(57)【要約】【課題】シリコン基板の表面を清浄化し、当該表面に結晶性が良好な単結晶膜を成長させることが可能な成膜方法及び成膜装置を提供する。【解決手段】本発明の一形態に係る成膜方法は、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工程を含む。  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。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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２】
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３】
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４】
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５】
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６】
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７】
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８】
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９】
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１０】
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１１】
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。
【請求項１２】
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１３】
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１４】
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１５】
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１６】
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１７】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン基板上にエピタキシャル気相成長法等により膜を成長させるための成膜方法及び成膜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）、フラッシュメモリ等の半導体素子には、複数の薄膜トランジスタが形成されている。このような薄膜トランジスタは、典型的には、不純物イオンが拡散されたシリコン基板の表面に、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）又はこれらの合成物等からなるソース及びドレインが形成された構成を有する。当該ソース及びドレインは、エピタキシャル気相成長法によりシリコン基板の表面に単結晶膜を成長させることで形成することができる。【０００３】
エピタキシャル気相成長法では、シリコン基板の表面が清浄であれば、下地のシリコン結晶面に揃って結晶が配列するので、単結晶膜を得ることができる。一方で、活性なシリコン基板の表面は清浄な状態を保持することが非常に難しく、例えば、シリコン基板を大気中に曝すと、直ちにその表面に自然酸化膜が形成される。このようにシリコン基板の表面が清浄でない場合は、膜の結晶方位が一方向に揃わずに、所期の単結晶膜を形成することができなかった。【０００４】
そこで、特許文献１には、自然酸化膜を室温程度の温度で揮発性物質に変換し、さらに１００℃以上に熱して揮発性物質を分解させることで、自然酸化膜をエッチングにより除去する方法について記載されている。当該方法によれば、シリコン基板にドープされた不純物イオンの拡散を抑制しつつ、自然酸化膜を低温でエッチングすることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００８／０４４５７７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一方、真空雰囲気に維持された成膜装置内であっても、炭素（Ｃ）やフッ素（Ｆ）等の単体もしくはこれらを含む化合物が装置に付着し、また空間中に浮遊していることがある。また、自然酸化膜のエッチング処理を行った直後のシリコン基板の表面は非常に活性な状態となっている。したがって、例えば自然酸化膜のエッチング処理を行った場合でも、成膜室への搬送中あるいは搬送後にこれらの物質によりシリコン基板表面が汚染される可能性があり、所期の膜質を得られないことがあった。【０００７】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、シリコン基板の表面を清浄化し、当該表面に結晶性が良好な単結晶膜を成長させることが可能な成膜方法及び成膜装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る成膜方法は、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工程を含む。
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。【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る成膜装置は、エッチング室と、成膜室と、搬送機構と、を具備する。
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。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る成膜装置を示す概略構成図である。
