JP2002305153A - 処理装置および処理方法 - Google Patents

処理装置および処理方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 被処理体について、所期の処理を高い効率で
確実に実行することができ、また、光源よりの光の影響
を被処理体に対して実質的に与えることなしに、所期の
処理を確実に実行することができる処理装置および処理
方法の提供。 【解決手段】 処理装置は、被処理体が載置される載置
台を備えた処理室と、載置台と対向して処理室を区画す
るよう配置された光透過性を有する窓部材を介して、前
記載置台と対向して配置された光源と、被処理体を処理
するための処理ガスを供給する処理ガス供給源とを有し
てなり、窓部材の内部には、処理ガス供給源よりの処理
ガスを処理室に供給するための処理ガス導入空間が形成
されており、この処理ガス導入空間は、複数のガス吐出
孔により処理室と連通されている。処理方法は、被処理
体を処理するための処理ガスを、窓部材の内部に形成さ
れた処理ガス導入空間を介して被処理体が配置された処
理室に供給することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、処理装置および処
理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在、例えば半導体デバイスの製造プロ
セスにおいては、被処理体である半導体ウエハについ
て、成膜処理やパターンエッチング処理が繰り返し行わ
れることによって所望の半導体デバイスが製造される
が、このような処理を行うための処理装置として、例え
ば処理室において半導体ウエハを１枚ずつ処理する、い
わゆる「枚葉式」のものが知られている。
【０００３】図８は、従来の枚葉式の成膜装置の一例に
おける構成の概略を示す説明用断面図である。この成膜
装置８０は、被処理体である半導体ウエハＷが載置され
る載置台８１を備えた処理室８２と、この処理室８２内
において、半導体ウエハＷに対向して配置された石英ガ
ラスよりなるガス導入手段（シャワーヘッド）８３と、
載置台８１と対向して配置された光透過窓８４を介し
て、載置台８１上に載置された半導体ウエハＷと対向し
て配置された、例えば紫外光源よりなる光源８５とを備
えており、ガス導入手段８３には、成膜ガスを処理室８
２の処理空間に供給する成膜ガス供給源（図示せず）が
接続されている。図８において、８６は、半導体ウエハ
Ｗが処理室８２に搬入、搬出されるウエハ搬出入口であ
り、このウエハ搬出入口８６を側壁の外側において閉鎖
するゲートバルブ８７が設けられている。この処理装置
８０においては、紫外光源８５よりの紫外線が光透過窓
８４およびガス導入手段８３を透過して処理室８２内の
成膜ガスに照射されることにより、当該成膜ガスが分解
されて活性種が生成され、これにより、半導体ウエハＷ
に成膜処理がなされる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】而して、上記のような
構成の成膜装置８０においては、紫外光源８５がガス導
入手段８３を介して半導体ウエハＷと対向する状態で配
置される構成であって、光源８５と半導体ウエハＷとの
離間距離が不可避的に大きいものとなるため、成膜用ガ
スに照射される紫外線の強度が低いものとなり、所期の
成膜処理を高い効率で行うことが困難である、という問
題がある。以上のような事情は、成膜処理以外の処理、
例えば表面改質処理（アニール）などを行う装置におい
ても同様である。
【０００５】また、半導体デバイスにおいては、現在、
ウエハ径の大型化と共に、回路の高集積化、パターン寸
法の微細化（デザインルールの縮小）の要請があり、半
導体ウエハに対する光の影響を実質的に与えることなし
に、処理を行う必要性が生ずることもある。
【０００６】本発明は、以上のような事情に基づいてな
されたものであって、その目的は、被処理体について、
所望の処理を高い効率で確実に実行することができる処
理装置および処理方法を提供することにある。本発明の
他の目的は、光源よりの光の影響を被処理体に対して実
質的に与えることなしに、所望の処理を確実に実行する
ことができる処理装置およ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】本発明の処理装置は、被
