炭化珪素成膜装置、及び炭化珪素除去方法
【課題】本発明は、炭化珪素膜成膜後に成膜チャンバー内に付着した炭化珪素を含む付着物をｉｎ−ｓｉｔｕで精度よく除去可能な炭化珪素成膜装置及び炭化珪素除去方法を提供することを課題とする。
【解決手段】フッ素含有ガスを供給するフッ素含有ガス供給手段１３と、酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給手段１４と、フッ素含有ガス供給手段１３及び酸素含有ガス供給手段１４と接続され、フッ素含有ガス及び酸素含有ガスをプラズマ化させると共に、プラズマ化したフッ素含有ガス及びプラズマ化した酸素含有ガスを成膜チャンバー１１内に供給するプラズマ発生手段１５と、成膜チャンバー１１からの排ガスを分析する排ガス分析手段１９と、排ガス分析手段１９の分析結果に基づき、フッ素含有ガス供給手段１３、酸素含有ガス供給手段１４、及びプラズマ発生手段１５を制御する制御手段２１と、を有する。
【解決手段】フッ素含有ガスを供給するフッ素含有ガス供給手段１３と、酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給手段１４と、フッ素含有ガス供給手段１３及び酸素含有ガス供給手段１４と接続され、フッ素含有ガス及び酸素含有ガスをプラズマ化させると共に、プラズマ化したフッ素含有ガス及びプラズマ化した酸素含有ガスを成膜チャンバー１１内に供給するプラズマ発生手段１５と、成膜チャンバー１１からの排ガスを分析する排ガス分析手段１９と、排ガス分析手段１９の分析結果に基づき、フッ素含有ガス供給手段１３、酸素含有ガス供給手段１４、及びプラズマ発生手段１５を制御する制御手段２１と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭化珪素成膜装置、及び炭化珪素除去方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
珪素と炭素とからなる炭化珪素は、重要なセラミックス材料として多方面で使用されている。特に、半導体としての性質を有し、低消費電力、高温で動作する素子を製造できることから、例えば、自動車用の電子部品の基幹材料として用いられることが期待されている。
【０００３】
上記炭化珪素を形成する際に使用する炭化珪素成膜装置では、炭化珪素を形成後、炭化珪素成膜装置の部材のうちの１つである処理チャンバー（反応容器）の内壁にも炭化珪素が堆積し、該炭化珪素がパーティクルの発生源となる恐れがあった。
このため、定期的なガスクリーニングによって処理チャンバーの内壁に堆積した炭化珪素（堆積層）を除去する方法が提案されている。
【０００４】
特許文献１には、真空チャンバー内の電極上に炭化珪素体を配置し、真空チャンバー内にフッ素系ガスと酸素との混合ガスを供給し、電極と対向電極との間にプラズマを発生させて、炭化珪素体をリアクティブイオンエッチングする方法において、炭化珪素体を電極の面積と近似した大きさの石英ガラスまたはシリコンからなる皿に載せた状態で電極上に配置する炭化珪素体のエッチング方法が開示されている。
【０００５】
特許文献２には、被処理基板を保持する保持台を内部の減圧空間に備えた処理容器に、成膜の原料となる原料ガスを供給するとともに、被処理基板をコイルにより誘導加熱することで、該被処理基板上にエピタキシャル成長による成膜を行う成膜装置であって、処理容器にクリーニングガスを供給するとともに、該クリーニングガスをプラズマ励起することで、処理容器内のクリーニングを行うよう構成された成膜装置が開示されている。
【０００６】
また、特許文献２には、被処理基板を保持する保持台を内部の減圧空間に備えた処理容器を有する成膜装置による基板処理方法であって、成膜の原料となる原料ガスを処理容器に供給するとともに、被処理基板をコイルにより誘導加熱することで、該被処理基板上にエピタキシャル成長による成膜を行う成膜工程と、処理容器内にクリーニングガスを供給するとともに、該クリーニングガスをプラズマ励起することで、処理容器内のクリーニングを行うクリーニング工程と、を有する基板処理方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平７−１６１６９０号公報
【特許文献２】特開２００９−１１７３９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、炭化珪素成膜装置を用いて、炭化珪素膜を成膜する場合、１５００℃以上の高温プロセスを行うため、成膜チャンバーの内面を含む装置部材の大部分が付着物と同様な成分よりなる炭化珪素や炭素のような高耐熱材料により構成されている。
【０００９】
そのため、処理チャンバーと一体化したプラズマ発生手段によりガスをプラズマ化して炭化珪素のエッチング処理を行う特許文献１，２の方法では、成膜チャンバーの内面が直接プラズマ放電に触れるため、選択的に炭化珪素を含む付着物を除去することが困難である。つまり、選択比を確保することが困難なため、成膜チャンバーの内面を構成する部材もエッチングされてしまうという問題があった。
【００１０】
また、特許文献１，２のように、プラズマ放電が直接触れるような環境下では、プラズマ放電による発熱により、設定した処理温度よりも高温になってしまうと共に、エッチングされた部材（処理チャンバーの内面を構成する部材）からのコンタミが発生する。
つまり、処理チャンバーの温度制御が難しく、コンタミが発生しにくい適切な条件（低温の条件）で付着物を除去することが困難であった。
【００１１】
このような理由により、特許文献１，２では、炭化珪素膜成膜後に成膜チャンバーの内面に付着した炭化珪素を含む付着物をｉｎ−ｓｉｔｕで精度よく除去することが困難であった。
また、特許文献１，２では、付着物を構成する炭化珪素の除去ができたか否かの判断ができない（言い換えれば、終点検知のシステムがない）ため、処理時間を長くして炭化珪素の除去処理を行なった場合、処理容器が破損する虞があり好ましくなかった。
【００１２】
そこで、本発明は、炭化珪素膜成膜後に成膜チャンバーの内面に付着した炭化珪素を含む付着物をｉｎ−ｓｉｔｕで精度よく除去することで、生産性を向上可能な炭化珪素成膜装置及び炭化珪素除去方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明によれば、表面粗さＲａが１０未満で、（１１１）面の占める比率が０．５以下であり、かつ厚さが２００μｍ以上の炭化珪素コートで被覆されると共に、基板に炭化珪素膜を成膜する際に炭化珪素を含む付着物が内面に付着した成膜チャンバーと、フッ素含有ガスを供給するフッ素含有ガス供給手段と、酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給手段と、前記フッ素含有ガス供給手段及び前記酸素含有ガス供給手段と接続され、前記フッ素含有ガス及び前記酸素含有ガスをプラズマ化させると共に、プラズマ化した前記フッ素含有ガス及びプラズマ化した前記酸素含有ガスを前記成膜チャンバー内に供給するプラズマ発生手段と、前記成膜チャンバーから排出される排ガスを分析する排ガス分析手段と、前記排ガス分析手段の分析結果に基づき、前記フッ素含有ガス供給手段、前記酸素含有ガス供給手段、及び前記プラズマ発生手段を制御する制御手段と、を含み、前記炭化珪素を含む付着物は、表面粗さＲａが１０以上で、ＳｉＣのみもしくはＳｉＣとＳｉとの混合物でＳｉ／Ｃの比が０．５〜１．５の範囲内であり、かつ（１１１）面の占める比率が０．５以上であることを特徴とする炭化珪素成膜装置が提供される。
【００１４】
また、請求項２に係る発明によれば、前記成膜チャンバーの内面と前記プラズマ発生手段との間の距離が、２０ｃｍ以下であることを特徴とする請求項1記載の炭化珪素成膜装置が提供される。
【００１５】
また、請求項３に係る発明によれば、前記プラズマ化したフッ素含有ガス及び前記プラズマ化した酸素含有ガスが供給される段階において、前記成膜チャンバーを２５０〜３００℃の温度で加熱する加熱手段を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の炭化珪素成膜装置が提供される。
【００１６】
また、請求項４に係る発明によれば、前記排ガス分析手段として非分散式赤外線式分析計を用いると共に、前記非分散式赤外線式分析計により四フッ化珪素及び二酸化炭素を分析することを特徴とする請求項１ないし３のうち、いずれか１項記載の炭化珪素成膜装置が提供される。
【００１７】
また、請求項５に係る発明によれば、表面粗さＲａが１０未満で、（１１１）面の占める比率が０．５以下であり、かつ厚さが２００μｍ以上の炭化珪素コートで被覆されると共に、基板に炭化珪素膜を成膜する際に炭化珪素を含む付着物が内面に付着した成膜チャンバーと、フッ素含有ガスを供給するフッ素含有ガス供給手段と、前記フッ素含有ガス供給手段と接続され、前記フッ素含有ガスをプラズマ化させると共に、プラズマ化した前記フッ素含有ガスを前記成膜チャンバー内に供給するプラズマ発生手段と、前記成膜チャンバーからの排ガスを分析する排ガス分析手段と、前記排ガス分析手段の分析結果に基づき、前記フッ素含有ガス供給手段、及び前記プラズマ発生手段を制御する制御手段と、を含み、前記炭化珪素を含む付着物は、表面粗さＲａが１０以上で、ＳｉＣのみもしくはＳｉＣとＳｉとの混合物でＳｉ／Ｃの比が０．５〜１．５の範囲内であり、かつ（１１１）面の占める比率が０．５以上であることを特徴とする炭化珪素成膜装置が提供される。
【００１８】
また、請求項６に係る発明によれば、前記成膜チャンバーの内面と前記プラズマ発生手段との間の距離が、１００ｃｍ以下であることを特徴とする請求項５記載の炭化珪素成膜装置が提供される。
【００１９】
また、請求項７に係る発明によれば、前記プラズマ化したフッ素含有ガスが供給される段階において、前記成膜チャンバーを３５０〜４００℃の温度で加熱する加熱手段を設けたことを特徴とする請求項５または６記載の炭化珪素成膜装置が提供される。
【００２０】
また、請求項８に係る発明によれば、前記排ガス分析手段として非分散式赤外線式分析計を用いると共に、前記非分散式赤外線式分析計により四フッ化珪素及び四フッ化炭素を分析することを特徴とする請求項５ないし７のうち、いずれか１項記載の炭化珪素成膜装置が提供される。
【００２１】
また、請求項９に係る発明によれば、前記炭化珪素コートに替えて炭化タンタルコートを用いることを特徴とする請求項１ないし８のうち、いずれか１項記載の炭化珪素成膜装置が提供される。
【００２２】
また、請求項１０に係る発明によれば、請求項１ないし９のうち、いずれか１項記載の炭化珪素成膜装置を用いた炭化珪素除去方法であって、前記基板に前記炭化珪素膜を成膜後、前記炭化珪素コートの表面に付着した前記炭化珪素を含む付着物を選択的に除去することを特徴とする炭化珪素除去方法が提供される。
【００２３】
また、請求項１１に係る発明によれば、前記付着物を除去後で、かつ前記炭化珪素膜を成膜する前に、前記成膜チャンバー内をＨ２による加熱パージ処理することを特徴とする請求項１０記載の炭化珪素除去方法が提供される。
【００２４】
また、請求項１２に係る発明によれば、前記Ｈ２をプラズマ化させることを特徴とする請求項１１記載の炭化珪素除去方法が提供される。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の炭化珪素成膜装置の一観点によれば、表面粗さＲａが１０未満で、（１１１）面の占める比率が０．５以下であり、かつ厚さが２００μｍ以上の炭化珪素コートで被覆されると共に、基板に炭化珪素膜を成膜する際に炭化珪素を含む付着物が内面に付着した成膜チャンバーと、フッ素含有ガスを供給するフッ素含有ガス供給手段と、酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給手段と、フッ素含有ガス供給手段及び酸素含有ガス供給手段と接続され、フッ素含有ガス及び酸素含有ガスをプラズマ化させると共に、プラズマ化したフッ素含有ガス及びプラズマ化した酸素含有ガスを成膜チャンバー内に供給するプラズマ発生手段と、成膜チャンバーから排出される排ガスを分析する排ガス分析手段と、排ガス分析手段の分析結果に基づき、フッ素含有ガス供給手段、酸素含有ガス供給手段、及びプラズマ発生手段を制御する制御手段と、を含み、炭化珪素を含む付着物が、表面粗さＲａが１０以上で、ＳｉＣのみもしくはＳｉＣとＳｉとの混合物でＳｉ／Ｃの比が０．５〜１．５の範囲内であり、かつ（１１１）面の占める比率が０．５以上であることにより、ｉｎ−ｓｉｔｕで成膜チャンバーの内面の損傷を抑制した上で、プラズマ化したフッ素含有ガスにより付着物を構成する炭化珪素に含まれる珪素成分を除去すると共に、プラズマ化させた酸素含有ガスにより炭化珪素に含まれる炭素成分を除去することが可能となる。
【００２６】
つまり、別途、炭化珪素を除去するための炭化珪素除去装置を用意することなく、ｉｎ−ｓｉｔｕで、かつ成膜チャンバーの内面の損傷を抑制した上で、炭化珪素コートに付着した付着物を効率よく除去することが可能となるので、炭化珪素除去装置を用いて付着物の除去を行った場合と比較して、炭化珪素膜の成膜の生産性を向上させることができる。
【００２７】