【図２】本発明の第１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。
【図３】本発明の第１の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】本発明の第１の実施形態に係る成膜方法について、シリコン基板のエッチング室への搬送工程におけるシリコン基板の態様を示す模式的な図である。
【図４Ｂ】本発明の第１の実施形態に係る成膜方法について、エッチング工程における自然酸化膜の揮発性物質への変換後のシリコン基板の態様を示す模式的な図である。
【図４Ｃ】本発明の第１の実施形態に係る成膜方法について、エッチング工程後のシリコン基板の態様を示す模式的な図である。
【図４Ｄ】本発明の第１の実施形態に係る成膜方法について、真空搬送工程後のシリコン基板の態様を示す模式的な図である。
【図４Ｅ】本発明の第１の実施形態に係る成膜方法について、クリーニング工程後のシリコン基板の態様を示す模式的な図である。
【図４Ｆ】本発明の第１の実施形態に係る成膜方法について、成膜工程後のシリコン基板の態様を示す模式的な図である。
【図５】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。
【図６】本発明の第３の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。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の一実施形態に係る成膜方法は、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工程を含む。
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。
【００１２】
上記方法により、シリコン基板の表面に形成された自然酸化膜がエッチングにより除去でき、かつ、当該表面をさらにクリーニングすることができる。したがって、より確実にシリコン基板の表面を清浄化することができ、当該表面に結晶性が良好な単結晶膜を成長させることが可能となる。
【００１３】
上記成膜方法は、上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んでもよい。
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。
【００１４】
上記シリコン基板の表面は、上記成膜室内でクリーニングされてもよい。
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。
【００１５】
上記シリコン基板の表面は、水素ラジカルを含むガスを用いてクリーニングされてもよい。
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。
【００１６】
あるいは、上記シリコン基板の表面は、成膜ガスを用いてクリーニングされてもよい。
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。
【００１７】
また、シラン系ガスを用いて上記シリコン基板の表面にシリコンを含む膜を成長させる場合は、上記シラン系ガスを用いて上記シリコン基板の表面がクリーニングされてもよい。
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。
【００１８】
上記シリコン基板の表面にシリコンを含む膜を成長させる際は、第１の流量の上記シラン系ガスを用い、
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。
【００１９】
また、ゲルマン系ガスを用いて上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る場合は、上記ゲルマン系ガスを用いて上記シリコン基板の表面がクリーニングされてもよい。
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。
【００２０】
上記シリコン基板の表面をクリーニングする工程及び上記膜を成長させる工程では、上記シリコン基板が８００℃以下に加熱されてもよい。
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。
【００２１】
上記自然酸化膜をエッチングする工程では、上記自然酸化膜がフッ化アンモニウムガスと反応させられ、揮発性を有するケイフッ化アンモニウムに変換されてもよい。
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。
【００２２】
また、複数のシリコン基板に対して同時に上記シリコン基板の表面がクリーニングされ、
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。
【００２３】
本発明の一実施形態に係る成膜装置は、エッチング室と、成膜室と、搬送機構と、を具備する。
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。
【００２４】
上記構成により、エッチング室内で自然酸化膜をエッチングした後、搬送機構により真空搬送され、成膜室で基板表面のクリーニングと膜の成長とを行うことが可能となる。したがって、シリコン基板表面の自然酸化膜がエッチング室内で除去でき、かつ、成膜室内にて、膜を成長させる前にクリーニングすることができ、より確実に基板表面の清浄化を行うことができる。また、エッチング室と成膜室との間を真空搬送できるため、自然酸化膜の再付着を抑制し、クリーニングする工程をより効率的に行うことが可能となる。
【００２５】
上記第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の供給部を有してもよい。
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。
【００２６】
あるいは、上記第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の供給部を有してもよい。
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。
【００２７】
