JPS63312644A - 基板清浄化法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ｆ楽土の利用分野 本発明は、半導体などの結晶膜、非結晶膜などが形成さ
れる基板を、結晶膜、非結晶膜などを形成するのに先立
ち清浄化する基板清浄化法に関する。

従来の技術 従来、例えば３ｉでなる単結晶基板の表面上に、例えば
３ｉでなる単結晶膜をエピタキシャル成長法によって形
成する工程をとって、種々の半導体ＩＡＷ１を製造する
ことが行なわれている。

この場合、単結晶基板の表面に、汚染物が付着していた
り、欠陥を有していたりすれば、単結晶膜を、格子欠陥
などの欠陥を有しないものとして、良好に形成すること
ができない。

このため、従来、基板が単結晶８１基板でなるものとし
た場合、次の基板清浄化法が提案されている。

（１）単結晶Ｓｉ基板の表面を、Ａｒなどの不活性ガス
のイオンビームによってスパッタリングし、次に、単結
晶Ｓｉ基板を、８００℃以上の比較的高い温度で焼鈍す
る。

（２）単結晶３ｉ基板を、１Ｏ−８Ｔｏｒｒ以下の高真
空中で、１０００℃以上のきわめて高い温度で焼鈍する
。

（３）単結晶Ｓｉ基板を、酸を用いて洗浄し、これによ
り、単結晶３ｉ基板の表面に、数１０人のような比較的
薄い３ｉの酸化物層（ＳｉＯ２層）を形成し、次に、単
結晶Ｓｉｌ板を、高真空中で、７００℃以上の温度で加
熱しながら、単結晶Ｓ　＋　’！板を、Ｇａ、３ｉなど
の分子線で照射し、単結晶Ｓｉ基板の表面上に形成され
ている酸化物層を除去する。

（４）水素をプラズマ化し、そのプラズマ中のイオン化
粒子を、それに運動エネルギを与えることなしに、単結
晶３ｉ基板に照射させる。

発明が解決しようとする間　、。

しかしながら、従来の上述した（１）の基板清浄化法の
場合、単結晶８１塁板の表面を、原子的な清浄性及び結
晶性を有する超人面構造に清浄化することができるとし
ても、単結晶３ｉ基板を、８００℃以上の高い温度に加
熱する必要りりあるとともに、単結晶３ｉ基板が、不活
性ガスのイオンビームによって、表面の損傷を受けたも
のとして清浄化される、というおそれを有していた。

また、従来の上述した（２）の基板清浄化法の場合、上
述した（１）の基板清浄化法の場合と同様に、単結晶３
ｉ基板の表面を、原子的な清浄性及び結晶性を有する超
人面構造に清浄化することができるとしても、単結晶３
ｉ基板を、１０００℃以上のきわめて高い温度に加熱す
る必要があるという欠点を有していた。

さらに、従来の上述した（３）の基板清浄化法の場合、
上述した（１）及び（２）の基板清浄化法の場合と同様
に、単結晶３ｉ基板の表面を、原子的な清浄性及び結晶
性を有する超人面構造に清浄化することができるとして
も、単結晶３ｉ基板を、７００℃以上の高い温度に加熱
する必要があるとともに、単結晶Ｓｉ基板が、その表面
上にパターン化された３ｉの酸化物層を形成している場
合、単結晶Ｓｔ基板の表面を、パターン化された３ｉの
酸化物層に損傷を与えることなしに、そのパターン化さ
れた３ｉの酸化物層とともに清浄化することができない
、という欠点を有した。

また、従来の上述した（４）の基板清浄化法の場合、上
述した（１）〜（３）の基板清浄化法の欠点を回避する
ことができるとしても、単結晶Ｓｉ基板の清浄化を、表
面が上述した超人面構造を有するものとして得られるよ
うに行うことができない、という欠点を有していた。

。　、を解決するための手段 よって、本発明は上述した欠点のない、新規な基板清浄
化法を提案じんとするものである。

本発明による基板清浄化法によれば、水素と、清浄化せ
んとする基板上の汚染物と化学的に反応する元素を含む
反応性ガスとをプラズマ化し７、そのプラズマ中のイオ
ン化粒子を、その運動エネルギの制御の下に、基板に照
射させ、よって、基板を清浄化させる。

この場合、反応性ガスとしてはシリコン、ゲルマニウム
の水素化合物、例えばＳ　＋　８４、Ｓｉ　　Ｈ、Ｇｅ
ｔ−１４でなるのを可とする。

また、イオン化粒子の運紡エネル：１：を３００ｅＶ以
下に制御するのを可とする。

飢匪二ｌ工 本発明による基板清浄化法によれば、基板が、その表面
上に汚染物を有している場合、水素のプラズマのイオン
化粒子が、汚染物と反応し、その汚染物を、分圧の高い
気体化合物にＲ元ｕ′るとともに、反応性ガスの汚染物
と化学的に反応づる元素プラズマのイオン化粒子ら、汚
染物と反応し、汚染物を、分圧の高い気体化合物に還元
し、汚染物を基板の表面上から化学的に除去する作用を
行うとともに、水素及び反応性ガスのプラズマ化のイオ
ン化粒子が、その制御された運動エネルギを有づること
によるスパッタリング作用を、汚染物に与え、汚染物を
基板の表面上から物理的に除去する作用を行うことによ
って、基板を清浄化する。

このように本発明による基板清浄化法によれば、基板が
その表面上に汚染物を有している場合、その汚染物を基
板の表面上から化学的に除去する作用を行うとともに物
理的にも除去する作用を行うことによって、基板を清浄
化するので、その清浄化を、表面が前述した超人面構造
を有するものとして得られるように、効果的に行うこと
ができる。このことは、汚染物を基板の表面上から化学
的に除去する作用が、水素のプラズマのイオン化粒子ば
かりでなく、反応性ガスの汚染物と化学的に反応する元
素のプラズマのイオン化粒子によっても行われるので、
なおさらである。

また、このように、清浄化を効果的に行うことができる
ので、その清浄化を、基板に、従来の上述した（１）〜
（３）の基板清浄化法の場合のように高い温度を与える
必要なしに行うことができ、従って、基板を、従来の上
述した（１）〜（３）の基板清浄化法の場合のように高
い温度に加熱する必要がない。このことは、上述したよ
うに、汚染物を基板の表面上から化学的に除去する作用
が、水素のプラズマのイオン化粒子ばかりでなく、反応
性ガスの汚染物と化学的に反応する元素のプラズマのイ
オン化粒子によっても行われるので、なおさらである。

また、基板が、その表面上にパターン化された酸化物層
を形成している場合でも、基板を照射する水素及び反応
性ガスのプラズマのイオン化粒子の運動エネルギを３０
０ｅＶ以上の比較的低い適当な値に選定することによっ
て、基板の表面を、パターン化された酸化物層に損傷を
与えることなしに、そのパターン化された酸化物層とと
もに、清浄化することができる。

実施例１ 次に、第１図を伴って本発明による基板清浄化法の第１
の実施例を述べよう。

￥３電性を有するプラズマ生成用容器２と、排気手段（
図示せず）に連絡している排気管３とを連通させ、且つ
内部に試料台４をプラズマ生成用容器２と対向するよう
に配置している導電性を有する真空容器１を予め用意す
る。

この場合、プラズマ生成用容器２は、絶縁リング５によ
って、真空容器１から、電気的に絶縁され、また、真空
容器１側において、導電性メツシュ、導電性金属格子な
どでなるプラズマ引出口６を形成しているマイクロ波反
射体７を設け、さらに、マイクロ波反射体７側とは反対
側において、水素ガス源及び反応性ガス源としてのＳｉ
Ｈ４ガス源（いずれも図示せず）に連結されたガス導入
管８を連結し、且つマイクロ波源（図示せず）に連結さ
れたマイクロ波導波管９を、マイクロ波通過窓１０を介
して連結し、また、周りに、電磁コイル１１を配置して
いる。

また、真空容器１は、その内部に、プラズマ生成用容器
２側から、試料台４側に向って延長しているプラズマ輸
送管１２を設けている。さらに、試料台４は、ヒータ１
３を内装している。

しかして、真空容器１内の試料台４上に、単結晶３ｉで
なる基板２０を設置し、その基板２Ｏを、試料台４に内
装されているヒータ１３によって、６５０℃以下の温度
に加熱した状態にし、また、真空容器１内を、排気管３
を介して、それが連結されている排気手段（図示せず）
を用いて、プラズマ生成用容器２内とともに、排気し、
爾後、その排気状態を、真空容器１内がプラズマ生成用
容器２内とともに１０　’Ｔｏｒｒの真空疫を保つよう
に継続させておく。

また、このような状態で、プラズマ生成用容器２内に、
ガス導入管８を介して、それが連結されている水素ガス
源及び５ｉｎ４ガス源（いずれも図示せず）から、水素
ガス（Ｈ２）とＳｉＨ４ガスとの、Ｓ＋Ｈ４がＨ２に対
して３〜５容吊％以上の割合を有する混合ガスを導入さ
せ、また、マイクロ波導波管９及びマイクロ波通過窓１
０を介して、マイクロ波導波管９が連結しているマイク
ロ波源（図示ピず）から、例えば、２．４５ＭＨ２の周
波数を有するマイクロ波Ｍ８導入させ、さらに、ｍｌコ
イル１１に直流通電させて、その直流磁場をプラズマ生
成用容器２内に導入されたマイクロ波Ｍに、その電界に
対して直角に作用させ、プラズマ生成用容器２内で、電
子サイクロトロン共鳴を生ぜしめ、よって、プラズマ生
成用容器２内において、それに導入された水素ガス（ト
１２）及びＳｉＨ４ガスの混合ガスをプラズマ化させ、
また、そのプラズマＰを、電磁コイル１１のｌａ場によ
って、マイクロ波反射体７に形成されているプラズマ引
出口６を通じて、真空容器１内に、試料台４上の基板２
０側に向けて、プラズマ流Ｐ′として導出させ、そのプ
ラズマ流Ｐ′を、真空容器１の排気が継続していること
と、プラズマ生成用容器２と基板２０との間に、３００
ｖ以下の電圧を有するイオン運動エネルギ制御用電源２
１を接続することとによって、プラズマ輸送管１２内を
通って、基板２０に、効果的に、向わせ、その基板２０
に、プラズマ流Ｐ′における水素及びＳｉＨ４の混合ガ
スのプラズマのイオン化粒子Ｑを照射させる。

しかるときは、基板２０が、その表面上にＳ＋０２のよ
うなシリコン酸化物でなる汚染物を有する場合、水素及
びＳ　ｉ　Ｈ４の混合ガスのプラズマにおける水素のプ
ラズマのイオン化粒子Ｑが、汚染物と反応し、その汚染
物を例えばＳｉＱとＨ２０のような分圧の高い気体化合
物に還元するとともに、混合ガスのプラズマにおける、
ＳｉＨのプラズマ（Ｓ　ｔ　Ｈ４が分解してプラズマ化
している）も汚染物と反応し、その汚染物を同様に、分
圧の高い気体化合物に還元し、汚染物を基板２０の表面
から化学的に除去する作用を行うとともに、イオン化粒
子Ｑが、電源２２の電圧によって制御された運動エネル
ギを有することによるスパッタリング作用を、汚染物に
与え、汚染物を基板２０の表面上から物理的に除去する
作用を行い、よって、基板２０の表面が清浄化された。

この清浄化された基板２０の表面は、その反射高速電子
線回折像から、第２図に示すように、３ｉの主回折点（
ラウェスポット）の間に表面構造を反映している微細な
回折点（微細ラウェスポット）が各主回折点（ラウェス
ポット）上に６個ずつ存在し、これらラウェリングが、
０次及び１次ラウェリングの間に、６環存在し、いわゆ
る７×７超表面構造を早していた。なお、この結果は、
混合ガスのＳ　ｉ　Ｈ４が、１」２に対して約５容量％
を有し、基板２０の温度が６５０℃、イオン化粒子Ｑの
運動エネルギが１００ｅｖである場合に得られたもので
ある。

なお、本実施例１の場合、水素及びＳｉＨ４の混合ガス
を、マイクロ波の電子サイクロトロン共鳴によりプラズ
マ化しているので、そのプラズマ化が、上述したように
、プラズマ生成用容器２内の真空度が１０−５Ｔｏｒｒ
のように低くても効果的に行われるので、基板２０の清
浄化を効果的に行うことができる。そのことは、プラズ
マ生成用容器２に、マイクロ波反射体７を設けているの
で、マイクロ波が、その電子サイクロトロン共鳴に有効
に利用されるので、なおさらである。

また、本実施例１の場合、基板２０を照射する水素及び
ＳｉＨ４の混合ガスのプラズマ中のイオン化粒子Ｑの運
動エネルギが３００８Ｖ以下に制御されているので、基
板２０が６５０℃以下の温度であっても、基板２０の清
浄化を効果的に行うことができるとともに、基板２０に
対するイオン化粒子Ｑの照射を長時間行っても、イオン
化粒子Ｑの運動エネルギが３００ｅＶ以下と低いので、
基板２０の表面が、イオン化粒子Ｑによって損傷を与え
られない。なお、イオン化粒子Ｑが、水素及び５ｉｔ−
１４の混合ガスのプラズマのイオン化粒子であるのに代
え、水素ガスのみのプラズマのイオン化粒子である場合
、同じ清浄化を行うのに、基板２０をイオン化粒子Ｑが
混合ガスのプラズマのイオン化粒子の場合に比し、高く
する必要があった。

実施例２ 次に、本発明による基板清浄化法の第２の実施例を述べ
よう。

本発明による基板清浄化法の第２の実施例においては、
基板２０が、その表面上に、所望のパターンにパターン
化されたＳ　＋　０２でなる酸化物層を形成しているこ
とを除いて、第１の実施例の場合と同様とした。

しかるときは、図示詳細説明は省略するが、パターン化
された酸化物層にも、実質的に損傷を与えることなしに
、パターン化された酸化物層の表面を含めて、基板２０
を、実施例１の場合と同様に、清浄化することができた
。

なお、上述においては、水素と反応性ガス（ＳｉＨ４）
との混合ガスをプラズマ生成用容器２内に導入し、その
混合ガスをプラズマ生成用容器２内でプラズマ化した場
合につき述べたが、プラズマ生成用容器２内には水素ガ
スのみを導入させ、その水素ガスをプラズマ生成用容器
２内でプラズマ化し、一方、反応性ガス（ＳｉＨ４）を
、第１図に示すようにガス導入管２２を介して、容器１
内に、そのプラズマ生成用容器２側から導入して、その
反応性ガス（Ｓｉ１−１４）をプラズマ化させ、結局、
水素と反応性ガス（ＳｉＨ４）とのプラズマのイオン化
粒子を基板に照射させるようにして、上述したと同様の
作用効果を得ることもできる。

また、上述においては、基板がＳｉの単結晶基板であり
、また反応性ガスがｓｒト＋４である場合につき述べた
が、基板が、Ｇｅや、サフアイヤや、ＧａＡＳ、ｌｎＰ
などの化合物半導体などの単結晶基板はもちろん、溶融
石英や、ガラスなどの非結晶基板である場合でも、また
、反応性ガスが、Ｓ　ｉ　２　Ｈ６、ＧｅＨ４である場
合でも、本発明を適用して、上述したと同様の優れた作
用・効果を得ることができる。

なお、この場合、基板が３ｉでなる場合、汚染物がＳｉ
の酸化物でなる場合が多いので反応性ガスとして上述し
た実施例の場合のようにＳｉＨ４を用いるのを可とする
が、気相分解し易いＳ　Ｉ　２８６を用いるのも可であ
る。また、ＧａＡＳ、サフアイヤでなる基板上、非晶質
基板上などに清浄化して後Ｓｉ膜を形成する場合、基板
上にＳｉが付着しても実質的に支障にならないことから
、反応性ガスとして、５ｉｌ−１４、Ｓｉ２Ｈ６を用い
るのを可とする。さらに、基板がＧｅでなる場合、反応
性ガスとしてＧｅＨ４を用いるのを可とする。また、３
ｉでなる駐−板上に清浄化して後Ｇｅ膜を形成する場合
、基板上にＧｅが付着しても実質的に支障がないことか
ら、反応性ガスとしてＧｅＨ４を用いるのを可とする。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による基板清浄化法の実施例を、それ
に用いる基板清浄装置とともに示す路線図である。 第２図は、本発明による基板清浄化法の第１の実施例に
よって、基板の表面が清浄化されていることを示す、基
板の表面の電子線回折像を示す図面に代えた写真である
。 １・・・・・・・・・真空容器 ２・・・・・・・・・プラズマ生成用容器３・・・・・
・・・・排気管 ４・・・・・・・・・試料台 ５・・・・・・・・・絶縁リング ６・・・・・・・・・プラズマ引出ロ ア・・・・・・・・・マイクロ波反射体８．２２ ・・・・・・・・・ガス導入管 ９・・・・・・・・・マイクロ波導波管１０・・・・・
・・・・マイクロ波通過窓１１・・・・・・・・・電磁
コイル １２・・・・・・・・・プラズマ輸送管１３・・・・・
・・・・ヒータ ２０・・・・・・・・・基板 ２１・・・・・・・・・イオン運動エネルギ制御用電源
出願人　　日本電信電話株式会社 代理人　　弁理士　１）中　正　治 特許庁長官　小　川　邦　夫　殿 １．事ｆｔの表示　　特願昭６２−１４８６３２号２、
発明の名称　　基板清浄化法 こ３．補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　東京都千代田区内幸町１丁目１番６号名　称　
（４２２）日本電信電話株式会社代表者　真　　藤　　
　恒 ４６代理人 住　所　〒１０２東京都千代１−Ｅ１区麹町５丁目７番
地　秀和紀尾井町ＴＢＲ８２０号 電話０３−２３０−４６４／１ 氏　　名　　（６４４５）　　弁理士　　１）　中　　
正　　冶　　　　°′５、補正命令の日付　昭和６２年
８月２５日（発送口）６、補正により増加する発明の数
　　なし７、補Ｗの対蒙　　明細書の発明の詳細な説明
及８、補正の内容 （１）明細書中、第８頁１６行及び第１５頁１６行に「
第１図」とあるのを「図」と訂正する。 （２）仝、図面の簡単な説明を下記のとおり訂正する。 「図は、本発明による基板清浄化法の実施Ｖ１１を、そ
れに用いる基板清浄装置とともに示す路線図である。」 （３）図面中、第２図を削除し、これに応じ、「第１図
」の表示を削除する。 以　　上 手続　ネ市　正　書 １．事イ１の表示　　特願昭６２−１４８６３２弓２、
発明の名称　　基板清浄化法 ３、補正をする者 事ｒ＋、との関係　特許出願人 住　所　東京都千代田区内幸町１丁目１番６号名　称　
（４２２）日本電信電話株式会社代表者　真　　藤　　
　恒 ４、代理人 住　所　〒１０２東京都千代田区麹町５丁目７番地　秀
和紀尾井町ＴＢＲ８２０？′ｉ電話０３−２３０−４６
４４ 氏　　名　　（６４４５）　　弁理ｔ　　１）　中　　
正　　治　　″。 ５、補正命令の日付゛自発補正 明　細　宙（全文訂正）− １、発明の名称　　　基板清浄化法 ２、特許請求の範囲 １、水素と、清浄化せんとするｌ５板上の汚染物と化学
的に反応づる元素を含む反応性ガスとをプラズマ化し、
そのプラズマ中のイオン化粒子を、その運Ｏ」エネルギ
の制御の下に、基板に照射させ、よって、基板を清浄化
させることを特徴とツる基板清浄化法。 ２、特許請求の範囲第１項記載の基板清浄化法において
、 上記反応性ガスが水系化合物であることを特徴とする基
板清浄化法。 ３、特許請求の範囲第１項記載の１３板清浄化法におい
て、 上記イオン化粒子の運動エネルギを、３００ｅＶ以下に
ａＩＩＪ　１１ｔすることを特徴とする基板清浄化法。 ３、発明の詳細な説明 り見上二旦」１１ 本発明は、半導体などの結晶膜、非結晶膜４ｆどが形成
される基板を、結晶膜、非結晶膜などを形成ツるのに先
立ち清浄化する基板清浄化法にｒ！Ｊする。 従来の技術 従来、例えばＳｉでなる単結晶基板の表面上に、例えば
３ｉでなる単結晶膜をエピタキシャル成長法によって形
成する工程をとって、種々の半導体装置を製造すること
が行なわれている。 この場合、単結晶１（板の表面に、汚染物が付？マして
いたり、欠陥を有していたりすれば、単結晶１１２を、
格子欠陥などの欠陥を有しないものとして、良好に形成
することができない。 このため、従来、基板が単結晶Ｓ　ｉ　’！板でなるｂ
のとした場合、次の基板清浄化法が提案されている。 （１）単結晶３　ｉ　３１板の表面を、Δｒなどの不活
性ガスのイオンビームによってスパッタリングし、次に
、単結晶８１Ｍ板を、８００°ＣＬｉ　Ｌの比較的高い
温度で焼鈍する。 （２）単結晶Ｓｉ基板を、１Ｏ−８Ｔｏｒｒ以下の高真
空中で、１０００℃以上のきわめて高い温度で焼鈍する
。 （３）単結晶３ｉ基板を、酸を用いて洗浄し、これによ
り、単結晶Ｓｉ基板の表面に、数１０へのような比較的
薄いＳｉの酸化物層（８１０２層）を形成し、次に、単
結晶Ｓｉ基板を、高真空中で、７００℃以上の温度で加
熱しながら、単結晶Ｓｉ基板を、Ｇａ、３ｉなどの分子
線で照射し、単結晶Ｓｉ基板の表面上に形成されている
酸化物層を除去する。 （４）水素をプラズマ化し、そのプラズマ中のイオン化
粒子を、イれに運動エネルギを与えることなしに、単結
晶８１基板に照射させる。 発明が解決しようとする間　貞 しかしながら、従来の、Ｆ述した（１）のり板清浄化法
の場合、単結晶３ｉ基板の表面を、原子的な清浄性及び
結晶性を有する超人面構造に清浄化することができると
しても、単結晶Ｓｉ基板を、８００℃以−Ｖの高い温度
に加熱する必要があるとともに、甲ｖ１晶Ｓｉ基板が、
不活性ガスのイオンビームににつて、表面の損傷を受け
たものとして清浄化される、というおそれを有していた
。 また、従来の上述した（２）の基板清浄化法の場合、上
述した（１）の基板清浄化法の場合と同様に、単結晶Ｓ
ｉ基板の表面を、原子的な清浄性及び結晶性を有する足
表面構造に清浄化することができるとしても、単結晶Ｓ
ｉ基板を、１０００℃以上のきわめて高い温直に加熱す
る必要があるという欠点を有していた。 さらに、従来の上述した（３）のり板清浄化法の場合、
上述した（１）及び（２）の基板清浄化法の場合と同様
に、単結晶Ｓｉ基板の表面を、原子的な清浄性及び結晶
性を有する足表面構造に清浄化することができるとして
も、単結晶５ｉＥＳ板を、７００’Ｃ以上の高い温度に
加熱する必要があるとともに、単結晶３ｉ基板が、その
表面上にパターン化されたＳｌの酸化物層を形成してい
る場合、単結晶Ｓｉ基板の表面を、パターン化された３
ｉの酸化物層に損傷を与えることなしに、そのパターン
化された３ｉの酸化物層とともに清浄化することができ
ない、という欠点を有した。 また、従来の上述した（４）の基板清浄化法の場合、上
述した（１）〜（３）の基板清浄化法の欠点を回避する
ことができるとしても、単結晶Ｓｉ基板の清浄化を、表
面が上述した足表面構造を有するものとして得られるよ
うに行うことができない、という欠点を有していた。 」■ＸｔＳ火工渣Ｊ」υ欠丑ユ よって、本発明は上述した欠点のない、新規な基板清浄
化法を提案ぜんとするものである。 本発明による基板清浄化法によれば、水素と、清浄化せ
んとする基板上の汚染物と化学的に反応する元素を含む
反応性ガスとをプラズマ化し、そのプラズマ中のイオン
化粒子を、その運動エネルギの制御の下に、基板に照射
させ、よって、基板を清浄化させる。 この場合、反応性ガスとしてはシリコン、ゲルマニウム
の水素化合物、例えばｓ＋ト＋４、ｓｉ２　Ｈ６、Ｇｅ
Ｈ４でなるのを可とする。 また、イオン化粒子の運動エネルギを３００ｅＶ以下に
！１１ｗ１するのを可とする。 作用・効果 本発明による基板清浄化法によれば、基板が、その表面
上に汚染物を有している場合、水素のプラズマのイオン
化粒子が、汚染物と反応し、その汚染物を、分圧の高い
気体化合物に還元するとともに、反応性ガスの汚染物と
化学的に反応する元素プラズマのイオン化粒子も、汚染
物と反応し、汚染物を、分圧の＾い気体化合物に還元し
、汚染物を基板の表面上から化学的に除去する作用を行
うとともに、水素及び反応性ガスのプラズマ化のイオン
化粒子が、その制御された運動エネルギを有することに
よるスパッタリング作用を、汚染物に与え、汚染物を基
板の表面上から物理的に除去する作用を行うことによっ
て、基板を清浄化する。 このように本発明による基板清浄化法によれば、基板が
その表面上に汚染物を有している場合、その汚染物を基
板の表面上から化学的に除去する作用を行うとともに物
理的にも除去する作用を行うことによって、基板を清浄
化するので、その清浄化を、表面が前述した足表面構造
を有するものとして得られるように、効果的に行うこと
ができる。このことは、汚染物を基板の表面上から化学
的に除去する作用が、水素のプラズマのイオン化粒子ば
かりでなく、反応性ガスの汚染物と化学的に反応する元
素のプラズマのイオン化粒子によっても行われるので、
なおさらである。 また、このように、清浄化を効果的に行うことができる
ので、その清浄化を、基板に、従来の上述した（１）〜
（３）の基板清浄化法の場合のように高い温度を与える
必要なしに行うことができ、従って、基板を、従来の上
述した（１）〜（３）の基板清浄化法の場合のように高
い濡麿に加熱する必要がない。このことは、上述したよ
うに、汚染物を基板の表面上から化学的に除去する作用
が、水素のプラズマのイオン化粒子ばかりでなく、反応
性ガスの汚染物と化学的に反応する元素のプラズマのイ
オン化粒子によっても行われるので、なおさらである。 また、基板が、その表面上にパターン化された酸化物層
を形成している場合でも、基板を照射する水素及び反応
性ガスのプラズマのイオン化粒子の運動エネルギを３０
０８Ｖ以下の比較的低い適当な値に選定１１”ることに
よって、基板の表面を、パターン化された酸化物層に損
傷を与えることなしに、そのパターン化された酸化物層
とともに、清浄化することができる。 １１五ユ 次に、図を伴って本発明による基板清浄化法の第１の実
施例を詠へよう。 導電性を有するプラズマ生成用言３２と、排気手段（図
示せず）に連絡している排気管３とを連通させ、且つ内
部に試料台４をプラズマ生成用容器２と対向するように
配置している導電性を有する真空容器１を予め用意する
。 この場合、プラズマ生成用容器２は、絶縁リング５によ
って、真空容器１から、電気的に絶縁され、また、真空
容器１側において、導電性メツシュ、導電性金属格子な
どでなるプラズマ引出口６を形成しているマイクロ波反
射体７を設け、さらに、マイクロ波反射体７側とは反対
側において、水素ガス源及び反応性ガス源としてのｓｔ
＋４ガス源くいずれも図示せず）に連結されたガス導入
管８を連結し、且つマイクロ波源（図示せず）に連結さ
れたマイクロ波導波管９を、マイクロ波通過窓１０を介
して連結し、また、周りに、電磁コイル１１を配置して
いる。 また、真空容器１は、その内部に、プラズマ生成用容器
２側から、試料台４側に向って延長しているプラズマ輸
送管１２を設けている。さらに、試料台４は、ヒータ１
３を内装している。 しかして、真空容器１内の試料台４上に、表面を（１１
１）面としている単結晶Ｓｉでなる基板２０を設置し、
その基板２０を、試料台４に内装されているヒータ１３
によって、６５０℃以下の温度に加熱した状態にし、ま
た、真空容器１内を、排気管３を介して、それが連結さ
れている排気手段（図示せず）を用いて、プラズマ生成
用容器２内とともに、排気し、爾後、その排気状態を、
真空容器１内がプラズマ生成用容器２内とともに１０−
５Ｔｏｒｒの真空度を保つように継続させておく。 また、このような状態で、プラズマ生成用容器２内に、
ガス導入管８を介して、それが連結されている水素ガス
源及びＳｉＨ４ガス源（いずれも図示せず）から、水素
ガス（Ｈ２）とＳｉ１」４ガスとの、ＳｉＨ４が１−１
２に対して３〜５容１％以上の割合を右する混合ガスを
導入させ、また、マイクロ波導波管９及びマイクロ波通
過窓１０を介して、マイクロ波導波管９が連結している
マイクロ波源（図示「ず）から、例えば、２．４５Ｇｌ
ｌｚの周波数を有するマイクロ波Ｍを導入させ、さらに
、電磁コイル１１に直流を通電させ、それによって得ら
れる直流磁場をプラズマ生成用容器２内に導入されたマ
イクロ波Ｍに、その電界に対して直角に作用させ、プラ
ズマ生成用容器２内で、電子サイクロトロン共鳴を生ぜ
しめ、よって、プラズマ生成用容器２内において、それ
に導入された水素ガス（１→　）及びＳｉＨ４ガスの混
合ガスをブラダ７化させ、また、そのプラズマＰを、電
磁コイル１１への直流の通電によって得られる直流磁場
によって、マイクロ波反射体７に形成されているプラズ
マ引出口６を通じて、真空容器１内に、試料台４上の基
板２０側に向けて、プラズマ流Ｐ′として導出させ、そ
のプラズマ流Ｐ′を、真空容器１の排気が継続している
ことと、プラズマ生成用容器２と基板２０との間に、イ
オン運動エネルギ制御用電源２１を接続することとによ
って、プラズマ輸送管１２内を通って、基板２０に、効
果的に、向わせ、その基板２０に、プラズマ流Ｐ′にお
ける水素及び５ＩＨ４の混合ガスのプラズマのイオン化
粒子Ｑを、３ｏｏｅｖ以下の運動ｔネルギを右するしの
として、照（ト）させる。 しかるときは、基板２０が、その表面上にＳｉＯ２のよ
うなシリコン酸化物でなる汚染物を有する場合、水素及
びＳ　ｉ　Ｈ４の混合ガスのプラズマにおける水素のプ
ラズマのイオン化粒子Ｑが、汚染物と反応し、その汚染
物を例えばＳｉＯと１１２０のような分圧の高い気体化
合物に還元するとともに、混合ガスのプラズマにおける
、Ｓ　ｉ　ｉｔ　　のプラズマ（ＳｉＨ４が分解してプ
ラズマ化している）も汚染物と反応し、イの汚染物を同
様に、分圧の高い気体化合物に還元し、汚染物を基板２
０の表面から化学的に除去する作用を行うとともに、イ
オン化粒子Ｑが、電源２２の電圧によって制御された運
動エネルギを右することによるスパッタリング作用を、
汚染物に与え、汚染物を基板２０の表面、Ｆから物理的
に除去する作用を行い、よって、基板２００表面が清浄
化された。 この清浄化された基板２０の表面は、その反射高速電子
線回折像でｉ５１！察したところ、その反射？：Ｓ速電
子電子線回折像Ｓｉの主回折点（ラウェスポット）の間
に表面＋Ｍ　ｅを反映している微細な回折貞（微細ラウ
ェスポラ１〜）を各主回折点（ラウェスポット）上に６
個ずつ存在させ、これらラウェリングを、０次及び１次
ラウェリングの間に６環存在させているものとして寄ら
れた。 このことから、清浄化された基板２０の表面が、いわゆ
る７×７超人而構造を呈していることが確認された。な
お、この結果は、混合ガスのＳ　ｉ　Ｉ−１が、Ｈ２に
対して約５容ａ％を有し、基板２０の温度が６５０℃、
イオン化粒子Ｑの運動エネルギが１００ｅＶである場合
に得られたものである。 なお、本実施例１の場合、水素及びＳｉＨ４の混合ガス
を、マイクロ波の電子サイクロトロン共鳴によりプラズ
マ化しているので、そのプラズマ化が、上述したように
、プラズマ生成用容器２内の真空度が１０　’Ｔｏｒｒ
のように低くてし効果的に行われるので、基板２０の清
浄化を効果的に行うことができる。そのことは、プラズ
マ生成用容器２に、マイクロ波反射体７を設りているの
で、マイクロ波が、その電子サイクロトロン共鳴に有効
に利用されるので、なおざらである。 また、本実施例１の場合、基板２０を照射する水素及び
ＳｉＨ４の混合ガスのプラズマ中のイオン化粒子Ｑの運
動エネルギが３００６Ｖ以下に制御されているので、基
板２０が６５０℃以下の温度であって６、基板２０の清
浄化を効果的に行うことができるとともに、ＩＪ板２０
に対するイオン化粒子Ｑの照射を長時間行ってｂ、イオ
ン化粒子Ｑの運動エネルギが３００ｅＶ以下と低いので
、基板２０の表面が、イオン化粒子ＱによってＩＱｌｔ
３を与えられない。なＪ３、イオン化粒子Ｑが、水素及
