(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性材料よりなる筒体状の励起ガス用容器と、
前記励起ガス用容器内へ処理ガスを導入する処理ガス導入手段と、
前記励起ガス用容器の内壁面に沿ってパージガスを流すためのパージガス導入手段と、
前記励起ガス用容器の周囲に設けられて前記処理ガスに前記励起光を照射して前記励起ガスを形成する励起光照射手段と、
を備えたことを特徴とする励起ガス形成装置。
【請求項２】
前記筒体状の励起ガス用容器内には、複数の流通孔が形成された光透過性材料よりなる筒体状の仕切筒が設置されており、前記励起ガス用容器内を、主に処理ガスが流れる励起用空間と主にパージガスが流れるパージ用空間とに同心状に仕切るように構成したことを特徴とする請求項１記載の励起ガス形成装置。
【請求項３】
前記パージ用空間は、前記励起用空間よりも陽圧状態になされていることを特徴とする請求項２記載の励起ガス形成装置。
【請求項４】
前記励起ガス用容器の外側に設けられて前記励起ガス用容器を透過してくる前記励起光の光量を測定する光量センサ部と、この光量センサ部の出力に基づいて前記励起光照射手段の出力を制御する光量制御部とを備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の励起ガス形成装置。
【請求項５】
前記励起光は紫外線であり、前記処理ガスは成膜用ガスであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の励起ガス形成装置。
【請求項６】
真空引き可能になされて内部に処理すべき被処理体を収容する処理容器と、前記処理容器とは別個に設けられて、励起光により処理ガスを励起させて前記処理容器へ供給する励起ガスを形成するための請求項１乃至５のいずれか一項に記載の励起ガス形成装置とを備えたことを特徴とする処理装置。
【請求項７】
前記処理容器と前記励起ガス用容器との連結部には、両容器間を連通または遮断する容器開閉弁が設けられると共に、前記励起ガス用容器側からは必要時に前記処理容器を迂回して排気する迂回流路が延びて形成されることを特徴とする請求項６記載の処理装置。
【請求項８】
前記処理容器内には、前記被処理体を載置するために昇降可能になされた載置台が設けられることを特徴とする請求項６又は７記載の処理装置。
【請求項９】
前記前記処理容器は、前記励起ガス形成装置の励起ガス用容器の下方に配置されており、前記処理容器の天井板は、ガス入口を中心として末広がり状に形成されていることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか一項に記載の処理装置。
【請求項１０】
請求項６乃至９のいずれか一項に記載の処理装置を用いて励起光により処理ガスを励起させて励起ガスを形成し、この励起ガスを、真空引き可能になされた処理容器内へ導入して被処理体に対して所定の処理を施すようにしたことを特徴とする処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、処理装置に係り、特に半導体ウエハ等の表面に例えば光ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）により膜を堆積させるような処理装置、励起ガス形成装置及び処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、半導体デバイスを製造するには、半導体ウエハに成膜処理やパターンエッチング処理を繰り返し行って所望のデバイスを製造するが、中でも成膜技術は半導体デバイスが高密度化及び高集積化するに伴ってその仕様（デザインルール）が年々厳しくなってきており、しかもより薄くて、高い膜質特性が求められている。
このような状況下において、プラズマＣＶＤにより堆積した膜よりも、イオン損傷がなく、且つ良質なアモルファス膜を形成でき、しかも熱ＣＶＤよりも遥かに低温で成膜出来ることから光エネルギーを用いた光ＣＶＤ法が着目されている。
【０００３】
この光ＣＶＤ法を用いた装置は、例えば特開昭６１−１８３９２１号公報や特開平６−２１６０４１号公報等に開示されており、紫外線等を用いて成膜ガスを励起して活性化させ、これにより成膜反応を生ぜしめるようになっている。
この種の光ＣＶＤを行う従来の処理装置の一例を図７を参照して説明する。図７において、真空引き可能になされた処理容器２内には、加熱ヒータ４を内蔵する載置台６が設けられており、この上面に被処理体などの半導体ウエハＷが載置される。この処理容器２の天井部には、例えば石英等よりなる透過窓８が気密に設けられており、この上方に設けた紫外線ランプ１０から放射される紫外線ＵＶを、上記透過窓８を介して処理容器２内へ導入するようになっている。そして、処理容器２内においては、上記載置台６の上方に処理ガス（成膜ガス）を導入するためにリング状になさけた処理ガスリングノズル１２が設けられ、更に、このノズル１２と上記透過窓８との間に例えば不活性ガスを導入するためにリング状になされたパージガスリングノズル１４が設けられている。
