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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-05-14
(54)【発明の名称】基板の処理方法及び基板の処理装置
(51)【国際特許分類】
H01L 21/205 20060101AFI20240507BHJP
H01L 21/3065 20060101ALI20240507BHJP
C23C 16/44 20060101ALI20240507BHJP
【ＦＩ】
H01L21/205
H01L21/302 101C
H01L21/302 102
C23C16/44 J
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023561093
(86)(22)【出願日】2022-04-08
(85)【翻訳文提出日】2023-10-03
(86)【国際出願番号】 KR2022005103
(87)【国際公開番号】W WO2022216105
(87)【国際公開日】2022-10-13
(31)【優先権主張番号】10-2021-0046543
(32)【優先日】2021-04-09
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(31)【優先権主張番号】10-2022-0042975
(32)【優先日】2022-04-06
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】504210651
【氏名又は名称】ジュスン エンジニアリング カンパニー リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110000154
【氏名又は名称】弁理士法人はるか国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】パク キュン ラン
(72)【発明者】
【氏名】パク クワン ス
(72)【発明者】
【氏名】チャエ ウォン ウク
(72)【発明者】
【氏名】チョイ ドン ファン
(72)【発明者】
【氏名】チョイ チョル ヤン
【テーマコード（参考）】
4K030
5F004
5F045
【Ｆターム（参考）】
4K030AA05
4K030AA06
4K030AA07
4K030CA04
4K030CA12
4K030FA01
4K030FA04
4K030JA10
4K030KA30
5F004AA14
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5F045AD11
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5F045AE11
5F045AF02
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5F045DP04
5F045DP28
5F045EB15
5F045EH02
5F045EH11
5F045EK13
5F045EM10
5F045HA03
5F045HA13
(57)【要約】
本発明の実施形態に係る基板の処理方法は、チャンバーの内部の支持台の上に基板を載置する準備ステップと、前記チャンバーの内部に第１の洗浄ガスを吹き付けて、前記基板上の自然酸化膜を取り除くステップを含む第１の洗浄ステップと、前記チャンバーの内部に工程ガスを吹き付けて、前記基板の一方の面中の成長領域に薄膜を成長させる成長ステップと、前記第１の洗浄ステップにおいて前記チャンバーの内部に誘導結合プラズマを生じさせるステップと、を含み、前記チャンバーの内部の温度は、３００℃～７５０℃である。
したがって、本発明の実施形態によれば、成長工程の前に基板の成長領域の上に形成されている酸化膜を取り除く洗浄工程を行う。このため、基板の上に選択的な成長工程を容易に行うことができ、薄膜の品質を向上させることができる。
したがって、本発明の実施形態によれば、成長工程の前に基板の成長領域の上に形成されている酸化膜を取り除く洗浄工程を行う。このため、基板の上に選択的な成長工程を容易に行うことができ、薄膜の品質を向上させることができる。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
チャンバーの内部の支持台の上に基板を載置する準備ステップと、前記チャンバーの内部に第１の洗浄ガスを吹き付けて、前記基板上の自然酸化膜を取り除くステップを含む第１の洗浄ステップと、
前記チャンバーの内部に工程ガスを吹き付けて、前記基板の一方の面中の成長領域に薄膜を成長させる成長ステップと、
前記第１の洗浄ステップにおいて前記チャンバーの内部に誘導結合プラズマを生じさせるステップと、
を含み、
前記チャンバーの内部の温度は、３００℃～７５０℃である、基板の処理方法。
【請求項2】
前記第１の洗浄ステップは、前記チャンバーの内部に前記第１の洗浄ガスとは異なる第２の洗浄ガスを吹き付けて、前記自然酸化膜を取り除くステップにおいて生じる副産物を取り除くステップをさらに含む、請求項１に記載の基板の処理方法。
【請求項3】
前記チャンバーの内部に前記第１の洗浄ガスとは異なる第２の洗浄ガスを吹き付けて、前記基板の一方の面に残留する不純物を取り除く第２の洗浄ステップを含む、請求項１に記載の基板の処理方法。
【請求項4】
