(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応ガスを供給する反応ガス供給部を有し、基板上に気相成長反応による成膜を行う反応室と、
前記反応室から排出される排気ガスを上方より導入し、前記排気ガス中の前記気相成長反応による反応生成物を底部に捕捉するトラップ部と、
前記トラップ部で捕捉された前記反応生成物を除く前記排気ガスを、前記トラップ部の上方より外部に排出する排気機構と、
捕捉された前記反応生成物を前記トラップ部の外部の廃棄手段まで大気に触れることなく圧送するために前記トラップ部内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部とを備えることを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
前記不活性ガス供給部は、前記反応生成物を、前記トラップ部の上部から圧送する請求項１に記載の成膜装置。
【請求項３】
前記反応室は、前記反応生成物をクリーニングするためのクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給部を有し、
前記排気機構は、前記反応室から排出される前記クリーニングガスを含むクリーニング排気ガスを前記トラップ部を迂回するバイパス管を介して排出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の成膜装置。
【請求項４】
反応室内に基板を配置し、反応ガスを供給して前記基板上に気相成長反応による成膜を行うとともに、
前記反応室から排出された排気ガスを上方よりトラップ部に導入して、前記排気ガスに含まれる反応生成物を前記トラップ部の底部で捕捉し、
捕捉された前記反応生成物を除く前記排気ガスを、前記トラップ部の上方より排出し、
前記トラップ部内に不活性ガスを供給して、捕捉された前記反応生成物を前記トラップ部の外部の廃棄手段まで大気に触れることなく圧送することを特徴とする成膜方法。
【請求項５】
前記反応室に前記反応生成物をクリーニングするためのクリーニングガスを供給し、
前記反応室から排出される前記クリーニングガスを含むクリーニング排気ガスを、当該反応室から前記トラップ部を迂回するバイパス管を通して排出することを特徴とする請求項４に記載の成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成膜装置および成膜方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）などのパワーデバイスのように、比較的膜厚の大きい結晶膜を必要とする半導体素子の製造には、エピタキシャル成長技術が利用されている。
【０００３】
エピタキシャル成長技術に使用される気相成長方法では、成膜装置の反応室内に基板を載置した状態で反応室内の圧力を常圧または減圧にする。そして、基板を加熱しながら、反応室内に反応性のガスを供給する。反応性のガスとしては、基板上にシリコン（Ｓｉ）膜を成膜する場合、例えば、特許文献１に記載されるように、モノシラン（ＳｉＨ４）と水素（Ｈ２）の混合ガスを使用することができる。また他に、ジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２)やトリクロロシラン（ＳｉＨＣｌ３)等の使用が可能である。そして、基板の表面でそうした反応性のガスが熱分解反応または水素還元反応を起こして気相成長膜が成膜される。
【０００４】
反応によって生成したガスや、反応に使用されなかったガスは、排気ガスとして、反応室に接続する排気機構によって反応室の外部に排出される。基板上にエピタキシャル膜を形成した後は、反応室から基板を搬出する。次いで、新しい基板を反応室内に搬入し、同様にしてエピタキシャル膜の成膜を行う。
【０００５】
基板上での気相成長が行なわれた後に反応室から排出される排気ガスには、上述したように、気相成長反応に使用されなかったガスの未反応成分や、成膜時の化学反応によって生じた不安定な中間体成分等が含まれている。これらの成分は、冷却されることにより、反応室と排気機構とを接続する配管の内面に、徐々に油状の反応生成物を堆積させる。この油状の反応生成物は、例えば、特許文献２に記載されるような、オイリーシラン（Ｏｉｌｙ  Ｓｉｌａｎｅ）等が知られている。オイリーシランは、分子量の比較的高い塩化シランの重合物、例えば、ポリ塩化シランやポリ塩化シロキサン等の混合物である。オイリーシランは、高い粘性を備えるとともに発火性を有し、その除去処理には危険性と煩雑さを伴う。
