(57)【要約】  本明細書に開示される実施態様は、エピタキシャルプロセス後の有害ガスの基板ガス放出を制御するための方法に関する。１つの実施態様では、方法は、移送チャンバの上部天井に隣接して配置された紫外線（ＵＶ）ランプモジュールを有する移送チャンバ内に、エピタキシャル層を含む基板を提供することと、移送チャンバのガスラインを通して、移送チャンバ内に酸素含有ガスを流すことと、移送チャンバのガスラインを通して、移送チャンバ内に非反応性ガスを流すことと、基板の表面上の残留物又は種を酸化させ、基板の表面上にガス放出バリア層を形成するために、ＵＶランプモジュールを作動させることと、酸素含有ガス及び窒素含有ガスの移送チャンバ内への流れを止めることと、移送チャンバをポンピングすることと、ＵＶランプモジュールを作動停止にすることとを含む。【選択図】図１
2019533899.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する方法であって、
移送チャンバの上部天井に隣接して配置された紫外線（ＵＶ）ランプモジュールを有する前記移送チャンバ内に、エピタキシャル層を含む基板を提供することと、
前記移送チャンバのガスラインを通して、前記移送チャンバ内に酸素含有ガスを流すことと、
前記移送チャンバの前記ガスラインを通して、前記移送チャンバ内に非反応性ガスを流すことと、
前記基板の表面上の残留物又は種を酸化させ、前記基板の前記表面上にガス放出バリア層を形成するために、前記ＵＶランプモジュールを作動させることと、
前記酸素含有ガス及び窒素含有ガスの前記移送チャンバ内への流れを止めることと、
前記移送チャンバをポンピングすることと、
前記ＵＶランプモジュールを作動停止にすることと
を含む方法。
【請求項２】
前記移送チャンバの前記ガスラインを通して、前記移送チャンバ内に前記酸素含有ガスを流すことと、前記移送チャンバの前記ガスラインを通して、前記移送チャンバ内に前記非反応性ガスを流すことと、前記基板の前記表面上の前記残留物又は種を酸化させ、前記基板の前記表面上に前記ガス放出バリア層を形成するために、前記ＵＶランプモジュールを作動させることと、前記酸素含有ガス及び前記窒素含有ガスの前記移送チャンバ内への流れを止めることと、約２から５のサイクルで前記移送チャンバをポンピングすることとを繰り返すこと
を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記酸素含有ガス及び前記窒素含有ガスの前記移送チャンバ内への前記流れを止めることと、前記移送チャンバをポンピングすることとの間で、前記移送チャンバ内に前記非反応性ガスを流すこと
を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ＵＶランプモジュールを作動停止にした後に、前記窒素含有ガスを前記移送チャンバ内に流すこと
を更に含み、チャンバ圧力が約８０Ｔｏｒｒで維持される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記エピタキシャル層を含む前記基板を前記移送チャンバ内に提供する間、前記移送チャンバが周囲窒素環境にあり、チャンバ圧力が約８０Ｔｏｒｒで維持される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記基板の前記表面上の前記残留物又は種を酸化させ、前記基板の前記表面上に前記ガス放出バリア層を形成するために、前記ＵＶランプモジュールを作動させる間、チャンバ圧力が約８０Ｔｏｒｒで維持される、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記移送チャンバをポンピングする間、チャンバ圧力が約１Ｔｏｒｒで維持され、前記移送チャンバをポンピングすることが約２０秒間実行される、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記ＵＶランプモジュールが、１００ｎｍから４００ｎｍの範囲の波長を有する放射を照射し、前記基板の表面上の前記残留物又は種を酸化させ、前記基板の前記表面上に前記ガス放出バリア層を形成するために、前記ＵＶランプモジュールを作動させることが、約１０秒から約３０秒間実行される、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記ＵＶランプモジュールが、互いに平行に配置された複数のＵＶランプを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記ＵＶランプの各々が、ＵＶ放射を前記基板に方向付けるために、前記ＵＶランプの上方に配置された半球状リフレクタを有する、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記ＵＶランプモジュールが、ハウジング内に配置された複数のＵＶランプを含み、前記複数のＵＶランプが、前記ハウジングの中心軸から半径方向外向きに延びる、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
