JPWO2013171988A1 - 成膜方法及び成膜装置 - Google Patents
成膜方法及び成膜装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2013171988A1 JPWO2013171988A1 JP2014515483A JP2014515483A JPWO2013171988A1 JP WO2013171988 A1 JPWO2013171988 A1 JP WO2013171988A1 JP 2014515483 A JP2014515483 A JP 2014515483A JP 2014515483 A JP2014515483 A JP 2014515483A JP WO2013171988 A1 JPWO2013171988 A1 JP WO2013171988A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- silicon substrate
- film forming
- gas
- substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/20—Deposition of semiconductor materials on a substrate, e.g. epitaxial growth solid phase epitaxy
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02518—Deposited layers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/02—Pretreatment of the material to be coated
- C23C16/0227—Pretreatment of the material to be coated by cleaning or etching
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/02—Pretreatment of the material to be coated
- C23C16/0227—Pretreatment of the material to be coated by cleaning or etching
- C23C16/0236—Pretreatment of the material to be coated by cleaning or etching by etching with a reactive gas
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/02—Pretreatment of the material to be coated
- C23C16/0227—Pretreatment of the material to be coated by cleaning or etching
- C23C16/0245—Pretreatment of the material to be coated by cleaning or etching by etching with a plasma
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
- C30B25/18—Epitaxial-layer growth characterised by the substrate
- C30B25/186—Epitaxial-layer growth characterised by the substrate being specially pre-treated by, e.g. chemical or physical means
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/02—Elements
- C30B29/06—Silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/02—Elements
- C30B29/08—Germanium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B35/00—Apparatus not otherwise provided for, specially adapted for the growth, production or after-treatment of single crystals or of a homogeneous polycrystalline material with defined structure
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02041—Cleaning
- H01L21/02043—Cleaning before device manufacture, i.e. Begin-Of-Line process
- H01L21/02046—Dry cleaning only
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02367—Substrates
- H01L21/0237—Materials
- H01L21/02373—Group 14 semiconducting materials
- H01L21/02381—Silicon, silicon germanium, germanium
