特許 6404703 基板処理装置及び基板処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6404703

(24)【登録日】2018年9月21日

(45)【発行日】2018年10月10日

(54)【発明の名称】基板処理装置及び基板処理方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/205 20060101AFI20181001BHJP

   C23C 16/44 20060101ALI20181001BHJP

   C30B 25/12 20060101ALI20181001BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/205

   C23C16/44 G

   C30B25/12

【請求項の数】7

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2014-256951(P2014-256951)

(22)【出願日】2014年12月19日

(65)【公開番号】特開2016-119348(P2016-119348A)

(43)【公開日】2016年6月30日

【審査請求日】2017年10月3日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002093

【氏名又は名称】住友化学株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100145872

【弁理士】

【氏名又は名称】福岡 昌浩

(74)【代理人】

【識別番号】100174540

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 廣美

(74)【代理人】

【識別番号】100187632

【弁理士】

【氏名又は名称】橘高 英郎

(74)【代理人】

【識別番号】100187643

【弁理士】

【氏名又は名称】白鳥 昌宏

(72)【発明者】

【氏名】藤倉 序章

(72)【発明者】

【氏名】今野 泰一郎

(72)【発明者】

【氏名】野中 岳宏

(72)【発明者】

【氏名】沼田 隆之

【審査官】 長谷川 直也

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−２２３４１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０５８７４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３１９７６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−３０４９１６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５、２１／３１、２１／３６５、２１／４６９、

２１／８６、

Ｃ２３Ｃ １６／００−１６／５６、

Ｃ３０Ｂ １／００−３５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板を処理する処理室と、
前記処理室内で前記基板を支持する基板支持部と、
前記処理室内に供給する処理ガス供給部と、
前記処理ガス供給部から供給された処理ガスが吹付けられる第１の位置と、前記処理ガス供給部から供給された処理ガスが吹付けられない第２の位置と、の間で、前記処理室内で前記基板支持部を移動させる移動機構と、
前記第２の位置に移動した処理済の前記基板に、処理済の前記基板の表面を保護するとともに、前記処理室内に残留する処理ガスが処理済の前記基板に供給されることを抑制する保護ガスを吹付ける保護ガス吹付部と、を備える
基板処理装置。

【請求項2】

基板を処理する処理室と、
前記処理室内で前記基板を支持する基板支持部と、
前記処理室内に供給する処理ガス供給部と、
前記処理ガス供給部から供給された処理ガスが吹付けられる第１の位置と、前記処理ガス供給部から供給された処理ガスが吹付けられない第２の位置と、の間で、前記処理室内で前記基板支持部を移動させる移動機構と、を備え、
前記第２の位置は、前記処理室内における前記処理ガス供給部が有するガス供給管のガス供給口よりも上流側の位置である
基板処理装置。

【請求項3】

前記移動機構は、
前記基板の処理が終了した後、前記処理ガス供給部から前記処理室内への処理ガスの供給が停止される前に、前記基板を支持した前記基板支持部を前記第２の位置に移動させる
請求項１または２に記載の基板処理装置。

【請求項4】

前記移動機構は、
前記基板の処理が終了した後、前記処理ガス供給部から供給される処理ガスの供給条件が変わる前に、前記基板を支持した前記基板支持部を前記第２の位置に移動させる
請求項１〜３のいずれか１項に記載の基板処理装置。

【請求項5】

前記処理ガス供給部は、金属原料と反応ガスとを反応させることで処理ガスを生成する処理ガス生成器を備えている
請求項１〜４のいずれか１項に記載の基板処理装置。

【請求項6】

前記基板の処理として、前記基板上に膜を形成する処理が行われる場合、前記膜中に不純物をドープするドーピングガスを前記処理室内に供給するドーピングガス供給部が設けられている
請求項１〜５のいずれか１項に記載の基板処理装置。

【請求項7】

処理室内で基板を処理する工程を有し、
前記基板を処理する工程では、処理ガス供給部から処理室内に供給される処理ガスが吹き付けられる第１の位置にある前記基板に、前記処理ガス供給部から処理ガスを吹き付けて基板の処理を行い、
前記処理ガス供給部から前記処理室内に供給される処理ガスが吹き付けられない第２の位置に、移動機構により前記基板を支持した基板支持部を移動させることで処理を終了し、
保護ガス吹付部から、前記第２の位置に移動した処理済の前記基板に、処理済の前記基板の表面を保護するとともに、前記処理室内に残留する処理ガスが処理済の前記基板に供給されることを抑制する保護ガスを吹付ける
基板処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基板処理装置及び基板処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、基板を処理する処理室と、処理室内で基板を支持する基板支持部と、処理室内に設置され、金属原料及び反応ガスを反応させることにより生成した処理ガスを処理室内の基板に供給する処理ガス供給部と、を備える基板処理装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３−５８７４１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上述の基板処理装置では、処理ガス供給部から処理室内への処理ガスの供給を停止した後であっても、処理ガス供給部等に残留する処理ガスが処理室内の基板に吹付けられることがある。つまり、処理ガス供給部から処理室内への処理ガスの供給を停止した後に、意図しない基板の処理が行われることがある。

【0005】

本発明は、上記課題を解決し、所定の基板の処理が終了した後に、意図しない基板の処理が行われることを抑制する技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一態様によれば、
基板を処理する処理室と、
前記処理室内で前記基板を支持する基板支持部と、
前記処理室内に供給する処理ガス供給部と、
前記処理ガス供給部から供給された処理ガスが吹付けられる第１の位置と、前記処理ガス供給部から供給された処理ガスが吹付けられない第２の位置と、の間で、前記処理室内で前記基板支持部を移動させる移動機構と、を備える基板処理装置が提供される。

