枚葉式ＣＶＤ用チャンバのクリーニング方法
【課題】出口部での清掃残りの発生を抑制し、マウンドやランプ加熱式成長装置の場合のスリップを抑制可能な枚葉式ＣＶＤ用チャンバのクリーニング方法を提供する。
【解決手段】チャンバ内のクリーニング時、エッチングガスを成長ガスの流れ方向とは反対方向から内部流路へ供給するので、分解生成物が堆積し易い出口部の内壁に対して、充分な量のエッチングガスを供給できる。そのため、出口部における分解生成物の清掃残りの発生を抑制できる。その結果、分解生成物が内壁から剥がれて生じるパーティクルを原因としたマウンドや、ランプ加熱方式の気相成長装置を採用したときのスリップを抑制できる。
【解決手段】チャンバ内のクリーニング時、エッチングガスを成長ガスの流れ方向とは反対方向から内部流路へ供給するので、分解生成物が堆積し易い出口部の内壁に対して、充分な量のエッチングガスを供給できる。そのため、出口部における分解生成物の清掃残りの発生を抑制できる。その結果、分解生成物が内壁から剥がれて生じるパーティクルを原因としたマウンドや、ランプ加熱方式の気相成長装置を採用したときのスリップを抑制できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は枚葉式ＣＶＤ用チャンバのクリーニング方法、詳しくは横置き枚葉式のＣＶＤ用チャンバ、特にエピタキシャル成長用チャンバの内壁に堆積した分解生成物をクリーニングする枚葉式ＣＶＤ用チャンバのクリーニング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコンウェーハの一種として、シリコンウェーハの表面に、単結晶シリコンからなるエピタキシャル膜を気相エピタキシャル成長させたエピタキシャルシリコンウェーハが開発されている。
その製造方法としては、枚葉式のエピタキシャル成長用チャンバの内部流路に収納されたサセプタに、１枚のシリコンウェーハを水平配置し、その後、垂直な回転軸を中心にしてサセプタを回転させながらシリコンウェーハを、ハロゲンランプなどの熱源により加熱し、内部流路に成長ガスを流す。これにより、ウェーハ表面に反応ガスの熱分解（および還元）によって生成されたシリコンが析出し、ウェーハ表面に単結晶シリコンからなるエピタキシャル膜が成長する。
【０００３】
このようなエピタキシャルシリコンウェーハの製造を繰り返せば、エピタキシャル成長用チャンバの内壁、特に成長ガスの出口部の内壁において、ポリシリコンやその副生成物である分解生成物が徐々に堆積する。これは、一般にウォールデポ（ウォールデポジション）と呼ばれる。その後、堆積物は内壁から剥がれてパーティクルとなり、炉内の熱気でチャンバ内を浮遊し、その一部がウェーハ表面に付着して製品ウェーハの電気的特性などの品質低下を招いていた。
そこで、これを解消するため、エピタキシャル成長工程では、定期的に、クリーニング温度（１１９０℃程度）まで高めたチャンバ内に、塩化水素（ＨＣｌ）ガスなどのエッチングガスを流し、サセプタ表面や炉壁に堆積した分解生成物をエッチング（溶失）するクリーニング（Ｈｉ−Ｅｔプロセス）が行われている。ここでのエッチングガスの炉内流れは、成長ガスと同様に、エピタキシャル成長用チャンバの入口部から出口部へ向かうものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−８７９２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の枚葉式チャンバのクリーニング方法では、このように入口部から出口部へ向かってエッチングガスを流していた。そのため、分解生成物が多発生する出口部まで充分にエッチングガスが行き渡らず、クリーニング後に清掃残り（分解生成物）が存在していた。その結果、のちにこれが前記内壁から剥がれ落ちてパーティクルとなり、その一部が炉内の熱気でチャンバ内を浮遊し、ウェーハ表面に付着してマウンド（結晶欠陥）が発生する要因の一つとなっていた。しかも、クリーニング後に清掃残りが生じれば、例えばランプ加熱方式のエピタキシャル成長装置の場合、炉内温度が変化し、スリップが発生し易かった。
【０００６】
そこで、発明者は、鋭意研究の結果、エッチングガスを成長ガスの流れ方向とは反対方向、すなわちエピタキシャル成長用チャンバの出口部側の開口から内部流路へ導入するように構成することに想到した。これにより、分解生成物が堆積し易い出口部への多量なエッチングガスの供給を実現することができる。その結果、出口部の内壁に堆積した分解生成物の充分なクリーニングが可能で、上述した問題は全て解消されることを知見し、この発明を完成させた。
【０００７】
この発明は、分解生成物が堆積し易い出口部での清掃残りの発生を抑制し、これが剥がれ落ちて生じるマウンドや、ランプ加熱方式の気相成長装置を採用した場合におけるスリップの発生を抑制することができる枚葉式ＣＶＤ用チャンバのクリーニング方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、成長ガスが流される横置き枚葉式のＣＶＤ用チャンバの内部流路にエッチングガスを供給することで、前記成長ガス中の反応ガスが熱分解して前記ＣＶＤ用チャンバの内壁に堆積した分解生成物をエッチングする枚葉式ＣＶＤ用チャンバのクリーニング方法において、前記エッチングガスを、前記成長ガスの流れ方向とは反対方向から前記内部流路へ供給する枚葉式ＣＶＤ用チャンバのクリーニング方法成長ガスが流される横置き枚葉式のＣＶＤ用チャンバの内部流路にエッチングガスを供給することで、前記成長ガス中の反応ガスが熱分解して前記ＣＶＤ用チャンバの内壁に堆積した分解生成物をエッチングする枚葉式ＣＶＤ用チャンバのクリーニング方法において、前記エッチングガスを、前記成長ガスの流れ方向とは反対方向から前記内部流路へ供給する枚葉式ＣＶＤ用チャンバのクリーニング方法である。
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、チャンバ内のクリーニング時、エッチングガスを成長ガスの流れ方向とは反対方向からＣＶＤ用チャンバの内部流路へ供給する。これにより、分解生成物が堆積し易いウェーハが載置された位置よりガス流れの下流側である出口部の内壁に対して、充分な量のエッチングガスを供給する（接触させる）ことができる。その結果、チャンバの出口部の内壁において、分解生成物の清掃残りの発生を抑制することができる。よって、この分解生成物が内壁から剥がれて生じるパーティクルが、炉内の熱気でチャンバ内を浮遊し、そのうちの一部がウェーハ表面に付着して発生するマウンドや、ランプ加熱方式の気相成長装置を採用したときのスリップを抑制することができる。
【００１０】
ＣＶＤ用チャンバが使用されるＣＶＤ法としては、例えば活性化エネルギとして熱を使用する熱ＣＶＤ法、活性化エネルギにプラズマを使用するプラズマＣＶＤ法、活性化エネルギとして光を使用する光ＣＶＤ法などを採用することができる。熱ＣＶＤ法の場合、加熱方式としては、例えば抵抗加熱方式、高周波加熱方式、ランプ加熱方式などを採用することができる。また、ＣＶＤ法としては、チャンバ内の圧力で分けた常圧ＣＶＤ法、低圧ＣＶＤ法などが採用される。
ＣＶＤ用チャンバの種類は、垂直な回転軸を中心として回転するサセプタに、１枚のシリコンウェーハが水平載置される横置き枚葉式のものであれば任意である。例えば、エピタキシャル成長用チャンバ、多結晶・アモルファス成長用チャンバなどを採用することができる。