上記第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、を有してもよい。
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。
【００２８】
上記加熱機構は、上記成膜室内を８００℃以下に加熱するように構成されてもよい。
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。
【００２９】
上記エッチング室及び上記成膜室は、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してもよい。
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。
【００３０】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
【００３１】
＜第１の実施形態＞
［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。
【００３２】
成膜装置１は、本実施形態において、基板（シリコン基板）Ｗの表面にエピタキシャル気相成長法により膜を成長させる装置である。基板Ｗは、所定領域に例えばリン（Ｐ）、ボロン（Ｂ）等の不純物イオンがドープされたシリコンウェハであり、例えば径が約３００ｍｍで形成される。本実施形態においては、成膜装置１を用いて、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。当該膜は、例えば薄膜トランジスタのソース及びドレインとして用いられる。
【００３３】
図１に示すように、エッチング室１０と成膜室２０とは、搬送機構３０の搬送室３２を介して接続されている。基板Ｗは、エッチング室１０内で自然酸化膜をエッチングされた後成膜室２０に搬送される。さらに、成膜室２０内で基板Ｗの表面がクリーニングされ、エピタキシャル気相成長法により当該表面にシリコン単結晶膜が成膜される。
【００３４】
以下、各部の構成について説明する。
【００３５】
（エッチング室）
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。
【００３６】
エッチング室１０は、例えば縦型のエッチング装置として構成される。すなわち、全体として筒型であり、軸芯方向（以下、エッチング室１０の高さ方向とする）が鉛直方向と略平行に配置されている。またエッチング室１０は、ゲートバルブＧ１を介して搬送室３２と接続されている。
【００３７】
エッチング室１０は、ドライポンプ或いはターボ分子ポンプからなる排気ポンプＰ１と接続され、内部が真空排気可能に構成される。また、エッチング室１０の内部には、ランプヒータ等のヒータが配置されていてもよい（図示せず）。当該ヒータは、後述するケイフッ化アンモニウムを揮発させる程度（約１００℃）に基板Ｗを加熱するように構成される。ヒータは、ランプヒータに限られず、例えば抵抗加熱ヒータ等でもよい。またヒータは、エッチング室１０の外部に配置されてもよい。
【００３８】
ウェハボート１２は、例えば５０枚の基板Ｗを保持するように構成される。ウェハボート１２は、例えば基板Ｗの厚み方向に相互に対向するように基板Ｗを保持し、当該厚み方向がエッチング室１０の高さ方向と略平行になるように、エッチング室１０内に配置される。これにより、複数の基板Ｗに対して、同時にエッチング処理を行うことが可能となる。
【００３９】
反応ガス供給機構１１は、エッチング室１０内に、基板Ｗ上の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。本実施形態において、第１の反応ガスは、フッ化アンモニウムガスである。すなわち、フッ化アンモニウムガスが基板Ｗの表面の自然酸化膜と反応することにより、揮発性のケイフッ化アンモニウムに変換され、除去される。フッ化アンモニウムガスは、エッチング室１０内で、フッ化窒素ガスと水素ラジカルとが反応することにより生成される。
【００４０】
反応ガス供給機構１１は、フッ化窒素ガスを供給することが可能なフッ化窒素ガス供給部（第３の供給部）１３と、水素ラジカルを供給することが可能な水素ラジカル供給部（第４の供給部）１４と、を有し、エッチング室１０内にフッ化窒素ガス及び水素ラジカルを導入するように構成される。
【００４１】
水素ラジカル供給部１４は、アンモニア（ＮＨ３）を励起して水素ラジカルを発生させる。水素ラジカル供給部１４は、アンモニアガス及びそのキャリアガスである窒素（Ｎ２）ガスが供給されるガス供給源１４１と、ガス供給路１４２と、マイクロ波励起部１４３と、水素ラジカル供給路１４４と、水素ラジカル導入ヘッド１４５と、を含む。図示はしないが、ガス供給路１４２には、ガスの流量を制御するためのマスフローコントローラが配置されていてもよい。
【００４２】
マイクロ波励起部１４３は、ガス供給路１４２を介して導入されたアンモニアガスに対してマイクロ波を照射して励起させ、水素ガスをプラズマ状態とすることで水素ラジカル（Ｈ＊）を発生させる。
【００４３】
水素ラジカル供給路１４４は、エッチング室１０に連結される。すなわち、図２を参照し、水素ラジカル供給路１４４は、エッチング室１０の内壁面に高さ方向に沿って配置された水素ラジカル導入ヘッド１４５に接続されている。この水素ラジカル導入ヘッド１４５には、エッチング室１０の内方に向けて略均一な分布で複数の孔が形成されており、当該孔から水素ラジカルがエッチング室１０内に導入されるように構成される。なお、図２に示すように、マイクロ波励起部１４３及び水素ラジカル供給路１４４は、ガス供給路１４２から２本に分岐し、それぞれが水素ラジカル導入ヘッド１４５に接続されてもよい。
【００４４】
フッ化窒素ガス供給部１３は、フッ化窒素ガス供給源１３１と、フッ化窒素ガス供給路１３２と、シャワーノズル１３３と、を含む。フッ化窒素ガスとしては、例えば三フッ化窒素ガスが用いられる。また、フッ化窒素ガス供給路１３２には、ガスの流量を制御するためのマスフローコントローラ（図示せず）が配置されていてもよい。
【００４５】