【０００６】
また、オイリーシラン等の反応生成物の堆積によって反応室と排気機構とを接続する配管内の空間の断面積が小さくなることがある。配管内の空間の断面積が小さくなると、反応室内からのスムーズな排気ガスの排出が阻害され、反応室内の反応性のガスの流量が変動することがある。そして、反応性のガスの流量が変動すれば、反応室内の圧力または真空度に影響を与え、気相成長膜の成膜条件の不安定化を招くことになる。その結果、基板に成膜される気相成長膜の膜厚や性能を不均一にし、品質の低下を引き起こすことがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平９−１７７３４号公報
【特許文献２】特開２０００−１７３９２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、反応室と排気機構とを接続する配管の途中に、反応生成物を捕えて集めるためのトラップ手段を設ける検討がなされている。トラップ手段が設けられる場合、そこに集められた反応生成物は、通常、手作業によって廃棄する処理がなされる。例えば、トラップ手段を配管から取り外し、その中に溜まった反応生成物を人の手によって廃棄する処理がなされている。
【０００９】
しかしながら、上述したように、捕捉される反応生成物はオイリーシラン等であって、高い粘性と発火性を有し、その廃棄作業には煩雑さと危険性が伴う。したがって、その内部に溜まった反応生成物の廃棄処理が容易で、安全に作業できるトラップ手段が求められている。
【００１０】
また、反応室内の基板上にエピタキシャル膜を成膜する成膜装置においては、三フッ化塩素（ＣｌＦ３）を含むクリーニングガスを用いた装置内部のクリーニングが行われている。
【００１１】
クリーニングガスは、上述したオイリーシラン等の反応生成物と反応し、それらを分解する機能を有する。クリーニングガスを反応室内に供給することにより、反応室内や、反応室と排気機構とを接続する配管内に付着した反応生成物を除去することができる。こうしたクリーニングガスを用いたクリーニング作業により、反応室内の反応性のガスの流量が一定に保たれる。そして、反応室内の圧力または真空度が所望の状態に保たれて、気相成長膜の成膜条件を安定化することができる。
【００１２】
このようなクリーニング作業は、反応室内や、排気機構と接続する配管内に反応生成物が少量付着した場合には、その除去方法として有効である。しかしながら、大量の反応生成物が存在する場合、それらを全て除去することは難しい。特に、上述したように、反応室の排気口と排気機構とを接続する配管の途中にトラップ手段が設けられ、そこに反応生成物が溜まっている場合がある。そうした場合、クリーニングガスを流すことのみでトラップ手段に溜まった反応生成物を完全に除去することは困難である。
【００１３】
さらに、反応生成物の溜まったトラップ手段内で、クリーニングガスと反応生成物とが接触すると、それらの間で爆発的な激しい反応が生じてしまう。その結果、発熱を生じる等、危険な状態になることがある。そこで、反応室と排気機構とを接続する配管の途中にトラップ手段を設ける場合、ＣｌＦ３を含むクリーニングガスをトラップ手段に導入すること無く、安全にクリーニングを実施することが求められる。
【００１４】
本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものである。すなわち、本発明の目的は、発生する反応生成物の除去を簡便かつ安全に実施できる成膜装置および成膜方法を提供することにある。
【００１５】
本発明の他の目的および利点は、以下の記載から明らかとなるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の第１の態様は、反応ガスを供給する反応ガス供給部を有し、基板上に気相成長反応による成膜を行う反応室と、
反応室から排出される排気ガスを上方より導入し、排気ガス中の気相成長反応による反応生成物を底部に捕捉するトラップ部と、
トラップ部で捕捉された反応生成物を除く排気ガスを、トラップ部の上方より外部に排出する排気機構と、
捕捉された反応生成物をトラップ部の外部の廃棄手段まで大気に触れることなく圧送するためにトラップ部内に不活性ガスを供給する不活性ガス供給部とを備えることを特徴とする成膜装置に関する。