ＣＶＤ用チャンバは、成長ガスの流れ方向へ向かって、成長ガスの入口部と、サセプタが収納される中央部と、成長ガスの出口部との３つに区分された反応炉である。
ＣＶＤ用チャンバの素材としては、石英、ＳｉＣ、ＳＵＳ、ダイヤモンドライクカーボンなどを採用することができる。ＣＶＤ用チャンバの形状、サイズなどは任意である。
【００１１】
シリコンウェーハとしては、例えば単結晶シリコンウェーハ、多結晶シリコンウェーハなどを採用することができる。
成長膜としては、単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコン、酸化シリコン、窒化シリコンなどを採用することができる。
成長ガスは、キャリアガスと反応ガスとの混合ガスである。キャリアガスとしては、例えば、水素ガスやアルゴンガスを採用することができる。また、反応ガスとしては、シリコン系の場合、ＳｉＨ４ガス、ＳｉＨ２Ｃｌ２ガス、ＳｉＣｌ４ガス、ＳｉＨＣｌ３ガスなどを採用することができる。成長ガスには、所定のドーパントガス（ＰＨ３ガスまたはＢ２Ｈ６ガス）を混入してもよい。
サセプタの素材としては、例えばカーボン製の基材にＳｉＣがコーティングされたものなどを採用することができる。サセプタは、例えば表裏面が平坦かつ互いに平行な平板でも、中央部に凹形状のザグリ部が形成されたものでもよい。
サセプタは、チャンバの通路長さ方向の中間部（中央部）で、シリコンウェーハが水平配置される横置式のウェーハ支持用の円形板材または円環状板材である。
【００１２】
エッチングガスとしては、例えば塩化水素（ＨＣｌ）ガス、塩素（Ｃｌ２）ガスなどを採用することができる。エッチングガスは単独使用でも、例えば水素ガスなどとの混合使用でもよい。前記チャンバ内のクリーニング時において、成長ガスの流れ方向とは反対方向に流される混合ガス中のエッチングガスの割合は４０％以上である。４０％未満では、エッチングガスの供給不足による膜（分解生成物）残りが生じる。混合ガス中のエッチングガスの好ましい混合割合は５０〜８０％である。この範囲であれば、パージガスである水素の攪拌効果と、エッチングガスの最適な濃度での供給というさらに好適な効果が得られる。
クリーニング温度（クリーニング時の炉内温度）は、１１００〜１２００℃である。１１００℃未満では、付着膜へのエッチングレート不足による膜残りが生じる。また、１２００℃を超えれば、構造物である石英への過剰エッチングによる荒れに伴うパーティクルが発生する。好ましいクリーニング温度は、１１４０〜１１８０℃である。この範囲であれば、付着膜のみを選択的にエッチングできるというさらに好適な効果が得られる。
また、前記エッチングガスを流す前に、従来から実施されている入口部から出口部へ向かいＨＣｌガスを流し、サセプタ表面上や炉壁に堆積した分解生成物が溶出しなくなる程度以上にエッチングを実施してもよい。これにより、エッチングガスを成長ガスの流れ方向とは反対方向に長時間流すことが不要となり、効率的にチャンバ内壁のエッチングができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、前記ＣＶＤ用チャンバが、エピタキシャル成長用チャンバである請求項１に記載の枚葉式ＣＶＤ用チャンバのクリーニング方法である。
エピタキシャル成長用チャンバが使用される気相エピタキシャル成長装置としては、常圧気相エピタキシャル成長装置、減圧気相エピタキシャル成長装置、有機金属気相エピタキシャル成長装置、光気相エピタキシャル成長装置などを採用することができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、前記内部流路のうち、前記分解生成物の堆積領域に、前記成長ガスの流れ方向と同じ方向から別のエッチングガスを供給して、前記分解生成物の堆積領域に前記エッチングガスの乱流を発生させる請求項１または請求項２に記載の枚葉式ＣＶＤ用チャンバのクリーニング方法である。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、成長ガスの流れ方向とは反対方向からエッチングガスをＣＶＤ用チャンバに供給するとともに、内部流路の分解生成物の堆積領域に対して、成長ガスの流れ方向と同じ方向から別のエッチングガスを供給する。これにより、ガスが滞留し易い分解生成物の堆積領域でエッチングガスの乱流が発生し、分解生成物のエッチング効率を高めることができる。この場合、成長ガスの流れ方向とは反対方向から供給されるエッチングガスの供給量は、別のエッチングガスの量より少ない。
【００１６】
別のエッチングガスは、成長ガスの流れ方向と反対方向から供給されるエッチングガスと同じガスでも、異なるガスでもよい。異なるガスとは、エッチング成分（ＨＣｌなど）が異なる場合だけでなく、エッチング成分と希釈成分（水素など）との混合割合が異なる場合を含む。
この場合、エッチングガスを分解生成物の堆積領域へ供給する方法としては、例えばチャンバの出口部の形成壁に、ガス供給孔を形成する方法を採用することができる。具体的には、出口部の開口端面にガス供給孔のガス導入口が配置され、前記堆積領域の入口部側の付近にガス供給孔のガス導出口が配置されるように、チャンバにガス供給孔を形成してもよい。また、チャンバ形成壁（側壁など）のうち、堆積領域の入口部側の付近にガス供給管の先端部を連通し、ガス供給管を通して部分エッチングガス堆積領域へ供給してもよい。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、前記成長ガスの流れ方向とは反対方向から供給されるエッチングガスを部分エッチングガスとし、該部分エッチングガスの流量を、前記内部流路に供給される全エッチングガスの流量の１０〜４０％とした請求項３に記載の枚葉式ＣＶＤ用チャンバのクリーニング方法である。
【００１８】
請求項４に記載の発明によれば、成長ガスの流れ方向とは反対方向から供給されるエッチングガスの流量をＣＶＤ用チャンバの内部流路に供給される全エッチングガスの流量の１０〜４０％（容量％）としたので、エッチングガスの対流による攪拌効果およびエッチングガスの乱流によるガス流速の高速化に伴ったチャンバ内壁の均一エッチングがなされ、ＣＶＤ用チャンバの内壁面における分解生成物の膜残り減少という効果が得られる。
【００１９】
「全エッチングガスの流量」とは、成長ガスの流れ方向からＣＶＤ用チャンバの内部流路に供給される別のエッチングガスの流量と、成長ガスの流れ方向とは反対方向からＣＶＤ用チャンバの内部流路に供給される部分エッチングガスの流量とを加算した値である。
部分エッチングガスの流量が全エッチングガスの流量の１０％未満では、エッチングガスの対流が弱まり、攪拌効果の減少による膜残りが発生する。また、４０％を超えればＣＶＤ用チャンバの内壁面を構成する石英の過剰エッチングが生じ、これを原因とした石英の荒れに伴うパーティクルの発生という不都合が生じる。部分エッチングガスの好ましい流量は１５〜３５％である。この範囲であれば、エッチングガスを対流させることによる攪拌効果での均一エッチングと、膜付着領域にエッチングガスを適量供給することで、ＣＶＤ用チャンバの内壁面（石英）を荒らすことなく付着膜をエッチングできるというさらに好適な効果が得られる。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１〜請求項４に記載の発明によれば、チャンバ内のクリーニング時、エッチングガスを成長ガスの流れ方向とは反対方向から内部流路へ供給するので、分解生成物が堆積し易い出口部の内壁に対して、充分な量のエッチングガスを供給することができる。これにより、出口部における分解生成物の清掃残りの発生を抑制することができる。その結果、分解生成物が内壁から剥がれて生じるパーティクルを原因としたマウンドや、ランプ加熱方式の気相成長装置を採用したときのスリップを抑制することができる。この発明は、１０μｍ以上の厚肉なエピタキシャル膜を成長させる際に好適である。それは、厚いエピタキシャル膜の方が、分解生成物の堆積量が増大するためである。