【０００４】
そして、処理ガスとして例えばジシラン（Ｓｉ2 Ｈ6 ）を処理容器２内へ導入し、これを紫外線ＵＶにより励起させて活性化し、ウエハ表面にここではアモルファスの良質のポリシリコン膜を堆積させることができる。この場合、ウエハ温度は、熱ＣＶＤよりも遥かに低い、例えば２００〜３００℃程度でも成膜することができ、ウエハ表面に前工程で形成されている各種の薄膜に熱的ダメージを与えることが非常に少ない、といった利点を有する。
また、このようにプロセス温度が低くても、膜が堆積することから、透過窓８の内面側にも膜が堆積し易くなっているので、この部分にはノズル１４からＡｒガス等の不活性ガスを噴射して処理ガスをパージし、透過窓８の内面に光透過率低下の原因となる不要な膜が付着することを防止している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した光ＣＶＤによる処理装置では、次のような問題があった。すなわち、上述のように透過窓８の内面側に不要な膜が付着することを防止するためには、この内面にＡｒガス等の不活性ガスを噴射するが、この噴射は透過窓８の内側全面に亘って行われなければならず、このため使用する不活性ガス（パージガス）量がかなり増大する、といった問題があった。
また、透過窓８は平板状に形成されているが、この処理容器２内は真空であることから耐圧性を持たせるために、透過窓８の板厚を非常に厚くしなればならず、また、板厚が厚いと、その分、石英ガラスによる光吸収が多くなって光照射効率が低下してしまう、という問題もあった。
【０００６】
更には、紫外線ランプ１０は透過窓８に対して、平面的に複数本並列させて設けられるが、この配列態様は限定されてしまい、より光強度を高くする配列がとれなかったり、或いはより放射効率の良好な配列がとれない、といった問題もあった。
以上のような問題点は、ウエハサイズが８インチから例えば１２インチへ大きくなるに従って、一層大きな問題となっており、早期の解決が望まれている。
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、処理容器とは別体に励起ガスを形成する手段を設けることにより、上述した不都合な制約をなくすことができる処理装置、励起ガス形成装置及び処理方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、光透過性材料よりなる筒体状の励起ガス用容器と、前記励起ガス用容器内へ処理ガスを導入する処理ガス導入手段と、前記励起ガス用容器の内壁面に沿ってパージガスを流すためのパージガス導入手段と、前記励起ガス用容器の周囲に設けられて前記処理ガスに前記励起光を照射して前記励起ガスを形成する励起光照射手段と、を備えたことを特徴とする励起ガス形成装置である。
このように、処理容器とは別個に設けた励起ガス形成手段（励起ガス形成装置）にて励起ガスを形成し、これを処理容器内へ導入するようにしているので、処理容器内にて励起ガスを形成することにより課せられていた構造上の制約をなくすことが可能となる。
【０００８】
また、励起ガス用容器を筒体状に成形することから耐圧性が高くなり、その分、その厚さを薄くして励起光の吸収を抑制し、結果的に、光照射効率を高めることが可能となる。
更には、励起ガス用容器の内壁面に光透過率低下の原因となる不要な膜が付着することを防止するために、この内壁面に沿ってパージガスを流してパージガスのカーテンを作るようにしているので、必要とするパージガス量も抑制することが可能となる。
また、励起ガス用容器を筒体状に成形していることから、その全周に励起光照射手段を設けることによりその励起光の強度を向上させることが可能となる。
【０００９】
請求項２に規定するように、前記筒体状の励起ガス用容器内には、複数の流通孔が形成された光透過性材料よりなる筒体状の仕切筒が設置されており、前記励起ガス用容器内を、主に処理ガスが流れる励起用空間と主にパージガスが流れるパージ用空間とに同心状に仕切るように構成する。
これにより、パージガスはパージ用空間を案内されて流れつつ、その流通孔から励起用空間に少しずつ流れ込んで仕切筒の内壁面に沿ってパージガスが流れることから、励起ガス用容器の内壁面は勿論のこと、仕切筒の内壁面にも不要な膜が付着するのを防止することが可能となる。
【００１０】
