JP2003133301A - Device and method for forming oxide film for manufacturing semiconductor, and apparatus for ultraviolet irradiation - Google Patents
Device and method for forming oxide film for manufacturing semiconductor, and apparatus for ultraviolet irradiationInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は酸化膜生成技術に係
り、特に酸素に紫外線を照射して生成した酸素ラジカル
により基板上に酸化膜を生成する技術に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique for forming an oxide film, and more particularly to a technique for forming an oxide film on a substrate by oxygen radicals generated by irradiating oxygen with ultraviolet rays.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体基板上に酸化膜を生成するための
酸化膜生成装置として、紫外光ランプを石英窓を通して
基板に向けて照射する装置が知られている。石英窓は処
理チャンバの一部として形成されており、基板は処理チ
ャンバ内に配置される。酸素を含むガス処理ガスが処理
チャンバ内に導入され、石英窓を通じて紫外線が照射さ
れる。照射する紫外線としては、波長１７２ｎｍの真空
紫外光が一般的に用いられる。基板表面上において、酸
素ガスが紫外光を吸収して酸素ラジカルが発生し、この
酸素ラジカルにより基板が参加されて酸化膜が生成され
る。2. Description of the Related Art As an oxide film forming apparatus for forming an oxide film on a semiconductor substrate, there is known an apparatus for irradiating an ultraviolet lamp toward a substrate through a quartz window. The quartz window is formed as part of the processing chamber and the substrate is located within the processing chamber. A gas processing gas containing oxygen is introduced into the processing chamber, and ultraviolet rays are irradiated through the quartz window. Vacuum ultraviolet light having a wavelength of 172 nm is generally used as the ultraviolet light to be irradiated. On the surface of the substrate, oxygen gas absorbs ultraviolet light to generate oxygen radicals, and the oxygen radicals cause the substrate to participate to form an oxide film.
【０００３】基板の全面に均一な厚みの酸化膜を形成す
るために、紫外光の光源を可動式とすることが提案され
ている。すなわち、紫外線源を移動することにより、基
板の表面全体に均一に紫外線を照射して、一様な濃度の
酸素ラジカルを生成し、均一な厚みの酸化膜を生成する
ものである。In order to form an oxide film having a uniform thickness on the entire surface of the substrate, it has been proposed that the ultraviolet light source be movable. That is, by moving the ultraviolet ray source, the entire surface of the substrate is uniformly irradiated with ultraviolet rays to generate oxygen radicals having a uniform concentration and an oxide film having a uniform thickness.
【０００４】また、基板表面に対して複数の紫外線源
（ＵＶランプ）を配置し、紫外線源の各々の紫外線照射
強度を独立に制御することにより、基板の表面全体に均
一に紫外線を照射することも提案されている。Further, by arranging a plurality of ultraviolet light sources (UV lamps) on the surface of the substrate and independently controlling the ultraviolet irradiation intensity of each of the ultraviolet light sources, the entire surface of the substrate is uniformly irradiated with ultraviolet light. Is also proposed.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上述の紫外線源を移動
する方法では、紫外線源の配置に制約がある。例えば、
紫外線源としてＵＶランプを用いてこれを移動体に搭載
し、ＵＶランプを移動しながら電力を供給するには、移
動するＵＶランプの数に制限がある。したがって、照射
する紫外線の量をある程度以上に増大することができな
い。In the method of moving the ultraviolet light source described above, there are restrictions on the arrangement of the ultraviolet light source. For example,
There is a limit to the number of UV lamps that can be moved in order to use a UV lamp as an ultraviolet ray source and mount it on a moving body to supply electric power while moving the UV lamp. Therefore, it is impossible to increase the amount of ultraviolet rays to be irradiated to a certain extent or more.
【０００６】また、固定した複数のＵＶランプを用いて
照射強度を制御する方法では、ＵＶランプの配置を考慮
したとしても、基板表面における紫外線照射強度の不均
一性を完全に解消することはできない。Further, in the method of controlling the irradiation intensity using a plurality of fixed UV lamps, even if the arrangement of the UV lamps is taken into consideration, the non-uniformity of the ultraviolet irradiation intensity on the substrate surface cannot be completely eliminated. .
【０００７】さらに、従来使用されていた波長１７２ｎ
ｍの真空紫外光では、基板上に光源の影ができてしま
い、基板上に生成される酸化膜の厚みが不均一となると
いう問題がある。すなわち、点状光源により波長１７２
ｎｍの真空紫外線を基板に向けて照射した場合、基板上
で点状光源に近い部分の酸化膜の膜厚が大きくなり、周
囲部分の膜厚が小さくなるという、膜厚の不均一が生じ
てしまう。Further, the wavelength 172n which has been conventionally used is
With m vacuum ultraviolet light, there is a problem that the shadow of the light source is formed on the substrate, and the thickness of the oxide film formed on the substrate becomes uneven. That is, the wavelength 172 is generated by the point light source.
When the substrate is irradiated with vacuum ultraviolet rays of nm, the film thickness of the oxide film near the point light source on the substrate becomes large and the film thickness around the substrate becomes small, resulting in non-uniform film thickness. I will end up.
【０００８】また、基板の処理条件によっては、処理ガ
スの圧力を低くすることがあるが、処理ガスの圧力を低
くすると酸素の密度が低くなり、紫外線が処理ガス（酸
素）により吸収しきれなくなる。このような場合、紫外
線が直接基板に照射される状態となり、紫外線による基
板の損傷が生じるおそれがある。Further, depending on the processing conditions of the substrate, the pressure of the processing gas may be lowered, but when the pressure of the processing gas is lowered, the density of oxygen becomes low and ultraviolet rays cannot be absorbed by the processing gas (oxygen). . In such a case, the substrate is directly irradiated with ultraviolet rays, which may cause damage to the substrate.
【０００９】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、効率的に酸素ラジカルを生成することで厚膜の酸
化膜を生成することができ、点状光源により紫外線を照
射しても均一な膜厚の酸化膜を生成することができる酸
化膜生成装置及び方法を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above points, and it is possible to generate a thick oxide film by efficiently generating oxygen radicals, and even when ultraviolet rays are irradiated by a point light source. An object of the present invention is to provide an oxide film forming apparatus and method capable of forming an oxide film having a uniform film thickness.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴
とするものである。In order to solve the above problems, the present invention is characterized by taking the following means.
【００１１】請求項１記載の発明は、少なくとも一つの
紫外線源から酸素を含む処理ガスに紫外線を照射して生
成した酸素ラジカルにより基板上に酸化膜を生成する半
導体製造酸化膜生成装置であって、前記紫外線源は、少
なくとも一つの点状光源よりなり、波長１４６ｎｍの真
空紫外光を発生し照射することを特徴とするものであ
る。According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor manufacturing oxide film producing apparatus for producing an oxide film on a substrate by oxygen radicals produced by irradiating a processing gas containing oxygen from at least one ultraviolet source with ultraviolet rays. The ultraviolet light source is composed of at least one point light source, and generates and irradiates vacuum ultraviolet light having a wavelength of 146 nm.
【００１２】請求項２記載の発明は、請求項１記載の半
導体製造酸化膜生成装置であって、前記紫外線源は複数
の点状光源よりなり、紫外線照射強度を各々独立に制御
可能であることを特徴とするものである。According to a second aspect of the invention, there is provided the semiconductor manufacturing oxide film forming apparatus according to the first aspect, wherein the ultraviolet light source is composed of a plurality of point light sources, and the ultraviolet irradiation intensity can be independently controlled. It is characterized by.
【００１３】請求項３記載の発明は、請求項２記載の半
導体製造酸化膜生成装置であって、前記基板を前記紫外
線源に対して回転させる回転機構を有することを特徴と
するものである。According to a third aspect of the present invention, there is provided the semiconductor manufacturing oxide film forming apparatus according to the second aspect, which further comprises a rotating mechanism for rotating the substrate with respect to the ultraviolet source.