【００１７】
本発明の第１の態様において、不活性ガス供給部は、反応生成物を、トラップ部の上部から圧送することが好ましく、またトラップ部より圧送された反応生成物を廃棄処理するための廃棄手段を有することが好ましい。
【００１８】
本発明の第１の態様において、反応室は、反応生成物をクリーニングするためのクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給部を有し、
排気機構は、反応室から排出される前記クリーニングガスを含むクリーニング排気ガスをトラップ部を迂回するバイパス管を介して排出することが好ましい。
【００１９】
本発明の第２の態様は、反応室内に基板を配置し、反応ガスを供給して前記基板上に気相成長反応による成膜を行うとともに、
反応室から排出された排気ガスを上方よりトラップ部に導入して、排気ガスに含まれる反応生成物をトラップ部の底部で捕捉し、
捕捉された反応生成物を除く排気ガスを、トラップ部の上方より排出し、
トラップ部内に不活性ガスを供給して、捕捉された反応生成物をトラップ部の外部の廃棄手段まで大気に触れることなく圧送することを特徴とする成膜方法に関する。
【００２０】
本発明の第２の態様において、反応室に反応生成物をクリーニングするためのクリーニングガスを供給し、
反応室から排出されるクリーニングガスを含むクリーニング排気ガスを、反応室からトラップ部を迂回するバイパス管を通して排出することが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、反応生成物の除去を簡便かつ安全に行うことができる成膜装置が提供される。また、反応生成物の除去を簡便かつ安全に行うことができる成膜方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態の成膜装置の要部構成を説明する概略図である。
【図２】本発明の第２実施形態の成膜装置の要部構成を説明する概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
実施形態１
本発明の第１の実施形態である成膜装置について、図面を用いて説明する。
【００２４】
図１は、本発明の第１実施形態の成膜装置の要部構成を説明する概略図である。
【００２５】
図１に示す本実施形態の成膜装置１は、反応室２と、排気機構３と、それら双方をガス配管接続する配管４とを備える。そして、反応室２と排気機構３とを接続する配管４の途中には、後に詳述するように、トラップ手段として、トラップ装置５が設けられている。
【００２６】
反応室２の上部には、反応ガス７を反応室２内に供給する反応ガス供給管８が設けられている。反応ガス７は、気相成長膜の成膜に用いられる原料ガスやキャリアガスである水素ガス等を含むガスである。そして、反応室２は、内部が所定の真空度または常圧（０．１ＭＰａ（７６０Ｔｏｒｒ））に保持され、反応室２内で加熱され回転させられた基板（図示されない）に、反応ガス７が接触することで、所定の気相成長膜が成膜される。
【００２７】
反応ガス７に含まれる原料ガスとしては、モノシラン、ジクロロシラン、トリクロロシラン等を挙げることができる。
【００２８】
上述した気相成長膜の成膜が行なわれる反応室２内からは、排気機構３によって、反応生成物を含むガスが排出される。この反応生成物は、反応ガス７が熱分解反応または水素還元反応して基板表面で気相成長反応をする際に生成されたものである。排気機構３は、例えば、真空ポンプを用いて構成することができる。またこのとき、気相成長膜の成膜に直接関与せず、含有成分が化学変化していない未反応の反応ガスも、上記ガスと混合された状態で反応室２から排出される。以下において、これらの、反応室２から排出されるガスを排気ガス６と称する。排気ガス６には、上記の反応生成物やその原料となる成分が含まれることになる。
【００２９】
気相成長膜の成膜の後の排気ガス６は、上述した反応生成物等を含有し、配管４により反応室２と接続する排気機構３によって反応室２から排出される。本実施の形態の成膜装置１は、配管４の途中にトラップ手段であるトラップ装置５が配設されている。
【００３０】
トラップ装置５は、上部に、反応室２からの配管４ａと接続する排気ガス導入口２４と、排気機構３に通じる配管４ｂと接続する排気ガス排出口２３とを有する。反応室２と排気ガス導入口２４との間の配管４ａには、開閉バルブ９が設けられている。一方、排気機構３と排気ガス排出口２３との間の配管４ｂには、開閉バルブ１０が設けられている。
