JPH04237117A - 分子線エピタキシャル装置用ウェハ前処理装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、たとえばＧａＡｓ等
のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の製造に用いられる分子線
エピタキシャル装置用ウェハ前処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、分子線エピタキシャル装置用ウェ
ハ前処理装置としては、上記分子線エピタキシャル装置
とは別に設けたドラフトおよびエッチング槽を用いるも
のがある。このウェハ前処理装置は、分子線エピタキシ
ャル装置のエピタキシャル成長用真空チャンバでエピタ
キシャル成長を行なう前に、ウェハの前処理としてのウ
ェット処理を行なう。すなわち、このウェハ前処理装置
は、上記ウェハを清浄化するための有機洗浄と、上記ウ
ェハを生成する工程で上記ウェハに生じたダメージ層を
除去するための酸エッチングおよびそれに続く水洗，乾
燥を、上記ドラフトやエッチング槽を用いて行なう。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の分子線エピタキシャル装置用ウェハ前処理装置によ
るウェット処理では、酸エッチング時のエッチングむら
および水洗，乾燥時のウェハの表面酸化やウェハへのダ
スト等の付着が避けられない。このため、上記ウェハの
前処理後のエピタキシャル成長工程で成長層のウェハ面
内の均一性および結晶性に悪影響が生じるという問題が
ある。

【０００４】また、上記ウェハに付着したダストが、上
記成長層の欠陥密度の増大の原因になるという問題もあ
る。

【０００５】また、上記ウェット処理後、上記ウェハを
分子線エピタキシャル装置に搬入する際に、上記ウェッ
ト処理時に上記ウェハに付着したダストや水分が、上記
分子線エピタキシャル装置内に持ち込まれて、分子線エ
ピタキシャル装置内が汚染されるという問題がある。

【０００６】そして、これらの問題は、分子線エピタキ
シャル装置で製造する製品の性能劣化や歩どまり低下を
招くという重大な問題を引き起こす。

【０００７】そこで、この発明の目的は、清浄にしたウ
ェハの表面を再汚染したり、上記ウェハの表面にダスト
等を付着させることなく、ウェハの表面を清浄性高く清
浄化できると共に、ウェハ生成工程等で生じたウェハの
ダメージ層を均一性高く除去できて、しかも、ウェハを
分子線エピタキシャル装置内に搬入する際に、この分子
線エピタキシャル装置を汚染しないようにできる分子線
エピタキシャル装置用ウェハ前処理装置を提供すること
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、真空中でウ
ェハ表面に不活性ガスイオンを照射すると、スパッタに
よりウェハ表面を清浄性高く清浄化できると共に、前工
程によるウェハのダメージ層の除去を均一性良く行なえ
ることと、上記スパッタにより得られた清浄なウェハを
、大気にさらすことなく分子線エピタキシャル装置のエ
ピタキシャル成長用チャンバに導入すれば、ウェハ表面
の再汚染やダスト等の付着を完全に防止できるので、非
常に清浄なウェハにエピタキシャル成長層を形成するこ
とができると共に、分子線エピタキシャル装置内の汚染
を防止できることに着目してなされた。すなわち、上記
目的を達成するため、本発明の分子線エピタキシャル装
置用ウェハ前処理装置は、分子線エピタキシャル装置に
バルブを介して接続され、真空ポンプで高真空になる前
処理用真空チャンバと、上記前処理用真空チャンバに設
けられ、ウェハ表面に不活性ガスイオンを照射するスパ
ッタエッチングガンと、上記前処理用真空チャンバに設
けられ、ウェハを加熱するためのヒータを備えることを
特徴としている。

【０００９】

【作用】分子線エピタキシャル装置にバルブを介して接
続されている上記前処理用真空チャンバは、その内部に
ウェハ前処理を行なうウェハを配置した状態で真空ポン
プで高真空にされる。この状態で、上記スパッタエッチ
ングガンで、不活性ガスイオンを上記ウェハに照射する
。すると、この不活性ガスイオンの照射によって、上記
ウェハの表面が均一かつ平坦にスパッタされる。こうし
て、上記ウェハは、その表面のダメージ層が確実に除去
されると共に新たな表面が形成される。つまり、上記ウ
ェハの表面が完全に清浄化される。しかも、上記スパッ
タエッチングガンが上記ウェハの表面をスパッタするこ
とによって、上記ウェハの表面の原子配列の乱れ等が生
じて、上記ウェハにごく薄いダメージ層が形成された場
合においても、このウェハを上記前処理用真空チャンバ
に設けたヒータで加熱することにより、上記ウェハの表
面の原子配列の乱れ等が正常化されて、上記ダメージ層
がなくなる。このように、上記ウェハのウェハ前処理は
高真空中で行なわれる。もちろん、上記スパッタ時に、
スパッタした元素は上記前処理用真空チャンバを高真空
にする真空ポンプによって外部に排出されるので、上記
元素が上記前処理用真空チャンバ内に残留したり、上記
ウェハに再付着したりしない。

