(57)【要約】  本発明は、基板２３を処理する方法であって、ドーピング・ステップとすぐ後に続く安定化ステップとを含む方法に関する。該方法は、該安定化ステップが、酸素、水蒸気、湿り空気、過酸化水素蒸気、オゾン、及びアンモニアを含むグループに属する気体に該基板を浸漬させることからなることを特徴とする。本発明は、上記の方法にしたがって基板を処理するための装置であって、気体導入開口部を含む装置をも提供する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板（２３）を処理する方法であって、ドーピング・ステップとすぐ後に続く安定化ステップとを含み、該安定化ステップは、酸素、水蒸気、湿り空気、過酸化水素蒸気、オゾン、及びアンモニアを含むグループに属する気体に該基板を浸漬させることからなる方法。
【請求項２】
該安定化ステップは、該気体で該基板（２３）を吹き払うことからなる請求項１に記載の方法。
【請求項３】
該安定化ステップは、該気体を導入するステップと、それに続いて、ポンプ作用でパージするステップとを含む少なくとも一つのサイクルを実施することからなる請求項１に記載の方法。
【請求項４】
該ドーピング・ステップはイオン注入によって実施される請求項１から３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
該イオン注入は、プラズマ浸漬（１５，１６）によって実施される請求項４に記載の方法。
【請求項６】
該安定化ステップは、該基板（２３）を加熱する段階を含む請求項１から５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
該気体は、プラズマ由来の気体状の種からなる請求項１から６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
該安定化ステップに、残留雰囲気を分析するステップが続く請求項１から７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
請求項１から８のいずれかに記載の方法にしたがって基板を処理する装置であって、ドーピング室（１５，１６）と、該気体を導入するための開口部（２１）と、を含み、該ドーピング室の外側に安定化要素（１３，１４；１７）を含み、該安定化ステップは、該安定化要素の中で実施される装置。
【請求項１０】
該安定化要素は、排気されたエアロック（１３，１４）である請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
該安定化要素は、安定化室（１７）である請求項９に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板安定化方法及び該方法を実施するための装置に関する。
【０００２】
本発明の分野は、基板にドーピングを行うマイクロエレクトロニクスの分野である。
【背景技術】
【０００３】
当業者は、特に、イオン注入を含む多くのドーピング技術に通じている。
【０００４】
ドーピングは、基板の半導体物性を変更することにある。たとえば、シリコン基板にドーピングを行うために、周期表の１３族または１５族から選んだ元素がシリコン基板に注入される。当業者にとって、不活性ガス（たとえば、アルゴンまたはクリプトン）によって基板に衝撃を与えることは、不活性ガスの元素は、空のない外側の電子殻を有するのでドーピングとはならない。
【０００５】
イオン注入は、現在、プラズマ浸漬方法で広く使用されている。この技術において、基板は、プラズマ内に浸漬され、プラズマのイオンが基板内に注入されるように、プラズマのイオンを基板に向けて加速することのできる電界を確立するために、数十ボルトから数十キロボルトの範囲の負の電圧でバイアスされる。バイアス電圧は、一般的にパルス状である。
【０００６】
問題は、燐やヒ素のようなある種のドーパントが周囲の空気と反応し、ホスフィン（ＰＨ３）やアルシン（ＡｓＨ３）などの、非常に毒性の強い気体を形成する傾向があることである。周囲の空気内で、これらの化学反応にかかわるのは、水蒸気及び酸素である。
【０００７】
燐の場合に、主要な反応は以下のとおりである。
2P2 + 6H2O -> 3H3PO2 + PH3
2P2 + 5O2 -> P4O10
ヒ素燐の場合に、主要な反応は以下のとおりである。
4As + 3H2O -> As2O3 + 2AsH3
4As + 3O2 -> 2As2O3
As2O3 + O2 -> As2O5
他のドーパント、すなわち、Ｂ２Ｈ６を放出する可能性のあるボロンについて言及することもできる。
【０００８】
本明細書において、原子層体積（ALD, atomic layer deposition）技術は、ドーピング技術と考える。
【０００９】