びＳ；Ｈ４の混合ガスのプラズマのイオン化粒子である
のに代え、水系ガスのみのプラズマのイオン化粒子であ
る場合、同じ清浄化を行うのに、Ｍ板２０をイオン化粒
子Ｑが混合ガスのプラズマのイオン化粒子の場合に比し
、高くする必要があった。 【急璽ユ 次に、本発明による基板清浄化法の第２の実施例を述べ
よう。 本発明による基板清浄化法の第２の実施例においては、
基板２０が、ぞの表面上に、所望のパターンにパターン
化されたＳ　＋　０２でなる酸化物層を形成しているこ
とを除いて、第１の実施例の場合と同様とした。 しかるときは、図示詳ｍ説明は？を略するが、パターン
化され°た酸化物層にも、実質的にＩｎ（具を与えるこ
となしに、パターン化された酸化物層の表面を含めて、
基板２０を、実施例１の場合と同様に、清浄化すること
ができた。 なお、上述においては、水素と反応性ガス（ＳｉＨ４）
との混合ガスをプラズマ生成用容器２内に導入し、その
混合ガスをプラズマ生成用容器２内でプラズマ化した場
合につき述べたが、プラズマ生成用容器２内には水素ガ
スのみを導入さけ、その水素ガスをプラズマ生成用容器
２内でプラズマ化し、一方、反応性ガス（ＳｉＨ４）を
、図に示すようにガス導入管２２を介して、容器１内に
、そのプラズマ生成用容器２側から導入して、その反応
性ガス（Ｓｌｌ」４）をプラズマ化させ、結局、水素と
反応性ガス（Ｓ　ｉ　Ｌ１４）とのプラズマのイ〕ン化
粒子を阜仮に照射させるようにして、上述したと同様の
作用効果を得ることもできる。 また、上述においては、基板が８１の単結晶基板であり
、また反応性ガスがＳｉｔ」４である場合につき述べた
が、基板が、Ｇｅや、サラ１イＮ７や、ＧａＡｓ、Ｉｎ
Ｐなどの化合物半導体などの単結晶基板はｂらろん、溶
融石英や、ガラスなどの非結晶基板である場合でら、ま
た、反応性ガスが、Ｓｉ　　Ｈ、Ｇｅ１１４である場Ｇ 合でも、本発明を滋用して、上述したと同様の優れた作
用・効果を１りることができる。 なお、この場合、基板が３ｉでなる場合、汚染物が３ｉ
の酸化物でなる場合が多いので反応性ガスとして上述し
た実施例の場合のようにＳｉＨ４を用いるのを可とりる
が、気相分解し易いＳｉ２Ｈ６を用いるのも可である。 また、ＧａＡＳ、サファイＡ７でなるＬ（板上、非晶質
１５１１ｊ上などに清浄化して後３ｉ膜を形成する場合
、基板上に３ｉがイ・１石しても実質的に支障にならな
いことから、反応性ガスとして、ＳｉＨ４、Ｓ　Ｉ　２
ト１６を用いるのを可とケる。ざらに、基板がＧｅでな
る場合、反応性ガスとしてＧ　ｅ　Ｈ４を用いるのを可
とする。また、３ｉでなる基板上に清浄化して後Ｇｅ膜
を形成する場合、基板上にＧｅが何名しても実質的に支
障がないことから、反応性ガスとしてＧ　ｅ　ｌ−１４
を用いるのを可とする。 ４、図面の簡単な説明 図は、本発明による基板清浄化法の実施例を、それに用
いる基板清浄装置とともに示す路線図である。 １・・・・・・・・・真空容器 ２・・・・・・・・・プラズマ生成用容器３・・・・・
・・・・拮気管 ４・・・・・・・・・試料台 ５・・・・・・・・・絶縁リング ６・・・・・・・・・プラズマ引出ロ ア・・・・・・・・・マイク【」波反胴体８．２２ ・・・・・・・・・ガス導入管 ９・・・・・・・・・マイクロ波導波管１０・・・・・
・・・・マイク【コ波通過窓１１・・・・・・・・・電
磁コイル １２・・・・・・・・・プラズマ輸送管１３・・・・・
・・・・ヒータ ２０・・・・・・・・・基板

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、水素と、清浄化せんとする基板上の汚染物と化学的
   に反応する元素を含む反応性ガスとをプラズマ化し、そ
   のプラズマ中のイオン化粒子を、その運動エネルギの制
   御の下に、基板に照射させ、よつて、基板を清浄化させ
   ることを特徴とする基板清浄化法。 ２、特許請求の範囲第１項記載の基板清浄化法において
   、 上記反応性ガスが水素化合物であることを特徴とする基
   板清浄化法。 ３、特許請求の範囲第１項記載の基板清浄化法において
   、 上記イオン化粒子の運動エネルギを、３００ｅＶ以下に
   制御することを特徴とする基板清浄化法。