【００１０】また、上記ウェハ前処理が終了したウェハ
は、上記前処理用真空チャンバを高真空に保持したまま
で、上記前処理用真空チャンバと分子線エピタキシャル
装置の間のバルブを開くことによって、上記前処理用真
空チャンバと分子線エピタキシャル装置の両方の真空を
破ることなく、上記ウェハを清浄かつ均一で平均な表面
を保ったままで分子線エピタキシャル装置に搬入するこ
とが可能になる。したがって、ウェハ前処理が終了した
ウェハが水や空気にさらされることがない。このように
、このウェハ前処理装置によれば、分子線エピタキシャ
ル装置はウェハ前処理により清浄かつ均一な表面になっ
たウェハに直接にエピタキシャル成長を行なうことが可
能になる。また、上記清浄なウェハが搬入される分子線
エピタキシャル装置は汚染されることがない。

【００１１】

【実施例】以下、この発明を図示の実施例により詳細に
説明する。図１はこの発明の一実施例であるＧａＡｓウ
ェハ前処理装置をＧａＡｓ用分子線エピタキシャル装置
に接続したところを示す概略図である。図１において、
１はＧａＡｓ用分子線エピタキシャル装置である。この
ＧａＡｓ用分子線エピタキシャル装置１はエピタキシャ
ル成長用真空チャンバ９と、このエピタキシャル成長用
真空チャンバ９にゲートバルブ１５を介して接続される
搬送準備室１２と、この搬送準備室１２にゲートバルブ
１６を介して接続される搬入搬出室１３を備えている。 また、上記エピタキシャル成長用真空チャンバ９はエピ
タキシャル成長用のウェハヒータ１１とエピタキシャル
材料用分子線ファーネス１０とを備えて、上記エピタキ
シャル成長用真空チャンバ９内に搬入されたＧａＡｓウ
ェハ上に、分子線エピタキシャル成長法によりエピタキ
シャル成長層を形成する。

【００１２】また、図１において、２はＧａＡｓウェハ
前処理装置である。このＧａＡｓウェハ前処理装置２は
前処理用真空チャンバ１７と、ＧａＡｓ表面をスパッタ
除去するアルゴンスパッタエッチングガン１８と、Ｇａ
Ａｓウェハを加熱するためのウェハヒータ１９を備えて
いる。上記アルゴンスパッタエッチングガン１８とウェ
ハヒータ１９は前処理用真空チャンバ１７内に設けてい
る。そして、上記前処理用真空チャンバ１７は、ゲート
バルブ２０を介して、ＧａＡｓ用分子線エピタキシャル
装置１が備える搬送準備室１２に接続している。また、
上記エピタキシャル成長用真空チャンバ９と搬送準備室
１２および前処理用真空チャンバ１７は夫々図示しない
真空ポンプによって高真空を維持することができるよう
になっている。そして、搬入搬出室１３はウェハの搬入
，搬出時以外は真空ポンプにより真空となっている。ま
た、上記搬入搬出室１３および搬送準備室１２には図１
に矢印ａで示す水平方向に動作する図示しない搬送装置
を設けている。また、ゲートバルブ１５およびゲートバ
ルブ２０の位置には図１に矢印ｂで示す鉛直方向に動作
する搬送装置を設けている。図１において、１４および
２１は夫々上記鉛直方向に動作する搬送装置の一部をな
すトランスファーロッドである。そして、これらの搬送
装置は、ウェハ前処理およびエピタキシャル成長層の形
成に際し、ＧａＡｓウェハ（以下、「ウェハ」という。 ）を、搬入搬出室１３、搬送準備室１２、前処理用真空
チャンバ１７、搬送準備室１２、エピタキシャル成長用
真空チャンバ９、搬送準備室１２、搬入搬出室１３の順
に搬送する。ＧａＡｓ用分子線エピタキシャル装置１へ
のウェハの搬入と搬出は、ゲートバルブ１６を閉じて、
搬入搬出室１３のみを大気圧に開放した状態で行なう。 したがって、このときエピタキシャル成長用真空チャン
バ９と前処理用真空チャンバ１７と搬送準備室１２の真
空を維持できる。 すなわち、搬送準備室１２と前処理用真空チャンバ１７
との間のウェハの移動および搬送準備室１２とエピタキ
シャル成長用真空チャンバ９との間のウェハの移動は、
夫々ゲートバルブ２０およびゲートバルブ１５を介して
、高真空を維持した状態で行うことができる。