【００２１】
特に、請求項３に記載の発明によれば、分解生成物の堆積領域に対して、成長ガスの流れ方向とは反対方向からエッチングガスを供給するとともに、成長ガスの流れ方向と同じ方向から別のエッチングガスを供給するので、ガスが滞留し易い分解生成物の堆積領域でエッチングガスの乱流が発生する。これにより、分解生成物のエッチング効率を高めることができる。
【００２２】
請求項４に記載の発明によれば、別のエッチングガスとは反対方向から内部流路に供給される部分エッチングガスの流量を、内部流路に供給される全エッチングガスの流量の１０〜４０％としたので、エッチングガスを対流させることによる攪拌効果での均一エッチングと、膜付着領域にエッチングガスを供給することで、ＣＶＤ用チャンバの内壁面を荒らすことなく、かつ付着膜残りなくクリーニングするという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明の実施例１に係る枚葉式ＣＶＤ用チャンバのクリーニング方法が使用されるエピタキシャル成長装置の縦断面図である。
【図２】この発明の実施例１に係る枚葉式ＣＶＤ用チャンバのクリーニング方法の各工程でのチャンバ内の温度分布を示すグラフである。
【図３】この発明の実施例２に係る枚葉式ＣＶＤ用チャンバのクリーニング方法が使用される枚葉式ＣＶＤ用チャンバの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、この発明の実施例を具体的に説明する。
【実施例】
【００２５】
図１において、１０はこの発明の実施例１に係る枚葉式ＣＶＤ用チャンバのクリーニング方法が使用される気相エピタキシャル成長装置（以下、成長装置）である。成長装置１０は、横置き枚葉式のエピタキシャル成長用チャンバ（以下、チャンバ）１１に、サセプタ１２上に１枚のシリコンウェーハ１３を水平載置し、この状態のままシリコンウェーハ１３をランプ加熱しながら、垂直な回転軸を中心にして回転させるとともに、チャンバ１１の入口部１８から出口部１５へ成長ガスを流すことで、シリコンウェーハ１３の表面にエピタキシャル膜を成長させるものである。
実施例１の枚葉式ＣＶＤ用チャンバのクリーニング方法は、成長ガスの流れ方向とは反対方向からエッチングガスをチャンバ１１の内部流路１４に供給することで、成長ガス中の反応ガスが熱分解や還元されてチャンバ１１の内壁に堆積した分解生成物をエッチングする。
【００２６】
まず、図１を参照して、成長装置１０を詳細に説明する。
図１に示すように、成長装置１０は、その内部にチャンバ１１を有している。このチャンバ１１は、上側板３と下側ドーム４とドーム取り付け体５とを備えている。上記上側ドーム３および下側ドーム４は石英から構成され、成長装置１０の上方および下方に複数配置されたハロゲンランプ６により、サセプタ１２およびシリコンウェーハ１３が加熱される。使用されるシリコンウェーハ１３は、直径８インチ、厚さ７１０〜７４０μｍ、表面の面方向（１００）、Ｎ型のリンドープのサブ比抵抗１０〜２０Ωｃｍの表面が鏡面化されたシリコン単結晶ウェーハである。
ドーム取り付け体５のうち、サセプタ１２と略対峙する高さ位置には、ガス供給口１６とガス排出口１７とが対向配置されている。ガス供給口１６からは、チャンバ１１内にＳｉＨＣｌ３などのＳｉソースガス（原料ガス）を水素ガス（キャリアガス）で希釈し、それにドーパントを微量混合した成長ガスが、シリコンウェーハ１３の表面に対して平行（水平方向）に供給される。この供給された成長ガスは、シリコンウェーハ１３の表面を通過してエピタキシャル膜の成長後、ガス排出口１７より成長装置１０の外に排出される。
【００２７】
次に、サセプタ１２について説明する。
サセプタ１２は、サセプタ回転軸７に連なる支持アーム８によってその下面の外周部が嵌合されて回転する。このサセプタ１２は、シリコンウェーハ１３より若干大径な直径２０１〜２０５ｍｍの円形の底壁と、これを取り囲む円筒形状の側壁とにより形成されるザグリ１０ａを有している。底壁と側壁とはそれぞれ炭素製である。このザグリ１０ａにシリコンウェーハ１３が収納、載置される。
また、底壁の外周部には、シリコンウェーハ１３をピン支持して昇降させる合計３本の貫通孔が、周方向に１２０度間隔で配設されている。各貫通孔には、シリコンウェーハ１３を昇降させる昇降ピン９の先端部が挿入されている。各昇降ピン９は支持アーム８に対して昇降自在に設けられている。これらの昇降ピン９は、支持アーム８とは別体でサセプタ回転軸７に昇降可能に設けられた複数のリフトアーム８ａにより昇降させられる。
【００２８】
次に、図１および図２のグラフを参照して、実施例１のエピタキシャル成長装置１０を使用したエピタキシャル成長方法を説明する。
まず、定法に則り表面を鏡面研磨したＣＺシリコンウェーハ１３をサセプタ１２のザグリ１０ａに載置する。
その後、図１および図２のグラフに示すように、投入温度（例えば６５０℃程度）に設定したチャンバ１１内にシリコンウェーハ１３を投入する（Ｓ１０５）。
次に、チャンバ１１内を水素熱処理温度（例えば１１００℃〜１１８０℃程度）まで昇温し（Ｓ１０６）、水素熱処理を行うことによりシリコンウェーハ１３の表面の酸化膜を水素によりエッチングして除去する（Ｓ１０７）。
【００２９】
次に、チャンバ１１内を成長温度（例えば、１０６０℃〜１１５０℃程度）に設定し、シリコンウェーハ１３の表面に、成長ガス（トリクロロシランを水素ガスで希釈した混合ガス）を５０リットル／分で供給し、厚さ約６μｍのエピタキシャル膜をウェーハ表面に成長させる。なお、水素熱処理は、気相成長の開始直前まで行われる。これにより、エピタキシャルシリコンウェーハが作製される（Ｓ１０８）。このとき、入口部１８のガス供給口１６から供給された成長ガス（図１の破線矢印）は、ハロゲンランプ６によってサセプタ１２およびシリコンウェーハ１３が加熱されるチャンバ１１の中央部１９を通過し、シリコンウェーハ１３の表面にエピタキシャル膜を成長させた後、出口部１５のガス排出口１７から排出される。
【００３０】
次に、チャンバ１１内を取出温度（例えば上記の投入温度と同じく６５０℃程度）に冷却（降温）し（ステップＳ１０９）、チャンバ１１内からエピタキシャルシリコンウェーハを取り出す（ステップＳ１１０）。このような各工程（Ｓ１０５〜Ｓ１１０）を繰り返すことにより、順次エピタキシャルシリコンウェーハを製造することができる。ただし、エピタキシャルシリコンウェーハの製造を繰り返せば、次第にチャンバ１１の内壁、特に出口部１５の内壁に分解生成物が堆積し、この堆積物がパーティクルなどの発生原因となる。
【００３１】
次に、図１および図２のグラフを参照して、実施例１のチャンバのクリーニング方法を説明する。
パーティクルがシリコンウェーハ１３の表面に付着すれば、エピタキシャルシリコンウェーハの品質に悪影響を及ぼし易い。そこで、エピタキシャルシリコンウェーハの製造を所定回数繰り返した後、チャンバ１１内を塩化水素（ＨＣｌ）ガスによりエッチングしてクリーニング（Ｈｉ−Ｅｔプロセス）し、分解生成物を除去する。