この場合、例えば請求項３に規定するように、前記パージ用空間は、前記励起用空間よりも陽圧状態になされている。これにより、パージガスをパージ用空間より励起用空間側へ確実に流すことが可能となる。
また、例えば請求項４に規定するように、前記励起ガス用容器の外側に設けられて前記励起ガス用容器を透過してくる励起光の光量を測定する光量センサ部と、この光量センサ部の出力に基づいて前記励起光照射手段の出力を制御する光量制御部とを備える。
これによれば、励起ガス用容器を通過してくる励起光の光量を光量センサ部で検出して光量制御部で励起光照射手段の出力を制御しているので、励起ガスの励起エネルギーを一定に維持することができる。
【００１１】
また、例えば請求項５に規定するように、前記励起光は紫外線であり、前記処理ガスは成膜用ガスである。
請求項６の発明は、真空引き可能になされて内部に処理すべき被処理体を収容する処理容器と、前記処理容器とは別個に設けられて、励起光により処理ガスを励起させて前記処理容器へ供給する励起ガスを形成するための請求項１乃至５のいずれか一項に記載の励起ガス形成装置とを備えたことを特徴とする処理装置である。
また、請求項７に規定するように、前記処理容器と前記励起ガス用容器との連結部には、両容器間を連通または遮断する容器開閉弁が設けられると共に、前記励起ガス用容器側からは必要時に前記処理容器を迂回して排気する迂回流路が延びて形成されるようにしてもよい。
これによれば、特に、励起ガス用容器内をクリーニングする等の必要時には、開閉弁を閉じて励起ガス用容器と処理容器との間を遮断し、そして、励起ガス用容器内に流したクリーニングガスを迂回流路に流通させることにより処理容器を迂回させるようにすれば、励起ガス用容器内を単独でクリーニングすることが可能となる。
【００１２】
また、例えば請求項８に規定するように、前記処理容器内には、前記被処理体を載置するために昇降可能になされた載置台が設けられる。
これによれば、載置台を昇降させることにより励起ガスの濃度分布が最適な高さ位置に被処理体を設置することが可能となる。
【００１３】
また、例えば請求項９に規定するように、前記前記処理容器は、前記励起ガス形成装置の励起ガス用容器の下方に配置されており、前記処理容器の天井板は、ガス入口を中心として末広がり状に形成されている。
これによれば、処理容器内へ導入された励起ガスは末広がり状の天井板に沿って拡散しつつ流れるので、被処理体の面内方向に亘って略均一に励起ガスを分布させることが可能となる。
請求項１０に係る発明は、上記処理装置によって実施される方法発明を規定したものであり、請求項６乃至９のいずれか一項に記載の処理装置を用いて励起光により処理ガスを励起させて励起ガスを形成し、この励起ガスを、真空引き可能になされた処理容器内へ導入して被処理体に対して所定の処理を施すようにしたことを特徴とする処理方法である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る処理装置、励起ガス形成装置及び処理方法の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
図１は本発明に係る処理装置を示す断面構成図、図２は処理容器の内部構造を示す一部破断斜視図、図３は処理容器の全体構造を示す横断面図である。ここでは処理装置として枚葉式の処理装置を例にとって説明する。また、処理としては、ポリシリコン膜を堆積し、そして、クリーニング処理する場合を例にとって説明する。
図示するようにこの処理装置２０は、例えば断面の内部が略円形状になされたアルミニウム製の処理容器２２と、この上方に設けた励起ガス形成装置としての励起ガス形成手段２３とを有している。この処理容器２２内の天井板２４はその中心部にガス入口２６が設けられて、これを中心として末広がりに、例えば円錐形状に形成されており、このガス入口２６から処理空間Ｓに向けて後述するように励起ガスを流入させるようになっている。尚、この励起ガスを導入するためにシャワーヘッド構造を用いてもよい。
【００１５】
また、処理容器２２の側壁２２Ａには、この処理容器２２内に対して被処理体としての半導体ウエハＷを搬入搬出するための搬出入口２８が設けられると共に、この搬出入口２８には、気密に開閉可能になされたゲートバルブ３０が設けられている。また、処理容器２２の側壁２２Ａには温調媒体により温度コントロールされる温調ジャケット３２が設けられる。