【００１４】請求項４記載の発明は、請求項３記載の半
導体製造酸化膜生成装置であって、前記紫外線源は、複
数の紫外線発光部と、該紫外線発光部の各々に電力を供
給する電源部とを有し、前記紫外線発光部の各々は、電
力供給ケーブルにより前記電源部に接続されたことを特
徴とするものである。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the semiconductor manufacturing oxide film forming apparatus according to the third aspect, wherein the ultraviolet light source has a plurality of ultraviolet light emitting portions and a power source for supplying electric power to each of the ultraviolet light emitting portions. And each of the ultraviolet light emitting units is connected to the power supply unit by a power supply cable.
【００１５】請求項５記載の発明は、請求項４記載の半
導体製造酸化膜生成装置であって、前記紫外線発光部の
各々を所定の位置に配置する位置決め機構を有すること
を特徴とするものである。According to a fifth aspect of the invention, there is provided the semiconductor manufacturing oxide film forming apparatus according to the fourth aspect, which is characterized in that it has a positioning mechanism for arranging each of the ultraviolet light emitting portions at a predetermined position. is there.
【００１６】請求項６記載の発明は、基板上に酸化膜を
生成する半導体製造酸化膜生成方法であって、前記基板
上に酸素を含む処理ガスを供給し、少なくとも一つの点
状光源よりなる紫外線源から波長１４６ｎｍの真空紫外
光を前記基板に向けて照射して酸素ラジカルを生成し、
生成した酸素ラジカルにより前記基体上に酸化膜を生成
することを特徴とするものである。According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor manufacturing oxide film forming method for forming an oxide film on a substrate, which comprises supplying a processing gas containing oxygen onto the substrate and comprising at least one point light source. The substrate is irradiated with vacuum ultraviolet light having a wavelength of 146 nm toward the substrate to generate oxygen radicals,
An oxide film is formed on the substrate by the generated oxygen radicals.
【００１７】請求項７記載の発明は、請求項６記載の半
導体製造酸化膜生成方法であって、前記紫外線源は複数
の点状光源よりなり、該点状光源の紫外線照射強度を各
々独立に制御することを特徴とするものである。The invention according to claim 7 is the method for producing a semiconductor manufacturing oxide film according to claim 6, wherein the ultraviolet light source comprises a plurality of point light sources, and the ultraviolet irradiation intensity of each of the point light sources is independent. It is characterized by controlling.
【００１８】請求項８記載の発明は、請求項６記載の半
導体製造酸化膜生成方法であって、前記基板を前記紫外
線源に対して回転させることを特徴とするものである。An eighth aspect of the present invention is the method for producing a semiconductor manufacturing oxide film according to the sixth aspect, wherein the substrate is rotated with respect to the ultraviolet source.
【００１９】請求項９記載の発明は、基板に対して紫外
線を照射する紫外線照射装置であって、複数の紫外線発
光部と、該紫外線発光部の各々に電力を供給する電源部
とよりなり、前記紫外線発光部の各々は、電力供給ケー
ブルにより前記電源部に接続されたことを特徴とするも
のである。According to a ninth aspect of the present invention, there is provided an ultraviolet irradiating device for irradiating a substrate with ultraviolet light, which comprises a plurality of ultraviolet light emitting parts and a power supply part for supplying electric power to each of the ultraviolet light emitting parts. Each of the ultraviolet light emitting units is connected to the power supply unit by a power supply cable.
【００２０】請求項１０記載の発明は、請求項９記載の
紫外線照射装置であって、前記紫外線発光部の各々を所
定の位置に配置する位置決め機構を更に有することを特
徴とするものである。The invention according to claim 10 is the ultraviolet irradiating device according to claim 9, further comprising a positioning mechanism for arranging each of the ultraviolet light emitting portions at a predetermined position.
【００２１】上述の発明によれば、波長１４６ｎｍの真
空紫外光を酸素に照射して酸素ラジカルを生成する。酸
素の波長１４６ｎｍの紫外光に対する吸収断面積は、波
長１７２ｎｍの紫外光に対する吸収断面積より大きい。
したがって、波長１４６ｎｍの紫外光により生成される
酸素ラジカルの量は、波長１７２ｎｍの紫外光により生
成される酸素ラジカルの量より大きく、波長１４６ｎｍ
の紫外光を用いた方が、同じ強度であっても効率的に酸
素ラジカルを生成することができる。したがって、生成
される酸化膜の膜厚も、波長１４６ｎｍの紫外光を用い
た方が大きい。According to the above invention, oxygen is irradiated with vacuum ultraviolet light having a wavelength of 146 nm to generate oxygen radicals. The absorption cross section of oxygen for ultraviolet light having a wavelength of 146 nm is larger than that for ultraviolet light having a wavelength of 172 nm.
Therefore, the amount of oxygen radicals generated by ultraviolet light having a wavelength of 146 nm is larger than the amount of oxygen radicals generated by ultraviolet light having a wavelength of 172 nm,
The use of the ultraviolet light of 2 allows more efficient generation of oxygen radicals even with the same intensity. Therefore, the thickness of the generated oxide film is larger when the ultraviolet light having the wavelength of 146 nm is used.
【００２２】また、波長１４６ｎｍの紫外光は酸素に効
率的に吸収されるため、処理ガスの圧力が低くても、紫
外線が処理ガスに吸収されずに直接基板に到達すること
が防止され、紫外線による基板の損傷を防止することが
できる。Further, since the ultraviolet light having a wavelength of 146 nm is efficiently absorbed by oxygen, even if the pressure of the processing gas is low, the ultraviolet rays are prevented from directly reaching the substrate without being absorbed by the processing gas. It is possible to prevent the substrate from being damaged due to.
【００２３】また、紫外線源を複数の点状光源とするこ
とにより、基板表面全体において均一な酸素ラジカルを
生成することができ、均一な膜厚の酸化膜を生成するこ
とができる。さらに、基板を紫外線源に対して回転する
ことにより、均一な膜厚を確保しながら紫外線源の数を
減らすことができる。By using a plurality of point light sources as the ultraviolet light source, uniform oxygen radicals can be generated on the entire surface of the substrate, and an oxide film having a uniform thickness can be generated. Further, by rotating the substrate with respect to the ultraviolet light source, it is possible to reduce the number of ultraviolet light sources while ensuring a uniform film thickness.
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面と共に説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
【００２４】まず、本実施の形態では、紫外線源として
複数の点状光源を用いて、基板に対して均一に紫外線を
照射する構成とする。First, in the present embodiment, a plurality of point light sources are used as an ultraviolet ray source to uniformly irradiate the substrate with ultraviolet rays.
【００２５】図１は基板表面に対して複数の点状光源を
配置する例を示す。図１において、小さな六角形の領域
Ｒの各々は、一つの点状光源が配置される領域を示し、
大きな円形Ｃは基板の外形を示す。FIG. 1 shows an example in which a plurality of point light sources are arranged on the substrate surface. In FIG. 1, each small hexagonal region R indicates a region where one point light source is arranged,
A large circle C shows the outline of the substrate.
【００２６】図１（ａ）は、点状光源を２４個配置して
基板全体をカバーする構成を示す。図１（ｂ）は、図１
（ａ）に示す基板より小さいサイズの基板の例であり、
点状光源を２７個配置して基板全体をカバーする構成で
ある。図１（ｃ）は、図１（ｂ）に示す基板よりさらに
小さいサイズの基板の例であり、点状光源を１９個配置
して基板全体をカバーする構成である。FIG. 1A shows a structure in which 24 point light sources are arranged to cover the entire substrate. FIG. 1B is the same as FIG.
