JP2012079999A

JP2012079999A - Semiconductor manufacturing apparatus

Info

Publication number: JP2012079999A
Application number: JP2010225663A
Authority: JP
Inventors: Tetsuaki Inada; 哲明稲田
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2010-10-05
Filing date: 2010-10-05
Publication date: 2012-04-19

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a substrate processing apparatus which improves the uniformity of in-plane film thickness.SOLUTION: A semiconductor manufacturing apparatus includes: a processing chamber processing a substrate placed on a substrate placement part; a gas supply part supplying gas for processing to the processing chamber; a lamp housing part which houses a lamp radiating light to the interior of the processing chamber, a temperature detection part, a temperature detection part signal line, and a support part supporting the temperature detection part signal line; a light transmitting window separating the lamp housing part from the processing chamber; and a gas exhaust part exhausting atmosphere in the processing chamber. The semiconductor manufacturing apparatus is configured so that a distance between the temperature detection part and the light transmitting window becomes shorter than a distance between the support part and the light transmitting window.

Description

本発明は、処理用ガスを真空紫外光等により励起し基板を処理する基板処理技術に関するものであり、例えば、半導体集積回路（以下、ＩＣという。）が作り込まれる半導体基板（例えば、半導体ウエハ）に、酸化膜等を堆積（デポジション）して成膜等する上で有効な半導体製造装置や基板処理装置、あるいは半導体装置の製造方法や基板処理方法に関する。 The present invention relates to a substrate processing technique for processing a substrate by exciting a processing gas with vacuum ultraviolet light or the like. For example, the present invention relates to a semiconductor substrate (for example, a semiconductor wafer) on which a semiconductor integrated circuit (hereinafter referred to as IC) is formed. The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus, a substrate processing apparatus, a semiconductor device manufacturing method, and a substrate processing method that are effective in depositing an oxide film or the like to form a film.

ＩＣの回路を製造する過程では、処理用ガスを用いて、様々な方法で基板表面に成膜している。例えば、材料ガスに真空紫外光を照射して、基板上にシリコン酸化膜を形成する技術が、下記の特許文献１に開示されている。真空紫外光のエネルギーは非常に高く、熱エネルギーを与えることなく材料ガスを励起して分解するので、真空紫外光を用いるプロセスは、常温においても膜形成が可能なＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法として、次世代の半導体プロセスにおいて、高温やプラズマを用いない低温及び低ダメージの有効なプロセスといえる。真空紫外光を用いるプロセスは、例えば、キセノンランプから照射される真空紫外光により、材料ガスの分子間の結合が切断され、基板に吸着し成長するものである。 In the process of manufacturing an IC circuit, a film is formed on the substrate surface by various methods using a processing gas. For example, a technique for forming a silicon oxide film on a substrate by irradiating a material gas with vacuum ultraviolet light is disclosed in Patent Document 1 below. Since the energy of vacuum ultraviolet light is very high and the material gas is excited and decomposed without giving thermal energy, the process using vacuum ultraviolet light is a CVD (Chemical Vapor Deposition) method that can form a film even at room temperature. In a next-generation semiconductor process, it can be said that it is an effective process of high temperature and low temperature and low damage without using plasma. In the process using vacuum ultraviolet light, for example, the bonds between the molecules of the material gas are broken by vacuum ultraviolet light irradiated from a xenon lamp, and the material gas is adsorbed on the substrate and grows.

ところで、常温近辺の低温プロセスにおいては、処理ガスが選択的に低温部分に吸着するので、基板内や基板間の膜厚均一性を向上させるには、温度センサ等により処理室内の温度をある一定の温度域に制御することが必要となる。 By the way, in the low-temperature process near room temperature, the processing gas is selectively adsorbed on the low-temperature part. Therefore, in order to improve the film thickness uniformity in the substrate or between the substrates, the temperature in the processing chamber is kept constant by a temperature sensor or the like. It is necessary to control the temperature range.

本発明の背景技術を、比較例を用いて説明する。図６は、比較例に係る処理室３０１とランプ収納部としてのランプ室６０を、側面から見た断面図である。図６に示すように、処理室３０１とランプ室６０が、光透過窓３０８で隔離されて設けられている。ランプ室６０の天井には、真空紫外光を発光する複数のランプ３０７が並列に設けられている。図６では、ランプ３０７は、紙面に垂直方向に延びる直線状の形状をしたランプ９本から構成される。 The background art of the present invention will be described using a comparative example. FIG. 6 is a cross-sectional view of a processing chamber 301 and a lamp chamber 60 as a lamp storage unit according to a comparative example, as viewed from the side. As shown in FIG. 6, the processing chamber 301 and the lamp chamber 60 are provided separated by a light transmission window 308. A plurality of lamps 307 that emit vacuum ultraviolet light are provided in parallel on the ceiling of the lamp chamber 60. In FIG. 6, the lamp 307 includes nine lamps having a linear shape extending in a direction perpendicular to the paper surface.

光透過窓３０８の上面には、熱電対である温度測定具（温度センサ）６１が設けられている。温度測定具６１は、温度測定具６１の先端の温度検出部６１ａと信号線６１ｂから構成される。温度検出部６１ａは、光透過窓３０８の中心部付近に接触して設けられている。信号線６１ｂは、光透過窓３０８の上面に沿って這うように配置され、処理室側壁３１２を貫通して制御部（不図示）に接続されている。温度測定具６１は、ウエハ２００に対するランプ３０７からの直射光を遮る遮光物となるので照度低下の原因となる。このため、ウエハ２００へ照射される真空紫外光の照度が不均一となり、ウエハ２００内の膜厚均一性が低下する。 A temperature measuring tool (temperature sensor) 61 that is a thermocouple is provided on the upper surface of the light transmission window 308. The temperature measurement tool 61 includes a temperature detection unit 61a at the tip of the temperature measurement tool 61 and a signal line 61b. The temperature detection unit 61 a is provided in contact with the vicinity of the center of the light transmission window 308. The signal line 61 b is arranged so as to lie along the upper surface of the light transmission window 308, and is connected to a control unit (not shown) through the processing chamber side wall 312. Since the temperature measuring tool 61 is a light blocking object that blocks direct light from the lamp 307 on the wafer 200, it causes a decrease in illuminance. For this reason, the illuminance of the vacuum ultraviolet light applied to the wafer 200 becomes non-uniform, and the film thickness uniformity in the wafer 200 decreases.

また、ランプ室６０の天井には複数のランプ３０７が水平方向に並べて設けられているので、光透過窓３０８の中心部は、ランプ３０７の全体からの光を受けることができるが、光透過窓３０８の周辺部は、ランプ３０７の半分からの光しか受けることができない。したがって、光透過窓３０８に照射される光の量は、光透過窓３０８の周辺部よりも中心部の方が多いので、照射される光による発熱量も、光透過窓３０８の周辺部よりも中心部の方が多い。 In addition, since a plurality of lamps 307 are arranged in the horizontal direction on the ceiling of the lamp chamber 60, the central portion of the light transmission window 308 can receive light from the entire lamp 307. The periphery of 308 can only receive light from half of the lamp 307. Accordingly, the amount of light irradiated on the light transmission window 308 is larger in the center than in the periphery of the light transmission window 308. More in the center.

光透過窓３０８の周辺部の温度が低いと、処理室３０１内の処理ガスが光透過窓３０８の周辺部により多く吸着する。そのため、ウエハ２００の周辺部に供給される処理ガスが少なくなり、ウエハ２００の周辺部に生成される膜厚が低下し、ウエハ２００内の膜厚均一性が低下する。 When the temperature at the periphery of the light transmission window 308 is low, the processing gas in the processing chamber 301 is more adsorbed at the periphery of the light transmission window 308. Therefore, the processing gas supplied to the peripheral part of the wafer 200 is reduced, the film thickness generated in the peripheral part of the wafer 200 is reduced, and the film thickness uniformity in the wafer 200 is reduced.

特開２０１０−８７４７５号公報JP 2010-87475 A

ＣＶＤ法においては、特に基板の面内膜厚（１枚の基板の表面に形成される膜の厚さ）を均一にすることが求められているが、上述した比較例においては、光透過窓の上面に設置された熱電対が真空紫外光を遮るため、基板内の膜厚均一性が低下するという課題がある。また、光透過窓の周辺部の温度が低くなるため、基板周辺部に生成される膜厚が低下し、基板内の膜厚均一性が低下するという課題がある。
本発明は、光励起を用いるＣＶＤ法等で基板上に膜を堆積するにあたり、面内膜厚の均一な成膜を図ることを目的とするものである。 In the CVD method, in particular, the in-plane film thickness of the substrate (the thickness of the film formed on the surface of one substrate) is required to be uniform, but in the above-described comparative example, the light transmission window Since the thermocouple installed on the upper surface of the substrate blocks vacuum ultraviolet light, there is a problem that the film thickness uniformity in the substrate is lowered. Moreover, since the temperature of the peripheral part of the light transmission window is lowered, there is a problem that the film thickness generated in the peripheral part of the substrate is lowered and the film thickness uniformity in the substrate is lowered.
An object of the present invention is to form a film having a uniform in-plane film thickness when a film is deposited on a substrate by a CVD method using photoexcitation or the like.