本発明の炭化珪素成膜装置の他の観点によれば、表面粗さＲａが１０未満で、（１１１）面の占める比率が０．５以下であり、かつ厚さが２００μｍ以上の炭化珪素コートで被覆されると共に、基板に炭化珪素膜を成膜する際に炭化珪素を含む付着物が内面に付着した成膜チャンバーと、フッ素含有ガスを供給するフッ素含有ガス供給手段と、フッ素含有ガス供給手段と接続され、フッ素含有ガスをプラズマ化させると共に、プラズマ化したフッ素含有ガスを成膜チャンバー内に供給するプラズマ発生手段と、成膜チャンバーからの排ガスを分析する排ガス分析手段と、排ガス分析手段の分析結果に基づき、フッ素含有ガス供給手段、及びプラズマ発生手段を制御する制御手段と、を含み、炭化珪素を含む付着物は、表面粗さＲａが１０以上で、ＳｉＣのみもしくはＳｉＣとＳｉとの混合物でＳｉ／Ｃの比が０．５〜１．５の範囲内であり、かつ（１１１）面の占める比率が０．５以上であることにより、ｉｎ−ｓｉｔｕにおいて、炭化珪素コート及び成膜チャンバーが損傷することを抑制した上で、プラズマ化したフッ素含有ガスにより炭化珪素を含む付着物を選択的に効率良く除去することが可能となる。
【００２８】
つまり、別途、炭化珪素を除去するための炭化珪素除去装置を用意することなく、ｉｎ−ｓｉｔｕで、かつ成膜チャンバーの内面の損傷を抑制した上で、炭化珪素コートに付着した付着物を効率よく除去することが可能となるので、炭化珪素除去装置を用いて付着物の除去を行った場合と比較して、炭化珪素膜の成膜の生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態に係る炭化珪素成膜装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態の変形例に係る炭化珪素成膜装置の概略構成を示す図である。
【図３】本実施の形態の炭化珪素除去方法を説明するためのフローチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、図面を参照して本発明を適用した実施の形態について詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、本発明の実施形態の構成を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際の炭化珪素成膜装置の寸法関係とは異なる場合がある。
【００３１】
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に係る炭化珪素成膜装置の概略構成を示す図である。
図１を参照するに、本実施の形態の炭化珪素成膜装置１０は、処理チャンバー１１と、図示していない加熱手段と、フッ素含有ガス供給手段１３と、酸素含有ガス供給手段１４と、プラズマ発生手段１５と、真空ポンプ１６と、ガス管１７と、排ガス分析手段１９と、制御手段２１と、を有する。炭化珪素成膜装置１０は、処理チャンバー１１内に載置された基板（図示せず）に炭化珪素膜（以下、「炭化珪素膜Ａ」という）を成膜する装置である。
【００３２】
処理チャンバー１１は、基板（図示せず）に炭化珪素膜Ａを成膜する反応炉である。そのため、該基板に炭化珪素膜を成膜した際、処理チャンバー１１の内面（言い換えれば、処理チャンバー１１を構成する部材の表面）には、炭化珪素を含む付着物（以下、「付着物Ｂ」という）が付着する。
【００３３】
ここで、付着物Ｂについて説明する。付着物Ｂは、表面粗さＲａが１０以上で、ＳｉＣのみもしくはＳｉＣとＳｉとの混合物でＳｉ／Ｃの比が０．５〜１．５の範囲内であり、かつ（１１１）面の占める比率が０．５以上とされている。
【００３４】
処理チャンバー１１内には、上記付着物Ｂを除去する際、フッ素含有ガス及び酸素含有ガスが供給される。このため、処理チャンバー１１の内面を構成する部材（付着物Ｂが付着する部材）は、フッ素含有ガス及び酸素含有ガスに対して十分な耐性を有した材料により構成されている。
また、炭化珪素膜Ａの成膜プロセスでは、熱的特性により１５００℃以上の高温に加熱することが必要とされる。このため、処理チャンバー１１の内面を構成する部材についても１５００℃以上の温度において安定であること求められる。
【００３５】
上記理由から、処理チャンバー１１の内面を構成する部材としては、例えば、炭化珪素、炭化タンタル、窒化珪素、窒化ホウ素、及びカーボン等の耐熱材料を使用するとよい。
さらに、コストを考慮すると、処理チャンバー１１の内面を構成する部材としては、母材がカーボンであって、かつ母材の表面を炭化ケイ素コートしたものを用いるとよい。
【００３６】
この場合、該炭化ケイ素コートとしては、例えば、その表面粗さＲａが１０未満で、（１１１）面の占める比率が０．５以下であり、かつ厚さが２００μｍ以上のものを用いるとよい。
カーボンを炭化珪素コートした部材は、シリコン基板にデバイスを形成する半導体製造装置にも広く使用されており、フッ素含有ガス及び酸素含有ガスに対しても強い耐食性のある材料として実績がある。
【００３７】
このように、処理チャンバー１１の内面を構成する部材として、表面粗さＲａが１０以上で、（１１１）面の占める比率が０．５以下であり、かつ厚さが２００μｍ以上の炭化珪素コートされたものを用いると共に、炭化珪素を含む付着物Ｂが、表面粗さＲａが１０未満で、ＳｉＣのみもしくはＳｉＣとＳｉとの混合物でＳｉ／Ｃの比が０．５〜１．５の範囲内であり、かつ（１１１）面の占める比率が０．５以上であることにより、フッ素含有ガス及び酸素含有ガスを用いて、炭化珪素コートへの損傷を抑制した上で、選択的に効率良く付着物Ｂを除去することができる。
【００３８】
加熱手段（図示せず）は、処理チャンバー１１（具体的には、処理チャンバー１１の内面を構成する部材）を加熱するための加熱器（例えば、ヒーター）である。
炭化珪素は化学的に非常に安定しているため、単にプラズマ化したフッ素含有ガス及びプラズマ化した酸素含有ガスと付着物Ｂとを接触させただけでは十分な除去能力を得ることは難しい。
【００３９】
そこで、処理チャンバー１１を加熱する加熱手段（図示せず）を設けることで、プラズマ化したフッ素含有ガス及び酸素含有ガスと付着物Ｂを構成する炭化珪素との反応を促進させることができる。
【００４０】
プラズマ化したフッ素含有ガス及びプラズマ化した酸素含有ガスを用いて付着物Ｂを除去する際、加熱手段を用いて、成膜チャンバー１１の温度が２００〜４００℃の範囲内、より好ましくは２５０〜３００℃の範囲内となるように加熱するとよい。
【００４１】
成膜チャンバー１１の温度が２５０℃よりも低いと、十分に付着物Ｂを除去することができない。また、成膜チャンバー１１の温度が３００℃よりも高いと、プラズマ化したフッ素含有ガスと付着物Ｂに含まれる炭素（炭素成分）との反応も生じ始め、クリーニングの終点管理を的確に行うためにはあまり好ましくない。
【００４２】
フッ素含有ガス供給手段１３は、プラズマ発生手段１５と接続されている。フッ素含有ガス供給手段１３は、プラズマ発生手段１５にフッ素含有ガスを供給する。フッ素含有ガスは、雰囲気温度（成膜チャンバー１１内の雰囲気の温度）が３００℃程度であれば付着物Ｂに含まれる珪素（珪素成分）を除去する。
【００４３】
また、フッ素含有ガスは、該雰囲気温度が３５０以上の温度なると、付着物Ｂに含まれる炭素（炭素成分）とも反応するため、フッ素含有ガスのみで珪素成分及び炭素成分の除去が可能となる。
【００４４】
上記フッ素含有ガスとしては、フッ素(Ｆ２−ＧＷＰ：０)、フッ化水素(ＨＦ−ＧＷＰ：０)、ハイドロフルオロカーボン(ＣｘＨｙＦｚ（ｘ，ｙ，ｚは１以上の整数）、例えば、ＣＨ３Ｆ−ＧＷＰ−９７)のうち、少なくとも１つを含むものを用いることができる。
【００４５】
なお、フッ素含有ガスとしては、例えば、フルオロカーボン(ＣＦ４−ＧＷＰ：７，３９０，Ｃ２Ｆ６−ＧＷＰ：１２，２００)や六フッ化硫黄(ＳＦ６−ＧＷＰ：２２，８００)、三フッ化窒素(ＮＦ３−ＧＷＰ：１７，２００)、三フッ化塩素(ＣｌＦ３−ＧＷＰ：０)、二フッ化カルボニル(ＣＯＦ２−ＧＷＰ：１)等を使用することも可能である、
しかしながら、これらのガスは温暖化係数(ＧＷＰ)の大きなガスであるため、温暖化の観点からあまり好ましくない。ＧＷＰ値の小さいＦ２やＨＦ等の低環境負荷ガスが好ましい。
【００４６】
酸素含有ガス供給手段１４は、プラズマ発生手段１５と接続されている。酸素含有ガス供給手段１４は、酸素含有ガスを供給する。酸素含有ガス供給手段１４は、フッ素含有ガス供給手段１３から供給されたフッ素含有ガスと混合された酸素含有ガスをプラズマ発生手段１５に供給可能な状態で、プラズマ発生手段１５と接続されている。酸素含有ガスは、炭化珪素に含まれる炭素（炭素成分）を除去するガスである。
【００４７】
酸素含有ガスとしては、酸素（Ｏ２）、オゾン（Ｏ３）、窒素酸化物(ＮｘＯｙ（ｘ，ｙは１以上の整数）)、水蒸気（Ｈ２Ｏ）のうち、少なくとも１つのガスを含むガスを用いることができる。
【００４８】
プラズマ発生手段１５は、フッ素含有ガス供給手段１３、及び酸素含有ガス供給手段１４と接続されており、フッ素含有ガス及び酸素含有ガスが供給される。プラズマ発生手段１５は、上記フッ素含有ガス及び酸素含有ガスをプラズマ化させると共に、プラズマ化したフッ素含有ガス及びプラズマ化した酸素含有ガスを処理チャンバー１１内に供給する。
【００４９】
プラズマ発生手段１５としては、市販の一般的なプラズマ発生装置を用いることが可能である。プラズマ発生手段１５としては、２００ｋＨｚ〜２．５６ＧＨｚの発振器であればよい。
プラズマ発生手段１５の仕様は、プラズマ発生手段１５に供給されるガスの組成、流量、圧力等によって決定される。
【００５０】
安定したプラズマを放電するためには、プラズマ発生手段１５に供給されるガスの圧力は、１０ｔｏｒｒ以下がよい。また、ガスを多く流すことでラジカル等を多く発生させることが可能となるが、該ラジカル等を十分に利用するためには、ラジカルの衝突による消滅を避けるために圧力を下げる必要がある。
【００５１】
このため、プラズマ発生手段１５に供給されるガスの流量を少なめにして１ｔｏｒｒ以下で処理する場合と、プラズマ発生手段１５に供給されるガスの流量を多めにして１０ｔｏｒｒ以下で処理する場合、の２通りが考えられる。プラズマ発生手段１５に供給されるガスの流量及び圧力は、実際にサンプルを処理した時の結果やプラズマ発生条件に伴う各種条件、設備等周りの状況と絡んで、最適な条件を決定することができる。
【００５２】
また、成膜チャンバー１１の内面とプラズマ発生手段１５との間の距離は、２０ｃｍ以下にするとよい。これにより、付着物Ｂを構成する炭化珪素のエッチング速度を十分に確保することが可能となる。
【００５３】
なお、図１では、フッ素含有ガス供給手段１３及び酸素含有ガス供給手段１４に対して１台のプラズマ発生手段１５を設けた場合を例に挙げてが、フッ素含有ガス供給手段１３及び酸素含有ガス供給手段１４のそれぞれに対してプラズマ発生手段を設けてもよい。つまり、２台のプラズマ発生手段を設けてもよい。
【００５４】
また、クリーニングガスであるフッ素含有ガス及び酸素含有ガスを効率よくプラズマ化させるために、フッ素含有ガス及び酸素含有ガスに放電ガスとして、Ａｒ，Ｈｅ，Ｎｅ等の不活性ガスを添加してもよい。
【００５５】
真空ポンプ１６は、処理チャンバー１１及びガス管１７と接続されている。真空ポンプ１６は、処理チャンバー１１内のガスを排気して、ガス管１７に排ガスを導出させる。ガス管１７は、真空ポンプ１６及び排ガス分析手段１９と接続されている。
【００５６】
排ガス分析手段１９は、ガス管１７と接続されている。排ガス分析手段１９は、排ガスに含まれる四フッ化珪素の濃度及び二酸化炭素の濃度を測定するガス分析装置である。排ガス分析手段１９は、制御手段２１と接続されており、測定した四フッ化珪素の濃度及び／又は二酸化炭素の濃度を制御手段２１に送信する。
【００５７】
排ガス分析手段１９として、例えば、非分散型赤外線式分析計を用いるとよい。このように、排ガス分析手段１９として非分散型赤外線式分析計を用いることにより、簡便、かつ低コストで四フッ化珪素及び二酸化炭素の濃度を測定することができる。
なお、排ガス分析手段１９として、例えば、フーリエ変換型赤外分光計、紫外線吸収計、質量分析計、ガスクロマトグラフ等の分析計を用いてもよい。
【００５８】
制御手段２１は、加熱手段（図示せず）、フッ素含有ガス供給手段１３、酸素含有ガス供給手段１４、プラズマ発生手段１５、及び排ガス分析手段１９と電気的に接続されている。
【００５９】
制御手段２１は、炭化珪素成膜装置１０の制御全般を行なう。例えば、制御手段２１は、排ガス分析手段１９から送信された四フッ化珪素の濃度及び二酸化炭素の濃度に基づいて、プラズマ発生手段１５、加熱手段（図示せず）、フッ素含有ガス供給手段１３、及び酸素含有ガス供給手段１４の制御を行なう。
制御手段２１は、図示していない記憶部や演算部を有している。該記憶部には、予め入力された四フッ化珪素の濃度の閾値、または二酸化炭素の濃度の閾値が格納されている。
【００６０】
また、演算部（図示せず）では、予め入力された四フッ化珪素の濃度の閾値、または二酸化炭素の濃度の閾値と、排ガス分析手段で測定される濃度との比較が行なわれ、濃度が閾値以下になった際には処理を停止するように、処理チャンバー、プラズマ発生手段、加熱手段（図示せず）、フッ素含有ガス供給手段１３、及び酸素含有ガス供給手段１４の制御を行なう。
【００６１】