前記第２の洗浄ステップは、前記チャンバーの内部に誘導結合プラズマを生じさせるステップを含む、請求項３に記載の基板の処理方法。
【請求項5】
前記チャンバーの内部に基板を搬入する前及び前記チャンバーの内部の基板を外部に搬出した後の少なくとも一方において行うチャンバー洗浄ステップを含み、前記チャンバー洗浄ステップは、前記チャンバーの内部に前記第２の洗浄ガスを吹き付けるステップを含む、請求項４に記載の基板の処理方法。
【請求項6】
前記チャンバー洗浄ステップは、前記チャンバーの内部に誘導結合プラズマを生じさせるステップを含む、請求項５に記載の基板の処理方法。
【請求項7】
前記チャンバー洗浄ステップにおいて誘導結合プラズマの発生のために前記チャンバーの外部のプラズマ発生部に供給されるＲＦ電源の強さは、前記第１及び第２の洗浄ステップにおいて供給されるＲＦ電源の強さとは異なる、請求項６に記載の基板の処理方法。
【請求項8】
前記成長ステップ及び第２の洗浄ステップを交互に複数回行う、請求項３に記載の基板の処理方法。
【請求項9】
チャンバーと、基板を支持可能なように前記チャンバーの内部に配設された支持台と、
前記チャンバーの内部に誘導結合プラズマを生じさせるように前記チャンバーの外部に配設されたプラズマ発生部と、
前記基板の上に薄膜を成長させる成長ステップの前に前記チャンバーに第１の洗浄ガスを吹き付ける第１の洗浄ステップにおいて、前記チャンバーの内部に誘導結合プラズマが生じるように前記プラズマ発生部の動作を制御する制御部と、
を備え、
前記チャンバーの内部の温度は、３００℃～７５０℃である、基板の処理装置。
【請求項10】
前記制御部は、前記成長ステップの後に前記チャンバーに前記第１の洗浄ガスとは異なる第２の洗浄ガスを吹き付ける第２の洗浄ステップにおいて、前記チャンバーの内部に誘導結合プラズマが生じるように前記プラズマ発生部の動作を制御する、請求項９に記載の基板の処理装置。
【請求項11】
前記制御部は、互いに異なる強さの第１のＲＦ電源及び第２のＲＦ電源のうちのどちらか一方を前記プラズマ発生部に供給する、請求項１０に記載の基板の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、基板の処理方法及び基板の処理装置に関し、より詳細には、薄膜の品質を向上させることのできる基板の処理方法及び基板の処理装置に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体素子を製造する工程は、基板の上にエピタキシャル層を選択的に成長させる成長工程を含む。このとき、基板の上部面の一部には、酸化物、例えば、ＳｉＯ２からなるパターン膜が形成されている。そして、工程ガスを吹き付けると、基板の上部面中のパターン膜が形成されておらずに露出された領域に薄膜が形成される選択的な成長が行われる。
【0003】
ところが、成長工程を行う前に基板が移動したり待機したりする間に基板の上部面に自然酸化膜が形成されることがある。すなわち、基板の上部面中のパターン膜が形成されておらずに露出された領域に自然酸化膜が形成されることがある。なお、基板に工程ガスを吹き付ける成長工程の間にパターン膜の上に不純物が堆積されることがある。
【0004】
そして、上述したような自然酸化膜及び不純物は、選択的な成長を妨げる要因として働く。これにより、目標の膜厚の薄膜を形成することができないか、あるいは、薄膜の膜厚の均一性が低下する虞があり、これに起因して半導体素子の性能が低下することが懸念される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】大韓民国登録特許第１０－１７２８０７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、薄膜の品質を向上させることのできる基板の処理方法及び基板の処理装置を提供する。
【0007】
本発明は、基板の洗浄速度を向上させることのできる基板の処理方法及び基板の処理装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の実施形態に係る基板の処理方法は、チャンバーの内部の支持台の上に基板を載置する準備ステップと、前記チャンバーの内部に第１の洗浄ガスを吹き付けて、前記基板上の自然酸化膜を取り除くステップを含む第１の洗浄ステップと、前記チャンバーの内部に工程ガスを吹き付けて、前記基板の一方の面中の成長領域に薄膜を成長させる成長ステップと、前記第１の洗浄ステップにおいて前記チャンバーの内部に誘導結合プラズマを生じさせるステップと、を含み、前記チャンバーの内部の温度は、３００℃～７５０℃である。
【0009】
前記第１の洗浄ステップは、前記チャンバーの内部に前記第１の洗浄ガスとは異なる第２の洗浄ガスを吹き付けて、前記自然酸化膜を取り除くステップにおいて生じる副産物を取り除くステップをさらに含んでいてもよい。
【0010】
前記チャンバーの内部に前記第１の洗浄ガスとは異なる第２の洗浄ガスを吹き付けて、前記基板の一方の面に残留する不純物を取り除く第２の洗浄ステップを含んでいてもよい。
【0011】
前記第２の洗浄ステップは、前記チャンバーの内部に誘導結合プラズマを生じさせるステップを含んでいてもよい。
【0012】
前記基板の処理方法は、前記チャンバーの内部に基板を搬入する前及び前記チャンバーの内部の基板を外部に搬出した後の少なくとも一方において行うチャンバー洗浄ステップを含み、前記チャンバー洗浄ステップは、前記チャンバーの内部に前記第２の洗浄ガスを吹き付けるステップを含んでいてもよい。