処理体が載置される載置台を備えた処理室と、載置台と
対向して処理室を区画するよう配置された光透過性を有
する窓部材を介して、前記載置台と対向して配置された
光源と、被処理体を処理するための処理ガスを供給する
処理ガス供給源とを有してなり、窓部材の内部には、処
理ガス供給源よりの処理ガスを処理室に供給するための
処理ガス導入空間が形成されており、この処理ガス導入
空間は、複数のガス吐出孔により処理室と連通されてい
ることを特徴とする。
【０００８】本発明の処理装置においては、窓部材の処
理ガス導入空間が、当該窓部材の下面に一様に分散され
た状態で開口するよう形成されたガス吐出孔の各々に、
処理ガスが供給されるよう形成されたガス流路により構
成することができる。また、本発明の処理装置において
は、窓部材の処理ガス導入空間は、当該窓部材の表面と
平行な断面における断面積が、光源よりの紫外光が照射
される領域の全域に相当する領域の面積より大きい状態
で形成されており、当該処理ガス導入空間に処理ガスが
供給されてガス層が形成される構成とすることができ
る。
【０００９】本発明の処理装置においては、被処理体が
載置される載置台を備えた処理室と、載置台と対向して
処理室を区画するよう配置された光透過性を有する窓部
材を介して、前記載置台と対向して配置された光源と、
被処理体を処理するための複数種の処理ガスを供給する
処理ガス供給源とを有してなり、窓部材の内部には、互
いに独立した複数の処理ガス導入空間が形成されてお
り、処理ガス導入空間の各々は、複数のガス吐出孔によ
り処理室と連通されていると共に、互いに異なる処理ガ
ス供給源に接続されていることを特徴とする。
【００１０】本発明の処理方法は、被処理体を処理する
ための処理ガスを、窓部材の内部に形成された処理ガス
導入空間を介して被処理体が配置された処理室に供給す
ることを特徴とする。
【００１１】本発明の処理方法は、処理ガスを窓部材の
内部に形成されたガス流路を介して被処理体が配置され
た処理室に処理ガスを導入し、光源よりの光を窓部材を
透過させて処理室内の処理ガスに照射して活性種を生成
することにより、前記被処理体の処理を行うことを特徴
とする。
【００１２】本発明の処理方法は、処理ガスを窓部材の
内部に形成された処理ガス導入空間に導入してガス層を
形成し、このガス層に光源よりの光を吸収させることに
より活性種を生成し、これを被処理体が配置された処理
室に供給することにより、被処理体の処理を行うことを
特徴とする。
【００１３】本発明の処理方法は、複数種の処理ガス
を、窓部材の内部に形成された互いに独立する処理ガス
導入空間に導入し、各々のガス導入空間に接続されたガ
ス吐出孔より処理ガスを処理室に吐出して各々の処理ガ
スを混合することを特徴とする。
【００１４】
【作用】本発明によれば、処理ガスが窓部材の内部に形
成された処理ガス導入空間を介して処理室に供給される
ことにより、基本的に、処理ガスを被処理体に対して均
一に供給することができ、しかも独立した処理ガス導入
手段を別個に設けることが不要となり、光源と被処理体
との離間距離を小さくすることができるため、処理効率
を向上させることができる。
【００１５】また、窓部材の処理ガス導入空間がガス流
路により構成されていることにより、光源よりの光の一
部は窓部材を透過して、処理室における処理ガスに十分
に高い強度で照射されて高い効率で活性種が生成され、
その結果、生成された活性種を被処理体に対して十分有
効に作用させることができる。しかも、窓部材のガス流
路内において、処理ガスが光源よりの光の他の全部を受
けて活性種が生成され、処理ガスを活性種が生成された
状態において処理室に供給することができ、ガス流路内
において生成された活性種を被処理体に対して直接的に
作用させることができ、従って、処理効率を向上させる
ことができる。
【００１６】さらに、窓部材の処理ガス導入空間にガス
層が形成されることにより、光源よりの光の実質的に全
部がガス層における処理ガスに吸収されるため、当該ガ
ス流路内において活性種が生成され、処理ガスを活性種
が生成された状態において被処理体に直接的に供給され
ることとなり、その結果、生成された活性種を被処理体
に対して十分有効に作用させることができ、光源よりの
光の影響を被処理体に対して実質的に作用させることな