本実施の形態の炭化珪素成膜装置によれば、表面粗さＲａが１０未満で、（１１１）面の占める比率が０．５以下であり、かつ厚さが２００μｍ以上の炭化珪素コートで被覆されると共に、基板に炭化珪素膜を成膜する際に炭化珪素を含む付着物Ｂが内面に付着した成膜チャンバー１１と、フッ素含有ガスを供給するフッ素含有ガス供給手段１３と、酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給手段１４と、フッ素含有ガス供給手段１３及び酸素含有ガス供給手段１４と接続され、フッ素含有ガス１３及び酸素含有ガス１４をプラズマ化させると共に、プラズマ化したフッ素含有ガス及びプラズマ化した酸素含有ガスを成膜チャンバー１１内に供給するプラズマ発生手段１５と、成膜チャンバー１１からの排ガスを分析する排ガス分析手段１９と、排ガス分析手段１９の分析結果に基づき、フッ素含有ガス供給手段１３、酸素含有ガス供給手段１４、及びプラズマ発生手段１５を制御する制御手段２１と、を含むことにより、ｉｎ−ｓｉｔｕで成膜チャンバー１１の内面の損傷を抑制した上で、プラズマ化させたフッ素含有ガスにより付着物Ｂを構成する炭化珪素に含まれる珪素を除去すると共に、プラズマ化させた酸素含有ガスにより炭化珪素に含まれる炭素を除去することが可能となる。
【００６２】
つまり、別途、炭化珪素を除去するための炭化珪素除去装置（図示せず）を用意することなく、ｉｎ−ｓｉｔｕで、かつ成膜チャンバー１１の内面の損傷を抑制した上で、炭化珪素コートに付着した付着物を効率よく除去することが可能となるので、炭化珪素除去装置を用いて付着物の除去を行った場合と比較して、炭化珪素膜Ａの成膜の生産性を向上させることができる。
【００６３】
また、処理チャンバー１１の排ガスを分析する排ガス分析手段１９と、排ガス分析手段１９の分析結果に基づき、フッ素含有ガス供給手段１３、酸素含有ガス供給手段１４、及びプラズマ発生手段１５を制御する制御手段２１と、を有することにより、成膜チャンバー１１の内面に付着物Ｂを構成する炭化珪素が残存しているか否かをモニターしながら、付着物Ｂに含まれる炭素及び珪素を除去することが可能となるので、成膜チャンバー１１内に炭化珪素が残存することを抑制できる。
【００６４】
ところで、ｉｎ−ｓｉｔｕにおいて、成膜チャンバー１１の内面に付着した付着物Ｂの除去処理を行う場合、炭化珪素を含む付着物Ｂの除去速度が成膜チャンバー１１の内面を構成する部材の除去速度よりも大きいこと（言い換えれば、成膜チャンバー１１の内面を構成する部材に対して選択比が高いこと）が非常に重要となる。
【００６５】
本発明者は、付着物Ｂを構成する炭化珪素と、成膜チャンバー１１の内面を構成する部材を構成する炭化珪素（炭化珪素コート）と、が同じ炭化珪素であるに、付着物Ｂを構成する炭化珪素のみを効率良く選択的に除去することが可能な化学的及び物理的な理由を解明し、ｉｎ−ｓｉｔｕおいて付着物Ｂを構成する炭化珪素の除去処理を行う本願の有効性を見出した。
【００６６】
一つ目の理由としては、表面状態の違いが挙げられる。処理チャンバー１１の内面に付着した炭化珪素の表面は、凹凸に富み、かつ多数の孔を有した形状の膜であるのに対して、処理チャンバー１１の内面を構成する部材の炭化珪素コートの表面は、平滑で、かつ緻密な膜である。
【００６７】
実際に、付着物Ｂを構成する炭化珪素の表面、及び炭化珪素コートの表面の粗度を測定した結果、付着物Ｂを構成する炭化珪素の表面粗さＲａは、１０よりも大きい（Ｒｔ＞１５０）のに対して、炭化珪素コートの表面粗さＲａは、１．６１（Ｒｔ：９．４９）であり、大きな違いがあった。
【００６８】
表面状態（具体的には、粗度、表面積、密度等）の違いは、ガスとの反応性の確率を大きく左右するものであり、付着物Ｂを構成する粗度の大きい炭化珪素は、粗度の小さい炭化珪素コートよりも多く除去される。
【００６９】
二つ目の理由として、組成の違いが挙げられる。付着物Ｂを構成する炭化珪素は、主に炭化珪素よりなるが、珪素も混在した混合物であることが多い。これは、処理チャンバー１１内に載置された基板の表面近傍は、精密に温度等を制御された環境であるのに対し、処理チャンバーの側壁等は温度ムラやガスの流動ムラ等の影響で不均一な反応が発生したためと推測される。
【００７０】
実際に、付着物Ｂに含まれる炭化珪素の組成を測定したところ、該炭化珪素には、炭化珪素と珪素とが混在し、全体としてＳｉリッチな混合物であることが判った。また、該珪素は、炭化珪素に比べて、化学的及び物理的に劣る材質であり、フッ素系ガスにより比較的簡単に除去される。このため、上記混合物に含まれる珪素を出発点として反応が進むことで、付着物Ｂに含まれる炭化珪素は除去されやすい。
一方、炭化珪素コートは、均質な炭化珪素の膜であり、反応は表面からその内部に一様に進んで行くことから、付着物Ｂに含まれる炭化珪素よりも除去されにくい。
【００７１】
三つ目の理由として、面配位比率の違いが挙げられる。炭化珪素でコーティングされたカーボン品は既に広く使用されているが、この炭化珪素の精度良く調整することでその耐久性が向上される。
【００７２】
また、理論化学計算も活用し、炭化珪素の各面配位とFラジカル等の反応性を調査した結果、炭化珪素の全面配位の中で一般的に最も存在比率の多い(１１１)面は、他の面、例えば(２００)面よりも反応性が大きいことが判った。
これは、(１１１)面にはダングリングボンドを持ったＳｉが存在し、これが反応の起点になりやすいためと推測される。
【００７３】
実際に、炭化珪素コートの面配位比率、及び付着物Ｂを構成する炭化珪素の面配位比率を調査した結果、炭化珪素コートの面配位比率が０．３１であるのに対して、付着物Ｂを構成する炭化珪素の面配位比率が０．５３であった。この結果、(１１１)面の比率の小さい炭化珪素コートは、付着物Ｂを構成する炭化珪素よりも除去されにくいものとなる。
【００７４】
上記３つの理由により、付着物Ｂを構成する炭化珪素の方が、炭化珪素コートよりも除去されやすく、炭化珪素コートの損傷を抑制した上で、炭化珪素コートの表面に付着した炭化珪素（付着物Ｂ）のみを選択的に除去することが可能となった。
【００７５】
なお、本実施の形態では、処理チャンバー１１の内面を構成する部材の表面が、炭化珪素コートの場合を例に挙げて説明したが、炭化珪素コートに替えて炭化タンタルコートを用いてもよい。この場合も、本実施の形態と同様な効果を得ることができる。
【００７６】
図２は、本発明の実施の形態の変形例に係る炭化珪素成膜装置の概略構成を示す図である。図２において、図１に示す本実施の形態の炭化珪素成膜装置１０と同一構成部分には、同一符号を付す。
【００７７】
図２を参照するに、本実施の形態の変形例に係る炭化珪素成膜装置２５は、本実施の形態の炭化珪素成膜装置１０に設けられた酸素含有ガス供給手段１４を構成要素から除いた以外は、炭化珪素成膜装置１０と同様に構成される。
【００７８】
炭化珪素成膜装置２５では、フッ素含有ガス供給手段１３から供給されるフッ素含有ガスにより、炭化珪素を含む付着物Ｂの除去を行う。
このため、炭化珪素に含まれる珪素成分及び炭素成分の両方の成分を、フッ素含有ガスのみで除去可能な温度である３５０℃以上の温度となるように、成膜チャンバー１１を加熱する。このように、３５０℃程度に加熱することで、炭化珪素に含まれる炭素成分とプラズマ発生手段１５によりプラズマ化されたフッ素成分が反応し、四フッ化炭素として除去される。
【００７９】
より好ましくは、成膜チャンバー１１を３５０〜４００℃に加熱するとよい。成膜チャンバー１１を４００℃よりも高い温度で加熱すると、炭化珪素コートとフッ素含有ガスとの反応が進行するため、好ましくない。
【００８０】
排ガス分析手段１９は、排ガスに含まれる四フッ化珪素の濃度及び四フッ化炭素の濃度を測定するガス分析装置である。排ガス分析手段１９は、制御手段２１と接続されており、測定した四フッ化珪素の濃度および四フッ化炭素の濃度を制御手段２１に送信する。
【００８１】
排ガス分析手段１９としては、非分散型赤外線式分析計を用いるとよい。このように、排ガス分析手段１９として非分散型赤外線式分析計を用いることにより、簡便、かつ低コストで四フッ化珪素及び四フッ化炭素を測定することができる。
【００８２】
制御手段２１は、加熱手段（図示せず）、フッ素含有ガス供給手段１３、プラズマ発生手段１５、及び排ガス分析手段１９と電気的に接続されている。
【００８３】
制御手段２１は、炭化珪素成膜装置２５の制御全般を行なう。例えば、制御手段２１は、排ガス分析手段１９から送信された四フッ化珪素の濃度及び四フッ化炭素の濃度に基づいて、プラズマ発生手段１５、加熱手段（図示せず）、及びフッ素含有ガス供給手段１３の制御を行なう。
制御手段２１は、図示していない記憶部や演算部を有している。該記憶部には、予め入力された四フッ化珪素の濃度の閾値及び四フッ化炭素の濃度の閾値が格納されている。
【００８４】
また、演算部（図示せず）では、予め入力された四フッ化珪素の濃度の閾値、二酸化炭素の濃度の閾値及び四フッ化炭素の濃度の閾値と、排ガス分析手段で測定される濃度との比較が行なわれ、濃度が閾値以下になった際には処理を停止するように、処理チャンバー、プラズマ発生手段、加熱手段（図示せず）、及びフッ素含有ガス供給手段の制御を行なう。
【００８５】
また、成膜チャンバー１１の内面とプラズマ発生手段１５との間の距離は、１００ｃｍ以下にするとよい。これにより、付着物Ｂを構成する炭化珪素のエッチング速度を十分に確保することが可能となる。
【００８６】
上記構成とされた本実施の形態の変形例に係る炭化珪素成膜装置２５は、本実施の形態の炭化珪素成膜装置１０と同様な効果を得ることができる。
【００８７】
図３は、本実施の形態の炭化珪素除去方法を説明するためのフローチャートを示す図である。
次に、図１及び図３を参照して、本実施の形態の炭化珪素除去方法について説明する。
始めに、図３に示す処理が開始されると、ＳＴＥＰ１では、図１に示す炭化珪素成膜装置１０の処理チャンバー１１内に、基板（図示せず）が搬入され、処理はＳＴＥＰ２へと進む。
【００８８】
次いで、ＳＴＥＰ２では、基板の表面に炭化珪素膜Ａを成膜する。このとき、成膜チャンバー１１の内面（具体的には、成膜チャンバー１１の内面を構成し、かつ炭化珪素コートされた部材）には、炭化珪素を含む付着物Ｂが付着する。炭化珪素膜Ａの成膜が完了後、処理はＳＴＥＰ３へと進む。
【００８９】
次いで、ＳＴＥＰ３では、炭化珪素膜Ａが成膜された基板を、成膜チャンバー１１の外に搬出し、処理はＳＴＥＰ４へと進む。
【００９０】
次いで、ＳＴＥＰ４では、成膜チャンバー１１の温度が２５０〜３００℃の範囲内の所定の温度となるように加熱し、プラズマ化したフッ素含有ガス及びプラズマ化した酸素含有ガスを成膜チャンバー１１内に供給することで、付着物Ｂを構成する炭化珪素を選択的に除去する。
このとき、排ガス分析手段１９が測定した排ガスの濃度の結果に基づいて、炭化珪素の除去処理を停止する。その後、処理はＳＴＥＰ５へと進む。
【００９１】
次いで、ＳＴＥＰ５では、付着物Ｂを除去後で、かつ炭化珪素膜Ａを成膜する前に、成膜チャンバー１１内をＨ２による加熱パージ処理する。
これにより、処理チャンバー１１の内面に付着するフッ素含有ガス成分や酸素含有ガス成分（ＳＴＥＰ４で使用した付着物Ｂを除去するためのガス）の除去を行うことができる。
なお、加熱パージに使用するＨ２をＡｒやＨｅ等の希ガスで希釈してもよい。
【００９２】
また、成膜チャンバー１１内を加熱パージ処理する際には、水素（Ｈ２）をプラズマ化させ、プラズマ化したＨ２を用いるとよい。これにより、処理チャンバー１１の内面に付着するフッ素含有ガス成分や酸素含有ガス成分の除去を効率良く行うことができる。
なお、加熱パージに使用するプラズマ化したＨ２をＡｒやＨｅ等の希ガスで希釈してもよい。
【００９３】
また、成膜チャンバー１１内の加熱パージ処理には、Ｈ２以外のガスを使用することも可能であり、例えば、ＮＨ３、ＳｉＨ４等を用いることができる。なお、加熱パージ処理で使用するＮＨ３、ＳｉＨ４等のガスは、ＡｒやＨｅ等の希ガスで希釈してもよい。
また、この時の加熱温度としては、ＳＴＥＰ４の処理時の成膜チャンバー１１の温度をそのまま継続してもよいし、多少加熱してもよい。
【００９４】
続く、ＳＴＥＰ６では、炭化珪素膜Ａを全ての基板に成膜したかどうかの判定が行われる。ＳＴＥＰ６において、炭化珪素膜Ａを全ての基板に成膜したと肯定判定（Ｙｅｓと判定）された場合、図３に示す処理は終了する。
また、ＳＴＥＰ６において、炭化珪素膜Ａを全ての基板に成膜していないと否定判定（Ｙｅｓと判定）された場合、処理は、ＳＴＥＰ１へと戻り、再度、ＳＴＥＰ１の処理が行われる。
【００９５】
本実施の形態の炭化珪素除去方法によれば、図１に示す炭化珪素成膜装置１０を用いて、基板に炭化珪素膜Ａを成膜後、成膜チャンバー１１の温度が２５０〜３００℃となるように加熱し、加熱された成膜チャンバー１１内にプラズマ化したフッ素含有ガス及びプラズマ化した酸素含有ガスを供給することで、別途、炭化珪素を除去するための炭化珪素除去装置（図示せず）を用意することなく、ｉｎ−ｓｉｔｕで、かつ成膜チャンバー１１の内面の損傷を抑制した上で、炭化珪素コートに付着した付着物を効率よく選択的に除去することが可能となる。
これにより、炭化珪素除去装置を用いて付着物Ｂの除去を行わなかった場合と比較して、炭化珪素膜Ａの成膜の生産性を向上させることができる。
【００９６】
なお、図３では、図１に示す炭化珪素成膜装置１０を用いた場合を例に挙げて説明したが、図２に示す炭化珪素成膜装置２５を用いた場合も図３に示すフローチャートに沿って処理を行うことができ、炭化珪素成膜装置１０を用いた場合と同様な効果を得ることができる。
【００９７】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００９８】
