JP2023015880A - 光照射装置、基板処理装置及び光照射方法 - Google Patents

光照射装置、基板処理装置及び光照射方法 Download PDF

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【課題】処理対象を処理するために十分な強度の光を照射すること。【解決手段】プラズマ形成用ガスが内部に充填される筐体と、前記筐体内を第１空間と第２空間とに区画するように、当該筐体内に設けられる隔壁と、前記筐体の壁部の一部をなすと共に前記第１空間に臨み、前記筐体内で前記プラズマ形成用ガスから生じたプラズマの光を前記筐体の外部に照射する透光部と、前記隔壁に設けられ、前記第１空間と前記第２空間とを連通させる孔と、前記第１空間、前記第２空間に夫々設けられる第１電極、第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に電位差を形成して前記プラズマを形成するための電源と、前記第１電極及び前記第２電極のうちの少なくとも高電位の電極が前記筐体内に露出しないように被覆する誘電体部と、を備えるように装置を構成する。【選択図】図１

Description

本開示は、光照射装置、基板処理装置及び光照射方法に関する。
半導体製造プロセスにおいては、基板である半導体ウエハに対して、成膜処理、エッチング処理、膜の改質処理などの処理が行われる。このような処理を行うにあたって光エネルギーを利用して処理を行う場合がある。特許文献１には、処理容器の天井部において複数の放電セルが設けられる装置について示されている。そして当該装置については、任意の放電セルにてプラズマを発生させ、生じた真空紫外線を基板に向けて照射できるように構成されており、当該真空紫外線により処理ガスが活性化されることで、ウエハに成膜処理等が行われることが示されている。
特開２０１５-８４３８７号公報
本開示は、処理対象を処理するために十分な強度の光を照射することができる技術を提供することにある。
本開示の光照射装置は、プラズマ形成用ガスが内部に充填される筐体と、
前記筐体内を第１空間と第２空間とに区画するように、当該筐体内に設けられる隔壁と、
前記筐体の壁部の一部をなすと共に前記第１空間に臨み、前記筐体内で前記プラズマ形成用ガスから生じたプラズマの光を前記筐体の外部に照射する透光部と、
前記隔壁に設けられ、前記第１空間と前記第２空間とを連通させる孔と、
前記第１空間、前記第２空間に夫々設けられる第１電極、第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に電位差を形成して前記プラズマを形成するための電源と、
前記第１電極及び前記第２電極のうちの少なくとも高電位の電極を被覆する誘電体部と、
を備える。
本開示によれば、処理対象を処理するために十分な強度の光を照射することができる。
本開示の光照射装置の一実施形態である光源部の概略縦断側面図である。 前記光源部を備える基板処理装置の一実施形態である成膜装置の縦断側面図である。 前記成膜装置の上面図である。 前記成膜装置の処理容器の上部側の縦断側面図である。 前記成膜装置に含まれるガス供給部を構成する板体の上面図である。 前記光源部及び成膜装置の天板の縦断側面図である。 前記光源部の縦断側面図である。 前記光源部に設けられる中間板の下面図である。 前記中間板の上面図である。 前記中間板の下面の概略図である。 前記中間板の変形例を示す下面図である。 前記中間板のさらなる変形例を示す下面図である。 第２の実施形態の光源部の縦断側面図である。 前記光源部を構成する上板の下面図である。 評価試験の結果を示すグラフ図である。
〔第１の実施形態の光源部の概要〕
本開示の光照射装置の第１の実施形態である光源部４について概略縦断面側面図である図１を用いて、その構成の概要を先に説明する。この光源部４は例えば、基板である半導体ウエハ（以下、ウエハ、と記載する）Ｗを処理する基板処理装置に組み込まれて用いられ、当該基板処理装置については、ウエハＷに対して処理ガスの供給と、光源部４からの光照射と、を行うことで処理を行う。
ところで半導体デバイスの製造工程において、ウエハＷを比較的高い温度で加熱処理したり、プラズマ処理がなされたりする場合が有る。しかし、半導体デバイスについては、微細化及び印加可能な電圧の上限の低電圧化が進行している。その背景から、処理中の高熱によるウエハＷへのダメージ、プラズマを起因とする帯電によるウエハＷの膜破壊、プラズマの高速粒子の打ち込みによるウエハＷの膜のダメージの夫々について抑制することが求められている。光源部４を備える基板処理装置は、そのような要請に対応し得るものであり、ウエハＷを低温で且つプラズマに曝さずに処理することが可能である。
図１に示すように光源部４は筐体４１を備えており、筐体４１の底部は水平な透光板４２として構成されている。筐体４１の内部には水平な隔壁４６Ａが設けられており、筐体４１内を下側の第１空間５１と、上側の第２空間５２とに区画する。筐体４１及び隔壁４６Ａは、誘電体または絶縁体により構成されている。隔壁４６Ａには垂直方向（鉛直方向）に孔４７が穿孔されている。孔４７は、当該孔４７を介して第１空間５１と第２空間５２とが連通している。筐体４１内には放電ガス（プラズマ形成用ガス）として、例えばキセノン（Ｘｅ）とネオン（Ｎｅ）との混合ガスが充填された状態とされる。
隔壁４６Ａの下面、上面には、第１電極６１、第２電極６２が夫々形成されている。第１電極６１には高周波電源５８が接続される一方で、第２電極６２は接地されている。上記の孔４７は、第１電極６１と第２電極６２との間に位置するレイアウトとなっている。また、第１電極６１、第２電極６２を夫々被覆して、第１空間５１、第２空間５２に夫々露出させないようにする第１誘電体層６３、第２誘電体層６４が設けられている。
高周波電源５８から電力が供給される、即ち第１電極６１と第２電極６２との間に電位差が形成された状態となると、第１電極６１と第２電極６２との間に電界が形成されて誘電体バリア放電が生じ、プラズマが形成される。そして、第１電極６１と第２電極６２との間に介在する孔４７内においては、プラズマが高密度化する。即ち、大きなプラズマ放電が生じる状態となる。このプラズマを構成するイオン、ラジカルに起因して光が照射される。より詳しく述べると、イオンが電子を捕獲する際に光が放出される際、ラジカルが基底状態に戻る際において、夫々光が放出される。上記のように孔４７にて大きなプラズマ放電が起きることで発生する光の強度は大きいものとなり、その光が透光板４２を透過して、下方に照射される。
既述した放電ガスが用いられることにより、上記の照射光は２００ｎｍ以下、より詳しくは１００ｎｍ～２００ｎｍの波長域にピーク波長を有する紫外線である。従って、当該照射光には波長が１０ｎｍ～２００ｎｍである真空紫外線（Vacuum Ultra Violet、以下、ＶＵＶと略記する）が多く含まれることになる。上記のように光源部４にて発生する光の強度が大きいため、このＶＵＶについても大きな強度でウエハＷに向けて照射することが可能である。波長が比較的短いＶＵＶは比較的高いエネルギーを有するが、上記のように強度が大きいことで、より高い光エネルギーをウエハＷに向けて供給することができる。それ故に、処理ガスを効率良く活性化させて、ウエハＷに速やかに処理を行うことができる。
〔光源部を含む成膜装置の構成〕
以下、基板処理装置の一例である成膜装置１について、図２の縦断側面図を参照して詳しく説明する。なお、以降に説明する一部の図中には、矢印によってＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向を夫々表示している。Ｘ方向及びＹ方向については、各々水平方向であると共に、互いに直交する。Ｚ方向は垂直方向である。
本例の成膜装置１はＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）により、ＳｉＮ膜を形成する。成膜装置１は円形の処理容器１１を備えている。処理容器１１の側壁にはウエハＷを搬入及び搬出するための搬送口１２が形成されており、ゲートバルブ１３によって開閉自在である。処理容器１１の側壁の上部側は、排気路形成部１４として構成されている。当該排気路形成部１４については、その下部側、上部側が夫々処理容器１１の中央側に向かう突出部をなすことで、縦断面視で側方に向けて開口する凹部状に構成されている。排気路形成部１４には、バルブ１５を介して排気機構１６が接続されている。排気機構１６によって当該排気路形成部１４がなす凹部内、ひいては処理容器１１内が排気される。また、その排気時にバルブ１５の開度が調整されることで、当該処理容器１１内における処理空間が所望の圧力の真空雰囲気とされる。