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02436—Intermediate layers between substrates and deposited layers
- H01L21/02439—Materials
- H01L21/02441—Group 14 semiconducting materials
- H01L21/0245—Silicon, silicon germanium, germanium
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02518—Deposited layers
- H01L21/02521—Materials
- H01L21/02524—Group 14 semiconducting materials
- H01L21/02532—Silicon, silicon germanium, germanium
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02612—Formation types
- H01L21/02617—Deposition types
- H01L21/0262—Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02656—Special treatments
- H01L21/02658—Pretreatments
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02656—Special treatments
- H01L21/02658—Pretreatments
- H01L21/02661—In-situ cleaning
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3105—After-treatment
- H01L21/311—Etching the insulating layers by chemical or physical means
- H01L21/31105—Etching inorganic layers
- H01L21/31111—Etching inorganic layers by chemical means
- H01L21/31116—Etching inorganic layers by chemical means by dry-etching
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
- H01L21/67155—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations
- H01L21/67161—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations characterized by the layout of the process chambers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
- H01L21/67155—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations
- H01L21/6719—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations characterized by the construction of the processing chambers, e.g. modular processing chambers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
- H01L21/67155—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations
- H01L21/67207—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations comprising a chamber adapted to a particular process
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
- Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)
Abstract
Description
上記シリコン基板の表面がクリーニングされる。
クリーニングされた上記シリコン基板の表面に、シリコン及びゲルマニウムの少なくともいずれか一方を含む膜が成長させられる。
上記エッチング室は、シリコン基板の表面に形成された自然酸化膜をエッチングするための第1の反応ガスを供給する第1の供給機構を有する。
上記成膜室は、上記シリコン基板の表面をクリーニングするための第2の反応ガスを供給する第2の供給機構と、上記シリコン基板の表面にシリコン及びゲルマニウムの少なくともいずれか一方を含む原料ガスを供給する第3の供給機構と、上記シリコン基板を加熱するための加熱機構と、を有する。
上記搬送機構は、上記シリコン基板を上記エッチング室から上記成膜室へと真空搬送することが可能である。
上記シリコン基板の表面がクリーニングされる。
クリーニングされた上記シリコン基板の表面に、シリコン及びゲルマニウムの少なくともいずれか一方を含む膜が成長させられる。