【００１３】上記構成において、ウェハのウェハ前処理
を行なう際には、高真空状態にある前処理用真空チャン
バ１７内のウェハヒータ１９の上の所定の位置に配置し
たウェハに、上記アルゴンスパッタエッチングガン１８
がアルゴンイオンビームを照射する。このアルゴンイオ
ンビームは上記ウェハの表面をスパッタ除去して、ウェ
ハの表面に付着したダスト等を確実に除去すると共に上
記ウェハのダメージ層を均一かつ平坦に除去する。こう
して、上記ウェハは新たな表面が露出し、ウェハの表面
は清浄になる。ところで、上記アルゴンイオンビームの
上記ウェハへの照射によって、上記ウェハの表面の原子
配列が乱れて、ウェハの表面に極く薄いダメージ層が生
成する可能性がある。そして、上記ウェハ表面に極く薄
いダメージ層が生成した場合には、上記前処理用真空チ
ャンバ１７が備えるウェハヒータ１９で上記ウェハをた
とえば６００℃程度で加熱処理することによって、上記
ウェハ表面の原子配列の乱れを正常化でき、上記ウェハ
の表面に生成した薄いダメージ層をなくすることができ
る。このように、ウェハ前処理を高真空中で行なうこと
ができる。しかも、上記ウェハの表面のスパッタ除去に
よって除去したダスト等の成分は、上記真空ポンプに引
かれて前処理用真空チャンバ１７から外部に排出され、
上記ウェハに再付着したりしない。

【００１４】上記前処理用真空チャンバ１７はゲートバ
ルブ２０を介して搬送準備室１２に接続しているので、
前処理用真空チャンバ１７と搬送準備室１２とエピタキ
シャル成長用真空チャンバ９とを高真空に保持した状態
のままで、ゲートバルブ２０およびゲートバルブ１５を
開いて、上記ウェハ前処理が完了したウェハをエピタキ
シャル成長用真空チャンバ９に搬入できる。つまり、ウ
ェハ前処理が完了して清浄になったウェハを、大気や水
分等にさらすことなく清浄に保ったままでＧａＡｓ用分
子線エピタキシャル装置１のエピタキシャル成長用真空
チャンバ９に搬入することができる。このため、ＧａＡ
ｓ分子線エピタキシャル装置１は、上記ウェハに均一で
高品質なエピタキシャル成長層を形成できる。また、上
記ウェハが上記エピタキシャル成長用真空チャンバ９に
ダストを持ち込むことがなく、上記ウェハがエピタキシ
ャル成長用真空チャンバ９を汚染することを防止できる
。

【００１５】尚、上記実施例では、ＧａＡｓウェハをウ
ェハ前処理する場合について説明したが、本発明はＧａ
Ａｓウェハのウェハ前処理だけでなく、その他の化合物
半導体ウェハのウェハ前処理にも適用できることは言う
までもない。また、上記実施例では、スパッタエッチン
グガンとしてアルゴンスパッタエッチングガン１８を用
いたが、アルゴンの他の不活性ガスを用いるスパッタエ
ッチングガンを用いてもよい。

【００１６】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
の分子線エピタキシャル装置用ウェハ前処理装置は、真
空ポンプで高真空になる前処理用真空チャンバに設けた
スパッタエッチングガンがウェハの表面に不活性ガスイ
オンを照射することによって、上記ウェハの表面を均一
かつ平坦にスパッタするので、上記ウェハの表面を清浄
性高く清浄にできると共に、前工程等で生じた上記ウェ
ハのダメージ層の除去を確実かつ均一性高く行なうこと
ができる。

【００１７】また、上記スパッタによりウェハ表面の原
子配列の乱れが生じて、ウェハ表面にダメージ層が生じ
た場合にも上記ウェハを上記前処理用真空チャンバに設
けたヒータで加熱することによって、上記ウェハ表面の
原子配列の乱れを正常化させることができて、上記ダメ
ージ層をなくすることができる。

【００１８】また、上記前処理用真空チャンバはバルブ
を介して分子線エピタキシャル装置に接続しているので
、ウェハ前処理が終了した清浄なウェハを大気にさらす
ことなく、上記前処理用真空チャンバから、分子線エピ
タキシャル装置に搬入できる。したがって、ウェハ前処
理後のウェハ再汚染を完全に防止できる。したがって、
本発明の分子線エピタキシャル装置用ウェハ前処理装置
を用いた分子線エピタキシャル装置は、非常に清浄かつ
均一，平坦でダメージ層が完全に除かれた表面を有する
ウェハにエピタキシャル成長を行なうことができるので
、均一で高品質なエピタキシャル成長層を形成できる。 また、本発明によれば、上記分子線エピタキシャル装置
に上記清浄なウェハを搬入できるので、上記分子線エピ
タキシャル装置の汚染を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明の実施例のＧａＡｓウェハ前処理装
置をＧａＡｓ用分子線エピタキシャル装置に接続したと
ころを示す概略図である。

【符号の説明】

１　　ＧａＡｓ用分子線エピタキシャル装置２　　Ｇａ
Ａｓウェハ前処理装置 １７　　前処理用真空チャンバ １８　　アルゴンスパッタエッチングガン１９　　ウェ
ハヒータ ２０　　ゲートバルブ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　分子線エピタキシャル装置にバルブを
   介して接続され、真空ポンプで高真空になる前処理用真
   空チャンバと、上記前処理用真空チャンバに設けられ、
   ウェハ表面に不活性ガスイオンを照射するスパッタエッ
   チングガンと、上記前処理用真空チャンバに設けられ、
   ウェハを加熱するためのヒータを備えることを特徴とす
   る分子線エピタキシャル装置用ウェハ前処理装置。