処理容器１１内にはステージ２１が設けられており、ウエハＷは当該ステージ２１の上面に水平に載置される。当該ステージ２１には、ウエハＷを加熱して所望の温度にするためのヒーター２２が埋設されている。ステージ２１は、支柱２３を介して昇降機構２４に接続されている。昇降機構２４によって、上方側の処理位置（図中に一点鎖線で表示）と、下方側の受け渡し位置（図中に実線で表示）との間でステージ２１が昇降する。
処理位置はウエハＷを処理する際における位置であり、処理位置におけるステージ２１の側壁は、排気路形成部１４の下部側の突出部に近接する。なお、図中２５、２６は気流のガイドであり、ステージ２１の側面、排気路形成部１４の下部側の突出部の先端に夫々設けられている。なお、ステージ２１は不図示の３本の垂直なピンを備えており、ステージ２１が受け渡し位置に位置する状態で当該ピンが昇降し、当該ステージ２１と、処理容器１１内に対して進退可能な不図示の搬送機構との間で、ウエハＷの受け渡しが行われる。
処理容器１１の上部側に、図１で概略を説明した光源部４が設けられる。この処理容器１１の上部側の構成について、処理容器１１の上面図である図３、当該上部側の縦断側面図である図４も参照して説明する。上記した排気路形成部１４の上側の突出部は、円環状のガス供給部３として構成されており、このガス供給部３によって囲まれる円形の領域をガス吐出空間３０として示している。また、このガス吐出空間３０を形成する周壁を３０Ａとして示している。
そして、既述した光源部４を構成する筐体４１は円板形状である。図１では表示を省略したが、光源部４は、筐体４１の他に、当該筐体４１の外側に設けられる外周形成部７を備えており、当該外周形成部７は、当該筐体４１についてその下面の周縁部から側面を介して上面の周縁部に亘るように形成されることで、平面視円環状に形成されている。この外周形成部７はガス供給部３上に積層され、筐体４１はガス吐出空間３０を上方から覆うように配置されることで、筐体４１の下面をなす透光板４２はステージ２１の上面に対向している。透光板４２、ガス吐出空間３０、ステージ２１の各々の中心位置は、平面視で互いに揃っており、平面視で周壁３０Ａはステージ２１上のウエハＷの周に沿う。
そして、天板１７が、ガス供給部３、光源部４を上方から覆うように設けられており、これら天板１７、ガス供給部３及び光源部４が処理容器１１の上部側の開口を塞ぐ蓋部をなす。天板１７の下面の中央部には凹部１８が設けられ、筐体４１及び外周形成部７は当該凹部１８に収まる。なお、図３はこの天板１７の上面図でもある。
続いて、図４を参照してガス供給部３について詳しく説明する。ガス供給部３については、水平で円環をなす板体３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３１Ｄが上からこの順で、同軸となるように積層されて構成された積層体３１と、当該積層体３１を囲んで当該積層体３１の外周に設けられる円環状の流路形成部３２と、を備えている。板体３１Ａ～３１Ｄについては各々同じ大きさの円形の開口部を備えており、これら板体３１Ａ～３１Ｄの開口部によって、上記したガス吐出空間３０が形成されている。板体３１Ａ～３１Ｄの外径の大きさについては、上側の板体ほど大きい。
板体３１Ａ～３１Ｄは、上記の外形の大きさを除いて同様の構成であり、代表して板体３１Ａの上面について図５に示している。上記したように板体３１Ａは円環状であるが、その外周端において周方向に離れた複数箇所が切り欠かれている。そして板体３１Ａの上面には、当該切り欠きから板体３１Ａの内周端に亘るように、当該板体３１Ａの径方向に沿った直線状の溝が形成されている。このような切り欠き及び溝が、板体３１Ｂ～３１Ｄにも設けられる。
上記したように板体３１Ａ～３１Ｄは互いに重なり、また、板体３１Ａに対しては上方から外周形成部７及び天板１７が重なる。このような部材同士の重なりによって、上記のように各板体３１Ａ～３１Ｄに設けられる切り欠き及び溝の上側が閉塞され、各板体３１Ａ～３１Ｄにおける当該切り欠き及び溝については、ガス供給路３２Ａ～３２Ｄをなす。そして、これらガス供給路３２Ａ～３２Ｄの各下流端はガス吐出口として、周壁３０Ａに開口する。従って、ガス供給路３２Ａ～３２Ｄがなすガス吐出口は複数ずつ、周壁３０Ａの周方向に沿って設けられている。なお、ガス供給路３２Ａ～３２Ｄは例えば積層体３１の周方向において、互いに異なる位置に形成されるが、図４では構成の理解を容易にするために、同じ縦断面に位置するように示している。
流路形成部３２は、積層体３１をなす板体３１Ａ～３１Ｄの周縁部を下方から夫々支持する支持面３４Ａ～３４Ｄを備えており、これら支持面３４Ａ～３４Ｄは当該積層体３１の周縁部の形状に対応して、階段状に形成されている。そして支持面３４Ａ～３４Ｄの各外周端は下方に窪むことで、積層体３１の周に沿った環状溝３５Ａ～３５Ｄが各々形成されている。既述した板体３１Ａ～３１Ｄの切り欠きは、環状溝３５Ａ～３５Ｄに夫々重なる。なお図中３３は互いに径が異なる５つのＯリングであり、平面視で環状溝３５Ａ～３５Ｄと同心円の配置とされる。これらＯリング３３は、環状溝３５Ａ～３５Ｄ間の連通が防止されるように、当該環状溝３５Ａ～３５Ｄの外側、内側に各々位置するように流路形成部３２の上面に埋設され、板体３１Ａ～３１Ｄあるいは天板１７の下面に密着する。
また、流路３６Ａ～３６Ｄが、流路形成部３２から天板１７に跨がるように形成されている。この流路３６Ａ～３６Ｄの下流端については環状溝３５Ａ～３５Ｄに夫々接続され、流路３６Ａ～３６Ｄの上流端については天板１７の上面に開口する（図３参照）。この流路３６Ａ～３６Ｄの上流端にはガス供給管３７Ａ～３７Ｄの下流端が夫々接続されており、ガス供給管３７Ａ～３７Ｄの上流端は、供給機器３８を夫々介してガス供給機構３９Ａ～３９Ｄに接続されている。なお、供給機器３８はバルブやマスフローコントローラーを含み、流路の下流側へのガスの給断を行うと共に、供給されるガスの流量を調整する。なお、以降に述べる他の供給機器についても供給機器３８と同様の構成である。
このような流路構成により、ガス供給機構３９Ａ、３９Ｂ、３９Ｃ、３９Ｄから夫々積層体３１のガス供給路３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄに至る各流路は、互いに独立した流路として形成されている。そして上記の環状溝３５Ａ～３５Ｄは積層体３１の周方向にガスを拡散させる拡散空間に相当する。従って、３９Ａ～３９Ｄのうちの一のガス供給機構から供給されるガスは、周壁３０Ａにおいて上記のように周方向に沿って形成される吐出口（ガス供給路３２Ａ～３２Ｄの下流端）から、ガス吐出空間３０の中心部に向けて吐出される。図４、図５では代表して、ガス供給機構３９Ａからガス供給路３２Ａに供給されるガスの流れを矢印で示している。
以上に述べたようにガス供給部３は、光源部４からウエハＷへの光照射を妨げないように光源部４とステージ２１との間に形成されるガス吐出空間３０を囲む配置とされる。さらに上記のように周壁３０Ａに形成される吐出口により、平面視でウエハＷの周に沿った互いに異なる各位置から同じガスを吐出可能であるため、ウエハＷの面内で均一性高いガス処理を行うことができる。
ガス供給機構３９ＡはＳｉＨ４ガスを、ガス供給機構３９ＢはＮＨ３ガスを、ガス供給機構３９ＣはＮ２ガスやＡｒガスなどの不活性ガスを、ガス供給機構３９ＤはＮＦ３ガスを夫々供給する。不活性ガスはＳｉＨ４ガス及びＮＨ３ガスと共に処理容器１１内に供給され、キャリアガスとして作用すると共に、各ガスの分圧を調整する。ＮＦ３ガスは成膜後に処理容器１１内をクリーニングするためのクリーニングガスであり、本例ではこのクリーニングガスの供給時には光源部４からの光照射は行われない。
続いて光源部４について、縦断側面図である図６、図７も参照してさらに詳しく説明する。図６、図７はＸ方向、Ｙ方向に沿った縦断面を夫々示しており、図６では、光源部４以外にも天板１７を表示している。先ず、光源部４を構成する筐体４１について詳しく述べると、筐体４１は水平な円形の厚板状に構成されている。そして当該筐体４１は、図１でも示した透光板４２の他に、下側スペーサー４３、上側スペーサー４４、上板４５及び中間板４６によって構成される。