基板を処理する方法であって、
エピタキシャル層を含む基板を複数のＵＶランプを有する移送チャンバ内に提供することと、
前記移送チャンバのガスラインを通して、前記移送チャンバ内に酸素含有ガス及び非反応性ガスを流すことと
前記基板の表面を酸化させ、前記基板の前記表面上にガス放出バリア層を形成するために、ＵＶランプモジュールを作動させることと、
前記酸素含有ガス及び窒素含有ガスの流れを止めることと、
前記移送チャンバをポンピングすることと、
前記ＵＶランプモジュールを作動停止にすることと
を含む方法。
【請求項１３】
基板を移送するための移送チャンバであって、
その中に処理空間を画定する上部天井及びチャンバ壁と、
前記処理空間内に配置された基板支持体と、
前記上部天井に配置された石英窓と、
前記石英窓の上方に配置されたＵＶランプモジュールであって、ＵＶランプが複数のＵＶランプを含み、前記ＵＶランプの各々が、ＵＶ放射を前記基板支持体に方向付けるために、前記ＵＶランプの上方に配置された半球状リフレクタを有する、ＵＶランプモジュールと、
前記ＵＶランプモジュールの上方に配置された冷却ファンと、
排気口を通して前記チャンバ壁に連結された真空ポンプと、
ガスラインを通して、前記チャンバ壁と流体連結するガス源と
を含む移送チャンバ。
【請求項１４】
前記複数のＵＶランプが、互いに平行に配置される、請求項１３に記載の移送チャンバ。
【請求項１５】
前記複数のＵＶランプが、ハウジング内に配置され、前記複数のＵＶランプが、前記ハウジングの中心軸から半径方向外向きに延びる、請求項１３に記載の移送チャンバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の実施態様は、一般に集積回路の製造に関する。より具体的には、本明細書に開示される実施態様は、基板のガス放出を制御するための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
イオン注入は、電界効果又はバイポーラトランジスタ製造に必要なｐ−ｎ接合を形成するために、半導体基板に化学不純物を導入するための方法である。そのような不純物は、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、ベリリウム、マグネシウム、及び亜鉛などのＰ型ドーパント、並びにリン、ヒ素、アンチモン、ビスマス、セレン、及びテルルなどのＮ型ドーパントを含む。化学不純物のイオン注入は、注入の範囲にわたって半導体基板の結晶性を乱す。低エネルギーでは、基板に発生する損傷は比較的少ない。しかしながら、注入されたドーパントは、基板内の電気的活性位置の上に静止するようにはならないだろう。したがって、基板のアニーリングは、基板の結晶性を回復し、注入されたドーパントを電気的に活性の結晶位置の上に駆動するために必要とされる。
【０００３】
例えばＲＴＰチャンバ内で基板を処理する間、基板は、その中に注入された不純物をガス放出する傾向がありうる。これらのガス放出された不純物は、ドーパント材料、ドーパント材料から誘導された材料、又はケイ素の昇華のようなアニーリングプロセス中に基板から逃げる可能性のある他の任意の材料でありうる。ガス放出された不純物は、より低温の壁及びチャンバのリフレクタプレート上に堆積する可能性がある。この堆積は、温度高温計の示度及び基板上の放射分布フィールドを干渉することがあり、次いで基板がアニールされる温度に影響を与える。ガス放出された不純物の堆積はまた、基板上に望ましくない粒子を生じさせ、また基板上にスリップラインを生成する可能性もある。堆積物の化学組成に応じて、チャンバは、湿式洗浄プロセスのためにオフラインにされる。
【０００４】
更に、最大の課題の１つは、ヒ素ドープされたケイ素プロセス（Ｓｉ：Ａｓ）後の基板からのヒ素ガス放出に関する。そのようなヒ素ドープされたケイ素プロセスにおいて、基板からのヒ素のガス放出は、ＩＩＩ−Ｖ族エピタキシャル成長プロセス及び／又はエッチング洗浄プロセス（例えば、ＣＭＯＳ、ＦｉｎＦＥＴ、ＴＦＥＴプロセス）の後の基板からのヒ素のガス放出よりも高い。ＩＩＩ−Ｖ族エピタキシャル成長プロセス及び／又はエッチング洗浄プロセスのために開発された以前のサイクルパージアプローチは、Ｓｉ：Ａｓ処理された基板に対して効果的ではない。従来の既知のＩＩＩ−Ｖ族の方法、装置について試験を行ったところ、示された結果は、ヒ素ガス放出はなおも約十億分の２．０（２．０  ｐａｒｔｓ  ｐｅｒ  ｂｉｌｌｉｏｎ：２．０ｐｐｂ）で検出されたので、１０サイクルのポンプ／パージの後にガス放出レベルが変わらないということである。
【０００５】