また、上記自然酸化膜は、エッチング室内でエッチングされ、
上記膜は、成膜室内で成長させられてもよい。
これにより、シリコン基板を、エッチング室から成膜室へ大気に曝さずに搬送することができ、シリコン基板の表面に自然酸化膜の再付着を抑制することが可能となる。したがって、クリーニングする工程における基板表面の清浄化をより効率的に、かつ確実に行うことが可能となる。
これにより、シリコン基板を成膜室へ搬入した後にクリーニングすることができる。したがって、成膜室への搬送中あるいは搬入後に基板表面と反応した物質もクリーニングすることができ、清浄なシリコン基板の表面上に当該膜を成長させることが可能となる。
これにより、例えばC,F又はOの単体あるいは化合物等の浮遊物がシリコン基板表面と反応し、反応物が生成された場合に、これらの反応物を水素ラジカルが還元等することで、基板表面からこれらの物質を除去することが可能となる。また、水素ラジカルは活性で、通常の水素(水素イオン、水素分子)よりも還元力が強いため、通常の水素よりも低温で上記反応を行うことが可能となる。
これにより、クリーニングする工程と膜を成長させる工程とで同一のガスを用いることができ、成長する膜へのクリーニングに用いるガスによるコンタミネーションが発生しない。また、雰囲気を変えることなく連続的に行うことができるため、クリーニングする工程から膜を成長させる工程への移行時間を短くすることが可能となる。
上記シラン系ガスは、シリコンを含む膜の成膜にも用いることができるため、クリーニングする工程の時間的な条件を厳密に管理せずとも、シリコン基板表面にシリコンを含む膜を適切に成長させることが可能となる。
上記シリコン基板の表面をクリーニングする際は、上記第1の流量よりも少ない第2の流量の上記シラン系ガスを用いてもよい。
これにより、クリーニングをする工程でシリコン基板表面にシリコンを含む膜を成長させることなく、基板表面に付着した物質等を還元し、当該表面をクリーニングすることが可能となる。
上記ゲルマン系ガスは、ゲルマニウムを含む膜の成膜にも用いることができる。これにより、クリーニングする工程の時間的な条件を厳密に管理せずとも、シリコン基板表面にゲルマニウムを含む膜を適切に成長させることが可能となる。
上記温度により、シリコン基板内にドープされた不純物イオンの拡散プロファイルが変化することを防止することができる。
これにより、ケイフッ化アンモニウムを揮発させることで、自然酸化膜を除去することが可能となる。
複数のシリコン基板に対して同時に膜が成長させされてもよい。
これにより、いわゆるバッチ処理が可能となり、生産性を高めることができる。
上記エッチング室は、シリコン基板の表面に形成された自然酸化膜をエッチングするための第1の反応ガスを供給する第1の供給機構を有する。
上記成膜室は、上記シリコン基板の表面をクリーニングするための第2の反応ガスを供給する第2の供給機構と、上記シリコン基板の表面にシリコン及びゲルマニウムの少なくともいずれか一方を含む原料ガスを供給する第3の供給機構と、上記シリコン基板を加熱するための加熱機構と、を有する。
上記搬送機構は、上記シリコン基板を上記エッチング室から上記成膜室へと真空搬送することが可能である。
これにより、水素ラジカルを用いてクリーニングすることができる。水素ラジカルは通常の水素よりも還元力が強いため、通常の水素よりも低温でクリーニングを行うことが可能となる。
これにより、シラン系ガスを用いてクリーニングすることができる。シラン系ガスは、シリコンを含む膜の成膜にも用いることができるため、クリーニングする工程の時間的な条件を厳密に管理せずとも、シリコン基板表面にシリコンを含む膜を適切に成長させることが可能となる。
これにより、自然酸化膜をフッ化アンモニウムガスと反応させて、揮発性を有するケイフッ化アンモニウムに変換することができる。さらにケイフッ化アンモニウムを揮発させることで、自然酸化膜を除去することが可能となる。
上記温度により、シリコン基板内部にドープされた不純物イオンの拡散プロファイルが崩れることを防止することができる。
これにより、複数のシリコン基板に対して同時にクリーニングし、かつ、複数のシリコン基板に対して同時に膜を成長させることが可能となる。すなわち、バッチ処理が可能となり、生産性を高めることが可能となる。
[成膜装置]
図1は、本発明の一実施形態に係る成膜装置を示す概略構成図である。成膜装置1は、エッチング室10と、成膜室20と、搬送機構30と、を具備する。成膜装置1は、本実施形態において、バッチ処理方式のエピタキシャル気相成長装置として構成される。
図2は、エッチング室10の要部を示す概略構成図である。エッチング室10は、第1の反応ガスを供給する反応ガス供給機構(第1の供給機構)11と、ウェハボート(基板保持具)12と、を有する。エッチング室10は、ウェハボート12によって基板Wを保持し、基板Wの表面に形成された自然酸化膜を第1の反応ガスによりエッチングする。
成膜室20は、第2の反応ガスを供給する反応ガス供給機構(第2の供給機構)21と、膜を形成するための原料ガスを供給する原料ガス供給機構(第3の供給機構)22と、ウェハボート(基板保持具)23と、ヒータ(加熱機構)Hと、を有する。成膜室20は、ウェハボート23によって基板Wを保持し、第2の反応ガスにより基板Wの表面をクリーニングした後、エピタキシャル気相成長法により、基板Wの表面にシリコン及びゲルマニウムの少なくともいずれか一方を含む膜を成長させる。