図２を参照し、本実施形態においてフッ化窒素ガス供給路１３２の先端部は、エッチング室１０の天井から底部に向かって挿入されている。当該先端部は、例えばエッチング室１０の径方向に水素ラジカル導入ヘッド１４５と対向して配置される。当該先端部の側面には、複数の孔を備えたシャワーノズル１３３が形成されている。シャワーノズル１３３は、エッチング室１０の高さ方向に対して略均一な分布での複数の孔が形成されており、当該孔から三フッ化窒素ガスがエッチング室１０内に導入されるように構成される。
【００４６】
三フッ化窒素ガスおよび水素ラジカルがエッチング室１０内で混合されて反応することで、フッ化アンモニウム（ＮＨＸＦＹ）ガスが生成される。本実施形態においては、水素ラジカル導入ヘッド１４５及びシャワーノズル１３３が、エッチング室１０の高さ方向にそれぞれ略均一に分布されていることにより、複数の基板Ｗに対して均等にフッ化アンモニウムガスを作用させることが可能となる。
【００４７】
（成膜室）
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。
【００４８】
成膜室２０は、例えば縦型のエピタキシャル気相成長装置として構成される。すなわち、全体として筒型であり、軸芯方向（以下、成膜室２０の高さ方向とする）が鉛直方向と平行に配置されている。また成膜室２０は、ゲートバルブＧ２を介して搬送室３２と接続されている。また成膜室２０は、ドライポンプ或いはターボ分子ポンプからなる排気ポンプＰ２と接続され、内部が真空排気可能に構成される。
【００４９】
ヒータＨは、本実施形態において、成膜室２０の外壁を加熱するための抵抗加熱炉で構成される。すなわち、ヒータＨは、ホットウォール方式を採用している。ヒータＨは、成膜室２０内を８００℃以下、例えば４００℃〜７００℃に加熱することで、基板Ｗを加熱する。このような温度であれば、基板Ｗの表面にシリコン等を含む膜を成長させることができるとともに、基板Ｗ内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抑制することができる。
【００５０】
ウェハボート２３は、例えば２５枚の基板Ｗを保持するように構成される。ウェハボート２３は、複数の基板Ｗを、例えば基板Ｗの厚み方向に相互に対向するように保持する。これにより、複数の基板Ｗに対して、同時に処理を行うことが可能となる。
【００５１】
反応ガス供給機構２１は、基板Ｗ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。本実施形態において、第２の反応ガスは、水素ラジカルである。すなわち、水素ラジカルが基板Ｗの表面に形成されたＣ，Ｆ等との反応物等を還元することにより、あるいは、基板Ｗの表面に形成されたＣ、Ｆ等の反応物等を水素と化合させて除去することにより、基板Ｗの表面を清浄化することが可能となる。
【００５２】
反応ガス供給機構２１は、本実施形態において、水素ラジカルを供給することが可能な水素ラジカル供給部（第１の供給部）２４を有する。水素ラジカル供給部２４は、水素ガス（Ｈ２）を励起して水素ラジカルを発生させる。水素ラジカル供給部２４は、水素ガスの供給源２４１と、水素ガス供給路２４２と、マイクロ波励起部２４３と、水素ラジカル供給路２４４と、を含む。
【００５３】
マイクロ波励起部２４３は、水素ラジカル供給部１４のマイクロ波励起部１４３と同様に構成され、ガス供給路２４２を介して導入された水素ガスに対してマイクロ波を照射して励起させ、水素ガスをプラズマ状態とすることで水素ラジカルを発生させる。
【００５４】
水素ラジカル供給路２４４から成膜室２０内へ水素ラジカルを供給する方法については特に限られず、高さ方向に沿って配列された複数の基板Ｗに対して、均一に水素ラジカルを供給することができればよい。例えば、水素ラジカル供給路２４４は、先端部が成膜室２０内に挿入され、高さ方向に均一に分布するように配置された複数の噴出孔から、基板Ｗに対して水素ラジカルが供給されてもよい。あるいは、成膜室２０の内壁面に高さ方向に沿って配置された水素ラジカル導入ヘッド等に接続されていてもよい。
【００５５】
原料ガス供給機構２２は、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原料ガスを供給する。原料ガスは、本実施形態において、シラン（ＳｉＨ４）ガスである。これにより、基板Ｗの表面に、シリコンの単結晶膜を成長させることが可能となる。
【００５６】
原料ガス供給機構２２は、原料ガス源２２１と、原料ガス供給路２２２と、を有する。さらに、原料ガス供給路２２２には、ガスの流量を制御するためのマスフローコントローラ（図示せず）が配置されていてもよい。原料ガス供給路２２２の先端部は、噴出孔から基板Ｗに対してシランガスが供給される。当該噴出孔は、排気ポンプＰ２等によって形成される成膜室２０内のガスの流れを鑑み、シランガスが複数の基板Ｗに対して均一に供給することができる構成であれば特に限られない。例えば、排気ポンプＰ２が成膜室２０の上端付近に配置される場合には、下方から上方に向かうガスの流れが形成され得るため、当該噴出孔は、成膜室２０の下端部に配置され、上方に向かってガスを噴出するように構成されてもよい。
【００５７】
（搬送機構）
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。
【００５８】
クリーンブース３１は、搬送室３２とゲートバルブＧ３を介して接続されている。クリーンブース３１では、移載ロボット３４により、ウェハカセット３５から搬送室３２に配置された移載ロボット３６へ基板Ｗが移載される。
【００５９】
搬送室３２は、エッチング室１０とゲートバルブＧ１を介して接続し、成膜室２０とゲートバルブＧ２を介して接続する。搬送室３２は、ドライポンプ或いはターボ分子ポンプからなる排気ポンプＰ３が接続され、内部が真空排気可能に構成される。これにより、基板Ｗは、エッチング室１０から成膜室２０へ真空搬送されることが可能となる。
【００６０】
搬送室３２は、移載ロボット３６により、クリーンブース３１からエッチング室１０へと基板Ｗを搬送し、さらにエッチング室１０から成膜室２０へと基板Ｗを搬送するように構成される。例えば移載ロボット３６は、基板Ｗを収容可能なウェハカセット（図示せず）を有していてもよい。これにより、移載ロボット３６は、エッチング室１０のウェハボート１２、あるいは成膜室２０のウェハボート２３との間で基板Ｗの受け渡しを容易に行うことができる。
【００６１】