本明細書において開示される半導体製造装置に関する発明のうち、代表的なものは、次のとおりである。すなわち、
基板載置部に載置した基板を処理する処理室と、
処理用ガスを前記処理室に供給するガス供給部と、
前記処理室内に光を照射するランプと温度検出部と温度検出部信号線と該温度検出部信号線を支持する支持部とを収納するランプ収納部と、
前記ランプ収納部と前記処理室を隔離する光透過窓と、
前記処理室内の雰囲気を排気するガス排気部とを備え、
前記温度検出部と前記光透過窓との間の距離が、前記支持部と前記光透過窓との間の距離よりも短いようにした半導体製造装置。 Among the inventions related to the semiconductor manufacturing apparatus disclosed in this specification, typical ones are as follows. That is,
A processing chamber for processing a substrate placed on the substrate placement unit;
A gas supply unit for supplying a processing gas to the processing chamber;
A lamp housing section that houses a lamp that irradiates light into the processing chamber, a temperature detection section, a temperature detection section signal line, and a support section that supports the temperature detection section signal line;
A light transmissive window that separates the lamp housing and the processing chamber;
A gas exhaust part for exhausting the atmosphere in the processing chamber,
A semiconductor manufacturing apparatus in which a distance between the temperature detection unit and the light transmission window is shorter than a distance between the support unit and the light transmission window.

上記のように半導体製造装置を構成すると、温度検出部信号線の支持部が光透過窓から離間して設けられることで基板に対する光の回り込み量が増え、照度低下を抑えつつ、光透過窓の温度を計測することができるので、面内膜厚均一性を向上した膜を基板上に形成することができる。 When the semiconductor manufacturing apparatus is configured as described above, the support portion of the temperature detection unit signal line is provided apart from the light transmission window, so that the amount of light sneaking to the substrate increases, and the decrease in illuminance is suppressed. Since the temperature can be measured, a film with improved in-plane film thickness uniformity can be formed on the substrate.

また、本明細書において開示される半導体装置の製造方法に関する発明のうち、代表的なものは、次のとおりである。すなわち、
基板載置部に載置した基板を処理する処理室と、
処理用ガスを前記処理室に供給するガス供給部と、
前記処理室内に光を照射するランプと温度検出部と温度検出部信号線と該温度検出部信号線を支持する支持部とを収納するランプ収納部と、
前記ランプ収納部と前記処理室を隔離する光透過窓と、
前記光透過窓を加熱する加熱部と、
前記処理室内の雰囲気を排気するガス排気部とを備え、
前記温度検出部と前記光透過窓との間の距離が、前記支持部と前記光透過窓との間の距離よりも短い半導体製造装置を用いた半導体製造方法であって、
前記処理室に基板を搬入する工程と、
前記処理室に処理ガスを供給し、前記ランプから前記処理ガスに光を照射する工程と、
前記温度検出部で検出された温度情報に基づき、前記加熱部を制御する工程と、
を備える半導体装置の製造方法。
このようにすると、温度検出部信号線の支持部が光透過窓から離間して設けられることで光の回り込み量が増えるので照度低下を抑えることができ、また、光透過窓の温度を計測して光透過窓の温度を制御することができるので、面内膜厚均一性の向上した膜を基板上に形成することができる。 Among the inventions related to the method for manufacturing a semiconductor device disclosed in this specification, typical ones are as follows. That is,
A processing chamber for processing a substrate placed on the substrate placement unit;
A gas supply unit for supplying a processing gas to the processing chamber;
A lamp housing section that houses a lamp that irradiates light into the processing chamber, a temperature detection section, a temperature detection section signal line, and a support section that supports the temperature detection section signal line;
A light transmissive window that separates the lamp housing and the processing chamber;
A heating unit for heating the light transmission window;
A gas exhaust part for exhausting the atmosphere in the processing chamber,
A semiconductor manufacturing method using a semiconductor manufacturing apparatus, wherein a distance between the temperature detection unit and the light transmission window is shorter than a distance between the support unit and the light transmission window,
Carrying the substrate into the processing chamber;
Supplying a processing gas to the processing chamber and irradiating the processing gas with light from the lamp;
Controlling the heating unit based on the temperature information detected by the temperature detection unit;
A method for manufacturing a semiconductor device comprising:
In this way, the support of the temperature detection unit signal line is provided apart from the light transmission window, so that the amount of light wrapping around increases, so that a decrease in illuminance can be suppressed, and the temperature of the light transmission window is measured. Since the temperature of the light transmission window can be controlled, a film with improved in-plane film thickness uniformity can be formed on the substrate.

本発明の実施形態に係る基板処理装置を、側面から見た断面図である。It is sectional drawing which looked at the substrate processing apparatus which concerns on embodiment of this invention from the side surface. 本発明の実施形態に係る基板載置部を、側面から見た断面図である。It is sectional drawing which looked at the board | substrate mounting part which concerns on embodiment of this invention from the side surface. 本発明の実施形態に係る処理室における、ガスの供給と排気の様子を示す図である。It is a figure which shows the mode of supply of gas and exhaust_gas | exhaustion in the process chamber which concerns on embodiment of this invention. 本発明の第１実施例に係るランプ収納部を、側面から見た断面図である。It is sectional drawing which looked at the lamp | ramp storage part which concerns on 1st Example of this invention from the side surface. 本発明の第２実施例に係るランプ収納部を、側面から見た断面図である。It is sectional drawing which looked at the lamp | ramp storage part which concerns on 2nd Example of this invention from the side surface. 比較例に係るランプ収納部を、側面から見た断面図である。It is sectional drawing which looked at the lamp | ramp storage part which concerns on a comparative example from the side surface.

本発明の実施形態に係る基板処理装置について、図１と図３を用いて説明する。図１は、本発明の実施形態に係る基板処理装置を、側面から見た断面図である。図３は、本発明の実施形態に係る処理室における、ガスの供給と排気の様子を示す図である。 A substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a cross-sectional view of a substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention as viewed from the side. FIG. 3 is a diagram showing how gas is supplied and exhausted in the processing chamber according to the embodiment of the present invention.

図１において、３００は基板処理装置であり、基板を処理する処理室３０１や後述するランプ室６０を含み、チャンバ上壁３０６、基板載置部３１１、チャンバ側壁３１２、チャンバ底壁３１３等から構成されている。
３０２は、ウエハ２００（基板）上におけるガスの流れを制御するガス流れ制御リング３０２である。 In FIG. 1, reference numeral 300 denotes a substrate processing apparatus, which includes a processing chamber 301 for processing a substrate and a lamp chamber 60 described later, and includes a chamber upper wall 306, a substrate mounting portion 311, a chamber side wall 312 and a chamber bottom wall 313. Has been.
Reference numeral 302 denotes a gas flow control ring 302 that controls a gas flow on the wafer 200 (substrate).

３０３は、処理室３０１内に処理用ガスを供給するガス供給孔であり、図３に示すように、半リング状に複数並べて設けられる。図３は、ガス供給孔３０３が６つの例である。３０３a〜３０３ｆは、各ガス供給孔を表す。
ガス供給孔３０３は、処理用ガスを一時的に格納するバッファ空間としての、供給ガス用バッファ室３０９に隣接する。供給ガス用バッファ室３０９は、図３に示すように、チャンバ側壁３１２内部で半リング状の通路を形成している。図１に示すように、供給ガス用バッファ室３０９には、ガス導入管３２４が接続されている。ガス導入管３２４は、第１ガス供給管３１９を介して材料ガスである第１ガス供給源３１６に接続され、また第２ガス供給管３２３を介して、不活性ガスを供給する第２ガス供給源３２０に接続される。供給ガス用バッファ室３０９を介して、ガス供給孔３０３から処理用ガス（材料ガスと不活性ガスの混合ガス）を供給するので、基板上に均一に処理用ガスを供給することが可能となる。 Reference numeral 303 denotes a gas supply hole for supplying a processing gas into the processing chamber 301. As shown in FIG. 3, a plurality of gas supply holes are arranged in a semi-ring shape. FIG. 3 shows an example with six gas supply holes 303. 303a to 303f represent gas supply holes.
The gas supply hole 303 is adjacent to a supply gas buffer chamber 309 as a buffer space for temporarily storing the processing gas. As shown in FIG. 3, the supply gas buffer chamber 309 forms a semi-ring-shaped passage inside the chamber side wall 312. As shown in FIG. 1, a gas introduction pipe 324 is connected to the supply gas buffer chamber 309. The gas introduction pipe 324 is connected to a first gas supply source 316 that is a material gas via a first gas supply pipe 319, and a second gas supply that supplies an inert gas via a second gas supply pipe 323. Connected to source 320. Since the processing gas (mixed gas of the material gas and the inert gas) is supplied from the gas supply hole 303 via the supply gas buffer chamber 309, the processing gas can be supplied uniformly on the substrate. .