【００３１】
反応室２から排出される排気ガス６は、配管４ａを通ってトラップ装置５の排気ガス導入口２４からトラップ装置５内に導入される。そして、トラップ装置５の排気ガス排出口２３から配管４ｂを通って、トラップ装置５の外に排出される。このとき、トラップ装置５内に導入された排気ガス６は冷却され、含有する反応生成物がトラップ装置５で捕捉される。トラップ装置５内で捕捉された反応生成物は、油状の反応生成物１４となって、トラップ装置５の底部に溜まっていくことになる。
【００３２】
ここで、成膜装置１は、反応室２と開閉バルブ９との間の配管４ａ、または、トラップ装置５において、冷却装置を設けることが可能である。図１には、反応室２と開閉バルブ９との間の配管４ａに、冷却装置として、配管４ａの周囲を囲む冷却水の流路２８を設けた例を示している。図１には図示されないが、トラップ装置５においても、周囲に冷却水の流路を設け冷却装置とすることが可能である。成膜装置１は、こうした冷却装置を設けることにより、反応室２からの排気ガス６の効率良い冷却を実現し、反応生成物１４をトラップ装置５内に効率良く集めることができる。
【００３３】
反応生成物１４は、上述したようなオイリーシラン等を含むため、反応性に富み、発火性を有している。したがって、トラップ装置５の底部に溜まった反応生成物１４は、空気に触れた場合に爆発する恐れがあり、大気下での人の手作業による廃棄処理は非常に危険な作業となる。したがって、人手によらず自動で行われる安全な廃棄処理作業の実現が求められる。
【００３４】
トラップ装置５は、図１に示すように、その内部に不可性ガス１５を供給するための不活性ガス供給管１１を、上部に有している。不活性ガス供給管１１は、開閉バルブ１２を介して、不活性ガス供給シリンダ１３とガス配管接続されている。
【００３５】
不活性ガス１５としては、トラップ装置５内の反応生成物１４と反応しないガスが選択されて用いられることが好ましい。例えば、窒素ガスの他、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス等を選択して用いることができる。
【００３６】
そして、トラップ装置５は、その上部から底部に向かって延びるように設けられた排出管１６を有している。排出管１６は、トラップ装置５の上部で配管１７と接続している。配管１７には開閉バルブ１８が設けられている。
【００３７】
したがって、トラップ装置５では、内部に油状の反応生成物１４が溜まった場合、上述した配管４ａおよび配管４ｂの開閉バルブ９、１０をそれぞれ閉じ、その後、開閉バルブ１２、１８をそれぞれ開いて、内部に不活性ガス１５を導入することができる。そして、トラップ装置５の内部に供給された不活性ガス１５の供給圧力により、反応生成物１４を排出管１６からトラップ装置５の外部に圧送することができる。
【００３８】
このとき、トラップ装置５の内部容量としては、３リットル〜１０リットルとすることが可能であり、不活性ガス１５の流量としては１リットル／分〜３リットル／分、供給圧力としては１００ｋＰａ〜３００ｋＰａとすることが可能である。尚、排出管１６と、後述する廃棄手段との間の距離によって不活性ガス１５の供給圧力を調整することが好ましく、排出管１６から廃棄手段までの距離が長くなるに従って、不可性ガス１５のより高い供給圧力を選択することが好ましい。
【００３９】
本実施の形態の成膜装置１は、反応生成物１４に対して、人手によらず自動での安全な廃棄処理が可能となるように廃棄手段を有することが可能である。そして、こうした廃棄手段は、排出管１６と接続する配管１７の先に設けることが好ましい。廃棄手段としては、密閉可能で大気に触れること無く反応生成物を廃棄処理できる密閉容器や、反応生成物を無害化して廃棄できる無害化装置とすることが好ましい。
【００４０】
図１に示す本実施の形態の成膜装置１では、反応生成物１４の廃棄手段として、排気ガス６や反応生成物１４を無害化して廃棄処理することができる無害化装置２０を有している。そして、本実施の形態のトラップ装置５では、排出管１６が、開閉バルブ１８を備えた配管１７を介して無害化装置２０に接続している。したがって、排出管１６を通って、トラップ装置５の外部に圧送された反応生成物１４は、配管１７を通って、無害化装置２０へと送られる。無害化装置２０では、排気ガス６や反応生成物１４の無害化処理が行われ、その後に廃棄される。