It is an example of a substrate smaller than the substrate shown in (a),
The configuration is such that 27 point light sources are arranged to cover the entire substrate. FIG. 1C is an example of a substrate having a size smaller than that of the substrate shown in FIG. 1B, and has 19 point light sources arranged to cover the entire substrate.
【００２７】図１に示すように点状光源を多数配置する
ことは、光源装置の構成が複雑となり、酸化膜生成装置
の製造コストが上昇してしまう。そこで、図２に示すよ
うに、図１に示す領域の一部だけに点状光源を配置し
（すなわち、数字が記入された領域Ｒだけに点状光源を
配置し）、基板を回転することにより基板全体に紫外線
が照射されるような構成を考える。Arranging a large number of point light sources as shown in FIG. 1 complicates the structure of the light source device and increases the manufacturing cost of the oxide film forming apparatus. Therefore, as shown in FIG. 2, the point light source is arranged only in a part of the area shown in FIG. 1 (that is, the point light source is arranged only in the area R in which a numeral is written), and the substrate is rotated. Consider a configuration in which the entire substrate is irradiated with ultraviolet light by means of.
【００２８】図２（ａ）に示す例は、図１（ａ）に示す
例に対応しており、２４個の領域のうち、1〜３が記入
された領域Ｒだけに点状光源を配置し、基板を回転する
ことにより２４個の領域全てをカバーするものである。
なお、４及び５が記入された領域Ｒにも点状光源を配置
することにより、より均一に基板全体をカバーすること
ができる。図２（ａ）に示す例では、３個または５個の
点状光源により基板全体に紫外線を照射することができ
る。The example shown in FIG. 2 (a) corresponds to the example shown in FIG. 1 (a), and the point light source is arranged only in the region R in which 1 to 3 are written out of the 24 regions. Then, by rotating the substrate, all 24 regions are covered.
By disposing the point light source also in the region R in which 4 and 5 are written, the entire substrate can be covered more uniformly. In the example shown in FIG. 2A, it is possible to irradiate the entire substrate with ultraviolet rays by using three or five point light sources.
【００２９】図２（ｂ）に示す例は、図１（ｂ）に示す
例に対応しており、２７個の領域のうち、１〜６が記入
された領域Ｒだけに点状光源を配置し、基板を回転する
ことにより２７個の領域Ｒを全てカバーするものであ
る。図２（ｂ）に示す例では、６個の点状光源により基
板全体に紫外線を照射することができる。The example shown in FIG. 2 (b) corresponds to the example shown in FIG. 1 (b), and the point light source is arranged only in the region R in which 1 to 6 are written out of the 27 regions. Then, the 27 regions R are all covered by rotating the substrate. In the example shown in FIG. 2B, it is possible to irradiate the entire substrate with ultraviolet rays by using six point light sources.
【００３０】図２（ｃ）に示す例は、図１（ｃ）に示す
例に対応しており、１９個の領域のうち、１〜４が記入
された領域Ｒだけに点状光源を配置し、基板を回転する
ことにより１９個の領域Ｒを全てカバーするものであ
る。図２（ｃ）に示す例では、６個の点状光源により基
板全体に紫外線を照射することができる。The example shown in FIG. 2 (c) corresponds to the example shown in FIG. 1 (c), and the point light source is arranged only in the region R in which 1 to 4 of the 19 regions are marked. Then, by rotating the substrate, all 19 regions R are covered. In the example shown in FIG. 2C, it is possible to irradiate the entire substrate with ultraviolet rays by using six point light sources.
【００３１】以上のように、複数の点状光源（例えばＵ
Ｖランプ）を所定の位置に配置して基板を回転すること
により、基板全体に対して点状光源（例えばＵＶラン
プ）を配置する場合に比べてはるかに少ない数の点状光
源により、基板全体に紫外線を照射することができる。
これにより、光源装置及び酸化膜生成装置の構成を簡素
化することができ、製造コストを低減することができ
る。As described above, a plurality of point light sources (for example, U
V lamp) is arranged at a predetermined position and the substrate is rotated, so that the number of point light sources is much smaller than the case where a point light source (for example, a UV lamp) is arranged on the whole substrate, so that the whole substrate is Can be irradiated with ultraviolet rays.
Thereby, the configurations of the light source device and the oxide film generation device can be simplified, and the manufacturing cost can be reduced.
【００３２】次に、複数の点状光源を用いて、各々の紫
外線照射強度を独立制御することにより均一な照射を行
う構成に関して説明する。Next, a description will be given of a configuration in which a plurality of point light sources are used and the irradiation intensity of each ultraviolet ray is independently controlled to perform uniform irradiation.
【００３３】まず、図３に示すように、点状光源を３個
半径方向に配列して、各々の照射強度を独立制御する場
合を考える。図３に示す例では、３個の点状光源２−
１，２−２，２−３は、基板４の半径方向に整列した状
態で配置される。点状光源２−１，２−２，２−３に
は、それぞれ紫外線強度センサ６−１，６−２，６−３
が設けられる。紫外線強度センサ６−１，６−２，６−
３は、点状光源２−１，２−２，２−３から照射される
紫外線の強度を検出し、その検出値を電源部８に供給す
る。電源部８は、検出値に基づいて各点状光源２−１，
２−２，２−３から照射される紫外線の強度が所定の値
になるように、各点状光源２−１，２−２，２−３から
へ供給する電力を制御する。なお、図３において電源部
８は点状光源２−１，２−２，２−３の各々に対して別
個に設けられているが、まとめて一つの電源部としても
よい。First, as shown in FIG. 3, consider a case where three point light sources are arranged in the radial direction and the irradiation intensity of each is independently controlled. In the example shown in FIG. 3, three point light sources 2-
1, 2-2 and 2-3 are arranged in a state of being aligned in the radial direction of the substrate 4. The point light sources 2-1, 2-2, 2-3 include ultraviolet intensity sensors 6-1, 6-2, 6-3, respectively.
Is provided. Ultraviolet intensity sensor 6-1, 6-2, 6-
3 detects the intensity of the ultraviolet rays emitted from the point light sources 2-1, 2-2, 2-3, and supplies the detected value to the power supply unit 8. The power supply unit 8 is configured to detect each point light source 2-1 based on the detected value.
The electric power supplied from each point light source 2-1, 2-2, 2-3 is controlled so that the intensity of the ultraviolet light emitted from 2-2, 2-3 becomes a predetermined value. Although the power supply unit 8 is provided separately for each of the point light sources 2-1, 2-2, 2-3 in FIG. 3, it may be integrated into one power supply unit.
【００３４】図４は図３に示された構成を具体化した酸
化膜生成装置の概略断面図である。図４に示す酸化膜生
成装置は、処理チャンバ１０を有し、シリコンウェハ等
の半導体基板４が、処理チャンバ１０内に設けられた載
置台１２に載置される。載置台１２には、半導体基板４
を加熱するためのヒータ１４が埋設されている。載置台
１２は、半導体基板４を載置した状態で回転するよう
に、回転機構１６が設けられている。回転機構１６は、
モータ等を用いた周知の機構を用いることができるの
で、その説明は省略する。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of an oxide film forming apparatus which embodies the structure shown in FIG. The oxide film generation apparatus shown in FIG. 4 has a processing chamber 10, and a semiconductor substrate 4 such as a silicon wafer is mounted on a mounting table 12 provided in the processing chamber 10. The semiconductor substrate 4 is mounted on the mounting table 12.
A heater 14 for heating the is embedded. The mounting table 12 is provided with a rotating mechanism 16 so as to rotate with the semiconductor substrate 4 mounted thereon. The rotation mechanism 16 is
Since a known mechanism using a motor or the like can be used, the description thereof will be omitted.