ヒ素の毒性のため、ヒ素残留物には、０ｐｐｂのガス放出が通常望ましい。続く基板の取扱い及び処理中のヒ素ガス放出による毒性を最小限にするために、Ｓｉ：Ａｓ処理された基板に対する基板ガス放出を制御するための改良された方法及び装置が必要とされている。
【発明の概要】
【０００６】
本明細書に開示される実施態様は、エピタキシャルプロセス後の有害ガスの基板ガス放出を制御するための方法に関する。１つの実施態様では、方法は、移送チャンバの上部天井に隣接して配置された紫外線（ＵＶ）ランプモジュールを有する移送チャンバ内に、エピタキシャル層を含む基板を提供することと、移送チャンバのガスラインを通して、移送チャンバ内に酸素含有ガスを流すことと、移送チャンバのガスラインを通して、移送チャンバ内に非反応性ガスを流すことと、基板の表面上の残留物又は種を酸化させ、基板の表面上にガス放出バリア層を形成するために、ＵＶランプモジュールを作動させることと、酸素含有ガス及び窒素含有ガスの移送チャンバ内への流れを止めることと、移送チャンバをポンピングすることと、ＵＶランプモジュールを作動停止にすることとを含む。
【０００７】
別の実施態様では、方法は、エピタキシャル層を含む基板を複数のＵＶランプを有する移送チャンバ内に提供することと、移送チャンバのガスラインを通して、移送チャンバ内に酸素含有ガス及び非反応性ガスを流すことと、基板の表面を酸化させ、基板の表面上にガス放出バリア層を形成するために、ＵＶランプモジュールを作動させることと、酸素含有ガス及び窒素含有ガスの移送チャンバ内への流れを止めることと、移送チャンバをポンピングすることと、ＵＶランプモジュールを作動停止にすることとを含む。
【０００８】
更に別の実施態様では、基板を移送するための移送チャンバが提供される。移送チャンバは、その中に処理空間を画定する上部天井及びチャンバ壁と、処理空間（ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｖｏｌｕｍｅ）内に配置された基板支持体と、上部天井に配置された石英窓と、石英窓の上方に配置されたＵＶランプモジュールであって、ＵＶランプが複数のＵＶランプを含み、ＵＶランプの各々が、ＵＶ放射を基板支持体に方向付けるために、ＵＶランプの上方に配置された半球状リフレクタを有する、ＵＶランプモジュールと、ＵＶランプモジュールの上方に配置された冷却ファンと、排気口を通してチャンバ壁に連結された真空ポンプと、ガスラインを通して、チャンバ壁と流体連結するガス源とを含む。
【０００９】
本開示の上述の特徴を詳しく理解できるように、上記で簡潔に要約された本開示のより詳細な説明が、実施態様を参照することによって得られ、それらの一部が添付図面に示される。しかし、本開示は他の等しく有効な実施態様も許容しうることから、添付する図面は本開示の典型的な実施態様を示しているにすぎず、したがって、本開示の範囲を限定すると見なすべきではないことに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】基板のガス放出を制御するための方法の概略フロー図である。
【図２】本開示の実施態様による移送チャンバの簡略化された側面断面図を概略的に示す。
【図３】本開示の一実施態様によるＵＶランプモジュールの一部の断面概略図を示す。
【図４】本開示の別の実施態様によるＵＶランプモジュールの一部の上面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
理解を容易にするために、複数の図面に共通する同一の要素を指し示すのに、可能な限り同一の参照番号を使用した。一実施態様に開示されている要素は、具体的な記述がなくとも、他の実施態様で有益に利用されうると想定される。
【００１２】
図１は、基板のガス放出を制御するための方法１００の概略フロー図である。方法１００は、ガス放出を低減するための工程を提供する。基板のガス放出は、一般に、基板から又は基板の表面からのガス又は蒸気生成物の放出に関する。ガス放出を制御することは、下流処理のために基板を移送する前に、基板から残留ガス放出材料、例えばヒ素を低減及び／又は除去することに関する。
【００１３】
本明細書に記載のように、「基板」又は「基板表面」は、一般的に処理が行われる任意の基板表面を表わす。例えば、基板表面は、用途次第で、ケイ素、酸化ケイ素、ドープされたケイ素、ケイ素ゲルマニウム、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、ガラス、サファイア、並びに金属、窒化金属、金属合金、及び他の導電性又は半導性の材料といった他の任意の材料を含みうる。基板又は基板表面はまた、二酸化ケイ素、窒化ケイ素、有機ケイ酸塩、及び炭素がドープされた酸化ケイ素又は窒化物材料などの誘電材料も含みうる。「基板」という用語は、「ウエハ」という用語を更に含みうる。基板自体は、いかなる特定のサイズ又は形状にも限定されない。本明細書に記載の実施態様は、一般に円形の基板を参照して行われるが、多角形、正方形、長方形、湾曲、又はその他の非円形の加工物といった他の形状が、本明細書に記載の実施態様にしたがって利用されてもよい。