尚、無害化装置２０としては、例えば、一般にスクラバと称される装置を用いることができる。
【００４１】
以上の構成の本実施の形態の成膜装置１では、トラップ装置５を用いて排気ガス６中の反応生成物１４を捕捉して集めるとともに、不活性ガス１５を用いてトラップ装置５の外に圧送することにより、自動で廃棄処理をすることができる。その結果、発火性等を有する危険な反応生成物１４を、大気下での人手による作業無しに、安全かつ簡便に廃棄処理することができる。
【００４２】
また、本実施の形態の成膜装置１は、図１に示すように、反応室２の上部に、クリーニングガス２１を反応室２内に供給するクリーニングガス供給管２２を設けることができる。クリーニングガス２１は、反応室２内の基板の表面で気相成長反応をする際に生成された反応生成物と反応し、これを分解することができるガスである。クリーニングガス２１としては、三フッ化塩素（ＣｌＦ３）ガスを用いることができる。
【００４３】
反応室２内において、基板表面で気相成長反応をする際には、反応生成物が生成されるが、その一部は反応室２から排出されず、反応室２の内壁に付着することがある。また、排気ガス６に含まれる反応生成物が、トラップ装置５の前後の配管４の内壁に付着することがある。クリーニングガス２１は、こうした反応生成物を分解し、ガス化して、反応室２や配管４から除去することができる。
【００４４】
本実施の形態の成膜装置１においては、反応ガス７を用いた基板上での成膜の後、クリーニングガス２１を用いたクリーニングを行うことが好ましい。クリーニングでは、成膜後の基板を反応室２から搬出した後、クリーニングガス２１を反応室２内に供給し、排気機構３を用いてそれを排気する。こうして、反応室２の内壁や配管４内に付着した反応生成物をクリーニングガス２１で除去して、反応室２および配管４をクリーニングすることができる。
【００４５】
このとき、クリーニングガス２１は、三フッ化塩素ガス等からなる場合、反応ガス７から形成された反応生成物に対し高い反応性を示す。そのため、クリーニングガス２１は、反応生成物が大量にあるところに導入されると、非常に激しい反応を引き起こすことになる。本実施形態の成膜装置１は、配管４の途中にトラップ装置５を有しており、反応室２での、基板上での成膜の後、トラップ装置５には大量の反応生成物１４が溜まっていることがある。
【００４６】
したがって、トラップ装置５内に溜まった反応生成物１４とクリーニングガス２１が接触すると、激しい分解反応が引き起こされ、爆発に至るような激しい発熱が生じる懸念がある。
【００４７】
そうしたことから、本実施の形態の成膜装置１では、図１に示すように、クリーニングガス２１とトラップ装置５の中に溜まった反応生成物１４とが接触しないよう、配管４の中にトラップ装置５を迂回するためのバイパス管２５を設けることができる。
【００４８】
バイパス管２５は、配管４の途中にトラップ装置５を迂回するように設けられ、その途中に開閉バルブ２６が設けられている。そして、上述したように、反応室２と排気ガス導入口２４との間の配管４ａには、開閉バルブ９が設けられている。この開閉バルブ２６と開閉バルブ９は、クリーニングガス２１を反応室２からバイパス管２５に導くための手段として機能する。
【００４９】
したがって、反応室２内での基板上での成膜の後、クリーニングを行うときには、配管４の開閉バルブ９と開閉バルブ１０を閉じ、バイパス管２５の開閉バルブ２６を開くようにする。その結果、反応室２内に供給されたクリーニングガス２１は、反応室２内をクリーニングした後、バイパス管２５を通ってトラップ装置５を迂回する。そして、配管４内をクリーニングしながら、トラップ装置５に導入されること無く排気機構３によって排出される。
【００５０】
こうして、成膜装置１では、反応室２や配管４のクリーニングガス２１を用いたクリーニングのときに、トラップ装置５内の反応生成物１４とクリーニングガス２１が接触する危険を生じさせること無く、安全なクリーニング作業を可能とする。
【００５１】
また、本実施の形態の成膜装置１では、配管４の開閉バルブ１０と排気機構３との間であって、バイパス管２５の開閉バルブ２６と排気機構３との間に、ガスの流量を制御する流量制御バルブ２７を設けることが可能である。流量制御バルブ２７としては、例えば、スロットルバルブを用いることができる。配管４中に、この流量制御バルブ２７を設けることにより、反応室２から排出される排気ガス６やクリーニングガス２１の流量を制御することができる。