【0007】

本発明の他の態様によれば、
処理室内で基板を処理する工程を有し、
前記基板を処理する工程では、
処理ガス供給部から処理室内に供給される処理ガスが吹き付けられる第１の位置にある前記基板に、前記処理ガス供給部から処理ガスを吹き付けて基板の処理を行い、
前記処理ガス供給部から前記処理室内に供給される処理ガスが吹き付けられない第２の位置に、前記移動機構により前記基板を支持した前記基板支持部を移動させることで処理を終了する基板処理方法が提供される。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、所定の基板の処理が終了した後に、意図しない基板の処理が行われることを抑制する技術を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の一実施形態にかかる基板処理装置の縦断面概略図を示す。

【図2】本発明の一実施例にかかる基板処理装置を用いて成膜されたＧａＮ膜の表面からの距離と不純物であるＳｉ濃度との関係を示すグラフ図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

（発明者等が得た知見）
本発明の実施形態の説明に先立ち、本発明者等が得た知見について説明する。基板処理装置として、例えば高温雰囲気下で金属原料が溶融することで生成される液体原料と反応ガスとを反応させることで、基板の処理を行う処理ガスを生成する処理ガス生成器を備える基板処理装置がある。この基板処理装置では、処理ガス生成器内で処理ガスを生成しつつ、処理ガス生成器から処理室内に処理ガスを供給し、処理室内の基板に処理ガスを吹付けることで、基板の処理が行われる。

【0011】

しかしながら、このような基板処理装置では、所定の基板の処理を終了（例えば所定の基板処理時間が経過）し、処理ガス生成器内への反応ガスの供給を停止した場合であっても、処理ガス生成器内には、反応ガスが残留している。一般的な基板の処理の終了は、処理ガス生成器内へ供給するガスを、反応ガス（反応ガスを含むガスを含む）から、反応ガスを含まないガス（水素（Ｈ_２）ガスや窒素（Ｎ_２）あるいはこれらを混合したガス等のパージガス）に切り替えることで行われるが、このガスの切替の時点では、処理ガス生成器内に反応ガスが残留していることになる。このため、処理ガス生成器内への反応ガスの供給を停止した後であっても、処理ガス生成器内に残留する反応ガスにより、処理ガス生成器内で処理ガスが生成され続け、処理室内に処理ガスが供給され続けることがある。その結果、処理の終了を意図した時点より後にも、処理室内の基板に処理ガスが吹付けられ続け、処理済の基板に対して、意図しない基板処理が行われることがある。

【0012】

また、通常、処理ガス生成器内への反応ガスの供給を停止した後は、反応ガスを含まないガスが処理ガス生成器へ供給され続けるので、処理ガス生成器内で生成される処理ガスの濃度は徐々に低くなる。つまり、処理ガス生成器内への反応ガスの供給を停止した後は、処理室内に供給される処理ガスの供給条件が変化することがある。

【0013】

所定の基板処理の終了後に、処理済の基板に対して意図しない基板処理が行われると、基板の表面の組成や品質が変化することがある。例えば、意図しない基板処理が行われることで、膜の厚さ方向における組成や膜の厚さ等が一定ではない遷移層が、処理済の基板上に形成されることがある。

【0014】

このような意図しない基板処理を防止するための方法として、基板処理の終了時に処理ガス生成器内への反応ガス及び反応ガスを含まないガス等の一切のガスの供給を停止し、その状態で処理ガス生成器を含む基板処理装置を基板を取り出せる温度まで冷却するという方法が考えられる。しかしながら、この方法は幾つかのデメリットがあるため、採用するのが困難である。

【0015】

第１に、冷却により、処理ガス生成器内に残留するガスが収縮（体積収縮）するため、処理室内に残留する処理ガスが処理ガス生成器内に吸い込まれることがある。例えば、処理ガス生成器内で生成した塩化ガリウム（ＧａＣｌ）ガスと、アンモニア（ＮＨ_３）ガスと、を処理室内で反応させることで、基板上に窒化ガリウム（ＧａＮ）膜を成膜する基板処理が行われた場合、処理ガス生成器内にＮＨ_３ガスが吸い込まれることがある。これにより、処理ガス生成器内でＧａＣｌガスとＮＨ_３ガスとが反応し、処理ガス生成器内にＧａＮ膜（ＧａＮ結晶）が堆積することがある。例えば、処理ガス生成器に設けられたＧａＣｌガスを排出する排出口にＧａＮ膜が堆積し、排出口が閉塞することがある。

【0016】

第２に、処理ガス生成器内を冷却する際、処理ガス生成器内をパージするパージガスの処理ガス生成器内への供給を行わずに処理ガス生成器を含む基板処理装置を冷却した場合には、処理室内から基板を取り出す際、ＧａＣｌガスの生成に使用され、処理ガス生成器内に残留した反応ガス（例えばＨＣｌガス）が、処理室外に漏洩する危険性もある。

【0017】

本発明は、例えば処理ガス生成器内への反応ガスの供給を停止した後、処理ガス生成器内に残留する反応ガスにより、処理ガス生成器内で処理ガスが生成され続け、処理室内に処理ガスが供給され続ける場合に生じる課題を解決するためになされたものである。

【0018】

＜本発明の一実施形態＞
（１）基板処理装置の構成
以下に、本発明の一実施形態にかかる基板処理装置について、主に図１を参照しながら説明する。本実施形態では、基板処理装置がハイドライド気相成長装置（Ｈｙｄｒｉｄｅ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ（ＨＶＰＥ）装置）である場合を例に説明する。

【0019】

図１に示すように、基板処理装置１０としてのＨＶＰＥ装置は、例えば石英（ＳｉＯ_２）等の耐熱性材料により形成される反応容器１１を備えている。反応容器１１内の筒中空部には、処理室１２が形成されている。