具体的には、図１および図２のグラフに示すように、まず、チャンバ１１内にシリコンウェーハ１３を投入せず、チャンバ１１内を前記取出温度からＨＣｌクリーニング温度（例えば１１９０℃程度）に加熱（昇温）する（Ｓ１０１）。次に、ベーク（ｂａｋｅ）を行う（Ｓ１０２）。それから、図１の実線矢印に示すように、出口部１５のガス排出口１７からチャンバ１１に塩化水素ガスを供給する。その後、塩化水素ガスは、チャンバ１１の中央部１９より下流側において、入口部１８より導入されたキャリアガス（水素ガス等）と混合し、排出口１７から排出される。その際、チャンバ１１の内壁、特に出口部１５の内壁に堆積した分解生成物をエッチングして除去することで、チャンバ１１内をクリーニングする（ＨＣｌクリーニングを行う；Ｓ１０３ａ）。
【００３２】
なお、このＨＣｌクリーニングを行えば、チャンバ１１内の各部（サセプタ１２、チャンバ１１の内壁など）、特に出口部１５の内壁に堆積した分解生成物が除去され、チャンバ１１内の各部のベア（ｂａｒｅ）な表面が露出する。しかしながら、サセプタ１２の表面のベアな表面が露出した状態で次のエピタキシャル成長を行えば、チャンバ１１内の各部から放散された不純物のため、エピタキシャル膜の品質に悪影響を及ぼすことがある。
そこで、ＨＣｌクリーニング後は、引き続き、チャンバ１１内を成長温度に設定し、チャンバ１１内に成長ガスを導入することで、サセプタ１２の表面をシリコン薄膜により薄くコートし（ステップＳ１０３ｂ）、前記チャンバ１１内への投入温度まで冷却し（Ｓ１０４）、次のエピタキシャル成長に備えている。このようにコートを行うことで、チャンバ１１内の不純物の放散を抑制することができる。
なお、ここではＨＣｌクリーニング（ステップＳ１０３ａ）とコート（ステップＳ１０３ｂ）とを総称し、エッチ・コート（Ｓ１０３）とする。
また、エッチ・コート（Ｓ１０３）などを行った後は、引き続き、上述した一連のエピタキシャル成長工程（ステップＳ１０５〜Ｓ１１０）を繰り返すことで、順次、エピタキシャルシリコンウェーハが製造される。
【００３３】
このように、ＨＣｌクリーニング時、エッチングガスを成長ガスの流れ方向とは反対方向（出口部１５）から内部流路１４へ供給するので、分解生成物が堆積し易い出口部１５の内壁に対して、充分な量のエッチングガスを供給することができる。これにより、出口部１５における分解生成物の清掃残りの発生を抑制することができる。その結果、分解生成物が内壁から剥がれて生じるパーティクルを原因としたマウンドや、このようにランプ加熱方式の気相成長装置１０を採用したときのスリップを抑制することができる。
【００３４】
次に、図３を参照して、この発明の実施例２に係る枚葉式エピタキシャル成長用チャンバのクリーニング方法を説明する。
実施例２の炉内クリーニング方法の特徴は、枚葉式エピタキシャル成長装置１０Ａとして、矩形箱形のエピタキシャル成長用チャンバ１１Ａを採用し、またチャンバ１１Ａの入口部１８からエッチングガス（別のエッチングガス）をチャンバ内に供給するとともに、出口部１５の形成壁内に部分エッチングガスを供給する２本のガス供給孔２０を形成し、チャンバ１１Ａの中央部１９のうちで分解生成物が堆積し易いチャンバ幅方向の両側部に、成長ガスの流れと反対方向から部分エッチングガスを供給することで、分解生成物の堆積領域にエッチングガスの乱流を発生させるように構成した点である。
２本のガス供給孔２０は、ガス導入口２０ａが出口部１５の開口端面に形成され、ガス導出口２０ｂが前記中央部１９の両側部のうち、堆積領域の入口部１８側の付近に形成された孔である。各ガス供給孔２０を流れる部分エッチングガスの流量は、チャンバ１１内に供給される全エッチングガス（入口部１８からのエッチングガス＋２本のガス供給孔２０からの部分エッチングガス）の流量に対して２０％（容量％）ずつとしている。この割合としたことで、エッチングガスを対流させることによる攪拌効果での均一エッチングと、膜付着領域にエッチングガスを供給することで、チャンバ１１Ａの内壁面を構成する石英を荒らすことなく、かつ付着膜残りなくクリーニングするという効果が得られる。
【００３５】
チャンバ１１の中央部１９の両側部は、ガス入口、排気口の開口部より外側に位置するという理由で、ガスの流速が低下して滞留し易い。そこで、これらの領域にエッチングガスの乱流を生じさせ、その領域の内壁に堆積した分解生成物のエッチング効率を高める。
その他の構成、作用および効果は、実施例１から推測可能であるので、説明を省略する。
【００３６】
実際に、実施例１および実施例２に基づく試験例１〜５と、エッチングガスを成長ガスと同じ入口部から供給した従来法による比較例１とを、表１および表２に示す条件で１０枚ずつのウェーハを使用して対比した。表１中には、ウェーハ表面の２０μｍ以上のＬＰＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｐｏｉｎｔ Ｄｅｆｅｃｔ）の評価を示し、表２中には総スリップ長さの評価を示す。
【表１】
【表２】
表１，２において、エッチ温度とは炉内エッチング中の炉内温度である。メインＨ２とは、入口部からチャンバへ供給される水素ガス量である。メインＨＣｌとは、入口部からチャンバへ供給されるＨＣｌガス量である。排気側Ｈ２とは、実施例２の２本のガス供給孔を使用し、成長ガスの流れと反対方向からチャンバの中央部の幅方向の両端部（両側部）に供給される水素ガス量である。排気側ＨＣｌとは、２本のガス供給孔を使用し、成長ガスの流れと反対方向からチャンバの中央部の幅方向の両端部に供給されるＨＣｌガス量である。
【００３７】
表１および表２から明らかなように、比較例１のＬＰＤが平均１．８個／ウェーハ、スリップ３３ｍｍであったのに対して、実施例１に該当する試験例１の場合で、ＬＰＤが平均１．５個／ウェーハ、スリップ３０ｍｍと低下した。また、実施例２に該当する試験例３の場合で、ＬＰＤが平均０．２個／ウェーハ、スリップなしと極めて良好な結果が得られた。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
この発明は、横置き枚葉式のＣＶＤ用チャンバなどの内壁に堆積した分解生成物のクリーニングに有用である。
【符号の説明】
【００３９】
１１ ＣＶＤ用チャンバ、
１４ 内部流路。
【技術分野】
【０００１】
この発明は枚葉式ＣＶＤ用チャンバのクリーニング方法、詳しくは横置き枚葉式のＣＶＤ用チャンバ、特にエピタキシャル成長用チャンバの内壁に堆積した分解生成物をクリーニングする枚葉式ＣＶＤ用チャンバのクリーニング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコンウェーハの一種として、シリコンウェーハの表面に、単結晶シリコンからなるエピタキシャル膜を気相エピタキシャル成長させたエピタキシャルシリコンウェーハが開発されている。
その製造方法としては、枚葉式のエピタキシャル成長用チャンバの内部流路に収納されたサセプタに、１枚のシリコンウェーハを水平配置し、その後、垂直な回転軸を中心にしてサセプタを回転させながらシリコンウェーハを、ハロゲンランプなどの熱源により加熱し、内部流路に成長ガスを流す。これにより、ウェーハ表面に反応ガスの熱分解（および還元）によって生成されたシリコンが析出し、ウェーハ表面に単結晶シリコンからなるエピタキシャル膜が成長する。
