(57)【要約】【課題】面内膜厚の均一性を向上する基板処理装置を提供する。【解決手段】基板載置部に載置した基板を処理する処理室と、処理用ガスを前記処理室に供給するガス供給部と、前記処理室内に光を照射するランプと温度検出部と温度検出部信号線と該温度検出部信号線を支持する支持部とを収納するランプ収納部と、前記ランプ収納部と前記処理室を隔離する光透過窓と、前記処理室内の雰囲気を排気するガス排気部とを備え、前記温度検出部と前記光透過窓との間の距離が、前記支持部と前記光透過窓との間の距離よりも短いように半導体製造装置を構成する。【選択図】図４
2012079999.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板載置部に載置した基板を処理する処理室と、
処理用ガスを前記処理室に供給するガス供給部と、
前記処理室内に光を照射するランプと温度検出部と温度検出部信号線と該温度検出部信号線を支持する支持部とを収納するランプ収納部と、
前記ランプ収納部と前記処理室を隔離する光透過窓と、
前記処理室内の雰囲気を排気するガス排気部とを備え、
前記温度検出部と前記光透過窓との間の距離が、前記支持部と前記光透過窓との間の距離よりも短いようにした半導体製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載された半導体製造装置において、
前記温度検出部は、前記光透過窓に接触するように設けられ、
前記支持部は、前記光透過窓と離間して設けられる半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理用ガスを真空紫外光等により励起し基板を処理する基板処理技術に関するものであり、例えば、半導体集積回路（以下、ＩＣという。）が作り込まれる半導体基板（例えば、半導体ウエハ）に、酸化膜等を堆積（デポジション）して成膜等する上で有効な半導体製造装置や基板処理装置、あるいは半導体装置の製造方法や基板処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣの回路を製造する過程では、処理用ガスを用いて、様々な方法で基板表面に成膜している。例えば、材料ガスに真空紫外光を照射して、基板上にシリコン酸化膜を形成する技術が、下記の特許文献１に開示されている。真空紫外光のエネルギーは非常に高く、熱エネルギーを与えることなく材料ガスを励起して分解するので、真空紫外光を用いるプロセスは、常温においても膜形成が可能なＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法として、次世代の半導体プロセスにおいて、高温やプラズマを用いない低温及び低ダメージの有効なプロセスといえる。真空紫外光を用いるプロセスは、例えば、キセノンランプから照射される真空紫外光により、材料ガスの分子間の結合が切断され、基板に吸着し成長するものである。
【０００３】
ところで、常温近辺の低温プロセスにおいては、処理ガスが選択的に低温部分に吸着するので、基板内や基板間の膜厚均一性を向上させるには、温度センサ等により処理室内の温度をある一定の温度域に制御することが必要となる。
【０００４】
本発明の背景技術を、比較例を用いて説明する。図６は、比較例に係る処理室３０１とランプ収納部としてのランプ室６０を、側面から見た断面図である。図６に示すように、処理室３０１とランプ室６０が、光透過窓３０８で隔離されて設けられている。ランプ室６０の天井には、真空紫外光を発光する複数のランプ３０７が並列に設けられている。図６では、ランプ３０７は、紙面に垂直方向に延びる直線状の形状をしたランプ９本から構成される。
【０００５】
光透過窓３０８の上面には、熱電対である温度測定具（温度センサ）６１が設けられている。温度測定具６１は、温度測定具６１の先端の温度検出部６１ａと信号線６１ｂから構成される。温度検出部６１ａは、光透過窓３０８の中心部付近に接触して設けられている。信号線６１ｂは、光透過窓３０８の上面に沿って這うように配置され、処理室側壁３１２を貫通して制御部（不図示）に接続されている。温度測定具６１は、ウエハ２００に対するランプ３０７からの直射光を遮る遮光物となるので照度低下の原因となる。このため、ウエハ２００へ照射される真空紫外光の照度が不均一となり、ウエハ２００内の膜厚均一性が低下する。
【０００６】