（炭化珪素の粗度、組成、及び結晶性の評価）
まず、第１のサンプルとして炭化珪素Ｃ（処理チャンバー１１の内面を構成する部材の表面となる炭化珪素コートに相当する）よりなり、該炭化珪素Ｃの表面に炭化珪素Ｄを含む付着物Ｂが付着したカットサンプル（縦１０ｍｍ×横１０ｍｍ×厚さ２ｍｍ）と、第２のサンプルとして炭化珪素Ｃよりなり、該炭化珪素Ｃの表面に炭化珪素Ｄを含む付着物Ｂが付着していないカットサンプル（縦１０ｍｍ×横１０ｍｍ×厚さ２ｍｍ）と、第３のサンプルとして市販の一般的な炭化珪素Ｅのカットサンプル（縦１０ｍｍ×横１０ｍｍ×厚さ２ｍｍ）と、を準備した。
【００９９】
次いで、図１に示す炭化珪素成膜装置１０を構成する処理チャンバー１１の温度を３００℃に保持し、付着物Ｂを除去可能な条件を用いて、第１〜第３のサンプルを処理した。
このときの処理条件としては、フッ素含有ガスとして三フッ化窒素（流量が１００ｓｃｃｍ）、酸素含有ガスとして酸素（流量が５００ｓｃｃｍ）、プラズマ発生手段１５を２．５６ＧＨｚ（印加電力１０００Ｗ）、処理チャンバー１１内の圧力を２ｔｏｒｒ、処理時間を１０分間とした。また、上記処理を行う際、第１〜第３のサンプルとプラズマ発生手段１５との距離は１５ｃｍとした。
【０１００】
次に、触針式段差計（小坂研究所社製）を用いて、処理後の第１〜第３のサンプルの粗度を測定し、ＸＲＤ（Ｘ線回折）（リガク社製）とＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分光法）（日本電子社製）を用いて、処理後の第１〜第３のサンプルの組成を測定し、ＸＲＤ（Ｘ線回折）（リガク社製）を用いて、処理後の第１〜第３のサンプルの結晶性を測定した。
【０１０１】
【表１】
【０１０２】
（処理チャンバー内の温度を変化させたときの炭化珪素のエッチング速度の評価）
先に説明した第１〜第３のサンプルをそれぞれ４枚準備し、処理チャンバー１１の温度を１００℃、２００℃、２５０℃、３００℃、４００℃とし、これ以外は、上記処理条件を用いて付着物Ｂの除去処理を行い、このときのエッチング速度を求めた。この結果を表２に示す。
【０１０３】
【表２】
【０１０４】
表１及び表２を参照するに、粗度が粗く、かつ炭化珪素Ｃ，Ｅと組成が大きく異なる炭化珪素Ｄのエッチング速度が最も大きいことが確認できた。また、粗度及び結晶性が異なる炭化珪素Ｃと炭化珪素Ｅでは、粗度の影響よりも結晶性の影響が大きな影響を与え、炭化珪素Ｃよりも炭化珪素Ｅのエッチング速度の方がエッチング速度が大きくなることが確認できた。
【０１０５】
また、表２を参照するに、処理チャンバー１１の温度が３００℃の結果をみると、炭化珪素Dのエッチング速度は２５．０μｍ／ｍｉｎであるのに対し、炭化珪素Ｃのエッチング速度が０．８μｍ／ｍｉｎ、炭化珪素Ｅのエッチング速度が５．９μｍ／ｍｉｎであり、炭化珪素Ｄと炭化珪素Ｃとの間には良好な材料選択性があることが確認できた。
【０１０６】
また、表２を参照するに、処理チャンバー１１の温度が上がるにつれて、第１〜第３のサンプルのエッチング速度は増大した。ただし、処理チャンバー１１の温度を４００℃にすると、炭化珪素Ｄと炭化珪素Ｃとの間の材料選択性は、処理チャンバー１１の温度が３００℃のときよりも悪くなった。
【０１０７】
これは、４００℃程度の温度で処理することにより、酸素ラジカルによるＣ成分の除去に加えて、フッ素ラジカルによるＣ成分の除去も同時に起こるため、第１〜第３のサンプルのエッチング速度が増大したものと推測される。
この実験結果から、三フッ化窒素及び酸素を用いた処理では、処理チャンバー１１の温度として３００℃が最も好ましいことが確認できた。
【０１０８】
（基板とプラズマ発生手段との間の距離を変化させたときの炭化珪素のエッチング速度の評価）
次に、第１〜第３のサンプル（付着物Ｂが付着した成膜チャンバー１１の内面に相当する）とプラズマ発生手段１５との距離を変化させて、付着物Ｂの除去処理を行い、炭化珪素Ｃ，Ｄ，Ｅのエッチング速度を調べた。このとき、第１〜第３のサンプル（付着物Ｂが付着した成膜チャンバー１１の内面に相当する）とプラズマ発生手段１５との距離は、２０ｃｍ、２５ｃｍ、４０ｃｍ、５０ｃｍ、６０ｃｍに変えた。この結果を、表３に示す。
【０１０９】
【表３】
【０１１０】
表３を参照するに、第１〜第３のサンプルとプラズマ発生手段１５との距離が長くなるにつれて、どの炭化珪素もエッチング速度は減少した。特に、４０ｃｍ以下になると、その影響は大きくなり、プラズマ発生手段１５で発生させたフッ素ラジカル及び酸素ラジカルが基板に十分に届いていなものと思われる。
【０１１１】
この実験結果から、三フッ化窒素及び酸素を用いた処理では、サンプル（付着物Ｂが付着した成膜チャンバー１１の内面に相当する）とプラズマ発生手段１５との距離は、２０ｃｍ以下が最も好ましいことが確認できた。
【０１１２】
（炭化珪素の粗度、組成、及び結晶性の評価）
まず、第１のサンプルとして炭化珪素Ｃ（処理チャンバー１１の内面を構成する部材の表面となる炭化珪素コートに相当する）よりなり、該炭化珪素Ｃの表面に炭化珪素Ｄを含む付着物Ｂが付着したカットサンプル（縦１０ｍｍ×横１０ｍｍ×厚さ２ｍｍ）と、第２のサンプルとして炭化珪素Ｃよりなり、該炭化珪素Ｃの表面に炭化珪素Ｄを含む付着物Ｂが付着していないカットサンプル（縦１０ｍｍ×横１０ｍｍ×厚さ２ｍｍ）と、第３のサンプルとして市販の一般的な炭化珪素Ｅのカットサンプル（縦１０ｍｍ×横１０ｍｍ×厚さ２ｍｍ）と、を準備した。
【０１１３】
次いで、図２に示す炭化珪素成膜装置２５を構成する処理チャンバー１１の温度を所定の温度に保持し、付着物Ｂを除去可能な条件を用いて、第１〜第３のサンプルを処理した。
このときの処理条件としては、フッ素含有ガスとして三フッ化窒素（流量が１００ｓｃｃｍ）、プラズマ発生手段１５を２．５６ＧＨｚ（印加電力１０００Ｗ）、処理チャンバー１１内の圧力を２ｔｏｒｒ、処理時間を１０分間とした。
また、上記処理を行う際、第１〜第３のサンプル（付着物Ｂが付着した成膜チャンバー１１の内面に相当する）とプラズマ発生手段１５との距離を９０ｃｍとした。また、上記所定の温度として、３００℃、３５０℃、４００℃、４５０℃を使用した。
【０１１４】
次に、触針式段差計（小坂研究所社製）を用いて、処理後の第１〜第３のサンプルの粗度を測定し、ＸＲＤ（Ｘ線回折）（リガク社製）とＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分光法）（日本電子社製）を用いて、処理後の第１〜第３のサンプルの組成を測定し、ＸＲＤ（Ｘ線回折）（リガク社製）を用いて、処理後の第１〜第３のサンプルの結晶性を測定した。この結果を表１に示す。
【０１１５】
【表４】
【０１１６】
表４を参照するに、処理チャンバー１１の温度が４００℃の場合、炭化珪素Ｄのエッチング速度は１５．０μｍ／ｍｉｎであるのに対し、炭化珪素Ｃのエッチング速度が１．４μｍ／ｍｉｎ、炭化珪素Ｅのエッチング速度が２．７μｍ/ｍｉｎであり、炭化珪素Ｄと炭化珪素Ｃとの間には良好な材料選択性があることが確認できた。
【０１１７】
表４を参照するに、処理チャンバー１１の温度が上がるにつれて、第１〜第３のサンプルのエッチング速度は増大した。ただし、処理チャンバー１１の温度が４５０℃になると、炭化珪素Ｄと炭化珪素Ｃとの間の材料選択性は、処理チャンバー１１の温度が４００℃のときよりも悪くなった。
【０１１８】
これは、４５０℃程度の温度になることにより、フッ素ラジカルによるＣ成分の除去の効果が増大して、全体として第１〜第３のサンプルのエッチング速度が増大したものと思われる。
本実験結果からは、三フッ化窒素を用いた場合、処理チャンバー１１の温度としては４００℃が最も好ましいことが確認できた。
【０１１９】
（基板とプラズマ発生手段との間の距離を変化させたときの炭化珪素のエッチング速度の評価）
次に、第１〜第３のサンプル（成膜チャンバー１１の内面に相当する）とプラズマ発生手段１５との距離を変化させて、付着物Ｂの除去処理を行い、炭化珪素Ｃ，Ｄ，Ｅのエッチング速度を調べた。このとき、第１〜第３のサンプルとプラズマ発生手段１５との距離は、１５ｃｍ、４０ｃｍ、６０ｃｍ、１００ｃｍ、１１０ｃｍに変えた。この結果を、表５に示す。
【０１２０】
【表５】
【０１２１】
表５を参照するに、第１〜第３のサンプルとプラズマ発生手段１５との間の距離が長くなるにつれて、炭化珪素Ｃ，Ｄ，Ｅのエッチング速度は減少した。
ただし、三フッ化窒素及び酸素を用いた処理と比較して、エッチング速度の減少傾向は緩やかなものとなった。一般的に、酸素ラジカルはフッ素ラジカルよりもその寿命は短いと言われており、本結果も同様な傾向となった。
本実験結果から、三フッ化窒素及びアルゴンを用いた処理では、少なくとも１００ｃｍ以下が好ましいことが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【０１２２】
本発明は、炭化珪素膜成膜後に成膜チャンバー内に付着した炭化珪素を含む付着物をｉｎ−ｓｉｔｕで精度よく除去可能な炭化珪素成膜装置及び炭化珪素除去方法に適用可能である。
【符号の説明】
【０１２３】
１０，２５…炭化珪素成膜装置、１１…処理チャンバー、１３…フッ素含有ガス供給手段、１４…酸素含有ガス供給手段、１５…プラズマ発生手段、１６…真空ポンプ、１７…ガス管、１９…排ガス分析手段、２１…制御手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭化珪素成膜装置、及び炭化珪素除去方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
珪素と炭素とからなる炭化珪素は、重要なセラミックス材料として多方面で使用されている。特に、半導体としての性質を有し、低消費電力、高温で動作する素子を製造できることから、例えば、自動車用の電子部品の基幹材料として用いられることが期待されている。
【０００３】
上記炭化珪素を形成する際に使用する炭化珪素成膜装置では、炭化珪素を形成後、炭化珪素成膜装置の部材のうちの１つである処理チャンバー（反応容器）の内壁にも炭化珪素が堆積し、該炭化珪素がパーティクルの発生源となる恐れがあった。
このため、定期的なガスクリーニングによって処理チャンバーの内壁に堆積した炭化珪素（堆積層）を除去する方法が提案されている。
【０００４】
特許文献１には、真空チャンバー内の電極上に炭化珪素体を配置し、真空チャンバー内にフッ素系ガスと酸素との混合ガスを供給し、電極と対向電極との間にプラズマを発生させて、炭化珪素体をリアクティブイオンエッチングする方法において、炭化珪素体を電極の面積と近似した大きさの石英ガラスまたはシリコンからなる皿に載せた状態で電極上に配置する炭化珪素体のエッチング方法が開示されている。
【０００５】
特許文献２には、被処理基板を保持する保持台を内部の減圧空間に備えた処理容器に、成膜の原料となる原料ガスを供給するとともに、被処理基板をコイルにより誘導加熱することで、該被処理基板上にエピタキシャル成長による成膜を行う成膜装置であって、処理容器にクリーニングガスを供給するとともに、該クリーニングガスをプラズマ励起することで、処理容器内のクリーニングを行うよう構成された成膜装置が開示されている。
【０００６】
また、特許文献２には、被処理基板を保持する保持台を内部の減圧空間に備えた処理容器を有する成膜装置による基板処理方法であって、成膜の原料となる原料ガスを処理容器に供給するとともに、被処理基板をコイルにより誘導加熱することで、該被処理基板上にエピタキシャル成長による成膜を行う成膜工程と、処理容器内にクリーニングガスを供給するとともに、該クリーニングガスをプラズマ励起することで、処理容器内のクリーニングを行うクリーニング工程と、を有する基板処理方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平７−１６１６９０号公報
【特許文献２】特開２００９−１１７３９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、炭化珪素成膜装置を用いて、炭化珪素膜を成膜する場合、１５００℃以上の高温プロセスを行うため、成膜チャンバーの内面を含む装置部材の大部分が付着物と同様な成分よりなる炭化珪素や炭素のような高耐熱材料により構成されている。
【０００９】
そのため、処理チャンバーと一体化したプラズマ発生手段によりガスをプラズマ化して炭化珪素のエッチング処理を行う特許文献１，２の方法では、成膜チャンバーの内面が直接プラズマ放電に触れるため、選択的に炭化珪素を含む付着物を除去することが困難である。つまり、選択比を確保することが困難なため、成膜チャンバーの内面を構成する部材もエッチングされてしまうという問題があった。
【００１０】
また、特許文献１，２のように、プラズマ放電が直接触れるような環境下では、プラズマ放電による発熱により、設定した処理温度よりも高温になってしまうと共に、エッチングされた部材（処理チャンバーの内面を構成する部材）からのコンタミが発生する。
つまり、処理チャンバーの温度制御が難しく、コンタミが発生しにくい適切な条件（低温の条件）で付着物を除去することが困難であった。
【００１１】
このような理由により、特許文献１，２では、炭化珪素膜成膜後に成膜チャンバーの内面に付着した炭化珪素を含む付着物をｉｎ−ｓｉｔｕで精度よく除去することが困難であった。