搬送機構30は、クリーンブース31と、搬送室32とを有する。クリーンブース31は、移載ロボット34と、基板Wを収容することが可能なウェハカセット35とを有し、成膜装置1における基板Wの仕込室及び取出室としての機能を有する。搬送室32は、移載ロボット36を有し、クリーンブース31と、エッチング室10と、成膜室20との間で基板Wを搬送する。搬送機構30は、複数枚の基板Wを、クリーンブース31、エッチング室10及び成膜室20との間で真空搬送することが可能に構成される。
図3は、本実施形態に係る成膜方法を説明するフローチャートである。図4A,B,C,D,E,Fは、本実施形態に係る成膜方法の各工程における基板Wの態様を示す模式的な図である。本実施形態に係る成膜方法は、シリコン基板をエッチング室へ搬送する工程と、シリコン基板表面の自然酸化膜をエッチングする工程と、シリコン基板をエッチング室から成膜室へ真空搬送する工程と、シリコン基板の表面をクリーニングする工程と、シリコン基板の表面に膜を成長させる工程と、を有する。以下、各工程について説明する。
まず、基板Wをエッチング室10へ搬送する。具体的には以下のように行う。すなわち、基板Wを搭載したウェハカセット35をクリーンブース31に導入する。次に、ゲートバルブG3を開いて移載ロボット34を駆動し、ウェハカセット35から移載ロボット36に基板Wを移載し、基板Wを搬送室32へ搬送する(ステップST10)。そして、ゲートバルブG3を閉じて排気ポンプP3を駆動し、搬送室32を排気する。さらにゲートバルブG1を開いて、移載ロボット36により、基板Wを搬送室32からエッチング室10へ搬送する(ステップST11)。なお、エッチング室10は予め排気ポンプP1により排気されている。
本実施形態に係るエッチング工程は、基板Wの表面に形成された自然酸化膜を揮発性物質に変換する工程と、基板W上に生成された揮発性物質を分解させ、除去する工程とを含む。
NH3→NH2+H*・・・(1)
H*+NF3→NHXFY(NH4F、NH4FH、NH4FHF等)・・・(2)
生成されたフッ化アンモニウムガスが、基板Wの表面に形成された自然酸化膜に作用して、次式のように揮発性を有するケイフッ化アンモニウム((NH4)2SiF6)が生成される。
SiO2+NHXFY→(NH4)2SiF6+H2O・・・(3)
真空搬送工程では、基板Wをエッチング室10から成膜室20へ真空搬送する。具体的には、まず、ゲートバルブG1を開いて、搬送ロボット36により基板Wを搬送室32に搬送する(ステップST14)。そして、ゲートバルブG1を閉じ、移載ロボット36により基板Wを搬送し、ゲートバルブG2を開いて、基板Wを成膜室20へ搬送する(ステップST15)。その際、搬送室32は排気ポンプP3により排気される。これにより、基板Wは搬送室32内で真空搬送されるため、基板W表面における自然酸化膜の再形成が阻止される。
基板Wの表面をクリーニングする工程は、まず、成膜室20のヒータHを駆動して、シリコン基板Wを800℃以下、例えば400〜700℃に加熱する(ステップST16)。そして、水素ラジカルを含むガスを用いて基板Wの表面をクリーニングする(ステップST17)。具体的には、水素ラジカル供給部24から成膜室20に水素ラジカルを導入し、基板W表面の反応物を還元する。これにより、これらの物質が揮発等することで除去され、基板Wの表面が清浄化される。
H2→2H*・・・(4)
水素ラジカルは、通常の水素(水素分子、水素イオン)よりも活性であり、還元力が強い。これにより、800℃以下の温度で物質を還元し、除去することが可能となる。
続いて、クリーニングされた基板Wの表面に、シリコン及びゲルマニウムの少なくともいずれか一方を含む膜を成長させる(ステップST18)。本実施形態においては、シリコン単結晶膜を成長させるために、原料ガス供給機構22により原料ガスであるシランガスを導入する。原料ガスであるシランガスは熱分解され、基板Wの表面にSiの結晶が配列し、シリコン単結晶膜が成長する。なお、基板W上に膜を成長させる本工程を、以下、「成膜工程」と称する。
図5は、本発明の第2の実施形態に係る成膜装置の要部を示す概略構成図である。なお、図において上述の第1の実施形態と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。
図6は、本発明の第3の実施形態に係る成膜方法のフローチャートである。なお、上述の第1の実施形態と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略するものとする。
10・・・エッチング室
11・・・反応ガス供給機構(第1の供給機構)
12,23・・・ウェハボート(基板保持具)
13・・・フッ化窒素ガス供給部(第3の供給部)
14・・・水素ラジカル供給部(第4の供給部)
20・・・成膜室
21,25・・・反応ガス供給機構(第2の供給機構)
24・・・原料ガス供給機構(第3の供給機構)
22・・・水素ラジカル供給部(第1の供給部)
26・・・シランガス供給部(第2の供給部)
30・・・搬送機構
H・・・ヒータ(加熱機構)
NH3→NH2+H*・・・(1)
Claims (17)
- シリコン基板の表面に形成された自然酸化膜をエッチングし、
前記シリコン基板の表面をクリーニングし、
クリーニングされた前記シリコン基板の表面に、シリコン及びゲルマニウムの少なくともいずれか一方を含む膜を成長させる
成膜方法。 - 請求項1に記載の成膜方法であって、
前記シリコン基板をエッチング室から成膜室へ真空搬送する工程をさらに含み、
前記自然酸化膜をエッチングする工程は、前記自然酸化膜をエッチング室内でエッチングし、
前記膜を成長させる工程は、前記膜を成膜室内で成長させる
成膜方法。 - 請求項2に記載の成膜方法であって、
前記シリコン基板の表面をクリーニングする工程は、前記シリコン基板の表面を前記成膜室内でクリーニングする