発生する毒性ガスの量が少ない場合には、周囲の空気内の希釈は、濃度を、種々の規則で認められる値よりも低く減少させるのに十分であるので、ほとんど問題はないことがわかる。
【００１０】
これに対して、先進のマイクロエレクトロニクスにおいては、処理される基板は、フープ（FOUPs, Front opening unified pods）として知られる密閉容器に保管される。フープ内の毒性ガスの濃度は危険な閾値に到達し得る。
【００１１】
したがって、基板の表面を安定化させるのが適切であり、上記の問題を避ける公知の解決方法の一つは、基板を大気中に戻す前に、基板を不活性化層、または「キャップ（cap）層」内に封じ込めることである。上記の層は、ケイ素、酸化ケイ素、または窒化ケイ素から作られ、数ナノメータの厚さを有する。
【００１２】
上記の解決方法は、たとえば、特許文献１及び２に説明されている。
【００１３】
上記の解決方法には、いくつかの制約がある。
【００１４】
第一に、堆積は、ドーピングに使用されたものと同じ装置において、「もとの場所で」、真空を破壊せずに実施する必要があり、そのため、装置の複雑性、及び処理のコストが増加し、生産性も低下する。
【００１５】
第二に、ドーピングされた表面と接触することができるようにするには、堆積物を除去する必要がある。表面の過剰エッチングを避けるには、除去を非常に高い精度で制御する必要がある。なぜなら、過剰エッチングは、ドーパントの損失となるからである。除去は、完全に、しかし、ドーピングされた表面を含まないようにする必要がある。
【００１６】
第三に、上記の堆積及びエッチング方法は、関連するコンポーネントの操作が大きく変わる原因となる。コンポーネントの寸法を減少させた結果、約５ナノメータのドーピング深さが使用されている。その結果、堆積及びエッチングは、ナノメータの十分の一のオーダーの精度で実施する必要があり、これは、現時点で実際上不可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】US 2008/277715
【特許文献２】US 4,144,100
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明の目的は、上記の先行技術の制約を克服することを可能にする方法及び装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明によれば、基板を処理する方法は、ドーピング・ステップとすぐ後に続く安定化ステップとを含む。該方法は、該安定化ステップが、酸素、水蒸気、湿り空気、過酸化水素蒸気、オゾン、及びアンモニアのグループを含むグループに属する気体に該基板を浸漬させることからなることを特徴とする。
【００２０】
ドーピングされた表面の反応は、限定された雰囲気の中で生じるようになり、該反応によって生成される毒性の気体に起因する危険が減少される。
【００２１】
第一のオプションでは、該安定化ステップは、該気体で該基板を吹き払うことからなる。
【００２２】
第二のオプションでは、該安定化ステップは、該気体を導入するステップと、それに続いて、ポンプ作用でパージするステップとを含む少なくとも一つのサイクルを実施することからなる。
【００２３】
該ドーピング・ステップはイオン注入によって実施されるのが好ましい。
【００２４】
該イオン注入は、プラズマ浸漬によって実施されるのが有利である。
【００２５】
好ましい実施形態において、該安定化ステップは、該基板を加熱する段階を含む。
【００２６】
本発明のさらなる特徴によれば、該気体は、プラズマ由来の気体状の種からなる。
【００２７】
安全上の理由から、該安定化ステップに、残留雰囲気を分析するステップが続く。
【００２８】
本発明は、方法によって基板を処理する装置であって、ドーピング室と、該気体を導入するための開口部と、を含み、該ドーピング室の外側に安定化要素を含み、該安定化ステップは、該安定化要素の中で実施される装置を提供する。
【００２９】
第一のオプションでは、該安定化要素は、排気されたエアロックである。
【００３０】
第二のオプションでは、該安定化要素は、安定化室である。
【００３１】
本発明は、添付の図を参照しながら、説明として与えられる実施例に従う記載から、以下に詳細に示される。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の方法を実施するための装置を示す図である。
【図２】安定化室を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
複数の図面で同一のエレメントは、それぞれの図面で同じ符号を与えている。
【００３４】
図１を参照すると、ドーピング装置が示されている。図の左側には、４個のフープ（FOUP）ローディング・トレイ１０が示されている。これらのトレイ１０は、大気圧で動作する第１のローディング・ロボット１１に処理対象を供給する。