しに処理効率を向上させることができる。
【００１７】また、複数種の処理ガスが互いに独立した
ガス導入空間に導入されて処理室で処理ガスの各々が混
合されることにより、窓部材のガス導入空間内におい
て、処理ガス同士が反応することが禁止されるので、反
応生成物が生成されることが確実に防止される。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明について、被処理体
に対して成膜処理を行う場合を例に挙げて説明する。図
１は、本発明の成膜装置の一例における構成の概略を示
す説明用断面図であり、処理室内に載置される被処理体
に対して垂直な断面を示している。この成膜装置１０
は、被処理体である半導体ウエハＷが載置される円板状
の載置台１１を備えた全体が略筒状の処理室１２を備え
ており、処理室１２の上部壁に形成された開口１３に
は、載置台１１と対向する状態で光透過性を有する窓部
材２０が当該開口１３を気密に塞ぐよう設けられてい
る。そして、処理室１２の上方には、窓部材２０により
処理室１２と区画された光源室１４が形成されている。
【００１９】処理室１２の一方の側壁１２Ａには、半導
体ウエハＷが処理室１２に搬入、搬出されるウエハ搬出
入口１２１が形成されており、このウエハ搬出入口１２
１を側壁１２Ａの外側において閉鎖するゲートバルブ１
６が設けられている。処理室１２の下部壁には、処理室
１２のガスが排気される開口１２３が形成されており、
この開口１２３には、排気手段（図示せず）が接続され
ている。
【００２０】載置台１１には、処理室１２の下部壁にお
ける開口１２３を介して下方に伸びる中空円筒状の支持
部１１１が、下面中央部に一体に設けられており、この
支持部１１１は、図示しない回転駆動手段に連結されて
いる。また、図示されてはいないが、例えば下面に位置
可変機構が配置されることにより、載置台１１と光源１
５との離間距離を調整可能とすることができる。
【００２１】載置台１１には、例えば、ＳｉＣによりコ
ーティングされた窒化物系のセラミックスヒーター１１
Ａが埋設されており、このセラミックスヒーター１１Ａ
は、支持部１１１内を通る給電線を介して給電部に接続
されている。これにより、半導体ウエハＷが所定の温度
に均一に加熱されるよう、半導体ウエハＷの加熱状態が
調整される。
【００２２】光源室１４には、載置台１１に載置された
半導体ウエハＷに向かって光を照射する光源１５が、半
導体ウエハＷと対向して配置されている。この光源室１
４の内部は、例えば窒素ガスなどの不活性ガスが満たさ
れている。光源１５としては、使用される処理ガスに応
じて種々の波長域の光線を照射する光源、例えば、低圧
水銀ランプ、高圧水銀ランプ、エキシマレーザ光源など
の紫外光源やハロゲンランプなどを用いることができ
る。また、光源１５よりの光が、半導体ウエハＷの表面
において放射強度が均一とされた状態で放射されるよ
う、複数個の棒状ランプが配列された構成とすることが
できる。
【００２３】窓部材２０は、光透過性を有する半導体ウ
エハＷの直径より大きい円板状のものであって、その内
部には、処理ガス供給源２５よりの処理ガスを処理室１
２に導入するための処理ガス導入空間が形成されてい
る。
【００２４】図２および図３に示すように、窓部材２０
は、例えば石英ガラスよりなり、その内部に、窓部材２
０の下面に一様に分散された状態で開口するよう形成さ
れたガス吐出孔２２の各々に、処理ガスが供給される状
態、具体的には、窓部材２０の表面と平行な面内におい
て、等しい間隔で縦横に伸びて交差点で互いに連通する
複数のガス流通路２１Ａにより構成されたガス流路２１
が形成されている。
【００２５】ガス流路２１を構成する個々のガス流通路
２１Ａが互いに交差する個所には、一端が処理室１２の
内部空間に開口し、ガス流路２１を処理室１２の内部空
間と連通させるガス吐出孔２２が設けられており、従っ
て、ガス吐出孔２２は、窓部材２０の底面（図２におい
て下面）において一様に分布された状態とされている。
【００２６】そして、このガス流路２１に連通して、一
端が窓部材２０の外周面に開口するガス導入路２３が形
成されており、このガス導入路２３には、処理ガス供給
源２５が接続されている。
【００２７】このような窓部材２０は、例えば、一方に
ガス流路２１となるべき溝およびガス吐出孔２２となる