透光板４２、上板４５及び中間板４６は、平面視で同じ大きさ、且つ水平な円板部材であり、周端の位置が互いに揃うように垂直上方へ向けて、この順に並んで設けられている。従って、中間板４６と透光板４２とが対向すると共に、中間板４６と上板４５とが対向する。そして下側スペーサー４３及び上側スペーサー４４は、これらの各板の周縁に沿うように形成された円環状部材である。下側スペーサー４３は透光板４２と中間板４６との間に介在し、上側スペーサー４４は上板４５と中間板４６との間に介在する。従って中間板４６の周縁部、下側スペーサー４３及び上側スペーサー４４により、筐体４１の側壁が構成される。
また、図１で述べた第１空間５１は、下側スペーサー４３、中間板４６及び透光板４２によって囲まれる気密な空間であり、第２空間５２は上側スペーサー４４、中間板４６及び上板４５によって囲まれる気密な空間である。そして中間板４６において、下側スペーサー４３及び上側スペーサー４４に重なる周縁部よりも中心側の領域が、第１空間５１と第２空間５２とを画成する、既述した隔壁４６Ａをなす。従って、透光板４２の上面及び中間板４６の下面（第１壁面）が第１空間５１に臨み、上板４５の下面及び中間板４６（第２壁面）の上面が第２空間５２に臨む。
なお下側スペーサー４３は、互いに径が異なる環状のスペーサー４３Ａ、４３Ｂを含み、スペーサー４３Ａ、４３Ｂ間にはＯリング４３Ｃが介在する。当該Ｏリング４３Ｃは透光板４２及び中間板４６に密着して、第１空間５１を密閉する。上側スペーサー４４は、互いに径が異なる環状のスペーサー４４Ａ、４４Ｂを含み、スペーサー４４Ａ、４４Ｂ間にはＯリング４４Ｃが介在する。当該Ｏリング４４Ｃは上板４５及び中間板４６に密着して、第２空間５２を密閉する。
続いて中間板４６について、下面図、上面図である図８、図９も参照して説明する。なお、これら図８、図９及び上記の図７では、図１で示した第１誘電体層６３及び第２誘電体層６４の表示を便宜上、省略している。中間板４６の下面の隔壁４６Ａをなす領域には、上記した第１電極６１が形成されている。なお隔壁４６Ａをなす領域は、上記の下側スペーサー４３及び上側スペーサー４４に挟まれ、当該下側スペーサー４３及び上側スペーサー４４と共に筐体４１の側壁をなす周縁部よりも内側の領域である。図８に示すように、当該第１電極６１は櫛歯状の金属膜として構成されており、基部６１Ａと、基部６１Ａから伸長する多数の歯部６１Ｂと、を備える。
さらに詳しく第１電極６１の形状を述べると、平面視で中間板４６をその直径に沿って２等分するとしたときに、その２等分したうちの一方の領域の周縁部に沿うように、基部６１Ａは円弧状に形成されている。そして、基部６１Ａから中間板４６の直径に沿って、２分割した他方の領域の周縁部に向けて第１歯部である各歯部６１Ｂが伸長する。従って、歯部６１Ｂは、中間板４６の一端側から他端側へ向けて伸長する第１伸長部である。各歯部６１Ｂは互いに並行すると共に、その伸長方向に対して交差する方向、より具体的には直交する方向に沿って、等間隔で並ぶように配列されている。図中、歯部６１Ｂの伸長方向はＸ方向に沿い、歯部６１Ｂの配列方向はＹ方向に沿うものとして示している。
第２電極６２について説明すると、図９に示すように当該第２電極６２は第１電極６１と同様に櫛歯状の金属膜として構成されており、中間板４６の上面における隔壁４６Ａをなす領域に、第１電極６１と同様の形状を有するように形成されている。従って、第２電極６２も基部及び多数の歯部（第２歯部）を備え、当該基部を６２Ａ、第２伸長部である当該歯部を６２Ｂとする。そして、第２電極６２における基部６２Ａからの歯部６２Ｂの伸長方向は、第１電極６１における基部６１Ａからの歯部６１Ｂの伸長方向とは反対方向になるように、当該第２電極６２が形成されている。従って、歯部６２Ｂの伸長方向はＸ方向に沿い、歯部６２Ｂの配列方向はＹ方向に沿う。つまり歯部６１Ｂ、６２Ｂは互い並行しており、直線方向であるＸ方向について一方側を＋Ｘ側、他方側を－Ｘ側とすると、歯部６１Ｂは＋Ｘ方向に向けて、歯部６２Ｂは－Ｘ方向に向けて夫々伸長している（図８、図９参照）。また平面視で、第２電極６２の各歯部６２Ｂは、第１電極６１の各歯部６１Ｂと重なり合うように位置している。
そして中間板４６における隔壁４６Ａをなす領域においては、図１でも述べたように孔４７が形成されており、当該孔４７は多数設けられることで中間板４６はシャワープレート形状をなす。さらに詳しく述べると、孔４７は比較的小径、且つ平面視で円形であり、各歯部６１Ｂ、６２Ｂの伸長方向（Ｘ方向）に列をなして多数開口している。その孔４７の列としては、中間板４６を下面から見て、歯部６２Ｂの配列方向（Ｙ方向）に等間隔で設けられており、互いに隣接する歯部６２Ｂと歯部６２Ｂとの中間位置、及び最も中間板４６の周縁寄りの歯部６２Ｂよりもさらに中間板４６の周縁寄りの位置に配置されている。以上のような下面視での上記の第１電極６１と孔４７と位置関係は、上面視での第２電極６２と孔４７との位置関係と同様である。なお、各電極と孔４７の配置について補足しておくと、中間板４６のＸ方向に沿った直径に対して、第１電極６１、第２電極６２及び各孔４７については対称のレイアウトとなっている。また、各孔４７については、Ｙ方向に沿った直径に対して対称のレイアウトとなっている。
以上に述べた孔４７、歯部６１Ｂ、６２Ｂの配置により中間板４６の最も周端寄りの孔４７の列を除いて、各孔４７の列については中間板４６をＸ方向に見たときに、当該列の左右の一方に隣接する歯部６１Ｂと、当該列の左右の他方に隣接する歯部６２Ｂと、に挟まれる。つまり図１で説明したように、孔４７が、第１電極６１と第２電極６２との間に設けられるという位置関係とされている。これは強い電界が形成される電極間に孔４７を配置することで、当該孔４７にてより高密度のプラズマを形成し、高い強度の光を発生させるためである。
ところで、上記したように中間板４６の下面、上面には第１誘電体層６３、第２誘電体層６４が夫々形成されており、第１電極６１、第２電極６２について夫々第１空間５１、第２空間５２に露出しないように被覆する。従って、第１誘電体部である第１誘電体層６３については、図１０の平面図に模式的に示すように、第１電極６１の形状に対応して櫛歯状に形成されている。図示は省略するが、第２誘電体部である第２誘電体層６４についても第２電極６２の形状に対応して櫛歯状に形成されている。
さらに中間板４６の構成について述べる。図８に示すように、第１電極６１の基部６１Ａの長さ方向の中央部は拡幅されて拡幅部６１Ｄをなす。そして、図９に示すように中間板４６の上面には、拡幅部６１Ｄに重なる位置に、金属膜である接続端子６１Ｃが形成されている。接続端子６１Ｃと拡幅部６１Ｄとは、中間板４６の厚さ方向に形成される導電路を介して接続されている。また、中間板４６の上面において、第２電極６２の基部６２Ａの長さ方向の中心部は、拡幅されて接続端子６２Ｃとして構成されている。また中間板４６には上記の孔４７とは別に、貫通孔６５が穿孔されている。中間板４６の中心から見て、貫通孔６５は接続端子６１Ｃ、６２Ｃが各々形成される位置に対して各々９０°異なった方位で、最も周端寄りの孔４７の列よりも周端寄りの位置に形成されている。
図６、図７に示すように、中間板４６と上板４５との間には起立した筒体５３が３つ設けられており、各筒体５３の上端、下端は夫々上板４５、中間板４６に接している。これらの筒体５３は、接続端子６１Ｃに開口する位置、接続端子６２Ｃに開口する位置、筒内が貫通孔６５に連通する位置に夫々設けられている。なお、各筒体５３の周囲は、上板４５及び中間板４６に密着するＯリング５４により囲まれ、当該Ｏリング５４を既述のようにプラズマが形成される第２空間５２から区画するようにスペーサー５５が設けられている。
続いて、筐体４１を構成する上板４５について説明する。上板４５の周縁部には４つの垂直な孔４５Ａが形成されており、当該孔４５Ａは上板４５の中心から見て９０°ずつ異なる位置、且つ当該中心から各々等距離に穿孔されている。この上板４５の孔のうちの３つは、上記の筒体５３内に開口する。この上板４５の４つの孔４５Ａのうちの２つには、当該上板４５の上方から垂直なピンが差し込まれ、これら２つのピンの下端は接続端子６１Ｃ、６２Ｃに各々接続されている。各ピンは導電性を有し、接続端子６１Ｃに接続されるピンを５６Ａ、接続端子６２Ｃに接続されるピンを５６Ｂとする。ピン５６Ａについては整合器５７を介して高周波電源５８に接続されており、ピン５６Ｂについては接地されている。本例では、このように高周波電源５８が第１電極６１及び第２電極６２のうち第１電極６１に接続されることで、高周波電源５８からの電力供給時に第１電極６１がアノードとなり、カソードである第２電極６２よりも高電位とされる。高周波電源５８は、例えば５ｋＨｚ～５０ｋＨｚの高周波電力を供給する。