【0013】
前記チャンバー洗浄ステップは、前記チャンバーの内部に誘導結合プラズマを生じさせるステップを含んでいてもよい。
【0014】
前記チャンバー洗浄ステップにおいて誘導結合プラズマの発生のために前記チャンバーの外部のプラズマ発生部に供給されるＲＦ電源の強さは、前記第１及び第２の洗浄ステップにおいて供給されるＲＦ電源の強さとは異なっていてもよい。
【0015】
前記成長ステップ及び第２の洗浄ステップを交互に複数回行ってもよい。
【0016】
本発明の実施形態に係る基板の処理装置は、チャンバーと、基板を支持可能なように前記チャンバーの内部に配設された支持台と、前記チャンバーの内部に誘導結合プラズマを生じさせるように前記チャンバーの外部に配設されたプラズマ発生部と、前記基板の上に薄膜を成長させる成長ステップの前に前記チャンバーに第１の洗浄ガスを吹き付ける第１の洗浄ステップにおいて前記チャンバーの内部に誘導結合プラズマが生じるように前記プラズマ発生部の動作を制御する制御部と、を備え、前記チャンバーの内部の温度は、３００℃～７５０℃である。
【0017】
前記制御部は、前記成長ステップの後に前記チャンバーに前記第１の洗浄ガスとは異なる第２の洗浄ガスを吹き付ける第２の洗浄ステップにおいて、前記チャンバーの内部に誘導結合プラズマが生じるように前記プラズマ発生部の動作を制御してもよい。
【0018】
前記制御部は、互いに異なる強さの第１のＲＦ電源及び第２のＲＦ電源のうちのどちらか一方を前記プラズマ発生部に供給してもよい。
【発明の効果】
【0019】
本発明の実施形態によれば、成長工程の前に基板の成長領域の上に形成されている酸化膜を取り除く洗浄工程を行う。このため、基板の上に選択的な成長工程を容易に行うことができ、薄膜の品質を向上させることができる。
【0020】
また、時差をおいて工程ガスを複数回吹き付けて複数回の成長工程を行うが、各成長工程の合間にパターン膜の上に堆積されている不純物を取り除く洗浄工程を行う。このため、後続する成長工程に際して選択的な成長工程を容易に行うことができ、薄膜の品質を向上させることができる。
【0021】
そして、各洗浄工程のうちの少なくとも一つを行う際に、チャンバーの内部にプラズマを生じさせる。このため、洗浄工程のうちの少なくとも一つの速度を向上させることができ、洗浄効率を向上させることができる。これにより、全体の基板処理工程の速度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】本発明の実施形態に係る基板の処理装置を示す図である。
【図2】本発明の実施形態に係る基板の処理装置により処理される基板を例にとって概念的に示す図である。
【図3】本発明の実施形態に係る基板の処理方法を示す手順図である。
【図4】本発明の実施形態に係る基板の処理方法を示す工程図である。
【図5】本発明の実施形態に係る基板の処理方法を示す工程図である。
【図6】本発明の実施形態に係る基板の処理方法を示す工程図である。
【図7】本発明の実施形態に係る基板の処理方法を示す工程図である。
【図8】本発明の実施形態に係る基板の処理方法を示す工程図である。
【発明を実施するための形態】
【0023】
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施形態をより詳しく説明する。しかしながら、本発明は以下に開示される実施形態に何ら限定されるものではなく、異なる様々な形態に具体化され、単にこれらの実施形態は本発明の開示を完全たるものにし、通常の知識を有する者に発明の範ちゅうを完全に知らせるために提供されるものである。本発明の実施形態を説明するために図面は誇張されてもよく、図中、同じ符号は、同じ構成要素を指し示す。
【0024】
以下、図１に基づいて本発明の実施形態に係る基板の処理装置について説明する。このとき、基板の処理装置が基板の上にエピタキシャル層薄膜を選択的に成長させる装置であることを例にとって説明する。
【0025】
【0026】
図１を参照すると、本発明の実施形態に係る基板の処理装置は、内部スペースを有するチャンバー１００と、基板Ｓを支持可能なようにチャンバー１００の内部に配設された支持台２００と、チャンバー１００の内部にガスを吹き付けるように前記チャンバー１００に配設された吹付け部３００と、チャンバー１００の内部にプラズマを生じさせるようにチャンバー１００の外部に位置するプラズマ発生部４００及びプラズマ発生部４００の動作を制御する制御部７００を備えていてもよい。
【0027】
また、基板の処理装置は、少なくとも一部が支持台２００と対向するように配設された加熱部５００と、支持台２００を昇降させたり回転させたりする駆動部６００と、チャンバー１００の内部のガス及び不純物を排気する排気部（図示せず）と、を備えていてもよい。
【0028】
このような基板の処理装置において処理される基板Ｓは、例えば、ウェーハ（ｗａｆｅｒ）であってもよい。より具体的には、基板Ｓは、Ｓｉウェーハ（ｓｉｌｉｃｏｎ ｗａｆｅｒ）であってもよいし、図２に示すように、Ｓｉウェーハ（ｓｉｌｉｃｏｎ ｗａｆｅｒ）の上に酸化物、例えば、ＳｉＯ２からなる薄膜（以下、パターン膜Ｐ）が形成された状態のものであってもよい。換言すれば、基板Ｓは、その上部面にＳｉＯ２からなるパターン膜Ｐが不連続的に形成された状態のものであってもよい。このため、基板の上部面の一部はＳｉＯ２パターン膜Ｐにより覆われ、残りは露出されることが可能になる。
【0029】