【0020】

反応容器１１には、反応ガス供給管１３が、反応容器１１の側部を貫通するように気密に設けられている。反応ガス供給管１３は、耐熱性、耐食性等を有する金属材料（例えばステンレス）や非金属材料（例えば石英）により形成されている。

【0021】

反応ガス供給管１３における反応容器１１の外側には、上流側から順に、反応ガス供給源１３ａ、後述の処理ガス生成器１４への反応ガスの供給・停止を行う弁としてのバルブ１３ｂが設けられている。反応ガス供給管１３から反応ガスとして例えば塩素（Ｃｌ_２）ガスや塩化水素（ＨＣｌ）ガスが処理ガス生成器１４内に供給される。処理ガス生成器１４には、処理ガス生成器１４内で生成された基板１００を処理する処理ガス（第１の処理ガス）を基板１００に供給する第１の処理ガス供給管１３ｃが形成されている。第１の処理ガス供給管１３ｃは、耐熱性、耐食性等を有する非金属材料（例えば石英）により形成されている。第１の処理ガス供給管１３ｃの下流端部（下流端）には、第１の処理ガス供給口１３ｄが形成されている。第１の処理ガス供給管１３ｃから、第１の処理ガス供給口１３ｄを介して、第１の処理ガスとしてＩＩＩ族元素含有ガス（例えばＧａＣｌガス）が処理室１２内に供給され、後述の第１の位置にある基板１００に吹付けられる。

【0022】

処理ガス生成器１４は、反応容器１１内に設けられている。処理ガス生成器１４は、金属原料１４ａを収容する容器１４ｂを備えている。容器１４ｂ内の金属原料１４ａより上方には、反応ガスが通過する空間１４ｃが形成されている。処理ガス生成器１４は、空間１４ｃ内を反応ガスが通過する際に、反応ガスが金属原料１４ａに接触して反応ガスと金属原料１４ａとが反応し、処理ガス（第１の処理ガス）が生成されるように構成されている。

【0023】

容器１４ｂは、例えば平面形状が矩形状に形成されている。容器１４ｂは、耐熱性、耐食性を有する非金属材料（例えば高純度の石英）で形成されている。金属原料の補充頻度を低減し、金属原料１４ａの高い純度を維持する観点から、容器１４ｂの容積は可能な限り大きくすることが好ましい。容器１４ｂには、上述の反応ガス供給管１３の下流端が気密に接続されているとともに、上述の第１の処理ガス供給管１３ｃの上流端が気密に接続されている。

【0024】

金属原料１４ａとして、例えば常温で固体の原料が用いられる。例えば、金属原料１４ａとして、ＩＩＩ族元素を含む金属原料であるガリウム（Ｇａ）の固体、インジウム（Ｉｎ）の固体、アルミニウム（Ａｌ）の固体が用いられる。なお、金属原料１４ａは、処理ガス生成器１４内の温度と使用する金属によって、固体状の場合もあれば、液体状の場合もある。

【0025】

容器１４ｂの容積は例えば０．５リットル（０．５Ｌ）〜３Ｌであることが好ましい。また、容器１４ｂ内に入れる（補充する）金属原料（例えばＧａ）の量は、例えば容器１４ｂの容積の１０％〜８０％程度であることが好ましい。例えば、容器１４ｂの容積が２Ｌである場合、容器１４ｂ内の容積の５０％の金属原料であるＧａを、容器１４ｂ内に入れ、空間１４ｃの体積を１Ｌにすることが好ましい。

【0026】

主に、反応ガス供給管１３、バルブ１３ｂ、処理ガス生成器１４、第１の処理ガス供給管１３ｃにより、第１の処理ガス供給部が構成される。なお、反応ガス供給源１３ａを第１の処理ガス供給部に含めて考えてもよい。

【0027】

反応容器１１には、第２の処理ガス供給管１５が、反応容器１１の側部を貫通するように気密に設けられている。第２の処理ガス供給管１５は、耐熱性、耐食性等を有する金属材料（例えばステンレス）や非金属材料（例えば石英）により形成されている。

【0028】

第２の処理ガス供給管１５における反応容器１１の外側には、上流側から順に、第２の処理ガス供給源１５ａ、処理室１２内の基板１００に対して第２の処理ガスの供給・停止を行う弁としてのバルブ１５ｂが設けられている。第２の処理ガス供給管１５の下流端部（下流端）には、第２の処理ガス供給口１５ｄが形成されている。第２の処理ガス供給管１５から、第２の処理ガス供給口１５ｄを介して、第２の処理ガスとしてＶ族元素含有ガス（例えばＮＨ_３ガス）が処理室１２内に供給され、後述の第１の位置にある基板１００に吹付けられる。

【0029】

主に、第２の処理ガス供給管１５、バルブ１５ｂにより、第２の処理ガス供給部が構成される。なお、第２の処理ガス供給源１５ａを第２の処理ガス供給部に含めて考えてもよい。

【0030】

主に、第１の処理ガス供給部、第２の処理ガス供給部により、処理ガス供給部が構成される。

【0031】

また、反応容器１１には、ドーピングガス供給管１６が、反応容器１１の側部を貫通するように気密に設けられている。ドーピングガス供給管１６は、耐熱性、耐食性等を有する金属材料（例えばステンレス）や、非金属材料（例えば石英）により形成されている。

【0032】

ドーピングガス供給管１６における反応容器１１の外側には、上流側から順に、ドーピングガス供給源１６ａ、処理室１２内の基板１００に対してドーピングガスの供給・停止を行う弁としてのバルブ１６ｂが設けられている。ドーピングガス供給管１６の下流端部（下流端）には、ドーピングガス供給口１６ｄが形成されている。ドーピングガス供給管１６から、ドーピングガス供給口１６ｄを介して、不純物をドーピングするドーピングガスとして例えばジクロロシラン（ＳｉＨ_２Ｃｌ_２）ガス等のＳｉ元素含有ガスが処理室１２内に供給され、後述の第１の位置にある基板１００に吹付けられる。