【００５２】
実施形態２
本発明の第２の実施形態である成膜装置について、図面を用いて説明する。
【００５３】
図２は、本発明の第２実施形態の成膜装置の要部構成を説明する概略図である。
【００５４】
図２に示す、本発明の第２実施形態の成膜装置１００は、成膜装置１と同様、反応生成物１４の廃棄手段として、排気ガス６や反応生成物１４を無害化して排気することができる無害化装置２０を有している。そして、トラップ装置５の排出管１６と無害化装置２０とを接続する配管１７の途中に、配管１７内に不活性ガスを供給するための不活性ガス供給機構３０を設けた以外は、図１に示した成膜装置１と同様の構造を有する。したがって、成膜装置１と共通する構成要素については同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００５５】
成膜装置１００は、反応室２と、排気機構３と、それら双方をガス配管接続する配管４とが備えられている。そして、反応室２と排気機構３とを接続する配管４の途中には、トラップ手段として、トラップ装置５が設けられている。
【００５６】
トラップ装置５は、排出管１６が、開閉バルブ１８を備えた配管１７を介して無害化装置２０に接続している。したがって、排出管１６を通って、トラップ装置５の外部に圧送された反応生成物１４は、配管１７を通って、無害化装置２０へと送られる。無害化装置２０では、排気ガス６や反応生成物１４の無害化処理が行われ、その後に廃棄処分される。
【００５７】
尚、無害化装置２０としては、例えば、一般にスクラバと称される装置を用いることができる。
また、成膜装置１００では、反応生成物１４の廃棄手段として、無害化装置２０に代えて、密閉可能で大気に触れること無く反応生成物を廃棄処理できる密閉容器を用いることも可能である。そして、この密閉容器を配管１７に接続し、トラップ装置５から排出管１６を通って圧送される反応生成物１４を収容し、大気に触れること無く安全に廃棄処分することが可能である。
【００５８】
そして、成膜装置１００は、排出管１６と廃棄手段である無害化装置２０とを接続する配管１７の途中に、配管１７内に不活性ガスを供給するための不活性ガス供給機構３０を有している。
【００５９】
不活性ガス供給機構３０は、配管１７に不活性ガス３４を供給する不可性ガス供給シリンダ３２と、不活性ガス供給シリンダ３２と配管１７とをガス配管接続する配管３１と、配管３１の途中に配設された開閉バルブ３３とを有して構成される。すなわち、不活性ガス供給機構３０において、不活性ガス３４を供給する不活性ガス供給シリンダ３２は、開閉バルブ３３を備えた配管３１により配管１７に接続されている。
【００６０】
不活性ガス３４としては、トラップ装置５内の反応生成物１４と反応しないガスが選択されて用いられることが好ましい。例えば、窒素ガスの他、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス等を選択して用いることができる。
【００６１】
したがって、成膜装置１００のトラップ装置５では、内部に油状の反応生成物１４が溜まった場合、配管４ａおよび配管４ｂの開閉バルブ９、１０をそれぞれ閉じる。その後、開閉バルブ１２、１８をそれぞれ開いて、内部に不活性ガス１５を導入することができる。そして、トラップ装置５の内部に供給された不活性ガス１５の供給圧力より、反応生成物１４を排出管１６からトラップ装置５の外部に圧送することができる。
【００６２】
そして、所定量の反応生成物１４を、排出管１６を用いて圧送した後、開閉バルブ１８を閉じ、次いで、開閉バルブ３３を開いて、配管１７内に不活性ガス３４を供給するようにする。こうすることにより、配管１７が反応生成物１４によって詰まることを防止することができる。また、配管１７内の反応生成物１４を効率良く無害化装置２０に送ることができ、配管１７内を不活性ガス３４によりパージして、反応生成物１４が配管１７内に残留するのを防ぐことができる。
【００６３】
尚、成膜装置１００では、不活性ガス供給管１１に不可性ガス１５を供給する不活性ガス供給シリンダ１３と、配管１７に不活性ガス３４を供給する不活性ガス供給シリンダ３２とを共通化することも可能である。すなわち、例えば、不活性ガス供給シリンダ１３のみを用い、配管３１が不可性ガス供給シリンダ１３と接続するようにする。こうすることにより、不活性ガス供給シリンダ３２を用いること無く、不活性ガス供給シリンダ１３から不活性ガス１５を供給して、配管１７内に送ることが可能である。