また、特許文献１，２では、付着物を構成する炭化珪素の除去ができたか否かの判断ができない（言い換えれば、終点検知のシステムがない）ため、処理時間を長くして炭化珪素の除去処理を行なった場合、処理容器が破損する虞があり好ましくなかった。
【００１２】
そこで、本発明は、炭化珪素膜成膜後に成膜チャンバーの内面に付着した炭化珪素を含む付着物をｉｎ−ｓｉｔｕで精度よく除去することで、生産性を向上可能な炭化珪素成膜装置及び炭化珪素除去方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明によれば、表面粗さＲａが１０未満で、（１１１）面の占める比率が０．５以下であり、かつ厚さが２００μｍ以上の炭化珪素コートで被覆されると共に、基板に炭化珪素膜を成膜する際に炭化珪素を含む付着物が内面に付着した成膜チャンバーと、フッ素含有ガスを供給するフッ素含有ガス供給手段と、酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給手段と、前記フッ素含有ガス供給手段及び前記酸素含有ガス供給手段と接続され、前記フッ素含有ガス及び前記酸素含有ガスをプラズマ化させると共に、プラズマ化した前記フッ素含有ガス及びプラズマ化した前記酸素含有ガスを前記成膜チャンバー内に供給するプラズマ発生手段と、前記成膜チャンバーから排出される排ガスを分析する排ガス分析手段と、前記排ガス分析手段の分析結果に基づき、前記フッ素含有ガス供給手段、前記酸素含有ガス供給手段、及び前記プラズマ発生手段を制御する制御手段と、を含み、前記炭化珪素を含む付着物は、表面粗さＲａが１０以上で、ＳｉＣのみもしくはＳｉＣとＳｉとの混合物でＳｉ／Ｃの比が０．５〜１．５の範囲内であり、かつ（１１１）面の占める比率が０．５以上であることを特徴とする炭化珪素成膜装置が提供される。
【００１４】
また、請求項２に係る発明によれば、前記成膜チャンバーの内面と前記プラズマ発生手段との間の距離が、２０ｃｍ以下であることを特徴とする請求項1記載の炭化珪素成膜装置が提供される。
【００１５】
また、請求項３に係る発明によれば、前記プラズマ化したフッ素含有ガス及び前記プラズマ化した酸素含有ガスが供給される段階において、前記成膜チャンバーを２５０〜３００℃の温度で加熱する加熱手段を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の炭化珪素成膜装置が提供される。
【００１６】
また、請求項４に係る発明によれば、前記排ガス分析手段として非分散式赤外線式分析計を用いると共に、前記非分散式赤外線式分析計により四フッ化珪素及び二酸化炭素を分析することを特徴とする請求項１ないし３のうち、いずれか１項記載の炭化珪素成膜装置が提供される。
【００１７】
また、請求項５に係る発明によれば、表面粗さＲａが１０未満で、（１１１）面の占める比率が０．５以下であり、かつ厚さが２００μｍ以上の炭化珪素コートで被覆されると共に、基板に炭化珪素膜を成膜する際に炭化珪素を含む付着物が内面に付着した成膜チャンバーと、フッ素含有ガスを供給するフッ素含有ガス供給手段と、前記フッ素含有ガス供給手段と接続され、前記フッ素含有ガスをプラズマ化させると共に、プラズマ化した前記フッ素含有ガスを前記成膜チャンバー内に供給するプラズマ発生手段と、前記成膜チャンバーからの排ガスを分析する排ガス分析手段と、前記排ガス分析手段の分析結果に基づき、前記フッ素含有ガス供給手段、及び前記プラズマ発生手段を制御する制御手段と、を含み、前記炭化珪素を含む付着物は、表面粗さＲａが１０以上で、ＳｉＣのみもしくはＳｉＣとＳｉとの混合物でＳｉ／Ｃの比が０．５〜１．５の範囲内であり、かつ（１１１）面の占める比率が０．５以上であることを特徴とする炭化珪素成膜装置が提供される。
【００１８】
また、請求項６に係る発明によれば、前記成膜チャンバーの内面と前記プラズマ発生手段との間の距離が、１００ｃｍ以下であることを特徴とする請求項５記載の炭化珪素成膜装置が提供される。
【００１９】
また、請求項７に係る発明によれば、前記プラズマ化したフッ素含有ガスが供給される段階において、前記成膜チャンバーを３５０〜４００℃の温度で加熱する加熱手段を設けたことを特徴とする請求項５または６記載の炭化珪素成膜装置が提供される。
【００２０】
また、請求項８に係る発明によれば、前記排ガス分析手段として非分散式赤外線式分析計を用いると共に、前記非分散式赤外線式分析計により四フッ化珪素及び四フッ化炭素を分析することを特徴とする請求項５ないし７のうち、いずれか１項記載の炭化珪素成膜装置が提供される。
【００２１】
また、請求項９に係る発明によれば、前記炭化珪素コートに替えて炭化タンタルコートを用いることを特徴とする請求項１ないし８のうち、いずれか１項記載の炭化珪素成膜装置が提供される。
【００２２】
また、請求項１０に係る発明によれば、請求項１ないし９のうち、いずれか１項記載の炭化珪素成膜装置を用いた炭化珪素除去方法であって、前記基板に前記炭化珪素膜を成膜後、前記炭化珪素コートの表面に付着した前記炭化珪素を含む付着物を選択的に除去することを特徴とする炭化珪素除去方法が提供される。
【００２３】
また、請求項１１に係る発明によれば、前記付着物を除去後で、かつ前記炭化珪素膜を成膜する前に、前記成膜チャンバー内をＨ２による加熱パージ処理することを特徴とする請求項１０記載の炭化珪素除去方法が提供される。
【００２４】
また、請求項１２に係る発明によれば、前記Ｈ２をプラズマ化させることを特徴とする請求項１１記載の炭化珪素除去方法が提供される。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の炭化珪素成膜装置の一観点によれば、表面粗さＲａが１０未満で、（１１１）面の占める比率が０．５以下であり、かつ厚さが２００μｍ以上の炭化珪素コートで被覆されると共に、基板に炭化珪素膜を成膜する際に炭化珪素を含む付着物が内面に付着した成膜チャンバーと、フッ素含有ガスを供給するフッ素含有ガス供給手段と、酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給手段と、フッ素含有ガス供給手段及び酸素含有ガス供給手段と接続され、フッ素含有ガス及び酸素含有ガスをプラズマ化させると共に、プラズマ化したフッ素含有ガス及びプラズマ化した酸素含有ガスを成膜チャンバー内に供給するプラズマ発生手段と、成膜チャンバーから排出される排ガスを分析する排ガス分析手段と、排ガス分析手段の分析結果に基づき、フッ素含有ガス供給手段、酸素含有ガス供給手段、及びプラズマ発生手段を制御する制御手段と、を含み、炭化珪素を含む付着物が、表面粗さＲａが１０以上で、ＳｉＣのみもしくはＳｉＣとＳｉとの混合物でＳｉ／Ｃの比が０．５〜１．５の範囲内であり、かつ（１１１）面の占める比率が０．５以上であることにより、ｉｎ−ｓｉｔｕで成膜チャンバーの内面の損傷を抑制した上で、プラズマ化したフッ素含有ガスにより付着物を構成する炭化珪素に含まれる珪素成分を除去すると共に、プラズマ化させた酸素含有ガスにより炭化珪素に含まれる炭素成分を除去することが可能となる。
【００２６】
つまり、別途、炭化珪素を除去するための炭化珪素除去装置を用意することなく、ｉｎ−ｓｉｔｕで、かつ成膜チャンバーの内面の損傷を抑制した上で、炭化珪素コートに付着した付着物を効率よく除去することが可能となるので、炭化珪素除去装置を用いて付着物の除去を行った場合と比較して、炭化珪素膜の成膜の生産性を向上させることができる。
【００２７】
本発明の炭化珪素成膜装置の他の観点によれば、表面粗さＲａが１０未満で、（１１１）面の占める比率が０．５以下であり、かつ厚さが２００μｍ以上の炭化珪素コートで被覆されると共に、基板に炭化珪素膜を成膜する際に炭化珪素を含む付着物が内面に付着した成膜チャンバーと、フッ素含有ガスを供給するフッ素含有ガス供給手段と、フッ素含有ガス供給手段と接続され、フッ素含有ガスをプラズマ化させると共に、プラズマ化したフッ素含有ガスを成膜チャンバー内に供給するプラズマ発生手段と、成膜チャンバーからの排ガスを分析する排ガス分析手段と、排ガス分析手段の分析結果に基づき、フッ素含有ガス供給手段、及びプラズマ発生手段を制御する制御手段と、を含み、炭化珪素を含む付着物は、表面粗さＲａが１０以上で、ＳｉＣのみもしくはＳｉＣとＳｉとの混合物でＳｉ／Ｃの比が０．５〜１．５の範囲内であり、かつ（１１１）面の占める比率が０．５以上であることにより、ｉｎ−ｓｉｔｕにおいて、炭化珪素コート及び成膜チャンバーが損傷することを抑制した上で、プラズマ化したフッ素含有ガスにより炭化珪素を含む付着物を選択的に効率良く除去することが可能となる。
【００２８】
つまり、別途、炭化珪素を除去するための炭化珪素除去装置を用意することなく、ｉｎ−ｓｉｔｕで、かつ成膜チャンバーの内面の損傷を抑制した上で、炭化珪素コートに付着した付着物を効率よく除去することが可能となるので、炭化珪素除去装置を用いて付着物の除去を行った場合と比較して、炭化珪素膜の成膜の生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態に係る炭化珪素成膜装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態の変形例に係る炭化珪素成膜装置の概略構成を示す図である。
【図３】本実施の形態の炭化珪素除去方法を説明するためのフローチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、図面を参照して本発明を適用した実施の形態について詳細に説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、本発明の実施形態の構成を説明するためのものであり、図示される各部の大きさや厚さや寸法等は、実際の炭化珪素成膜装置の寸法関係とは異なる場合がある。
【００３１】
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に係る炭化珪素成膜装置の概略構成を示す図である。
図１を参照するに、本実施の形態の炭化珪素成膜装置１０は、処理チャンバー１１と、図示していない加熱手段と、フッ素含有ガス供給手段１３と、酸素含有ガス供給手段１４と、プラズマ発生手段１５と、真空ポンプ１６と、ガス管１７と、排ガス分析手段１９と、制御手段２１と、を有する。炭化珪素成膜装置１０は、処理チャンバー１１内に載置された基板（図示せず）に炭化珪素膜（以下、「炭化珪素膜Ａ」という）を成膜する装置である。
【００３２】
処理チャンバー１１は、基板（図示せず）に炭化珪素膜Ａを成膜する反応炉である。そのため、該基板に炭化珪素膜を成膜した際、処理チャンバー１１の内面（言い換えれば、処理チャンバー１１を構成する部材の表面）には、炭化珪素を含む付着物（以下、「付着物Ｂ」という）が付着する。
【００３３】
ここで、付着物Ｂについて説明する。付着物Ｂは、表面粗さＲａが１０以上で、ＳｉＣのみもしくはＳｉＣとＳｉとの混合物でＳｉ／Ｃの比が０．５〜１．５の範囲内であり、かつ（１１１）面の占める比率が０．５以上とされている。
【００３４】
処理チャンバー１１内には、上記付着物Ｂを除去する際、フッ素含有ガス及び酸素含有ガスが供給される。このため、処理チャンバー１１の内面を構成する部材（付着物Ｂが付着する部材）は、フッ素含有ガス及び酸素含有ガスに対して十分な耐性を有した材料により構成されている。
また、炭化珪素膜Ａの成膜プロセスでは、熱的特性により１５００℃以上の高温に加熱することが必要とされる。このため、処理チャンバー１１の内面を構成する部材についても１５００℃以上の温度において安定であること求められる。
【００３５】
上記理由から、処理チャンバー１１の内面を構成する部材としては、例えば、炭化珪素、炭化タンタル、窒化珪素、窒化ホウ素、及びカーボン等の耐熱材料を使用するとよい。
さらに、コストを考慮すると、処理チャンバー１１の内面を構成する部材としては、母材がカーボンであって、かつ母材の表面を炭化ケイ素コートしたものを用いるとよい。
【００３６】
この場合、該炭化ケイ素コートとしては、例えば、その表面粗さＲａが１０未満で、（１１１）面の占める比率が０．５以下であり、かつ厚さが２００μｍ以上のものを用いるとよい。
カーボンを炭化珪素コートした部材は、シリコン基板にデバイスを形成する半導体製造装置にも広く使用されており、フッ素含有ガス及び酸素含有ガスに対しても強い耐食性のある材料として実績がある。
【００３７】
このように、処理チャンバー１１の内面を構成する部材として、表面粗さＲａが１０以上で、（１１１）面の占める比率が０．５以下であり、かつ厚さが２００μｍ以上の炭化珪素コートされたものを用いると共に、炭化珪素を含む付着物Ｂが、表面粗さＲａが１０未満で、ＳｉＣのみもしくはＳｉＣとＳｉとの混合物でＳｉ／Ｃの比が０．５〜１．５の範囲内であり、かつ（１１１）面の占める比率が０．５以上であることにより、フッ素含有ガス及び酸素含有ガスを用いて、炭化珪素コートへの損傷を抑制した上で、選択的に効率良く付着物Ｂを除去することができる。
【００３８】
加熱手段（図示せず）は、処理チャンバー１１（具体的には、処理チャンバー１１の内面を構成する部材）を加熱するための加熱器（例えば、ヒーター）である。
炭化珪素は化学的に非常に安定しているため、単にプラズマ化したフッ素含有ガス及びプラズマ化した酸素含有ガスと付着物Ｂとを接触させただけでは十分な除去能力を得ることは難しい。
【００３９】