このような基板Ｓによれば、上部面中のパターン膜Ｐが形成されていない領域に薄膜Ｌが成長する選択的な成長が行われる。基板Ｓの上に選択的に薄膜Ｌを成長させる工程の詳細については再び後述する
【0030】
そして、基板Ｓは、Ｓｉウェーハに何ら限定されるものではなく、Ｇｅウェーハ、ＳｉＧｅウェーハなどに種々に変更可能である。また、基板Ｓは、ウェーハに何ら限定されるものではなく、ガラス（ｇｌａｓｓ）、プラスチック（ｐｌａｓｔｉｃ）、フィルム（ｆｉｌｍ）、金属など種々に変更可能である。
【0031】
チャンバー１００は、チャンバー胴体１１０と、チャンバー胴体１１０の上部に配設された上胴体１２０及びチャンバー胴体１１０の下部に配設された下胴体１３０を備えていてもよい。チャンバー胴体１１０は、上部及び下部が開放された筒状のものであってもよく、チャンバー胴体１１０の上部の開口を覆うように上胴体１２０が配設され、チャンバー胴体１１０の下部の開口を覆うように下胴体１３０が配設されてもよい。そして、上胴体１２０は、その幅方向の中心に向かって進むにつれて高さが増加する斜面を有するドーム（ｄｏｍｅ）状のものであってもよい。このようなチャンバー１００、すなわち、チャンバー胴体１１０、上胴体１２０及び下胴体１３０のそれぞれは、光が透過可能な透明材質から作製されてもよく、例えば、石英（ｑｕａｒｔｚ）から作製されてもよい。
【0032】
支持台２００は、一方の面、例えば、上部面に基板Ｓが支持される手段であって、チャンバー１００の内部に配設されてもよい。このような支持台２００は、基板Ｓに比べて大きな面積を有するように配設されてもよいし、基板Ｓと対応する形状、例えば、矩形状又は円形状の形状に配設されてもよい。いうまでもなく、支持台２００は、基板Ｓと同じ面積を有するように、あるいは、基板Ｓに比べて小さな面積を有するように配設されてもよい。
【0033】
駆動部６００は、支持台２００を昇降及び回転のうちの少なくとも一方により動作させる手段であってもよい。駆動部６００は、チャンバー１００の下部の外側に配設されて昇降及び回転のうちの少なくとも一方の動力を提供する駆動源６１０及び一方の端が支持台２００に接続され、他方の端が駆動源６１０に接続された駆動軸６２０を備えていてもよい。このような駆動部６００によれば、駆動源６１０の動作のために駆動軸６２０及びここに接続された支持台２００が昇降及び回転のうちの少なくとも一方により動作することができる。
【0034】
加熱部５００は、チャンバー１００の内部及び支持台２００を加熱する手段であって、チャンバー１００の外部に配設されてもよい。より具体的には、加熱部５００は、チャンバー１００の外部の下側において少なくとも一部が支持台２００と向かい合うように配設されてもよい。このような加熱部５００は、複数のランプを備える手段であってもよく、複数のランプは、支持台２００の幅方向に並設されてもよい。そして、複数のランプは、輻射熱を放出するハロゲンなどのランプを備えていてもよい。
【0035】
吹付け部３００は、チャンバー１００の内部において支持台２００の上に載置された基板Ｓに向かってガスを吹き付ける。吹付け部３００は、ガスが吹き付けられる一方の端がチャンバー１００の内部に位置するようにチャンバー１００に配設されてもよい。このとき、吹付け部３００は、図１に示すように、チャンバー１００の側部、例えば、チャンバー胴体１１０に配設されてもよく、ガスが通過可能なパイプ（ｐｉｐｅ）状のものであってもよい。なお、吹付け部３００は、図１に示すように、ガスが吹き付けられる一方の端に向かって進むにつれてその高さが高くなるように上向きに傾斜するように設けられてもよい。
【0036】
いうまでもなく、吹付け部３００の配設位置、配置及び形状などは、上述した例に何ら限定されるものではなく、種々に変更もしくは変形可能である。すなわち、吹付け部３００は、ガスが吹き付けられる一方の端が支持台２００と向かい合う限り、いかなる位置に配設されても構わず、例えば、チャンバー１００の上胴体１２０に配設されてもよい。なお、吹付け部３００は、上向きに傾斜することなく、水平な状態に配設されてもよく、パイプの形状に何ら限定されるものではなく、基板Ｓに向かってガスを吹付け可能な種々の形状に変形可能である。
【0037】
吹付け部３００から吹き付けられるガスは、基板Ｓの上に薄膜Ｌを形成、成膜もしくは成長させるためのガス（以下、工程ガスと呼ぶ）、基板Ｓ又はチャンバー１００の内部を洗浄するためのガス（以下、洗浄ガスと呼ぶ）であってもよい。
【0038】
工程ガスは、基板Ｓの上に薄膜Ｌを成長させるために吹き付けられるガスであって、基板Ｓ又は成長させようとする薄膜の種類に応じて異なり得る。例えば、基板ＳがＳｉウェーハであり、基板Ｓの上にＳｉからなる薄膜Ｌを成長させようとする場合、工程ガスは、Ｓｉを含有するガスであってもよい。また、基板ＳがＧｅウェーハであり、基板の上にＧｅからなる薄膜Ｌを成長させようとする場合、工程ガスは、Ｇｅを含有するガスであってもよい。別の例として、基板ＳがＳｉＧｅウェーハであり、基板Ｓの上にＳｉＧｅからなる薄膜Ｌを成長させようとする場合、工程ガスは、Ｓｉを含有するガスと、Ｇｅを含有するガスであってもよい。ここで、Ｓｉを含有するガスは、Ｓｉ２Ｈ６及びＳｉＨ４のうちの少なくとも一方を含んでいてもよい。そして、Ｇｅを含有するガスは、ＧｅＨ４を含んでいてもよい。なお、吹付け部３００を介してさらにドープのためのガス、例えば、Ｂ（ホウ素）を含有するガスをさらに吹き付けることもある。このとき、Ｂ（ホウ素）を含有するガスは、例えば、Ｂ２Ｈ６を含んでいてもよい。