また、上板４５の残りの２つの孔４５Ａには、当該上板４５の上面に接続される配管の一端が各々開口しており、この２つの孔４５Ａのうちの１つは筒体５３を介して第１空間５１に連通し、他の１つは第２空間５２に開口する。第１空間５１に連通する孔４５Ａに接続した配管をガス供給管６６として示しており、これら孔４５Ａ及びガス供給管６６がプラズマ形成用ガスのガス供給路をなす。第２空間５２に開口した孔４５Ａに接続した配管を排気管６７として示しており、これら孔４５Ａ及び排気管６７がプラズマ形成用ガスの排気路をなす。
ガス供給管６６の他端は供給機器３８Ａを介してガス供給機構６８に接続されている。プラズマ形成用ガス供給機構であるガス供給機構６８は、上記したＸｅ及びＮｅからなる放電ガスを、ガス供給管６６を介して第１空間５１に供給する。排気管６７の他端はバルブ６９を介して排気機構１６に接続されている。上記したプラズマを形成する際には、筐体４１内へのガス供給機構６８からの放電ガスの供給と、排気管６７を介しての筐体４１内の排気とが同時に行われ、当該放電ガスが筐体４１内に充填された状態とされる。
以上に述べた光源部４の各部を構成する材料について説明しておく。上板４５、中間板４６、下側スペーサー４３、上側スペーサー４４及びスペーサー５５については、誘電体あるいは絶縁体により構成され、例えば酸化アルミニウムや石英などによって構成される。また、透光部である透光板４２については既述した波長の光が透過する材料、例えばサファイアあるいはフッ化マグネシウムにより構成される。
そして、第１電極６１、第２電極６２及び接続端子６１Ｃである金属膜を構成する材料としては、中間板４６に密着性が高い材料が選択され、例えば金、銀、銅、ニッケル、チタンあるいはタングステンなどが用いられる。この金属膜について、その厚さは例えば１μｍ～１００μｍである。また、当該金属膜の形成手段としては、スパッタリング、ＣＶＤあるいはイオンプレーティングなどを用いてもよいし、ペースト状の金属材料について、中間板４６に塗布して焼成処理したり、溶射処理したりすることで形成してもよい。その他に、メッキ処理を行うことや、金属板を中間板４６に接着することで、当該金属膜を形成してもよい。
第１誘電体層６３及び第２誘電体層６４については、例えば２μｍ～数１００μｍ程度の厚さに形成される。これらの第１誘電体層６３及び第２誘電体層６４について、例えばガラスペーストを第１電極６１及び第２電極６２の各々に塗布して焼成処理したり、溶射処理したりすることで形成してもよいし、無機材料を中間板４６に接着することで形成してもよい。
なお、これまでに述べてきたように中間板４６の上面及び下面については、電極及び接続端子をなす金属膜及び誘電体層が設けられているので、平坦ではない。そこで、筐体４１内の密閉性を高めるために、中間板４６に接続される下側スペーサー４３、上側スペーサー４４、スペーサー５５の各々と、当該中間板４６との間にシール板が介在する構成であってもよい。当該シール板の表面は中間板４６側に向かうと共に上記のように凹凸面をなす中間板４６に比較的高い密着性を有するように構成され、シール板の裏面は各スペーサー側に向かい、当該各スペーサーに対して接着される接着面をなすようにする。
続いて、光源部４を構成する外周形成部７について述べる。この外周形成部７については上記したように環状であり、その縦断面が内方へ向けて開口する凹部状に形成されている。外周形成部７は、各々環状の下部材７１及び上部材７２を備えている。下部材７１は筐体４１の外周を囲む側壁と、当該側壁の下端から環の中心側へ突出して形成される底部とを備え、当該底部により既述の透光板４２の周縁部が下方から支持される。
上部材７２は、上記の下部材７１の側壁上から、筐体４１の上板４５の周縁部上に亘って形成されている。なお、この上部材７２により囲まれて形成される円形の開口部を７３として示している。上部材７２の内縁は上記した上板４５の孔４５Ａよりも上板４５の中心寄りに位置しており、既述のように上板４５に設けられるガス供給管６６、排気管６７、ピン５６Ａ、５６Ｂは、当該上部材７２に設けられる垂直な貫通孔を介して当該上部材７２の上方に延出される。
なお、下部材７１及び上部材７２には外周形成部７の周に沿った環状溝が設けられている。各環状溝内にＯリング７４が設けられ、下部材７１と上部材７２との間、下部材７１と筐体４１との間、筐体４１と上部材７２との間、上部材７２と天板１７との間における各隙間がシールされる。具体的には、下部材７１における筐体４１を支持する上記の底部の上面、下部材７１における側壁の上面、上部材７２における上板４５の孔４５Ａよりも内縁側の上面及び下面、上部材７２の上面で孔４５Ａよりも外縁側の上面に、環状溝及びＯリング７４が設けられている。なお、ガス供給管６６や排気管６７についてもＯリングを介して、上板４５に接続されるが、それらのＯリングは省略している。
続いて、天板１７の構成について補足して説明する。天板１７の上面においては、上記の筐体４１の上板４５に設けられた４つの孔４５Ａに対応する各位置に垂直方向に穿孔された孔２６が設けられている（図３、図６参照）。当該孔２６を介することで、ガス供給管６６、排気管６７については天板１７の上方に引き出されて既述したようにガス供給機構６８、排気機構１６に夫々接続されており、ピン５６Ａ、５６Ｂについては、その上端が天板１７の上方に引き出されるように形成されている。
天板１７の下面中央部は、上記の上部材７２によって形成される開口部７３に進入するように突出する円形の突出部２７をなす（図６参照）。突出部２７の径は開口部７３の径と略同じであり、突出部２７の下面と筐体４１の上板４５の上面との間に、低背な排気空間２８が形成されている。従って、筐体４１については透光板４２が設けられる下側とは反対側の部位である上側の部位（上板４５）が、排気空間２８に臨む。上記のようにＯリング７４が設けられることで、この排気空間２８は密閉されている。天板１７の中心部の上面には排気管７５の一端が接続され（図２参照）、天板１７を垂直方向（厚さ方向）に穿孔された孔を介して、当該排気空間２８に開口する。排気管７５の他端は、バルブ７６を介して排気機構１６に接続されている。
上記の排気空間２８の役割について述べる。成膜装置１は大気雰囲気に設置され、装置の稼働中は処理容器１１内が真空雰囲気とされる。そして、光源部４の筐体４１については装置の高背化を抑制するために、当該筐体４１を構成する各板（透光板４２、中間板４６及び上板４５）の各厚さとしては比較的小さく形成される。それ故に、筐体４１の高さＨ１（図６参照）として例えば２０ｍｍ以下である。
そして筐体４１の下面は処理容器１１内に臨む構成であるが、上記のように各板の厚さが小さいことで、処理容器１１内の真空雰囲気の形成時に筐体４１が成膜装置１の周囲の大気に曝されると、その圧力差で生じる応力によって当該筐体４１は変形あるいは破損してしまうおそれが有る。そこで、処理容器１１内が真空雰囲気とされる間、排気空間２８が排気されて真空雰囲気とされることで筐体４１に加わる応力を抑えて、上記の破損及び変形が防止される。
図１に示すように成膜装置１は、コンピュータである制御部１０を備えており、この制御部１０は、プログラム、メモリ、ＣＰＵを備えている。プログラムには、既述した各具体例で述べる処理が行われるように命令（各ステップ）が組み込まれており、このプログラムは記憶媒体、例えばコンパクトディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ＤＶＤ等に格納され、制御部１０にインストールされる。制御部１０は当該プログラムにより成膜装置１の各部に制御信号を出力し、各部の動作を制御する。具体的には例えば、既述したバルブ１５、７６の開閉、供給機器３８、３８Ａによる下流側への各ガスの供給、ヒーター２２の出力、高周波電源５８のオンオフ、昇降機構２４によるステージ２１の昇降、ゲートバルブ１３の開閉などの各動作が制御される。
〔成膜装置の作用〕