そして、この処理容器２２内には、底部２２Ｂを貫通させて、例えば円筒体状の支柱３４が設けられており、この上端部に円板状の載置台３６が固定されている。この載置台３６は、加熱手段として例えば内部に所定のパターン形状に配置された抵抗加熱ヒータ３８を有しており、この外側は焼結された例えばＡｌＮ等よりなるセラミックスにより構成され、上面に被処理体としての半導体ウエハＷを載置し得るようになっている。また、上記抵抗加熱ヒータ３８は上記支柱３４内を配設された給電線（図示せず）に接続されて、電力を制御しつつ供給できるようになっている。この場合、上記ヒータ３８の内部には、図示しない熱電対等の測温体があり、この温度をコントロールしている。この支柱３４の容器底部２２Ｂに対する貫通部には、金属製の蛇腹よりなるベローズ４０が気密に設けられており、処理容器２２内を気密に維持しながらこの載置台３６を昇降可能としている。
【００１６】
上記載置台３６には、この上下方向に貫通して複数のピン孔４２が形成されており、各ピン孔４２には、下端が連結リング４４に共通に連結された例えば石英製の押し上げピン４６が遊嵌状態で収容されている。そして、上記連結リング４４は、作動杵４８に押し上げ可能になされ、この作動杵４８は、容器底部２２Ｂを貫通させて設けられており、図示しないエアシリンダにより上記各押し上げピン４６をウエハＷの受け渡し時に各ピン孔４２の上端から上方へ出没させるようになっている。また、作動杵４８の容器底部２２Ｂの貫通部には、ベローズ５０が介設されており、上記作動杵４８が処理容器２２内の気密性を維持しつつ昇降できるようになっている。
そして、容器底部２２Ｂの周辺部には、真空排気口５２が形成されており、この真空排気口５２には、圧力調整弁５４、排気開閉弁５６及び真空ポンプ５８が順次介設された排気管６０が接続されており、処理容器２２内の雰囲気を真空引きできるようになっている。
【００１７】
一方、上記励起ガス形成手段２３は、筒体状に成形された励起ガス用容器６２と、この容器６２内へ処理ガスを導入する処理ガス導入手段６４と、上記容器６２の内壁面に沿ってパージガスを流すためのパージガス導入手段６６と、上記励起ガス用容器６２の周囲に設けられた励起光照射手段６８とにより、主に構成されている。
具体的には、上記励起ガス用容器６２は、光透過性材料として例えば石英ガラスにより円筒体状に成形されている。そして、この内側には、同じく光透過性材料である石英ガラスにより円筒体状に成形された厚さの薄い仕切筒７０が同心円状に配置されており、この仕切筒７０内の空間を主に処理ガスが流れる励起用空間７２とし、仕切筒７０とこの外側の励起ガス用容器６２との間に形成されるリング状の空間をパージガスが流れるパージ用空間７４としている。
この場合、励起ガス用容器６２は円筒体形状なので、これが平板の場合と比較して耐圧性が高くなるので、その分、容器６２の厚さが薄くなっている。
【００１８】
そして、上記仕切筒７０には、直径が０．２〜数ｍｍ程度の多数の流通孔７６が全面に亘って形成されており、後述するように外側のパージ用空間７４側から励起用空間７２に向けてパージガスが流入し得るようになっている。この励起ガス用容器６２の天井部には、例えばアルミニウム製の天井板７８がＯリング等のシール部材８０を介して気密に取り付けられている。また、励起ガス用容器６２の底部には、例えばアルミニウム製の底板８２がＯリング等のシール部材８４を介して気密に設けられており、しかも、パージ用空間７４の底部は底板８２により封止される共に、励起用空間７２の底部は下方へ屈曲されて開口され、ここにガス出口８４を形成している。そして、このガス出口８４と、この下方に位置する処理容器２２の天井板２４のガス入口２６との間は、長さが短い連結管８６により連結されると共に、この連結管８６には、必要に応じて開閉されることにより、上下の両容器６２、２２間を連通、または遮断する容器開閉弁８８が設けられている。また、この連結管８６と前記排気管６０の排気開閉弁５８の下流側とを連結するようにして、途中にバイパス開閉弁９０を介設した迂回流路９２が設けられており、必要時に励起ガス用容器６２内の雰囲気を、処理容器２２内に流すことなくこれをバイパスさせて排気できるようになっている。
【００１９】
そして、上記処理ガス導入手段６４は、上記天井板７８に設けられて励起用空間７２に臨ませた処理ガスノズル９４を有しており、このノズル９４には、ガス流路９８を介して処理ガスを貯留する処理ガス源９６が接続されている。
この処理ガスとしては、ここでは成膜用ガスである例えばジシラン（Ｓｉ2 Ｈ6 ）が用いられる。そして、このガス流路９８からはクリーニングガスとして、例えばＣｌＦ3 ガスを貯留するクリーニングガス源１００に接続される分岐路１０２が分岐させて設けられる。
また、上記パージガス導入手段６６は、上記パージ用空間７４内の上端に設けた円形リング状のパージガスリングノズル１０４を有しており、このノズル１０４の下面には、その周方向に沿って多数のガス噴射孔１０６が形成されている。このパージガスリングノズル１０４にはガス流路１０８を介してパージガスを貯留するパージガス源１１０が接続されている。このパージガスとしては、ここでは例えばＡｒガスが用いられるが、他に、Ｈｅガス、Ｎ2 ガス、Ｈ2 ガス等を用いることができる。