【0039】
一方、上述したように、基板Ｓの上部面の一部には、図２に示すように、酸化物、例えば、ＳｉＯ２からなる薄膜状のパターン膜Ｐが形成されている。このため、吹付け部３００に面する基板Ｓの上部面の一部はパターン膜Ｐにより覆われており、残りは露出されている。
【0040】
ここで、酸化物からなるパターン膜Ｐは、堆積又は成長を妨害又は阻止するマスク手段であってもよい。すなわち、パターン膜Ｐは、選択的な成長又は成膜が行われるようにする手段であってもよい。このため、吹付け部３００から工程ガス、例えば、Ｓｉ２Ｈ６を含むガスが吹き付けられれば、チャンバー１００の内部の熱によりＳｉ２Ｈ６が分解又は解離され、分解されたＳｉが基板Ｓの上に堆積される。すなわち、基板Ｓの上部面中のパターン膜Ｐが形成されずに露出されている領域（以下、成長領域ＤＡと呼ぶ）にＳｉが堆積されてＳｉからなる薄膜Ｌが成長又は成膜される。換言すれば、基板Ｓの上部面中のパターン膜Ｐが形成されていない成長領域にＳｉが堆積される選択的な成長が行われることが可能になる。
【0041】
ところが、成長工程を行う前に基板Ｓの成長領域ＤＡが酸化されて、前記成長領域ＤＡに薄い膜厚の酸化膜、すなわち、自然酸化膜（ｎａｔｉｖｅ ｏｘｉｄｅ）が形成されることがある。すなわち、基板Ｓをチャンバーに移動させたり、チャンバー１００の外において待機したりする間に成長領域ＤＡが酸化されて自然酸化膜が形成されることがある。この自然酸化膜は、薄膜の成長又は成膜を妨げる要因として働く。このため、成長工程を行う前に基板Ｓの成長領域ＤＡに形成されている自然酸化膜を取り除く必要がある。
【0042】
また、基板Ｓの上に薄膜Ｌを成膜又は成長させる工程の最中に、パターン膜Ｐの上に不純物が残留する虞がある。すなわち、基板Ｓの成長領域ＤＡのみならず、パターン膜Ｐの上にも工程ガスに起因する物質が少量付着して残留する虞があり、このとき、パターン膜Ｐの上に残留する物質は不純物として働く虞がある。例えば、工程ガスがＳｉ２Ｈ６を含む場合、基板Ｓの成長領域ＤＡにＳｉからなる薄膜が堆積されるとき、パターン膜Ｐの上部に少量のＳｉが付着して残留する虞がある。このように、パターン膜Ｐの上部の残留物、すなわち、Ｓｉは、後続する成長工程において選択的な成長を妨げる不純物として働く。このため、パターン膜Ｐの上に残留しているＳｉなどの不純物を取り除くことが好ましい。
【0043】
したがって、実施形態においては、基板Ｓの上に薄膜Ｌを成長させる成長工程を行う前に、基板Ｓの成長領域ＤＡに形成された自然酸化膜を取り除く洗浄工程（以下、第１の洗浄工程と呼ぶ）を行い、成長工程の後に、パターン膜Ｐの上部に残留している不純物を取り除く洗浄工程（以下、第２の洗浄工程と呼ぶ）を行う。
【0044】
このとき、第１の洗浄工程において吹き付けられる洗浄ガスは、第１の洗浄ガスを含んでいてもよい。また、第１の洗浄工程において吹き付けられる洗浄ガスは、第１の洗浄ガスとは異なる物質のガスである第２の洗浄ガスをさらに含んでいてもよい。そして、第２の洗浄工程において吹き付けられるガスは、第２の洗浄ガスを含んでいてもよい。このとき、第１の洗浄ガスは、ＳＦ６を含んでいてもよいし、第２の洗浄ガスは、Ｃｌ２を含んでいてもよい。
【0045】
さらに、チャンバー１００の内部において基板の処理工程を複数回行うと、前記チャンバー１００の内部に工程ガスに起因する副産物が生じる虞があり、この副産物は、チャンバー１００の内壁、支持台２００の表面などに堆積されることがある。例えば、工程ガスとしてＳｉ２Ｈ６を用いる場合、チャンバー１００の内壁、支持台２００の表面などにＳｉからなる副産物が堆積されることがある。このような副産物は、薄膜Ｌ又は製品の品質を低下させる不純物として働く虞がある。このため、チャンバー１００の内部の不純物を取り除く洗浄工程を行うことが好ましい。
【0046】
例えば、基板処理工程を複数回行った後、チャンバー１００の内部に基板Ｓを搬入する前に、又はチャンバー１００の内部の基板Ｓが外部に搬出された後に、前記チャンバー１００の内部を洗浄する。このとき、吹付け部３００を介してＣｌ２を含む第２の洗浄ガスを吹き付けて洗浄してもよい。
【0047】
第１の洗浄工程、成長工程、第２の洗浄工程及びチャンバー１００の洗浄工程の詳細については再び後述する。
【0048】
プラズマ発生部４００は、チャンバー１００の上部、すなわち、上胴体１２０の上部に設けられてチャンバー１００の内部に供給されたガスをイオン化させてプラズマを生じさせる。このようなプラズマ発生部４００は、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）を生じさせる手段であってもよい。すなわち、プラズマ発生部４００は、図１に示すように、チャンバー１００内に電場を誘導するためのコイル４１０を備えるアンテナ及びコイル４１０と接続されてＲＦ電源を供給する電源部４２０を備えていてもよい。
【0049】
コイル４１０は、上胴体１２０の上部に配設されてもよい。このとき、コイル４１０は、複数のターン（ｔｕｒｎ）にて巻き付けられた螺旋状に設けられるか、あるいは、同心円の形状に配置されて互いにつながった多数の円形コイルを含む構成であってもよい。いうまでもなく、コイル４１０は、螺旋状のコイル又は同心円状の円形コイルに何ら限定されるものではなく、他の形状を有する種々のコイルが適用可能である。
【0050】
また、コイル４１０は、上胴体１２０の上部に隣り合うように配設される下コイルと、下コイルの上部に離れて配設される上コイルとを備えて複層構造となっていてもよい。