また、ランプ室６０の天井には複数のランプ３０７が水平方向に並べて設けられているので、光透過窓３０８の中心部は、ランプ３０７の全体からの光を受けることができるが、光透過窓３０８の周辺部は、ランプ３０７の半分からの光しか受けることができない。したがって、光透過窓３０８に照射される光の量は、光透過窓３０８の周辺部よりも中心部の方が多いので、照射される光による発熱量も、光透過窓３０８の周辺部よりも中心部の方が多い。
【０００７】
光透過窓３０８の周辺部の温度が低いと、処理室３０１内の処理ガスが光透過窓３０８の周辺部により多く吸着する。そのため、ウエハ２００の周辺部に供給される処理ガスが少なくなり、ウエハ２００の周辺部に生成される膜厚が低下し、ウエハ２００内の膜厚均一性が低下する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−８７４７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ＣＶＤ法においては、特に基板の面内膜厚（１枚の基板の表面に形成される膜の厚さ）を均一にすることが求められているが、上述した比較例においては、光透過窓の上面に設置された熱電対が真空紫外光を遮るため、基板内の膜厚均一性が低下するという課題がある。また、光透過窓の周辺部の温度が低くなるため、基板周辺部に生成される膜厚が低下し、基板内の膜厚均一性が低下するという課題がある。
本発明は、光励起を用いるＣＶＤ法等で基板上に膜を堆積するにあたり、面内膜厚の均一な成膜を図ることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本明細書において開示される半導体製造装置に関する発明のうち、代表的なものは、次のとおりである。すなわち、
基板載置部に載置した基板を処理する処理室と、
処理用ガスを前記処理室に供給するガス供給部と、
前記処理室内に光を照射するランプと温度検出部と温度検出部信号線と該温度検出部信号線を支持する支持部とを収納するランプ収納部と、
前記ランプ収納部と前記処理室を隔離する光透過窓と、
前記処理室内の雰囲気を排気するガス排気部とを備え、
前記温度検出部と前記光透過窓との間の距離が、前記支持部と前記光透過窓との間の距離よりも短いようにした半導体製造装置。
【発明の効果】
【００１１】
上記のように半導体製造装置を構成すると、温度検出部信号線の支持部が光透過窓から離間して設けられることで基板に対する光の回り込み量が増え、照度低下を抑えつつ、光透過窓の温度を計測することができるので、面内膜厚均一性を向上した膜を基板上に形成することができる。
【００１２】
また、本明細書において開示される半導体装置の製造方法に関する発明のうち、代表的なものは、次のとおりである。すなわち、
基板載置部に載置した基板を処理する処理室と、
処理用ガスを前記処理室に供給するガス供給部と、
前記処理室内に光を照射するランプと温度検出部と温度検出部信号線と該温度検出部信号線を支持する支持部とを収納するランプ収納部と、
前記ランプ収納部と前記処理室を隔離する光透過窓と、
前記光透過窓を加熱する加熱部と、
前記処理室内の雰囲気を排気するガス排気部とを備え、
前記温度検出部と前記光透過窓との間の距離が、前記支持部と前記光透過窓との間の距離よりも短い半導体製造装置を用いた半導体製造方法であって、
前記処理室に基板を搬入する工程と、
前記処理室に処理ガスを供給し、前記ランプから前記処理ガスに光を照射する工程と、
前記温度検出部で検出された温度情報に基づき、前記加熱部を制御する工程と、
を備える半導体装置の製造方法。
このようにすると、温度検出部信号線の支持部が光透過窓から離間して設けられることで光の回り込み量が増えるので照度低下を抑えることができ、また、光透過窓の温度を計測して光透過窓の温度を制御することができるので、面内膜厚均一性の向上した膜を基板上に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る基板処理装置を、側面から見た断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る基板載置部を、側面から見た断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る処理室における、ガスの供給と排気の様子を示す図である。
【図４】本発明の第１実施例に係るランプ収納部を、側面から見た断面図である。
【図５】本発明の第２実施例に係るランプ収納部を、側面から見た断面図である。