第１ガス供給管３１９には、第１ガス供給源３１６から供給ガス用バッファ室３０９に向かって、ガス流量を制御するマスフローコントローラ（ＭＦＣ）３１７、開閉バルブ３１８が配設されている。第１ガス供給管３１９、第１ガス供給源３１６、マスフローコントローラ３１７、開閉バルブ３１８を第１のガス供給部と呼ぶ。
また、第２ガス供給管３２３には、第２ガス供給源３２０から供給ガス用バッファ室３０９に向かって、ガス流量を制御するマスフローコントローラ（ＭＦＣ）３２１、開閉バルブ３２２が配設されている。第２ガス供給管３２３、第２ガス供給源３２０、マスフローコントローラ３２１、開閉バルブ３２２を第２のガス供給部と呼ぶ。
更には、第１のガス供給部、第２のガス供給部、ガス導入管３２４をまとめて、ガス供給部と呼ぶ。 The first gas supply pipe 319 is provided with a mass flow controller (MFC) 317 and an opening / closing valve 318 for controlling the gas flow rate from the first gas supply source 316 toward the supply gas buffer chamber 309. The first gas supply pipe 319, the first gas supply source 316, the mass flow controller 317, and the opening / closing valve 318 are referred to as a first gas supply unit.
The second gas supply pipe 323 is provided with a mass flow controller (MFC) 321 and an opening / closing valve 322 for controlling the gas flow rate from the second gas supply source 320 toward the supply gas buffer chamber 309. The second gas supply pipe 323, the second gas supply source 320, the mass flow controller 321 and the open / close valve 322 are referred to as a second gas supply unit.
Furthermore, the first gas supply unit, the second gas supply unit, and the gas introduction pipe 324 are collectively referred to as a gas supply unit.

３０４は、処理室３０１内から処理用ガスを排気するガス排気孔であり、図３に示すように、半リング状に複数並べて設けられる。図３は、ガス排気孔３０４が６つの例である。３０４a〜３０４ｆは、各ガス排気孔を表す。
排気孔３０４は、バッファ空間としての排気バッファ室３１０と接続されている。図３に示すように、排気バッファ室３１０は、チャンバ側壁３１２の内部に、半リング状の通路を形成するものである。
排気バッファ室３１０には、ガス排気管３２５が接続されている。ガス排気管３２５には、真空ポンプ３２７及びＡＰＣ（Auto Pressure Controller）バルブ３２６が接続されている。真空ポンプ３２７は、処理室内の雰囲気を排気する。ＡＰＣバルブ３２６は、排気流量を調整して、処理室内の圧力を調整する。
ガス排気管３２５、真空ポンプ、ＡＰＣバルブ３２６をガス排気部と呼ぶ。 Reference numeral 304 denotes a gas exhaust hole for exhausting the processing gas from the inside of the processing chamber 301. As shown in FIG. FIG. 3 shows an example with six gas exhaust holes 304. 304a-304f represents each gas exhaust hole.
The exhaust hole 304 is connected to an exhaust buffer chamber 310 serving as a buffer space. As shown in FIG. 3, the exhaust buffer chamber 310 forms a semi-ring-shaped passage inside the chamber side wall 312.
A gas exhaust pipe 325 is connected to the exhaust buffer chamber 310. A vacuum pump 327 and an APC (Auto Pressure Controller) valve 326 are connected to the gas exhaust pipe 325. The vacuum pump 327 exhausts the atmosphere in the processing chamber. The APC valve 326 adjusts the exhaust flow rate to adjust the pressure in the processing chamber.
The gas exhaust pipe 325, the vacuum pump, and the APC valve 326 are referred to as a gas exhaust unit.

図３に示すように、ガス供給部の供給孔３０３とガス排気部の排気孔３０４は、基板載置部３１１の基板載置面の周囲において、向かい合うよう構成される。すなわち、それぞれのガス供給孔３０３a〜３０３ｆと、それぞれのガス排気孔３０４a〜３０４ｆが、向かい合うように構成されている。例えば、図３において、供給孔３０３aと排気孔３０４aが向かい合うよう構成され、供給孔３０３ｆと排気孔３０４ｆが向かい合うよう構成される。このようにすると、基板表面に均一にガスを供給することができる。 As shown in FIG. 3, the supply hole 303 of the gas supply unit and the exhaust hole 304 of the gas exhaust unit are configured to face each other around the substrate placement surface of the substrate placement unit 311. That is, the gas supply holes 303a to 303f and the gas exhaust holes 304a to 304f are configured to face each other. For example, in FIG. 3, the supply hole 303a and the exhaust hole 304a are configured to face each other, and the supply hole 303f and the exhaust hole 304f are configured to face each other. In this way, the gas can be supplied uniformly to the substrate surface.

また、基板載置面は、ガス供給部の供給孔３０３の一端（３０３a）と、それに対向するガス排気部の排気孔３０４の一端（３０４a）を結ぶ線と、前記ガス供給部の供給孔の他端（３０３ｆ）とそれに対向する前記排気孔の他端（３０４ｆ）を結ぶ線の間に、納まるように構成される。このようにすると、基板上に確実にガス流を形成することができる。 The substrate mounting surface has a line connecting one end (303a) of the supply hole 303 of the gas supply unit and one end (304a) of the exhaust hole 304 of the gas exhaust unit opposed thereto, and the supply hole of the gas supply unit. The other end (303f) and the other end (304f) of the exhaust hole opposed to the other end (303f) are configured to be accommodated. In this way, a gas flow can be reliably formed on the substrate.

３０５は、ウエハ２００（基板）を処理室３０１へ搬入、あるいは処理室３０１から搬出する基板搬入／搬出口である。ウエハ２００を搬入／搬出する際、基板載置部支持機構３１４が下降し、基板載置部３１１の基板載置面と基板搬入出口３０５が同程度の高さとなる。ウエハ２００を処理室へ搬入するときは、ウエハ移載機（不図示）によって、基板載置部３１１の基板載置面にウエハ２００が載置される。ウエハ２００を処理室から搬出するときは、逆に、ウエハ移載機（不図示）によって、基板載置部３１１の基板載置面から、ウエハ２００がピックアップされる。 Reference numeral 305 denotes a substrate loading / unloading port for loading the wafer 200 (substrate) into or out of the processing chamber 301. When the wafer 200 is loaded / unloaded, the substrate platform support mechanism 314 is lowered, and the substrate platform surface of the substrate platform 311 and the substrate loading / unloading port 305 have the same height. When the wafer 200 is carried into the processing chamber, the wafer 200 is placed on the substrate placement surface of the substrate placement unit 311 by a wafer transfer machine (not shown). When the wafer 200 is unloaded from the processing chamber, conversely, the wafer 200 is picked up from the substrate placement surface of the substrate placement unit 311 by a wafer transfer machine (not shown).

３０７は、波長２００ｎｍ以下の真空紫外光（Vacuum Ultra Violet Light）を照射するランプであり、チャンバ上壁（ランプ収納部上壁）３０６に固着され、ウエハ２００の処理面と対向する面に設けられている。３０８は、ランプ３０７から照射される真空紫外光を透過する石英製の光透過窓である。光透過窓３０８は、ランプ３０７と処理室３０１の間にあり、真空紫外光を透過するとともに、処理室３０１の雰囲気をランプ３０７に晒さないための仕切りでもある。
ランプ３０７、光透過窓３０８を処理用ガスを励起、分解する励起部と呼ぶ。 Reference numeral 307 denotes a lamp that emits vacuum ultraviolet light (Vacuum Ultra Violet Light) having a wavelength of 200 nm or less, and is fixed to the chamber upper wall (lamp storage unit upper wall) 306 and provided on the surface facing the processing surface of the wafer 200. ing. Reference numeral 308 denotes a quartz light transmission window that transmits the vacuum ultraviolet light irradiated from the lamp 307. The light transmission window 308 is provided between the lamp 307 and the processing chamber 301 and transmits vacuum ultraviolet light and is also a partition for preventing the atmosphere of the processing chamber 301 from being exposed to the lamp 307.
The lamp 307 and the light transmission window 308 are referred to as an excitation unit that excites and decomposes the processing gas.