【００６４】
実施の形態３
以下、本発明の第３の実施形態である成膜方法について説明する。
本実施の形態の成膜方法は、上述した第１実施形態の成膜装置１および第２実施形態の成膜装置１００を用いて行うことができる。したがって、図１および図２を適宜参照し、その説明を行う。
【００６５】
本実施の形態の成膜方法は、例えば、図１に示すように、成膜装置１の反応室２に成膜対象である基板（図示されない）を配置し、反応ガス７を反応ガス供給管８から供給し、基板上で気相成長反応による成膜を行う成膜工程を有する。
【００６６】
そして、成膜工程では、後述するように、トラップ装置５を用いて排気ガス６中の反応生成物１４が集められる。したがって、成膜工程の後には、トラップ装置５に集められた反応生成物１４を廃棄処理する廃棄工程を設けることができる。
【００６７】
そしてさらに、成膜工程の後には、成膜装置１をクリーニングするクリーニング工程を有することができる。
【００６８】
本実施形態の成膜方法の成膜工程では、排気機構３を用いて、反応室２を所定の真空度または常圧（０．１ＭＰａ（７６０Ｔｏｒｒ））に保持する。そして、反応室２内で、基板を加熱しながら回転させ、一方、反応ガス供給管８から、気相成長膜の成膜に用いられる原料ガスやキャリアガスである水素ガス等を含む反応ガス７を供給する。
【００６９】
反応ガス７に含まれる原料ガスとしては、モノシラン、ジクロロシラン、トリクロロシラン等を挙げることができる。
【００７０】
そして、反応室２内で加熱され回転させられた基板（図示されない）に、反応ガス７を接触させることで、基板上に所定の気相成長膜を成膜する。
【００７１】
この成膜工程では、基板上に所定の気相成長膜を成膜する間、および、その成膜を終えた後の所定の期間、反応室２からは排気ガス６が排出される。排気ガス６は、反応ガス７が熱分解反応または水素還元反応して基板表面で気相成長反応をする際に生成された反応生成物を含んでいる。また、気相成長膜の成膜に直接関与せず、含有成分が化学変化していない未反応の反応ガス７も含まれており、多様な成分を含むガスとして、反応室２から排出される。
【００７２】
排気ガス６は、冷却されて、反応室２や配管４の内壁に含有する反応生成物を付着させながら、反応室２から配管４中を流れて行く。こうした状態が放置される場合、反応室２や配管４は反応生成物で汚染された状態となる。また、配管４は、内面に、徐々に油状の反応生成物を堆積させることになる。
【００７３】
反応生成物の堆積によって反応室２と排気機構３とを接続する配管４内の空間の断面積が小さくなると、反応室２内からスムーズな排気ガス６の排出が阻害され、反応室２内の反応ガス７の流量が変動することがある。そして、反応ガス７の流量が変動すれば、反応室２内の圧力または真空度に影響を与え、気相成長膜の成膜条件の不安定化を招くことになる。その結果、基板に成膜される気相成長膜の膜厚や性能を不均一にし、品質の低下を引き起こす懸念が生じる。
【００７４】
そこで、本実施形態の成膜方法では、成膜工程において、反応室２から排出された排気ガス６中の反応生成物を捕捉し、配管４を詰まらせること無く、１つの個所に集めるようにする。本実施形態の成膜方法では、こうした反応生成物の捕捉等について、図１に示すように、配管４の途中に設けられたトラップ装置５を利用する。
【００７５】
すなわち、本実施の形態の成膜方法では、後述するクリーニング工程に用いるバイパス管２５の開閉バルブ２６を閉じ、配管４ａの開閉バルブ９と配管４ｂの開閉バルブ１０を開く。次いで、流量制御バルブ２７を用いて配管４内を流れるガスの流量を制御して、反応室２からの排気ガス６をトラップ装置５に導くようにする。そして、排気ガス６がトラップ装置５を通って、排気機構３により排気されるようにする。
【００７６】
このとき、配管４ａの周囲に設けられた冷却水の流路２８を冷却装置として用い、排気ガス６を効率良く冷却し、排気ガス６中に含まれる反応生成物を効率良くトラップ装置５に捕捉するようにすることが好ましい。同様の冷却水の流路をトラップ装置５の周囲に設け、トラップ装置５を冷却するようにしてもよい。
【００７７】