以上の構成により、成膜装置１は、エッチング室１０と成膜室２０との間を真空搬送できるため、自然酸化膜の再付着を抑制し、成膜室２０における基板Ｗのクリーニングをより効率的に行うことが可能となる。また、成膜装置１は、エッチング室１０と成膜室２０とを有しているため、それぞれ別個の装置で行うことがなく、一連の処理を短時間で行うことができる。
【００６２】
さらに、成膜装置１は、バッチ処理方式を採用しているため、多数の基板Ｗに対して同時に処理を行うことができ、生産性を向上させることが可能となる。
【００６３】
次に、本実施形態に係る成膜方法について説明する。
【００６４】
［成膜方法］
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。
【００６５】
（エッチング室への搬送工程）
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。
【００６６】
図４Ａは、エッチング室への基板Ｗの搬送工程における基板Ｗの態様を示す図である。図４Ａを参照し、基板Ｗの表面には、自然酸化膜４１が形成されている。自然酸化膜４１の厚みは、たとえば約２〜３ｎｍ程度である。なお図４Ａ〜Ｆでは、説明のために、基板Ｗの表面に形成される自然酸化膜４１等の膜の厚みを実際よりも誇張して記載している。基板Ｗは、典型的には、クリーンブース３１に導入される前に、ウェット洗浄等により基板Ｗの表面に付着した有機物や金属等が予め除去される。しかしながら、シリコン基板の表面は非常に活性であるため、クリーンブース３１等で大気に曝されるとＳｉＯ２からなる自然酸化膜４１が容易に形成される。また、基板Ｗの表面には、自然酸化膜４１のみならず、Ｃ，Ｆを含む化合物等も付着し、反応しやすい。
【００６７】
（エッチング工程）
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。
【００６８】
図４Ｂは、自然酸化膜４１が揮発性物質（ケイフッ化アンモニウム）４２に変換された後の基板Ｗの態様を示す図である。図４Ｂに示すように、エッチング室１０に反応ガスを導入し、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（ステップＳＴ１２）。具体的には、反応ガス供給部１３により三フッ化窒素ガスを導入し、水素ラジカル供給部１４により水素ラジカルを導入する。水素ラジカル供給部１４では、ガス供給源１４１からアンモニアガスを供給し、マイクロ波励起部１４３において例えば、約２．４５ＧＨｚのマイクロ波を照射する。これにより、次式のようにアンモニアガスを励起して、水素ラジカル（Ｈ＊）を発生させる。
ＮＨ３→ＮＨ２＋Ｈ＊・・・（１）
【００６９】
エッチング室１０では、導入された三フッ化窒素ガスおよび水素ラジカルが反応して、次式のようにフッ化アンモニウム（ＮＨＸＦＹ）ガスが生成される。
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）
【００７０】
上記工程の処理条件としては、例えば、エッチング室１０内の処理圧力は約３００Ｐａ（水素プラズマを生成するためのアンモニアガスの流量は１０〜１５００ｓｃｃｍ、三フッ化窒素ガスの流量は５００〜５０００ｓｃｃｍ）とする。また、処理温度は１００℃以下であり、例えば室温（２５℃程度）で行うことができる。上記条件で、自然酸化膜４１が全て揮発性物質に変換されるまで所定時間反応させた後、反応ガスの供給およびマイクロ波の照射を停止し、排気ポンプＰ１によりエッチング室１０を排気する。
【００７１】
次に、ランプヒータ等を駆動して基板Ｗを加熱し、基板Ｗ上に生成されたケイフッ化アンモニウム４２を分解させ、除去する（ステップＳＴ１３）。本工程では、シリコン基板を１００℃以上に、好ましくは２００〜２５０℃に加熱する。これにより、揮発性物質であるケイフッ化アンモニウム４２を分解させ、揮発させて、除去することができる。ケイフッ化アンモニウム４２が全て揮発するまで上記温度で所定時間維持した後、ヒータを停止する。
【００７２】
図４Ｃは、エッチング工程後の基板Ｗの態様を示す図である。本工程の終了後は、図４Ｃに示すように、基板Ｗの表面が清浄化され、自然酸化膜４１が除去される。
【００７３】
（真空搬送工程）
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。
【００７４】
図４Ｄは、真空搬送工程後の基板Ｗの態様を示す図である。基板Ｗの表面には、自然酸化膜はほぼ形成されていないが、反応物４３が形成されている。反応物４３は、Ｃ等の単体もしくは化合物、Ｆ等の化合物、あるいはＯ等を含む化合物等に由来する。
【００７５】
例えば、Ｃの化合物等は、通常真空雰囲気に維持されているエッチング室１０、搬送室３２及び成膜室２０が、メンテナンス等により定期的に大気に暴露されることで、これらの内部に付着する。また、Ｆ等を含む化合物は、成膜室２０内の各部材の潤滑剤等に含まれるため、エッチング室１０、搬送室３２及び成膜室２０内に浮遊している可能性がある。ここで、自然酸化膜４１が除去された直後の基板Ｗの表面は、非常に活性な状態となっている。このため、Ｆ等を含む化合物、あるいはＣ等の単体もしくは化合物が基板Ｗの表面と容易に反応し、反応物４３が生成され得る。
【００７６】
反応物４３が付着したシリコン基板Ｗの表面にシリコン単結晶膜等を成長させた場合には、Ｓｉの結晶配列が乱れ、結晶欠陥の原因となる。また、膜の成長が阻害されるおそれもある。そこで、これらを除去するために、基板Ｗの表面をクリーニングする。
【００７７】
（クリーニング工程）
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。
【００７８】
水素ラジカル供給部２４では、水素ガス（Ｈ２）を励起して水素ラジカルを発生させる。すなわち、水素ガスの供給源２４１から水素ガスを供給し、マイクロ波励起部２４３においてマイクロ波を照射する。マイクロ波励起部２４３では、例えば、約２．４５ＧＨｚのマイクロ波が照射される。これにより、次式のように水素ガスを励起して、水素ラジカル（Ｈ＊）を発生させる。
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。
【００７９】