３１１は、ウエハ２００（基板）を載置する基板載置部であり、基板の処理面がランプ３０７と対向するように基板が載置される。３１４は、基板載置部３１１を支持する基板載置部支持機構である。３１５は、ベローズ（Bellows）であり、蛇腹を有する伸縮可能な気密封止部である。
基板載置部支持機構３１４が昇降することにより、基板載置部３１１が昇降する。図１では、基板載置部３１１は上昇した状態である。基板処理時は、図１に示すように、基板載置部３１１を所定の位置に上昇させ、基板を処理する。 Reference numeral 311 denotes a substrate placement unit for placing the wafer 200 (substrate) on which the substrate is placed so that the processing surface of the substrate faces the lamp 307. Reference numeral 314 denotes a substrate platform support mechanism that supports the substrate platform 311. Reference numeral 315 denotes a bellows, which is an expandable / contractible hermetic seal portion having a bellows.
As the substrate platform support mechanism 314 moves up and down, the substrate platform 311 moves up and down. In FIG. 1, the substrate platform 311 is in a raised state. At the time of substrate processing, as shown in FIG. 1, the substrate platform 311 is raised to a predetermined position to process the substrate.

ランプ３０７と基板載置部３１１との距離は、基板処理（プロセス）の種類ごとに変更することが好ましい。
以下に、その理由を説明する。
ランプ３０７から照射されるエネルギー（本例では真空紫外光）量は、供給されるガスとランプ３０７との距離に応じて変わることが見出されている。即ち、ランプ３０７から遠い箇所は照射エネルギーが少なく、ランプ３０７から近い箇所は照射エネルギーが多い。
従って、処理用ガスへの照射エネルギー量を多く求めているプロセス、即ちガスのエネルギーレベルを高くすることが求められているプロセスにおいては、ランプ３０７から近い位置に、基板載置部３１１を上昇させることが良い。逆に、照射エネルギー量を少なく求めているプロセス、即ちガスのエネルギーレベルを低くすることが求められているプロセスにおいては、ランプ３０７から遠い（離れた）位置に、基板載置部３１１を上昇し、基板処理するのがよい。
このように、基板処理時における基板載置部支持機構３１４の高さ位置を変えることで、様々なプロセスに対応することが可能となる。 It is preferable to change the distance between the lamp 307 and the substrate platform 311 for each type of substrate processing (process).
The reason will be described below.
It has been found that the amount of energy (in this example, vacuum ultraviolet light) emitted from the lamp 307 varies depending on the distance between the supplied gas and the lamp 307. That is, a portion far from the lamp 307 has little irradiation energy, and a portion near the lamp 307 has much irradiation energy.
Therefore, in a process that requires a large amount of energy applied to the processing gas, that is, a process that requires a high energy level of the gas, the substrate platform 311 is raised closer to the lamp 307. That is good. Conversely, in a process that requires a small amount of irradiation energy, that is, a process that requires a low energy level of gas, the substrate platform 311 is raised to a position far from (distant from) the lamp 307. It is better to process the substrate.
Thus, it becomes possible to cope with various processes by changing the height position of the substrate platform support mechanism 314 during substrate processing.

次に、図４を用いて、本発明の第１実施例に係るランプ収納部を説明する。図４は、本発明の第１実施例に係るランプ収納部としてのランプ室６０を側面から見た断面図である。図４に示すように、処理室３０１とランプ室６０が、光透過窓３０８で隔離されて設けられている。ランプ室６０の天井には、真空紫外光を発光する複数のランプ３０７が並列に設けられている。ランプ３０７は、本例では、紙面に垂直方向に延びる直線状の形状をしたランプ９本から構成されるが、円形のランプを用いることもできる。 Next, the lamp storage unit according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view of the lamp chamber 60 as the lamp storage portion according to the first embodiment of the present invention as seen from the side. As shown in FIG. 4, the processing chamber 301 and the lamp chamber 60 are provided separated by a light transmission window 308. A plurality of lamps 307 that emit vacuum ultraviolet light are provided in parallel on the ceiling of the lamp chamber 60. In this example, the lamp 307 is configured by nine linear lamps extending in a direction perpendicular to the paper surface, but a circular lamp may be used.

光透過窓３０８の上面には、温度測定具（温度センサ）６１が設けられている。温度測定具６１は、本例では熱電対であり、温度測定具６１の先端の温度検出部６１ａと温度検出部６１ａに接続される信号線６１ｂから構成される。
信号線６１ｂは、後述する中空の支持部６２を貫通して支持部６２により支持され、ランプ室の側壁を貫通して制御部１０８へ接続されている。
温度検出部６１ａは、光透過窓３０８の上面に接触して、光透過窓３０８の中心から少しずらせた中心部付近に配置されている。中心から少しずらせて温度検出部６１ａを設置する理由は、中心に設置すると、ウエハ２００を回転させても、常に温度検出部６１ａが真空紫外光を遮り、ウエハ２００中心の膜厚が低下するからである。 A temperature measuring instrument (temperature sensor) 61 is provided on the upper surface of the light transmission window 308. The temperature measuring tool 61 is a thermocouple in this example, and includes a temperature detector 61a at the tip of the temperature measuring tool 61 and a signal line 61b connected to the temperature detector 61a.
The signal line 61b passes through a hollow support portion 62 described later and is supported by the support portion 62, and is connected to the control portion 108 through the side wall of the lamp chamber.
The temperature detection unit 61a is in contact with the upper surface of the light transmission window 308 and is disposed in the vicinity of the center part slightly shifted from the center of the light transmission window 308. The reason for installing the temperature detection unit 61a slightly shifted from the center is that if it is installed in the center, even if the wafer 200 is rotated, the temperature detection unit 61a always blocks vacuum ultraviolet light, and the film thickness at the center of the wafer 200 decreases. It is.

支持部６２は、本例では合成石英製の細いパイプ形状であり、その一端がランプ室の側壁に支持され、その他端から信号線６１ｂが曲げられて、温度検出部６１ａが光透過窓３０８に接触している。なお、支持部６２は、金属製とすることも可能である。このように、支持部６２は、一定の剛性を有するので、温度測定具６１を着脱しても、温度検出部６１ａの位置がずれることを抑制でき、再現性よく温度測定することができる。また、支持部６２が合成石英製であるので、ある程度真空紫外光を透過し、ウエハ２００へ照射される真空紫外光を遮る度合いが抑制される。 In this example, the support portion 62 has a thin pipe shape made of synthetic quartz, one end of which is supported by the side wall of the lamp chamber, the signal line 61b is bent from the other end, and the temperature detection portion 61a is connected to the light transmission window 308. In contact. The support portion 62 can be made of metal. Thus, since the support part 62 has fixed rigidity, even if the temperature measuring tool 61 is attached or detached, it can suppress that the position of the temperature detection part 61a shifts | deviates, and can measure temperature with reproducibility. In addition, since the support portion 62 is made of synthetic quartz, the degree to which the vacuum ultraviolet light is transmitted to some extent and the vacuum ultraviolet light applied to the wafer 200 is blocked is suppressed.

図４に示すように、支持部６２は、光透過窓３０８の上面から離れている。したがって、温度検出部６１ａと光透過窓３０８との間の距離は、支持部６２と光透過窓３０８との間の距離よりも短い。つまり、支持部６２とウエハ２００との間の距離は、温度検出部６１ａとウエハ２００との間の距離よりも長い。
温度測定具６１と支持部６２は、ウエハ２００に対するランプ３０７からの直射光を遮る遮光物となるので照度低下の原因となるが、ウエハ２００に対して遮光物の位置が遠いと、ウエハ２００に光が回り込むので、照度低下の影響が少なくなる。支持部６２は、ウエハ２００に対して温度検出部６１ａよりも遠いので、光の回り込みにより、支持部６２による照度低下の影響を少なくすることができる。したがって、ウエハ２００へ照射される真空紫外光が不均一となることを抑制でき、ウエハ２００内の膜厚均一性低下を抑制できる。 As shown in FIG. 4, the support portion 62 is separated from the upper surface of the light transmission window 308. Therefore, the distance between the temperature detection unit 61 a and the light transmission window 308 is shorter than the distance between the support unit 62 and the light transmission window 308. That is, the distance between the support part 62 and the wafer 200 is longer than the distance between the temperature detection part 61 a and the wafer 200.
The temperature measuring tool 61 and the support part 62 become a light shielding object that blocks direct light from the lamp 307 on the wafer 200 and cause a decrease in illuminance. However, if the position of the light shielding object is far from the wafer 200, Since light wraps around, the effect of illuminance reduction is reduced. Since the support part 62 is farther than the temperature detection part 61a with respect to the wafer 200, the influence of a decrease in illuminance due to the support part 62 can be reduced by the wraparound of light. Therefore, non-uniformity of the vacuum ultraviolet light applied to the wafer 200 can be suppressed, and a decrease in film thickness uniformity within the wafer 200 can be suppressed.