【図６】比較例に係るランプ収納部を、側面から見た断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施形態に係る基板処理装置について、図１と図３を用いて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る基板処理装置を、側面から見た断面図である。図３は、本発明の実施形態に係る処理室における、ガスの供給と排気の様子を示す図である。
【００１５】
図１において、３００は基板処理装置であり、基板を処理する処理室３０１や後述するランプ室６０を含み、チャンバ上壁３０６、基板載置部３１１、チャンバ側壁３１２、チャンバ底壁３１３等から構成されている。
３０２は、ウエハ２００（基板）上におけるガスの流れを制御するガス流れ制御リング３０２である。
【００１６】
３０３は、処理室３０１内に処理用ガスを供給するガス供給孔であり、図３に示すように、半リング状に複数並べて設けられる。図３は、ガス供給孔３０３が６つの例である。３０３a〜３０３ｆは、各ガス供給孔を表す。
ガス供給孔３０３は、処理用ガスを一時的に格納するバッファ空間としての、供給ガス用バッファ室３０９に隣接する。供給ガス用バッファ室３０９は、図３に示すように、チャンバ側壁３１２内部で半リング状の通路を形成している。図１に示すように、供給ガス用バッファ室３０９には、ガス導入管３２４が接続されている。ガス導入管３２４は、第１ガス供給管３１９を介して材料ガスである第１ガス供給源３１６に接続され、また第２ガス供給管３２３を介して、不活性ガスを供給する第２ガス供給源３２０に接続される。供給ガス用バッファ室３０９を介して、ガス供給孔３０３から処理用ガス（材料ガスと不活性ガスの混合ガス）を供給するので、基板上に均一に処理用ガスを供給することが可能となる。
【００１７】
第１ガス供給管３１９には、第１ガス供給源３１６から供給ガス用バッファ室３０９に向かって、ガス流量を制御するマスフローコントローラ（ＭＦＣ）３１７、開閉バルブ３１８が配設されている。第１ガス供給管３１９、第１ガス供給源３１６、マスフローコントローラ３１７、開閉バルブ３１８を第１のガス供給部と呼ぶ。
また、第２ガス供給管３２３には、第２ガス供給源３２０から供給ガス用バッファ室３０９に向かって、ガス流量を制御するマスフローコントローラ（ＭＦＣ）３２１、開閉バルブ３２２が配設されている。第２ガス供給管３２３、第２ガス供給源３２０、マスフローコントローラ３２１、開閉バルブ３２２を第２のガス供給部と呼ぶ。
更には、第１のガス供給部、第２のガス供給部、ガス導入管３２４をまとめて、ガス供給部と呼ぶ。
【００１８】
３０４は、処理室３０１内から処理用ガスを排気するガス排気孔であり、図３に示すように、半リング状に複数並べて設けられる。図３は、ガス排気孔３０４が６つの例である。３０４a〜３０４ｆは、各ガス排気孔を表す。
排気孔３０４は、バッファ空間としての排気バッファ室３１０と接続されている。図３に示すように、排気バッファ室３１０は、チャンバ側壁３１２の内部に、半リング状の通路を形成するものである。
排気バッファ室３１０には、ガス排気管３２５が接続されている。ガス排気管３２５には、真空ポンプ３２７及びＡＰＣ（Auto  Pressure  Controller）バルブ３２６が接続されている。真空ポンプ３２７は、処理室内の雰囲気を排気する。ＡＰＣバルブ３２６は、排気流量を調整して、処理室内の圧力を調整する。
ガス排気管３２５、真空ポンプ、ＡＰＣバルブ３２６をガス排気部と呼ぶ。
【００１９】
図３に示すように、ガス供給部の供給孔３０３とガス排気部の排気孔３０４は、基板載置部３１１の基板載置面の周囲において、向かい合うよう構成される。すなわち、それぞれのガス供給孔３０３a〜３０３ｆと、それぞれのガス排気孔３０４a〜３０４ｆが、向かい合うように構成されている。例えば、図３において、供給孔３０３aと排気孔３０４aが向かい合うよう構成され、供給孔３０３ｆと排気孔３０４ｆが向かい合うよう構成される。このようにすると、基板表面に均一にガスを供給することができる。
【００２０】
また、基板載置面は、ガス供給部の供給孔３０３の一端（３０３a）と、それに対向するガス排気部の排気孔３０４の一端（３０４a）を結ぶ線と、前記ガス供給部の供給孔の他端（３０３ｆ）とそれに対向する前記排気孔の他端（３０４ｆ）を結ぶ線の間に、納まるように構成される。このようにすると、基板上に確実にガス流を形成することができる。
【００２１】