【００１４】
工程１１０において、基板は、基板の表面から自然酸化物を除去するために洗浄プロセスが実行される洗浄チャンバ内に搬送される。適切な洗浄プロセスは、スパッタエッチングプロセス、プラズマベースの酸化物エッチングプロセス、又はそれらの組み合わせを含む。例示的なプラズマベースの酸化物エッチングプロセスは、誘導結合プラズマプロセスを含む。一実施態様では、洗浄プロセスは、プラズマベースの酸化物エッチングプロセスである。プラズマベースの酸化物エッチングプロセスは、基板にバイアスを印加しながら、フッ素含有前駆体及び重い不活性前駆体のプラズマ放出物に基板を同時にさらすことを含みうる。プラズマベースの酸化物エッチングプロセスは、容量結合プラズマプロセス又は誘導結合プラズマプロセスでありうる。プラズマは、インシトゥ（その場）で又は遠隔で形成されうる。
【００１５】
一実施態様では、プラズマベースの酸化物エッチングプロセスは、洗浄チャンバの処理領域内に三フッ化窒素（ＮＦ３）の流れを導入することを含む。他のフッ素源が、三フッ化窒素を増強又は置換しうる。一般に、フッ素含有前駆体が処理領域に流入されることがあり、フッ素含有前駆体は、二原子フッ素（Ｆ２）、単原子フッ素（Ｆ）、三フッ化窒素（ＮＦ３）、五フッ化窒素（ＮＦ５）、六フッ化硫黄（ＳＦ６）、二フッ化キセノン（ＸｅＦ２）、四フッ化炭素（ＣＦ４）、オクタフルオロシクロブタン（Ｃ４Ｆ８）、トリフルオロメタン（ＣＨＦ３）、フッ化水素（ＨＦ）、及びこれらの組み合わせから成る群から選択された少なくとも１つの前駆体を含む。
【００１６】
プラズマベースの酸化物エッチングプロセスは、比較的重い不活性前駆体の流れを処理領域内に導入することを更に含み、ここでは三フッ化窒素と共にプラズマ中で同時に励起される。不活性前駆体は、重い不活性前駆体でありうる。本明細書に記載されるように、重い不活性前駆体は、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）、及びそれらの組み合わせを含む。
【００１７】
工程１２０において、いったん酸化物が基板の表面から除去されてしまうと、基板は、第１の移送チャンバを通して、エピタキシャル堆積チャンバに移送され、基板の表面にエピタキシャル層を堆積する。任意の適切なエピタキシャル堆積プロセスは、エピタキシャル堆積チャンバ内で実行されうる。工程１１０の洗浄プロセスのために基板の表面は汚染されていないので、基板の表面上に続いて形成されるエピタキシャル層の品質は、改善される。エピタキシャル堆積は、選択的エピタキシャル堆積プロセスでありうる。エピタキシャル層は、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｉ：Ｐ、ＳｉＧｅ、ＳｉＣ、ＳｉＡｓ、ＳｉＧｅ：Ｂ、Ｓｉ：ＣＰなどのドープされた又は非ドープのＩＶ族含有材料、ＩＩＩ−Ｖ族半導体化合物材料などの任意の適切な半導体材料又は化合物半導体材料でありうる。一実施態様では、エピタキシャル層は、ｎ型ドープケイ素層、例えばヒ素でドープされたケイ素層（Ｓｉ：Ａｓ）、又はリンでドープされたケイ素層（Ｓｉ：Ｐ）である。他の実施態様では、エピタキシャル層は、ｎ型ドープゲルマニウム層、例えばヒ素でドープされたゲルマニウム層である。
【００１８】
一実施態様では、エピタキシャル層は、高温化学気相堆積（ＣＶＤ）プロセスを使用して堆積される。この熱ＣＶＤプロセスでは、ジクロロシラン、シラン、ジシラン、ゲルマン、リン含有ガス、ヒ素含有ガス、塩化水素、又はそれらの組み合わせなどの処理ガスが、エピタキシャル層を堆積させるために使用される。
【００１９】
オプションで、ＩＩＩ−Ｖ族エッチングプロセスは、エピタキシャル堆積プロセスの後で、かつ以下で議論される第２の移送チャンバへの移送前に実行されてもよい。代替的には、用途に応じて、エピタキシャル堆積プロセスは、ＩＩＩ−Ｖ族エッチングプロセスにより置き換えられてもよい。
【００２０】
工程１３０において、いったんエピタキシャル層が基板の表面上に形成されてしまうと、基板は、基板を冷却するために周囲の窒素環境において第２の移送チャンバに移送される。周囲窒素環境は、約６０Ｔｏｒｒ−約１２０Ｔｏｒｒ、例えば約８０Ｔｏｒｒの移送圧力に維持された圧力を有する窒素含有ガスを第２移送チャンバに導入することによって実現されうる。適切な窒素含有ガスは、アンモニア（ＮＨ３）、窒素（Ｎ２）、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）、及びそれらの混合物を含みうるが、これらに限定されない。いくつかの実施態様において、窒素含有ガスは、ＮＨ３とＮ２とを含む混合ガス、又はＮＨ３とＨ２とを含む混合ガスを含みうる。特定の実施形態では、ヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）は、Ｎ２とＨ２との混合ガス中のＮＨ３の代わりに又はそれと組み合わせて使用されうる。いくつかの実施形態において、窒素含有ガスは、一酸化窒素（ＮＯ）、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）、又は二酸化窒素（ＮＯ２）を使用しうる。いったん所望の窒素濃度レベルに達すると、窒素含有ガスの流れは停止されてもよく、又は後続のＵＶ活性化プロセス１３０Ａのためにそのまま維持されてもよい。