【００２０】
そして、上記各ガス流路９８、１０８及び分岐路１０２には、それぞれ流れるガス流量を制御するマスフローコントローラのような流量制御器１１２Ａ、１１２Ｂ、１１２Ｃ及び開閉弁１１４Ａ、１１４Ｂ、１１４Ｃがそれぞれ介設される。
また、上記励起光照射手段６８は、ここでは上記励起ガス用容器６２の外周に、この高さ方向に沿って配置された複数、ここでは８本の紫外線ランプ１１６を有しており、この紫外線ランプ１１６は図３にも示すように、励起ガス用容器６２の周方向に沿って略等間隔で配置されており、励起光としてここでは紫外線ＵＶを励起ガス用容器６２の中心部に向けて照射するようになっている。尚、紫外線ランプ１１６は８本に限定されず、必要に応じて増減するようになっている。そして、これらの紫外線ランプ１１６の外側を覆うようにして、例えばステンレス製の円筒体状の反射板１１８が設置されており、各ランプ１１６から放射された紫外線ＵＶをその中心方向に向けて反射させて光利用効率を高めるようになっている。
【００２１】
また、上記紫外線ランプ１１６の設置領域には、容器中心方向に向けて光量センサ部１２０が設けられており、これに対向する側から励起ガス用容器６２（仕切筒７０も含む）を透過してくる励起光である紫外線ＵＶの光量を測定するようになっている。この光量センサ部１２０の検出値は例えばマイクロコンピュータ等よりなる光量制御部１２２へ入力するようになっている。この光量制御部１２２は、検出値に基づいてランプ電源１２４からの出力を最適値になるように制御するようになっている。
尚、ここで上記励起ガス用容器６２及び仕切筒７０の内径はそれぞれ１００ｍｍ程度及び５０ｍｍ程度であり、高さは共に１００〜７００ｍｍ程度である。
【００２２】
次に、以上のように構成された本実施例を用いて行なわれる処理方法について説明する。
ここでは、前述したように半導体ウエハ上にポリシリコン膜を形成し、その後、クリーニング処理する場合を例にとって説明する。まず、未処理の半導体ウエハＷは、図示しない搬送アームに保持されて開状態となったゲートバルブ３０、搬出入口２８を介して処理容器２２内へ搬入され、このウエハＷは、上昇された押し上げピン４６に受け渡された後に、この押し上げピン４６を降下させることにより、ウエハＷを予め所定の温度に維持された載置台３６の上に載置させる。そして、ウエハＷの温度はプロセス温度、例えば２００〜３００℃程度に昇温維持されると共に、処理容器２２内は真空引きされて所定の圧力、例えば１００Ｐａ程度に維持される。
【００２３】
ここで、連通管８６に介設された容器開閉弁８８は開状態になされており、両容器６２、２２は連通されている。そして、この励起ガス形成手段２３にて形成した成膜用ガスの励起ガスは上記連通管８６を介して処理容器２２内の処理空間Ｓへ流下して流れ込み、この励起ガスはここで拡散して分解され、ウエハＷ上にポリシリコン膜が形成されることになる。
ここで上記励起ガス形成手段２３内における励起ガスの形成について詳しく説明する。
【００２４】
まず、処理ガス導入手段６４の処理ガスノズル９４からは、励起用空間７２内へ流量制御されたジシランＳＩを導入し、また、パージガス導入手段６６のパージガスリングノズル１０４からはリング状のパージ用空間７４内へ流量制御されたアルゴンガスＰＡを導入する。この時のそれぞれの流量は、例えばジシランが１００ｓｃｃｍ程度、アルゴンガスが１０００ｓｃｃｍ程度であり、また、この流量はパージ用空間７４が、その内側の励起用空間７２よりも少し陽圧状態となるように設定されている。
これと同時に、励起用照射手段６８の各紫外線ランプ１１６から励起光として紫外線ＵＶを容器中心に向けて照射する。これにより、励起用空間７２を流下してくるジシランは紫外線ＵＶの照射により次第に励起され、且つ活性化される。このような励起され、且つ活性化された成膜用ガスが励起用ガス容器６２の内壁面や仕切筒７０の内壁面と接触すると、そこで容易に不要な膜（ポリシリコン膜）が付着形成されてしまうが、本実施例の場合には、上述のようにパージガスを流しているので、そのような不要な膜が付着することを極力抑制することが可能となる。すなわち、パージガスリングノズル１０４の各ガス噴射孔１０６からここでは下方向に向けてパージガスを噴射して流下させているので、これが励起用ガス容器６２の内壁面に沿って流れ、ここに例えばアルゴンガスのカーテンをあたかも形成しているように作用し、上記励起ガスが励起ガス用容器６２の内壁面に接することを阻止することが可能となる。
【００２５】