３０５は、ウエハ２００（基板）を処理室３０１へ搬入、あるいは処理室３０１から搬出する基板搬入／搬出口である。ウエハ２００を搬入／搬出する際、基板載置部支持機構３１４が下降し、基板載置部３１１の基板載置面と基板搬入出口３０５が同程度の高さとなる。ウエハ２００を処理室へ搬入するときは、ウエハ移載機（不図示）によって、基板載置部３１１の基板載置面にウエハ２００が載置される。ウエハ２００を処理室から搬出するときは、逆に、ウエハ移載機（不図示）によって、基板載置部３１１の基板載置面から、ウエハ２００がピックアップされる。
【００２２】
３０７は、波長２００ｎｍ以下の真空紫外光（Vacuum Ultra Violet Light）を照射するランプであり、チャンバ上壁（ランプ収納部上壁）３０６に固着され、ウエハ２００の処理面と対向する面に設けられている。３０８は、ランプ３０７から照射される真空紫外光を透過する石英製の光透過窓である。光透過窓３０８は、ランプ３０７と処理室３０１の間にあり、真空紫外光を透過するとともに、処理室３０１の雰囲気をランプ３０７に晒さないための仕切りでもある。
ランプ３０７、光透過窓３０８を処理用ガスを励起、分解する励起部と呼ぶ。
【００２３】
３１１は、ウエハ２００（基板）を載置する基板載置部であり、基板の処理面がランプ３０７と対向するように基板が載置される。３１４は、基板載置部３１１を支持する基板載置部支持機構である。３１５は、ベローズ（Bellows）であり、蛇腹を有する伸縮可能な気密封止部である。
基板載置部支持機構３１４が昇降することにより、基板載置部３１１が昇降する。図１では、基板載置部３１１は上昇した状態である。基板処理時は、図１に示すように、基板載置部３１１を所定の位置に上昇させ、基板を処理する。
【００２４】
ランプ３０７と基板載置部３１１との距離は、基板処理（プロセス）の種類ごとに変更することが好ましい。
以下に、その理由を説明する。
ランプ３０７から照射されるエネルギー（本例では真空紫外光）量は、供給されるガスとランプ３０７との距離に応じて変わることが見出されている。即ち、ランプ３０７から遠い箇所は照射エネルギーが少なく、ランプ３０７から近い箇所は照射エネルギーが多い。
従って、処理用ガスへの照射エネルギー量を多く求めているプロセス、即ちガスのエネルギーレベルを高くすることが求められているプロセスにおいては、ランプ３０７から近い位置に、基板載置部３１１を上昇させることが良い。逆に、照射エネルギー量を少なく求めているプロセス、即ちガスのエネルギーレベルを低くすることが求められているプロセスにおいては、ランプ３０７から遠い（離れた）位置に、基板載置部３１１を上昇し、基板処理するのがよい。
このように、基板処理時における基板載置部支持機構３１４の高さ位置を変えることで、様々なプロセスに対応することが可能となる。
【００２５】
次に、図４を用いて、本発明の第１実施例に係るランプ収納部を説明する。図４は、本発明の第１実施例に係るランプ収納部としてのランプ室６０を側面から見た断面図である。図４に示すように、処理室３０１とランプ室６０が、光透過窓３０８で隔離されて設けられている。ランプ室６０の天井には、真空紫外光を発光する複数のランプ３０７が並列に設けられている。ランプ３０７は、本例では、紙面に垂直方向に延びる直線状の形状をしたランプ９本から構成されるが、円形のランプを用いることもできる。
【００２６】
光透過窓３０８の上面には、温度測定具（温度センサ）６１が設けられている。温度測定具６１は、本例では熱電対であり、温度測定具６１の先端の温度検出部６１ａと温度検出部６１ａに接続される信号線６１ｂから構成される。
信号線６１ｂは、後述する中空の支持部６２を貫通して支持部６２により支持され、ランプ室の側壁を貫通して制御部１０８へ接続されている。
温度検出部６１ａは、光透過窓３０８の上面に接触して、光透過窓３０８の中心から少しずらせた中心部付近に配置されている。中心から少しずらせて温度検出部６１ａを設置する理由は、中心に設置すると、ウエハ２００を回転させても、常に温度検出部６１ａが真空紫外光を遮り、ウエハ２００中心の膜厚が低下するからである。
【００２７】
支持部６２は、本例では合成石英製の細いパイプ形状であり、その一端がランプ室の側壁に支持され、その他端から信号線６１ｂが曲げられて、温度検出部６１ａが光透過窓３０８に接触している。なお、支持部６２は、金属製とすることも可能である。このように、支持部６２は、一定の剛性を有するので、温度測定具６１を着脱しても、温度検出部６１ａの位置がずれることを抑制でき、再現性よく温度測定することができる。また、支持部６２が合成石英製であるので、ある程度真空紫外光を透過し、ウエハ２００へ照射される真空紫外光を遮る度合いが抑制される。
【００２８】