べき孔が形成された２枚の円板状の窓部材構成材料を重
ね合わせた上で、これを真空ろう付けすることにより形
成することができる。
【００２８】処理ガスは、形成すべき膜の種類に応じて
適宜選択されるが、例えば酸素ガス、オゾンガスなどが
用いられる。
【００２９】上記の成膜装置１０においては、半導体ウ
エハＷについて、以下のようにして成膜処理が行われ
る。まず、図示しない移載機構によって、半導体ウエハ
Ｗが搬出入口１２１から処理室１２内に搬入されて載置
台１１上に載置される。そして、半導体ウエハＷが抵抗
加熱手段１１Ａにより所定の温度に加熱されると共に、
排気手段により処理室１２内が減圧状態とされた後、処
理ガス供給源２５より、例えばオゾンガスよりなる処理
ガスが窓部材２０におけるガス導入路２３を介してガス
流路２１に導入され、当該オゾンガスがガス流路２１全
域に流過されて、各々のガス吐出孔２２より制御された
流量で処理室１２内に均一に供給される。そして、例え
ば紫外光源よりなる光源１５が点灯されて紫外線が照射
されることにより、処理室１２内において、オゾンガス
が窓部材２０を透過した紫外線を受けて励起し、多量の
活性種が生成され、この活性種により半導体ウエハＷの
表面にシリコン酸化膜が形成される。
【００３０】而して、上記の成膜装置１０によれば、処
理ガスが窓部材２０の内部に形成されたガス流路２１を
介して処理室１２内に供給されるので、基本的に、処理
ガスを半導体ウエハＷに対して均一に供給することがで
き、しかも従来におけるガス導入手段を処理室１２内に
別個に設ける必要がなく、光源１５と半導体ウエハＷと
の離間距離を極めて小さい状態とすることができる。
【００３１】その結果、窓部材２０を透過した紫外線を
十分に高い強度で作用させることができ、これにより半
導体ウエハＷの表面近傍において活性種を高い効率で生
成させることができる。しかも、光源１５よりの紫外線
が窓部材２０におけるガス流路２１内の処理ガスに吸収
されることによって、ガス流路内において活性種が生成
され、処理ガスを活性種が生成された状態において半導
体ウエハＷに直接的に供給されることとなり、生成され
た活性種を半導体ウエハＷに対して十分有効に作用させ
ることができる。従って、半導体ウエハＷに対して、所
望の処理を高い効率で行うことができる。
【００３２】また、窓部材２０の内部を処理ガスが流過
されるので、窓部材２０が過熱状態となって割れること
を有効に防止することができる。
【００３３】図４は、本発明の成膜装置における窓部材
の他の例における構成の概略を示す説明用断面図、図５
は、図４におけるｂ−ｂ位置の横断面図である。この窓
部材３０の内部には、処理ガスが導入される円板状の処
理ガス導入空間３１が、窓部材３０の表面と平行に形成
されている。処理ガス導入空間３１は、窓部材３０の表
面と平行な断面における断面積が光源１５よりの光が照
射される領域の全域に相当する領域の面積より大きい状
態とされている。
【００３４】窓部材３０には、その内部における処理ガ
ス導入空間３１に接続し、一端が窓部材３０の外周面に
開口する処理ガス導入路３３が形成されており、この処
理ガス導入路３３には、処理ガス供給源２５が接続され
ている。そして、処理ガス供給源２５より処理ガスが処
理ガス導入空間３１に導入されることにより、窓部材３
０の内部にガス層が形成される。
【００３５】処理ガス導入空間３１には、一端が処理室
１２の内部空間に開口し、処理ガス導入空間３１を処理
室１２の内部空間と連通させる複数のガス吐出孔３２
が、処理ガス導入空間３１の下面全域に一様に分散され
た状態で形成されている。また、処理ガス導入空間３１
には、円柱状の支持部材３５が、隣接するガス吐出孔３
２間に少なくとも１つ存在する状態で設けられている。
これにより、窓部材３０を十分な強度を有するものとす
ることができる。
【００３６】このような窓部材３０を備えた成膜装置１
０においては、処理ガス供給源２５よりの処理ガスが窓
部材３０の内部におけるガス導入空間３１に導入されて
ガス層が形成され、このガス層に例えば紫外光源よりな
る光源１５よりの紫外光が吸収されることにより活性種
が生成され、この活性種が直接的に被処理体が配置され
た処理室１２に供給されることにより、半導体ウエハＷ
の処理が行われる。
【００３７】而して、上記の成膜装置１０によれば、既
述のように、従来における処理ガス導入手段を独立して
別個に配置することが不要であり、光源１５および窓部
材３０と、半導体ウエハＷとの離間距離を極めて小さい
状態とすることができるので、ガス導入空間３１で生成
された活性種を半導体ウエハＷに直接的に作用させるこ
とができ、所望の処理を高い効率で行うことができる。
また、ガス導入空間３１内の処理ガスの量、あるいは光
源１５よりの光の放射強度などの設定によって、実際
上、光源１５よりの紫外光が半導体ウエハに照射されな
い状態を実現することができ、従って、光源１５よりの
光を被処理体に直接的に照射したくない場合、例えば、
デザインルールが更に小さくなった半導体ウエハに対し
て、高いエネルギーを有する短波長の光を放射する光源
を使用せざるを得ない場合などであっても、光源１５よ
りの光の影響を実質的に作用させることなしに所望の処
理が行われるので極めて有効である。
【００３８】図６は、本発明の成膜装置の他の例におけ
る構成の概略を示す説明用断面図、図７は、図６におけ
る窓部材の構成を拡大して示す説明用縦断面図であり、
便宜上、図１と同一の構成部材に対しては同一の符号が
付してある。この成膜装置６０は、その基本的な構成
は、図１に示す成膜装置１０と同様とされており、２種
類の処理ガスが処理室１２に供給される構成とされてい
る。この成膜装置６０における窓部材６１の内部には、
互いに独立した２つの処理ガス導入空間が形成されてい
る。
【００３９】個々の処理ガス導入空間は、例えば図３に
示す窓部材２０と同様の構成、すなわち、第１の処理ガ
ス導入空間は、窓部材６１の下面に一様に分散された状
態で開口するよう形成されたガス吐出孔６３Ａの各々に
処理ガスが供給される状態、具体的には、窓部材６１の
表面と平行な面内において、等しい間隔で縦横に伸びて
交差点で互いに連通する複数のガス流通路６４Ａよりな
る第１のガス流路６２Ａにより構成されており、第１の
ガス流路６２Ａを構成する個々のガス流通路６４Ａが互
いに交差する個所には、一端が処理室１２に開口し、第
１のガス流路６２Ａを処理室１２の内部空間と連通させ
るガス噴出孔６３Ａが形成されている。そして、窓部材
６１には、第１のガス流路６２Ａに連通して、一端が窓
部材６１の外周面に開口する第１のガス導入路６６Ａが
形成されており、この第１のガス導入路６６Ａには、第
１の処理ガス供給源２５Ａが接続されている。
【００４０】第２の処理ガス導入空間についても同様の
構成とされており、第２のガス流路６２Ｂには、第２の
ガス導入路６６Ｂを介して第１の処理ガス供給源２５Ａ
と互いに異なる第２の処理ガス供給源２５Ｂに接続され
ている。
【００４１】この窓部材６１においては、第１のガス流
路６２Ａと第２のガス流路６２Ｂは、いずれも窓部材６
１の厚み方向に並ぶよう多段に形成されており、第１の
ガス流路６２Ａに接続されたガス吐出孔６３Ａと第２の
ガス流路６２Ｂに接続されたガス吐出孔６３Ｂとが、窓
部材６１の表面と平行な径方向（図において横方向）に
おいて交互に並ぶ状態（千鳥状）とされている。
【００４２】この成膜装置６０においては、第１の処理
ガス供給源２５Ａよりの処理ガスが第１のガス流路６２
Ａに導入されると共に、第２の処理ガス供給源２５Ｂよ
りの処理ガスが、第２のガス流路６２Ｂに導入されて、
互いに異なるガス吐出孔６３Ａ、６３Ｂより処理室１２
内に吐出され、処理室１２内において各々の処理ガスが
混合されて、例えば紫外光源よりなる光源１５よりの紫
外光が照射されることにより活性種が生成され、これに
より、半導体ウエハＷの処理が行われる。
【００４３】而して、上記の成膜装置６０によれば、既
述のように、従来における処理ガス導入手段を独立して
別個に配置することが不要であり、光源１５および窓部
材６１と、半導体ウエハＷとの離間距離を極めて小さい
状態とすることができるので、所望の処理を高い効率で
行うことができ、しかも互いに異なる種類の処理ガスの
各々が、互いに独立したガス流路６２Ａ、６２Ｂに供給
されて処理室１２内において各々の処理ガスが混合され
ることにより、窓部材６１の内部において、処理ガス同
士が反応することが禁止されるので、反応生成物が生成
されることを確実に防止することができ、反応生成物に
よって処理効率を低下させることなしに所望の処理を行
うことができる。また、複数種の処理ガスが互いに独立
したガス流路６２Ａ、６２Ｂを介して処理室１２に供給
されることにより、処理ガスに対する条件が緩和される
ので、その選択範囲が広いものとなり、被処理体に対し
て多種多様の膜を形成することができる。
【００４４】以上においては、本発明をいわゆる光ＣＶ
Ｄ装置に適用した実施例について説明したが、本発明は
光ＣＶＤ装置に限らず、例えば熱ＣＶＤ装置、アニール
装置、エッチング装置、アッシング装置、スパッタ装置
およびその他の半導体処理装置に適用することが可能で
あり、目的とする処理に応じた種々の処理ガスを用いる
ことができる。
【００４５】例えば、図１の構成の処理装置を用いて、
半導体ウエハＷに対して表面改質処理を行う場合には、
金属酸化膜が形成された半導体ウエハＷを処理室１２の
載置台１１上に載置し、半導体ウエハＷを所定の温度に
加熱すると共に、処理室１２を減圧状態とした状態にお
いて、例えばオゾンガスよりなる処理ガスを窓部材２０
におけるガス流路２１を介して処理室１２に供給して光
源１５を点灯することにより、処理室１２におけるオゾ
ンガスが窓部材２０を透過した紫外線を受けて多量の活
性種を生成し、この活性種の作用により半導体ウエハＷ
の表面に形成された金属酸化膜が酸化され、これにより
金属酸化膜の改質が行われる。
【００４６】また、光源１５としてハロゲンランプを用
いた場合には、加熱手段としてのハロゲンランプにより
半導体ウエハＷの温度が所定の温度まで加熱され、処理
室１２における処理ガスが半導体ウエハＷの表面で熱分
解されることにより活性種が生成され、これにより、半
導体ウエハＷの成膜処理あるいは表面改質処理が行われ
る。この場合においても、光源１５と半導体ウエハＷと
の離間距離を極めて小さい状態とすることができ、これ
により半導体ウエハＷを効率よく加熱することができ、
所望の処理を高い効率で行うことができる。
【００４７】＜実験例１＞図１に示す構成に従って成膜
装置（１０）において、直径が２００ｍｍの半導体ウエ
ハについて、下記に示す条件で、厚さ０．８〜１．５ｎ
ｍのゲート酸化膜を形成する成膜処理のシュミレーショ
ン実験を行った。窓部材（２０）は、厚みが１５ｍｍ、
直径が３４３ｍｍ、ガス流通路（２１Ａ）の断面積が２
ｍｍ2 、ガス噴出孔（２２）の数が９７個、ガス流通路
（２１Ａ）により区画された光透過部分の面積が５×１
０4 ｍｍ2 、光源（１５）よりの紫外光の透過率が８０
％である。
【００４８】〔条件〕 処理ガス；酸素ガス、 ガス流量；１ｓｌｍ、 ガス圧力；６７０Ｐａ（５Ｔｏｒｒ）、 パージ用ガス；窒素ガス、 半導体ウエハの加熱温度；４５０℃、 光源；低圧水銀ランプ、 ランプの放射強度；５０ｍＷ／ｃｍ2
【００４９】以上の結果、所望のシリコン酸化膜を形成
するために要する処理時間を、従来における処理装置に
比して短縮することができ、これにより、実際には、処
理効率が１０〜３０％程度向上することが期待される。
【００５０】＜実験例２＞図４に示す構成の窓部材を用
いてアニール装置（１０）において、下記に示す条件
で、直径が２００ｍｍの半導体ウエハの表面に形成され
た厚さ８ｎｍの金属酸化膜（例えばＴａＯ）の表面改質
処理のシュミレーション実験を行った。窓部材（３０）
は、厚みが２０ｍｍ、直径が３４３ｍｍ、ガス導入空間
（３１）の断面積が５．７×１０4 ｍｍ2 、ガス導入空
間（３１）の容量が２．８６×１０5 ｍｍ3 、ガス吐出
孔（３２）の数が１７３個である。
【００５１】〔条件〕 処理ガス；オゾンガス、 ガス流量；１０ｓｌｍ、 ガス圧力；４ｋＰａ（３０Ｔｏｒｒ）、 半導体ウエハの加熱温度；５００℃、 光源；低圧水銀ランプ、 ランプの放射強度；５０ｍＷ／ｃｍ2
【００５２】以上の結果、所望の膜特性を有するものを
得るために要するの処理時間を、従来の処理装置に比し
て短縮することができ、これにより、実際には、処理効
率が１０〜３０％程度向上することが期待される。
【００５３】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、本発明は上記の形態に限定されるものではなく、
例えば以下に示すような種々の変更を加えることができ
る。 （１）窓部材の厚み、大きさ、ガス流通路の断面積、処
理ガス導入空間の容量、ガス導入路の数などの条件は、
目的とする処理に応じて適宜変更することができる。ま
た、窓部材におけるガス吐出孔についても、被処理体に
対して処理ガスを均一に供給することができる構成であ
れば、その数および分布は特に限定されるものではな
い。
【００５４】（２）成膜処理により形成される膜は、シ
リコン膜、シリコン酸窒化膜に限定されるものではな
く、形成すべき膜の種類に応じて処理ガスを適宜選択す
ることにより、例えば酸化タンタル膜、酸化チタン膜、
酸化ジルコニウム膜、酸化バリウム膜、酸化ストロンチ
ウム膜、あるいはその他の金属酸化膜を形成することが
できる。
【００５５】（３）被処理体の加熱方式としては、セラ
ミックスヒーターによる抵抗加熱方式に代えて、例えば
ハロゲンランプなどによるランプ加熱方式を利用するこ
とができる。 （４）本発明の処理装置は、半導体ウエハに限定される
ものではなく、例えばガラスウエハなどに対しても好適
に用いられる。
【００５６】
【発明の効果】請求項１の処理装置およびこの処理装置
において実施される請求項５の処理方法によれば、処理
ガスが窓部材の内部に形成されたガス導入空間を介して
処理室に供給されることにより、基本的に、処理ガスを
被処理体に対して均一に供給することができ、しかも独
立した処理ガス導入手段を別個に設けることが不要とな
り、光源と被処理体との離間距離を小さくすることがで
きるため、被処理体について所望の処理を高い効率で行
うことができる。
【００５７】請求項２の処理装置およびこの処理装置に
おいて実施される請求項６の処理方法によれば、窓部材
の処理ガス導入空間がガス流路により構成されているこ
とにより、光源よりの光の一部は窓部材を透過して、処
理室における処理ガスに十分に高い強度で照射されて高
い効率で活性種が生成され、その結果、生成された活性
種を被処理体に対して十分有効に作用させることができ
る。しかも、窓部材のガス流路内において、処理ガスが
光源よりの光の他の全部を受けて活性種が生成され、処
理ガスを活性種が生成された状態において処理室に供給
されるため、生成された活性種を被処理体に対して有効
に作用させることができる。従って、所望の処理を高い
効率で確実に行うことができる。
【００５８】請求項３の処理装置およびこの処理装置に
おいて実施される請求項７の処理方法によれば、窓部材
の処理ガス導入空間にガス層が形成されることにより、
光源よりの光の実質的に全部がガス層における処理ガス
に吸収されるため、当該ガス流路内において活性種が生
成され、処理ガスを活性種が生成された状態において被
処理体に直接的に供給されることとなり、その結果、生
成された活性種を被処理体に対して十分有効に作用させ
ることができ、光源よりの光の影響を被処理体に対して
実質的に作用させることなしに、目的とする処理を高い
効率で行うことができる。
【００５９】請求項４の処理装置およびこの処理装置に
おいて実施される請求項８の処理方法によれば、複数種
の処理ガスが互いに独立したガス導入空間に導入されて
処理室で処理ガスの各々が混合されることにより、窓部
材のガス導入空間内において、処理ガス同士が反応する
ことが禁止されるので、反応生成物が生成されることが
確実に防止され、目的とする処理を高い効率で行うこと
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の成膜装置の一例における構成の概略を
示す説明用断面図である。
【図２】図１における窓部材の構成を拡大して示す断面
図である。
【図３】図２におけるａ−ａ位置における横断面図であ
る。
【図４】本発明の成膜装置における窓部材の他の例にお
ける構成の概略を示す説明用断面図である。
【図５】図４におけるｂ−ｂ位置における横断面図であ
る。
【図６】本発明の成膜装置の他の例における構成の概略
を示す説明用断面図である。
【図７】図６における窓部材の構成を拡大して示す説明
用縦断面図である。
【図８】従来の枚葉式の成膜装置の一例における構成の
概略を示す説明用断面図である。
【符号の説明】
１０ 処理装置 １１ 載置台 １１Ａ セラミックスヒーター １１１ 支持部 １２ 処理室 １２１ ウエハ搬出入口 １２３ 開口 １２Ａ 一方の側壁 １３ 開口 １４ 光源室 １５ 光源 １６ ゲートバルブ ２０、３０ 窓部材 ２１ ガス流路 ２１Ａ ガス流通路 ２２、３２ ガス吐出孔 ２３、３３ ガス導入路 ２５ 処理ガス供給源 ２５Ａ、２５Ｂ 第１の処理ガス供給源、第２の処理ガ