更には、上述のようにこのパージ用空間７４は、この内側の励起用空間７２よりも陽圧状態になされているので、パージガスＰＡは仕切筒７０に多数形成した流通孔７６を介して励起用空間７２内側へ流れ込み、そして、この流れ込んだパージガスＰＡは仕切筒７０の内壁面に沿って流下し、上述したと同様にここに例えばアルゴンガスのカーテンをあたかも形成しているように作用し、上記励起ガスが仕切筒７０の内壁面に接することを阻止することが可能となる。
また、仕切筒７０の外周面にも沿ってパージガスが流れているので、ここにも不要な膜が付着しないのは勿論である。
【００２６】
このように、励起ガス用容器６２の内壁面や仕切筒７０の内壁面及び外周面に不要な膜が付着することを略完全に阻止することができるので、励起光の照射効率を高めることができる。
また、処理空間Ｓへ導入された励起ガスは、円錐状の天井板２４の頂点部分に位置するガス入口２６から末広がり状に周辺部に向かって拡散しつつ流下するので、ウエハＷ上において励起ガス濃度の面内均一性を高くすることができる。
ここで、上記パージガスの励起ガスに対するパージ効果についてシミュレーションを行ったので、そのシミュレーション結果について図４を参照して説明する。
【００２７】
図４中において、励起ガス用容器６２と処理容器２２のそれぞれ１／２の断面を示しており、濃度分布中の各数値はパージガスの処理ガスに対する相対的な濃度値を示している。すなわち、パージガス濃度１００％が数値”１”を示している。従って、濃度値が大きい程、その部分におけるパージガスが多く、逆に濃度値が小さい程、その部分における処理ガスが多くなる。この図４から明らかなように、励起ガス用容器６２の内壁面に沿って高い濃度、例えば”１．００”濃度のパージガスが流れているのは勿論のこと、仕切筒７０の内壁面側及び外周面側にも高い濃度、例えば”０．９”濃度のパージガスが流れて、この部分に励起ガスが侵入してくることを効果的に阻止していることが判明した。
【００２８】
これに対して、ウエハＷの上方の処理空間Ｓにおけるパージガスの濃度は”０．１７〜０．３０”程度の非常に狭い範囲であり、換言すれば、励起ガスの濃度値は”０．８３〜０．７０”程度の範囲であることから、励起ガスの濃度の面内均一性を比較的高く維持できることが判明した。この場合、プロセス条件に応じてこの濃度分布も変化するが、この場合には処理容器２２内の載置台３６を昇降させてその高さ位置を調整することにより、ウエハＷを最適な濃度分布の所に位置させることができる。
また、本実施例ではリング状に形成されたパージガスリングノズル１０４からパージガスを流下させて、いわゆるパージガスのカーテンを作るようにしているので、従来装置のように平板状の透過窓８（図７参照）の下面全面にパージガスを平面的に吹き付ける場合と異なり、使用するパージガスの流量を大幅に削減することが可能となり、その分、ランニングコストを減少させることができる。
【００２９】
また、ここではパージ用空間７４の下端を底板８２により封止しているので、この空間７４に導入されたパージガスは最終的に流通孔７６を介して全て励起用空間７２側に流入するので、この点よりも、上記したパージガスのカーテンを確実に形成することができる。
また、励起ガス用容器６２は円筒体状に成形されているので、従来装置のような平板状の透過窓８とは異なってその耐圧性を高くでき、従ってその分、励起ガス用容器６２の厚さを薄くできる。また、容器６２の厚さを薄くできることから、その分、容器６２の石英ガラスによる紫外線ＵＶの吸収量を抑制でき、光利用効率を一層向上させることが可能となる。
また、上述のように励起ガス用容器６２を円筒体状に成形するようにしたことから、必要に応じてより多くの紫外線ランプ１１６をその周囲に配置して容器６２の中心部に向けてその全周方向から紫外線ＵＶを照射することができ、従来装置のように透過窓８を平板状に成形した場合と異なり、より強い紫外線ＵＶを照射することが可能となる。
【００３０】
また、プロセス温度は、前述したように２００〜３００℃程度に設定されるが、処理容器２２の側壁に設けた温調ジャケット３２にチラー等の冷媒を通してこの温度を、上記温度よりも低い温度、例えば１５℃程度に維持しておけば、この側壁に付着する不要な膜を極力抑制することができる。
更に、ウエハＷの処理数枚を重ねて行けば、少しずつであるが上記励起ガス用容器６２の内壁面や仕切筒７０の内外両面に不要な膜が付着することは避けられず、次第に紫外線ＵＶの透過光量は低下させざるを得ない。しかしながら、本実施例では励起ガス用容器６２の外側に光量センサ部１２０を設けてこの光量センサ部１２０により、励起ガス用容器６２をこの直径方向に透過してくる紫外線ＵＶの光量を常時検出しており、そして、この検出値が常時一定となるように光量制御部１２２はランプ電源１２４を制御しているので、常時安定した光量で処理ガスを励起させることができる。