【００２１】
図２に関して以下で更に詳細に論じるように、第２の移送チャンバは、エピタキシャルプロセス後のガス放出を制御するためにチャンバの上部天井に隣接して配置された紫外線（ＵＶ）ランプモジュールを有する改良されたクールダウンチャンバである。工程１３０は、図２に示される移送チャンバ２００、又は移送チャンバ２００と同様に又は等しく他の任意の移送チャンバ機能によって実行されうると理解すべきである。
【００２２】
操作１３０は、一般に、ＵＶ活性化プロセス１３０Ａとポンププロセス１３０Ｂとを含む。ＵＶ活性化プロセス１３０Ａ及びポンププロセス１３０Ｂは、基板の表面にゆるく結合されている不要な種を除去しつつ、ガス放出バリア層を形成するために交互に実行されうる。例えば、エピタキシャルプロセス中にヒ素でドープされたケイ素層（Ｓｉ：Ａｓ）が基板の表面上に形成される場合、ヒ素は、ガス放出され、基板の表面上にトラップされることがある。これらのヒ素含有種は、ＵＶ活性化プロセス１３０Ａによって酸化されて、ヒ素のガス放出を防ぐためのバリア層として機能する酸化ヒ素を形成する。同時に、それらのゆるく結合したヒ素含有種は、部分的に脱着され、基板表面の酸化のために高蒸気圧の副生成物に変換され、次にポンププロセス１３０Ｂの間に第２の移送チャンバからポンプで排出される。ＵＶ活性化プロセス１３０Ａ及びポンププロセス１３０Ｂは、有毒種、例えばヒ素のガス放出が検出されなくなるまで繰り返されてもよい。
【００２３】
ＵＶ活性化プロセス１３０Ａの間、ＵＶランプ又はバルブが作動し、酸素含有ガス及び非反応性ガス（例えば、窒素含有ガス）が、第２の移送チャンバに導入される。ＵＶランプは、酸素含有ガス及び窒素含有ガスを第２の移送チャンバに流入させる前、流入させる間、又は流入させた後に作動させてよい。ＵＶ放射は、酸素含有ガスをＯ２又はＯラジカルに解離させ、これがヒ素含有種並びに（存在するならば）ケイ素又はＩＩＩ−Ｖ族表面を酸化して、基板の表面上にガス放出バリア層を形成する。ＵＶ放射はまた、不要種と基板の表面との間の緩い結合を破壊し、及び／又はヒ素種又は残留物と反応してそれらを有機副生成物に変換し、それらは急速に蒸発してポンププロセス１３０Ｂ中に第２の移送チャンバから除去することができる。「ＵＶ放射」とは、一般に１００ｎｍから４００ｎｍの範囲内の波長を有する放射を意味する。
【００２４】
いくつかの実施態様では、ＵＶ活性化プロセス１３０Ａの間、非反応性ガスの流れが停止され、基板が酸素含有ガスにのみさらされる。
【００２５】
適切な酸素含有ガスは、酸素（Ｏ２）、オゾン（Ｏ３）ガス、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）、一酸化窒素（ＮＯ）、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ２）、水蒸気（Ｈ２Ｏ）、又はそれらの任意の組み合わせを含みうる。ＵＶ活性化プロセス１３０Ａ中に導入された窒素含有ガスは、前のステップで周囲窒素環境を作り出すために使用された窒素含有ガスと同じであっても同じでなくてもよい。
【００２６】
ＵＶランプの波長は、酸素含有ガスを活性化又は解離するように選択されてもよい。例えば、酸素含有ガスは、約１０ｎｍ−約５００ｎｍの範囲（例えば４２０ｎｍなど）、例えば約１９０ｎｍ−３６５ｎｍの範囲（例えば１９３ｎｍ、例えば２４８ｎｍ、例えば２６６ｎｍ、例えば２９０ｎｍ、例えば３５５ｎｍ、例えば３６５ｎｍ）などの範囲のＵＶ放射にさらされうる。ＵＶ活性化プロセス１３０Ａ中に酸素が使用される場合、酸素は１８４．９ｎｍの波長を吸収するので、約１９０ｎｍから約２６６ｎｍの間の波長が使用されうる。ＵＶ活性化プロセス１３０Ａの間にオゾンが使用される場合、オゾンは２５３．７ｎｍの波長を吸収するので、２６６ｎｍから約２９０ｎｍの間の波長が使用されうる。いくつかの実施態様では、ＵＶランプは、ガス、種又は残留物の解離を高めるために２つの異なる波長を照射しうる。例えば、第１の組のＵＶランプは、約２４０ｎｍの第１のＵＶ放射を照射するように構成され、第２の組のＵＶランプは、約３５５ｎｍの第２のＵＶ放射を照射するように構成される。ＵＶ放射は、０．０５Ｗ／ｃｍ２から５Ｗ／ｃｍ２までの間の強度で供給されうる。