また、図４に示すように、ランプ室６０の天井には複数のランプ３０７が水平方向に並べて設けられているので、光透過窓３０８の中心部は、ランプ３０７の全体からの光を受けることができるが、光透過窓３０８の周縁部は、ランプ３０７の半分からの光しか受けることができない。したがって、光透過窓３０８に照射される光の量は、光透過窓３０８の周縁部よりも中心部の方が多いので、照射される光による発熱量も、光透過窓３０８の周縁部よりも中心部の方が多い。 Further, as shown in FIG. 4, since a plurality of lamps 307 are arranged in the horizontal direction on the ceiling of the lamp chamber 60, the central portion of the light transmission window 308 receives light from the entire lamp 307. However, the peripheral portion of the light transmission window 308 can receive only light from half of the lamp 307. Therefore, since the amount of light irradiated to the light transmission window 308 is larger in the center portion than the peripheral portion of the light transmission window 308, the amount of heat generated by the irradiated light is also larger than the peripheral portion of the light transmission window 308. More in the center.

本発明が適用されるような１００℃以下の低温プロセスにおいては、処理ガスが選択的に低温部分に吸着するので、光透過窓３０８の周縁部の温度が低いと、処理室３０１内の処理ガスが光透過窓３０８の周縁部により多く吸着する。そのため、ウエハ２００の周縁部に供給される処理ガスが少なくなり、更には、光透過窓３０８の周縁部に形成された膜によって、照射される光のエネルギが減衰され、生成される膜の膜厚も低下する。 In a low-temperature process of 100 ° C. or less as to which the present invention is applied, the processing gas is selectively adsorbed on the low-temperature portion. Is more adsorbed by the peripheral edge of the light transmission window 308. Therefore, the processing gas supplied to the peripheral portion of the wafer 200 is reduced, and furthermore, the film formed on the peripheral portion of the light transmitting window 308 attenuates the energy of the irradiated light, and the film is generated. The thickness also decreases.

そこで、光透過窓３０８の周縁部の温度を上げるため、光透過窓３０８の外周部には、該外周部に沿って円周状に、光透過窓３０８を所定の温度に加熱する加熱部６３が設けられている。加熱部６３は、本例では、光透過窓３０８の外周とランプ室の側壁との間に設置された面状ヒータ、又は金属シース（パイプ）ヒータである。加熱部６３は、制御部１０８に電気的に接続されており、制御部１０８が、温度検出部６１により測定した温度情報に基づいて、光透過窓３０８の温度が全体に亘って均一となるように、あるいは、光透過窓３０８の温度が所定の温度となるように、加熱部６３の加熱度合いを制御する。 Therefore, in order to increase the temperature of the peripheral portion of the light transmission window 308, a heating unit 63 that heats the light transmission window 308 to a predetermined temperature is provided circumferentially along the outer periphery of the light transmission window 308. Is provided. In this example, the heating unit 63 is a planar heater or a metal sheath (pipe) heater installed between the outer periphery of the light transmission window 308 and the side wall of the lamp chamber. The heating unit 63 is electrically connected to the control unit 108, so that the temperature of the light transmission window 308 becomes uniform over the whole based on the temperature information measured by the temperature detection unit 61 by the control unit 108. Alternatively, the heating degree of the heating unit 63 is controlled so that the temperature of the light transmission window 308 becomes a predetermined temperature.

このように第１実施例では、温度測定具６１により光透過窓３０８の温度を測定し、該測定した温度情報に基づいて、制御部１０８が、光透過窓３０８が所定の温度となるよう、あるいは、光透過窓３０８の中心部の温度と周辺部の温度の差が所定の範囲内になるように、加熱部６３の加熱度合いを制御するものである。加熱部６３の加熱度合いは、例えば、予め、温度検出部６１ａの配置された場所の温度と光透過窓３０８の中心部の温度と周辺部の温度を、複数の温度に対して実測しておき、該実測結果に基づいて加熱度合いを制御することができる。 As described above, in the first embodiment, the temperature of the light transmission window 308 is measured by the temperature measuring tool 61, and the control unit 108 controls the light transmission window 308 to have a predetermined temperature based on the measured temperature information. Alternatively, the heating degree of the heating unit 63 is controlled so that the difference between the temperature at the center of the light transmission window 308 and the temperature at the periphery is within a predetermined range. For example, the heating degree of the heating unit 63 is measured in advance by measuring the temperature of the place where the temperature detection unit 61a is arranged, the temperature of the central part of the light transmission window 308, and the temperature of the peripheral part with respect to a plurality of temperatures. The degree of heating can be controlled based on the actual measurement result.

なお、上述の第１実施例において、温度検出部６１ａを光透過窓３０８の中心部付近に配置したが、光透過窓３０８の周辺部に配置することや、中心部と周辺部の中間位置などに配置することもできる。この場合も、例えば、予め、温度検出部６１ａの配置された場所の温度と光透過窓３０８の中心部の温度と周辺部の温度とを、複数の温度に対して実測しておき、該実測結果に基づいて加熱度合いを制御することができる。 In the first embodiment described above, the temperature detection unit 61a is disposed near the center of the light transmission window 308. However, the temperature detection unit 61a is disposed in the vicinity of the light transmission window 308, or an intermediate position between the center and the periphery. It can also be arranged. Also in this case, for example, the temperature at the place where the temperature detector 61a is arranged, the temperature at the center of the light transmission window 308, and the temperature at the periphery are measured in advance for a plurality of temperatures. The degree of heating can be controlled based on the result.

次に、図５を用いて、本発明の第２実施例に係るランプ収納部を説明する。図５は、本発明の第２実施例に係るランプ収納部を側面から見た断面図である。第２実施例においては、図５に示すように、光透過窓３０８の上面には、第１実施例の構成に加え、温度測定具７１と支持部７２が設置されている。温度測定具７１と支持部７２以外は、図４の第１実施例と同じなので、説明を省略する。
温度測定具７１は、本例では熱電対であり、温度測定具７１の先端の温度検出部７１ａと温度検出部７１ａに接続される信号線７１ｂから構成される。
信号線７１ｂは、後述する中空の支持部７２を貫通して支持部７２により支持され、ランプ室の側壁を貫通して制御部１０８へ接続されている。
温度検出部７１ａは、光透過窓３０８の上面に接触して、光透過窓３０８の周辺部に配置されている。 Next, a lamp storage unit according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view of the lamp housing portion according to the second embodiment of the present invention as seen from the side. In the second embodiment, as shown in FIG. 5, in addition to the configuration of the first embodiment, a temperature measuring tool 71 and a support portion 72 are installed on the upper surface of the light transmission window 308. Except for the temperature measuring tool 71 and the support portion 72, the description is omitted because it is the same as the first embodiment of FIG.
The temperature measuring tool 71 is a thermocouple in this example, and includes a temperature detection unit 71a at the tip of the temperature measurement tool 71 and a signal line 71b connected to the temperature detection unit 71a.
The signal line 71b penetrates through a hollow support part 72 described later and is supported by the support part 72, and is connected to the control part 108 through the side wall of the lamp chamber.
The temperature detection unit 71 a is disposed on the periphery of the light transmission window 308 in contact with the upper surface of the light transmission window 308.

支持部７２は、本例では合成石英製の細いパイプ形状であり、その一端がランプ室の側壁に支持され、その他端から信号線７１ｂが曲げられて、温度検出部７１ａが光透過窓３０８に接触している。なお、支持部７２は、金属製とすることも可能である。このように、支持部７２は、一定の剛性を有するので、温度測定具７１を着脱しても、温度検出部７１ａの位置がずれることを抑制でき、再現性よく温度測定することができる。また、支持部７２が合成石英製であるので、ある程度真空紫外光を透過し、ウエハ２００へ照射される真空紫外光を遮る度合いが抑制される。 In this example, the support portion 72 has a thin pipe shape made of synthetic quartz, one end of which is supported by the side wall of the lamp chamber, the signal line 71b is bent from the other end, and the temperature detection portion 71a is connected to the light transmission window 308. In contact. The support part 72 can also be made of metal. Thus, since the support part 72 has fixed rigidity, even if the temperature measuring tool 71 is attached or detached, it can suppress that the position of the temperature detection part 71a shifts, and can measure temperature with reproducibility. Further, since the support portion 72 is made of synthetic quartz, the degree to which the vacuum ultraviolet light is transmitted to some extent and the vacuum ultraviolet light applied to the wafer 200 is blocked is suppressed.