【0033】

主に、ドーピングガス供給管１６、バルブ１６ｂにより、ドーピングガス供給部が構成される。なお、ドーピングガス供給源１６ａをドーピングガス供給部に含めて考えてもよい。また、ドーピングガス供給部を処理ガス供給部に含めて考えてもよい。

【0034】

反応容器１１の外周には、加熱部として、第１のヒータ１７及び第２のヒータ１８が設けられている。主に第１のヒータ１７によって、上述の処理ガス生成器１４内が所定温度（例えば５００℃〜９００℃）に加熱される。主に第２のヒータ１８によって、後述の処理室１２内の第１の位置にある基板１００が所定温度（例えば５００℃〜１２００℃）に加熱される。

【0035】

反応容器１１には、処理室１２内の雰囲気を排気する排気管１９が気密に設けられている。排気管１９には、排気装置としての真空ポンプ（あるいはブロア）１９ａが設けられる場合もある。

【0036】

処理室１２内には、処理室１２内で基板１００を支持する基板支持部としてのサセプタ２０が設けられている。サセプタ２０には回転軸２０ａが設けられており、サセプタ２０は回転可能に構成されている。

【0037】

サセプタ２０には、サセプタ２０を保持しつつ、処理室１２内を気密に維持した状態で、処理室１２内でサセプタ２０を移動させることができる移動機構２１が設けられている。

【0038】

具体的には、移動機構２１は、処理ガス供給部から供給された処理ガスが吹付けられる処理室１２内の第１の位置と、処理ガス供給部から供給された処理ガスが吹付けられない処理室１２内の第２の位置（例えば図１に破線で示す位置）と、の間で、基板１００を支持したサセプタ２０を移動させることができるように構成されている。

【0039】

移動機構２１は、基板の処理を行う場合には、例えばサセプタ２０に支持された基板１００が第１の位置に位置するように、サセプタ２０を移動させる。また、移動機構２１は、基板の処理を行わない（例えば所定の基板の処理が終了した）場合には、例えばサセプタ２０に支持された基板１００が第２の位置に位置するように、サセプタ２０を移動させる。

【0040】

移動機構２１は、例えば、所定の基板の処理時間が経過した後、第１の処理ガス供給部から処理室１２内への第１の処理ガスの供給が停止される前に、基板１００を支持したサセプタ２０を第１の位置から第２の位置に移動させることが好ましい。

【0041】

移動機構２１は、例えば、所定の基板処理時間が経過した後、第１の処理ガス供給部から処理室１２内に供給される第１の処理ガスの濃度や組成、供給量等の供給条件が変わる前に、基板１００を支持したサセプタ２０を第１の位置から第２の位置に移動させることがより好ましい。

【0042】

移動機構２１は、処理ガス生成器１４内への反応ガスの供給が停止される瞬間（停止と同時）か、処理ガス生成器１４内への反応ガスの供給が停止される前に、基板１００を支持したサセプタ２０を第１の位置から第２の位置に移動させることがより好ましい。

【0043】

このように、所定の基板の処理が終了した後（例えば所定の基板の処理時間が経過した後）、移動機構２１により、基板１００を支持したサセプタ２０を第１の位置から第２の位置に移動させることで、処理済の基板１００に対して、意図しない基板の処理が行われることを抑制することができる。

【0044】

第１の位置は、例えば処理ガス供給部から排気管１９に向かって処理室１２内を流れる処理ガスの流路上にあることが好ましい。また、第１の位置は、例えば第１の処理ガス供給口１３ｄ、第２の処理ガス供給口１５ｄ、ドーピングガス供給口１６ｄよりも下流側であることが好ましい。また、第２の位置は、例えば第１の処理ガス口１３ｄ、第２の処理ガス供給口１５ｄ、ドーピングガス供給口１６ｄよりも上流側であることがより好ましい。なお、第２の位置には、処理ガス（第１の処理ガス、第２の処理ガス、ドーピングガス）が全く吹付けられない位置の他、基板の処理（例えば成膜）が行われない程度に吹付けられる位置も含まれる。

【0045】

移動機構２１によるサセプタ２０の移動の制御は、例えば移動機構２１に電気的に接続された制御部２２を介して行うことができる。

【0046】

また、反応容器１１には、第２の位置に移動した基板１００（処理済の基板１００）に、基板１００の表面を保護する保護ガスを吹付ける保護ガス吹付管２２が設けられている。保護ガス吹付管２２は、耐熱性、耐食性等を有する金属材料（例えばステンレス）や非金属材料（例えば石英）により形成されている。

【0047】

保護ガス吹付管２２における反応容器１１の外側には、上流側から順に、保護ガス供給源２２ａ、保護ガスの供給・停止を行う弁としてのバルブ２２ｂが設けられている。

【0048】

保護ガス吹付管２２から、保護ガスとして、例えば、基板１００の表面からの所定の元素の脱離を抑制したり、処理室１２内の処理ガスが基板１００の表面に接触（供給）することを抑制するガスが、第２の位置にある基板１００に吹付けられる。例えば基板１００上にＩＩＩ−Ｖ族半導体膜（例えばＧａＮ膜）を成膜する処理が行われた場合、保護ガス吹付管２２から、保護ガスとして、ＩＩＩ−Ｖ族半導体膜から、蒸気圧が高いＶ族元素（例えばＮ元素）が脱離することを抑制するガス（例えばＶ族元素含有ガス、例えば窒化物半導体膜が成膜された場合はＮＨ_３ガス等を含むガス）が、第２の位置にある基板１００に吹付けられる。