図４に示すように、支持部６２は、光透過窓３０８の上面から離れている。したがって、温度検出部６１ａと光透過窓３０８との間の距離は、支持部６２と光透過窓３０８との間の距離よりも短い。つまり、支持部６２とウエハ２００との間の距離は、温度検出部６１ａとウエハ２００との間の距離よりも長い。
温度測定具６１と支持部６２は、ウエハ２００に対するランプ３０７からの直射光を遮る遮光物となるので照度低下の原因となるが、ウエハ２００に対して遮光物の位置が遠いと、ウエハ２００に光が回り込むので、照度低下の影響が少なくなる。支持部６２は、ウエハ２００に対して温度検出部６１ａよりも遠いので、光の回り込みにより、支持部６２による照度低下の影響を少なくすることができる。したがって、ウエハ２００へ照射される真空紫外光が不均一となることを抑制でき、ウエハ２００内の膜厚均一性低下を抑制できる。
【００２９】
また、図４に示すように、ランプ室６０の天井には複数のランプ３０７が水平方向に並べて設けられているので、光透過窓３０８の中心部は、ランプ３０７の全体からの光を受けることができるが、光透過窓３０８の周縁部は、ランプ３０７の半分からの光しか受けることができない。したがって、光透過窓３０８に照射される光の量は、光透過窓３０８の周縁部よりも中心部の方が多いので、照射される光による発熱量も、光透過窓３０８の周縁部よりも中心部の方が多い。
【００３０】
本発明が適用されるような１００℃以下の低温プロセスにおいては、処理ガスが選択的に低温部分に吸着するので、光透過窓３０８の周縁部の温度が低いと、処理室３０１内の処理ガスが光透過窓３０８の周縁部により多く吸着する。そのため、ウエハ２００の周縁部に供給される処理ガスが少なくなり、更には、光透過窓３０８の周縁部に形成された膜によって、照射される光のエネルギが減衰され、生成される膜の膜厚も低下する。
【００３１】
そこで、光透過窓３０８の周縁部の温度を上げるため、光透過窓３０８の外周部には、該外周部に沿って円周状に、光透過窓３０８を所定の温度に加熱する加熱部６３が設けられている。加熱部６３は、本例では、光透過窓３０８の外周とランプ室の側壁との間に設置された面状ヒータ、又は金属シース（パイプ）ヒータである。加熱部６３は、制御部１０８に電気的に接続されており、制御部１０８が、温度検出部６１により測定した温度情報に基づいて、光透過窓３０８の温度が全体に亘って均一となるように、あるいは、光透過窓３０８の温度が所定の温度となるように、加熱部６３の加熱度合いを制御する。
【００３２】
このように第１実施例では、温度測定具６１により光透過窓３０８の温度を測定し、該測定した温度情報に基づいて、制御部１０８が、光透過窓３０８が所定の温度となるよう、あるいは、光透過窓３０８の中心部の温度と周辺部の温度の差が所定の範囲内になるように、加熱部６３の加熱度合いを制御するものである。加熱部６３の加熱度合いは、例えば、予め、温度検出部６１ａの配置された場所の温度と光透過窓３０８の中心部の温度と周辺部の温度を、複数の温度に対して実測しておき、該実測結果に基づいて加熱度合いを制御することができる。
【００３３】
なお、上述の第１実施例において、温度検出部６１ａを光透過窓３０８の中心部付近に配置したが、光透過窓３０８の周辺部に配置することや、中心部と周辺部の中間位置などに配置することもできる。この場合も、例えば、予め、温度検出部６１ａの配置された場所の温度と光透過窓３０８の中心部の温度と周辺部の温度とを、複数の温度に対して実測しておき、該実測結果に基づいて加熱度合いを制御することができる。
【００３４】
次に、図５を用いて、本発明の第２実施例に係るランプ収納部を説明する。図５は、本発明の第２実施例に係るランプ収納部を側面から見た断面図である。第２実施例においては、図５に示すように、光透過窓３０８の上面には、第１実施例の構成に加え、温度測定具７１と支持部７２が設置されている。温度測定具７１と支持部７２以外は、図４の第１実施例と同じなので、説明を省略する。
温度測定具７１は、本例では熱電対であり、温度測定具７１の先端の温度検出部７１ａと温度検出部７１ａに接続される信号線７１ｂから構成される。
信号線７１ｂは、後述する中空の支持部７２を貫通して支持部７２により支持され、ランプ室の側壁を貫通して制御部１０８へ接続されている。
温度検出部７１ａは、光透過窓３０８の上面に接触して、光透過窓３０８の周辺部に配置されている。
【００３５】