上記工程の処理条件としては、例えば、成膜室２０内の処理圧力は約１００〜５００Ｐａ（水素プラズマの流量は５〜１０００ｓｃｃｍ）とする。１〜６０分程度のクリーニングの後、マイクロ波の照射及び水素プラズマの供給を停止し、排気ポンプＰ２により成膜室２０を排気する。
【００８０】
図４Ｅは、クリーニング工程後の基板Ｗの態様を示す図である。基板Ｗの表面には、自然酸化膜４１も反応物４３も吸着しておらず、清浄な状態となっている。
【００８１】
（成膜工程）
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。
【００８２】
上記工程の処理条件としては、例えば、成膜室２０内の処理圧力は約０．１〜２６６Ｐａ（シランガスの流量は１０〜５００ｓｃｃｍ）とする。このような条件であれば、シリコン単結晶膜を所期の膜厚に成長させることができる。なお、本実施形態においても、成膜室２０内は、クリーニング工程における温度と略同一の温度（例えば４００〜７００℃）に制御される。
【００８３】
その後、ヒータＨを停止し、原料ガスの供給を停止して、排気ポンプＰ２により成膜室２０を排気する。続けて、移載ロボット３６により基板Ｗを搬送室３２に搬送し（ステップＳＴ１９）、さらに基板Ｗを搬送室３２からクリーンブース３１のウェハカセット３５に移載することで、基板Ｗを取り出す（ステップＳＴ２０）。
【００８４】
図４Ｆは、成膜工程後の基板Ｗの態様を示す図である。基板Ｗの表面には、シリコン単結晶膜４４が形成されている。本実施形態においては、図４Ｅに示す清浄な状態の基板Ｗの表面に膜を成長させるため、基板Ｗの表面と同様に配向した結晶性が良好な単結晶膜４４が形成される。
【００８５】
以上により、本実施形態に係る成膜方法は、基板Ｗの表面に形成された自然酸化膜がエッチングにより除去でき、かつ、当該表面をクリーニングすることができる。したがって、成膜室２０内で付着した物質や、エッチング工程によって除去できなかった物質をクリーニングし、より確実に基板Ｗの表面を清浄化することができる。これにより、基板Ｗの表面に所期の単結晶膜を成長させることが可能となる。
【００８６】
また、上記方法では、成膜室２０内で、成膜工程の直前に基板Ｗをクリーニングする。これにより、真空搬送中や成膜室２０内で付着した物質等も除去することができ、より清浄な基板Ｗの表面上に膜を成長させることが可能となる。
【００８７】
さらに、本実施形態においては、還元力が強い水素ラジカルを用いて基板Ｗ表面をクリーニングする。これにより、４００〜７００℃といった比較的低い温度で還元処理を行うことができる。したがって、基板Ｗにドープされた不純物イオンの拡散プロファイルを崩すことなく、クリーニング及びその後の膜の成長を行うことが可能となる。
【００８８】
＜第２の実施形態＞
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。
【００８９】
第２の実施形態に係る成膜装置２は、基板Ｗの表面をクリーニングするための第２の反応ガスとして成膜ガスであるシラン（ＳｉＨ４）ガスを用いる点において、第１の実施形態に係る成膜装置１と異なる。これにより、成膜室２０の反応ガス供給機構（第２の供給機構）２５が、シラン系ガスを供給することが可能なシランガス供給部（第２の供給部）２６を有する。すなわち、本実施形態においては、シランガスが基板Ｗの表面に形成された反応物を還元等することで、基板Ｗの表面を清浄化する。
【００９０】
シランガス供給部２６は、シランガス供給源２６１と、シランガス供給路２６２と、を含む。また、シランガス供給路２６２には、図示しないマスフローコントローラが配置されている。これにより、成膜室２０内に供給されるシランガスの流量を制御することが可能となる。
【００９１】
シランガス供給路２６２から成膜室２０内へシランガスが供給される方法については特に限られず、高さ方向に沿って配列された複数の基板Ｗに対して、均一にシランガスを供給することができればよい。例えば、第１の実施形態に係る水素ラジカル供給路２４４と同様に、先端部が成膜室２０内に挿入され、高さ方向に均一に分布するように配置された複数の噴出孔から基板Ｗに対してシランガスが供給されてもよい。あるいは、成膜室２０の内壁面に高さ方向に沿って配置されたシランガス導入ヘッド等に接続されていてもよい。
【００９２】
原料ガス供給機構２２は、原料ガスとしてシランガスを用い、第１の実施形態と同様に構成される。すなわち、原料ガス供給機構２２は、原料ガス源２２１と、原料ガス供給路２２２と、を有する。さらに、原料ガス供給路２２２には、ガスの流量を制御するためのマスフローコントローラ（図示せず）が配置されている。原料ガス供給路２２２の先端部は、噴出孔から複数の基板Ｗに対して均一にシランガスが供給されるように構成される。
【００９３】
本実施形態の成膜方法に係るクリーニング工程は、第１の実施形態と同様に、基板Ｗを８００℃以下、例えば４００〜７００℃に加熱して行う。そして、シランガスを含むガスを用いて基板Ｗの表面をクリーニングする。具体的には、シランガス供給部２６から成膜室２０にシランガスを導入し、基板Ｗ表面に形成された反応物を還元等する。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の表面がクリーニングされる。
【００９４】
ここで、クリーニング工程に用いられるシランガスの流量（第２の流量）は、例えば２０〜７０ｃｃ／分である。このような流量のシランガスであれば、物質等の還元作用が十分に発揮される。
【００９５】
１〜６０分程度のクリーニングの後、シランガス供給部２６からのシランガスの供給を停止する。ここで、本実施形態では、引き続きシランガスの雰囲気にて成膜工程を行うため、排気ポンプＰ２により成膜室２０を排気する必要はなく、効率的に処理を進めることができる。
【００９６】
次に、成膜室２０内を４００〜７００℃の温度に制御した状態で、原料ガス供給機構２２によりシランガスを導入し、基板Ｗの表面にシリコン単結晶膜を成長させる。
【００９７】
成膜工程に用いられるシランガスの流量（第１の流量）は、例えば約５００ｃｃ／分である。すなわち、クリーニング工程に用いられるシランガスの流量は例えば２０〜７０ｃｃ／分であるため、成膜工程に用いられるシランガスよりも少ない流量に制御される。このようにシランガスの流量を制御することにより、クリーニング工程でシリコン基板Ｗの表面にシリコンを含む膜を成長させることなく、当該表面をクリーニングすることが可能となる。