【００３１】
この場合、励起ガス用容器６２内にて不要な膜が付着するに従って、透過光量が低下するので、これを補償するためにランプ電源１２４からの出力パワーが増大するが、ある一定値以上に出力パワーが増大した時には、限界量以上に不要な膜が付着したものとしてこの不要な膜を除去するクリーニング処理を行う。
このクリーニング処理を行う場合には、処理ガス及びパージガスの供給を停止し、代わりにクリーニングガス（ＣｌＦ3 ）を流量制御しつつ流して、特に仕切筒７０の内外表面に付着していた不要な膜であるポリシリコン膜を除去する。
クリーニング処理を行う場合、この励起ガス用容器６２内のみならず、処理容器２２内もクリーニングする場合には、上記したように処理ガスと同様にクリーニングガスを処理ガスノズル９４から励起ガス用容器６２に導入してここで不要な膜を除去し、更にこのクリーニングガスを処理容器２２内へ流下させて載置台３６の表面や処理容器２２の内壁面に付着している不要な膜を除去すればよい。
【００３２】
これに対して、処理容器２２内のクリーニングは不要で、励起ガス用容器６２内のクリーニングのみを行いたい場合も生ずる。
このような場合には、まず、連通管８６に設けた容器開閉弁８８を閉状態にすることにより、両容器６２、２２間を遮断し、更に、処理容器２２の排気管６０に介設した排気開閉弁５６も閉状態として処理容器２２内を孤立化させ、そして、迂回流路９２に介設したバイパス開閉弁９０を開状態とすることにより、励起ガス用容器６２内のみを真空引き可能状態とする。
この状態で、上述したように処理ガスノズル９４からクリーニングガスを供給することにより、この内部の不要な膜を除去する。そして、このクリーニングガスは、処理容器２２内へ流入することなく迂回流路９２を介して直接排気管６０側へ真空排気されることになる。尚、このクリーニング処理時には、ここでは処理ガスノズル９４のみからクリーニングガスを流すようにしたが、これに加えて、パージガスリングノズル１０４からもクリーニングガスを流すようにしてもよい。
尚、クリーニングガスとして、ここではＣｌＦ3 ガスを用いているが、これに限定されず、膜種に対応した他のクリーニングガス、例えば他のフッ素系ガスとしてＮＦ3 ガス等を用いてもよい。
【００３３】
また、ここでは励起ガス用容器６２内に仕切筒７０を設けて、容器６２内を励起用空間７２とパージ用空間７４とに仕切ったが、これに限定されず、図５に示すように励起ガス用容器６２内に仕切筒７０（図１参照）を設けないようにしてもよい。この場合には、パージガスリングノズル１０４から導入されたパージガスが、仕切筒７０により仕切られていない分だけ容器中心方向へやや拡散する傾向となるが、それでも励起ガス用容器６２の内壁面に沿ってパージガスが流れてこの部分にパージガスのカーテンを形成できるので、この内壁面に励起ガスが接触することを阻止して不要な膜が付着することを防止できる。
そして、この場合にも、図２にて示した装置例と同様な作用効果を発揮し、パージガスの供給量を少なくでき、また、励起ガス用容器６２の耐圧性も向上できるのでこの厚さも薄くできる。特に、本実施例の場合には、石英ガラス製の仕切筒７０（図１参照）を設けていないので、その分、仕切筒７０によって吸収されていた紫外線ＵＶの光量だけ光使用効率を向上させることが可能となる。
【００３４】
また、以上の実施例においては、処理容器２２の上方に、励起ガス形成手段２３を配置したが、これに限定されず、処理容器２２の側部に励起ガス形成手段２３を設けるようにしてもよい。図６はこのような本発明の変形例を示す断面構成図である。図６においては、図１及び図２に示す構成部分と同一構成部分については同一符号を付してその説明を省略する。図６に示すように、ここでは処理容器２２の側壁にガス入口１３２を設け、ここに図１に示した励起ガス形成手段２３を横置きにした状態で、励起用空間７２のガス出口８４を、連結管８６を介して接続している。この場合、処理容器２２の天井板２４Ａは末広がり形状にする必要はないので平板状に形成されている。また更に、この実施例の場合には、励起ガスが容器側壁に設けたガス入口１３２より偏在して流れて来るので、載置台３６を支持する支柱３４は容器底部２２Ｂに、例えば磁性流体シール１３０を介して支持されており、この載置台３６を処理容器２２内の気密を維持しつつ回転可能としている。これにより、半導体ウエハＷに対する処理の面内均一性を確保するようになっている。この変形例においても、先に図１を参照して説明した実施例と同様な作用効果を発揮するのは勿論である。
【００３５】