【００３５】載置台１２の上方には、処理ガスを供給す
るためのシャワープレート１８が配置されている。シャ
ワープレート１８は、例えば石英のように紫外線を透過
する材料により形成されており、載置台１２に載置され
た半導体基板４に対して均一に処理ガスを供給する。処
理ガスは酸素を含んでおり、紫外線が照射されることに
より半導体基板４上において酸素ラジカルが生成され
る。A shower plate 18 for supplying a processing gas is arranged above the mounting table 12. The shower plate 18 is made of a material that transmits ultraviolet rays, such as quartz, and uniformly supplies the processing gas to the semiconductor substrate 4 mounted on the mounting table 12. The processing gas contains oxygen, and by irradiation with ultraviolet rays, oxygen radicals are generated on the semiconductor substrate 4.
【００３６】シャワープレート１８の上方には、処理チ
ャンバ１０の頂部に取り付けられた光源取り付け部２０
が設けられている。光源取り付け部２０には紫外線透過
窓２２−１，２２−２，２２−３が設けらており、紫外
線透過窓２２−１，２２−２，２２−３の上に対応する
点状光源としてのＵＶランプ２−１，２−２，２−３が
配置されている。ＵＶランプ２−１，２−２，２−３の
各々には、電源部８から電力が供給される。なお、図４
において紫外線強度センサ６−１，６−２，６−３の図
示は省略されているが、電源部８から供給される電力
は、紫外線強度センサ６−１，６−２，６−３からの出
力に基づいて制御される。Above the shower plate 18, a light source mounting portion 20 mounted on the top of the processing chamber 10.
Is provided. Ultraviolet transmission windows 22-1, 22-2, 22-3 are provided in the light source mounting portion 20, and as a point light source corresponding to the ultraviolet transmission windows 22-1, 22-2, 22-3. UV lamps 2-1, 2-2, 2-3 are arranged. Electric power is supplied from the power supply unit 8 to each of the UV lamps 2-1, 2-2, 2-3. Note that FIG.
Although the UV intensity sensors 6-1, 6-2, 6-3 are not shown in the figure, the electric power supplied from the power supply unit 8 is supplied from the UV intensity sensors 6-1, 6-2, 6-3. Controlled based on output.
【００３７】以上のような構成の酸化膜生成装置におい
て、処理チャンバ１０の内部に酸素を含む処理ガスがシ
ャワーヘッド１８を介して導入されるとともに、真空ポ
ンプ等の排気装置（図示せず）により排気されて処理チ
ャンバ１０内は所定の真空度の処理圧力に維持される。
そして、ウェハ載置台１２を回転機構１６により所定の
速度で回転しながら、ＵＶランプ２−１，２−２，２−
３から紫外線透過窓２２−１，２２−２，２２−３を介
して紫外線を半導体基板に向けて照射する。In the oxide film forming apparatus having the above-described structure, the processing gas containing oxygen is introduced into the processing chamber 10 through the shower head 18, and the exhaust gas (not shown) such as a vacuum pump is used. The processing chamber 10 is evacuated and maintained at a processing pressure of a predetermined vacuum degree.
Then, while rotating the wafer mounting table 12 by the rotating mechanism 16 at a predetermined speed, the UV lamps 2-1, 2-2, 2-
Ultraviolet rays are radiated from 3 toward the semiconductor substrate through the ultraviolet ray transmission windows 22-1, 22-2 and 22-3.
【００３８】半導体基板４上において酸素が紫外線を吸
収して酸素ラジカルが発生する。この酸素ラジカルによ
り半導体基板の表面が酸化されて酸化膜が生成される。On the semiconductor substrate 4, oxygen absorbs ultraviolet rays to generate oxygen radicals. The oxygen radicals oxidize the surface of the semiconductor substrate to generate an oxide film.
【００３９】ここで、点状光源としてのＵＶランプ２−
１，２−２，２−３は、半導体基板４の中心に近い部分
から半径方向に外周部に向かって整列している。したが
って、ＵＶランプ２−１，２−２，２−３から同じ照射
強度で紫外線を照射すると、半導体基板４の中央部分の
方が照射量が多くなり、均一な膜厚を得ることはできな
い。Here, the UV lamp 2-as a point light source
1, 2-2 and 2-3 are aligned in the radial direction from the portion near the center of the semiconductor substrate 4 toward the outer peripheral portion. Therefore, when ultraviolet rays are emitted from the UV lamps 2-1, 2-2, 2-3 with the same irradiation intensity, the central portion of the semiconductor substrate 4 has a larger irradiation amount, and a uniform film thickness cannot be obtained.
【００４０】そこで、基板４の全面において紫外線照射
量が均一となるように、ＵＶランプ２−１，２−２，２
−３に供給する電力を電源部８により独立に制御する。
すなわち、半導体基板４の中央に近いＵＶランプ２−１
には小さな電力を供給し、ＵＶランプ２−２にはＵＶラ
ンプ２−１より大きな電力を供給し、更に、ＵＶランプ
２−３にはＵＶランプ２−２に供給する電力よりも更に
大きな電力を供給することにより、これら３個のＵＶラ
ンプからの紫外線の照射量が半導体基板４の表面全体で
ほぼ均一となるように制御する。Therefore, the UV lamps 2-1, 2-2, 2 are arranged so that the irradiation amount of ultraviolet rays is uniform over the entire surface of the substrate 4.
The power supplied to -3 is independently controlled by the power supply unit 8.
That is, the UV lamp 2-1 near the center of the semiconductor substrate 4
Is supplied with a small amount of electric power, the UV lamp 2-2 is supplied with a larger amount of electric power than the UV lamp 2-1 and the UV lamp 2-3 is further supplied with a larger amount of electric power than the UV lamp 2-2. Is supplied to control the irradiation amount of ultraviolet rays from these three UV lamps to be substantially uniform over the entire surface of the semiconductor substrate 4.
【００４１】具体的には、ＵＶランプ２−１が半導体基
板４の中心から３０ｍｍの位置に配置され、ＵＶランプ
２−２が半導体基板４の中心から７５ｍｍの位置に配置
され、ＵＶランプ２−３が半導体基板４の中心から１６
５ｍｍの位置に配置された場合、半導体基板上で均一な
紫外線照射量を得るには、ＵＶランプ２−１，２−２，
２−３の強度比を０．２／０．４／４とすればよい。Specifically, the UV lamp 2-1 is arranged at a position 30 mm from the center of the semiconductor substrate 4, the UV lamp 2-2 is arranged at a position 75 mm from the center of the semiconductor substrate 4, and the UV lamp 2- 3 is 16 from the center of the semiconductor substrate 4
In the case of being arranged at a position of 5 mm, in order to obtain a uniform ultraviolet irradiation amount on the semiconductor substrate, the UV lamps 2-1 and 2-2,
The intensity ratio of 2-3 may be set to 0.2 / 0.4 / 4.
【００４２】図５はＵＶランプ２−１，２−２，２−３
の強度比を０．２：０．４：４とした場合の各ランプに
よる照射強度と、それらを合成した照射強度を示すグラ
フである。基板の中心から３０ｍｍの位置に配置された
ＵＶランプ２−１からの紫外線の照射強度は、基板の中
心付近で最大となり、外周にいくほど減少する曲線とな
る。基板の中心から７５ｍｍの位置に配置されたＵＶラ
ンプ２−２からの紫外線の照射強度は、基板の中心から
７５ｍｍ程度の位置まではほぼ一定の強度であり、それ
から周囲に向かうにつれて減少する。一方、基板の中心
から１６５ｍｍの位置に配置されたＵＶランプ２−３か
らの紫外線の照射強度は、基板の外周側で最大となり、
基板の中心に向かって僅かに減少する。FIG. 5 shows UV lamps 2-1, 2-2, 2-3.