【００９８】
以上により、本実施形態においては、成膜ガスを用いて基板Ｗの表面をクリーニングする。これにより、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、クリーニング工程と成膜工程とで雰囲気を変えることなく連続的に行うことができることから、排気ポンプＰ２により成膜室２０内を排気することなく、クリーニング工程と膜を成長させる工程とを短時間で行うことが可能となる。さらに、クリーニング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Ｗの表面に良質な単結晶シリコン膜を成長させることが可能となる。
【００９９】
＜第３の実施形態＞
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。
【０１００】
第３の実施形態に係る成膜方法は、成膜室２０内で基板Ｗ上に生成された揮発性のケイフッ化アンモニウムを分解させる工程を行う点において、第１の実施形態に係る成膜方法と異なる。
【０１０１】
エッチング室への搬送工程は、第１の実施形態と同様に行われる。すなわち、クリーンブース３１に配置されたウェハカセット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ＳＴ３０）。続いて、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ＳＴ３１）。
【０１０２】
次に、第１の実施形態と同様に、エッチング室１０に反応ガスを導入し、基板Ｗの表面に形成された自然酸化膜を揮発性物質であるケイフッ化アンモニウムに変換する（ステップＳＴ３２）。
【０１０３】
続いて、揮発性物質が基板Ｗの表面に付着した状態で、基板Ｗを搬送室３２に搬送する（ステップＳＴ３３）。さらにゲートバルブＧ２を開いて、基板Ｗを成膜室２０に搬送する（ステップＳＴ３４）。
【０１０４】
次に、成膜室２０のヒータＨを駆動して、基板Ｗを４００〜７００℃に加熱し、基板Ｗ上に生成された揮発性物質を分解、揮発させ、除去する（ステップＳＴ３５）。これにより、基板Ｗ上に形成された自然酸化膜が除去される。
【０１０５】
以下のクリーニング工程及び成膜工程に関しては、第１の実施形態と同様に行われるため、説明を省略する。すなわち、図６のステップＳＴ３６〜ＳＴ３９は、図４のステップＳＴ１７〜ＳＴ２０にそれぞれ対応する。
【０１０６】
本実施形態では、エッチング工程にて自然酸化膜が変換されて生成された揮発性物質を、エッチング室１０内で分解させずに、成膜室２０内で分解させる。揮発性物質であるケイフッ化アンモニウムは、約２５０℃で分解し、揮発する。一方、成膜室２０は、クリーニング工程及び成膜工程を行うために、ヒータＨによる４００〜７００℃程度の加熱が必須となる。したがって、ヒータＨによる加熱を利用してケイフッ化アンモニウムを分解させることができ、工程を簡略化することができる。これにより、全体の処理時間を短くし、生産性を向上させることができる。
【０１０７】
また、エッチング室１０がヒータを有しない構成とすることができ、装置構成を簡略化することができる。
【０１０８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。
【０１０９】
例えば、第２の実施形態の変形例として、基板Ｗの表面にゲルマニウム（Ｇｅ）を含む膜を成長させる場合は、成膜ガスであるゲルマンガス（ＧｅＨ４）を用いて基板Ｗの表面をクリーニングしてもよい。ゲルマンガスは、シランガスと同様に、基板Ｗの表面に形成されたＣ，Ｆ等との物質を還元し、基板Ｗの表面を清浄化することが可能である。
【０１１０】
なお、本変形例に係る成膜装置２は、クリーニングガスを供給する第２の供給部２６及び原料ガスを供給する原料ガス供給機構２２が、シランガスの供給源に替えてゲルマンガスの供給源を有するように構成することができる。
【０１１１】
また、クリーニング工程の処理条件として、処理温度は４００〜７００℃とすることができる。また、クリーニング工程の処理時間については、基板Ｗ表面の自然酸化膜が完全に除去されればよく、本変形例においても、クリーニング工程の時間的な条件を厳密に管理することなく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。
【０１１２】
また、基板Ｗの表面に成長させる膜は、シリコン膜、ゲルマニウム膜に限られず、例えばシリコン及びゲルマニウムの合成膜であってもよい。この場合は、成膜ガスとして、水素ガス、シランガス及びゲルマンガスを採用することができる。また、クリーニングガスとしては、上述の水素ラジカルを含むガス、シランガス、ゲルマンガス等を適宜採用することができる。特にクリーニングガスとしてシランガス、ゲルマンガスを用いた場合には、クリーニングガスとして成膜ガスを用いる第２の実施形態の変形例となり、コンタミネーションの発生を抑制し、また処理時間を短縮し生産性を高めることができる。
【０１１３】
また、以上の実施形態において、エッチング工程における水素ラジカルの生成にはアンモニアガスを用いたが、例えば窒素ガスや水素ガス等を用いてもよい。また、アンモニアガス等の励起についても、マイクロ波を照射する方法に限られない。さらに、エッチング工程として、三フッ化窒素ガス及び水素ラジカルを用いる方法に限られず、シリコン基板Ｗ上に形成形成された自然酸化膜を除去できれば他の方法を適宜採用することができる。
【０１１４】
第１の実施形態において、クリーニング工程における水素ラジカルの生成には、水素ガスに限られず、窒素ガス、アンモニアガス等を用いてもよい。また、第２の実施形態において、クリーニング工程に用いられるガスはシランガス、ゲルマンガスに限られず、ジシラン（Ｓｉ２Ｈ６）ガス等の他のシラン系ガス、ジゲルマン（Ｇｅ２Ｈ６）ガス等の他のゲルマン系ガスを用いることができる。
【０１１５】
第２の実施形態において、クリーニングガスとして用いられるシランガスと、原料ガスとして用いられるシランガスとは、それぞれ第２，３の供給機構２２，２５から供給されると説明したが、これらの供給機構が一体として構成され、同一の配管系統から供給されてもよい。これにより、装置構成を単純化することができる。
【０１１６】