支持部７２は、本例では合成石英製の細いパイプ形状であり、その一端がランプ室の側壁に支持され、その他端から信号線７１ｂが曲げられて、温度検出部７１ａが光透過窓３０８に接触している。なお、支持部７２は、金属製とすることも可能である。このように、支持部７２は、一定の剛性を有するので、温度測定具７１を着脱しても、温度検出部７１ａの位置がずれることを抑制でき、再現性よく温度測定することができる。また、支持部７２が合成石英製であるので、ある程度真空紫外光を透過し、ウエハ２００へ照射される真空紫外光を遮る度合いが抑制される。
【００３６】
図５に示すように、支持部７２は、光透過窓３０８の上面から離れている。したがって、第１実施例の支持部６２と同様に、支持部７２は、ウエハ２００に対して温度検出部７１ａよりも遠いので、光の回り込みにより、支持部７２による照度低下の影響を少なくすることができる。
図５に示すように、第２実施例においては、温度測定具７１と支持部７２は、それぞれ温度測定具６１と支持部６２と重ならない位置に設置される。温度検出部と支持部は、第１の温度検出部６１ａと第１の支持部６２、及び第２の温度検出部７１ａと第２の支持部７２を有し、第１の温度検出部６１ａの水平方向の位置は、第２の温度検出部７１ａの水平方向の位置よりも、基板中心の水平方向の位置に近く、第２の温度検出部７１ａの水平方向の位置は、複数のランプ３０７の内、最も外側に設けられたランプ３０７の水平方向の位置に設けられている。
【００３７】
このように第２実施例では、温度測定具６１により光透過窓３０８の中心部付近の温度を測定し、温度測定具７１により光透過窓３０８の周縁部の温度を測定し、該測定した温度情報に基づいて、制御部１０８が、光透過窓３０８が所定の温度となるよう、あるいは、光透過窓３０８の中心部の温度と周辺部の温度の差が所定の範囲内になるように、加熱部６３の加熱度合いを制御するものである。
【００３８】
続いて、図２および図３を用いて、基板載置部３１１及びその周辺の構造について説明する。図２は、本発明の実施形態に係る処理室に用いる基板載置部を、側面から見た断面図である。図３は、本発明の実施形態に係る処理室における、ガスの供給と排気の様子を示す図である。
【００３９】
基板載置部３１１は、図３に示すように、上面から見た形が円形であり、アルミ製である。また、図２に示すように、基板載置部３１１の円周端部（円周部分の端部）４０６には、凹部（ザグリ）が設けられている。該凹部に、ガス流れ制御リング３０２の内周端部（内周部分の端部）が、上方からはめ込まれる構造となっている。ガス流れ制御リング３０２は、アルミ製である。
ガス流れ制御リング３０２は、基板載置部支持機構３１４が下降した位置にある場合、ガス排気孔３０４上に載置されて待機している。基板載置部支持機構３１４が基板処理時の位置まで上昇する過程において、円周端部４０６のザグリに、ガス流れ制御リング３０２の内周端がはめ込まれ、基板載置部支持機構３１４とガス流れ制御リング３０２が共に上昇する。
基板載置部支持機構３１４が所定位置まで上昇した後、ガス流れ制御リング３０２は、ガス排気孔３０４の上方に、ガス排気孔３０４と所定の間隔を空けた状態で停止する。このとき、ガス流れ制御リング３０２の外周端（外周部分の端部）は、供給用ガスバッファ室３０９の壁と所定の距離を開けるようになっている。
【００４０】
なお、基板処理時において、ガス流れ制御リング３０２の表面の高さと、ウエハ２００の表面の高さは、同じであることが好ましい。このようにすると、ガス流れ制御リング３０２付近のガスの流速が、基板中央部のガスの流速と同じになる。つまり、基板の周縁部と中央部のガスの流速が同じになる。したがって、基板面内の成膜速度が同じになり、膜厚の均一性が向上する。
【００４１】
ガス供給孔３０３から供給されたガスは、ウエハ２００上に晒された後、ガス流れ制御リング３０２の表面から、供給用バッファ室３０９とガス流れ制御リング３０２の間の空間を経由して、ガス流れ制御リング３０２の裏面に位置されている排気孔３０４から排気される。
ガス流れ制御リング３０２によって、処理用ガスは、ウエハ２００の外周端から基板載置部支持機構３１４側に流入することが妨げられ、ウエハ２００の外周端から水平方向に流れ、排気される。したがって、ガス流れ制御リング３０２が無い場合に比べ、ガス排気を均一にすることが可能となるので、基板表面を均一に処理することが可能となる。また、ガス流れ制御リング３０２によって、処理用ガスを無駄に消費することが抑制でき、ガス流れの再現性も向上する。
また、ガス流れ制御リング３０２を設けることにより、基板載置部３１１の高さを変えても、ガス流れを均一にすることができる。このため、種々の異なるプロセスに対応するため、基板載置部３１１の高さを変えても、ガス流れを均一にすることができ、異なるプロセスへの対応が容易となる。
【００４２】