成膜装置１の動作について説明する。ウエハＷが載置されたステージ２１が処理位置に上昇し、ヒーター２２によってウエハＷが所定の温度、例えば２０℃～３００℃に加熱される一方で、処理容器１１内が所望の圧力の真空雰囲気とされる。その一方、光源部４では筐体４１内への放電ガスの供給と、当該筐体４１内の排気とが行われる。そして、ガス供給部３から処理容器１１内へ、ＳｉＨ４ガス、ＮＨ３ガス、不活性ガスが夫々供給されると、高周波電源５８がオンになる。図１で述べたように筐体４１内で放電が発生し、ＶＵＶを含む紫外線が透光板４２からウエハＷへ向けて照射される。
上記したように、このように照射される光の強度は大きく、それ故にＳｉＨ４及びＮＨ３の各分子が励起され、当該分子中の結合手が切断されて分子の分解が起こり、Ｓｉ原子、Ｎ原子を各々含む活性種が生成する。それらの活性種がウエハＷ表面へ吸着、堆積し、ＳｉＮ膜が成膜される。その後、高周波電源５８がオフになると共に、ガス供給部３からの各ガスの供給が停止し、ステージ２１が受け渡し位置に下降して、ウエハＷが処理容器１１内から搬出される。なお、その後は、適切なタイミングでガス供給部３からクリーニングガスが供給され、処理容器１１内に形成されたＳｉＮ膜が除去される。
以上に述べたように、成膜装置１によれば光源部４から照射されるＶＵＶを含む高エネルギーの光を供給することで、処理ガス（ＳｉＨ４ガス、ＮＨ３ガス）の分子を活性化させて成膜処理を行う。そのためヒーター２２によるウエハＷの加熱温度が比較的低い温度であっても、既述したように成膜を行うことができる。従って、ウエハＷにおける各膜（形成済みの膜及び成膜装置１にて形成されるＳｉＮ膜）に対して、熱による応力が加わることが抑制される。なお、例えば赤外線からなる光を照射する構成の装置に比べて、ＶＵＶを含む紫外線を照射する成膜装置１では、この光照射によるウエハＷや処理ガス（ＳｉＨ４ガス、ＮＨ３ガス）の温度上昇が抑制される。この点からもウエハＷが熱によってダメージを受けることが抑制される。また、成膜装置１では高い光エネルギーを利用することで、ウエハＷをプラズマに曝さずに処理を行う。従ってウエハＷが、プラズマによってダメージを受けることが無く、このプラズマの熱によって応力を受けることもない。
また、上記したように比較的低い温度でもウエハＷに成膜が可能であることは、ウエハＷの処理温度について設定可能な範囲が大きくなるということである。従って、例えば表面に凹凸が形成された状態のウエハＷに成膜する場合、凹凸の被覆性（いわゆるステップカバレッジ）が、より良好な温度を選択できる場合が有る。従って、成膜装置１によって凹凸が形成されたウエハＷにバリア膜を成膜し、後に当該凹凸をなす凹部に対して、配線である埋め込み層（バルク層）を形成するにあたり、当該配線から凹部へのリーク電流を比較的少なくすることができる。以上に述べたように成膜装置１によれば、ウエハＷのダメージが抑えられるように成膜を行うことができる。それによって、当該ウエハＷから製造される半導体デバイスの信頼性を高めることができる。
ところで、ＶＵＶを照射する光源としてエキシマランプが知られている。このエキシマランプは、石英管内の放電空間を挟むようにプラズマ形成用の一の電極及び他の電極が各々配置された構成となっており、一の電極は透過窓をなす筐体の壁面に複数、隙間を空けて配置される。そして放電空間にて発生した光が、上記の電極間の隙間を介して石英管の外部に照射される。従って、一の電極によって放電空間から照射対象へ向う光が遮られてしまう。それ故にエキシマランプについては、十分な強度の光を照射対称へ照射できなかったり、処理対象の各部における光の強度の均一性を十分に高くすることができなかったりするおそれが有る。
しかし、光源部４においては透光板４２に、プラズマ形成用の第１電極６１及び第２電極６２のいずれも設けられず、これらの第１電極６１及び第２電極６２は中間板４６に設けられる。従って、筐体４１内で発生した光が、第１電極６１及び第２電極６２に遮られることなく、ウエハＷに照射される。従って、ウエハＷを効率良く処理することができ、且つウエハＷの面内における処理の均一性を高くすることができる。
ところで、仮に成膜装置１に対して上記のエキシマランプを適用することを考える。そのように適用するにあたって、エキシマランプが処理容器１１内の雰囲気、処理容器外の雰囲気に各々直接曝されると、圧力差により当該石英管が破損するおそれがある。それを防ぐために、処理容器１１の外側の大気雰囲気にエキシマランプを配置して紫外線を発生させ、処理容器１１内とエキシマランプの周囲とを耐圧性を有する透過窓で仕切る構成とし、当該透過窓を介して紫外線を処理容器１１内に供給することが考えられる。しかし、そのような構成は、ＶＵＶが吸収される大気雰囲気を介すること、及び筐体である石英管とは別途設けた透過窓を介することで光が処理容器１１内に供給されることになるため、光のエネルギー損失が大きく、処理ガスを十分に活性化することができないおそれが有る。なお、エキシマランプの周囲を大気から他のガスに置換することで、減衰を防ぐことも考えられるが、装置の構造を複雑化させてしまう。
一方、成膜装置１では、光源部４をなす透光板４２が処理容器１１内に臨み、筐体４１内で生じた光は透光板４２のみを通過して処理容器１１内へ照射されると共に、筐体４１において透光板４２とは反対側の壁面が排気空間２８に臨む構成である。従って、上記のエキシマランプを適用した装置構成に比べると、光源部４の周囲のガス置換を行うことなく簡素な構成で光源部４の破損を防止しつつ、処理容器１１内へ照射する光量を大きくすることができる。
また光源部４では、上記のように孔４７が多数設けられる中間板４６によって形成される隔壁４６Ａに対して、透光板４２が対向する構成である。従って、各孔４７で生じた光を透光板４２を介してウエハＷに照射することができるので、ウエハＷへの照射光の光量を大きくすることができる。
さらにその中間板４６の孔４７について、多数の孔４７からなる列を、この列の形成方向とは直交する方向に間隔を空けて配置している。そして中間板４６の下面においては第１電極６１を櫛歯状に構成することで、その歯部６１Ｂが孔の４７列と交互に並び、且つ中間板４６の上面においては第２電極６２を櫛歯状に形成することで、その歯部６２Ｂが孔４７の列と交互に並ぶ。そのような電極及び孔のレイアウトであるため、中間板４６の面方向（水平方向、且つウエハＷの面方向でもある）に沿った多数の箇所において、第１電極６１と第２電極６２との間に孔４７が介在する（即ち、孔４７を挟んで第１電極６１と第２電極６２とが対向する）位置関係になっている。従って、上記の面方向に沿った多数の箇所でプラズマ密度が高くなる。そのため、ウエハＷの面内各部に照射される光量を大きくすることができると共に、当該面内各部の光量の均一性を高くして処理の均一性を高くすることができる。なお、本例では第１電極６１の歯部６１Ｂと第２電極６２の６２Ｂとの間に孔４７の中心（平面視の中心且つ高さ中心）が位置する配置であるが、第１電極と第２電極とが孔を挟んで対向するとは、そのように孔４７の中心が第１電極６１と、第２電極６２との間に介在することには限られない。つまり、孔４７の端部が電極間に介在することも含む。
ところで既述のように第１電極６１、第２電極６２は、第１誘電体層６３、第２誘電体層６４に夫々被覆されるが、仮に第１電極６１及び第２電極６２が設けられないとする。その場合、第１電極６１と第２電極６２との間のうち、通電が起こりやすい局所的な箇所に限定的に比較的大きな放電が発生してしまい、その結果としてウエハＷの面内における処理の均一性が損なわれてしまう。それを防ぐために、第１電極６１を被覆する第１誘電体層６３を設け、誘電体バリア放電が起きるようにしている。つまり、第１誘電体層６３は中間板４６の面方向におけるプラズマの均一性を高めて、ウエハＷの面内における処理の均一性を高くすることに寄与する。
そのように第１電極６１が第１誘電体層６３に被覆された状態とする一方で、第２電極６２が第２誘電体層６４に被覆されていないとする。その場合、発生するプラズマに第２電極６２が曝されて異物が生じてしまうことが考えられ、この異物が透光板４２に向う光を遮ってしまい、ウエハＷの面内各部に照射される光量がばらつく、即ちウエハＷの面内において処理のばらつきが発生してしまうおそれが有る。つまり、第２誘電体層６４はプラズマから第２電極６２を保護して、上記の異物による不具合を防止する役割を有する。なお、第１誘電体層６３についても上記した役割の他に、この第２誘電体層６４の役割と同様、第１電極６１をプラズマから保護する役割を有する。以上の理由から、ウエハＷの面内の処理の均一性をより高くするために、第１電極６１、第２電極６２の各々が第１誘電体層６３、第２誘電体層６４に覆われた構成とすることが好ましい。