【００２７】
ＵＶ活性化プロセス１３０Ａは、約５秒から約４５秒間、例えば約１０秒から約３０秒間、実施されうる。チャンバ圧力は、約８０Ｔｏｒｒの移送圧力で維持されうる。
【００２８】
ポンププロセス１３０Ｂの間、酸素含有ガス及び窒素含有ガスの流れは、作動停止され、酸素含有ガス及び窒素含有ガスは、第２の移送チャンバからポンプで排出される。ＵＶランプは、オンの状態を維持してもよく、又は作動停止されてもよい。窒素含有ガスなどの非反応性ガスは、ポンピングの前に移送チャンバをパージするために使用されうる。いくつかの実施態様では、ＵＶランプは、ポンププロセス１３０Ｂの間、オンの状態を維持する。チャンバ圧力は、移送圧力（例えば、８０Ｔｏｒｒ）から約０．５Ｔｏｒｒ−約２０Ｔｏｒｒ、例えば約１Ｔｏｒｒのより低い圧力に下げられる。ポンププロセス１３０Ｂは、約１０秒から約４０秒の間（約１５秒から約３０秒、例えば約２０秒など）、実行されうる。
【００２９】
酸素含有ガス及び窒素含有ガスがいったん第２の移送チャンバからポンプで排出されると、上述のＵＶ活性化プロセス１３０Ａが繰り返されてもよい。例えば、酸素含有ガス及び窒素含有ガスの流れが再開され、ＵＶランプ又はバルブが作動し（以前に作動停止されている場合）、酸素含有ガスをＯ２又はＯラジカルに解離させて再びヒ素含有種を酸化させ、基板の表面にガス放出バリア層を形成する一方で、望ましくない種と基板の表面との間のゆるい結合を切断し、及び／又はヒ素種若しくは残留物と反応し、それらを、ポンププロセス１３０Ｂの間に、急速に蒸発させ、第２の移送チャンバから除去することができる有機副生成物に変換する。チャンバ圧力は、約６０Ｔｏｒｒから約１２０Ｔｏｒｒ、例えば約８０Ｔｏｒｒまで再び上昇する。ＵＶ活性化プロセス１３０Ａは、約５秒から約４５秒間、例えば約１０秒から約３０秒間、実施されうる。いくつかの実施態様では、酸素含有ガス及び窒素含有ガスは、前のＵＶ活性化プロセスで使用された酸素含有ガス及び窒素含有ガスとは異なることがある。
【００３０】
その後、上述したポンププロセス１３０Ｂが繰り返されてもよい。例えば、ＵＶランプを作動させるか否かにかかわらず、酸素含有ガス及び窒素含有ガスの流れを停止させ、酸素含有ガス及び窒素含有ガスを第２の移送チャンバからポンプで排出する。チャンバ圧力は、移送圧力（例えば、８０Ｔｏｒｒ）から約０．５Ｔｏｒｒ−約２０Ｔｏｒｒ、例えば約１Ｔｏｒｒの低い圧力に再び下げられる。ポンププロセス１３０Ｂは、約１０秒から約４０秒間（約１５秒から約３０秒、例えば約２０秒など）、実行されうる。
【００３１】
ＵＶ活性化プロセス１３０Ａ及びポンププロセス１３０Ｂは、有毒種、例えばヒ素のガス放出が検出できなくなるまで、約２サイクル、３サイクル、４サイクル、５サイクル、６サイクル、７サイクル、８サイクル、９サイクル、１０サイクル、又は任意の所望の回数繰り返されてもよい。一実施態様では、ＵＶ活性化プロセス１３０Ａ及びポンププロセス１３０Ｂは、約２から５サイクル、約５から１０サイクル、約１０から１５サイクル、又は約１５から２０サイクルの間繰り返される。工程１３０の後、ガス放出残留物は観察されなかった。
【００３２】
操作１４０では、不要な種がいったん基板表面から除去されてしまうと（すなわち、有害種の検出可能なガス放出がないと）、ＵＶランプは作動停止され、酸素含有ガスの流れが停止される。窒素含有ガスは流れ続けても再開されても（以前停止されている場合）よく、又は窒素ガスのような非反応性ガスは、二次移送チャンバの圧力が移送圧力に達する（例えば、８０Ｔｏｒｒ）まで、二次移送チャンバに流入されてもよい。一実施態様では、窒素含有ガスは、約２０秒以下、例えば約１５秒以下、例えば１２秒以下、約５秒から約１０秒といった間、第２の移送チャンバに流入される。窒素含有ガスの代わりに又はそれに加えて、他の非反応性ガスも使用されうる。
【００３３】
第２の移送チャンバ内でいったん所望の移送圧力に達すると、基板は、基板アクセスチャンバに移送されうる。基板アクセスチャンバは、ロードロックチャンバ及び／又はＦＯＵＰ（前方開口型統一ポッド）でありうる。一実施態様では、工程１３０でガス放出が減少した後、更なる下流処理のために、基板がＦＯＵＰに移送される。
【００３４】
図２は、本開示の実施態様による移送チャンバ２００の簡略化された側面断面図を概略的に示す。移送チャンバは、図１に関して上述したＵＶ活性化プロセス１３０Ａ及びポンププロセス１３０Ｂなどの工程１３０を実行するために使用されうる。移送チャンバ２００は、アルミニウムのような金属材料で作られることがあるチャンバ壁２１０を含む。チャンバ壁２１０は、その中に処理空間を画定する。石英窓２３０が、チャンバ壁２１０の上部天井２３２に固定される。石英窓２３０は、そのＵＶ光の高い透過率のために合成石英で作られうる。真空シールを提供するために、連続的なＯリング２３５が、石英窓２３０とチャンバ壁２１０との間に配置されうる。ＵＶランプモジュール２８０は、ＵＶランプモジュール２８０と石英窓２３０との間に間隙があってもなくても、石英窓２３０の上方に配置されうる。真空ポンプ２６０は、バルブ２６５によって閉じることができる排気口を通して移送チャンバ２００に連結される。真空ポンプ２６０は、移送チャンバ２００を上述のポンププロセス２３０Ｂに適したある真空レベルまで排気する。図１に関して上述したように、酸素含有ガス源と窒素含有ガス源とを含みうるガス源２７０は、ガスライン２７２を通して移送チャンバ２００に連結されており、ガスライン２７２はガスバルブ２７５により閉じることができる。