2 is a graph showing the irradiation intensity by each lamp when the intensity ratio of is set to 0.2: 0.4: 4, and the irradiation intensity obtained by combining them. The irradiation intensity of the ultraviolet rays from the UV lamp 2-1 arranged at a position 30 mm from the center of the substrate becomes a maximum near the center of the substrate, and becomes a curve decreasing toward the outer periphery. The irradiation intensity of ultraviolet rays from the UV lamp 2-2 arranged at a position of 75 mm from the center of the substrate is substantially constant up to a position of about 75 mm from the center of the substrate, and then decreases toward the periphery. On the other hand, the irradiation intensity of ultraviolet rays from the UV lamp 2-3 arranged at a position of 165 mm from the center of the substrate becomes maximum on the outer peripheral side of the substrate,
It decreases slightly towards the center of the substrate.
【００４３】以上の３個のＵＶランプ２−１，２−１，
２−３からの紫外線の照射強度を合成した照射強度が基
板での実際の照射強度となり、図５のグラフでもわかる
ように基板の全体にわたってほぼ一定となる。すなわ
ち、ＵＶランプ２−１，２−２，２−３の強度比が０．
２：０．４：４となるようにＵＶランプ２−１，２−
２，２−３へ供給する電力を制御することにより、基板
全体にわたってほぼ均一な紫外線照射強度を得ることが
できる。したがって、基板上において生成される酸素ラ
ジカルの濃度が均一となり、その結果、基板に生成され
る酸化膜の厚さが均一となる。The above three UV lamps 2-1 and 2-1,
The irradiation intensity obtained by combining the irradiation intensities of the ultraviolet rays from 2-3 becomes the actual irradiation intensity on the substrate, and becomes substantially constant over the entire substrate as can be seen from the graph of FIG. That is, the intensity ratio of the UV lamps 2-1, 2-2, 2-3 is 0.
UV lamps 2-1 and 2- so that the ratio becomes 2: 0.4: 4.
By controlling the power supplied to 2, 2-3, it is possible to obtain a substantially uniform ultraviolet irradiation intensity over the entire substrate. Therefore, the concentration of oxygen radicals generated on the substrate becomes uniform, and as a result, the thickness of the oxide film formed on the substrate becomes uniform.
【００４４】以上のように、複数の点状光源を用いて、
その各々に供給する電力を独立に制御することにより、
均一な膜厚の酸化膜を基板上に生成することができる。
ここで、点状光源としのＵＶランプ２−１，２−１，２
−３として、従来は１７２ｎｍの真空紫外光を使用して
いたが、より効率的に酸素ラジカルを発生することので
きる波長の紫外光について検討した結果、１４６ｎｍの
波長の真空紫外光を用いることにより、より効率的に紫
外光を酸素に吸収させることができ、酸素ラジカルを効
率的に生成することができることを見出した。As described above, using a plurality of point light sources,
By independently controlling the power supplied to each of them,
An oxide film having a uniform thickness can be formed on the substrate.
Here, UV lamps 2-1, 2-1 and 2 as point light sources
As -3, conventionally, vacuum ultraviolet light of 172 nm was used, but as a result of studying ultraviolet light of a wavelength capable of more efficiently generating oxygen radicals, by using vacuum ultraviolet light of a wavelength of 146 nm, It has been found that oxygen can be more efficiently absorbed by oxygen and oxygen radicals can be efficiently generated.
【００４５】波長１４６ｎｍの真空紫外光は、エキシマ
ランプにより発生させることができる。エキシマランプ
は極めて狭い波長の範囲での発光であり、赤外線を発生
しないので酸素ラジカルを発生させるような用途に好適
である。また、エキシマランプは極めて短時間で点灯、
消灯が可能であり、基板を回転しながら処理する場合に
おいて紫外線照射時間を制御するのに好適である。Vacuum ultraviolet light having a wavelength of 146 nm can be generated by an excimer lamp. The excimer lamp emits light in an extremely narrow wavelength range and does not generate infrared rays, and thus is suitable for use in generating oxygen radicals. Also, the excimer lamp lights up in an extremely short time,
It can be turned off, and is suitable for controlling the ultraviolet irradiation time in the case of processing while rotating the substrate.
【００４６】図６は酸素分子の断熱ポテンシャルカーブ
を示す図である。図６において、波長１７２ｎｍの紫外
線と、波長１４６ｎｍの紫外線との酸素分子の相互作用
を比較している。光吸収による分子状態間の遷移は、フ
ランク・コンドン領域（点線で示した２本の縦線の内
側）で起こり易いことは周知である。波長１４６ｎｍの
光は、従来用いられてきた波長１７２ｎｍの光と比較し
て、基底状態（Ｘ３Σｇ −）より励起状態（Ｂ
３Σｕ −）への遷移確率が高いことが図６からわかる。
波長１４６ｎｍの紫外線と波長１７２ｎｍの紫外線の励
起エネルギー差は、酸素分子の解離に伴い生じる酸素原
子Ｏ（１Ｄ）＋Ｏ（３Ｐ）の並進エネルギー（Ｅｋ）へ
と変換され、励起エネルギーが高い分だけラジカル原子
の拡散を活発にし、基板の酸化作用の面内均一性を向上
させる。FIG. 6 shows the adiabatic potential curve of oxygen molecule.
FIG. In FIG. 6, the ultraviolet light having a wavelength of 172 nm
Of Oxygen Molecule between Ray and UV of 146nm Wavelength
Are comparing. The transition between molecular states due to light absorption is
Rank Condon area (of the two vertical lines shown by the dotted line
It is well known that it easily occurs on the side). Wavelength of 146 nm
The light is compared with the light of wavelength 172 nm that has been used conventionally.
And the ground state (XThreeΣg −) From the excited state (B
ThreeΣu −It can be seen from FIG. 6 that the transition probability to () is high.
Excitation of 146 nm UV and 172 nm UV
The difference in electromotive energy is the oxygen source generated by the dissociation of oxygen molecules.
Child O (1D) + O (ThreeP) translational energy (Ek)What
Is converted into a radical atom due to the high excitation energy
To promote the diffusion of oxygen and improve the in-plane uniformity of the oxidation effect of the substrate.
Let
【００４７】図７は、光の波長範囲１２５ｎｍ〜１７５
ｎｍにおける酸素分子の光の吸収係数を示している。光
の吸収は、波長１４６ｎｍ付近でほぼピークに達してい
ることが分かる。これより、波長１４６ｎｍの紫外線の
方が従来使用されている波長１７２ｎｍの紫外線より酸
素分子による吸収係数が一桁以上大きいため、紫外線の
吸収効率が高いことが分かる。FIG. 7 shows a light wavelength range of 125 nm to 175.
The absorption coefficient of light of oxygen molecule in nm is shown. It can be seen that the absorption of light almost reaches a peak near the wavelength of 146 nm. From this, it is understood that the ultraviolet ray having a wavelength of 146 nm has a higher absorption efficiency of ultraviolet ray than the conventionally used ultraviolet ray having a wavelength of 172 nm because the absorption coefficient by oxygen molecules is larger by one digit or more.
【００４８】このように、波長１４６ｎｍの紫外線のほ
うが波長１７２ｎｍの紫外線より効率的に酸素分子に吸
収されるため、処理ガスの圧力が低圧であっても、紫外
線が吸収されずに基板に直接到達する率が低減され、こ
の結果、紫外線による基板の損傷を防止することができ
る。As described above, since the ultraviolet rays having a wavelength of 146 nm are more efficiently absorbed by the oxygen molecules than the ultraviolet rays having a wavelength of 172 nm, even if the pressure of the processing gas is low, the ultraviolet rays are not absorbed and directly reach the substrate. Rate is reduced, and as a result, damage to the substrate due to ultraviolet rays can be prevented.