【０００３】
このようなエピタキシャルシリコンウェーハの製造を繰り返せば、エピタキシャル成長用チャンバの内壁、特に成長ガスの出口部の内壁において、ポリシリコンやその副生成物である分解生成物が徐々に堆積する。これは、一般にウォールデポ（ウォールデポジション）と呼ばれる。その後、堆積物は内壁から剥がれてパーティクルとなり、炉内の熱気でチャンバ内を浮遊し、その一部がウェーハ表面に付着して製品ウェーハの電気的特性などの品質低下を招いていた。
そこで、これを解消するため、エピタキシャル成長工程では、定期的に、クリーニング温度（１１９０℃程度）まで高めたチャンバ内に、塩化水素（ＨＣｌ）ガスなどのエッチングガスを流し、サセプタ表面や炉壁に堆積した分解生成物をエッチング（溶失）するクリーニング（Ｈｉ−Ｅｔプロセス）が行われている。ここでのエッチングガスの炉内流れは、成長ガスと同様に、エピタキシャル成長用チャンバの入口部から出口部へ向かうものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−８７９２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の枚葉式チャンバのクリーニング方法では、このように入口部から出口部へ向かってエッチングガスを流していた。そのため、分解生成物が多発生する出口部まで充分にエッチングガスが行き渡らず、クリーニング後に清掃残り（分解生成物）が存在していた。その結果、のちにこれが前記内壁から剥がれ落ちてパーティクルとなり、その一部が炉内の熱気でチャンバ内を浮遊し、ウェーハ表面に付着してマウンド（結晶欠陥）が発生する要因の一つとなっていた。しかも、クリーニング後に清掃残りが生じれば、例えばランプ加熱方式のエピタキシャル成長装置の場合、炉内温度が変化し、スリップが発生し易かった。
【０００６】
そこで、発明者は、鋭意研究の結果、エッチングガスを成長ガスの流れ方向とは反対方向、すなわちエピタキシャル成長用チャンバの出口部側の開口から内部流路へ導入するように構成することに想到した。これにより、分解生成物が堆積し易い出口部への多量なエッチングガスの供給を実現することができる。その結果、出口部の内壁に堆積した分解生成物の充分なクリーニングが可能で、上述した問題は全て解消されることを知見し、この発明を完成させた。
【０００７】
この発明は、分解生成物が堆積し易い出口部での清掃残りの発生を抑制し、これが剥がれ落ちて生じるマウンドや、ランプ加熱方式の気相成長装置を採用した場合におけるスリップの発生を抑制することができる枚葉式ＣＶＤ用チャンバのクリーニング方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、成長ガスが流される横置き枚葉式のＣＶＤ用チャンバの内部流路にエッチングガスを供給することで、前記成長ガス中の反応ガスが熱分解して前記ＣＶＤ用チャンバの内壁に堆積した分解生成物をエッチングする枚葉式ＣＶＤ用チャンバのクリーニング方法において、前記エッチングガスを、前記成長ガスの流れ方向とは反対方向から前記内部流路へ供給する枚葉式ＣＶＤ用チャンバのクリーニング方法成長ガスが流される横置き枚葉式のＣＶＤ用チャンバの内部流路にエッチングガスを供給することで、前記成長ガス中の反応ガスが熱分解して前記ＣＶＤ用チャンバの内壁に堆積した分解生成物をエッチングする枚葉式ＣＶＤ用チャンバのクリーニング方法において、前記エッチングガスを、前記成長ガスの流れ方向とは反対方向から前記内部流路へ供給する枚葉式ＣＶＤ用チャンバのクリーニング方法である。
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、チャンバ内のクリーニング時、エッチングガスを成長ガスの流れ方向とは反対方向からＣＶＤ用チャンバの内部流路へ供給する。これにより、分解生成物が堆積し易いウェーハが載置された位置よりガス流れの下流側である出口部の内壁に対して、充分な量のエッチングガスを供給する（接触させる）ことができる。その結果、チャンバの出口部の内壁において、分解生成物の清掃残りの発生を抑制することができる。よって、この分解生成物が内壁から剥がれて生じるパーティクルが、炉内の熱気でチャンバ内を浮遊し、そのうちの一部がウェーハ表面に付着して発生するマウンドや、ランプ加熱方式の気相成長装置を採用したときのスリップを抑制することができる。
【００１０】
ＣＶＤ用チャンバが使用されるＣＶＤ法としては、例えば活性化エネルギとして熱を使用する熱ＣＶＤ法、活性化エネルギにプラズマを使用するプラズマＣＶＤ法、活性化エネルギとして光を使用する光ＣＶＤ法などを採用することができる。熱ＣＶＤ法の場合、加熱方式としては、例えば抵抗加熱方式、高周波加熱方式、ランプ加熱方式などを採用することができる。また、ＣＶＤ法としては、チャンバ内の圧力で分けた常圧ＣＶＤ法、低圧ＣＶＤ法などが採用される。
ＣＶＤ用チャンバの種類は、垂直な回転軸を中心として回転するサセプタに、１枚のシリコンウェーハが水平載置される横置き枚葉式のものであれば任意である。例えば、エピタキシャル成長用チャンバ、多結晶・アモルファス成長用チャンバなどを採用することができる。
ＣＶＤ用チャンバは、成長ガスの流れ方向へ向かって、成長ガスの入口部と、サセプタが収納される中央部と、成長ガスの出口部との３つに区分された反応炉である。
ＣＶＤ用チャンバの素材としては、石英、ＳｉＣ、ＳＵＳ、ダイヤモンドライクカーボンなどを採用することができる。ＣＶＤ用チャンバの形状、サイズなどは任意である。
【００１１】
シリコンウェーハとしては、例えば単結晶シリコンウェーハ、多結晶シリコンウェーハなどを採用することができる。
成長膜としては、単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコン、酸化シリコン、窒化シリコンなどを採用することができる。
成長ガスは、キャリアガスと反応ガスとの混合ガスである。キャリアガスとしては、例えば、水素ガスやアルゴンガスを採用することができる。また、反応ガスとしては、シリコン系の場合、ＳｉＨ４ガス、ＳｉＨ２Ｃｌ２ガス、ＳｉＣｌ４ガス、ＳｉＨＣｌ３ガスなどを採用することができる。成長ガスには、所定のドーパントガス（ＰＨ３ガスまたはＢ２Ｈ６ガス）を混入してもよい。
サセプタの素材としては、例えばカーボン製の基材にＳｉＣがコーティングされたものなどを採用することができる。サセプタは、例えば表裏面が平坦かつ互いに平行な平板でも、中央部に凹形状のザグリ部が形成されたものでもよい。
サセプタは、チャンバの通路長さ方向の中間部（中央部）で、シリコンウェーハが水平配置される横置式のウェーハ支持用の円形板材または円環状板材である。
【００１２】
エッチングガスとしては、例えば塩化水素（ＨＣｌ）ガス、塩素（Ｃｌ２）ガスなどを採用することができる。エッチングガスは単独使用でも、例えば水素ガスなどとの混合使用でもよい。前記チャンバ内のクリーニング時において、成長ガスの流れ方向とは反対方向に流される混合ガス中のエッチングガスの割合は４０％以上である。４０％未満では、エッチングガスの供給不足による膜（分解生成物）残りが生じる。混合ガス中のエッチングガスの好ましい混合割合は５０〜８０％である。この範囲であれば、パージガスである水素の攪拌効果と、エッチングガスの最適な濃度での供給というさらに好適な効果が得られる。