続いて、本実施形態の処理室を使用する基板処理の動作を説明する。尚、以下の各構成部の動作は、制御部１０８によって制御されるものである。
【００４３】
まず、基板載置部３１１が基板搬入出口３０５と同程度の高さとなるよう、基板載置部支持機構３１４が昇降され、位置調整される。
次に、ウエハ２００（基板）が処理室へ搬入され、基板載置部３１１の基板載置面に、ウエハ２００が載置される。
【００４４】
基板載置部３１１の基板載置面にウエハ２００が載置された後、基板載置部３１１が、所定の位置まで上昇する。この上昇途中で、サセプタ円周端部４０６の凹部（ザグリ）に、ガス流れ制御リング３０２の内周端がはめ込まれ、基板載置部３１１とガス流れ制御リング３０２が共に上昇する。
【００４５】
基板載置部３１１が所定の高さまで上昇し、水平回転を開始した後、ガス供給部から材料ガスを供給する。材料ガス供給時、第１のガス供給部から材料ガスを供給すると共に、第２のガス供給部から不活性ガス等のキャリアガスを供給しても良い。
材料ガスを供給しながら、ガス排気部からガスを排気することにより、処理室内が所定の圧力に維持される。このとき、供給されたガスは、ウエハ２００表面から、ガス流れ制御リング３０２表面を通り、排気孔３０４を経由して排気される。
材料ガスの供給開始と共に、ランプ３０７から真空紫外光を照射する。これにより励起、分解されたガスは、ウエハ２００上に吸着され、成膜処理が行われる。成膜処理の間、温度検出部は窓の温度を検出する。検出された温度に応じて、加熱部６３の加熱度合いを制御する。基板載置部３１１を回転させながら、供給孔３０３から排気孔３０４へガス流を形成することにより、膜厚の均一性を向上できる。
【００４６】
所望の基板処理が終わると、第１のガス供給部は材料ガスの供給を停止し、基板載置部３１１は回転を停止する。第２のガス供給部からは不活性ガスが供給され、それと同時に、ガス排気部は処理室内の雰囲気を排気する。このようにして、処理室内の雰囲気を不活性雰囲気に入れ替える。
処理室内の雰囲気を入れ替えた後、もしくは入れ替えの処理の間、基板載置部支持機構３１４は下降し、基板載置部３１１と基板搬入出口３０５が同程度の高さとなるよう、基板載置部３１１の位置が制御される。基板載置部３１１が下降した後、処理室３０１から、処理済みのウエハ２００が搬出される。
【００４７】
以上説明したように、本発明によれば、基板面内の膜厚均一性を向上することが可能となる。
なお、ガス供給孔３０３は、上記のように、ガス導入管３２４側に、複数、半リング状に並べて、材料を供給しても良いが、それに限るものではなく、基板載置部の全周囲に亘って、複数、リング状に並べるようにしても良い。また、これに伴い、供給ガス用バッファ室３０９は、ガス供給孔３０３と同様に、半リング状ではなく、ガス供給孔３０３と対応する位置に、基板載置部の全周囲に亘って、設ければ良い。
【００４８】
上述の実施例では、基板側面からガスを供給したが、それに限るものではなく、シャワーヘッドを用いて、基板上面からガスを供給してもよい。その場合は、ランプ３０７から照射される真空紫外光を透過させるために、シャワーヘッドを例えば石英製とする。シャワーヘッドに設けられたガス供給孔の影響で、シャワーヘッドを透過する紫外光のエネルギに、場所によるバラツキが生じるものの、シャワーヘッドを用いることにより、基板側面からガスを供給する場合に比べて、基板上に均一にガスを供給することができる。
一方、上述の実施例のように基板側面からガスを供給する場合は、紫外光透過窓と基板の間に障害物がないので、シャワーヘッドからガスを供給する場合に比べ、均一な真空紫外光エネルギを照射することができる。
【００４９】
ガス排気孔３０４は、上記のように、基板載置部３１１の基板載置面を介してガス供給孔３０３と対向する様に、ガス排気管３２５側に半リング状に並べても良いが、それに限るものではなく、基板載置部の全周囲に亘ってリング状に並べても良い。また、ガス排気孔の代わりに、例えばスリットを設けて、スリットから排気するようにしても良い。
【００５０】
本明細書には、少なくとも次の発明が含まれる。すなわち、第１の発明は、
基板載置部に載置した基板を処理する処理室と、
処理用ガスを前記処理室に供給するガス供給部と、
前記処理室内に光を照射するランプと温度検出部と温度検出部信号線と該温度検出部信号線を支持する支持部とを収納するランプ収納部と、
前記ランプ収納部と前記処理室を隔離する光透過窓と、
前記処理室内の雰囲気を排気するガス排気部とを備え、
前記温度検出部と前記光透過窓との間の距離が、前記支持部と前記光透過窓との間の距離よりも短いようにした半導体製造装置。