また、光源部４をなす筐体４１については、スペーサー４３、４４を介して透光板４２、中間板４６及び上板４５を重ね合わせた構成である。そのように板部材により各部が構成されることで、筐体４１の高さＨ１は既に例示したように小さいものとすることができる。従って光源部４、ひいては光源部４を含む成膜装置１の高さが抑えられ、当該装置の設置スペースの縮小化を図ることができる
〔中間板の変形例〕
光源部４としては、上記した中間板４６の代わりに、その変形例である中間板８１を備えていてもよい。当該中間板８１について、下面図である図１１を参照しながら中間板４６との差異点を中心に説明する。この中間板８１には、歯部６１Ｂの伸長方向（Ｘ方向）に沿った孔４７の列の代わりに、当該伸長方向に沿って伸びる直線状のスリット８２が設けられている。概要的な説明をすると、中間板４６の同じ列における各孔４７が歯部６１Ｂの伸長方向に広がって互いに繋がることで、スリット８２として形成されている。従って、当該スリット８２は歯部６１Ｂ、歯部６２Ｂの各々の配列方向（Ｙ方向）に間隔を空けて並んで多数設けられている。
このスリット８２内には、例えば誘電体によって構成される多孔質体８３が充填されて設けられている。従って、当該多孔質体８３に設けられる孔によって第１空間５１と第２空間５２とが連通し、当該孔において、既述した高密度のプラズマが形成されることになる。多孔質体８３は、例えばセラミックスなどの焼結体によって構成されてもよい。光源部４がこのような中間板８１を備える場合においても、各孔内で高密度のプラズマが形成されるので既述した効果を奏する。
ところで仮に多孔質体８３が設けられないとすると、スリット８２の開口面積が比較的大きいことで、第１電極６１と第２電極６２との間に介在する当該スリット８２内のうち通電が比較的起こりやすい部位において放電が起こり、当該部位のプラズマ密度が他の部位のプラズマ密度よりも高くなる。つまり、中間板８１の面方向において、局所的に比較的大きな放電が起きるおそれが有る。多孔質体８３を設けることでこのスリット８２が分割され、分割された各孔で放電が起こり、上記の局所的に大きい放電の発生が防止される。このように多孔質体８３が設けられることで、中間板８１の面方向におけるプラズマ密度の均一性が高まり、その結果、ウエハＷの面内における処理の均一性について、より高めることができる。
なおこのような効果を得る分割部材としては、中間板８１の開口であるスリット８２に、開口方向に見て重なるように設けられ、当該スリット８２を分割することでスリット８２内に小孔を形成できるものであればよく、多孔質体８３を用いることには限られない。図１２は、中間板８１の下面側から各スリット８２を塞ぐように重なる位置に、分割部材としてメッシュ部材８４を設けた例を示している。メッシュ部材８４は、誘電体または絶縁体により構成されており、このメッシュ部材８４によりスリット８２が分割される。なお、これら多孔質体８３やメッシュ部材８４によって第１空間５１と第２空間５２とを連通させるように形成される孔についても、中間板４６の孔４７と同様に、歯部６１Ｂ、６２Ｂに沿って複数設けられるという構成になっている。
〔第２の実施形態の光源部〕
続いて光照射装置の第２の実施形態である光源部９について、光源部４との差異点を中心に説明する。図１３は光源部９の縦断側面を示している。この図１３では図の左右で異なる方向の縦断側面を示しており、左側が歯部６１Ｂ、６２Ｂの伸長方向（Ｘ方向）に沿った断面、右側が歯部６１Ｂ、６２Ｂの配列方向（Ｙ方向）に沿った断面である。光源部９は、光源部４と同様に中間板４６を備えるが、この中間板４６の上面には第２電極６２及び第２誘電体層６４が設けられておらず、当該第２電極６２及び第２誘電体層６４は上板４５の下面に形成されている。当該上板４５の下面は、中間板４６の上面に対向する対向面である。
図１４は、上板４５の下面図である。なお図１４では便宜上、図９と同様に第２誘電体層６４の表示を省略している。光源部４と比較すると、光源部９ではこれら第２電極６２及び第２誘電体層６４が、中間板４６から上板４５へ形状を同一にして転写されたように構成されている。従って、第２電極６２を構成する基部６２Ａは、上板４５の周縁部に沿って形成され、この基部６２Ａから歯部６２Ｂが伸長することで、当該第２電極６２は櫛歯状に形成されている。そして、当該歯部６２Ｂと、中間板４６における第１電極６１の歯部６１Ｂとは並行し、平面視で互いに重なり合う。そして、この光源部９における第２誘電体層６４も、光源部４の第２誘電体層６４と同様、第２電極６２の形状に合わせて櫛歯状である。なお、このような第２電極６２に配置されるため、接地されるピン５６Ｂと第２電極６２の接続端子６２Ｃとは上板４５にて接続されるので、光源部４において当該ピン５６Ｂに対応して設けられていた筒体５３、Ｏリング５４及びスペーサー５５は、光源部９では設けられていない。
この光源部９においても第１電極６１と第２電極６２との間に電界を形成して、光源部４と同様にプラズマを形成し、光を照射することができる。ところで、本例では光源部４と同様、孔４７の位置と第２電極６２の歯部６２Ｂとは重なり合わないが、上記したように第１電極６１と第２電極６２との間に孔４７が形成されているレイアウトであれば、孔４７で高密度のプラズマを形成することができる。従って、第２電極６２の歯部６２Ｂについては孔４７と重なり、平面視で第１電極６１の歯部６１Ｂとは重ならない配置であってもよい。なお、光源部９において中間板４６が設けられるように述べたが、図１１、図１２で説明した中間板８１を設けてもよい。ただし、上記のように第２電極６２及び第２誘電体層６４は上板４５に設けるため、中間板８１の上面には設けないものとする。
ところで光源部９において、上板４５の下面に櫛歯状である第２電極６２を設ける代りに、例えば平面視で行列状をなす複数の電極を設け、第１電極６１の歯部６１Ｂと孔４７を挟んで対向する配置とする。そして上板４５に形成された導電路により、その行列をなす各電極が互いに接続されると共に、接地される構成であってもよい。このように光源部に設けられる電極としては、櫛歯状の電極の組であることには限られない。なお、第１電極６１と第２電極６２との間に孔４７が介在する構成をとるように述べてきたが、後述の評価試験１において、第１電極６１と第２電極６２との間から外れた位置に孔４７が設けられていても、孔４７にて発光が起きている。従って、第１電極６１と第２電極６２との間に孔４７が介在しない構成であってもよい。
成膜装置１について、ＣＶＤによってウエハＷに成膜を行う例を示したが、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）によって成膜を行ってもよい。その場合は、先ず処理容器１１内にＳｉＨ４ガス及びＮＨ３ガスのうちＳｉＨ４ガスのみを供給すると共に光源部４から光を照射し、ＳｉＨ４ガスから生じた活性種をウエハＷの表面に吸着させて、アモルファスＳｉ層を成膜する。続いて、処理容器１１内にＳｉＨ４ガス及びＮＨ３ガスのうちＮＨ３ガスのみを供給すると共に光源部４から光を照射し、ＮＨ３ガスから生じた活性種をアモルファスＳｉ膜の表面に吸着、反応させることでＳｉＮ層を形成する。このＳｉＨ４ガスの供給とＮＨ３ガスとの供給を繰り返し、ＳｉＮ層を堆積させて、ＳｉＮ膜を形成する。ＳｉＨ４ガスの供給とＮＨ３ガスとの供給との間には、処理容器１１内に不活性ガスを供給して、不要なガスをパージする。
〔装置構成の補足〕
光源部４、９についてさらに補足して述べる。紫外線を照射する構成とするために、放電ガスとしては例えば、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｎｅ、Ｄ（重水素）、Ｈｇ(水銀；１８５ｎｍ／６．５ｅＶ）、ＣＯ（炭酸ガス；１７２．８５ｎｍ／７．２ｅＶ）などを用いることができる。これらの中でも、上記したＶＵＶの強度を高くするために２００ｎｍ以下にピーク波長を有する発光が得られるＸｅ（１７２ｎｍ／７．２ｅＶ）、Ａｒ（１２６ｎｍ／９．８ｅＶ）あるいはＫｒ（１４６ｎｍ／８．５ｅＶ）を含むガスを用いることが好ましい。各元素の後のカッコ内の記載は、生じる光のピーク波長とフォトンエネルギーを意味するものである。また、これらのＸｅ等のガスを含むとは、主成分として放電ガスに含まれる意味であり、不純物として含まれるという意味ではない。なお、放電ガスには希釈用のガスとして、Ｎ２などの不活性ガスが含まれていてもよい。以上に述べたように、ＶＵＶの作用を利用するために用いられる放電ガスとしては、上記したＸｅとＮｅとの混合ガスに限られるものではない。
