JP2022089583A - ウエハ処理装置及びウエハ処理方法 - Google Patents
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-
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Abstract
Description
図1は、第1実施形態のウエハ処理装置10aを示している。ウエハ処理装置10aは、炉12と、ヒータ14と、ガス-ミスト供給装置20と、排出管80と、制御装置90を備えている。
図2は、第2実施形態のウエハ処理装置10bを示している。なお、第2実施形態のウエハ処理装置10bと第1実施形態のウエハ処理装置10aとでは、ミスト及びガスの流路が異なり、その他の構成は等しい。
第1処理工程では、制御装置90は、ミスト33mを搬送ガス35gと共にガス供給管36xに供給する。また、制御装置90は、ガス供給管36xにガス36xgを流す。ガス36xgは、ガス供給管36x内でミスト33mと混合される。これによって、ミスト33mが希釈化される。ミスト33mは、ガス(すなわち、搬送ガス35gとガス36xg)とともに炉12内へ供給される。これによって、ウエハ18の表面がミスト33mに曝され、ウエハ18の状態が変化する。
図3は、第3実施形態のウエハ処理装置10cを示している。なお、第3実施形態のウエハ処理装置10cと第2実施形態のウエハ処理装置10bとでは、ミスト及びガスの流路が異なり、その他の構成は等しい。
第1処理工程では、制御装置90は、ミスト33mを搬送ガス35gと共にガス供給管36xに供給する。また、制御装置90は、ガス供給管36xにガス36xg-1を流す。ガス36xg-1は、ガス供給管36x内でミスト33mと混合される。これによって、ミスト33mが希釈化される。ミスト33mは、ガス(すなわち、搬送ガス35gとガス36xg-1)とともに炉12内へ供給される。これによって、ウエハ18の表面がミスト33mに曝され、ウエハ18の状態が変化する。
組み合わせ例1では、第1処理工程がエッチング工程であり、第2処理工程が成膜工程である。第1処理工程では、溶液33a(すなわち、ミスト33m)としてウエハ18の表面をエッチングする溶液を使用する。このようなミスト33mがウエハ18の表面に付着すると、ウエハ18の表面がエッチングされる。このようにウエハ18の表面をエッチングすることで、ウエハ18の表面の欠陥等を除去することができる。第2処理工程では、溶液43a(すなわち、ミスト43m)として、加熱時に結晶化する溶液を使用する。このようなミスト43mがウエハ18に付着して加熱されると、ウエハ18上に結晶膜が成長する。第2処理工程は、いわゆるミストCVD工程である。このように、エッチング工程の後に成膜工程を実施すると、エッチング後の清浄なウエハ18上に、結晶性が高い結晶膜を成長させることができる。
組み合わせ例2では、第1処理工程が成膜工程であり、第2処理工程がエッチング工程である。第1処理工程では、ウエハ18上に結晶膜を成長させる。第2処理工程では、溶液43a(すなわち、ミスト43m)として、ウエハ18の表面(すなわち、第1処理工程で成長させた結晶膜の表面)をエッチングする溶液を使用する。このようなミスト43mが結晶膜の表面に付着すると、結晶膜の表面がエッチングされる。このように結晶膜の表面をエッチングすることで、結晶膜の表面を清浄化することができる。例えば、第1処理工程の終了時に成膜条件が一時的に変化して、結晶膜の最表面に結晶欠陥が発生する場合がある。このようなときに、第2処理工程で結晶膜の最表面をエッチングし、当該最表面に存在する結晶欠陥を除去することができる。
組み合わせ例3では、第1処理工程がウエハ上に第1の結晶膜を成長させる成膜工程であり、第2処理工程がウエハ上(すなわち、第1の結晶膜上)に第2の結晶膜を成長させる成膜工程である。この構成によれば、複数の結晶膜を積層することができる。
組み合わせ例4では、第1処理工程が成膜工程であり、第2処理工程が改質工程である。成膜工程では、ウエハ上に酸素原子を含む材料により構成された結晶膜を成長させる。改質工程では、溶液43a(すなわち、ミスト43m)として酸素原子を含む材料を使用する。第1処理工程で形成された結晶膜中には、酸素欠損(酸素原子サイトに酸素原子が存在せずに空孔となっている欠陥)が存在する。第2処理工程では、このような結晶膜に酸素原子を含むミスト43mを供給することで、結晶膜中の酸素欠損を減少させる。これによって、結晶性が高い結晶膜を得ることができる。