そこで、処理チャンバー１１を加熱する加熱手段（図示せず）を設けることで、プラズマ化したフッ素含有ガス及び酸素含有ガスと付着物Ｂを構成する炭化珪素との反応を促進させることができる。
【００４０】
プラズマ化したフッ素含有ガス及びプラズマ化した酸素含有ガスを用いて付着物Ｂを除去する際、加熱手段を用いて、成膜チャンバー１１の温度が２００〜４００℃の範囲内、より好ましくは２５０〜３００℃の範囲内となるように加熱するとよい。
【００４１】
成膜チャンバー１１の温度が２５０℃よりも低いと、十分に付着物Ｂを除去することができない。また、成膜チャンバー１１の温度が３００℃よりも高いと、プラズマ化したフッ素含有ガスと付着物Ｂに含まれる炭素（炭素成分）との反応も生じ始め、クリーニングの終点管理を的確に行うためにはあまり好ましくない。
【００４２】
フッ素含有ガス供給手段１３は、プラズマ発生手段１５と接続されている。フッ素含有ガス供給手段１３は、プラズマ発生手段１５にフッ素含有ガスを供給する。フッ素含有ガスは、雰囲気温度（成膜チャンバー１１内の雰囲気の温度）が３００℃程度であれば付着物Ｂに含まれる珪素（珪素成分）を除去する。
【００４３】
また、フッ素含有ガスは、該雰囲気温度が３５０以上の温度なると、付着物Ｂに含まれる炭素（炭素成分）とも反応するため、フッ素含有ガスのみで珪素成分及び炭素成分の除去が可能となる。
【００４４】
上記フッ素含有ガスとしては、フッ素(Ｆ２−ＧＷＰ：０)、フッ化水素(ＨＦ−ＧＷＰ：０)、ハイドロフルオロカーボン(ＣｘＨｙＦｚ（ｘ，ｙ，ｚは１以上の整数）、例えば、ＣＨ３Ｆ−ＧＷＰ−９７)のうち、少なくとも１つを含むものを用いることができる。
【００４５】
なお、フッ素含有ガスとしては、例えば、フルオロカーボン(ＣＦ４−ＧＷＰ：７，３９０，Ｃ２Ｆ６−ＧＷＰ：１２，２００)や六フッ化硫黄(ＳＦ６−ＧＷＰ：２２，８００)、三フッ化窒素(ＮＦ３−ＧＷＰ：１７，２００)、三フッ化塩素(ＣｌＦ３−ＧＷＰ：０)、二フッ化カルボニル(ＣＯＦ２−ＧＷＰ：１)等を使用することも可能である、
しかしながら、これらのガスは温暖化係数(ＧＷＰ)の大きなガスであるため、温暖化の観点からあまり好ましくない。ＧＷＰ値の小さいＦ２やＨＦ等の低環境負荷ガスが好ましい。
【００４６】
酸素含有ガス供給手段１４は、プラズマ発生手段１５と接続されている。酸素含有ガス供給手段１４は、酸素含有ガスを供給する。酸素含有ガス供給手段１４は、フッ素含有ガス供給手段１３から供給されたフッ素含有ガスと混合された酸素含有ガスをプラズマ発生手段１５に供給可能な状態で、プラズマ発生手段１５と接続されている。酸素含有ガスは、炭化珪素に含まれる炭素（炭素成分）を除去するガスである。
【００４７】
酸素含有ガスとしては、酸素（Ｏ２）、オゾン（Ｏ３）、窒素酸化物(ＮｘＯｙ（ｘ，ｙは１以上の整数）)、水蒸気（Ｈ２Ｏ）のうち、少なくとも１つのガスを含むガスを用いることができる。
【００４８】
プラズマ発生手段１５は、フッ素含有ガス供給手段１３、及び酸素含有ガス供給手段１４と接続されており、フッ素含有ガス及び酸素含有ガスが供給される。プラズマ発生手段１５は、上記フッ素含有ガス及び酸素含有ガスをプラズマ化させると共に、プラズマ化したフッ素含有ガス及びプラズマ化した酸素含有ガスを処理チャンバー１１内に供給する。
【００４９】
プラズマ発生手段１５としては、市販の一般的なプラズマ発生装置を用いることが可能である。プラズマ発生手段１５としては、２００ｋＨｚ〜２．５６ＧＨｚの発振器であればよい。
プラズマ発生手段１５の仕様は、プラズマ発生手段１５に供給されるガスの組成、流量、圧力等によって決定される。
【００５０】
安定したプラズマを放電するためには、プラズマ発生手段１５に供給されるガスの圧力は、１０ｔｏｒｒ以下がよい。また、ガスを多く流すことでラジカル等を多く発生させることが可能となるが、該ラジカル等を十分に利用するためには、ラジカルの衝突による消滅を避けるために圧力を下げる必要がある。
【００５１】
このため、プラズマ発生手段１５に供給されるガスの流量を少なめにして１ｔｏｒｒ以下で処理する場合と、プラズマ発生手段１５に供給されるガスの流量を多めにして１０ｔｏｒｒ以下で処理する場合、の２通りが考えられる。プラズマ発生手段１５に供給されるガスの流量及び圧力は、実際にサンプルを処理した時の結果やプラズマ発生条件に伴う各種条件、設備等周りの状況と絡んで、最適な条件を決定することができる。
【００５２】
また、成膜チャンバー１１の内面とプラズマ発生手段１５との間の距離は、２０ｃｍ以下にするとよい。これにより、付着物Ｂを構成する炭化珪素のエッチング速度を十分に確保することが可能となる。
【００５３】
なお、図１では、フッ素含有ガス供給手段１３及び酸素含有ガス供給手段１４に対して１台のプラズマ発生手段１５を設けた場合を例に挙げてが、フッ素含有ガス供給手段１３及び酸素含有ガス供給手段１４のそれぞれに対してプラズマ発生手段を設けてもよい。つまり、２台のプラズマ発生手段を設けてもよい。
【００５４】
また、クリーニングガスであるフッ素含有ガス及び酸素含有ガスを効率よくプラズマ化させるために、フッ素含有ガス及び酸素含有ガスに放電ガスとして、Ａｒ，Ｈｅ，Ｎｅ等の不活性ガスを添加してもよい。
【００５５】
真空ポンプ１６は、処理チャンバー１１及びガス管１７と接続されている。真空ポンプ１６は、処理チャンバー１１内のガスを排気して、ガス管１７に排ガスを導出させる。ガス管１７は、真空ポンプ１６及び排ガス分析手段１９と接続されている。
【００５６】
排ガス分析手段１９は、ガス管１７と接続されている。排ガス分析手段１９は、排ガスに含まれる四フッ化珪素の濃度及び二酸化炭素の濃度を測定するガス分析装置である。排ガス分析手段１９は、制御手段２１と接続されており、測定した四フッ化珪素の濃度及び／又は二酸化炭素の濃度を制御手段２１に送信する。
【００５７】
排ガス分析手段１９として、例えば、非分散型赤外線式分析計を用いるとよい。このように、排ガス分析手段１９として非分散型赤外線式分析計を用いることにより、簡便、かつ低コストで四フッ化珪素及び二酸化炭素の濃度を測定することができる。
なお、排ガス分析手段１９として、例えば、フーリエ変換型赤外分光計、紫外線吸収計、質量分析計、ガスクロマトグラフ等の分析計を用いてもよい。
【００５８】
制御手段２１は、加熱手段（図示せず）、フッ素含有ガス供給手段１３、酸素含有ガス供給手段１４、プラズマ発生手段１５、及び排ガス分析手段１９と電気的に接続されている。
【００５９】
制御手段２１は、炭化珪素成膜装置１０の制御全般を行なう。例えば、制御手段２１は、排ガス分析手段１９から送信された四フッ化珪素の濃度及び二酸化炭素の濃度に基づいて、プラズマ発生手段１５、加熱手段（図示せず）、フッ素含有ガス供給手段１３、及び酸素含有ガス供給手段１４の制御を行なう。
制御手段２１は、図示していない記憶部や演算部を有している。該記憶部には、予め入力された四フッ化珪素の濃度の閾値、または二酸化炭素の濃度の閾値が格納されている。
【００６０】
また、演算部（図示せず）では、予め入力された四フッ化珪素の濃度の閾値、または二酸化炭素の濃度の閾値と、排ガス分析手段で測定される濃度との比較が行なわれ、濃度が閾値以下になった際には処理を停止するように、処理チャンバー、プラズマ発生手段、加熱手段（図示せず）、フッ素含有ガス供給手段１３、及び酸素含有ガス供給手段１４の制御を行なう。
【００６１】
本実施の形態の炭化珪素成膜装置によれば、表面粗さＲａが１０未満で、（１１１）面の占める比率が０．５以下であり、かつ厚さが２００μｍ以上の炭化珪素コートで被覆されると共に、基板に炭化珪素膜を成膜する際に炭化珪素を含む付着物Ｂが内面に付着した成膜チャンバー１１と、フッ素含有ガスを供給するフッ素含有ガス供給手段１３と、酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給手段１４と、フッ素含有ガス供給手段１３及び酸素含有ガス供給手段１４と接続され、フッ素含有ガス１３及び酸素含有ガス１４をプラズマ化させると共に、プラズマ化したフッ素含有ガス及びプラズマ化した酸素含有ガスを成膜チャンバー１１内に供給するプラズマ発生手段１５と、成膜チャンバー１１からの排ガスを分析する排ガス分析手段１９と、排ガス分析手段１９の分析結果に基づき、フッ素含有ガス供給手段１３、酸素含有ガス供給手段１４、及びプラズマ発生手段１５を制御する制御手段２１と、を含むことにより、ｉｎ−ｓｉｔｕで成膜チャンバー１１の内面の損傷を抑制した上で、プラズマ化させたフッ素含有ガスにより付着物Ｂを構成する炭化珪素に含まれる珪素を除去すると共に、プラズマ化させた酸素含有ガスにより炭化珪素に含まれる炭素を除去することが可能となる。
【００６２】
つまり、別途、炭化珪素を除去するための炭化珪素除去装置（図示せず）を用意することなく、ｉｎ−ｓｉｔｕで、かつ成膜チャンバー１１の内面の損傷を抑制した上で、炭化珪素コートに付着した付着物を効率よく除去することが可能となるので、炭化珪素除去装置を用いて付着物の除去を行った場合と比較して、炭化珪素膜Ａの成膜の生産性を向上させることができる。
【００６３】
また、処理チャンバー１１の排ガスを分析する排ガス分析手段１９と、排ガス分析手段１９の分析結果に基づき、フッ素含有ガス供給手段１３、酸素含有ガス供給手段１４、及びプラズマ発生手段１５を制御する制御手段２１と、を有することにより、成膜チャンバー１１の内面に付着物Ｂを構成する炭化珪素が残存しているか否かをモニターしながら、付着物Ｂに含まれる炭素及び珪素を除去することが可能となるので、成膜チャンバー１１内に炭化珪素が残存することを抑制できる。
【００６４】
ところで、ｉｎ−ｓｉｔｕにおいて、成膜チャンバー１１の内面に付着した付着物Ｂの除去処理を行う場合、炭化珪素を含む付着物Ｂの除去速度が成膜チャンバー１１の内面を構成する部材の除去速度よりも大きいこと（言い換えれば、成膜チャンバー１１の内面を構成する部材に対して選択比が高いこと）が非常に重要となる。
【００６５】
本発明者は、付着物Ｂを構成する炭化珪素と、成膜チャンバー１１の内面を構成する部材を構成する炭化珪素（炭化珪素コート）と、が同じ炭化珪素であるに、付着物Ｂを構成する炭化珪素のみを効率良く選択的に除去することが可能な化学的及び物理的な理由を解明し、ｉｎ−ｓｉｔｕおいて付着物Ｂを構成する炭化珪素の除去処理を行う本願の有効性を見出した。
【００６６】
一つ目の理由としては、表面状態の違いが挙げられる。処理チャンバー１１の内面に付着した炭化珪素の表面は、凹凸に富み、かつ多数の孔を有した形状の膜であるのに対して、処理チャンバー１１の内面を構成する部材の炭化珪素コートの表面は、平滑で、かつ緻密な膜である。
【００６７】
実際に、付着物Ｂを構成する炭化珪素の表面、及び炭化珪素コートの表面の粗度を測定した結果、付着物Ｂを構成する炭化珪素の表面粗さＲａは、１０よりも大きい（Ｒｔ＞１５０）のに対して、炭化珪素コートの表面粗さＲａは、１．６１（Ｒｔ：９．４９）であり、大きな違いがあった。
【００６８】
表面状態（具体的には、粗度、表面積、密度等）の違いは、ガスとの反応性の確率を大きく左右するものであり、付着物Ｂを構成する粗度の大きい炭化珪素は、粗度の小さい炭化珪素コートよりも多く除去される。
【００６９】
二つ目の理由として、組成の違いが挙げられる。付着物Ｂを構成する炭化珪素は、主に炭化珪素よりなるが、珪素も混在した混合物であることが多い。これは、処理チャンバー１１内に載置された基板の表面近傍は、精密に温度等を制御された環境であるのに対し、処理チャンバーの側壁等は温度ムラやガスの流動ムラ等の影響で不均一な反応が発生したためと推測される。
【００７０】
実際に、付着物Ｂに含まれる炭化珪素の組成を測定したところ、該炭化珪素には、炭化珪素と珪素とが混在し、全体としてＳｉリッチな混合物であることが判った。また、該珪素は、炭化珪素に比べて、化学的及び物理的に劣る材質であり、フッ素系ガスにより比較的簡単に除去される。このため、上記混合物に含まれる珪素を出発点として反応が進むことで、付着物Ｂに含まれる炭化珪素は除去されやすい。
一方、炭化珪素コートは、均質な炭化珪素の膜であり、反応は表面からその内部に一様に進んで行くことから、付着物Ｂに含まれる炭化珪素よりも除去されにくい。
【００７１】
三つ目の理由として、面配位比率の違いが挙げられる。炭化珪素でコーティングされたカーボン品は既に広く使用されているが、この炭化珪素の精度良く調整することでその耐久性が向上される。
【００７２】
また、理論化学計算も活用し、炭化珪素の各面配位とFラジカル等の反応性を調査した結果、炭化珪素の全面配位の中で一般的に最も存在比率の多い(１１１)面は、他の面、例えば(２００)面よりも反応性が大きいことが判った。
これは、(１１１)面にはダングリングボンドを持ったＳｉが存在し、これが反応の起点になりやすいためと推測される。
【００７３】
実際に、炭化珪素コートの面配位比率、及び付着物Ｂを構成する炭化珪素の面配位比率を調査した結果、炭化珪素コートの面配位比率が０．３１であるのに対して、付着物Ｂを構成する炭化珪素の面配位比率が０．５３であった。この結果、(１１１)面の比率の小さい炭化珪素コートは、付着物Ｂを構成する炭化珪素よりも除去されにくいものとなる。
【００７４】
上記３つの理由により、付着物Ｂを構成する炭化珪素の方が、炭化珪素コートよりも除去されやすく、炭化珪素コートの損傷を抑制した上で、炭化珪素コートの表面に付着した炭化珪素（付着物Ｂ）のみを選択的に除去することが可能となった。