【0051】
このようなコイル４１０は、銅などの導電性材料から作製されてもよいし、内部が空いた管状に作製されてもよい。コイル４１０が管状に作製される場合、冷却水又は冷媒が流れることができるので、コイルの昇温を抑えることができる。
【0052】
さらに、コイル４１０の両端のうちの一方の端は電源部４２０と接続され、他方の端は接地端子と接続されてもよい。したがって、電源部４２０を介してコイルにＲＦ電源が供給されれば、チャンバー１００の内部に吹き付けられたガスがイオン化又は放電されてチャンバー１００の内部にプラズマを生じさせることになる。
【0053】
制御部７００は、プラズマ発生部４００の動作を制御することができる。より具体的には、制御部７００は、第１の洗浄工程及び第２の洗浄工程のうちの少なくとも一方の工程においてチャンバー１００の内部にプラズマが生じるようにプラズマ発生部４００の動作を制御することができる。
【0054】
また、制御部７００は、チャンバー１００の内部に基板Ｓを搬入する前に、又は処理済みの基板Ｓをチャンバー１００から搬出した後に、前記チャンバー１００の内部を洗浄する工程を行うとき、チャンバー１００の内部にプラズマが生じるようにプラズマ発生部４００を制御することができる。
【0055】
制御部７００は、チャンバーの洗浄工程に際してプラズマ発生部４００の電源部４２０に供給されるＲＦ電源の強さが第１及び第２の洗浄工程に際して供給されるＲＦ電源の強さとは異なるように調整することができる。例えば、制御部は、洗浄工程に際して電源部７２０に供給されるＲＦ電源の強さが第１及び第２の洗浄工程に際して供給されるＲＦ電源の強さに比べて大きくなるように調整することができる。換言すれば、制御部７００は、第１及び第２の洗浄工程に際して供給される第１のＲＦ電源の強さとチャンバー洗浄工程に際して供給される第２のＲＦ電源の強さとが互いに異なり、第１のＲＦ電源の強さに比べて第２のＲＦ電源の強さの方がさらに大きくなるようにすることができる。
【0056】
【0057】
【0058】
まず、加熱部５００を動作させて、支持台２００を工程のための温度（以下、工程温度と呼ぶ）、例えば、５５０℃まで加熱する。支持台２００が工程温度に達すると、チャンバー１００の内部に基板Ｓを搬入し、基板Ｓを支持台２００上部に載置する（準備ステップ）。
【0059】
基板Ｓが支持台２００に載置される前に、又は載置された後に、チャンバー１００の内部の圧力を数ｍＴｏｒｒ以下又は数十ｍＴｏｒｒ以下又は数百ｍＴｏｒｒ以下の圧力範囲に設定又は制御することができる。そして、第１の洗浄工程（Ｓ１００）、成長工程（Ｓ２００）及び第２の洗浄工程（Ｓ３００）のうちの少なくとも一つの工程において、チャンバー１００の内部の圧力を数ｍＴｏｒｒ以下又は数十ｍＴｏｒｒ以下又は数百ｍＴｏｒｒ以下の圧力範囲に設定又は制御することができる。
【0060】
また、基板Ｓが支持台２００に載置される前に、又は基板Ｓが支持台２００に載置された後に、チャンバー１００の内部の温度を３００℃～７５０℃（３００℃以上、かつ、７５０℃以下）、好ましくは、４００℃～６００℃（４００℃以上、かつ、６００℃以下）に設定又は制御することができる。そして、第１の洗浄工程（Ｓ１００）、成長工程（Ｓ２００）及び第２の洗浄工程（Ｓ３００）のうちの少なくとも一つの工程において、チャンバー１００の内部の温度を３００℃～７５０℃、好ましくは、４００℃～６００℃に設定又は制御することができる。このとき、チャンバー１００の内部の温度は、加熱部５００を用いて設定又は制御することができる。
【0061】
支持台２００の上に基板Ｓが載置されれば、前記基板Ｓの上に形成されている自然酸化膜ＮＯを取り除く過程（Ｓ１１０）を含む第１の洗浄工程を行う（Ｓ１００）。このために、図４に示すように、吹付け部３００を介して第１の洗浄ガス、例えば、ＳＦ６を含むガスを吹き付ける。また、制御部７００を介してプラズマ発生部４００の電源部７２０にＲＦ電源を供給してチャンバー１００の内部にプラズマを生じさせる。このとき、制御部７００は、電源部４２０を介してコイル４１０に供給されるＲＦ電源の強さ、すなわち、電力が、例えば、６０Ｗ～１０００Ｗになるように調整することができる。
【0062】
チャンバー１００の内部にＳＦ６を含む第１の洗浄ガスが吹き付けられれば、支持台２００によるチャンバー１００の内部の熱とプラズマ発生部４００により生成されたプラズマによりＳＦ６と自然酸化膜ＮＯとが反応する。すなわち、ＳＦ６と自然酸化膜ＮＯの酸素（Ｏ）とが反応してＳＯ２が生成される反応が起こる。そして、反応生成物であるＳＯ２は、排気部を介して外部に排出されることができる。このため、基板Ｓの上に形成された自然酸化膜ＮＯが取り除かれる。
【0063】
このように、チャンバー１００の内部にＳＦ６を含む第１の洗浄ガスが吹き付けられれば、基板Ｓの成長領域ＤＡに形成されている自然酸化膜ＮＯのみならず、酸化物からなるパターン膜Ｐも前記第１の洗浄ガスと反応する可能性がある。このため、パターン膜Ｐの一部も第１の洗浄ガスによりエッチングされる可能性がある。しかしながら、自然酸化膜ＮＯはその膜厚が非常に薄く、パターン膜Ｐはその膜厚が厚いため、第１の洗浄ガスによりエッチングされるパターン膜Ｐの膜厚は少量であり得る。したがって、第１の洗浄ガスにより成長領域ＤＡの上に形成された自然酸化膜ＮＯが取り除かれるとき、パターン膜Ｐは残っていることになる（図５参照）。
【0064】
このように、実施形態においては、チャンバー１００の内部に第１の洗浄ガスを吹き付けながら、プラズマ発生部４００を動作させてプラズマを生じさせる。すなわち、チャンバー１００の内部の支持台２００を加熱することに加えて、チャンバー１００の内部にプラズマをさらに生じさせる。このように、チャンバー１００の内部にプラズマが生じると、第１の洗浄ガスと自然酸化膜ＮＯとの間の反応速度が向上する。すなわち、プラズマを生じさせる場合、そうではない場合に比べてＳＦ６の分解速度が速く、これにより、自然酸化膜ＮＯとの反応速度が速い。したがって、プラズマを生じさせる場合、そうではない場合に比べて反応速度を向上させることができる。これにより、基板Ｓの成長領域ＤＡに形成された自然酸化膜ＮＯを取り除く第１の洗浄工程時間を短縮させることができ、洗浄効率を向上させることができる。
【0065】
一方、自然酸化膜を取り除く過程（Ｓ１１０）において、第１の洗浄ガスと自然酸化膜とが反応するとき、第１の洗浄ガスから分解された成分を含む反応副産物が生じることがある。すなわち、第１の洗浄ガスのＳＦ６と自然酸化膜ＮＯとが反応してＳＯ２が生成されるとき、前記第１の洗浄ガスからフッ素（Ｆ）が分解され、このため、フッ素（Ｆ）を含む反応副産物がチャンバー１００の内部に残留することがある。そして、チャンバー１００の内部のフッ素（Ｆ）は、薄膜Ｌ又は製品の品質を低下させる虞がある。このため、自然酸化膜ＮＯを取り除く過程（Ｓ１１０）を行った後、チャンバー１００の内部に残留する反応副産物、すなわち、フッ素（Ｆ）を取り除く（Ｓ１２０）ことが好ましい。
【0066】
このために、第１の洗浄ガスを吹き付けて自然酸化膜ＮＯを取り除く工程（Ｓ１１０）を行った後、図５に示すように、吹付け部３００を介してチャンバー１００の内部にＣｌ２を含む第２の洗浄ガスを吹き付け、プラズマを生じさせる。このとき、制御部７０００は、電源部４２０を介してコイル４１０に印加される電力が第１の洗浄ガスの吹付け時と同じくなるように調整することができ、例えば、６０Ｗ～１０００Ｗであってもよい。
【0067】
このように、チャンバー１００の内部にＣｌ２を含む第２の洗浄ガスが吹き付けられれば、支持台２００によるチャンバー１００の内部の熱とプラズマ発生部４００により生成されたプラズマによりＣｌ２と反応副産物、すなわち、フッ素（Ｆ）とが反応する。そして、第２の洗浄ガスとフッ素（Ｆ）との間の反応により生成されたＣｌＦ(一フッ化塩素)は、排気部を介して外部に排出される。このため、自然酸化膜を取り除く過程（Ｓ１１０）において第１の洗浄ガスにより生成された反応副産物がチャンバー１００の外部に取り除かれる（Ｓ１２０）。
【0068】
このように、第２の洗浄ガスが吹き付けられるときにプラズマを生じさせると、第２の洗浄ガスとフッ素（Ｆ）との間の反応速度が向上する。すなわち、プラズマを生じさせる場合、そうではない場合に比べてＣｌ２の分解速度が速く、これにより、チャンバー１００内のフッ素（Ｆ）との反応速度が速い。したがって、プラズマを生じさせる場合、そうではない場合に比べて反応速度を向上させることができる。これにより、第１の洗浄工程の後にチャンバー１００の内部に残留する反応副産物、すなわち、フッ素（Ｆ）を取り除く工程時間を短縮させることができ、洗浄効率を向上させることができる。
【0069】
第１の洗浄工程が終わると、基板Ｓの成長領域ＤＡの上に薄膜を形成する成長工程（Ｓ２００）を行う。このために、図６に示すように、吹付け部３００を介して工程ガス、例えば、Ｓｉ２Ｈ６を含むガスを吹き付ける。このとき、チャンバー１００の内部の熱により工程ガスのＳｉ２Ｈ６からＳｉが分解又は解離され、分解されたＳｉが基板Ｓの成長領域ＤＡに堆積される。このため、図６に示すように、基板Ｓの成長領域ＤＡの上にＳｉからなる薄膜（１次薄膜Ｌ１）が形成される。
【0070】
ところが、このように、基板Ｓの上に薄膜を形成する成長工程の最中に、基板Ｓの成長領域ＤＡのみならず、パターン膜Ｐの上にも工程ガスに起因する物質が少量付着して残留することがある。例えば、Ｓｉ２Ｈ６を含む工程ガスが吹き付けられて基板Ｓの成長領域ＤＡにＳｉからなる薄膜が堆積されるとき、パターン膜Ｐの上部に少量のＳｉが付着して残留することがある。このように、パターン膜Ｐの上部に残留するＳｉは、後続する成長工程において不純物として働く。このため、成長工程が終わると、パターン膜Ｐの上に残留する不純物Ｉを取り除く第２の洗浄工程（Ｓ３００）を行う。
【0071】
このために、図７に示すように、吹付け部３００を介して第２の洗浄ガス、例えば、Ｃｌ２を含むガスを吹き付ける。また、制御部７００を介してプラズマ発生部４００の電源部４２０にＲＦ電源を供給してチャンバー１００の内部にプラズマを生じさせる。このとき、制御部７００は、電源部４２０を介してコイル４１０に供給されるＲＦ電源、すなわち、電力が、例えば、６０Ｗ～１０００Ｗになるようにする。
【0072】
チャンバー１００の内部にＣｌ２を含む第２の洗浄ガスが吹き付けられれば、支持台２００によるチャンバー１００の内部の熱とチャンバー１００の内部に生成されたプラズマによりＣｌ２とＳｉとが反応する。そして、反応生成物ＳｉＣｌ４は、排気部を介して外部に排出される。このため、パターン膜Ｐ上の不純物Ｉが取り除かれる。
【0073】