ス供給源 ３１ ガス導入空間 ３５ 支持部材 ６０ 成膜装置 ６１ 窓部材 ６２Ａ、６２Ｂ 第１のガス流路、第２のガス流路 ６３Ａ、６３Ｂ 第１のガス吐出孔、第２のガス吐出孔 ６４Ａ、６４Ｂ 第１のガス流通路、第２のガス流通路 ６６Ａ、６６Ｂ 第１のガス導入路、第２のガス導入路 ８０ 成膜装置 ８１ 載置台 ８２ 処理室 ８３ ガス導入手段 ８４ 光透過窓 ８５ 紫外光源 ８７ ゲートバルブ Ｗ 半導体ウエハ Ｓ 処理空間
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K030 CA04 CA12 EA06 FA08 KA37 5F045 AA03 AA11 AB02 AB32 AB34 AC11 AD08 AF01 AF07 BB08 DP03 DP28 DQ04 EC03 EF05 EF11 EK09 EK12 EM10 EN04

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 被処理体が載置される載置台を備えた処
    理室と、載置台と対向して処理室を区画するよう配置さ
    れた光透過性を有する窓部材を介して、前記載置台と対
    向して配置された光源と、被処理体を処理するための処
    理ガスを供給する処理ガス供給源とを有してなり、 窓部材の内部には、処理ガス供給源よりの処理ガスを処
    理室に供給するための処理ガス導入空間が形成されてお
    り、この処理ガス導入空間は、複数のガス吐出孔により
    処理室と連通されていることを特徴とする処理装置。
  2. 【請求項２】 窓部材の処理ガス導入空間が、当該窓部
    材の下面に一様に分散された状態で開口するよう形成さ
    れたガス吐出孔の各々に、処理ガスが供給されるよう形
    成されたガス流路により構成されていることを特徴とす
    る請求項１に記載の処理装置。
  3. 【請求項３】 窓部材の処理ガス導入空間は、当該窓部
    材の表面と平行な断面における断面積が、光源よりの紫
    外光が照射される領域の全域に相当する領域の面積より
    大きい状態で形成されており、当該処理ガス導入空間に
    処理ガスが供給されてガス層が形成されることを特徴と
    する請求項１に記載の処理装置。
  4. 【請求項４】 被処理体が載置される載置台を備えた処
    理室と、載置台と対向して処理室を区画するよう配置さ
    れた光透過性を有する窓部材を介して、前記載置台と対
    向して配置された光源と、被処理体を処理するための複
    数種の処理ガスを供給する処理ガス供給源とを有してな
    り、 窓部材の内部には、互いに独立した複数の処理ガス導入
    空間が形成されており、処理ガス導入空間の各々は、複
    数のガス吐出孔により処理室と連通されていると共に、
    互いに異なる処理ガス供給源に接続されていることを特
    徴とする処理装置。
  5. 【請求項５】 被処理体を処理するための処理ガスを、
    窓部材の内部に形成された処理ガス導入空間を介して被
    処理体が配置された処理室に供給することを特徴とする
    処理方法。
  6. 【請求項６】 処理ガスを窓部材の内部に形成されたガ
    ス流路を介して被処理体が配置された処理室に処理ガス
    を導入し、光源よりの光を窓部材を透過させて処理室内
    の処理ガスに照射して活性種を生成することにより、前
    記被処理体の処理を行うことを特徴とする処理方法。
  7. 【請求項７】 処理ガスを窓部材の内部に形成された処
    理ガス導入空間に導入してガス層を形成し、このガス層
    に光源よりの光を吸収させることにより活性種を生成
    し、これを被処理体が配置された処理室に供給すること
    により、被処理体の処理を行うことを特徴とする処理方
    法。
  8. 【請求項８】 複数種の処理ガスを、窓部材の内部に形
    成された互いに独立する処理ガス導入空間に導入し、各
    々のガス導入空間に接続されたガス吐出孔より処理ガス
    を処理室に吐出して、各々の処理ガスを混合することを
    特徴とする処理方法。
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