このようにすると、基板に対する光の回り込み量が増え、照度低下を抑えつつ、温度変動が大きい光透過窓の温度を計測することができる。
【００５１】
第２の発明は、前記第１の発明の半導体製造装置において、
前記温度検出部は、前記光透過窓に接触するように設けられ、
前記支持部は、前記光透過窓と離間して設けられる半導体製造装置。
このようにすると、支持部が基板より遠くに設けられるので、紫外光が基板へより均一に照射され、より均一な膜処理が可能となる。
【００５２】
第３の発明は、前記第１の発明又は前記第２の発明の半導体製造装置において、
前記支持部は、石英で形成されている半導体製造装置。
このようにすると、ある程度の硬度を持つ石英で支持部が形成されるので、温度検出部の位置設定が再現性良くできると共に、石英は光を透過させるので、光の減衰を抑えることができる。
【００５３】
第４の発明は、前記第１の発明ないし第３の発明の半導体製造装置において、
前記ランプ収納部は、複数のランプを有し、
前記温度検出部と前記支持部は、第１の温度検出部と第１の支持部、及び第２の温度検出部と第２の支持部を有し、
前記第１の温度検出部の水平方向の位置は、前記第２の温度検出部の水平方向の位置よりも、基板中心の水平方向の位置に近く、
前記第２の温度検出部は、前記光透過窓の周縁部に設けられる半導体製造装置。
このようにすると、光透過窓の外周付近の温度を計測することが可能となる。
【００５４】
第５の発明は、前記第１の発明ないし前記第４の発明の半導体製造装置において、
前記光透過窓の外周部には、前記光透過窓の外周部に沿って、前記光透過窓を加熱する加熱部が配置され、
前記光透過窓が所定の温度になるよう、前記温度検出部で検出された温度情報に基づき、前記加熱部を制御する制御部をそなえる半導体製造装置。
このようにすると、光透過窓の外周温度と中心温度の差を所定の範囲内とすることが可能となり、基板の面内膜厚を均一にすることが可能となる。
【００５５】
第６の発明は、
基板載置部に載置した基板を処理する処理室と、
処理用ガスを前記処理室に供給するガス供給部と、
前記処理室内に光を照射するランプと温度検出部と温度検出部信号線と該温度検出部信号線を支持する支持部とを収納するランプ収納部と、
前記ランプ収納部と前記処理室を隔離する光透過窓と、
前記光透過窓を加熱する加熱部と、
前記処理室内の雰囲気を排気するガス排気部とを備え、
前記温度検出部と前記光透過窓との間の距離が、前記支持部と前記光透過窓との間の距離よりも短い半導体製造装置を用いた半導体製造方法であって、
前記処理室に基板を搬入する工程と、
前記処理室に処理ガスを供給し、前記ランプから前記処理ガスに光を照射する工程と、
前記温度検出部で検出された温度情報に基づき、前記加熱部を制御する工程と、
を備える半導体装置の製造方法。
このようにすると、温度検出部信号線の支持部が空間に設けられることで光の回り込み量が増えるので照度低下を抑えることができ、また、光透過窓の温度を計測して光透過窓の温度を制御することができるので、面内膜厚均一性を向上することが可能となる。
【符号の説明】
【００５６】
６１・・第１の温度測定具、６１ａ・・第１の温度検出部、６１ｂ・・第１の温度検出部信号線、６２・・第１の支持部、６３・・加熱部、７１・・第２の温度測定具、７１ａ・・第２の温度検出部、７１ｂ・・第２の温度検出部信号線、７２・・第２の支持部、２００・・ウエハ、３００・・基板処理装置、３０１・・処理室、３０２・・ガス流れ制御リング、３０３・・ガス供給孔、３０４・・ガス排気孔、３０５・・基板搬入出口、３０６・・チャンバ上壁、３０７・・ランプ、３０８・・光透過窓、３０９・・供給用バッファ、３１０・・排気用バッファ、３１１・・基板載置部、３１２・・チャンバ側壁、３１３・・チャンバ底壁、３１４・・基板載置部支持機構、３１５・・ベローズ、３１６・・第１ガス供給源、３１７・・ＭＦＣ、３１８・・開閉バルブ、３１９・・第１ガス供給管、３２０・・第２ガス供給源、３２１・・ＭＦＣ、３２２・・バルブ、３２３・・第２ガス供給管、３２４・・ガス導入管、３２５・・ガス排気管、３２６・・ＡＰＣバルブ、３２７・・真空ポンプ、４０６・・サセプタ円周端部。
【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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【図６】
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