第１空間５１に放電ガスが供給され、第２空間５２が排気される構成を示したが、第１空間５１が排気され、第２空間５２に放電ガスが供給される構成であってもよい。それらの構成のように隔壁４６Ａによって互いに区画される第１空間５１及び第２空間５２のうちの一方に放電ガスを供給し、他方を排気することで、筐体４１内での放電ガスの通流性が高まり、より確実に密度が高いプラズマを形成することができる。ところで、放電ガスについて、そのように筐体４１内に対する供給と排気とが行われず、筐体４１内に放電ガスが封入された構成であってもよい。ただし、比較的長い時間放電を行えるようにするために、筐体４１内に対する供給と排気とを行うことが好ましい。
第１電極６１及び第２電極６２の構成について補足すると、第１電極６１、第２電極６２との間にプラズマが形成されればよいため、上記の例では第１電極６１に高周波電源５８を接続して高電位としたが、第２電極６２に高周波電源５８を接続してもよい。そして、既述の例では、第１電極６１、第２電極６２について、基部６１Ａ、６２Ａ及び歯部６１Ｂ、６２Ｂが筐体４１内の空間（第１空間５１、第２空間５２）に位置するが、当該空間に基部６１Ａ、６２Ａが位置せず、歯部６１Ｂ、６２Ｂのみ位置する構成であってもよい。そして、第１電極６１、第２電極６２間には交流電圧を印加してもよいが、直流電圧を印加してもよい。なお、第１電極６１及び第２電極６２のうち少なくとも高電位の電極については誘電体層により被覆する。高電位の電極が第１電極６１と第２電極６２との間で切り替わる場合には、既述の例のように第１電極６１、第２電極６２の両方が誘電体層によって被覆されるようにすればよい。
光源部４、９以外の成膜装置１の各部の構成についても補足して述べる。ガス供給部３において、既述した例では４つの独立した流路（ガス供給路３２Ａ～３２Ｄを各々含む流路）を備える構成を示した。この独立した流路の数としては、適宜変更可能である。そして、既述の例では独立した各流路から互いに異なるガスが処理容器１１内に供給されるように示したが、２つ以上の独立した流路から同じガスが供給されるように構成してもよい。ステージ２１について、既述の例ではヒーター２２、即ちウエハＷを加熱する加熱機構を備えるが、冷却機構を備える構成であってもよいし、冷却機構及び加熱機構の両方が設けられる構成であってもよい。また、ステージ２１はウエハＷを静電吸着あるいは真空吸着する構成であってもよい。そして、ステージ２１は回転機構に接続され、ウエハＷの処理中に任意の設定速度で中心軸まわりに回転する構成であってもよい。
ところで上記したように成膜装置１は基板に対して比較的低い温度で成膜を行うことができるため、処理対象の基板の材質の選択の自由度は高い。例えば、Ｓｉ基板、ガラス基板、セラミックス基板、樹脂系基板、有機ＥＬディスプレイ製造用の基板などに対して成膜を行うことができる。このように、半導体製造用の基板に処理対象が限られるものではない。なお処理対象の基板に合わせて、成膜装置１の構成は適宜変更することができる。
〔装置への適用の説明〕
また光源部４、９を成膜装置に適用した例について説明してきたが、成膜装置以外の基板処理装置に適用することができる。具体的には例えば、上記の成膜装置１では処理ガスとして２種類の成膜ガスを供給するが、それらの成膜ガスの代わりに２種類のエッチングガスを処理ガスとして供給するように変更して、エッチング装置として構成することができる。このエッチング装置は、成膜装置１においてＡＬＤを行う場合と同様に、２種類の処理ガス（エッチングガス）を交互に繰り返し供給することで、ウエハＷの表面を原子層単位で繰り返しエッチングするＡＬＥ（Atomic Layer Etching）を行う。各エッチングガスの供給時において、光源部４、９から光照射を行うことでガスを活性化させる。
その他、光源部４、９については基板処理装置であるキュア装置に適用してもよい。そのキュア装置では光源部４、９から処理容器１１内の基板の表面に紫外線（波長：４００ｎｍ以下）を照射することで、例えば当該基板の表面の膜の改質処理を行う。この改質の具体例を示しておくと、例えばＬｉ固体電池の製造工程の一工程であり、基板上に形成された膜に対して紫外線を照射して膜中の有機金属化合物を分解させることで、金属酸化物の生成及び結晶化を行う無機化工程に用いることが挙げられる。
さらには、基板表面に付着した有機物等に紫外線を照射して揮発させる基板洗浄装置に光源部４、９を適用してもよい。以上の成膜装置以外の各装置に光源部４、９適用するにあたっては、例えば上記した成膜装置１について、処理容器１１内に供給されるガスが適切なものに変更された構成とすればよい。ガス以外の他の構成要素についても適宜変更してよい。
さらには、光源部４、９による処理対象は基板であることに限られず、処理対象が真空雰囲気に置かれることにも限られない。例えば再生処理、環境浄化のための装置に、光源部４、９を適用することができる。具体例を挙げると、工場廃水を再利用する工程のうちの一工程を行うための装置として、当該廃水の貯留槽内に光源部４，９から光を照射し、廃水中の有機物を分解する装置とすることができる。さらに他の具体例を挙げると、例えばポリマーを収容した容器内に光照射することでポリマーの分解、改質等を行うポリマー処理装置に適用することができる。
光源部４、９としては光の照射方向を下方とすることに限られず、任意の方向に光照射できるように、既述した各装置に組み込むことができる。なお、光源部４、９から紫外線を照射して処理を行うものとして述べてきたが、筐体４１内に供給される放電ガスの種類や透光板４２の構成により、光源部４、９からは所望の種類の光を外部に照射可能である。処理対象や処理目的に応じて、主として紫外線以外の光（赤外線など）が処理対象に照射されるように構成してもよい。ただし処理対象としてウエハＷを処理するにあたり、上記したように照射される光が高エネルギーを有すること、ウエハＷの温度を上昇させないことから、既述したように主として紫外線が照射される構成とすることが好ましい。そして紫外線中のＶＵＶの減衰を防ぐために、当該ウエハＷについては真空雰囲気で処理を行うようにする。
今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更または組み合わせがなされてもよい。
〔評価試験〕
以下、本技術に関連して行われた評価試験について説明する。
・評価試験１
本技術の光源部についての試験装置を製造した。この試験装置について、光源部４との差異点を挙げると、第１電極６１及び第２電極６２が櫛歯状では無いことが挙げられる。第１電極６１は棒状に形成され、第２電極６２は、第１電極６１に沿って形成されるが第１電極６１よりも太い帯状であり、平面視で第１電極６１に重なる。また、第１誘電体層６３のみが設けられ、第２電極６２上に第２誘電体層６４は設けていない。そして、中間板４６において孔４７は１つのみ設けられており、この孔４７は平面視で第１電極６１及び第２電極６２とは重ならない位置に配置されている。そして、試験装置の筐体４１の底壁は、サファイア製の透光板４２により構成される代わりに、厚さ１ｍｍ程度の酸化アルミニウム製の板により構成されている。
そして評価試験１として、上記の試験装置の高周波電源５８をオンにし、底壁に向って見て筐体４１の状態を観測した。すると、上記の孔４７に相当する位置が強く発光していることが確認された。上記のように構成された底壁を介して光が観測されたことになるため、この孔４７内では強度が非常に大きい光が発生している。従ってこの評価試験１から、本技術によって高い光量が得られるという効果が確認された。
・評価試験２
評価試験２として、表面に撥水性の有機膜が表面に形成されたサンプル基板１～４に対して純水を滴下し、液滴の接触角を測定した。詳しく述べると、サンプル基板１，２は紫外線を透光する板部材により構成されており、サンプル基板３、４はＳｉにより構成されている。そしてサンプル基板２、４については純水の滴下前に、試験装置よって光を照射した。なお、この試験装置は評価試験１で用いたものと異なり、透光板４２を備えており、光（紫外線）を筐体４１の外部に照射することが可能である。一方で、サンプル基板１，３については、そのような光照射を行わずに純水の滴下を行った。