【００４９】波長１４６ｎｍの紫外線と波長１７２ｎｍ
の紫外線とを用いて、処理ガスの圧力を０．１〜６０ｔ
ｏｒｒの間で変化させて酸化膜を生成する実験を行った
結果、波長１４６ｎｍの紫外線を用いた場合のほうが均
一な膜厚を得ることができた。Ultraviolet rays having a wavelength of 146 nm and wavelengths of 172 nm
Of the processing gas to 0.1 to 60t
As a result of an experiment in which an oxide film was generated by changing the value between orr, a more uniform film thickness could be obtained when ultraviolet light having a wavelength of 146 nm was used.
【００５０】図８及び図９は、光の直下で１７２及び１
６４ｎｍの各光について酸化膜成膜の様子を基板上でマ
ッピングしたものである。色の白い部分ほど膜厚が厚
く、黒い部分ほど膜厚が薄いことを示している。FIGS. 8 and 9 show 172 and 1 just below the light.
The state of oxide film formation for each light of 64 nm is mapped on the substrate. It is shown that the whiter part has a thicker film thickness, and the blacker part has a thinner film thickness.
【００５１】波長１７２ｎｍの紫外線を、基板のほぼ中
心に位置する点状光源から照射した場合、図８に示すよ
うに、処理ガスの圧力が１〜５ｔｏｒｒの範囲では、基
板の表面で光源に近い部分に生成された酸化膜の膜厚が
周囲より大きくなり、また、膜厚の大きい部分に照射光
のパターンの影響が現れており、紫外線が基板に直接到
達していることが推測された。処理ガスの圧力を１０〜
３０ｔｏｒｒとした場合、照射光のパターンの影響は無
くなったが、光源に近い部分の膜厚は厚いままであっ
た。したがって、波長１７２ｎｍの紫外線の場合、処理
ガスの圧力に拘わりなく、光源に近い部分の膜厚が大き
くなり、均一な膜厚を得ることはできなかった。When ultraviolet rays having a wavelength of 172 nm are irradiated from a point light source located substantially at the center of the substrate, as shown in FIG. 8, when the processing gas pressure is in the range of 1 to 5 torr, the surface of the substrate is close to the light source. The film thickness of the oxide film formed in the part was larger than that of the surroundings, and the pattern of the irradiation light appeared in the part where the film thickness was large, and it was speculated that the ultraviolet rays reached the substrate directly. The pressure of the processing gas is 10
When the pressure was 30 torr, the effect of the irradiation light pattern disappeared, but the film thickness in the portion close to the light source remained thick. Therefore, in the case of ultraviolet rays having a wavelength of 172 nm, the film thickness in the portion close to the light source was increased and a uniform film thickness could not be obtained regardless of the pressure of the processing gas.
【００５２】一方、波長１４６ｎｍの紫外線を、基板の
ほぼ中心に位置する点状光源から照射した場合、図９に
示すように、処理ガスの圧力が０．１〜０．５ｔｏｒｒ
の範囲では、基板の表面で光源に近い部分に生成された
酸化膜の膜厚が周囲より大きくなり、また、膜厚の大き
い部分に照射光のパターンの影響が現れており、紫外線
が基板に直接到達していることが推測された。しかし、
処理ガスの圧力が１．０〜５．０ｔｏｒｒの範囲では、
基板の表面で光源に近い部分における膜厚と周囲の部分
の膜厚との差はほとんどなくなり、基板表面全体にわた
って均一な膜厚を得ることができた。処理ガスの圧力が
１０〜３０ｔｏｒｒの範囲では、基板の周囲部分におい
て膜厚が部分的に大きくなった。これは、紫外線照射に
より２次反応物質が生成された影響と推測された。On the other hand, when ultraviolet rays having a wavelength of 146 nm are irradiated from a point light source located substantially in the center of the substrate, as shown in FIG. 9, the pressure of the processing gas is 0.1 to 0.5 torr.
In the range of, the thickness of the oxide film generated on the surface of the substrate near the light source is larger than that of the surrounding area, and the pattern of the irradiation light affects the portion where the film thickness is large. It was speculated that it was reached directly. But,
When the pressure of the processing gas is in the range of 1.0 to 5.0 torr,
On the surface of the substrate, there was almost no difference between the film thickness in the portion close to the light source and the film thickness in the peripheral portion, and a uniform film thickness could be obtained over the entire substrate surface. When the pressure of the processing gas was in the range of 10 to 30 torr, the film thickness was partially increased in the peripheral portion of the substrate. This was presumed to be the influence of the secondary reaction product produced by the irradiation of ultraviolet rays.
【００５３】したがって、波長１４６ｎｍの紫外線を用
いて、処理ガスの圧力を１．０〜５．０ｔｏｒｒの範囲
とすることにより、基板に向かって照射された紫外線は
効率的に酸素分子に吸収されながら拡散し、基板全体に
わたって酸素ラジカルの濃度が一様となると推測され
た。このような状態は、基板側から光源を見た場合に、
処理ガスがあたかも厚い雲のように作用したような状態
であり、紫外線が直接基板に到達しないものと推測され
る。したがって、均一な膜厚を得ることができるだけで
なく、紫外線による基板の損傷を防止することができ
る。Therefore, by setting the pressure of the processing gas within the range of 1.0 to 5.0 torr by using the ultraviolet ray having the wavelength of 146 nm, the ultraviolet ray irradiated toward the substrate is efficiently absorbed by oxygen molecules. It was speculated that the concentration of oxygen radicals diffused and became uniform over the entire substrate. Such a state, when looking at the light source from the substrate side,
It is assumed that the processing gas acts like a thick cloud, and that ultraviolet rays do not reach the substrate directly. Therefore, not only a uniform film thickness can be obtained, but also damage to the substrate due to ultraviolet rays can be prevented.
【００５４】以上のように、波長１４６ｎｍの真空紫外
光を発生するエキシマランプを酸素ラジカル生成用の点
状光源として使用することにより、効率的に酸素ラジカ
ルを生成して均一な膜厚を得ることができるとともに、
紫外線による基板の損傷を防止することができる。ま
た、低圧においても均一な膜厚の酸化膜を生成すること
ができる。As described above, by using the excimer lamp for generating vacuum ultraviolet light having a wavelength of 146 nm as a point light source for generating oxygen radicals, oxygen radicals are efficiently generated to obtain a uniform film thickness. As well as
It is possible to prevent the substrate from being damaged by ultraviolet rays. Further, it is possible to generate an oxide film having a uniform thickness even at low pressure.
【００５５】次に、波長１４６ｎｍの真空紫外光を発生
するエキシマランプを用いた光源装置について説明す
る。図１０は波長１４６ｎｍの真空紫外光を発生するエ
キシマランプを用いた光源装置の概略構成図である。Next, a light source device using an excimer lamp for generating vacuum ultraviolet light having a wavelength of 146 nm will be described. FIG. 10 is a schematic configuration diagram of a light source device using an excimer lamp that generates vacuum ultraviolet light having a wavelength of 146 nm.
【００５６】図１０に示す光源装置は、複数のエキシマ
ランプ３０と、エキシマランプ３０に電力を供給する電
源部３２とを有する。エキシマランプ３０の各々は、柔
軟性を有する電力供給ケーブル３４により電源部３２に
接続され、電力供給ケーブル３４を介して電源部３２か
ら電力が供給される。エキシマランプ３０の各々は別個
の電力供給ケーブル３４により電力が供給されるので、
エキシマランプ３０に供給する電力を独立して制御する
ことができる。The light source device shown in FIG. 10 has a plurality of excimer lamps 30 and a power supply section 32 for supplying electric power to the excimer lamps 30. Each of the excimer lamps 30 is connected to the power supply unit 32 by a flexible power supply cable 34, and power is supplied from the power supply unit 32 via the power supply cable 34. Since each of the excimer lamps 30 is powered by a separate power supply cable 34,
The power supplied to the excimer lamp 30 can be controlled independently.