図５に示すように、支持部７２は、光透過窓３０８の上面から離れている。したがって、第１実施例の支持部６２と同様に、支持部７２は、ウエハ２００に対して温度検出部７１ａよりも遠いので、光の回り込みにより、支持部７２による照度低下の影響を少なくすることができる。
図５に示すように、第２実施例においては、温度測定具７１と支持部７２は、それぞれ温度測定具６１と支持部６２と重ならない位置に設置される。温度検出部と支持部は、第１の温度検出部６１ａと第１の支持部６２、及び第２の温度検出部７１ａと第２の支持部７２を有し、第１の温度検出部６１ａの水平方向の位置は、第２の温度検出部７１ａの水平方向の位置よりも、基板中心の水平方向の位置に近く、第２の温度検出部７１ａの水平方向の位置は、複数のランプ３０７の内、最も外側に設けられたランプ３０７の水平方向の位置に設けられている。 As shown in FIG. 5, the support portion 72 is separated from the upper surface of the light transmission window 308. Therefore, like the support unit 62 of the first embodiment, the support unit 72 is farther than the temperature detection unit 71a with respect to the wafer 200, so that the influence of the illuminance reduction by the support unit 72 is reduced due to the light wraparound. Can do.
As shown in FIG. 5, in the second embodiment, the temperature measuring tool 71 and the support part 72 are installed at positions that do not overlap the temperature measuring tool 61 and the support part 62, respectively. The temperature detection unit and the support unit include a first temperature detection unit 61a and a first support unit 62, and a second temperature detection unit 71a and a second support unit 72. The horizontal position is closer to the horizontal position at the center of the substrate than the horizontal position of the second temperature detector 71a, and the horizontal position of the second temperature detector 71a is the position of the plurality of lamps 307. The lamp 307 provided on the outermost side is provided at a horizontal position.

このように第２実施例では、温度測定具６１により光透過窓３０８の中心部付近の温度を測定し、温度測定具７１により光透過窓３０８の周縁部の温度を測定し、該測定した温度情報に基づいて、制御部１０８が、光透過窓３０８が所定の温度となるよう、あるいは、光透過窓３０８の中心部の温度と周辺部の温度の差が所定の範囲内になるように、加熱部６３の加熱度合いを制御するものである。 As described above, in the second embodiment, the temperature near the center of the light transmission window 308 is measured by the temperature measurement tool 61, the temperature at the peripheral edge of the light transmission window 308 is measured by the temperature measurement tool 71, and the measured temperature is measured. Based on the information, the control unit 108 adjusts so that the light transmission window 308 has a predetermined temperature, or the difference between the temperature of the central portion of the light transmission window 308 and the temperature of the peripheral portion falls within a predetermined range. The degree of heating of the heating unit 63 is controlled.

続いて、図２および図３を用いて、基板載置部３１１及びその周辺の構造について説明する。図２は、本発明の実施形態に係る処理室に用いる基板載置部を、側面から見た断面図である。図３は、本発明の実施形態に係る処理室における、ガスの供給と排気の様子を示す図である。 Next, the structure of the substrate platform 311 and its periphery will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a cross-sectional view of the substrate mounting portion used in the processing chamber according to the embodiment of the present invention as viewed from the side. FIG. 3 is a diagram showing how gas is supplied and exhausted in the processing chamber according to the embodiment of the present invention.

基板載置部３１１は、図３に示すように、上面から見た形が円形であり、アルミ製である。また、図２に示すように、基板載置部３１１の円周端部（円周部分の端部）４０６には、凹部（ザグリ）が設けられている。該凹部に、ガス流れ制御リング３０２の内周端部（内周部分の端部）が、上方からはめ込まれる構造となっている。ガス流れ制御リング３０２は、アルミ製である。
ガス流れ制御リング３０２は、基板載置部支持機構３１４が下降した位置にある場合、ガス排気孔３０４上に載置されて待機している。基板載置部支持機構３１４が基板処理時の位置まで上昇する過程において、円周端部４０６のザグリに、ガス流れ制御リング３０２の内周端がはめ込まれ、基板載置部支持機構３１４とガス流れ制御リング３０２が共に上昇する。
基板載置部支持機構３１４が所定位置まで上昇した後、ガス流れ制御リング３０２は、ガス排気孔３０４の上方に、ガス排気孔３０４と所定の間隔を空けた状態で停止する。このとき、ガス流れ制御リング３０２の外周端（外周部分の端部）は、供給用ガスバッファ室３０９の壁と所定の距離を開けるようになっている。 As shown in FIG. 3, the substrate platform 311 has a circular shape when viewed from above, and is made of aluminum. Further, as shown in FIG. 2, a concave portion (counterbore) is provided in the circumferential end portion (end portion of the circumferential portion) 406 of the substrate platform 311. The inner peripheral end portion (end portion of the inner peripheral portion) of the gas flow control ring 302 is fitted into the concave portion from above. The gas flow control ring 302 is made of aluminum.
When the substrate platform support mechanism 314 is in the lowered position, the gas flow control ring 302 is placed on the gas exhaust hole 304 and stands by. In the process in which the substrate platform support mechanism 314 is raised to the position during substrate processing, the inner peripheral end of the gas flow control ring 302 is fitted into the counterbore of the circumferential end 406, and the substrate platform support mechanism 314 and the gas Both flow control rings 302 are raised.
After the substrate platform support mechanism 314 is raised to a predetermined position, the gas flow control ring 302 is stopped above the gas exhaust hole 304 with a predetermined distance from the gas exhaust hole 304. At this time, the outer peripheral end (end portion of the outer peripheral portion) of the gas flow control ring 302 is spaced from the wall of the supply gas buffer chamber 309 by a predetermined distance.

なお、基板処理時において、ガス流れ制御リング３０２の表面の高さと、ウエハ２００の表面の高さは、同じであることが好ましい。このようにすると、ガス流れ制御リング３０２付近のガスの流速が、基板中央部のガスの流速と同じになる。つまり、基板の周縁部と中央部のガスの流速が同じになる。したがって、基板面内の成膜速度が同じになり、膜厚の均一性が向上する。 In the substrate processing, the height of the surface of the gas flow control ring 302 and the height of the surface of the wafer 200 are preferably the same. In this way, the gas flow rate near the gas flow control ring 302 is the same as the gas flow rate in the center of the substrate. That is, the gas flow rates at the peripheral edge portion and the central portion of the substrate are the same. Therefore, the film formation speed in the substrate surface becomes the same, and the film thickness uniformity is improved.

ガス供給孔３０３から供給されたガスは、ウエハ２００上に晒された後、ガス流れ制御リング３０２の表面から、供給用バッファ室３０９とガス流れ制御リング３０２の間の空間を経由して、ガス流れ制御リング３０２の裏面に位置されている排気孔３０４から排気される。
ガス流れ制御リング３０２によって、処理用ガスは、ウエハ２００の外周端から基板載置部支持機構３１４側に流入することが妨げられ、ウエハ２００の外周端から水平方向に流れ、排気される。したがって、ガス流れ制御リング３０２が無い場合に比べ、ガス排気を均一にすることが可能となるので、基板表面を均一に処理することが可能となる。また、ガス流れ制御リング３０２によって、処理用ガスを無駄に消費することが抑制でき、ガス流れの再現性も向上する。
また、ガス流れ制御リング３０２を設けることにより、基板載置部３１１の高さを変えても、ガス流れを均一にすることができる。このため、種々の異なるプロセスに対応するため、基板載置部３１１の高さを変えても、ガス流れを均一にすることができ、異なるプロセスへの対応が容易となる。 After the gas supplied from the gas supply hole 303 is exposed on the wafer 200, the gas is supplied from the surface of the gas flow control ring 302 through the space between the supply buffer chamber 309 and the gas flow control ring 302. The air is exhausted from an exhaust hole 304 located on the back surface of the flow control ring 302.
The gas flow control ring 302 prevents the processing gas from flowing from the outer peripheral end of the wafer 200 to the substrate mounting portion support mechanism 314 side, and flows and exhausts from the outer peripheral end of the wafer 200 in the horizontal direction. Therefore, as compared with the case where the gas flow control ring 302 is not provided, the gas exhaust can be made uniform, so that the substrate surface can be processed uniformly. Further, wasteful consumption of the processing gas can be suppressed by the gas flow control ring 302, and the reproducibility of the gas flow is improved.
Further, by providing the gas flow control ring 302, the gas flow can be made uniform even if the height of the substrate platform 311 is changed. For this reason, in order to cope with various different processes, even if the height of the substrate platform 311 is changed, the gas flow can be made uniform, and it becomes easy to deal with different processes.

続いて、本実施形態の処理室を使用する基板処理の動作を説明する。尚、以下の各構成部の動作は、制御部１０８によって制御されるものである。 Subsequently, an operation of substrate processing using the processing chamber of the present embodiment will be described. The operation of each component below is controlled by the control unit 108.

まず、基板載置部３１１が基板搬入出口３０５と同程度の高さとなるよう、基板載置部支持機構３１４が昇降され、位置調整される。
次に、ウエハ２００（基板）が処理室へ搬入され、基板載置部３１１の基板載置面に、ウエハ２００が載置される。 First, the substrate platform support mechanism 314 is moved up and down to adjust the position so that the substrate platform 311 has the same height as the substrate loading / unloading port 305.
Next, the wafer 200 (substrate) is carried into the processing chamber, and the wafer 200 is placed on the substrate placement surface of the substrate placement unit 311.