【００７５】
なお、本実施の形態では、処理チャンバー１１の内面を構成する部材の表面が、炭化珪素コートの場合を例に挙げて説明したが、炭化珪素コートに替えて炭化タンタルコートを用いてもよい。この場合も、本実施の形態と同様な効果を得ることができる。
【００７６】
図２は、本発明の実施の形態の変形例に係る炭化珪素成膜装置の概略構成を示す図である。図２において、図１に示す本実施の形態の炭化珪素成膜装置１０と同一構成部分には、同一符号を付す。
【００７７】
図２を参照するに、本実施の形態の変形例に係る炭化珪素成膜装置２５は、本実施の形態の炭化珪素成膜装置１０に設けられた酸素含有ガス供給手段１４を構成要素から除いた以外は、炭化珪素成膜装置１０と同様に構成される。
【００７８】
炭化珪素成膜装置２５では、フッ素含有ガス供給手段１３から供給されるフッ素含有ガスにより、炭化珪素を含む付着物Ｂの除去を行う。
このため、炭化珪素に含まれる珪素成分及び炭素成分の両方の成分を、フッ素含有ガスのみで除去可能な温度である３５０℃以上の温度となるように、成膜チャンバー１１を加熱する。このように、３５０℃程度に加熱することで、炭化珪素に含まれる炭素成分とプラズマ発生手段１５によりプラズマ化されたフッ素成分が反応し、四フッ化炭素として除去される。
【００７９】
より好ましくは、成膜チャンバー１１を３５０〜４００℃に加熱するとよい。成膜チャンバー１１を４００℃よりも高い温度で加熱すると、炭化珪素コートとフッ素含有ガスとの反応が進行するため、好ましくない。
【００８０】
排ガス分析手段１９は、排ガスに含まれる四フッ化珪素の濃度及び四フッ化炭素の濃度を測定するガス分析装置である。排ガス分析手段１９は、制御手段２１と接続されており、測定した四フッ化珪素の濃度および四フッ化炭素の濃度を制御手段２１に送信する。
【００８１】
排ガス分析手段１９としては、非分散型赤外線式分析計を用いるとよい。このように、排ガス分析手段１９として非分散型赤外線式分析計を用いることにより、簡便、かつ低コストで四フッ化珪素及び四フッ化炭素を測定することができる。
【００８２】
制御手段２１は、加熱手段（図示せず）、フッ素含有ガス供給手段１３、プラズマ発生手段１５、及び排ガス分析手段１９と電気的に接続されている。
【００８３】
制御手段２１は、炭化珪素成膜装置２５の制御全般を行なう。例えば、制御手段２１は、排ガス分析手段１９から送信された四フッ化珪素の濃度及び四フッ化炭素の濃度に基づいて、プラズマ発生手段１５、加熱手段（図示せず）、及びフッ素含有ガス供給手段１３の制御を行なう。
制御手段２１は、図示していない記憶部や演算部を有している。該記憶部には、予め入力された四フッ化珪素の濃度の閾値及び四フッ化炭素の濃度の閾値が格納されている。
【００８４】
また、演算部（図示せず）では、予め入力された四フッ化珪素の濃度の閾値、二酸化炭素の濃度の閾値及び四フッ化炭素の濃度の閾値と、排ガス分析手段で測定される濃度との比較が行なわれ、濃度が閾値以下になった際には処理を停止するように、処理チャンバー、プラズマ発生手段、加熱手段（図示せず）、及びフッ素含有ガス供給手段の制御を行なう。
【００８５】
また、成膜チャンバー１１の内面とプラズマ発生手段１５との間の距離は、１００ｃｍ以下にするとよい。これにより、付着物Ｂを構成する炭化珪素のエッチング速度を十分に確保することが可能となる。
【００８６】
上記構成とされた本実施の形態の変形例に係る炭化珪素成膜装置２５は、本実施の形態の炭化珪素成膜装置１０と同様な効果を得ることができる。
【００８７】
図３は、本実施の形態の炭化珪素除去方法を説明するためのフローチャートを示す図である。
次に、図１及び図３を参照して、本実施の形態の炭化珪素除去方法について説明する。
始めに、図３に示す処理が開始されると、ＳＴＥＰ１では、図１に示す炭化珪素成膜装置１０の処理チャンバー１１内に、基板（図示せず）が搬入され、処理はＳＴＥＰ２へと進む。
【００８８】
次いで、ＳＴＥＰ２では、基板の表面に炭化珪素膜Ａを成膜する。このとき、成膜チャンバー１１の内面（具体的には、成膜チャンバー１１の内面を構成し、かつ炭化珪素コートされた部材）には、炭化珪素を含む付着物Ｂが付着する。炭化珪素膜Ａの成膜が完了後、処理はＳＴＥＰ３へと進む。
【００８９】
次いで、ＳＴＥＰ３では、炭化珪素膜Ａが成膜された基板を、成膜チャンバー１１の外に搬出し、処理はＳＴＥＰ４へと進む。
【００９０】
次いで、ＳＴＥＰ４では、成膜チャンバー１１の温度が２５０〜３００℃の範囲内の所定の温度となるように加熱し、プラズマ化したフッ素含有ガス及びプラズマ化した酸素含有ガスを成膜チャンバー１１内に供給することで、付着物Ｂを構成する炭化珪素を選択的に除去する。
このとき、排ガス分析手段１９が測定した排ガスの濃度の結果に基づいて、炭化珪素の除去処理を停止する。その後、処理はＳＴＥＰ５へと進む。
【００９１】
次いで、ＳＴＥＰ５では、付着物Ｂを除去後で、かつ炭化珪素膜Ａを成膜する前に、成膜チャンバー１１内をＨ２による加熱パージ処理する。
これにより、処理チャンバー１１の内面に付着するフッ素含有ガス成分や酸素含有ガス成分（ＳＴＥＰ４で使用した付着物Ｂを除去するためのガス）の除去を行うことができる。
なお、加熱パージに使用するＨ２をＡｒやＨｅ等の希ガスで希釈してもよい。
【００９２】
また、成膜チャンバー１１内を加熱パージ処理する際には、水素（Ｈ２）をプラズマ化させ、プラズマ化したＨ２を用いるとよい。これにより、処理チャンバー１１の内面に付着するフッ素含有ガス成分や酸素含有ガス成分の除去を効率良く行うことができる。
なお、加熱パージに使用するプラズマ化したＨ２をＡｒやＨｅ等の希ガスで希釈してもよい。
【００９３】
また、成膜チャンバー１１内の加熱パージ処理には、Ｈ２以外のガスを使用することも可能であり、例えば、ＮＨ３、ＳｉＨ４等を用いることができる。なお、加熱パージ処理で使用するＮＨ３、ＳｉＨ４等のガスは、ＡｒやＨｅ等の希ガスで希釈してもよい。
また、この時の加熱温度としては、ＳＴＥＰ４の処理時の成膜チャンバー１１の温度をそのまま継続してもよいし、多少加熱してもよい。
【００９４】
続く、ＳＴＥＰ６では、炭化珪素膜Ａを全ての基板に成膜したかどうかの判定が行われる。ＳＴＥＰ６において、炭化珪素膜Ａを全ての基板に成膜したと肯定判定（Ｙｅｓと判定）された場合、図３に示す処理は終了する。
また、ＳＴＥＰ６において、炭化珪素膜Ａを全ての基板に成膜していないと否定判定（Ｙｅｓと判定）された場合、処理は、ＳＴＥＰ１へと戻り、再度、ＳＴＥＰ１の処理が行われる。
【００９５】
本実施の形態の炭化珪素除去方法によれば、図１に示す炭化珪素成膜装置１０を用いて、基板に炭化珪素膜Ａを成膜後、成膜チャンバー１１の温度が２５０〜３００℃となるように加熱し、加熱された成膜チャンバー１１内にプラズマ化したフッ素含有ガス及びプラズマ化した酸素含有ガスを供給することで、別途、炭化珪素を除去するための炭化珪素除去装置（図示せず）を用意することなく、ｉｎ−ｓｉｔｕで、かつ成膜チャンバー１１の内面の損傷を抑制した上で、炭化珪素コートに付着した付着物を効率よく選択的に除去することが可能となる。
これにより、炭化珪素除去装置を用いて付着物Ｂの除去を行わなかった場合と比較して、炭化珪素膜Ａの成膜の生産性を向上させることができる。
【００９６】
なお、図３では、図１に示す炭化珪素成膜装置１０を用いた場合を例に挙げて説明したが、図２に示す炭化珪素成膜装置２５を用いた場合も図３に示すフローチャートに沿って処理を行うことができ、炭化珪素成膜装置１０を用いた場合と同様な効果を得ることができる。
【００９７】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【００９８】
（炭化珪素の粗度、組成、及び結晶性の評価）
まず、第１のサンプルとして炭化珪素Ｃ（処理チャンバー１１の内面を構成する部材の表面となる炭化珪素コートに相当する）よりなり、該炭化珪素Ｃの表面に炭化珪素Ｄを含む付着物Ｂが付着したカットサンプル（縦１０ｍｍ×横１０ｍｍ×厚さ２ｍｍ）と、第２のサンプルとして炭化珪素Ｃよりなり、該炭化珪素Ｃの表面に炭化珪素Ｄを含む付着物Ｂが付着していないカットサンプル（縦１０ｍｍ×横１０ｍｍ×厚さ２ｍｍ）と、第３のサンプルとして市販の一般的な炭化珪素Ｅのカットサンプル（縦１０ｍｍ×横１０ｍｍ×厚さ２ｍｍ）と、を準備した。
【００９９】
次いで、図１に示す炭化珪素成膜装置１０を構成する処理チャンバー１１の温度を３００℃に保持し、付着物Ｂを除去可能な条件を用いて、第１〜第３のサンプルを処理した。
このときの処理条件としては、フッ素含有ガスとして三フッ化窒素（流量が１００ｓｃｃｍ）、酸素含有ガスとして酸素（流量が５００ｓｃｃｍ）、プラズマ発生手段１５を２．５６ＧＨｚ（印加電力１０００Ｗ）、処理チャンバー１１内の圧力を２ｔｏｒｒ、処理時間を１０分間とした。また、上記処理を行う際、第１〜第３のサンプルとプラズマ発生手段１５との距離は１５ｃｍとした。
【０１００】
次に、触針式段差計（小坂研究所社製）を用いて、処理後の第１〜第３のサンプルの粗度を測定し、ＸＲＤ（Ｘ線回折）（リガク社製）とＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分光法）（日本電子社製）を用いて、処理後の第１〜第３のサンプルの組成を測定し、ＸＲＤ（Ｘ線回折）（リガク社製）を用いて、処理後の第１〜第３のサンプルの結晶性を測定した。
【０１０１】
【表１】
【０１０２】
（処理チャンバー内の温度を変化させたときの炭化珪素のエッチング速度の評価）
先に説明した第１〜第３のサンプルをそれぞれ４枚準備し、処理チャンバー１１の温度を１００℃、２００℃、２５０℃、３００℃、４００℃とし、これ以外は、上記処理条件を用いて付着物Ｂの除去処理を行い、このときのエッチング速度を求めた。この結果を表２に示す。
【０１０３】
【表２】
【０１０４】
表１及び表２を参照するに、粗度が粗く、かつ炭化珪素Ｃ，Ｅと組成が大きく異なる炭化珪素Ｄのエッチング速度が最も大きいことが確認できた。また、粗度及び結晶性が異なる炭化珪素Ｃと炭化珪素Ｅでは、粗度の影響よりも結晶性の影響が大きな影響を与え、炭化珪素Ｃよりも炭化珪素Ｅのエッチング速度の方がエッチング速度が大きくなることが確認できた。
【０１０５】
また、表２を参照するに、処理チャンバー１１の温度が３００℃の結果をみると、炭化珪素Dのエッチング速度は２５．０μｍ／ｍｉｎであるのに対し、炭化珪素Ｃのエッチング速度が０．８μｍ／ｍｉｎ、炭化珪素Ｅのエッチング速度が５．９μｍ／ｍｉｎであり、炭化珪素Ｄと炭化珪素Ｃとの間には良好な材料選択性があることが確認できた。
【０１０６】
また、表２を参照するに、処理チャンバー１１の温度が上がるにつれて、第１〜第３のサンプルのエッチング速度は増大した。ただし、処理チャンバー１１の温度を４００℃にすると、炭化珪素Ｄと炭化珪素Ｃとの間の材料選択性は、処理チャンバー１１の温度が３００℃のときよりも悪くなった。
【０１０７】
これは、４００℃程度の温度で処理することにより、酸素ラジカルによるＣ成分の除去に加えて、フッ素ラジカルによるＣ成分の除去も同時に起こるため、第１〜第３のサンプルのエッチング速度が増大したものと推測される。
この実験結果から、三フッ化窒素及び酸素を用いた処理では、処理チャンバー１１の温度として３００℃が最も好ましいことが確認できた。
【０１０８】
（基板とプラズマ発生手段との間の距離を変化させたときの炭化珪素のエッチング速度の評価）
次に、第１〜第３のサンプル（付着物Ｂが付着した成膜チャンバー１１の内面に相当する）とプラズマ発生手段１５との距離を変化させて、付着物Ｂの除去処理を行い、炭化珪素Ｃ，Ｄ，Ｅのエッチング速度を調べた。このとき、第１〜第３のサンプル（付着物Ｂが付着した成膜チャンバー１１の内面に相当する）とプラズマ発生手段１５との距離は、２０ｃｍ、２５ｃｍ、４０ｃｍ、５０ｃｍ、６０ｃｍに変えた。この結果を、表３に示す。
【０１０９】
【表３】
【０１１０】
表３を参照するに、第１〜第３のサンプルとプラズマ発生手段１５との距離が長くなるにつれて、どの炭化珪素もエッチング速度は減少した。特に、４０ｃｍ以下になると、その影響は大きくなり、プラズマ発生手段１５で発生させたフッ素ラジカル及び酸素ラジカルが基板に十分に届いていなものと思われる。
【０１１１】
この実験結果から、三フッ化窒素及び酸素を用いた処理では、サンプル（付着物Ｂが付着した成膜チャンバー１１の内面に相当する）とプラズマ発生手段１５との距離は、２０ｃｍ以下が最も好ましいことが確認できた。
【０１１２】
（炭化珪素の粗度、組成、及び結晶性の評価）
まず、第１のサンプルとして炭化珪素Ｃ（処理チャンバー１１の内面を構成する部材の表面となる炭化珪素コートに相当する）よりなり、該炭化珪素Ｃの表面に炭化珪素Ｄを含む付着物Ｂが付着したカットサンプル（縦１０ｍｍ×横１０ｍｍ×厚さ２ｍｍ）と、第２のサンプルとして炭化珪素Ｃよりなり、該炭化珪素Ｃの表面に炭化珪素Ｄを含む付着物Ｂが付着していないカットサンプル（縦１０ｍｍ×横１０ｍｍ×厚さ２ｍｍ）と、第３のサンプルとして市販の一般的な炭化珪素Ｅのカットサンプル（縦１０ｍｍ×横１０ｍｍ×厚さ２ｍｍ）と、を準備した。
【０１１３】
次いで、図２に示す炭化珪素成膜装置２５を構成する処理チャンバー１１の温度を所定の温度に保持し、付着物Ｂを除去可能な条件を用いて、第１〜第３のサンプルを処理した。