成膜方法。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載の成膜方法であって、
前記シリコン基板の表面をクリーニングする工程は、水素ラジカルを含むガスを用いて前記シリコン基板の表面をクリーニングする
成膜方法。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載の成膜方法であって、
前記シリコン基板の表面をクリーニングする工程では、成膜ガスを用いて前記シリコン基板の表面をクリーニングする
成膜方法。 - 請求項5に記載の成膜方法であって、
前記膜を成長させる工程は、シラン系ガスを用いて前記シリコン基板の表面にシリコンを含む膜を成長させ、
前記シリコン基板の表面をクリーニングする工程は、前記シラン系ガスを用いて前記シリコン基板の表面をクリーニングする
成膜方法。 - 請求項6に記載の成膜方法であって、
前記膜を成長させる工程は、第1の流量の前記シラン系ガスを用いて前記シリコン基板の表面にシリコンを含む膜を成長させ、
前記シリコン基板の表面をクリーニングする工程は、前記第1の流量よりも少ない第2の流量の前記シラン系ガスを用いて前記シリコン基板の表面をクリーニングする
成膜方法。 - 請求項5に記載の成膜方法であって、
前記膜を成長させる工程は、ゲルマン系ガスを用いて前記シリコン基板の表面にゲルマニウムを含む膜を成長させ、
前記シリコン基板の表面をクリーニングする工程は、前記ゲルマン系ガスを用いて前記シリコン基板の表面をクリーニングする
成膜方法。 - 請求項1〜8のいずれか一項に記載の成膜方法であって、
前記シリコン基板の表面をクリーニングする工程及び前記膜を成長させる工程では、前記シリコン基板を800℃以下に加熱する
成膜方法。 - 請求項1〜9のいずれか一項に記載の成膜方法であって、
前記自然酸化膜をエッチングする工程は、前記自然酸化膜をフッ化アンモニウムガスと反応させて、揮発性を有するケイフッ化アンモニウムに変換する
成膜方法。 - 請求項1〜10のいずれか一項に記載の成膜方法であって、
前記シリコン基板の表面をクリーニングする工程は、複数のシリコン基板に対して同時に前記シリコン基板の表面をクリーニングし、
前記膜を成長させる工程は、複数のシリコン基板に対して同時に膜を成長させる
成膜方法。 - シリコン基板の表面に形成された自然酸化膜をエッチングするための第1の反応ガスを供給する第1の供給機構を有するエッチング室と、
前記シリコン基板の表面をクリーニングするための第2の反応ガスを供給する第2の供給機構と、前記シリコン基板の表面にシリコン及びゲルマニウムの少なくともいずれか一方を含む原料ガスを供給する第3の供給機構と、前記シリコン基板を加熱するための加熱機構と、を有する成膜室と、
前記シリコン基板を前記エッチング室から前記成膜室へと真空搬送することが可能な搬送機構と
を具備する成膜装置。 - 請求項12に記載の成膜装置であって、
前記第2の供給機構は、水素ラジカルを供給することが可能な第1の供給部を有する
成膜装置。 - 請求項13に記載の成膜装置であって、
前記第2の供給機構は、シラン系ガスを供給することが可能な第2の供給部を有する
成膜装置。 - 請求項12〜14のいずれか一項に記載の成膜装置であって、
前記第1の供給機構は、フッ化窒素ガスを供給することが可能な第3の供給部と、水素ラジカルを供給することが可能な第4の供給部と、を有する
成膜装置。 - 請求項12〜15のいずれか一項に記載の成膜装置であって、
前記加熱機構は、前記成膜室内を800℃以下に加熱するように構成される
成膜装置。 - 請求項12〜16のいずれか一項に記載の成膜装置であって、
前記エッチング室及び前記成膜室は、複数のシリコン基板を保持可能に構成された基板保持具をそれぞれ有する
成膜装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014515483A JP6028022B2 (ja) | 2012-05-16 | 2013-04-26 | 成膜方法 |
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2012112085 | 2012-05-16 | ||
JP2012112085 | 2012-05-16 | ||
JP2014515483A JP6028022B2 (ja) | 2012-05-16 | 2013-04-26 | 成膜方法 |
PCT/JP2013/002842 WO2013171988A1 (ja) | 2012-05-16 | 2013-04-26 | 成膜方法及び成膜装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2013171988A1 true JPWO2013171988A1 (ja) | 2016-01-12 |
JP6028022B2 JP6028022B2 (ja) | 2016-11-16 |
Family
ID=49583418
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014515483A Active JP6028022B2 (ja) | 2012-05-16 | 2013-04-26 | 成膜方法 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20140287588A1 (ja) |
JP (1) | JP6028022B2 (ja) |
KR (1) | KR101571619B1 (ja) |
TW (1) | TWI600060B (ja) |