第１の実施形態において、成膜装置１は、エッチング室１０及び成膜室２０の内壁面に、水素ラジカルの失活を防止するための処理（具体的には、アルマイト膜等のアルミニウム水和物からなる被膜によるコーティング）が施されていてもよい。これにより、エッチング室１０及び成膜室２０の内壁面と水素ラジカルとの相互反応を抑制して、水素ラジカルを安定して基板処理に費やすことが可能になり、基板Ｗの面内均一性を高めることができる。また、第２の実施形態においても、水素ラジカルを導入するエッチング室１０の内壁に同様の処理を施すことが可能である。
【０１１７】
また成膜装置の有するエッチング室及び成膜室の数は特に限られず、設置場所、所望の処理能力等に応じて適宜設定することができる。例えば、エッチング室１つ、成膜室２つとすることもできるし、エッチング室、成膜室ともに２つとする構成を採用することもできる。また、エッチング室及び成膜室を３個以上配置する構成とすることも可能である。これにより、より生産性を高めることが可能となる。
【０１１８】
また、以上の実施形態において、成膜装置内のエッチング室及び成膜室が、いずれもバッチ処理方式を採用すると説明したが、これに限られない。例えば、エッチング室及び成膜室の内部に基板を一枚ずつ配置する、いわゆる枚葉式を採用してもよい。
【０１１９】
また、成膜室のヒータＨが、抵抗加熱炉によるホットウォール方式を採用すると説明したが、これに限られない。例えばランプヒータを成膜室内部に配置することにより基板を加熱する、いわゆるコールドウォール方式のヒータを採用してもよい。
【符号の説明】
【０１２０】
１，２・・・成膜装置
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）
【図１】
2013171988.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年4月28日(2014.4.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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室内でエッチングし、
前記シリコン基板を前記エッチング室から成膜室へ真空搬送し、
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前記成膜室内で成長させる
成膜方法。
【請求項２】
請求項１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３】
請求項１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４】
請求項３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５】
請求項４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６】
請求項３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７】
請求項１〜６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８】
請求項１〜７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９】
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。
【請求項１０】
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１１】
請求項１０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１２】
請求項１１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１３】
請求項１０〜１２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１４】
請求項１０〜１３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１５】
請求項１０〜１４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。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
マイクロ波励起部２４３は、水素ラジカル供給部１４のマイクロ波励起部１４３と同様に構成され、水素ガス供給路２４２を介して導入された水素ガスに対してマイクロ波を照射して励起させ、水素ガスをプラズマ状態とすることで水素ラジカルを発生させる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６８】
図４Ｂは、自然酸化膜４１が揮発性物質（ケイフッ化アンモニウム）４２に変換された後の基板Ｗの態様を示す図である。図４Ｂに示すように、エッチング室１０に反応ガスを導入し、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（ステップＳＴ１２）。具体的には、フッ化窒素ガス供給部１３により三フッ化窒素ガスを導入し、水素ラジカル供給部１４により水素ラジカルを導入する。水素ラジカル供給部１４では、ガス供給源１４１からアンモニアガスを供給し、マイクロ波励起部１４３において例えば、約２．４５ＧＨｚのマイクロ波を照射する。これにより、次式のようにアンモニアガスを励起して、水素ラジカル（Ｈ＊）を発生させる。
ＮＨ３→ＮＨ２＋Ｈ＊・・・（１）
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１３】
また、以上の実施形態において、エッチング工程における水素ラジカルの生成にはアンモニアガスを用いたが、例えば窒素ガスや水素ガス等を用いてもよい。また、アンモニアガス等の励起についても、マイクロ波を照射する方法に限られない。さらに、エッチング工程として、三フッ化窒素ガス及び水素ラジカルを用いる方法に限られず、シリコン基板Ｗ上に形成された自然酸化膜を除去できれば他の方法を適宜採用することができる。
【国際調査報告】
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