【００５７】エキシマランプ３０は、枠体３６に収容さ
れ、枠体３６に形成された開口に嵌合されて固定され
る。なお、図１０に示す例では直線に沿ってエキシマラ
ンプ３０が整列した状態であるが、直線上に整列させる
必要はなく、図２に示すような配列としてもよい。電力
供給ケーブル３４が柔軟性を有しているため、枠体３６
の開口の位置を変更することにより、容易にエキシマラ
ンプ３０の各々の配置を変更することができる。したが
って、例えば、処理する基板が変更された場合に、図２
（ａ）に示す配置であったエキシマランプ３０を図２
（ｂ）に示すような配置に容易に変更することができ
る。The excimer lamp 30 is housed in the frame 36, and is fitted and fixed in the opening formed in the frame 36. In the example shown in FIG. 10, the excimer lamps 30 are aligned along a straight line, but they do not have to be aligned on a straight line and may be arranged as shown in FIG. Since the power supply cable 34 has flexibility, the frame 36
By changing the positions of the openings of the excimer lamps 30, the arrangement of the excimer lamps 30 can be easily changed. Therefore, for example, when the substrate to be processed is changed, as shown in FIG.
The excimer lamp 30 having the arrangement shown in FIG.
The arrangement as shown in (b) can be easily changed.
【００５８】また、エキシマランプ３０の各々には、電
源部から個別に電力が供給され、個別に電力制御を行う
ことができる。例えば、電源部に電力設定用のツマミ３
２ａを設けて、エキシマランプ３０への供給電力を個別
に設定することにより、エキシマランプ３０の各々から
の紫外線の強度を個別に制御することができ、図５に示
すような強度制御を行うことができる。Further, each of the excimer lamps 30 is individually supplied with electric power from the power supply section, and the electric power can be controlled individually. For example, the power setting knob 3 for power setting
2a is provided and the power supplied to the excimer lamp 30 is individually set, whereby the intensity of the ultraviolet rays from each of the excimer lamps 30 can be individually controlled, and the intensity control as shown in FIG. 5 can be performed. You can
【００５９】図１１はエキシマランプ３０の構造の一例
を示す図である。エキシマランプ３０は、放電容器４１
内に、誘電体バリア放電によってエキシマ分子を形成す
る放電用ガスを、放電容器４１内に所定量充填して構成
される。放電容器４１は、外形が概略円筒状である外側
管４３と、外側管４３に対して同軸に配置された内側管
４２とを有し、内側管４２と外側管４３との間に中空円
筒状の放電空間４５が形成される。また、外側管４３の
外側の少なくとも一部及び内側管４２の外面の少なくと
も一部に誘電体バリア放電用の電極４４ａ，４４ｂを設
け、放電容器４１の少なくとも一端部に光取り出し窓４
６を設けている。高周波高電圧の電源５０により電極４
４ａ，４４ｂに電気入力することにより、放電空間４５
内にエキシマ分子が形成され、エキシマ分子から放射さ
れる光が光取り出し窓４６を通してランプ外に放射され
る。本実施の形態の場合、エキシマランプ３０は、波長
１４６ｎｍの紫外光を放射するように構成されている。FIG. 11 is a diagram showing an example of the structure of the excimer lamp 30. The excimer lamp 30 includes a discharge vessel 41.
The discharge vessel 41 is filled with a predetermined amount of discharge gas that forms excimer molecules by dielectric barrier discharge. The discharge vessel 41 has an outer tube 43 having a substantially cylindrical outer shape, and an inner tube 42 arranged coaxially with the outer tube 43, and has a hollow cylindrical shape between the inner tube 42 and the outer tube 43. Discharge space 45 is formed. Further, electrodes 44a and 44b for dielectric barrier discharge are provided on at least a part of the outer side of the outer tube 43 and at least a part of the outer surface of the inner tube 42, and the light extraction window 4 is provided on at least one end of the discharge vessel 41.
6 is provided. Electrode 4 by power source 50 of high frequency and high voltage
By electrically inputting into 4a and 44b, the discharge space 45
Excimer molecules are formed inside, and the light emitted from the excimer molecules is emitted outside the lamp through the light extraction window 46. In the case of this embodiment, the excimer lamp 30 is configured to emit ultraviolet light having a wavelength of 146 nm.
【発明の効果】上述の如く本発明によれば、波長１４６
ｎｍの紫外光を用いることにより、効率的に酸素ラジカ
ルを生成することができる。したがって、生成される酸
化膜の膜厚を厚くすることができる。また、波長１４６
ｎｍの紫外光は酸素に効率的に吸収されるため、処理ガ
スの圧力が低くても、紫外線が処理ガスに吸収されずに
直接基板に到達することが防止され、紫外線による基板
の損傷を防止することができる。また、紫外線源を複数
の点状光源とすることにより、基板表面全体において均
一な酸素ラジカルを生成することができ、均一な膜厚の
酸化膜を生成することができる。さらに、基板を紫外線
源に対して回転することにより、均一な膜厚を確保しな
がら紫外線源の数を減らすことができる。As described above, according to the present invention, the wavelength 146
By using the ultraviolet light of nm, oxygen radicals can be efficiently generated. Therefore, the thickness of the generated oxide film can be increased. Also, the wavelength 146
Since the ultraviolet light of nm is efficiently absorbed by oxygen, even if the pressure of the processing gas is low, it is possible to prevent the ultraviolet rays from reaching the substrate directly without being absorbed by the processing gas and prevent the substrate from being damaged by the ultraviolet rays. can do. Further, by using a plurality of point light sources as the ultraviolet light source, uniform oxygen radicals can be generated on the entire substrate surface, and an oxide film having a uniform thickness can be generated. Further, by rotating the substrate with respect to the ultraviolet light source, it is possible to reduce the number of ultraviolet light sources while ensuring a uniform film thickness.
【図１】図１は基板表面に対して複数の点状光源を配置
する例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an example in which a plurality of point light sources are arranged on a substrate surface.
【図２】基板を回転させるながら、図１に示す領域の一
部だけに点状光源を配置する構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a configuration in which a point light source is arranged only in a part of the region shown in FIG. 1 while rotating a substrate.
【図３】点状光源を３個半径方向に配列して、各々の照
射強度を独立制御する構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a configuration in which three point light sources are arranged in a radial direction and each irradiation intensity is independently controlled.
【図４】図３に示された構成を具体化した酸化膜生成装
置の概略断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of an oxide film generation device that embodies the configuration shown in FIG.
【図５】３個のＵＶランプの強度比を０．２：０．４：
４とした場合の各ランプによる照射強度と、それらを合
成した照射強度を示すグラフである。FIG. 5 shows an intensity ratio of three UV lamps of 0.2: 0.4:
It is a graph which shows the irradiation intensity by each lamp when it is set to 4, and the irradiation intensity which combined them.
【図６】酸素分子の断熱ポテンシャルカーブを示す図で
ある。FIG. 6 is a diagram showing an adiabatic potential curve of oxygen molecules.
【図７】光の波長範囲１２５ｎｍ〜１７５ｎｍにおける
酸素分子の光の吸収係数を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a light absorption coefficient of oxygen molecules in a light wavelength range of 125 nm to 175 nm.
【図８】光の直下で１７２ｎｍの光について酸化膜成膜
の様子を基板上でマッピングした図である。FIG. 8 is a diagram in which the state of oxide film formation is mapped on the substrate for light having a wavelength of 172 nm directly under the light.