WO (1) | WO2013171988A1 (ja) |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20140023807A (ko) * | 2012-08-17 | 2014-02-27 | 삼성전자주식회사 | 반도체 소자를 제조하는 설비 |
JP6239365B2 (ja) * | 2013-12-11 | 2017-11-29 | 東京エレクトロン株式会社 | シリコン層をエッチングする方法 |
US10217681B1 (en) * | 2014-08-06 | 2019-02-26 | American Air Liquide, Inc. | Gases for low damage selective silicon nitride etching |
TWI556285B (zh) * | 2014-08-21 | 2016-11-01 | 國立中央大學 | 在矽基板上磊晶成長鍺薄膜的方法 |
US10453925B2 (en) | 2016-01-29 | 2019-10-22 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Epitaxial growth methods and structures thereof |
WO2018084159A1 (ja) * | 2016-11-02 | 2018-05-11 | 株式会社カネカ | 太陽電池およびその製造方法、ならびに太陽電池モジュール |
JP7186954B2 (ja) * | 2017-03-31 | 2022-12-12 | 株式会社Flosfia | 処理装置および処理方法 |
JP2019192892A (ja) * | 2018-04-18 | 2019-10-31 | 東京エレクトロン株式会社 | 処理システムおよび処理方法 |
KR102474847B1 (ko) | 2018-04-25 | 2022-12-06 | 삼성전자주식회사 | 가스 인젝터 및 웨이퍼 처리 장치 |
JP7138529B2 (ja) * | 2018-09-28 | 2022-09-16 | 東京エレクトロン株式会社 | エッチング方法 |
KR102620219B1 (ko) * | 2018-11-02 | 2024-01-02 | 삼성전자주식회사 | 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 |
JP7321032B2 (ja) * | 2019-08-20 | 2023-08-04 | 東京エレクトロン株式会社 | 熱処理方法及び熱処理装置 |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH042125A (ja) * | 1990-04-19 | 1992-01-07 | Fujitsu Ltd | シリコンの表面処理方法 |
JPH0496226A (ja) * | 1990-08-03 | 1992-03-27 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
JPH04188721A (ja) * | 1990-11-22 | 1992-07-07 | Tokyo Electron Ltd | 縦型熱処理装置 |
JPH05275343A (ja) * | 1992-03-27 | 1993-10-22 | Toshiba Corp | 基板処理装置 |
JP2003133284A (ja) * | 2001-10-19 | 2003-05-09 | Ulvac Japan Ltd | バッチ式真空処理装置 |
JP2004193454A (ja) * | 2002-12-13 | 2004-07-08 | Renesas Technology Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
JP2005203404A (ja) * | 2004-01-13 | 2005-07-28 | Samsung Electronics Co Ltd | エッチング装置 |
JP2006186240A (ja) * | 2004-12-28 | 2006-07-13 | Fujitsu Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
JP2007214362A (ja) * | 2006-02-09 | 2007-08-23 | Sony Corp | 半導体装置の製造方法 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3298467B2 (ja) * | 1997-07-18 | 2002-07-02 | 信越半導体株式会社 | エピタキシャルウェーハの製造方法 |
JP2008088529A (ja) * | 2006-10-04 | 2008-04-17 | Ulvac Japan Ltd | 膜形成方法および膜形成装置 |
WO2009013034A1 (en) * | 2007-07-20 | 2009-01-29 | Interuniversitair Microelektronica Centrum (Imec) | Method for providing a crystalline germanium layer on a substrate |