【００３５】
この第１のロボット１１は、真空下で動作する第２のローディング・ロボット１２と、第１のローディング・アンローディング・エアロック１３及び第２のローディング・アンローディング・エアロック１４を介して通じている。これらの２台のローディング・アンローディング・エアロック１３及び１４も真空下で動作する。
【００３６】
第２のローディング・ロボット１２は、第１の注入室１５に処理対象を供給する。
【００３７】
オプションとして、第２のローディング・ロボット１２は、第２の注入室１６に処理対象を供給する。
【００３８】
本発明によれば、同様に第２のローディング・ロボット１２によって処理対象を供給される安定化室１７を備えてもよい。
【００３９】
本発明の処理方法は、本実施例では、注入室の中で実施されるドーピング・ステップを含む。
【００４０】
ドーピング・ステップのすぐ後に、すなわち、基板を大気中に戻さずに、毒性の種を取り除く（脱ガス処理する）か、または高度にドーピングした表面のダングリングボンドを飽和させる目的の安定化ステップが続く。基板が空気中に戻されたときに、基板の雰囲気との反応性を減少させるために、上記のステップは管理された雰囲気の下で実施する。
【００４１】
第一の方法では、酸素、水蒸気、湿り空気、過酸化水素蒸気、またはオゾンを使用して酸化することによって基板を安定化させる。
【００４２】
第二の方法では、窒素、または好ましくはアンモニア（ＮＨ３）を使用して窒化することによって基板を安定化させる。
【００４３】
安定化は、単に、基板を上記の気体の一つと接触させることによって実施される。
【００４４】
これらの気体は、分子形態、またはプラズマによって励起またはイオン化させた気体状の種の形態で使用することができる。
【００４５】
状況によっては、安定化プロセスを促進するために基板を加熱することが必要である。一例として、燐でドーピングした表面を水蒸気で中和するためには、基板を２００℃よりも高い温度にするのが望ましい。
【００４６】
安定化を実施するための第一の可能性は、基板の表面を反応性気体で吹き払うことである。一般的に、使用圧力は、０．０１ミリバール（ｍｂａｒ）から１００ｍｂａｒの範囲であり、流速は、５０標準立方センチメータ毎分（ｓｃｃｍ）から１０００ｓｃｃｍの範囲である。
【００４７】
安定化を実施するための第二の可能性は、容器に気体を導入するステップと、それに続いて、ポンプ作用でパージするステップのサイクルを提供することである。必要とされるサイクル数は経験的に決定することができる。一般的に、圧力の範囲は、０．１ｍｂａｒから１００ｍｂａｒの範囲であり、サイクル数は３から１０の範囲である。
【００４８】
ここで、残留雰囲気の毒性を評価するためにガス分析器を使用することができる。毒性の気体が検知された場合には、装置は、基板を開放せず、再び安定化ステップを始めることができる。
【００４９】
安定化方法は、ドーピング室内で、「もとの場所で」実施してもよい。これには、ドーピング室の壁を不動態化する利点がある。しかしながら、生産性は影響を受け、反応性気体の残留圧力によって雰囲気が汚染される危険がある。
【００５０】
したがって、ドーピング室の外側に設置された安定化要素内で安定化を実施するのが好ましい。
【００５１】
第一の解決策は、安定化要素として、排気されたローディング・アンローディング・エアロック１３及び１４を使用することである。
【００５２】
第二の解決策は、安定化要素として、この目的に専用の安定化室１７を使用することである。
【００５３】
図２を参照すると、安定化室の実施例が示されている。安定化室１７は、その上部に、シャワーの噴水口の形態の気体散布器２１を備えている。基板支持体２２は、気体散布器２１に面して配置され、処理のために基板２３を収納する。基板支持体２２は、加熱器として機能してもよい。
【００５４】
安定化室１７の底部に、安定化室をポンプユニット２５に接続する、調整可能な絞り弁２４（蝶形弁）を備えてもよい。
【００５５】
いずれにしろ、基板は、その表面が安定化されるまで真空中にとどまる。換言すれば、安定化ステップは、ドーピング・ステップのすぐ後に続く。
【００５６】
上記の本発明の実施例は、その具体的な性質のために選択されたものである。しかしながら、本発明に含まれるすべての実施形態を網羅的に挙げるのは不可能である。特に、記載されたどのようなステップ、またはどのような手段も、本発明の範囲を超えることなく、等価なステップ、または手段と置き換えることができる。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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