組み合わせ例5では、第1処理工程が改質工程であり、第2処理工程が成膜工程である。また、組み合わせ例5では、ウエハ18が、酸素原子を含む材料により構成されている。改質工程では、溶液33a(すなわち、ミスト33m)として酸素原子を含む材料を使用する。改質工程では、ウエハ18中の酸素欠損を減少させることで、ウエハ18の結晶性を向上させる。第2処理工程では、結晶性が向上したウエハ18上に結晶膜を成長させる。したがって、高品質な結晶膜が得られる。
図4に示す制御パターン1では、切換期間Tcの一部で炉12へのミスト及びガスの供給が停止するパターンである。制御パターン1では、第1ガスと第2ガスは、同種のガスであってもよいし、異なるガスであってもよい。
図5に示す制御パターン2では、第1処理工程T1、切換期間Tc、及び、第2処理工程T2に亘って、炉12内に共通ガスを流し続ける。
図6に示す制御パターン3では、一部の期間において第1ガスと第2ガスの両方が炉12内に供給される。制御パターン3では、第1ガスと第2ガスが異なるガスである。なお、図6~10に示されるタイミングtxは、第1ガスの供給量が第2ガスの供給量を上回るタイミングであり、ガス切り換え処理が実行されたタイミングを意味する。
実施例1として、第1実施形態のウエハ処理装置10aを用いてウエハ18上に酸化アルミニウム膜を形成する技術について説明する。実施例1では、ウエハ18として、シリコン単結晶により構成されたウエハを用いる。溶液33aとして、水(より詳細には、純水)を用いる。溶液43aとして、アルミニウムアセチルアセトナート水溶液を用いる。搬送ガス35gとして、酸素ガスを用いる。希釈ガス36gは使用しない。搬送ガス45gと希釈ガス46gとして、窒素ガスを用いる。
実施例2として、第2実施形態のウエハ処理装置10bを用いてウエハ18上に酸化ガリウム膜と酸化アルミニウム膜を形成する技術について説明する。実施例2では、ウエハ18として、サファイアの単結晶により構成されたウエハを用いる。溶液33aとして、ガリウムアセチルアセトナート水溶液を用いる。溶液43aとして、アルミニウムアセチルアセトナート水溶液を用いる。搬送ガス35gとして窒素を用いる。搬送ガス45gとして窒素を用いる。ガス36xgとして酸素を用いる。
実施例3として、第3実施形態のウエハ処理装置10cを用いてウエハ18上に酸化ガリウム膜を形成する技術について説明する。実施例3では、ウエハ18として、酸化ガリウムの単結晶により構成されたウエハを用いる。溶液33aとして、塩酸、硫酸、硝酸等の酸を用いる。溶液43aとして、塩化ガリウム水溶液を用いる。搬送ガス35g及びガス36xg-1として窒素を用いる。搬送ガス45g及びガス36xg-2として酸素を用いる。
ガスのみが流れるガス供給管(例えば、ガス供給管36x)とミストが流れるミスト供給管(例えば、共通ミスト供給管38)とが接続されている接続箇所において、これらの接続角度が適切でないと、接続箇所においてミストの流れが乱れる。その結果、ミストが管の内壁に付着し、炉12に供給されるミストの量が減少する。
Claims (15)
- ウエハの表面にミストを供給して前記ウエハを処理するウエハ処理装置であって、
内部に前記ウエハが配置される炉と、
前記炉内にガスを流すガス供給装置と、
前記炉内に前記ミストを供給するミスト供給装置と、
制御装置、
を有し、
前記制御装置が、前記ガス供給装置によって前記炉内に前記ガスを流すとともに前記ミスト供給装置によって前記炉内に前記ミストを供給する処理工程を実施し、
前記制御装置が、前記処理工程の終了時に、前記ガス供給装置が前記炉内に前記ガスを流している状態で、前記ミスト供給装置から前記炉内への前記ミストの供給を停止する、
ウエハ処理装置。 - 前記ミスト供給装置が、第1ミスト供給装置であり、
前記ミストが、第1ミストであり、
前記処理工程が、第1処理工程であり、
前記ウエハ処理装置が、前記炉内に第2ミストを供給する第2ミスト供給装置をさらに有し、
前記制御装置が、前記第1処理工程の後に第2処理工程を実施し、
前記第2処理工程では、前記制御装置が、前記ガス供給装置によって前記炉内に前記ガスを流すとともに前記第2ミスト供給装置によって前記炉内に前記第2ミストを供給し、
前記制御装置が、前記第2処理工程の開始時に、前記ガス供給装置が前記炉内に前記ガスを流している状態で、前記第2ミスト供給装置から前記炉内への前記第2ミストの供給を開始する、
請求項1のウエハ処理装置。 - 前記制御装置が、前記第1処理工程の終了前から前記第2処理工程の開始後まで前記ガス供給装置が前記炉内に前記ガスを流している状態を維持する、請求項2のウエハ処理装置。
- 前記第1処理工程において前記ガス供給装置が前記炉内に流す前記ガスと前記第2処理工程において前記ガス供給装置が前記炉内に流す前記ガスとが共通のガスであり、
前記制御装置が、前記第1処理工程から前記第2処理工程まで前記ガス供給装置が前記炉内に前記共通のガスを流している状態を維持する、請求項3のウエハ処理装置。 - 前記ガス供給装置が、
前記炉内に第1ガスを流す第1ガス供給装置と、
前記炉内に第2ガスを流す第2ガス供給装置、
を有し、
前記第1処理工程では、前記制御装置が、前記第1ガス供給装置によって前記炉内に前記第1ガスを流し、
前記第2処理工程では、前記制御装置が、前記第2ガス供給装置によって前記炉内に前記第2ガスを流し、
前記第1処理工程から前記第2処理工程に移行するときに、前記制御装置が、前記第1ガス供給装置から前記炉内への前記第1ガスの供給を停止する前に前記第2ガス供給装置から前記炉内への前記第2ガスの供給を開始し、前記第2ガス供給装置から前記炉内への前記第2ガスの供給を開始した後に前記第1ガス供給装置から前記炉内への前記第1ガスの供給を停止するガス切り換え処理を実行する、請求項3のウエハ処理装置。 - 前記制御装置が、前記第1ミスト供給装置から前記炉内への前記第1ミストの供給量を減少させた後に、前記ガス切り換え処理を実行する、請求項5のウエハ処理装置。
- 前記制御装置が、前記第2ミスト供給装置から前記炉内への前記第2ミストの供給量を増加させる前に、前記ガス切り換え処理を実行する、請求項5または6のウエハ処理装置。
- 前記制御装置が、前記第1ミスト供給装置から前記炉内への前記第1ミストの供給量を減少させる前に、前記ガス切り換え処理を実行する、請求項5のウエハ処理装置。
- 前記制御装置が、前記第2ミスト供給装置から前記炉内への前記第2ミストの供給量を増加させた後に、前記ガス切り換え処理を実行する、請求項5のウエハ処理装置。
- 前記第1処理工程から前記第2処理工程に移行するときに、前記制御装置が、前記第1ミスト供給装置から前記炉内への前記第1ミストの供給を停止した後に、前記第2ミスト供給装置から前記炉内への前記第2ミストの供給を開始する、請求項2~9のいずれか一項のウエハ処理装置。
- 前記第1処理工程から前記第2処理工程に移行するときに、前記制御装置が、前記第1ミスト供給装置から前記炉内への前記第1ミストの供給を停止する前に前記第2ミスト供給装置から前記炉内への前記第2ミストの供給を開始し、前記第2ミスト供給装置から前記炉内への前記第2ミストの供給を開始した後に前記第1ミスト供給装置から前記炉内への前記第1ミストの供給を停止する、請求項2~10のいずれか一項のウエハ処理装置。
- 前記第1処理工程から前記第2処理工程に移行するときに、前記制御装置が、前記第1ミストの供給量を、第1の値から第2の値に低下させて前記第2の値に維持した後に前記第1ミストの供給を停止し、
前記第1処理工程から前記第2処理工程に移行するときに、前記制御装置が、前記第2ミストの供給を開始した後に、前記第2ミストの供給量を、第3の値に維持した後に第4の値に増加させ、
前記第1ミストの供給量を第2の値に維持する期間と前記第2ミストの供給量を前記第3の値に維持する期間が重複している、請求項11のウエハ処理装置。 - 前記第1処理工程が、前記ウエハをエッチングする工程、前記ウエハ上に膜を成長させる工程、または、前記ウエハを改質する工程であり、
前記第2処理工程が、前記ウエハをエッチングする工程、前記ウエハ上に膜を成長させる工程、または、前記ウエハを改質する工程である、
請求項2~12のいずれか一項のウエハ処理装置。 - 前記炉内のガスが流れる方向に対して前記ウエハの表面が傾斜している請求項1~13のいずれか一項のウエハ処理装置。
- ウエハの表面にミストを供給して前記ウエハを処理するウエハ処理方法であって、
炉内に前記ウエハを配置した状態で前記炉内にガスを流すとともに前記炉内にミストを供給する処理工程、を有し、
前記処理工程の終了時に、前記炉内に前記ガスを流している状態で前記炉内への前記ミストの供給を停止する、
ウエハ処理方法。
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