クリーニング温度（クリーニング時の炉内温度）は、１１００〜１２００℃である。１１００℃未満では、付着膜へのエッチングレート不足による膜残りが生じる。また、１２００℃を超えれば、構造物である石英への過剰エッチングによる荒れに伴うパーティクルが発生する。好ましいクリーニング温度は、１１４０〜１１８０℃である。この範囲であれば、付着膜のみを選択的にエッチングできるというさらに好適な効果が得られる。
また、前記エッチングガスを流す前に、従来から実施されている入口部から出口部へ向かいＨＣｌガスを流し、サセプタ表面上や炉壁に堆積した分解生成物が溶出しなくなる程度以上にエッチングを実施してもよい。これにより、エッチングガスを成長ガスの流れ方向とは反対方向に長時間流すことが不要となり、効率的にチャンバ内壁のエッチングができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、前記ＣＶＤ用チャンバが、エピタキシャル成長用チャンバである請求項１に記載の枚葉式ＣＶＤ用チャンバのクリーニング方法である。
エピタキシャル成長用チャンバが使用される気相エピタキシャル成長装置としては、常圧気相エピタキシャル成長装置、減圧気相エピタキシャル成長装置、有機金属気相エピタキシャル成長装置、光気相エピタキシャル成長装置などを採用することができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、前記内部流路のうち、前記分解生成物の堆積領域に、前記成長ガスの流れ方向と同じ方向から別のエッチングガスを供給して、前記分解生成物の堆積領域に前記エッチングガスの乱流を発生させる請求項１または請求項２に記載の枚葉式ＣＶＤ用チャンバのクリーニング方法である。
【００１５】
請求項３に記載の発明によれば、成長ガスの流れ方向とは反対方向からエッチングガスをＣＶＤ用チャンバに供給するとともに、内部流路の分解生成物の堆積領域に対して、成長ガスの流れ方向と同じ方向から別のエッチングガスを供給する。これにより、ガスが滞留し易い分解生成物の堆積領域でエッチングガスの乱流が発生し、分解生成物のエッチング効率を高めることができる。この場合、成長ガスの流れ方向とは反対方向から供給されるエッチングガスの供給量は、別のエッチングガスの量より少ない。
【００１６】
別のエッチングガスは、成長ガスの流れ方向と反対方向から供給されるエッチングガスと同じガスでも、異なるガスでもよい。異なるガスとは、エッチング成分（ＨＣｌなど）が異なる場合だけでなく、エッチング成分と希釈成分（水素など）との混合割合が異なる場合を含む。
この場合、エッチングガスを分解生成物の堆積領域へ供給する方法としては、例えばチャンバの出口部の形成壁に、ガス供給孔を形成する方法を採用することができる。具体的には、出口部の開口端面にガス供給孔のガス導入口が配置され、前記堆積領域の入口部側の付近にガス供給孔のガス導出口が配置されるように、チャンバにガス供給孔を形成してもよい。また、チャンバ形成壁（側壁など）のうち、堆積領域の入口部側の付近にガス供給管の先端部を連通し、ガス供給管を通して部分エッチングガス堆積領域へ供給してもよい。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、前記成長ガスの流れ方向とは反対方向から供給されるエッチングガスを部分エッチングガスとし、該部分エッチングガスの流量を、前記内部流路に供給される全エッチングガスの流量の１０〜４０％とした請求項３に記載の枚葉式ＣＶＤ用チャンバのクリーニング方法である。
【００１８】
請求項４に記載の発明によれば、成長ガスの流れ方向とは反対方向から供給されるエッチングガスの流量をＣＶＤ用チャンバの内部流路に供給される全エッチングガスの流量の１０〜４０％（容量％）としたので、エッチングガスの対流による攪拌効果およびエッチングガスの乱流によるガス流速の高速化に伴ったチャンバ内壁の均一エッチングがなされ、ＣＶＤ用チャンバの内壁面における分解生成物の膜残り減少という効果が得られる。
【００１９】
「全エッチングガスの流量」とは、成長ガスの流れ方向からＣＶＤ用チャンバの内部流路に供給される別のエッチングガスの流量と、成長ガスの流れ方向とは反対方向からＣＶＤ用チャンバの内部流路に供給される部分エッチングガスの流量とを加算した値である。
部分エッチングガスの流量が全エッチングガスの流量の１０％未満では、エッチングガスの対流が弱まり、攪拌効果の減少による膜残りが発生する。また、４０％を超えればＣＶＤ用チャンバの内壁面を構成する石英の過剰エッチングが生じ、これを原因とした石英の荒れに伴うパーティクルの発生という不都合が生じる。部分エッチングガスの好ましい流量は１５〜３５％である。この範囲であれば、エッチングガスを対流させることによる攪拌効果での均一エッチングと、膜付着領域にエッチングガスを適量供給することで、ＣＶＤ用チャンバの内壁面（石英）を荒らすことなく付着膜をエッチングできるというさらに好適な効果が得られる。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１〜請求項４に記載の発明によれば、チャンバ内のクリーニング時、エッチングガスを成長ガスの流れ方向とは反対方向から内部流路へ供給するので、分解生成物が堆積し易い出口部の内壁に対して、充分な量のエッチングガスを供給することができる。これにより、出口部における分解生成物の清掃残りの発生を抑制することができる。その結果、分解生成物が内壁から剥がれて生じるパーティクルを原因としたマウンドや、ランプ加熱方式の気相成長装置を採用したときのスリップを抑制することができる。この発明は、１０μｍ以上の厚肉なエピタキシャル膜を成長させる際に好適である。それは、厚いエピタキシャル膜の方が、分解生成物の堆積量が増大するためである。
【００２１】
特に、請求項３に記載の発明によれば、分解生成物の堆積領域に対して、成長ガスの流れ方向とは反対方向からエッチングガスを供給するとともに、成長ガスの流れ方向と同じ方向から別のエッチングガスを供給するので、ガスが滞留し易い分解生成物の堆積領域でエッチングガスの乱流が発生する。これにより、分解生成物のエッチング効率を高めることができる。
【００２２】
請求項４に記載の発明によれば、別のエッチングガスとは反対方向から内部流路に供給される部分エッチングガスの流量を、内部流路に供給される全エッチングガスの流量の１０〜４０％としたので、エッチングガスを対流させることによる攪拌効果での均一エッチングと、膜付着領域にエッチングガスを供給することで、ＣＶＤ用チャンバの内壁面を荒らすことなく、かつ付着膜残りなくクリーニングするという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明の実施例１に係る枚葉式ＣＶＤ用チャンバのクリーニング方法が使用されるエピタキシャル成長装置の縦断面図である。
【図２】この発明の実施例１に係る枚葉式ＣＶＤ用チャンバのクリーニング方法の各工程でのチャンバ内の温度分布を示すグラフである。
【図３】この発明の実施例２に係る枚葉式ＣＶＤ用チャンバのクリーニング方法が使用される枚葉式ＣＶＤ用チャンバの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、この発明の実施例を具体的に説明する。
【実施例】
【００２５】
