JP2002100571A - 処理装置及び処理方法 - Google Patents

処理装置及び処理方法

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JP2002100571A JP2000289499A JP2000289499A JP2002100571A JP 2002100571 A JP2002100571 A JP 2002100571A JP 2000289499 A JP2000289499 A JP 2000289499A JP 2000289499 A JP2000289499 A JP 2000289499A JP 2002100571 A JP2002100571 A JP 2002100571A
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 従来の光ＣＶＤ装置に課せられていた構造上
の制約をなくすことができる処理装置を提供する。 【解決手段】 真空引き可能になされて内部に処理すべ
き被処理体Ｗを収容する処理容器２２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励起ガ
ス形成手段２３とを備えて処理装置を形成する。このよ
うに、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、不都合な制約をなくすことが可能とな
る。

Description

【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（Ｃｈｅｍ
ｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）により
膜を堆積させるような処理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６−２１６０４
１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１
４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、
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励起ガス形成手段とを備え
たことを特徴とする処理装置である。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】この場合、例えば請求項２に規定するよう
に、前記励起ガス形成手段は、前記処理容器に連結され
て光透過性材料よりなる筒体状の励起ガス用容器と、こ
の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励起光を照射し
て励起ガスを形成する励起光照射手段とを備えている。
これにより、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３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４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５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、請求項６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７に規定するように、
前記励起ガス用容器は、前記処理容器の上方に配置され
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。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、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５
８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９
６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、１
１４Ｃ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１
１６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５０
ｍｍ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１
００ｓｃｃｍ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６
２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７
４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７
０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１０
０％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２
００〜３００℃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（ＣｌＦ
3 ）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９
２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２
２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（Ｃ
Ｈ3 ）3 、Ｃｄ（ＣＨ3 ）2 、Ｚｎ（ＣＨ3 ）2 、Ｓｎ
（ＣＨ3 ）4 、Ｇａ（ＣＨ3 ）3 、Ｂ（ＣＨ3 ）3、Ｓ
ｉ（ＣＨ3 ）4 、Ｇｅ（ＣＨ3 ）4 、Ｃｒ（ＣＯ）6 、
Ｍｏ（ＣＯ）6 、Ｗ（ＣＯ）6 、ＮＯ2 、ＳｉＨ4 、Ｎ
Ｈ4 、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
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。請求項１、９及び１０に係る発明
によれば、処理容器とは別個に設けた励起ガス形成手段
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 請求項２に係る発明によれば、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３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４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５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６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７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。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。
【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）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K030 AA06 AA11 AA16 BA29 BB03 CA04 CA06 EA01 EA06 FA01 FA06 GA02 KA11 KA41 LA15 5F004 AA15 BA19 BB03 BB05 BD04 DA00 DB03 DB07 DB08 DB09 DB10 5F045 AA11 AB03 AB32 AB33 AC01 AC07 AD06 BB07 DP03 EB02 EB05 EB06 EC03 EC05 EC10 EE08 EE14 EK11 EM10 GB04

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 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励起ガス形成
    手段とを備えたことを特徴とする処理装置。
  2. 【請求項２】 前記励起ガス形成手段は、前記処理容器
    に連結されて光透過性材料よりなる筒体状の励起ガス用
    容器と、この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励起
    光を照射して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請求項１記載の処理装置。
  3. 【請求項３】 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２記載の処理装置。
  4. 【請求項４】 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３
    記載の処理装置。
  5. 【請求項５】 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
    備えたことを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記
    載の処理装置。
  6. 【請求項６】 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２乃至５のいずれか
    に記載の処理装置。
  7. 【請求項７】 前記励起ガス用容器は、前記処理容器の
    上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２乃至６のいずれかに記載の処理装置。
  8. 【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７記載の処理装置。
  9. 【請求項９】 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８
    のいずれかに記載の処理装置。
  10. 【請求項１０】 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。
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