【図９】光の直下で１６４ｎｍの光について酸化膜成膜
の様子を基板上でマッピングした図である。FIG. 9 is a diagram in which the state of oxide film deposition is mapped on the substrate for light of 164 nm just below the light.
【図１０】波長１４６ｎｍの真空紫外光を発生するエキ
シマランプを用いた光源装置の概略構成図である。FIG. 10 is a schematic configuration diagram of a light source device using an excimer lamp that generates vacuum ultraviolet light having a wavelength of 146 nm.
【図１１】図１０に示すエキシマランプの断面図であ
る。11 is a cross-sectional view of the excimer lamp shown in FIG.
２−１，２−２，２−３ 点状光源（ＵＶランプ） ４ 基板 ６−１，６−２，６−３ 紫外線強度センサ ８ 電源部 １０ 処理チャンバ １２ 載置台 １４ ヒータ １６ 回転機構 １８ シャワープレート ２２−１，２２−２，２２−３ 紫外線透過窓 ３０ エキシマランプ ３２ 電源部 ３４ 電力供給ケーブル ３６ 枠体 ４１ 放電容器 ４２ 内側管 ４３ 外側管 ４４ａ，４４ｂ 電極 ４５ 放電空間 ４６ 光取り出し窓 2-1、2-2、2-3 Point light source (UV lamp) 4 substrates 6-1, 6-2, 6-3 UV intensity sensor 8 power supply 10 Processing chamber 12 mounting table 14 heater 16 rotation mechanism 18 shower plate 22-1, 22-2, 22-3 UV transmission window 30 excimer lamp 32 power supply 34 Power supply cable 36 frame 41 discharge vessel 42 inner tube 43 Outer tube 44a, 44b electrodes 45 discharge space 46 Light extraction window
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神力 博 東京都港区赤坂五丁目３番６号 ＴＢＳ放 送センター 東京エレクトロン株式会社内 (72)発明者 菱沼 宣是 東京都千代田区大手町２丁目６番１号 朝 日東海ビル19階 ウシオ電機株式会社内 Ｆターム(参考） 4G075 AA24 AA61 BA01 CA33 CA62 EA01 EA06 EB31 ED01 ED08 FB06 5F045 AA20 AB32 AC11 AE21 AF01 BB02 DP04 DP28 DQ10 EJ09 EK07 EK12 EK19 EM10 GB15 5F058 BA06 BC02 BF40 BF57 BF62 BG04 BJ01 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Hiroshi Kamiki TBS release, 5-3-6 Akasaka, Minato-ku, Tokyo Sending Center Tokyo Electron Limited (72) Inventor Noriyoshi Hishinuma 2-6-1, Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo Morning Nittokai Building 19th floor Ushio Electric Co., Ltd. F-term (reference) 4G075 AA24 AA61 BA01 CA33 CA62 EA01 EA06 EB31 ED01 ED08 FB06 5F045 AA20 AB32 AC11 AE21 AF01 BB02 DP04 DP28 DQ10 EJ09 EK07 EK12 EK19 EM10 GB15 5F058 BA06 BC02 BF40 BF57 BF62 BG04 BJ01
Claims (10)
む処理ガスに紫外線を照射して生成した酸素ラジカルに
より基板上に酸化膜を生成する半導体製造酸化膜生成装
置であって、 前記紫外線源は、少なくとも一つの点状光源よりなり、
波長１４６ｎｍの真空紫外光を発生し照射することを特
徴とする半導体製造酸化膜生成装置。1. A semiconductor manufacturing oxide film generation apparatus for generating an oxide film on a substrate by oxygen radicals generated by irradiating a treatment gas containing oxygen from at least one ultraviolet source with ultraviolet rays, wherein the ultraviolet source comprises: Consists of at least one point light source,
An oxide film production apparatus for semiconductor production, wherein vacuum ultraviolet light having a wavelength of 146 nm is generated and irradiated.
置であって、 前記紫外線源は複数の点状光源よりなり、紫外線照射強
度を各々独立に制御可能であることを特徴とする半導体
製造酸化膜生成装置。2. The semiconductor manufacturing oxide film forming apparatus according to claim 1, wherein the ultraviolet light source comprises a plurality of point light sources, and the ultraviolet irradiation intensity can be independently controlled. Oxide film generator.
置であって、 前記基板を前記紫外線源に対して回転させる回転機構を
有することを特徴とする半導体製造酸化膜生成装置。3. The semiconductor manufacturing oxide film forming apparatus according to claim 2, further comprising a rotating mechanism that rotates the substrate with respect to the ultraviolet light source.
置であって、 前記紫外線源は、複数の紫外線発光部と、該紫外線発光
部の各々に電力を供給する電源部とを有し、 前記紫外線発光部の各々は、電力供給ケーブルにより前
記電源部に接続されたことを特徴とする半導体製造酸化
膜生成装置。4. The semiconductor manufacturing oxide film forming apparatus according to claim 3, wherein the ultraviolet light source has a plurality of ultraviolet light emitting units and a power supply unit that supplies power to each of the ultraviolet light emitting units. Each of the ultraviolet light emitting units is connected to the power supply unit by a power supply cable, and the semiconductor manufacturing oxide film forming apparatus is characterized.
置であって、 前記紫外線発光部の各々を所定の位置に配置する位置決
め機構を有することを特徴とする半導体製造酸化膜生成
装置。5. The semiconductor manufacturing oxide film forming apparatus according to claim 4, further comprising a positioning mechanism for arranging each of the ultraviolet light emitting portions at a predetermined position.
化膜生成方法であって、 前記基板上に酸素を含む処理ガスを供給し、 少なくとも一つの点状光源よりなる紫外線源から波長１
４６ｎｍの真空紫外光を前記基板に向けて照射して酸素
ラジカルを生成し、 生成した酸素ラジカルにより前記基体上に酸化膜を生成
することを特徴とする半導体製造酸化膜生成方法。6. A method for producing an oxide film for producing a semiconductor, wherein an oxide film is formed on a substrate, wherein a processing gas containing oxygen is supplied onto the substrate, and a wavelength of 1 from an ultraviolet source including at least one point light source.
A method for producing an oxide film, which comprises irradiating a vacuum ultraviolet light of 46 nm toward the substrate to generate oxygen radicals, and forming the oxide film on the substrate by the oxygen radicals generated.
法であって、 前記紫外線源は複数の点状光源よりなり、該点状光源の
紫外線照射強度を各々独立に制御することを特徴とする
半導体製造酸化膜生成方法。7. The method for producing a semiconductor manufacturing oxide film according to claim 6, wherein the ultraviolet light source comprises a plurality of point light sources, and the ultraviolet irradiation intensity of each of the point light sources is independently controlled. Method for producing oxide film in semiconductor manufacturing.
法であって、 前記基板を前記紫外線源に対して回転させることを特徴
とする半導体製造酸化膜生成方法。8. The method for producing a semiconductor-produced oxide film according to claim 6, wherein the substrate is rotated with respect to the ultraviolet light source.
射装置であって、 複数の紫外線発光部と、該紫外線発光部の各々に電力を
供給する電源部とよりなり、 前記紫外線発光部の各々は、電力供給ケーブルにより前
記電源部に接続されたことを特徴とする紫外線照射装
置。9. An ultraviolet irradiation device for irradiating a substrate with ultraviolet rays, comprising: a plurality of ultraviolet light emitting parts; and a power supply part supplying power to each of the ultraviolet light emitting parts, each of the ultraviolet light emitting parts. Is an ultraviolet irradiation device characterized in that it is connected to the power source section by a power supply cable.
て、 前記紫外線発光部の各々を所定の位置に配置する位置決
め機構を更に有することを特徴とする紫外線照射装置。10. The ultraviolet irradiation device according to claim 9, further comprising a positioning mechanism that arranges each of the ultraviolet light emitting units at a predetermined position.
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