尚、以上の実施例ではジシランを用いてポリシリコン膜を堆積させる場合を例にとって説明したが、これに限定されず、モノシラン（ＳｉＨ4 ）を用いてもよい。更には、ポリシリコン膜の堆積に限定されず、各種の酸化膜、窒化膜、金属膜等の堆積、或いはこれらの膜のエッチング処理にも本発明を適用することができる。具体的には、処理ガスとして、例えばＡｌ（ＣＨ3 ）3 、Ｃｄ（ＣＨ3 ）2 、Ｚｎ（ＣＨ3 ）2 、Ｓｎ（ＣＨ3 ）4 、Ｇａ（ＣＨ3 ）3 、Ｂ（ＣＨ3 ）3 、Ｓｉ（ＣＨ3 ）4 、Ｇｅ（ＣＨ3 ）4 、Ｃｒ（ＣＯ）6 、Ｍｏ（ＣＯ）6 、Ｗ（ＣＯ）6 、ＮＯ2 、ＳｉＨ4 、ＮＨ4 、Ｃ2 、Ｈ2 等を用いることができる。また、ここでは励起光照射手段６８として紫外線ランプ１１６を用いたが、これに代えて紫外線レーザ源を用いてもよい。
更に、被処理体としては、半導体ウエハに限定されず、ガラス基板、ＬＣＤ基板にも本発明を適用することができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の処理装置、励起ガス形成装置及び処理方法によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
本発明によれば、処理容器とは別個に設けた励起ガス形成手段（励起ガス形成装置）にて励起ガスを形成し、これを処理容器内へ導入するようにしているので、処理容器内にて励起ガスを形成することにより課せられていた構造上の制約をなくすことができる。
また、励起ガス用容器を筒体状に成形することから耐圧性が高くなり、その分、その厚さを薄くして励起光の吸収を抑制し、結果的に、光照射効率を高めることができる。
更には、励起ガス用容器の内壁面に光透過率低下の原因となる不要な膜が付着することを防止するために、この内壁面に沿ってパージガスを流してパージガスのカーテンを作るようにしているので、必要とするパージガス量も抑制することができる。
また、励起ガス用容器を筒体状に成形していることから、その全周に励起光照射手段を設けることによりその励起光の強度を向上させることができる。
請求項２に係る発明によれば、パージガスはパージ用空間を案内されて流れつつ、その流通孔から励起用空間に少しずつ流れ込んで仕切筒の内壁面に沿ってパージガスが流れることから、励起ガス用容器の内壁面は勿論のこと、仕切筒の内壁面にも不要な膜が付着するのを防止することができる。
請求項３に係る発明によれば、パージガスをパージ用空間より励起用空間側へ確実に流すことができる。
請求項４に係る発明によれば、励起ガス用容器を通過してくる励起光の光量を光量センサ部で検出して光量制御部で励起光照射手段の出力を制御しているので、励起ガスの励起エネルギーを一定に維持することができる。
請求項７に係る発明によれば、特に、励起ガス用容器内をクリーニングする等の必要時には、開閉弁を閉じて励起ガス用容器と処理容器との間を遮断し、そして、励起ガス用容器内に流したクリーニングガスを迂回流路に流通させることにより処理容器を迂回させるようにすれば、励起ガス用容器内を単独でクリーニングすることができる。
請求項８に係る発明によれば、載置台を昇降させることにより励起ガスの濃度分布が最適な高さ位置に被処理体を設置することができる。
請求項９に係る発明によれば、処理容器内へ導入された励起ガスは末広がり状の天井板に沿って拡散しつつ流れるので、被処理体の面内方向に亘って略均一に励起ガスを分布させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る処理装置を示す断面構成図である。
【図２】処理容器の内部構造を示す一部破断斜視図である。
【図３】処理容器の全体構造を示す横断面図である。
【図４】励起ガス用容器内と処理容器内のパージガス濃度分布のシミュレーション結果を示す説明図である。
【図５】仕切筒を設けていない励起ガス用容器の構造を示す斜視図である。
【図６】本発明の変形例を示す断面構成図である。
【図７】光ＣＶＤを行う従来の処理装置の一例を示す図である。
【符号の説明】
２０  処理装置
２２  処理容器
２３  励起ガス形成手段
２４  天井板
２６  ガス入口
３６  載置台
６２  励起ガス用容器
６４  処理ガス導入手段
６６  パージガス導入手段
６８  励起光照射手段
７０  仕切筒
７２  励起用空間
７４  パージ用空間
７６  流通孔
８８  容器開閉弁
９２  迂回流路
１１６  紫外線ランプ
１２０  光量センサ部
１２２  光量制御部
ＵＶ  紫外線（励起光）
Ｗ  半導体ウエハ（被処理体）
【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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【図７】
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