このときの処理条件としては、フッ素含有ガスとして三フッ化窒素（流量が１００ｓｃｃｍ）、プラズマ発生手段１５を２．５６ＧＨｚ（印加電力１０００Ｗ）、処理チャンバー１１内の圧力を２ｔｏｒｒ、処理時間を１０分間とした。
また、上記処理を行う際、第１〜第３のサンプル（付着物Ｂが付着した成膜チャンバー１１の内面に相当する）とプラズマ発生手段１５との距離を９０ｃｍとした。また、上記所定の温度として、３００℃、３５０℃、４００℃、４５０℃を使用した。
【０１１４】
次に、触針式段差計（小坂研究所社製）を用いて、処理後の第１〜第３のサンプルの粗度を測定し、ＸＲＤ（Ｘ線回折）（リガク社製）とＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分光法）（日本電子社製）を用いて、処理後の第１〜第３のサンプルの組成を測定し、ＸＲＤ（Ｘ線回折）（リガク社製）を用いて、処理後の第１〜第３のサンプルの結晶性を測定した。この結果を表１に示す。
【０１１５】
【表４】
【０１１６】
表４を参照するに、処理チャンバー１１の温度が４００℃の場合、炭化珪素Ｄのエッチング速度は１５．０μｍ／ｍｉｎであるのに対し、炭化珪素Ｃのエッチング速度が１．４μｍ／ｍｉｎ、炭化珪素Ｅのエッチング速度が２．７μｍ/ｍｉｎであり、炭化珪素Ｄと炭化珪素Ｃとの間には良好な材料選択性があることが確認できた。
【０１１７】
表４を参照するに、処理チャンバー１１の温度が上がるにつれて、第１〜第３のサンプルのエッチング速度は増大した。ただし、処理チャンバー１１の温度が４５０℃になると、炭化珪素Ｄと炭化珪素Ｃとの間の材料選択性は、処理チャンバー１１の温度が４００℃のときよりも悪くなった。
【０１１８】
これは、４５０℃程度の温度になることにより、フッ素ラジカルによるＣ成分の除去の効果が増大して、全体として第１〜第３のサンプルのエッチング速度が増大したものと思われる。
本実験結果からは、三フッ化窒素を用いた場合、処理チャンバー１１の温度としては４００℃が最も好ましいことが確認できた。
【０１１９】
（基板とプラズマ発生手段との間の距離を変化させたときの炭化珪素のエッチング速度の評価）
次に、第１〜第３のサンプル（成膜チャンバー１１の内面に相当する）とプラズマ発生手段１５との距離を変化させて、付着物Ｂの除去処理を行い、炭化珪素Ｃ，Ｄ，Ｅのエッチング速度を調べた。このとき、第１〜第３のサンプルとプラズマ発生手段１５との距離は、１５ｃｍ、４０ｃｍ、６０ｃｍ、１００ｃｍ、１１０ｃｍに変えた。この結果を、表５に示す。
【０１２０】
【表５】
【０１２１】
表５を参照するに、第１〜第３のサンプルとプラズマ発生手段１５との間の距離が長くなるにつれて、炭化珪素Ｃ，Ｄ，Ｅのエッチング速度は減少した。
ただし、三フッ化窒素及び酸素を用いた処理と比較して、エッチング速度の減少傾向は緩やかなものとなった。一般的に、酸素ラジカルはフッ素ラジカルよりもその寿命は短いと言われており、本結果も同様な傾向となった。
本実験結果から、三フッ化窒素及びアルゴンを用いた処理では、少なくとも１００ｃｍ以下が好ましいことが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【０１２２】
本発明は、炭化珪素膜成膜後に成膜チャンバー内に付着した炭化珪素を含む付着物をｉｎ−ｓｉｔｕで精度よく除去可能な炭化珪素成膜装置及び炭化珪素除去方法に適用可能である。
【符号の説明】
【０１２３】
１０，２５…炭化珪素成膜装置、１１…処理チャンバー、１３…フッ素含有ガス供給手段、１４…酸素含有ガス供給手段、１５…プラズマ発生手段、１６…真空ポンプ、１７…ガス管、１９…排ガス分析手段、２１…制御手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面粗さＲａが１０未満で、（１１１）面の占める比率が０．５以下であり、かつ厚さが２００μｍ以上の炭化珪素コートで被覆されると共に、基板に炭化珪素膜を成膜する際に炭化珪素を含む付着物が内面に付着した成膜チャンバーと、
フッ素含有ガスを供給するフッ素含有ガス供給手段と、
酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給手段と、
前記フッ素含有ガス供給手段及び前記酸素含有ガス供給手段と接続され、前記フッ素含有ガス及び前記酸素含有ガスをプラズマ化させると共に、プラズマ化した前記フッ素含有ガス及びプラズマ化した前記酸素含有ガスを前記成膜チャンバー内に供給するプラズマ発生手段と、
前記成膜チャンバーから排出される排ガスを分析する排ガス分析手段と、
前記排ガス分析手段の分析結果に基づき、前記フッ素含有ガス供給手段、前記酸素含有ガス供給手段、及び前記プラズマ発生手段を制御する制御手段と、
を含み、
前記炭化珪素を含む付着物は、表面粗さＲａが１０以上で、ＳｉＣのみもしくはＳｉＣとＳｉとの混合物でＳｉ／Ｃの比が０．５〜１．５の範囲内であり、かつ（１１１）面の占める比率が０．５以上であることを特徴とする炭化珪素成膜装置。
【請求項２】
前記成膜チャンバーの内面と前記プラズマ発生手段との間の距離が、２０ｃｍ以下であることを特徴とする請求項1記載の炭化珪素成膜装置。
【請求項３】
前記プラズマ化したフッ素含有ガス及び前記プラズマ化した酸素含有ガスが供給される段階において、前記成膜チャンバーを２５０〜３００℃の温度で加熱する加熱手段を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の炭化珪素成膜装置。
【請求項４】
前記排ガス分析手段として非分散式赤外線式分析計を用いると共に、前記非分散式赤外線式分析計により四フッ化珪素及び二酸化炭素を分析することを特徴とする請求項１ないし３のうち、いずれか１項記載の炭化珪素成膜装置。
【請求項５】
表面粗さＲａが１０未満で、（１１１）面の占める比率が０．５以下であり、かつ厚さが２００μｍ以上の炭化珪素コートで被覆されると共に、基板に炭化珪素膜を成膜する際に炭化珪素を含む付着物が内面に付着した成膜チャンバーと、
フッ素含有ガスを供給するフッ素含有ガス供給手段と、
前記フッ素含有ガス供給手段と接続され、前記フッ素含有ガスをプラズマ化させると共に、プラズマ化した前記フッ素含有ガスを前記成膜チャンバー内に供給するプラズマ発生手段と、
前記成膜チャンバーからの排ガスを分析する排ガス分析手段と、
前記排ガス分析手段の分析結果に基づき、前記フッ素含有ガス供給手段、及び前記プラズマ発生手段を制御する制御手段と、
を含み、
前記炭化珪素を含む付着物は、表面粗さＲａが１０以上で、ＳｉＣのみもしくはＳｉＣとＳｉとの混合物でＳｉ／Ｃの比が０．５〜１．５の範囲内であり、かつ（１１１）面の占める比率が０．５以上であることを特徴とする炭化珪素成膜装置。
【請求項６】
前記成膜チャンバーの内面と前記プラズマ発生手段との間の距離が、１００ｃｍ以下であることを特徴とする請求項５記載の炭化珪素成膜装置。
【請求項７】
前記プラズマ化したフッ素含有ガスが供給される段階において、前記成膜チャンバーを３５０〜４００℃の温度で加熱する加熱手段を設けたことを特徴とする請求項５または６記載の炭化珪素成膜装置。
【請求項８】
前記排ガス分析手段として非分散式赤外線式分析計を用いると共に、前記非分散式赤外線式分析計により四フッ化珪素及び四フッ化炭素を分析することを特徴とする請求項５ないし７のうち、いずれか１項記載の炭化珪素成膜装置。
【請求項９】
前記炭化珪素コートに替えて炭化タンタルコートを用いることを特徴とする請求項１ないし８のうち、いずれか１項記載の炭化珪素成膜装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９のうち、いずれか１項記載の炭化珪素成膜装置を用いた炭化珪素除去方法であって、
前記基板に前記炭化珪素膜を成膜後、前記炭化珪素コートの表面に付着した前記炭化珪素を含む付着物を選択的に除去することを特徴とする炭化珪素除去方法。
【請求項１１】
前記付着物を除去後で、かつ前記炭化珪素膜を成膜する前に、前記成膜チャンバー内をＨ２による加熱パージ処理することを特徴とする請求項１０記載の炭化珪素除去方法。
【請求項１２】
前記Ｈ２をプラズマ化させることを特徴とする請求項１１記載の炭化珪素除去方法。
【請求項１】
表面粗さＲａが１０未満で、（１１１）面の占める比率が０．５以下であり、かつ厚さが２００μｍ以上の炭化珪素コートで被覆されると共に、基板に炭化珪素膜を成膜する際に炭化珪素を含む付着物が内面に付着した成膜チャンバーと、
フッ素含有ガスを供給するフッ素含有ガス供給手段と、
酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給手段と、
前記フッ素含有ガス供給手段及び前記酸素含有ガス供給手段と接続され、前記フッ素含有ガス及び前記酸素含有ガスをプラズマ化させると共に、プラズマ化した前記フッ素含有ガス及びプラズマ化した前記酸素含有ガスを前記成膜チャンバー内に供給するプラズマ発生手段と、
前記成膜チャンバーから排出される排ガスを分析する排ガス分析手段と、
前記排ガス分析手段の分析結果に基づき、前記フッ素含有ガス供給手段、前記酸素含有ガス供給手段、及び前記プラズマ発生手段を制御する制御手段と、
を含み、
前記炭化珪素を含む付着物は、表面粗さＲａが１０以上で、ＳｉＣのみもしくはＳｉＣとＳｉとの混合物でＳｉ／Ｃの比が０．５〜１．５の範囲内であり、かつ（１１１）面の占める比率が０．５以上であることを特徴とする炭化珪素成膜装置。
【請求項２】
前記成膜チャンバーの内面と前記プラズマ発生手段との間の距離が、２０ｃｍ以下であることを特徴とする請求項1記載の炭化珪素成膜装置。
【請求項３】
前記プラズマ化したフッ素含有ガス及び前記プラズマ化した酸素含有ガスが供給される段階において、前記成膜チャンバーを２５０〜３００℃の温度で加熱する加熱手段を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の炭化珪素成膜装置。
【請求項４】
前記排ガス分析手段として非分散式赤外線式分析計を用いると共に、前記非分散式赤外線式分析計により四フッ化珪素及び二酸化炭素を分析することを特徴とする請求項１ないし３のうち、いずれか１項記載の炭化珪素成膜装置。
【請求項５】
表面粗さＲａが１０未満で、（１１１）面の占める比率が０．５以下であり、かつ厚さが２００μｍ以上の炭化珪素コートで被覆されると共に、基板に炭化珪素膜を成膜する際に炭化珪素を含む付着物が内面に付着した成膜チャンバーと、
フッ素含有ガスを供給するフッ素含有ガス供給手段と、
前記フッ素含有ガス供給手段と接続され、前記フッ素含有ガスをプラズマ化させると共に、プラズマ化した前記フッ素含有ガスを前記成膜チャンバー内に供給するプラズマ発生手段と、
前記成膜チャンバーからの排ガスを分析する排ガス分析手段と、
前記排ガス分析手段の分析結果に基づき、前記フッ素含有ガス供給手段、及び前記プラズマ発生手段を制御する制御手段と、
を含み、
前記炭化珪素を含む付着物は、表面粗さＲａが１０以上で、ＳｉＣのみもしくはＳｉＣとＳｉとの混合物でＳｉ／Ｃの比が０．５〜１．５の範囲内であり、かつ（１１１）面の占める比率が０．５以上であることを特徴とする炭化珪素成膜装置。
【請求項６】
前記成膜チャンバーの内面と前記プラズマ発生手段との間の距離が、１００ｃｍ以下であることを特徴とする請求項５記載の炭化珪素成膜装置。
【請求項７】
前記プラズマ化したフッ素含有ガスが供給される段階において、前記成膜チャンバーを３５０〜４００℃の温度で加熱する加熱手段を設けたことを特徴とする請求項５または６記載の炭化珪素成膜装置。
【請求項８】
前記排ガス分析手段として非分散式赤外線式分析計を用いると共に、前記非分散式赤外線式分析計により四フッ化珪素及び四フッ化炭素を分析することを特徴とする請求項５ないし７のうち、いずれか１項記載の炭化珪素成膜装置。
【請求項９】
前記炭化珪素コートに替えて炭化タンタルコートを用いることを特徴とする請求項１ないし８のうち、いずれか１項記載の炭化珪素成膜装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９のうち、いずれか１項記載の炭化珪素成膜装置を用いた炭化珪素除去方法であって、
前記基板に前記炭化珪素膜を成膜後、前記炭化珪素コートの表面に付着した前記炭化珪素を含む付着物を選択的に除去することを特徴とする炭化珪素除去方法。
【請求項１１】
前記付着物を除去後で、かつ前記炭化珪素膜を成膜する前に、前記成膜チャンバー内をＨ２による加熱パージ処理することを特徴とする請求項１０記載の炭化珪素除去方法。
【請求項１２】
前記Ｈ２をプラズマ化させることを特徴とする請求項１１記載の炭化珪素除去方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−４６０２０（Ｐ２０１３−４６０２０Ａ）
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８４８４６（Ｐ２０１１−１８４８４６）
【出願日】平成２３年８月２６日（２０１１．８．２６）
【出願人】（０００２３１２３５）大陽日酸株式会社 (642)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２６日（２０１１．８．２６）
【出願人】（０００２３１２３５）大陽日酸株式会社 (642)
【Ｆターム（参考）】
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