この評価試験２で用いた試験装置の構成及び処理条件について補足して述べると、装置の高周波電源５８によって、電圧１ｋＶ、周波数２０ｋＨｚの矩形波が供給される。放電ガスとしては実施形態と同様にＸｅ及びＮｅの混合ガスを用いており、体積割合としてＸｅが１５％、Ｎｅが８５％である。また、光照射を行う際に、サンプル基板２、４の周囲は２０Ｔｏｒｒとされている。
接触角の測定結果として、サンプル基板１が５８．０°～８８．６°、サンプル基板２が１０．６°～１８．６°、サンプル基板３が４４．９°～５３．３°サンプル基板４が５．７°～６．８°である。基板が同じ材質であるサンプル基板１，２を比べると、サンプル基板２の接触角が低く、また、基板が同じ材質であるサンプル基板３，４を比べると、サンプル基板４の接触角が低い。以上の結果から明らかなように、光照射が行われたサンプル基板２、４については、その表面が親水化されている。これは有機膜に含まれる物質が揮発して除去されたことによると考えられる。このように、本技術によって発生させた光を照射することで、基板の表面の状態の改質を行うことができた。
・評価試験３
評価試験３として、光源部の試験装置（以下、実施例の試験装置と記載する）を用意し、この実施例の試験装置から照射される光量を測定した。この実施例の試験装置としては、筐体４１が概ね角型であり、第１電極６１の歯部６１Ｂ及び第２電極６２の歯部６１Ｂは各々５つ設けられることを除いて、概ね光源部４と同様の構成である。また、比較例の試験装置も用意し、この比較例の試験装置から照射される光量についても測定した。比較例の試験装置については中間板４６が設けられておらず、上板４５の下面に第１電極６１及び第２電極６２が設けられていることが、実施例の試験装置との差異点として挙げられる。
比較例の試験装置については、筐体４１内にプラズマを形成した期間中、１８０μＷ／ｃｍ２程度で光量が推移した。実施例の試験装置についての光量の推移については、図１５に示している。グラフの横軸がプラズマの形成を開始する直前のタイミングからの経過時間（単位：秒）であり、グラフの縦軸が光量（μＷ／ｃｍ２）である。このグラフに示すように、実施例の試験装置では最高で６５０μＷ／ｃｍ２以上の光量が得られている。なお、経過時間が大きくなると光量が低下しているがこれは試験装置の各部の設定及び調整が不十分であることに起因し、解消可能である。このように比較例の試験装置でも比較的大きな光量が得られたが、実施例の試験装置ではさらに大きな光量が得られることが確認された。従って、この評価試験３からも本技術の効果が確認された。
４１ 筐体
４６Ａ 隔壁
４２ 透光板
４７ 孔
５８ 高周波電源
６１ 第１電極
６２ 第２電極
６３ 第１誘電体層

Claims (18)

  1. プラズマ形成用ガスが内部に充填される筐体と、
    前記筐体内を第１空間と第２空間とに区画するように、当該筐体内に設けられる隔壁と、
    前記筐体の壁部の一部をなすと共に前記第１空間に臨み、前記筐体内で前記プラズマ形成用ガスから生じたプラズマの光を前記筐体の外部に照射する透光部と、
    前記隔壁に設けられ、前記第１空間と前記第２空間とを連通させる孔と、
    前記第１空間、前記第２空間に夫々設けられる第１電極、第２電極と、
    前記第１電極と前記第２電極との間に電位差を形成して前記プラズマを形成するための電源と、
    前記第１電極及び前記第２電極のうちの少なくとも高電位の電極が前記筐体内に露出しないように被覆する誘電体部と、
    を備える光照射装置。
  2. 前記透光部は、前記隔壁に対向して設けられる請求項１記載の光照射装置。
  3. 前記第１電極は前記隔壁の前記第１空間に臨む第１壁面に設けられ、
    前記第２電極は前記隔壁の前記第２空間に臨む第２壁面あるいは、前記筐体において当該第２の壁面に対向して設けられる対向面に設けられる請求項１または２記載の光照射装置。
  4. 前記誘電体部は、前記第１電極を被覆する第１誘電体部と、前記第２電極を被覆する第２誘電体部と、を備える請求項１ないし３のいずれか一つに記載の光照射装置。
  5. 前記第１電極と前記第２電極とは、前記孔を挟んで対向する請求項１ないし４のいずれか一つに記載の光照射装置。
  6. 前記孔は複数設けられ、
    前記第１電極は、前記隔壁の前記第１空間に臨む第１壁面の一端側から他端側へ向けて各々伸長すると共に、伸長方向と交差する方向に並ぶ複数の第１伸長部を備え、
    前記各第１伸長部の間に前記孔が、当該第１伸長部の伸長方向に沿って複数設けられる請求項５記載の光照射装置。
  7. 前記第２電極は、前記各第１伸長部に並行する複数の第２伸長部を備え、前記第２伸長部は、前記第１伸長部の配列方向に沿って配列される請求項６記載の光照射装置。
  8. 前記複数の第１伸長部は、櫛歯状に形成された前記第１電極の歯部であり、
    前記複数の第２伸長部は、櫛歯状に形成された前記第２電極の歯部である請求項７記載の光照射装置。
  9. 前記複数の孔は、前記伸長部の伸長方向に沿うように前記隔壁に設けられた開口に対して、当該開口方向に見て重なると共に当該開口を分割する分割部材に設けられる孔である請求項６ないし８のいずれか一つに記載の光照射装置。
  10. 前記分割部材は多孔質体あるいはメッシュ部材である請求項９記載の光照射装置。
  11. 前記筐体の外部に照射される光は紫外線である請求項１ないし１０のいずれか一つに記載の光照射装置。
  12. 前記筐体の外部に照射される光は、２００ｎｍ以下の波長域にピーク波長を有する請求項１１記載の光照射装置。
  13. 前記プラズマ形成用ガスを前記筐体内へ供給するプラズマ形成用ガス供給機構と、前記プラズマ形成用ガスを前記筐体内から排気する排気機構と、が設けられ、
    前記電源による前記電位差の形成と共に、当該筐体内へのプラズマ形成用ガスの供給と当該筐体の排気とが行われる請求項１ないし１２のいずれか一つに記載の光照射装置。
  14. 前記プラズマ形成用ガスを前記筐体内に供給するガス供給路が、前記第１空間及び前記第２空間のうちの一方に開口し、
    前記プラズマ形成用ガスを前記筐体内から排気する排気路が前記第１空間及び前記第２空間のうちの他方に開口する請求項１３記載の光照射装置。
  15. 処理容器と、
    前記処理容器内に設けられ、基板を載置するステージと、
    当該基板に光照射して処理を行うために、前記透光部が前記基板と対向するように前記処理容器に設けられる請求項１ないし１４のいずれか一つに記載の光照射装置と、
    を備える基板処理装置。
  16. 前記処理容器内には、前記透光部と前記ステージとの間の空間を囲む周壁を備えるガス供給部が設けられ、
    当該周壁に沿って設けられ、上流側のガス流路から供給されるガスを当該周壁の周方向に拡散させる拡散空間と、
    前記拡散空間にて拡散した前記ガスを前記空間に吐出させるために、前記周壁の周方向に沿って設けられる吐出口と、
    を備える請求項１５記載の基板処理装置。
  17. 前記透光部は、前記処理容器内において前記ステージが設けられると共に排気されて真空雰囲気とされる処理空間に臨み、
    前記筐体における前記透光部とは反対側の部位が臨み、排気されて真空雰囲気とされる排気空間が設けられる請求項１５または１６記載の基板処理装置。
  18. 内部が隔壁によって第１空間と第２空間とに区画され、且つ内部にプラズマ形成用ガスが充填される筐体の壁部の一部をなすと共に、前記第１空間に臨む透光部を介して、前記筐体内で前記プラズマ形成用ガスから生じたプラズマの光を、当該筐体の外部に照射する工程と、
    前記第１空間、前記隔壁に設けられる孔によって前記第１空間に連通する前記第２空間に夫々設けられる第１電極、第２電極に、電源によって電位差を形成する工程と、
    前記第１電極及び前記第２電極のうち少なくとも高電位側の電極が誘電体部により前記筐体内に露出しないように被覆された状態で、前記電位差によりプラズマを形成する工程と、
    を備える光照射方法。
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