【0049】

主に、保護ガス吹付管２２、バルブ２２ｂにより、保護ガス吹付部が構成される。なお、保護ガス供給源２２ａを保護ガス吹付部に含めて考えてもよい。

【0050】

（２）基板処理工程
次に、本実施形態にかかる半導体製造工程の一工程として実施される基板処理工程について説明する。かかる工程は、上述の基板処理装置１０により実施される。ここでは、ＨＶＰＥ法により、基板１００上にＧａＮ膜を成膜する例について説明する。

【0051】

まず、容器１４ｂ内に例えばＧａの固体を収容（補充）する。そして、基板１００としての例えばサファイア基板を処理室１２内に搬入し、サセプタ２０上に載置した後、処理室１２を気密に保持する。そして、移動機構２１により、基板１００を支持したサセプタ２０を第１の位置に移動させる。例えば、サセプタ２０に支持された基板１００が第１の位置に位置するように、移動機構２１によりサセプタ２０を移動させる。その後、サセプタ２０の回転を開始する。サセプタ２０の回転は、少なくとも後述のＧａＮ膜の成膜が終了するまで継続する。

【0052】

処理室１２内の不純物を低減するために、真空ポンプ１９ａによって処理室１２内の大気を真空排気した後、例えばＮ_２ガスを処理室１２内に導入して処理室１２内を例えば大気圧にする。この目的のためには、真空ポンプ１９ａを用いずに、処理室１２内にＮ_２ガスを一定時間供給した後、真空ポンプ（あるいはブロア）１９ａを用いて処理室１２内を所定の圧力（典型的には０．１〜１気圧）にしてもよい。また、容器１４ｂ内が所定の温度（例えば６００℃〜９００℃）になるように、第１のヒータ１７によって加熱する。これにより、容器１４ｂ内のＧａの固体が溶融して金属原料１４ａであるＧａ融液が生成される。第１のヒータ１７による加熱と併行して、処理室１２内の第１の位置にある基板１００が所定温度（例えば５００℃〜１２００℃）になるように、第２のヒータ１８によって加熱する。

【0053】

容器１４ｂ内でＧａ融液が生成されるとともに、基板１００が所定温度に達したら、バルブ１５ｂを開けて、第２の処理ガス供給管１５から、第２の処理ガス（例えばＮＨ_３ガス）を処理室１２内に供給し、処理室１２内の基板１００に吹付ける。

【0054】

その後、バルブ１３ｂを開けて、反応ガス供給管１３から、反応ガス（例えばＨＣｌガス）の容器１４ｂ内への供給を開始する。これにより、容器１４ｂ内で、Ｇａ融液と反応ガスとが反応して、第１の処理ガス（例えばＧａＣｌガス）が生成される。そして、第１の処理ガス供給管１３ｃから、容器１４ｂ内で生成された第１の処理ガスを処理室１２内に供給し、処理室１２内の基板１００に吹付ける。

【0055】

また、所定のタイミングでバルブ１６ｂを開けて、ドーピングガス供給管１６から、ドーピングガス（例えばＳｉＨ_２Ｃｌ_２ガス）を処理室１２内に供給し、処理室１２内の基板１００に吹付ける。例えば、ＧａＮ膜の最表面をＳｉドープ層にする場合には、成膜しているＧａＮ膜が所定厚さになったらバルブ１６ｂを開けて、Ｓｉドープ層の成膜を開始する。また、例えばＧａＮ膜の全てをＳｉドープ層にする場合には、バルブ１５ｂと同時にバルブ１６ｂを開ける。

【0056】

そして、第１の処理ガスと第２の処理ガスとを反応させて基板１００上に所定の厚さのＧａＮ膜を成膜しつつ、ＧａＮ膜中に不純物であるＳｉ元素をドープする。

【0057】

所定の基板の処理時間（成膜時間）が経過し、ＧａＮ膜の厚さが所定の厚さに達したら、移動機構２１により、基板１００を支持したサセプタ２０を第２の位置に移動させる。例えば、サセプタ２０に支持された基板１００が処理室１２内の第２の位置に位置するように、移動機構２１によりサセプタ２０を移動させる。これにより、ＧａＮ膜の成膜処理が終了する。

【0058】

サセプタ２０が第２の位置に移動する前に、バルブ２２ｂを開けておく。例えば、移動機構２１によるサセプタ２０の移動の開始と同時に、バルブ２２ｂを開ける。基板１００を支持したサセプタ２０が第２の位置に移動することで、保護ガス吹付管２２から、第２の位置にある基板１００（処理済の基板１００）への保護ガス（例えばＮＨ_３ガス）の吹付けを開始する。

【0059】

また、容器１４ｂ内への反応ガスの供給、処理室１２内への第２の処理ガスの供給、処理室１２内へのドーピングガスの供給を停止し、第１のヒータ１７及び第２のヒータ１８への通電を止め、所定の温度まで処理室１２内を降温させた後、バルブ２２ｂを閉め、保護ガスの供給を停止する。なお、ここでの所定の温度とは、ＮＨ_３ガス等の保護ガスを供給しなくても基板１００の表面が変質しない温度である。例えば基板１００上にＧａＮ膜が成膜されている場合は５００℃程度である。

【0060】

その後、真空ポンプ１９ａにより、処理室１２内に残留する第１の処理ガス、第２の処理ガス及びドーピングガス（以下、この３つのガスを総称して「処理ガス」とも言う。）を排気する。この目的のためには、真空ポンプ１９ａを用いずに、処理室１２内にＮ_２ガスを一定時間供給して処理室１２内に残留する処理ガスを処理室１２外へ排出しても良い。処理ガス等の排出が完了したら、Ｎ_２ガス等の不活性ガスを処理室１２内に供給して、処理室１２内を大気圧にする。この状態で、基板１００の取出しが可能な室温付近まで処理室１２内を降温させる（冷却する）。そして、サセプタ２０から基板１００を取り外し、基板１００を処理室１２外へ搬出する。