基板載置部３１１の基板載置面にウエハ２００が載置された後、基板載置部３１１が、所定の位置まで上昇する。この上昇途中で、サセプタ円周端部４０６の凹部（ザグリ）に、ガス流れ制御リング３０２の内周端がはめ込まれ、基板載置部３１１とガス流れ制御リング３０２が共に上昇する。 After the wafer 200 is placed on the substrate placement surface of the substrate placement unit 311, the substrate placement unit 311 is raised to a predetermined position. In the middle of the ascent, the inner peripheral end of the gas flow control ring 302 is fitted into the concave portion (counterbore) of the susceptor circumferential end portion 406, and the substrate mounting portion 311 and the gas flow control ring 302 rise together.

基板載置部３１１が所定の高さまで上昇し、水平回転を開始した後、ガス供給部から材料ガスを供給する。材料ガス供給時、第１のガス供給部から材料ガスを供給すると共に、第２のガス供給部から不活性ガス等のキャリアガスを供給しても良い。
材料ガスを供給しながら、ガス排気部からガスを排気することにより、処理室内が所定の圧力に維持される。このとき、供給されたガスは、ウエハ２００表面から、ガス流れ制御リング３０２表面を通り、排気孔３０４を経由して排気される。
材料ガスの供給開始と共に、ランプ３０７から真空紫外光を照射する。これにより励起、分解されたガスは、ウエハ２００上に吸着され、成膜処理が行われる。成膜処理の間、温度検出部は窓の温度を検出する。検出された温度に応じて、加熱部６３の加熱度合いを制御する。基板載置部３１１を回転させながら、供給孔３０３から排気孔３０４へガス流を形成することにより、膜厚の均一性を向上できる。 After the substrate mounting unit 311 rises to a predetermined height and starts horizontal rotation, the material gas is supplied from the gas supply unit. When supplying the material gas, the material gas may be supplied from the first gas supply unit, and the carrier gas such as an inert gas may be supplied from the second gas supply unit.
By exhausting the gas from the gas exhaust unit while supplying the material gas, the processing chamber is maintained at a predetermined pressure. At this time, the supplied gas passes through the surface of the gas flow control ring 302 from the surface of the wafer 200 and is exhausted through the exhaust hole 304.
When the supply of the material gas is started, vacuum ultraviolet light is irradiated from the lamp 307. The gas thus excited and decomposed is adsorbed on the wafer 200, and a film forming process is performed. During the film forming process, the temperature detection unit detects the temperature of the window. The degree of heating of the heating unit 63 is controlled according to the detected temperature. The film thickness uniformity can be improved by forming a gas flow from the supply hole 303 to the exhaust hole 304 while rotating the substrate platform 311.

所望の基板処理が終わると、第１のガス供給部は材料ガスの供給を停止し、基板載置部３１１は回転を停止する。第２のガス供給部からは不活性ガスが供給され、それと同時に、ガス排気部は処理室内の雰囲気を排気する。このようにして、処理室内の雰囲気を不活性雰囲気に入れ替える。
処理室内の雰囲気を入れ替えた後、もしくは入れ替えの処理の間、基板載置部支持機構３１４は下降し、基板載置部３１１と基板搬入出口３０５が同程度の高さとなるよう、基板載置部３１１の位置が制御される。基板載置部３１１が下降した後、処理室３０１から、処理済みのウエハ２００が搬出される。 When the desired substrate processing is completed, the first gas supply unit stops supplying the material gas, and the substrate mounting unit 311 stops rotating. An inert gas is supplied from the second gas supply unit, and at the same time, the gas exhaust unit exhausts the atmosphere in the processing chamber. In this way, the atmosphere in the processing chamber is replaced with an inert atmosphere.
After replacing the atmosphere in the processing chamber or during the replacement process, the substrate platform support unit 314 is lowered so that the substrate platform 311 and the substrate loading / unloading port 305 have the same height. The position of 311 is controlled. After the substrate platform 311 is lowered, the processed wafer 200 is unloaded from the processing chamber 301.

以上説明したように、本発明によれば、基板面内の膜厚均一性を向上することが可能となる。
なお、ガス供給孔３０３は、上記のように、ガス導入管３２４側に、複数、半リング状に並べて、材料を供給しても良いが、それに限るものではなく、基板載置部の全周囲に亘って、複数、リング状に並べるようにしても良い。また、これに伴い、供給ガス用バッファ室３０９は、ガス供給孔３０３と同様に、半リング状ではなく、ガス供給孔３０３と対応する位置に、基板載置部の全周囲に亘って、設ければ良い。 As described above, according to the present invention, it is possible to improve the film thickness uniformity within the substrate surface.
As described above, a plurality of gas supply holes 303 may be arranged in a semi-ring shape on the gas introduction pipe 324 side to supply the material, but the present invention is not limited to this, and the entire circumference of the substrate mounting portion is not limited thereto. A plurality of them may be arranged in a ring shape. Accordingly, the supply gas buffer chamber 309 is not provided in a semi-ring shape like the gas supply hole 303 but at a position corresponding to the gas supply hole 303 over the entire circumference of the substrate mounting portion. Just do it.

上述の実施例では、基板側面からガスを供給したが、それに限るものではなく、シャワーヘッドを用いて、基板上面からガスを供給してもよい。その場合は、ランプ３０７から照射される真空紫外光を透過させるために、シャワーヘッドを例えば石英製とする。シャワーヘッドに設けられたガス供給孔の影響で、シャワーヘッドを透過する紫外光のエネルギに、場所によるバラツキが生じるものの、シャワーヘッドを用いることにより、基板側面からガスを供給する場合に比べて、基板上に均一にガスを供給することができる。
一方、上述の実施例のように基板側面からガスを供給する場合は、紫外光透過窓と基板の間に障害物がないので、シャワーヘッドからガスを供給する場合に比べ、均一な真空紫外光エネルギを照射することができる。 In the above embodiment, the gas is supplied from the side surface of the substrate. However, the present invention is not limited to this, and the gas may be supplied from the upper surface of the substrate using a shower head. In that case, in order to transmit the vacuum ultraviolet light irradiated from the lamp 307, the shower head is made of, for example, quartz. Due to the influence of the gas supply hole provided in the shower head, the energy of the ultraviolet light transmitted through the shower head varies depending on the location, but by using the shower head, gas is supplied from the side of the substrate, A gas can be uniformly supplied onto the substrate.
On the other hand, when the gas is supplied from the side surface of the substrate as in the above-described embodiment, there is no obstacle between the ultraviolet light transmission window and the substrate. Energy can be irradiated.

ガス排気孔３０４は、上記のように、基板載置部３１１の基板載置面を介してガス供給孔３０３と対向する様に、ガス排気管３２５側に半リング状に並べても良いが、それに限るものではなく、基板載置部の全周囲に亘ってリング状に並べても良い。また、ガス排気孔の代わりに、例えばスリットを設けて、スリットから排気するようにしても良い。 As described above, the gas exhaust holes 304 may be arranged in a semi-ring shape on the gas exhaust pipe 325 side so as to face the gas supply holes 303 through the substrate mounting surface of the substrate mounting portion 311. However, the present invention is not limited to this, and it may be arranged in a ring shape all around the substrate mounting portion. Further, instead of the gas exhaust hole, for example, a slit may be provided to exhaust air from the slit.

本明細書には、少なくとも次の発明が含まれる。すなわち、第１の発明は、
基板載置部に載置した基板を処理する処理室と、
処理用ガスを前記処理室に供給するガス供給部と、
前記処理室内に光を照射するランプと温度検出部と温度検出部信号線と該温度検出部信号線を支持する支持部とを収納するランプ収納部と、
前記ランプ収納部と前記処理室を隔離する光透過窓と、
前記処理室内の雰囲気を排気するガス排気部とを備え、
前記温度検出部と前記光透過窓との間の距離が、前記支持部と前記光透過窓との間の距離よりも短いようにした半導体製造装置。
このようにすると、基板に対する光の回り込み量が増え、照度低下を抑えつつ、温度変動が大きい光透過窓の温度を計測することができる。 The present specification includes at least the following inventions. That is, the first invention is
A processing chamber for processing a substrate placed on the substrate placement unit;
A gas supply unit for supplying a processing gas to the processing chamber;
A lamp housing section that houses a lamp that irradiates light into the processing chamber, a temperature detection section, a temperature detection section signal line, and a support section that supports the temperature detection section signal line;
A light transmissive window that separates the lamp housing and the processing chamber;
A gas exhaust part for exhausting the atmosphere in the processing chamber,
A semiconductor manufacturing apparatus in which a distance between the temperature detection unit and the light transmission window is shorter than a distance between the support unit and the light transmission window.
In this way, the amount of light sneaking to the substrate is increased, and the temperature of the light transmission window having a large temperature fluctuation can be measured while suppressing a decrease in illuminance.

第２の発明は、前記第１の発明の半導体製造装置において、
前記温度検出部は、前記光透過窓に接触するように設けられ、
前記支持部は、前記光透過窓と離間して設けられる半導体製造装置。
このようにすると、支持部が基板より遠くに設けられるので、紫外光が基板へより均一に照射され、より均一な膜処理が可能となる。 A second invention is the semiconductor manufacturing apparatus of the first invention,
The temperature detection unit is provided in contact with the light transmission window,
The said manufacturing part is a semiconductor manufacturing apparatus provided spaced apart from the said light transmissive window.
In this case, since the support portion is provided farther than the substrate, the substrate is irradiated with ultraviolet light more uniformly, and more uniform film processing is possible.