図１において、１０はこの発明の実施例１に係る枚葉式ＣＶＤ用チャンバのクリーニング方法が使用される気相エピタキシャル成長装置（以下、成長装置）である。成長装置１０は、横置き枚葉式のエピタキシャル成長用チャンバ（以下、チャンバ）１１に、サセプタ１２上に１枚のシリコンウェーハ１３を水平載置し、この状態のままシリコンウェーハ１３をランプ加熱しながら、垂直な回転軸を中心にして回転させるとともに、チャンバ１１の入口部１８から出口部１５へ成長ガスを流すことで、シリコンウェーハ１３の表面にエピタキシャル膜を成長させるものである。
実施例１の枚葉式ＣＶＤ用チャンバのクリーニング方法は、成長ガスの流れ方向とは反対方向からエッチングガスをチャンバ１１の内部流路１４に供給することで、成長ガス中の反応ガスが熱分解や還元されてチャンバ１１の内壁に堆積した分解生成物をエッチングする。
【００２６】
まず、図１を参照して、成長装置１０を詳細に説明する。
図１に示すように、成長装置１０は、その内部にチャンバ１１を有している。このチャンバ１１は、上側板３と下側ドーム４とドーム取り付け体５とを備えている。上記上側ドーム３および下側ドーム４は石英から構成され、成長装置１０の上方および下方に複数配置されたハロゲンランプ６により、サセプタ１２およびシリコンウェーハ１３が加熱される。使用されるシリコンウェーハ１３は、直径８インチ、厚さ７１０〜７４０μｍ、表面の面方向（１００）、Ｎ型のリンドープのサブ比抵抗１０〜２０Ωｃｍの表面が鏡面化されたシリコン単結晶ウェーハである。
ドーム取り付け体５のうち、サセプタ１２と略対峙する高さ位置には、ガス供給口１６とガス排出口１７とが対向配置されている。ガス供給口１６からは、チャンバ１１内にＳｉＨＣｌ３などのＳｉソースガス（原料ガス）を水素ガス（キャリアガス）で希釈し、それにドーパントを微量混合した成長ガスが、シリコンウェーハ１３の表面に対して平行（水平方向）に供給される。この供給された成長ガスは、シリコンウェーハ１３の表面を通過してエピタキシャル膜の成長後、ガス排出口１７より成長装置１０の外に排出される。
【００２７】
次に、サセプタ１２について説明する。
サセプタ１２は、サセプタ回転軸７に連なる支持アーム８によってその下面の外周部が嵌合されて回転する。このサセプタ１２は、シリコンウェーハ１３より若干大径な直径２０１〜２０５ｍｍの円形の底壁と、これを取り囲む円筒形状の側壁とにより形成されるザグリ１０ａを有している。底壁と側壁とはそれぞれ炭素製である。このザグリ１０ａにシリコンウェーハ１３が収納、載置される。
また、底壁の外周部には、シリコンウェーハ１３をピン支持して昇降させる合計３本の貫通孔が、周方向に１２０度間隔で配設されている。各貫通孔には、シリコンウェーハ１３を昇降させる昇降ピン９の先端部が挿入されている。各昇降ピン９は支持アーム８に対して昇降自在に設けられている。これらの昇降ピン９は、支持アーム８とは別体でサセプタ回転軸７に昇降可能に設けられた複数のリフトアーム８ａにより昇降させられる。
【００２８】
次に、図１および図２のグラフを参照して、実施例１のエピタキシャル成長装置１０を使用したエピタキシャル成長方法を説明する。
まず、定法に則り表面を鏡面研磨したＣＺシリコンウェーハ１３をサセプタ１２のザグリ１０ａに載置する。
その後、図１および図２のグラフに示すように、投入温度（例えば６５０℃程度）に設定したチャンバ１１内にシリコンウェーハ１３を投入する（Ｓ１０５）。
次に、チャンバ１１内を水素熱処理温度（例えば１１００℃〜１１８０℃程度）まで昇温し（Ｓ１０６）、水素熱処理を行うことによりシリコンウェーハ１３の表面の酸化膜を水素によりエッチングして除去する（Ｓ１０７）。
【００２９】
次に、チャンバ１１内を成長温度（例えば、１０６０℃〜１１５０℃程度）に設定し、シリコンウェーハ１３の表面に、成長ガス（トリクロロシランを水素ガスで希釈した混合ガス）を５０リットル／分で供給し、厚さ約６μｍのエピタキシャル膜をウェーハ表面に成長させる。なお、水素熱処理は、気相成長の開始直前まで行われる。これにより、エピタキシャルシリコンウェーハが作製される（Ｓ１０８）。このとき、入口部１８のガス供給口１６から供給された成長ガス（図１の破線矢印）は、ハロゲンランプ６によってサセプタ１２およびシリコンウェーハ１３が加熱されるチャンバ１１の中央部１９を通過し、シリコンウェーハ１３の表面にエピタキシャル膜を成長させた後、出口部１５のガス排出口１７から排出される。
【００３０】
次に、チャンバ１１内を取出温度（例えば上記の投入温度と同じく６５０℃程度）に冷却（降温）し（ステップＳ１０９）、チャンバ１１内からエピタキシャルシリコンウェーハを取り出す（ステップＳ１１０）。このような各工程（Ｓ１０５〜Ｓ１１０）を繰り返すことにより、順次エピタキシャルシリコンウェーハを製造することができる。ただし、エピタキシャルシリコンウェーハの製造を繰り返せば、次第にチャンバ１１の内壁、特に出口部１５の内壁に分解生成物が堆積し、この堆積物がパーティクルなどの発生原因となる。
【００３１】
次に、図１および図２のグラフを参照して、実施例１のチャンバのクリーニング方法を説明する。
パーティクルがシリコンウェーハ１３の表面に付着すれば、エピタキシャルシリコンウェーハの品質に悪影響を及ぼし易い。そこで、エピタキシャルシリコンウェーハの製造を所定回数繰り返した後、チャンバ１１内を塩化水素（ＨＣｌ）ガスによりエッチングしてクリーニング（Ｈｉ−Ｅｔプロセス）し、分解生成物を除去する。
具体的には、図１および図２のグラフに示すように、まず、チャンバ１１内にシリコンウェーハ１３を投入せず、チャンバ１１内を前記取出温度からＨＣｌクリーニング温度（例えば１１９０℃程度）に加熱（昇温）する（Ｓ１０１）。次に、ベーク（ｂａｋｅ）を行う（Ｓ１０２）。それから、図１の実線矢印に示すように、出口部１５のガス排出口１７からチャンバ１１に塩化水素ガスを供給する。その後、塩化水素ガスは、チャンバ１１の中央部１９より下流側において、入口部１８より導入されたキャリアガス（水素ガス等）と混合し、排出口１７から排出される。その際、チャンバ１１の内壁、特に出口部１５の内壁に堆積した分解生成物をエッチングして除去することで、チャンバ１１内をクリーニングする（ＨＣｌクリーニングを行う；Ｓ１０３ａ）。
【００３２】
なお、このＨＣｌクリーニングを行えば、チャンバ１１内の各部（サセプタ１２、チャンバ１１の内壁など）、特に出口部１５の内壁に堆積した分解生成物が除去され、チャンバ１１内の各部のベア（ｂａｒｅ）な表面が露出する。しかしながら、サセプタ１２の表面のベアな表面が露出した状態で次のエピタキシャル成長を行えば、チャンバ１１内の各部から放散された不純物のため、エピタキシャル膜の品質に悪影響を及ぼすことがある。
そこで、ＨＣｌクリーニング後は、引き続き、チャンバ１１内を成長温度に設定し、チャンバ１１内に成長ガスを導入することで、サセプタ１２の表面をシリコン薄膜により薄くコートし（ステップＳ１０３ｂ）、前記チャンバ１１内への投入温度まで冷却し（Ｓ１０４）、次のエピタキシャル成長に備えている。このようにコートを行うことで、チャンバ１１内の不純物の放散を抑制することができる。
なお、ここではＨＣｌクリーニング（ステップＳ１０３ａ）とコート（ステップＳ１０３ｂ）とを総称し、エッチ・コート（Ｓ１０３）とする。
また、エッチ・コート（Ｓ１０３）などを行った後は、引き続き、上述した一連のエピタキシャル成長工程（ステップＳ１０５〜Ｓ１１０）を繰り返すことで、順次、エピタキシャルシリコンウェーハが製造される。
【００３３】