【0061】

（３）本実施形態にかかる効果
本実施形態によれば、以下に示す１つまたは複数の効果を奏する。

【0062】

（ａ）処理ガス供給部から供給された処理ガスが吹付けられる第１の位置と、処理ガス供給部から供給された処理ガスが吹付けられない第２の位置と、の間で、処理室１２内でサセプタ２０（基板支持部）を移動させる移動機構２１を備えることで、意図しない基板の処理が行われることを抑制することができる。例えば、所定の基板処理が終了した後、処理済の基板１００に対して、意図しない基板の処理が行われることを抑制することができる。

【0063】

つまり、所定の基板の処理が終了したら（例えば所定の基板の処理時間が経過したら）、移動機構２１により、第１の位置から第２の位置に基板１００を支持したサセプタ２０を移動させることで、処理室１２内に残留する処理ガスが、基板１００に吹付けられ（供給され）ることを抑制することができる。その結果、意図しない基板の処理が行われることを抑制することができる。

【0064】

例えば、所定の基板の処理が終了し、処理室１２内への処理ガスの供給、つまり、処理ガス生成器１４内への反応ガスの供給、処理室１２内への第２の処理ガス及びドーピングガスの供給が停止されると、処理室１２内の第１の処理ガス、第２の処理ガス、ドーピングガスの濃度は徐々に低くなる。しかしながら、処理ガス生成器１４内に残留する反応ガスによって、処理ガス生成器１４内で第１の処理ガスが生成され続け、処理室１２内に供給され続けることがある。このため、処理室１２内への処理ガスの供給の停止から時間が経つほど、処理室１２内における処理ガスの組成、つまり第１の処理ガス、第２の処理ガス、ドーピングガスの割合が徐々に変化することがある。具体的には、処理室１２内における第１の処理ガスの濃度に比べて第２の処理ガス、ドーピングガスの濃度が低くなることがある。このような場合であっても、移動機構２１により、第１の位置から第２の位置にサセプタ２０を移動させることで、ドーピングガスの濃度が低くなった処理ガスが基板１００に供給されることを抑制することができる。これにより、基板１００上に、不純物濃度が所望の濃度よりも低い遷移層が形成されることを抑制することができる。

【0065】

これにより、処理済の基板１００の表面の組成や品質が変化することを抑制することができる。例えば、処理済の基板１００の表面に、膜の厚さ方向における組成や膜の厚さ等が一定ではない遷移層が形成されることを抑制することができる。

【0066】

なお、従来より、処理室内で基板を移動させる移動機構を備えた基板処理装置がある。しかしながら、従来の基板処理装置が備える移動機構は、基板の処理位置から、基板を処理室外へ搬送する処理室内の搬送位置に基板（基板を支持したサセプタ）を移動させるものである。例えば、従来の基板処理装置が備える移動機構は、処理室内を高温雰囲気下にし、基板を高温に加熱して行う基板の処理が終了し、処理室内および基板の温度を例えば室温付近まで降温させた後に、基板を取出し位置に移動させるものである。つまり、従来の基板処理装置の移動機構は、処理ガスが吹付けられる位置から、処理ガスが吹付けられない位置に基板を移動させるものではない。従って、従来の基板処理装置では、所定の基板の処理を停止した瞬間から、処理室内及び処理室内の基板の降温中（冷却中）のかなり長い時間にわたり、基板は基板の処理位置にとどまることになる。このため、従来の基板処理装置では、本実施形態のように、意図しない基板の処理が行われることを抑制する効果は得られない。

【0067】

（ｂ）本実施形態は、基板処理装置１０が処理ガス生成器１４を備える場合に、特に有効である。つまり、本実施形態は、処理ガス（第１の処理ガス）を生成しながら、基板の処理を行う場合に特に有効である。

【0068】

例えば、所定の基板の処理が終了し、容器１４ｂ内への反応ガスの供給を停止した後に、容器１４ｂ内に残留する反応ガスと金属原料１４ａとが反応して第１の処理ガスが生成され続け、処理室１２内に供給され続けた場合であっても、移動機構２１により、第１の位置から第２の位置にサセプタ２０を移動させることで、処理済の基板１００に第１の処理ガスが吹付けられることを抑制することができる。これにより、意図しない基板の処理が行われることをより確実に抑制することができる。例えば、ＨＶＰＥ装置による成膜処理において、成膜された膜の組成制御や膜厚制御を容易かつ確実に行うことができる。従って、上記（ａ）の効果をより得ることができる。

【0069】

（ｃ）また、例えば処理ガス供給部から処理室１２内への処理ガスの供給が停止される前や、処理ガス供給部から供給される処理ガス（例えば処理ガス供給部１４から処理室１２内に供給される第１の処理ガス）の濃度や組成等の供給条件が変わる前に、移動機構２１により、第１の位置から第２の位置に基板１００を支持したサセプタ２０を移動させることで、基板の処理を所定のタイミングで確実に終了させることができる。つまり、基板の処理の終点を、容易にかつ確実に制御することができる。これにより、上記（ａ）（ｂ）の効果をより得ることができる。

【0070】

（ｄ）保護ガス吹付部から、第２の位置に移動した基板１００に保護ガスを吹付けることで、第２の位置にある基板１００の表面を保護することができる。例えば、基板１００上にＧａＮ膜が成膜された場合、ＧａＮ膜からのＮ元素の脱離を抑制することができる。また、処理室１２内にある処理ガスが第２の位置にある基板１００に供給されることをより確実に抑制することができる。従って、処理済の基板１００の表面の組成や品質が変わることをより確実に抑制することができる。