【００３５】
単一のガスライン２７２が示されているが、２つ以上のガスラインが同一のガス又は異なるガスを流すために適合されうると企図される。いくつかの実装形態では、２つのガスラインが、移送チャンバ２００の上部天井２３２に配置されうる。追加的又は代替的に、１つ又は複数のガスラインが、移送チャンバ２００の側壁に配置されうる。各ガスラインは、工程１３０において上述したように１つ又は複数の処理ガスを流すように構成されうる。
【００３６】
石英窓２３０は、移送チャンバ２００の上部天井２３２に装着されるように構成され、ＵＶランプモジュール２８０からのＵＶ光が石英窓２３０を透過する一方で、酸素含有ガス及び窒素含有ガスといったガスが、移送チャンバ２００に流入され、工程１３０で上述したＵＶ活性化プロセス１３０Ａなどのプロセスを実行する。
【００３７】
複数の基板、例えば２つの基板２５０ａ、２５０ｂが、基板支持体１５６から上に向かって延びる複数の基板支持ピン２５５ａ、２５５ｂによってそれぞれ持ち上げられ支持されうる。基板支持体２５６の温度は、入口２５７から基板支持体２５６を通って出口２５８まで、冷却流体又は冷却ガスを循環させることによって、調整されうる。
【００３８】
動作中、基板、例えば基板１５０ａ、１５０ｂは、チャンバ壁２１０内のローディングポート２２０を通って移送され、それぞれ基板支持ピン２５５ａ、２５５ｂ上に配置される。移送チャンバ２００は、基板が移送チャンバ２００に搬入される前に、移送チャンバに到達するために真空ポンプ２６０によって排気されうる。ＵＶ活性化プロセス１３０Ａの間、ＵＶランプモジュール２８０が作動され、ガス源２７０からの酸素含有ガス及び窒素含有ガスが、ガスライン２７２を通って移送チャンバ２００内に導入される。ＵＶランプモジュール２８０は、酸素含有ガス及び窒素含有ガスを移送チャンバ２００に流入させる前、流入させる間、又は流入させた後に、作動させてよい。ＵＶランプモジュール２８０は、石英窓２３０を通して、波長２４０ｎｍ、強度０．０５Ｗ／ｃｍ２から５Ｗ／ｃｍ２までのＵＶ放射を約１０秒から約３０秒間、基板２５０ａ、２５０ｂに照射する。酸素含有ガスは、ＵＶ放射を吸収し、不要な残留物、例えばヒ素含有種と反応するＯ又はＯ２ラジカルに分解して、基板の表面上に酸化ヒ素を形成する。前述したように、酸化ヒ素は、ガス放出制御に対するバリアとして働く。不要な残留物又は種の一部は、急速に蒸発する可能性がある有機副生成物に変換される。同時に、Ｏ又はＯ２ラジカルはまた、不要な種と基板の表面との間のゆるい結合を切断し、それによって基板２５０ａ、２５０ｂの表面に吸収又は捕捉されたヒ素含有種（ＡｓＨｘ、ＴＢＡ）を除去する。反応生成物は気体であり、図１に関して上で論じたポンププロセス１３０Ｂのように、真空ポンプ２６０によって移送チャンバ２００から排気することができる。
【００３９】
ＵＶランプモジュール２８０は、酸化プロセスの効率を高めるために異なる構成を有してもよい。図３は、本開示の一実施態様によるＵＶランプモジュール３００の一部の断面概略図を示す。ＵＶランプモジュール２８０の代わりに、ＵＶランプモジュール３００が使用されてもよい。ＵＶランプモジュール３００は一般に、その中に複数のＵＶランプ３８５を保持するためのハウジング３６０を含む。ＵＶランプ３８５は、互いに平行に配置され、石英窓２３０（図２）の実質的に全領域を覆い、移送チャンバ２００内の基板２５０Ａ、２５０Ｂといった基板の上方で均一なＵＶ放射強度を達成するようサイズ決めすることができる。ＵＶランプ３８５は、石英窓２３０を覆うようにサイズ決めされた同一又は異なる長さを有しうる。一実施態様では、ＵＶランプ３８５は、向かい合って又は互いからオフセットされ配置された２つの列に配置される。このような場合、第１列のＵＶランプと第２列のＵＶランプは、同一平面上に構成されうる。ＵＶランプ３８５は正方形の設計を有しうるが、円形といった他の形状も考えられる。
【００４０】
単一の中空の半球状リフレクタ３９０は、各ＵＶランプ３８５を取り囲む。各ＵＶランプ３８５は、管状形状、二重管状形状又は他の適切な形状を有しうる。リフレクタ３９０は、ＵＶランプ３８５の上方に配置され、ＵＶランプ３８５からのＵＶ放射は、石英窓２３０を直接通過して移送チャンバ２００に進入することができる。各リフレクタ３９０の球面又は凹面３９１は、ＵＶ放射の強度及び均一性を高めるためにＵＶ放射を下に向かって反射する。リフレクタ３９０は、必要な機械的強度を提供するために、約１ｍｍから約５ｍｍの一定の厚さを有しうる。半球状リフレクタ３９０が示されているが、楕円形又は逆Ｖ字形のような他の形状も考えられる。