このように、ＨＣｌクリーニング時、エッチングガスを成長ガスの流れ方向とは反対方向（出口部１５）から内部流路１４へ供給するので、分解生成物が堆積し易い出口部１５の内壁に対して、充分な量のエッチングガスを供給することができる。これにより、出口部１５における分解生成物の清掃残りの発生を抑制することができる。その結果、分解生成物が内壁から剥がれて生じるパーティクルを原因としたマウンドや、このようにランプ加熱方式の気相成長装置１０を採用したときのスリップを抑制することができる。
【００３４】
次に、図３を参照して、この発明の実施例２に係る枚葉式エピタキシャル成長用チャンバのクリーニング方法を説明する。
実施例２の炉内クリーニング方法の特徴は、枚葉式エピタキシャル成長装置１０Ａとして、矩形箱形のエピタキシャル成長用チャンバ１１Ａを採用し、またチャンバ１１Ａの入口部１８からエッチングガス（別のエッチングガス）をチャンバ内に供給するとともに、出口部１５の形成壁内に部分エッチングガスを供給する２本のガス供給孔２０を形成し、チャンバ１１Ａの中央部１９のうちで分解生成物が堆積し易いチャンバ幅方向の両側部に、成長ガスの流れと反対方向から部分エッチングガスを供給することで、分解生成物の堆積領域にエッチングガスの乱流を発生させるように構成した点である。
２本のガス供給孔２０は、ガス導入口２０ａが出口部１５の開口端面に形成され、ガス導出口２０ｂが前記中央部１９の両側部のうち、堆積領域の入口部１８側の付近に形成された孔である。各ガス供給孔２０を流れる部分エッチングガスの流量は、チャンバ１１内に供給される全エッチングガス（入口部１８からのエッチングガス＋２本のガス供給孔２０からの部分エッチングガス）の流量に対して２０％（容量％）ずつとしている。この割合としたことで、エッチングガスを対流させることによる攪拌効果での均一エッチングと、膜付着領域にエッチングガスを供給することで、チャンバ１１Ａの内壁面を構成する石英を荒らすことなく、かつ付着膜残りなくクリーニングするという効果が得られる。
【００３５】
チャンバ１１の中央部１９の両側部は、ガス入口、排気口の開口部より外側に位置するという理由で、ガスの流速が低下して滞留し易い。そこで、これらの領域にエッチングガスの乱流を生じさせ、その領域の内壁に堆積した分解生成物のエッチング効率を高める。
その他の構成、作用および効果は、実施例１から推測可能であるので、説明を省略する。
【００３６】
実際に、実施例１および実施例２に基づく試験例１〜５と、エッチングガスを成長ガスと同じ入口部から供給した従来法による比較例１とを、表１および表２に示す条件で１０枚ずつのウェーハを使用して対比した。表１中には、ウェーハ表面の２０μｍ以上のＬＰＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｐｏｉｎｔ Ｄｅｆｅｃｔ）の評価を示し、表２中には総スリップ長さの評価を示す。
【表１】
【表２】
表１，２において、エッチ温度とは炉内エッチング中の炉内温度である。メインＨ２とは、入口部からチャンバへ供給される水素ガス量である。メインＨＣｌとは、入口部からチャンバへ供給されるＨＣｌガス量である。排気側Ｈ２とは、実施例２の２本のガス供給孔を使用し、成長ガスの流れと反対方向からチャンバの中央部の幅方向の両端部（両側部）に供給される水素ガス量である。排気側ＨＣｌとは、２本のガス供給孔を使用し、成長ガスの流れと反対方向からチャンバの中央部の幅方向の両端部に供給されるＨＣｌガス量である。
【００３７】
表１および表２から明らかなように、比較例１のＬＰＤが平均１．８個／ウェーハ、スリップ３３ｍｍであったのに対して、実施例１に該当する試験例１の場合で、ＬＰＤが平均１．５個／ウェーハ、スリップ３０ｍｍと低下した。また、実施例２に該当する試験例３の場合で、ＬＰＤが平均０．２個／ウェーハ、スリップなしと極めて良好な結果が得られた。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
この発明は、横置き枚葉式のＣＶＤ用チャンバなどの内壁に堆積した分解生成物のクリーニングに有用である。
【符号の説明】
【００３９】
１１ ＣＶＤ用チャンバ、
１４ 内部流路。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成長ガスが流される横置き枚葉式のＣＶＤ用チャンバの内部流路にエッチングガスを供給することで、前記成長ガス中の反応ガスが熱分解して前記ＣＶＤ用チャンバの内壁に堆積した分解生成物をエッチングする枚葉式ＣＶＤ用チャンバのクリーニング方法において、
前記エッチングガスを、前記成長ガスの流れ方向とは反対方向から前記内部流路へ供給する枚葉式ＣＶＤ用チャンバのクリーニング方法。
【請求項２】
前記ＣＶＤ用チャンバが、エピタキシャル成長用チャンバである請求項１に記載の枚葉式ＣＶＤ用チャンバのクリーニング方法。
【請求項３】
前記内部流路のうち、前記分解生成物の堆積領域に、前記成長ガスの流れ方向と同じ方向から別のエッチングガスを供給して、前記分解生成物の堆積領域に前記エッチングガスの乱流を発生させる請求項１または請求項２に記載の枚葉式ＣＶＤ用チャンバのクリーニング方法。
【請求項４】
前記成長ガスの流れ方向とは反対方向から供給されるエッチングガスの流量は、前記ＣＶＤ用チャンバに供給される全エッチングガスの流量の１０〜４０％である請求項３に記載の枚葉式ＣＶＤ用チャンバのクリーニング方法。
【請求項１】
成長ガスが流される横置き枚葉式のＣＶＤ用チャンバの内部流路にエッチングガスを供給することで、前記成長ガス中の反応ガスが熱分解して前記ＣＶＤ用チャンバの内壁に堆積した分解生成物をエッチングする枚葉式ＣＶＤ用チャンバのクリーニング方法において、
前記エッチングガスを、前記成長ガスの流れ方向とは反対方向から前記内部流路へ供給する枚葉式ＣＶＤ用チャンバのクリーニング方法。
【請求項２】
前記ＣＶＤ用チャンバが、エピタキシャル成長用チャンバである請求項１に記載の枚葉式ＣＶＤ用チャンバのクリーニング方法。
【請求項３】
前記内部流路のうち、前記分解生成物の堆積領域に、前記成長ガスの流れ方向と同じ方向から別のエッチングガスを供給して、前記分解生成物の堆積領域に前記エッチングガスの乱流を発生させる請求項１または請求項２に記載の枚葉式ＣＶＤ用チャンバのクリーニング方法。
【請求項４】
前記成長ガスの流れ方向とは反対方向から供給されるエッチングガスの流量は、前記ＣＶＤ用チャンバに供給される全エッチングガスの流量の１０〜４０％である請求項３に記載の枚葉式ＣＶＤ用チャンバのクリーニング方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−１７７５５１（Ｐ２０１０−１７７５５１Ａ）
【公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０２６２（Ｐ２００９−２０２６２）
【出願日】平成２１年１月３０日（２００９．１．３０）
【出願人】（３０２００６８５４）株式会社ＳＵＭＣＯ (1,197)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月１２日（２０１０．８．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月３０日（２００９．１．３０）
【出願人】（３０２００６８５４）株式会社ＳＵＭＣＯ (1,197)
【Ｆターム（参考）】
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