【0071】

（ｅ）本実施形態は、不純物がドープされた膜を基板１００上に成膜する場合に特に有効であり、処理済の基板１００の表面の組成や品質が変わることをより確実に抑制することができる。

【0072】

（ｆ）また、基板処理装置１０を構成する石英部品からＳｉが溶出することがある。処理室１２内への処理ガスの供給を停止した後は、上述したように、処理室１２内への処理ガスの供給を停止すると、処理室１２内の処理ガス（第１の処理ガス、第２の処理ガス、ドーピングガス）の濃度が徐々に低くなることがある。このため、基板処理装置１０を構成する石英部品からＳｉが溶出すると、処理室１２内の処理ガス中のＳｉ濃度が徐々に高くなることがある。このような場合であっても、所定の基板の処理が終了した後、移動機構２１により、第１の位置から第２の位置にサセプタ２０を移動させることで、上述のようにＳｉ濃度が高くなった処理ガスが、処理済の基板１００に供給されることを抑制することができる。これにより、基板１００上に、不純物濃度が所望の濃度よりも高い遷移層が形成されることを抑制することができる。

【0073】

ちなみに、基板の処理を実行している間、つまり処理室１２内への処理ガスの供給が行われている間は、基板処理装置１０を構成する石英部品から溶出したＳｉが処理室１２内の処理ガスに混入した場合であっても、そのＳｉの濃度は無視することができる。

【0074】

図２に、基板１００上に成膜された不純物であるＳｉをドープしたＧａＮ膜の表面からの距離とＳｉ濃度との関係の一例を表すグラフ図（二次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）測定結果）を示す。なお、図２中、「移動あり」とは、所定の膜厚のＧａＮ膜を形成した後に、移動機構２１により、第１の位置から第２の位置に処理済の基板１００を支持したサセプタ２０を移動させたことを意味する。また、「移動なし」とは、所定の膜厚のＧａＮ膜を形成した後であっても、基板１００を支持したサセプタ２０を第１の位置に維持したままにしたことを意味する。また、図２中、深さが０μｍとは、基板１００に成膜されたＧａＮ膜の最表面を示し、深さの値が大きくなるほど、ＧａＮ膜の表面からの距離が長くなることを示している。

【0075】

図２から、所定の基板の処理が終了した後に、移動機構２１により、サセプタ２０を移動させた場合、基板１００の表面のシリコン濃度が変わることを抑制することができることを確認した。つまり、処理済の基板１００上に形成されたＧａＮ膜の不純物濃度が厚さ方向でほぼ一定であることを確認した。例えば、処理済の基板１００上に遷移層が形成されることを抑制することができることを確認した。

【0076】

これに対し、所定の基板の処理後も、基板１００を支持したサセプタ２０を第２の位置に移動させなかった場合、基板１００の表面の組成が変わることがあることを確認した。つまり、処理済の基板１００上に形成されたＧａＮ膜の最表面のＳｉ濃度が変わることがあることを確認した。例えば、処理済の基板１００上に０．２μｍ程度の厚さの遷移層が形成されることがあることを確認した。なお、遷移層の表面から０．２μｍ程度の位置から０．１μｍ程度の位置にかけてＳｉ濃度が徐々に低くなっていることが確認できる。つまり、処理室１２内における処理ガスの組成が変化していることが確認できる。具体的には、処理ガス生成器１４内への反応ガスの供給を停止した後であっても、処理ガス生成器１４内に残留する反応ガスにより第１の処理ガスが生成され続け、処理室１２内に第１の処理ガスが供給され続けたことが確認できる。また、遷移層の表面から０．１μｍ程度の位置から最表面にかけてＳｉ濃度が徐々に高くなっていることが確認できる。これは、基板処理装置１０を構成する石英部品が溶出したＳｉの影響である。

【0077】

＜他の実施形態＞
以上、本発明の一実施形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

【0078】

上述の実施形態では、所定の基板処理が終了し、移動機構２１により、基板１００を支持したサセプタ２０を第１の位置から第２の位置に移動させた後に、処理室１２内への処理ガスの供給（例えば、処理ガス生成器１４内への反応ガスの供給、処理室１２内への第２の処理ガス及びドーピングガスの供給）を停止したが、これに限定されない。例えば、移動機構２１による基板１００を支持したサセプタ２０の移動の開始と同時に、処理室１２内への処理ガスの供給を停止してもよい。また、所定の基板処理が終了し、処理室１２内への処理ガスの供給を停止した後に、移動機構２１による基板１００を支持したサセプタ２０の移動を開始してもよい。

【0079】

上述の実施形態では、移動機構２１による基板１００を支持したサセプタ２０の移動の開始と同時に、保護ガス供給部からの保護ガスの供給を開始したが、これに限定されない。移動機構２１による基板１００を支持したサセプタ２０の移動が開始される前、つまり基板１００を支持したサセプタ２０が第１の位置にあるときに、保護ガス供給部から保護ガスを供給し続けてもよい。例えば、処理室１２内で基板の処理が行われている最中であっても、保護ガス供給部から保護ガスを供給し続けてもよい。

【0080】

上述の実施形態では、移動機構２１によるサセプタ２０の移動の制御を、移動機構２１に電気的に接続した制御部を介して行ったが、これに限定されない。例えば、移動機構２１によるサセプタ２０の移動を、人により行ってもよい。

【0081】

上述の実施形態では、処理ガス生成器１４を備える基板処理装置１０について説明したが、これに限定されない。処理ガス生成器１４を備えない基板処理装置であっても、上記（ａ）（ｂ）等の効果を得ることができる。

【0082】

また、図１に示すように、上述の実施形態では、基板１００の表面が第１の処理ガス、第２の処理ガス及びドーピングガス（処理ガス）の処理室１２内への供給方向に対して垂直に配置されるようにサセプタ２０を設けたが、これに限定されない。例えば、基板１００の表面が処理ガスの処理室１２内への供給方向に対して平行に配置されるようにサセプタ２０を設けてもよい。

【0083】

上述の実施形態では、金属原料１４ａとして、例えば固体のＧａを高温で溶融させたＧａ融液を用いる場合について説明したが、これに限定されない。金属原料１４ａとして、常温で液体である原料や、高温で固体である原料を用いてもよい。

【0084】

上述の実施形態では、処理ガス生成器１４が処理室１２内に設けられる場合について説明したが、これに限定されない。例えば、処理ガス生成器１４は、基板処理装置１０の処理室１２（反応容器１１）外に設けられていてもよい。この場合は、処理ガス生成器１４の外周に、処理ガス生成器１４が備える容器１４ｂ内を所定温度に加熱するヒータが設けられているとよい。

【0085】

上述の実施形態では、基板処理装置１０がＨＶＰＥ装置である場合について説明したが、これに限定されない。例えば、基板処理装置１０がＭＯＶＰＥ装置であっても、上記（ａ）（ｂ）等の効果を得ることができる。しかしながら、本願発明は、ＭＯＶＰＥ装置よりも膜厚制御や成膜速度の制御が難しいＨＶＰＥ装置の場合に、上記（ａ）（ｂ）等の効果を十分に発揮することができる。

【0086】

また、上述の実施形態では、基板処理として、ＧａＮ膜を成膜する処理について説明したが、これに限定されない。この他、例えば、基板処理として、酸化膜、金属膜等の種々の膜を成膜する成膜処理、エッチング処理等を行う基板処理装置や、上記の基板処理を行って、基板を製造する基板処理装置にも適用できる。これによっても、上記（ａ）（ｂ）等の効果を得ることができる。

【0087】

＜本発明の好ましい態様＞
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。

【0088】

［付記１］
本発明の一態様によれば、
基板を処理する処理室と、
前記処理室内で前記基板を支持する基板支持部と、
前記処理室内に供給する処理ガス供給部と、
前記処理ガス供給部から供給された処理ガスが吹付けられる第１の位置と、前記処理ガス供給部から供給された処理ガスが吹付けられない第２の位置と、の間で、前記処理室内で前記基板支持部を移動させる移動機構と、を備える基板処理装置が提供される。

【0089】

［付記２］
付記１の基板処理装置であって、好ましくは、
前記移動機構は、
前記基板の処理が終了した後、前記処理ガス供給部から前記処理室内への処理ガスの供給が停止される前に、前記基板を支持した前記基板支持部を前記第２の位置に移動させる。

【0090】

［付記３］
付記１又は２の基板処理装置であって、好ましくは、
前記移動機構は、
前記基板の処理が終了した後、前記処理ガス供給部から供給される処理ガスの供給条件が変わる前に、前記基板を支持した前記基板支持部を前記第２の位置に移動させる。

【0091】

［付記４］
付記１ないし３のいずれかの基板処理装置であって、好ましくは、
前記移動機構により、前記基板を支持した前記基板支持部を前記第２の位置に移動させることで、前記基板の処理を停止させる。

【0092】

［付記５］
付記１ないし４のいずれかの基板処理装置であって、好ましくは、
前記移動機構を制御する制御部を備える。

【0093】

［付記６］
付記１ないし５のいずれかの基板処理装置であって、好ましくは、
前記処理ガス供給部は、金属原料と反応ガスとを反応させることで処理ガスを生成する処理ガス生成器を備えている。

【0094】

［付記７］
付記６の基板処理装置であって、好ましくは、
前記金属原料はＩＩＩ族元素を含む金属原料であり、
前記処理ガス生成器内で生成される処理ガスは、ＩＩＩ族元素含有ガスである。

【0095】

［付記８］
付記６又は７のいずれかの基板処理装置であって、好ましくは、
前記処理ガス供給部は、処理ガスとしてＶ族元素含有ガスを供給するＶ族元素含有ガス供給部を備えている。

【0096】

［付記９］
付記１ないし８のいずれかの基板処理装置であって、好ましくは、
前記第２の位置に移動した処理済の前記基板に、処理済の前記基板の表面を保護する保護ガスを吹付ける保護ガス吹付部が設けられている。

【0097】

［付記１０］
付記１ないし９のいずれかの基板処理装置であって、好ましくは、
前記基板の処理として、前記基板上に膜を形成する処理が行われる場合、前記膜中に不純物をドープするドーピングガスを前記処理室内に供給するドーピングガス供給部が設けられている。

【0098】

［付記１１］
本発明の他の態様によれば、
処理室内で基板を処理する工程を有し、
前記基板を処理する工程では、
処理ガス供給部から処理室内に供給される処理ガスが吹き付けられる第１の位置にある前記基板に、前記処理ガス供給部から処理ガスを吹き付けて基板の処理を行い、
前記処理ガス供給部から前記処理室内に供給される処理ガスが吹き付けられない第２の位置に、前記移動機構により前記基板を支持した前記基板支持部を移動させることで処理を終了する基板処理方法が提供される。

【0099】

［付記１２］
付記１１の基板処理方法であって、好ましくは、
保護ガス吹付部から、前記第２の位置に移動した処理済の前記基板の表面を保護する保護ガスを吹付ける工程を有する。

【符号の説明】

【0100】

１０ 基板処理装置
１２ 処理室
１４ 処理ガス生成器
２０ サセプタ（基板支持部）
２１ 移動機構

【図1】

【図2】