第３の発明は、前記第１の発明又は前記第２の発明の半導体製造装置において、
前記支持部は、石英で形成されている半導体製造装置。
このようにすると、ある程度の硬度を持つ石英で支持部が形成されるので、温度検出部の位置設定が再現性良くできると共に、石英は光を透過させるので、光の減衰を抑えることができる。 A third invention is the semiconductor manufacturing apparatus of the first invention or the second invention,
The supporting part is a semiconductor manufacturing apparatus made of quartz.
In this case, since the support portion is formed of quartz having a certain degree of hardness, the position of the temperature detection portion can be set with good reproducibility, and the quartz transmits light, so that attenuation of light can be suppressed.

第４の発明は、前記第１の発明ないし第３の発明の半導体製造装置において、
前記ランプ収納部は、複数のランプを有し、
前記温度検出部と前記支持部は、第１の温度検出部と第１の支持部、及び第２の温度検出部と第２の支持部を有し、
前記第１の温度検出部の水平方向の位置は、前記第２の温度検出部の水平方向の位置よりも、基板中心の水平方向の位置に近く、
前記第２の温度検出部は、前記光透過窓の周縁部に設けられる半導体製造装置。
このようにすると、光透過窓の外周付近の温度を計測することが可能となる。 A fourth invention is the semiconductor manufacturing apparatus of the first invention to the third invention,
The lamp storage unit has a plurality of lamps,
The temperature detection unit and the support unit include a first temperature detection unit and a first support unit, and a second temperature detection unit and a second support unit,
The horizontal position of the first temperature detection unit is closer to the horizontal position of the center of the substrate than the horizontal position of the second temperature detection unit,
The second temperature detection unit is a semiconductor manufacturing apparatus provided at a peripheral portion of the light transmission window.
If it does in this way, it will become possible to measure the temperature near the perimeter of a light transmission window.

第５の発明は、前記第１の発明ないし前記第４の発明の半導体製造装置において、
前記光透過窓の外周部には、前記光透過窓の外周部に沿って、前記光透過窓を加熱する加熱部が配置され、
前記光透過窓が所定の温度になるよう、前記温度検出部で検出された温度情報に基づき、前記加熱部を制御する制御部をそなえる半導体製造装置。
このようにすると、光透過窓の外周温度と中心温度の差を所定の範囲内とすることが可能となり、基板の面内膜厚を均一にすることが可能となる。 A fifth invention is the semiconductor manufacturing apparatus of the first invention to the fourth invention,
A heating part for heating the light transmission window is disposed along the outer periphery of the light transmission window on the outer periphery of the light transmission window,
A semiconductor manufacturing apparatus including a control unit that controls the heating unit based on temperature information detected by the temperature detection unit so that the light transmission window has a predetermined temperature.
In this way, the difference between the outer peripheral temperature and the center temperature of the light transmission window can be within a predetermined range, and the in-plane film thickness of the substrate can be made uniform.

第６の発明は、
基板載置部に載置した基板を処理する処理室と、
処理用ガスを前記処理室に供給するガス供給部と、
前記処理室内に光を照射するランプと温度検出部と温度検出部信号線と該温度検出部信号線を支持する支持部とを収納するランプ収納部と、
前記ランプ収納部と前記処理室を隔離する光透過窓と、
前記光透過窓を加熱する加熱部と、
前記処理室内の雰囲気を排気するガス排気部とを備え、
前記温度検出部と前記光透過窓との間の距離が、前記支持部と前記光透過窓との間の距離よりも短い半導体製造装置を用いた半導体製造方法であって、
前記処理室に基板を搬入する工程と、
前記処理室に処理ガスを供給し、前記ランプから前記処理ガスに光を照射する工程と、
前記温度検出部で検出された温度情報に基づき、前記加熱部を制御する工程と、
を備える半導体装置の製造方法。
このようにすると、温度検出部信号線の支持部が空間に設けられることで光の回り込み量が増えるので照度低下を抑えることができ、また、光透過窓の温度を計測して光透過窓の温度を制御することができるので、面内膜厚均一性を向上することが可能となる。 The sixth invention is:
A processing chamber for processing a substrate placed on the substrate placement unit;
A gas supply unit for supplying a processing gas to the processing chamber;
A lamp housing section that houses a lamp that irradiates light into the processing chamber, a temperature detection section, a temperature detection section signal line, and a support section that supports the temperature detection section signal line;
A light transmissive window that separates the lamp housing and the processing chamber;
A heating unit for heating the light transmission window;
A gas exhaust part for exhausting the atmosphere in the processing chamber,
A semiconductor manufacturing method using a semiconductor manufacturing apparatus, wherein a distance between the temperature detection unit and the light transmission window is shorter than a distance between the support unit and the light transmission window,
Carrying the substrate into the processing chamber;
Supplying a processing gas to the processing chamber and irradiating the processing gas with light from the lamp;
Controlling the heating unit based on the temperature information detected by the temperature detection unit;
A method for manufacturing a semiconductor device comprising:
In this way, the support portion of the temperature detection unit signal line is provided in the space, so that the amount of sneak in the light increases, so that it is possible to suppress a decrease in illuminance, and the temperature of the light transmission window is measured to measure the temperature of the light transmission window. Since the temperature can be controlled, the in-plane film thickness uniformity can be improved.

６１・・第１の温度測定具、６１ａ・・第１の温度検出部、６１ｂ・・第１の温度検出部信号線、６２・・第１の支持部、６３・・加熱部、７１・・第２の温度測定具、７１ａ・・第２の温度検出部、７１ｂ・・第２の温度検出部信号線、７２・・第２の支持部、２００・・ウエハ、３００・・基板処理装置、３０１・・処理室、３０２・・ガス流れ制御リング、３０３・・ガス供給孔、３０４・・ガス排気孔、３０５・・基板搬入出口、３０６・・チャンバ上壁、３０７・・ランプ、３０８・・光透過窓、３０９・・供給用バッファ、３１０・・排気用バッファ、３１１・・基板載置部、３１２・・チャンバ側壁、３１３・・チャンバ底壁、３１４・・基板載置部支持機構、３１５・・ベローズ、３１６・・第１ガス供給源、３１７・・ＭＦＣ、３１８・・開閉バルブ、３１９・・第１ガス供給管、３２０・・第２ガス供給源、３２１・・ＭＦＣ、３２２・・バルブ、３２３・・第２ガス供給管、３２４・・ガス導入管、３２５・・ガス排気管、３２６・・ＡＰＣバルブ、３２７・・真空ポンプ、４０６・・サセプタ円周端部。 61 ··· First temperature measuring tool, 61a ··· First temperature detecting portion, 61b ··· First temperature detecting portion signal line, 62 ··· First support portion, 63 ··· Heating portion, ··· Second temperature measuring tool, 71a, second temperature detector, 71b, second temperature detector, signal line, 72, second support, 200, wafer, 300, substrate processing apparatus, 301 ... Processing chamber 302 ... Gas flow control ring 303 ... Gas supply hole 304 ... Gas exhaust hole 305 ... Substrate loading / unloading port 306 ... Upper chamber wall 307 ... Lamp 308 ... Light transmission window, 309 ..Supply buffer, 310 ..Exhaust buffer, 311 ..Substrate placing portion, 312 ..Chamber side wall, 313 ..Chamber bottom wall, 314 ..Substrate placing portion support mechanism, 315 .. Bellows, 316, First gas supply source, 317, M C, 318 ... Opening / closing valve, 319 ... First gas supply pipe, 320 ... Second gas supply source, 321 ... MFC, 322 ... Valve, 323 ... Second gas supply pipe, 324 ... Gas introduction Pipe, 325 .. Gas exhaust pipe, 326 .. APC valve, 327 .. Vacuum pump, 406 .. Circumferential end of susceptor.

Claims

A processing chamber for processing a substrate placed on the substrate placement unit;
A gas supply unit for supplying a processing gas to the processing chamber;
A lamp housing section that houses a lamp that irradiates light into the processing chamber, a temperature detection section, a temperature detection section signal line, and a support section that supports the temperature detection section signal line;
A light transmissive window that separates the lamp housing and the processing chamber;
A gas exhaust part for exhausting the atmosphere in the processing chamber,
A semiconductor manufacturing apparatus in which a distance between the temperature detection unit and the light transmission window is shorter than a distance between the support unit and the light transmission window.

In the semiconductor manufacturing apparatus according to claim 1,
The temperature detection unit is provided in contact with the light transmission window,
The said manufacturing part is a semiconductor manufacturing apparatus provided spaced apart from the said light transmissive window.