US20130040438A1 (en) * | 2011-08-09 | 2013-02-14 | International Business Machines Corporation | EPITAXIAL PROCESS WITH SURFACE CLEANING FIRST USING HCl/GeH4/H2SiCl2 |
-
2013
- 2013-04-26 WO PCT/JP2013/002842 patent/WO2013171988A1/ja active Application Filing
- 2013-04-26 KR KR1020137034085A patent/KR101571619B1/ko active IP Right Grant
- 2013-04-26 US US14/347,537 patent/US20140287588A1/en not_active Abandoned
- 2013-04-26 JP JP2014515483A patent/JP6028022B2/ja active Active
- 2013-05-08 TW TW102116359A patent/TWI600060B/zh active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH042125A (ja) * | 1990-04-19 | 1992-01-07 | Fujitsu Ltd | シリコンの表面処理方法 |
JPH0496226A (ja) * | 1990-08-03 | 1992-03-27 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法 |
JPH04188721A (ja) * | 1990-11-22 | 1992-07-07 | Tokyo Electron Ltd | 縦型熱処理装置 |
JPH05275343A (ja) * | 1992-03-27 | 1993-10-22 | Toshiba Corp | 基板処理装置 |
JP2003133284A (ja) * | 2001-10-19 | 2003-05-09 | Ulvac Japan Ltd | バッチ式真空処理装置 |
JP2004193454A (ja) * | 2002-12-13 | 2004-07-08 | Renesas Technology Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
JP2005203404A (ja) * | 2004-01-13 | 2005-07-28 | Samsung Electronics Co Ltd | エッチング装置 |
JP2006186240A (ja) * | 2004-12-28 | 2006-07-13 | Fujitsu Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
JP2007214362A (ja) * | 2006-02-09 | 2007-08-23 | Sony Corp | 半導体装置の製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
TW201401339A (zh) | 2014-01-01 |
WO2013171988A1 (ja) | 2013-11-21 |
TWI600060B (zh) | 2017-09-21 |
JP6028022B2 (ja) | 2016-11-16 |
US20140287588A1 (en) | 2014-09-25 |
KR20140027412A (ko) | 2014-03-06 |
KR101571619B1 (ko) | 2015-11-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6028022B2 (ja) | 成膜方法 | |
US10837122B2 (en) | Method and apparatus for precleaning a substrate surface prior to epitaxial growth | |
TWI447251B (zh) | 膜形成方法及膜形成裝置 | |
CN101765900B (zh) | 清洁基板表面的方法和设备 | |
JP7109165B2 (ja) | エッチング方法 | |
JP2010219494A (ja) | 縦型熱処理装置及び熱処理方法 | |
KR101321424B1 (ko) | 반도체 소자의 표면 처리 및 박막 성장 방법, 그리고 이를 구현하는 표면 처리 및 박막 성장 장치 | |
TWI756425B (zh) | 蝕刻方法 | |
US7871937B2 (en) | Process and apparatus for treating wafers | |
CN109891555B (zh) | 低温外延层形成方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20160308 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160506 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20161004 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20161017 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6028022 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |