯｘ膜であり、該被処理基体のポスト窒化を行うために使用される装置であることを特徴とする触媒化学処理装置。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれかにおいて、該被処理基体が、成膜時に有機不純物の混入したＨｆＯｘ膜または成膜時に有機不純物の混入した窒化金属膜であり、該被処理基体内の有機不純物を除去するために使用される装置であることを特徴とする触媒化学処理装置。
【請求項７】
被処理基体を触媒化学処理装置内に搬送し、処理用反応ガスの分解温度にまで加熱された触媒体に該反応ガスを接触させ、そして光源から該被処理基体に吸収される波長の光を該触媒体を通過せしめて該基体の表面に向かって照射し、該触媒体から発生する反応高活性なフリーラジカルを、該光源から供給される光を吸収して固体光化学的に励起されている状態の該基体の表面に供給し、該基体表面を処理することを特徴とする触媒化学処理方法。
【請求項８】
請求項７において、さらに、該触媒体に接地に対して正または負の電位を印加し、該触媒体からの熱電子放出および光電子放出を制御して該基体表面を処理することを特徴とする触媒化学処理方法。
【請求項９】
請求項７または８において、該被処理基体として、該光源から放射される放射波長のＵＶ光を吸収する光学的バンドギャップエネルギーを有すものを用いることを特徴とする触媒化学処理法方法。
【請求項１０】
請求項７〜９のいずれかにおいて、該被処理基体として、プラズマＣＶＤ法、ＬＰＣＶＤ法または触媒ＣＶＤ法により成膜されたＳｉＮ膜を用い、該処理用反応ガスとして、ＮＨ３、Ｈ２またはＮＨ３とＨ２との混合ガスを用い、そして該光源からの放射光として、該ＳｉＮ膜の光学的バンドギャップエネルギーより大きい光子エネルギーを有する放射波長のＵＶ光を透過させる管材で構成された低圧水銀灯からの放射光を用い、該ＳｉＮ膜の脱水素および同時ポスト窒化を行って表面を処理することを特徴とする触媒化学処理方法。
【請求項１１】
請求項１０において、処理時の基体温度を４５０℃以下に設定し、該ＳｉＮ膜の脱水素と共にポスト窒化を行うことを特徴とする触媒化学処理方法。
【請求項１２】
請求項７〜９のいずれかにおいて、該被処理基体としてＨｆＯｘ膜を用い、処理時の基体温度を５００℃以下に設定し、該ＨｆＯｘ膜のポスト窒化を行って表面を処理することを特徴とする触媒化学処理方法。
【請求項１３】
請求項７〜９のいずれかにおいて、該被処理基体として、成膜時に有機不純物の混入したＨｆＯｘ膜または成膜時に有機不純物の混入したＴａＮ、ＺｒＮ、ＶＮ、ＴｉＮ及びＷＮから選ばれた窒化金属膜を用い、処理時の基体温度を４５０℃以下に設定し、該被処理基体中の有機不純物を除去することを特徴とする触媒化学処理方法。
【請求項１４】
請求項１３において、処理用反応ガスとしてＨ２ガスを用いることを特徴とする触媒化学処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、触媒化学処理装置および触媒化学処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高温加熱した高融点金属触媒線(触媒体)の表面での原料ガスの接触熱分解反応を利用する成膜プロセスとしてＣａｔ−ＣＶＤ法(触媒化学気相成膜法)があるが、触媒線による原料ガスの分解はＣＶＤプロセスだけではなく薄膜や基板の表面処理／改質プロセスにも利用可能である。例えば、Ｃａｔ−ＣＶＤまたは他方式の成膜法で得られた薄膜、もしくは基板自体をＮＨ３を接触分解した雰囲気中で窒化する事や、Ｈ２を接触分解した雰囲気中での水素付加、あるいはＳｉエッチング等が知られている。しかしながら、実際のところ、単に触媒線によって原料ガスを分解するだけでは実用的な窒化量や十分なプロセス速度が得られない事が多い。
【０００３】
一般に、Ｃａｔ−ＣＶＤ法に限らず、ＣＶＤ法にて成膜した薄膜中には原料ガス分子中の軽元素が相当量混入／含有されており、これが膜物性やこの膜を使用するデバイスの特性に少なからぬ影響を与える。低基板温度、かつ比較的高い圧力で成膜するのが一般的であるプラズマＣＶＤ−ＳｉＮ膜の場合には、この傾向が強く、原子数濃度で１パーセント以上にも及ぶＨが含有される事もある。この混入Ｈを、ポストアニール(成膜後改質熱処理)によって膜外に放出する事が必要であるため、成膜条件だけでなくポストアニールの実施とその条件も膜物性の制御に重要である。
【０００４】
ポストアニールによるＳｉＮ膜中Ｈ量の制御がデバイス特性向上に非常に大きな効果を与える最近の重要な例として、Ｓｉ−ＬＳＩにおける６５ｎｍノード以降対応の「歪みＳｉトランジスタ」形成用ＳｉＮライナ層がある(例えば、非特許文献１参照)。この場合、典型的にはプラズマＣＶＤ−ＳｉＮ膜を使用し、ポストアニールによって膜中Ｈ量を低減させ、ライナ層の発生応力を増大させるのであるが、ポストアニール温度をある程度以上にしてライナＳｉＮ層中Ｈの結合解離／放出を促進させると、一方で、温度が高すぎる場合に下層トランジスタが熱的に損傷して特性が損なわれるという問題がある。そこで、下層トランジスタの特性が劣化しない低温でも混入Ｈの放出効果が十分得られ、所定の応力を発生させられる１つの手法として ポストアニール中の基板へのＵＶ照射が採用される場合がある(例えば、非特許文献２参照)。
【０００５】
ＳｉＮの光学的バンドギャップエネルギー(〜４．９ｅＶ)よりも大きなエネルギーを持つ波長(〜＜２５４ｎｍ)のＵＶ光を照射すると、ＳｉＮ膜はこれを吸収して光化学的に励起され、膜を構成する各原子の結合力が低下した状態になり、低いポストアニール温度の時でも解離してＨが放出される様になる。
【０００６】
しかしながら、ここで、ＵＶ照射によってポストアニール温度の低温化が実現されても問題はまだ残るのである。ポストアニールによって放出させられる前の混入ＨはＳｉ−Ｈ結合やＮ−Ｈ結合などを形成しながら膜中に存在しているが、一面ではこの状態は膜中のＳｉやＮの未結合手(ダングリングボンド)をＨによって終端／不活性化、ひいては絶縁体としてのＳｉＮ膜の特性確保に寄与している事と等価である。したがって、Ｈ放出後に残されたＳｉやＮの未結合手(ダングリングボンド)を新たに再構成、すなわち補完的なＮやＳｉと再結合させないとＳｉＮ膜の絶縁体としての特性が劣化する事になるが、ポストアニール温度を低下させた場合には、この再構成過程の進行が不十分になり易いという問題がある。
【０００７】
そのため、上記の混入Ｈが放出された後に発生するＳｉやＮの未結合手の不活性化や安定化のための再構成が、低いポストアニール温度下でも促進され、アニール後の特性劣化を効果的に防止できるようにする事が求められている。
【非特許文献１】March 2005, NIKKEI NICRODEVUCES(P43))
【非特許文献２】May 2005 NIKKEI NICRODEVUCES(P57,P60)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、従来技術の上記問題点を解決し、被処理基体に対して実用的な処理プロセス速度や処理効果を得る事が可能な触媒化学処理装置および触媒化学処理方法を提供する事にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、触媒化学処理装置に、タングステン等の触媒体を処理室内に配設する従来の構成に加えて、処理中の被処理基体への光照射を可能とする光源を処理装置外または処理装置内に配設すること、該光源として、処理中の基体あるいはその表面にある膜に吸収されてこれらを固体光化学的に励起可能とするような波長、一般的には紫外(ＵＶ)光域の波長の光を放射するものを用いて、触媒体との接触により生成する活性な反応種(フリーラジカル)を、ＵＶ照射励起されている基体に供給可能な構成とすることにより、実用的な窒化量や十分な処理プロセス速度などを得ることができることに気がつき、本発明を完成させるに至った。
【００１０】
本発明の触媒化学処理装置は、被処理基体を載置可能な基体ステージと、該被処理基体の主面に対して略平行に設けられた触媒体と、該触媒体加熱用電源と、処理用反応ガス導入系と、排気手段とを備えた触媒化学処理装置において、該被処理基体に吸収される波長の光を放射する光源が、該処理装置内または処理装置外に配設されてなることを特徴とする。
【００１１】
上記触媒化学処理装置において、さらに、該触媒体に接地に対して正または負の電位を印加することのできる触媒体電位設定用電源が設けられていることを特徴とする。
【００１２】
また、上記触媒化学処理装置において、被処理基体は、該光源から放射される放射波長のＵＶ光を吸収する光学的バンドギャップエネルギーを有するもの、例えば、プラズマＣＶＤ法、ＬＰＣＶＤ法または触媒ＣＶＤ法により成膜されたＳｉＮ膜であり、該光源は、ＳｉＮ膜の光学的バンドギャップエネルギー(〜４．９ｅＶ)より大きい光子エネルギーを有する放射波長(例えば、２５４ｎｍ及び１８５ｎｍ)のＵＶ光を透過させる管材で構成された低圧水銀灯であること、そしてこの装置は、ＳｉＮ膜の脱水素および同時ポスト窒化(ポストアニール)を実施するために使用されるものであることを特徴とする。
【００１３】
さらに、上記触媒化学処理装置において、被処理基体はＨｆＯｘ膜であること、そしてこの装置は被処理基体のポスト窒化を行うために使用されるものであることを特徴とする。
【００１４】
さらにまた、上記触媒化学処理装置において、被処理基体は、成膜時に有機不純物の混入したＨｆＯｘ膜または成膜時に有機不純物の混入した窒化金属膜であること、そしてこの装置は、被処理基体内の有機不純物を除去するために使用されるものであることを特徴とする。
【００１５】
本発明の触媒化学処理方法は、被処理基体を触媒化学処理装置内に搬送し、処理用反応ガスの分解温度にまで加熱された触媒体に該反応ガスを接触させ、そして光源から該被処理基体に吸収される波長の光を該触媒体を通過せしめて該基体の表面に向かって照射し、該触媒体から発生する反応高活性なフリーラジカルを、該光源から供給される光を吸収して固体光化学的に励起されている状態の該基体の表面に供給し、該基体表面を処理することを特徴とする。
【００１６】
上記触媒化学処理方法において、さらに、該触媒体に接地に対して正または負の電位を印加し、該触媒体からの熱電子放出および光電子放出を制御して基体表面を処理することを特徴とする。
【００１７】
上記触媒化学処理方法において、該被処理基体として、該光源から放射される放射波長のＵＶ光を吸収する光学的バンドギャップエネルギーを有するもの、例えば、プラズマＣＶＤ法、ＬＰＣＶＤ法または触媒ＣＶＤ法により成膜されたＳｉＮ膜を用い、該処理用反応ガスとして、ＮＨ３、Ｈ２またはＮＨ３とＨ２との混合ガスを用い、そして該光源からの放射光として、該ＳｉＮ膜の光学的バンドギャップエネルギーより大きい光子エネルギーを有する放射波長(例えば、２５４ｎｍ及び１８５ｎｍ)のＵＶ光を透過させる管材で構成された低圧水銀灯からの放射光を用い、該ＳｉＮ膜の脱水素および同時ポスト窒化を行って表面を処理することを特徴とする。
【００１８】
上記被処理基体としてＳｉＮ膜を用いる場合には、処理時の基体温度を４５０℃以下に設定し、該ＳｉＮ膜の脱水素と共にポスト窒化を行うことを特徴とする。基体温度を４５０℃以下としたのは、この被処理基体の耐熱性を考慮したためである。基体温度の下限は、基体の表面処理(脱水素および同時ポスト窒化処理)が行える温度であれば特に制限はなく、例えば室温程度、好ましくは８０℃程度である。
【００１９】
上記被処理基体としてＨｆＯｘ膜を用いる場合には、処理時の基体温度を５００℃以下に設定し、該ＨｆＯｘ膜のポスト窒化を行うことを特徴とする。基体温度を５００℃以下としたのは、この被処理基体の耐熱性を考慮したためである。基体温度の下限は、基体の表面処理(ポスト窒化処理)が行える温度であれば特に制限はなく、例えば室温程度、好ましくは８０℃程度である。
【００２０】
上記被処理基体として、成膜時に有機不純物の混入したＨｆＯｘ膜または成膜時に有機不純物の混入したＴａＮ、ＺｒＮ、ＶＮ、ＴｉＮ及びＷＮから選ばれた窒化金属膜を用いる場合には、処理時の基体温度を４５０℃以下に設定し、該被処理基体中の有機不純物を除去することを特徴とする。基体温度を４５０℃以下としたのは、この被処理基体の耐熱性を考慮したためである。基体温度の下限は、基体中の有機不純物除去が行える温度であれば特に制限はなく、例えば室温程度、好ましくは８０℃程度である。この有機不純物除去の場合には、処理用反応ガスとしてＨ２ガスを用いる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、被処理基体に対して実用的な処理プロセス速度や処理効果を得る事が可能な触媒化学処理装置および触媒化学処理方法を提供する事ができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の触媒化学処理装置およびこの装置を用いた触媒化学処理方法によれば、例えば、この処理装置とは別室構成のＣａｔ−ＣＶＤ室において得られたＣａｔ−ＣＶＤ−ＳｉＮ膜や、ＬＰＣＶＤやプラズマＣＶＤなどの他方式の外部成膜装置によって得られたＳｉＮ膜などの成膜後改質熱処理(ポストアニール)プロセスへの適用が可能となった。
【００２３】
まず、本発明に係る触媒化学処理装置の実施の形態について説明し、その後で本発明と背景技術とを詳細に対比させて本発明についてさらに説明する。
【００２４】
本発明の一実施の形態によれば、図１に示すように、触媒化学処理装置１内には、被処理基体Ｓを支持し、加熱するための基体加熱サセプタ２としての基体ステージが設置され、このサセプタ２に対向して合成石英製の低圧水銀灯(λ＝２５３７Å、〜５ｅＶ：λ＝１８４９Å、〜６ｅＶ)等の光源３が処理装置１外に配設されている。この光源３は、被処理基体Ｓに吸収される波長の光を放射できるものである。処理装置１の上部には、光源３との間に、光源から放射される光を処理装置内へ入射するための入射窓４(合成石英製)が設けられており、そして光源の収納容器自体が、光源からの光を反射する材料から構成されて反射板５としての機能を有していても、また、容器内壁にそのような材料からなる反射板を設けても良い。光源３から放射される光(例えば、ＵＶ光)は、入射窓４を経て、主輝線放射波長：２５４ｎｍおよび１８５ｎｍのＵＶ光を処理装置１内に照射されるように構成されている。低圧水銀灯の場合、上記放射波長の他に、例えば３１３および３６６ｎｍなどの輝線放射波長のＵＶ光も放射するが、これらの波長も本発明の触媒化学処理に利用できる。
【００２５】
この処理装置１内には、通常１ｍｍ未満の径を有するタングステンなどの高融点金属の細線で構成されている網目またはスダレ状などの形態の触媒体６が、被処理基体Ｓの主面に対して略平行になるように設置されており、この触媒体には、触媒体通電加熱用電源７(ＤＣ定電流源など)が接続されている。
【００２６】
この処理装置１には反応ガス導入口８が設けられており、また、光源３の収納容器にはＮ２等のパージガス導入口９が設けられている。
【００２７】
上記処理装置を用いて本発明の触媒化学処理方法を実施する場合、例えば、反応ガスとしてＮＨ３またはＨ２またはＮＨ３とＨ２との混合ガスを使用し、この反応ガスを処理装置１の側壁に設けた反応ガス導入口８から処理装置内へ導入し、所定の温度に加熱された触媒体６と接触させて分解せしめ、発生する反応高活性なフリーラジカルを、光源から供給されるＵＶ光を吸収して固体光化学的に励起されている状態の被処理基体Ｓの表面に供給し、基体表面の窒化処理(Ｃａｔポスト窒化処理(ポストアニール))または水素処理(Ｃａｔ水素処理)を、５００℃以下の低温、好ましくは室温〜５００℃、より好ましくは８０〜５００℃にて、ＵＶ光照射下で行なう。ＵＶ光は通常触媒体越しに被処理基体に照射される。
【００２８】
本発明に係わる触媒化学処理装置の別の実施の形態を図２に示す。図２において、図１の触媒化学処理装置と同じ構成要素については同じ参照符号を付け、詳細な説明は省略する。図２に示す処理装置１は、通電加熱中の触媒体６にバイアス電圧を印加するための触媒体電位設定用電源(ＤＣ電源など)１０を備えている。図２では、対接地で正電位を印加した場合の例を示すものであるが、触媒体に接地に対して負の電位を印加するように構成しても良い。被処理基体ＳにＵＶ光が照射される際に同時に触媒体６にもＵＶ光が照射されるので、触媒体から熱電子や光電子が放出されるが、このような正または負のバイアス電位を触媒体に印加することにより、その放出を制御することができ、処理装置内で意図せぬ放電発生が起こるのを防止する事ができる。
【００２９】
次に、本発明と背景技術との関連について説明する。
【００３０】
上記背景技術の項で述べたように、一般に、Ｃａｔ−ＣＶＤに限らずＣＶＤ法にて成膜した薄膜中には原料ガス分子中の軽元素、例えばＳｉＮ成膜の原料ガスとしてＳｉＨ４、ＮＨ３を使用する場合には、Ｈ元素が相当量混入／含有されていて膜物性やこの膜を使用するデバイスの特性に少なからぬ影響を与える。とりわけ、４００℃程度以下の低基板温度、かつ安定なプラズマを発生させるために数Ｔｏｒｒ程度と比較的高い圧力で成膜するのが一般的なプラズマＣＶＤ−ＳｉＮ膜では、この傾向が強く、原子数濃度で１パーセント以上にも及ぶＨが含有される事もある。この混入Ｈについては、適当な温度でのポストアニールによってＳｉＮ膜中での結合を分解せしめて膜外に放出することが必要であるため、成膜条件だけでなくポストアニールの実施とその処理条件も膜物性の制御には重要である。
【００３１】
ポストアニールによるＳｉＮ膜中Ｈ量の制御がデバイス特性向上に非常に大きな効果を生む最近の重要な例として、Ｓｉ−ＬＳＩにおける６５ｎｍノード以降対応の「歪みＳｉトランジスタ」形成用ＳｉＮライナ層がある。これは、トランジスタ直上でこれを全面被覆するライナ層の発生応力を増大させる事で直下の基板(チャネル)Ｓｉ結晶に格子歪みを発生させチャネル移動度を向上させるプロセスの鍵となるライナＳｉＮ層に、ポストアニールによって膜中Ｈ量を低減させ応力増大させた膜、典型的にはプラズマＣＶＤ−ＳｉＮ膜を使用するものである。
【００３２】
このプロセスにおいては、所定の応力発生を得るために ポストアニール温度をある程度以上にしてライナＳｉＮ層中Ｈの結合解離／放出を促進する必要があるが、一方で、この温度が高すぎると下層トランジスタが熱的に損傷して特性が損なわれるという問題がある。そこで、下層トランジスタの特性が劣化しない５００℃程度以下の低温、好ましくは室温〜５００℃、より好ましくは８０〜５００℃でも混入Ｈの放出効果が十分得られ、所定の応力を発生させられる１つの手法として ポストアニール中の基板へのＵＶ照射が採用される場合がある。
【００３３】
ＳｉＮの光学的バンドギャップエネルギーは〜４．９ｅＶであるが、これよりも大きなエネルギーを持つ波長(〜＜２５４ｎｍ)のＵＶ光を照射すると、ＳｉＮ膜はこれを吸収して光化学的に励起され、膜を構成する各原子の結合力が低下した状態になる。ＳｉＮ膜中の代表的な化学結合であるＳｉ−Ｎ結合のほかに、混入Ｈが関わる付随的な結合であるＳｉ−Ｈ結合、Ｎ−Ｈ結合も不安定な状態になり、元来、結合エネルギーが小さいこれらの結合は低いポストアニール温度の時でも解離してＨが放出される様になるのである。
【００３４】
しかしながら、ここで、ＵＶ照射によってポストアニール温度の低温化が実現されても問題はまだ残るのである。ポストアニールによって放出させられる前の混入Ｈは上述の様にＳｉ−Ｈ結合、Ｎ−Ｈ結合などを形成しながら膜中に存在しているが、一面ではこの状態は膜中のＳｉやＮの未結合手(ダングリングボンド)をＨによって終端／不活性化、ひいては絶縁体としてのＳｉＮ膜の特性確保に寄与している事と等価である。したがって、Ｈ放出後に残されたＳｉやＮの未結合手(ダングリングボンド)を新たに再構成、すなわち補完的なＮやＳｉと再結合させないとＳｉＮ膜の絶縁体としての特性が劣化する事になるが、ポストアニール温度を低下させた場合にはこの再構成過程の進行が不十分になり易いという問題がある。
【００３５】
本発明は、従来法における上記二律背反的な問題を解決するためにもなされたものである。本発明による構成を有する触媒化学処理装置によれば、ＵＶ光照射によって固体光化学的に励起／活性化されているＳｉＮ膜に、同時に、ＮＨ３が触媒体で接触分解された高活性な窒化性フリーラジカルが気相から供給されるため、上記の混入Ｈが放出された後に発生するＳｉやＮの未結合手の不活性化や安定化のための再構成が、低いポストアニール温度下でも促進され、アニール後の特性劣化を効果的に防止できる。
【００３６】
上記のような状態は、従来から知られている、ＮＨ３が触媒体で接触分解されて得られた窒化性フリーラジカルによる基体(薄膜)窒化の効果を、被処理基体(薄膜)にＵＶ光を照射して励起し、固体光化学的に活性化させる事で促進している事になる。
【００３７】
上記では、プラズマＣＶＤ−ＳｉＮ膜の様に、特にＨ含有量が多くなりやすいＳｉＮ膜からのＨ除去時の特性安定化ポスト窒化への効果を例として説明したが、処理対象となるＳｉＮ膜は、Ｃａｔ−ＣＶＤ−ＳｉＮや高温のＬＰＣＶＤ−ＳｉＮの様に、Ｈ含有量がプラズマＣＶＤ−ＳｉＮより少なくなり易い、あるいはほとんど全く含有しない事が経験的に知られているＳｉＮ膜であっても良い。また、Ｈ除去を目的とする時のみならず、成膜直後(as-depo.時)にＳｉ過剰な組成になってしまったＳｉＮ膜の化学量論組成化のための「ポスト窒化」を目的とする場合においても有効な事はいうまでもない。
【００３８】
Ｓｉ過剰ＳｉＮの化学量論組成化のためには、「ポスト窒化」だけでなく、「過剰Ｓｉの引き抜き」も考えられるが、触媒体により接触分解したＨ２ガスは該過剰Ｓｉを水素化し、気相シリルラジカル(ＳｉＨｎ(１≦ｎ≦４))としてＳｉＮ膜外に放出させる「過剰Ｓｉ引き抜き」を発生させる作用が強い事が知られている。
【００３９】
したがって、上記のＳｉ過剰ＳｉＮの化学量論組成化の目的には、原料ガスとしてＮＨ３だけでなくＨ２、またはＮＨ３とＨ２との混合ガスを使用するプロセスでも良い。
【００４０】
更に、本発明の装置構成による処理対象となる材料は、上述の脱水素やポスト窒化されるＳｉＮ膜に限ったものではなく、照射ＵＶ光を吸収する光学的バンドギャップエネルギーを有するものであれば特に限定しない。例えば、デバイス製造プロセス上で意義の大きい例として、
【００４１】
(１)高誘電率(Ｈｉｇｈ−ｋ)ゲート誘電体膜としてのＨｆＯｘ膜(光学的バンドギャップエネルギー：５．８ｅＶ)などのポスト窒化や、
【００４２】
(２)ＭＯＣＶＤ(Metal Organic CVD)やＭＯＡＬＤ(Metal Organic Atomic Layer Deposition)によって成膜される事でａｓ−ｄｅｐｏ．膜中にＣｎＨｘ(有機物)が残留しやすいＨｆＯｘ、ＴａＮｘなどからのＣｎＨｘ(有機物)除去、すなわち、触媒体により接触分解されたＨ２による膜中有機物除去などがある。
【００４３】
尚、これまで述べてきた触媒体では、通常、タングステンなどの様な高融点金属を１７００〜２０００℃程度の高温に加熱した状態で反応ガスの接触分解(触媒分解)を行なう事が多い。この時の触媒体からは、同時に相当量の熱電子が放出されている事がすでに判明している。
【００４４】
本発明による装置構成では、真空準位付近にまで熱励起されている内部電子が多い状態の触媒体にＵＶ光が照射されるため、実効的な光電子放出の障壁高さが大幅に低下していると推察される。このため大量の光電子放出が重畳されるため触媒化学処理装置内で意図せぬ放電が発生する事がある。
【００４５】
このような放電を防止して荷電粒子の関与しない純粋なラジカルプロセスにする事を目的として、触媒体に対接地で適当な極性、通常は正のバイアス電位を印加しても良い。
【００４６】
また、全く逆に、触媒体からの放出光電子および放出熱電子を増加／加速する負電位を印加して放電発生を助長/促進させプラズマアシストプロセス化しても良い。
【００４７】
従来の生産用装置では、ＵＶ光を利用する処理装置を成膜プロセスにも適用する場合、基体上のみならずＵＶ光入射窓上にも成膜(着膜)が発生して、ＵＶ光を吸収する膜種の時にはプロセス進行に伴って入射窓のＵＶ光透過量が減少し、プロセスが自動停止するため生産用装置としては実用的でない。
【００４８】
しかるに、本発明による装置構成においてもＵＶ光を利用しているが、本発明の処理装置は、別室または別装置で成膜された薄膜のポスト窒化やＨ２処理などの非成膜(非着膜)性の処理プロセスに限定して用いる事が好ましい。そのため、上記のようなプロセスの自動停止などの問題は全くなく、実用装置として使用可能である。勿論、ＵＶ光を吸収しない膜種の場合には、成膜プロセスにも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明によれば、被処理基体に対して実用的な処理プロセス速度や処理効果を得る事が可能な触媒化学処理装置および触媒化学処理方法を提供することができるので、本発明は、成膜後に膜の改質熱処理などの必要な技術分野で利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の一実施の形態に係る触媒化学処理装置の構成を模式的に示す構成図。
【図２】本発明の別の実施の形態に係る触媒化学処理装置の構成を模式的に示す構成図。
【符号の説明】
【００５１】
１  触媒化学処理装置                  ２  基体加熱サセプタ
３  光源                              ４  入射窓
５  反射板                            ６  触媒体
７  触媒体通電加熱用電源              ８  反応ガス導入口
９  パージガス導入口                １０  触媒体電位設定用電源
Ｓ  被処理基体
【図１】
2007305845.tif 000003
【図２】
2007305845.tif 000004