チャンバー１００の内部に第２の洗浄ガスが吹き付けられるとき、パターン膜Ｐの上部に残留している不純物のみならず、基板Ｓの成長領域ＤＡに形成された１次薄膜Ｌ１も第２の洗浄ガスと反応する可能性がある。このため、１次薄膜Ｌ１の一部も第２の洗浄ガスによりエッチングされる可能性がある。しかしながら、不純物Ｉはその膜厚が非常に薄く、１次薄膜Ｌ１は相対的にその膜厚が厚いため、第２の洗浄ガスによりエッチングされる１次薄膜Ｌ１の膜厚は少量であり得る。したがって、第２の洗浄ガスによりパターン膜Ｐ上の不純物Ｉがエッチングまたは取り除かれるとき、１次薄膜Ｌ１は残っていることになる。
【0074】
このように、第２の洗浄ガスを吹き付けてパターン膜Ｐの上部の不純物を取り除く第２の洗浄工程に際してプラズマを生じさせることにより、第２の洗浄ガスと不純物Ｉとの間の反応速度が向上する。すなわち、プラズマを生じさせる場合、そうではない場合に比べてＣｌ２の分解速度が速く、これにより、パターン膜Ｐの上部の不純物Ｉとの反応速度が速い。したがって、プラズマを生じさせる場合、そうではない場合に比べて反応速度を向上させることができる。これにより、第２の洗浄工程時間を短縮させることができ、第２の洗浄工程時間を工程時間に比べて短くすることができる。すなわち、成長工程時間に比べて短い時間の間に第２の洗浄工程を行うことができる。したがって、洗浄効率を向上させることができ、全体の工程時間を短縮させることができる他、第２の洗浄工程時間に伴う基板又は薄膜のダメージを防ぐことができる。
【0075】
第２の洗浄工程が終わると、上述した成長工程（Ｓ２００）を上述した方法と同様にして行う。このため、図８に示すように、１次薄膜Ｌ１の上に２次薄膜Ｌ２が形成される。そして、１次薄膜Ｌ１の上に２次薄膜Ｌ２を形成する成長工程（Ｓ２００）の最中にパターン膜Ｐの上に不純物Ｉが付着又は残留することがある。このため、２次薄膜の形成のための成長工程（Ｓ２００）が終わると、第２の洗浄工程（Ｓ３００）を上述した方法と同様にして行う。
【0076】
そして、基板Ｓの成長領域ＤＡの上に目標とする膜厚の薄膜の形成されるまで、上述した成長工程（Ｓ２００）と第２の洗浄工程（Ｓ３００）とを交互に複数回繰り返し行う。これにより、図２に示すように、基板Ｓの成長領域ＤＡの上に目標の膜厚を有する薄膜が成長される。
【0077】
また、上述したように、基板Ｓの上に薄膜Ｌを形成する工程を複数回繰り返し行った後、前記チャンバー１００の内部を洗浄する工程を行う。すなわち、チャンバー１００の内部に基板Ｓを搬入する前に、又はチャンバー１００の内部の基板Ｓが外部に搬出された後に、前記チャンバー１００の内部を洗浄する。このために、吹付け部３００を介してチャンバー１００の内部にＣｌ２を含む第２の洗浄ガスを吹き付け、プラズマ発生部４００の電源部４２０にＲＦ電源を供給してプラズマを生じさせる。このとき、制御部７００は、電源部４２０を介してコイル４１０に供給されるＲＦ電源の強さ、すなわち、電力が第１の洗浄工程及び第２の洗浄工程に際して印加される電力に比べて大きくなるように調整する。
【0078】
このように、チャンバー１００の内部に第２の洗浄ガスが吹き付けられ、プラズマが生じると、第２の洗浄ガスのＣｌ２とチャンバー１００の内部に残留している不純物、例えば、Ｓｉとが反応する。そして、反応生成物であるＳｉＣｌ４は排気部を介して外部に排出され、このため、チャンバー１００の内部の不純物が取り除かれる。すなわち、チャンバー１００の内部が洗浄される。
【0079】
このように、実施形態に係る基板の処理方法によれば、成長工程の前に基板Ｓの成長領域ＤＡの上に形成されている自然酸化膜ＮＯを取り除く第１の洗浄工程を行う。このため、基板Ｓの上に選択的な成長工程を容易に行うことができ、薄膜の品質を向上させることができる。
【0080】
また、時差をおいて工程ガスを複数回吹き付けて複数回の成長工程を行うに当たって、各成長工程の合間にパターン膜Ｐの上に残留している不純物Ｉを取り除く第２の洗浄工程を行う。このため、後続する成長工程に際して選択的な成長工程を容易に行うことができ、薄膜の品質を向上させることができる。
【0081】
そして、第１の洗浄工程及び第２の洗浄工程のうちの少なくとも一方を行うとき、チャンバー１００の内部にプラズマを生じさせる。このため、基板Ｓ上の自然酸化膜を取り除く第１の洗浄工程の速度及びパターン膜Ｐ上の不純物を取り除く第２の洗浄工程の速度のうちの少なくとも一方の速度を向上させることができ、洗浄効率を向上させることができる。これにより、全体の基板処理工程の速度を向上させることができる。
【0082】
さらに、第１の洗浄工程、成長工程及び第２の洗浄工程のうちの少なくとも一つの工程を行うとき、チャンバー１００の内部の圧力を数ｍＴｏｒｒ以下又は数十ｍＴｏｒｒ以下又は数百ｍＴｏｒｒ以下の圧力範囲に設定又は制御することができる。このため、従来に比べて低い温度において第１の洗浄工程、第２の洗浄工程及び成長工程のうちの少なくとも一つの工程を容易に行うことができる。そして、チャンバー１００の内部の圧力を数ｍＴｏｒｒ以下又は数十ｍＴｏｒｒ以下又は数百ｍＴｏｒｒ以下の圧力範囲に設定又は制御することにより、チャンバー１００の内部の酸素などの不純物の濃度を下げることができ、これにより、薄膜の品質を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【0083】
本発明の実施形態によれば、成長工程の前に基板の成長領域の上に形成されている酸化膜を取り除く洗浄工程を行う。このため、基板の上に選択的な成長工程を容易に行うことができ、薄膜の品質を向上させることができる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【国際調査報告】