【００４１】
必要に応じて、リフレクタ３９０は、リフレクタ３９０の下側（すなわち、ＵＶランプ３８５に面する側）に提供された反射性コーティング層又は層スタックを有しうる。反射コーティング層又は層スタックは、ＵＶ放射を基板に反射させる又は方向付けるように設計される。一実施態様では、反射コーティング層は、組み合わせて電磁スペクトルのＵＶ範囲の放射を反射する、少なくとも２つの異なる屈折率の材料を有する多層コーティングである。多層コーティングのための適切な材料は、アルミニウム、タンタル、チタン、ケイ素、ニオブ、ハフニウム、セリウム、ジルコニウム、イットリウム、エルビウム、ユーロピウム、ガドリニウム、インジウム、マグネシウム、ビスマス、トリウム、及びそれらの組み合わせの酸化物又は窒化物、並びに同様に適切な希土類金属のうちの少なくとも１つを含みうる。一実施態様では、多層コーティングは、上記の酸化物又は窒化物の少なくとも２つの組み合わせを含む。
【００４２】
ハウジング３６０の上面には、冷却ファン３７０が装着されうる。電力が供給されると、冷却ファン３７０は、ハウジング３６０内のリフレクタ３９０を冷却するために、冷却ファン３７０の底部に位置する開口部（図示せず）を通して上部から空気を抜き出すことになる。リフレクタ３９０の冷却は、同様にＵＶランプ３８５を冷却する。
【００４３】
図４は、本開示の別の実施形態による、ＵＶランプモジュール４００の一部の上面図を示す。ＵＶランプモジュール４００は、ＵＶランプモジュール２８０の代わりに使用されてもよい。この実施態様では、複数のＵＶランプ４８５が、ハウジング４６０内に配置又は収容される。ＵＶランプ４８５は、管状形状、二重管状形状又は他の適切な形状を有しうる。ＵＶランプ４８５は、ハウジング４６０の中心軸４１０から半径方向外向きに（例えば、車輪のスポークのように）延びる。ＵＶランプ４８５は、基板２５０Ａ、２５０Ｂ（図２）を均一に照射するために、ハウジング４６０の外周の周りに等間隔で配置されうる。
【００４４】
図示されないが、上述のリフレクタ３９０のような単一の中空半球状リフレクタは、各ＵＶランプ４８５を囲み、基板にＵＶ放射を反射させ又は方向付けるために使用されうる。
【００４５】
ＵＶランプ３８５及びＵＶランプ４８５は、基板表面全体が均一に照射されるようＵＶ放射が照射されるように配置され、その一方で、移送チャンバ２００内の処理ガスの全ての分子は、上部から底部に、かつ横に、ＵＶ放射フラックスで飽和されている。
【００４６】
試験が完了しており、結果は、酸素含有ガスへの曝露後に、基板上及び／又は基板の表面上、並びにＩＩＩ−Ｖ族表面上の残留ヒ素関連種が酸化されることを示す。ヒ素残留物は、安定した酸化物又は高い蒸気圧を有し急速に蒸発する副生成物のどちらかに分解される。また、酸化の後、非反応性ガスポンプ／パージサイクルが完了し、よってガス放出をゼロｐｐｂまで引き下げる。結果は、酸化及びポンプサイクルの後、ガス放出がゼロｐｐｂに減少し、したがってガス放出残留物を残さず、更にスループットを改善することを示す。
【００４７】
要約すると、本明細書に開示された実施態様は、Ｓｉ：Ａｓプロセスの後、又はＩＩＩ−Ｖ族エピタキシャル成長プロセスの後、及び／又はＩＩＩ−Ｖ族のエッチングプロセスが基板上で行われた後、及び追加の処理の前に、有害ガスが基板の表面から除去されるように、基板のガス放出を制御するための方法及び装置に関する。本開示の利点のいくつかは、ヒ素関連種を酸化するためのＵＶ能力を有する改良された移送チャンバに酸素含有ガスを流すことを含む。次に、移送チャンバからポンプで排出される前に、移送チャンバをパージするために非反応性ガスが移送チャンバに流入される。酸化及びポンププロセスは、有毒種、例えばヒ素のガス放出が検出できなくなるまで繰り返される。そのようにして、有害ガス及びガス放出残留物は、更なる処理が実行されうるように、基板から減少及び／又は除去される。
【００４８】
上記は本開示の実施態様を対象としているが、本開示の基本的な範囲から逸脱することなく、本開示の他の実施態様及び更なる実施態様が考案されてもよく、本開示の範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。
【図１】
2019533899.tif 000003
【図２】
2019533899.tif 000004
【図３】
2019533899.tif 000005
【図４】
2019533899.tif 000006
【国際調査報告】
2019533899.tif 000007
2019533899.tif 000008