以上のように、本実施形態の成膜方法では、成膜工程において、排気ガス６中から反応生成物を除去することにより、配管４内に反応生成物が堆積することを防ぐことができる。そして、安定した条件で、基板上で気相成長膜の成膜を行うことができ、高品質のエピタキシャル膜を提供することができる。
【００７８】
基板上にエピタキシャル膜を形成した後は、反応室２から基板を搬出する。次いで、新しい基板を反応室２内に搬入し、同様にしてエピタキシャル膜の成膜を行う。
【００７９】
ここで、本実施形態の成膜方法では、１つの基板に対して成膜を行う成膜工程の後に、トラップ装置５に溜まった反応生成物１４を廃棄処理する廃棄工程を設けることが可能である。すなわち、１つの基板でエピタキシャル膜の成膜を終え、次の基板を反応室２に搬入するに際し、トラップ装置５に反応生成物１４が溜まっている状況を確認する。その結果、トラップ装置５に所定の量以上の反応生成物１４を確認した場合に、廃棄工程を設けることができる。そして、次に成膜処理する基板の搬入前に、トラップ装置５での反応生成物１４の廃棄処理を行うようにすることができる。
【００８０】
本実施形態の成膜方法の廃棄工程では、先ず、図１に示すトラップ装置５の配管４ａおよび配管４ｂの開閉バルブ９、１０をそれぞれ閉じる。次いで、開閉バルブ１２、１８をそれぞれ開く。そして、開閉バルブ１２を介して不活性ガス供給シリンダ１３にガス配管接続されている不活性ガス供給管１１から、トラップ装置５の内部に不活性ガス１５を導入する。不活性ガス１５としては、トラップ装置５内の反応生成物１４と反応しないガスが選択されて用いられることが好ましく、例えば、窒素ガスの他、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス等を選択して用いることができる。
【００８１】
次に、トラップ装置５において、内部に不活性ガス１５を供給し、その供給圧力により、反応生成物１４を排出管１６からトラップ装置５の外に圧送する。
【００８２】
このとき、トラップ装置５の内部容量としては、３リットル〜１０リットルとすることが可能であり、不活性ガス１５の流量としては１リットル／分〜３リットル／分、供給圧力としては１００ｋＰａ〜３００ｋＰａとすることが好ましい。尚、排出管１６と、後述する無害化装置２０との間の距離によって不活性ガス１５の供給圧力を調整することが好ましく、排出管１６から無害化装置２０までの距離が長くなるに従って、不可性ガス１５のより高い供給圧力を選択することが好ましい。
【００８３】
本実施形態の成膜方法では、廃棄工程において、排気ガス６や反応生成物１４を無害化して廃棄処理することができる廃棄手段を用いて、トラップ装置５の外部に圧送された反応生成物１４の廃棄処理を行うことができる。
【００８４】
図１に示す成膜装置１は、廃棄手段として無害化装置２０を有する。無害化装置２０は、トラップ装置５の排出管１６と、開閉バルブ１８を備えた配管１７を介して接続している。したがって、本実施の形態の成膜方法では、排出管１６からトラップ装置５の外部に圧送された反応生成物１４を、配管１７を通して無害化装置２０に送ることができる。そして、無害化装置２０において、排気ガス６や反応生成物１４の無害化処理を行い、その後に廃棄処分を行うことができる。
【００８５】
尚、無害化装置２０としては、例えば、一般にスクラバと称される装置を用いることができる。
また、本実施の形態の成膜方法は、廃棄工程において、反応生成物１４の廃棄手段として、無害化装置２０に代えて、密閉可能で大気に触れること無く反応生成物を廃棄処理できる密閉容器を用いることも可能である。そして、この密閉容器を配管１７に接続し、トラップ装置５から排出管１６を通って圧送される反応生成物１４を収容し、大気に触れること無く安全に廃棄処分することが可能である。
【００８６】
そして、本実施形態の成膜方法では、トラップ装置５から排出管１６を通って圧送される反応生成物１４が、配管１７を詰まらせることが無いよう、配管１７内部に不活性ガスを供給することが好ましい。
【００８７】
本実施形態の成膜方法において、そのような配管１７への不活性ガスの供給を行うには、上述した成膜装置１００が備える不活性ガス供給機構３０を利用することが好ましい。そして、廃棄工程において、図２に示すように、配管４ａおよび配管４ｂの開閉バルブ９、１０をそれぞれ閉じる。その後、開閉バルブ１２、１８をそれぞれ開いて、内部に不活性ガス１５を導入する。次いで、トラップ装置５の内部に供給された不活性ガス１５の供給圧力により、反応生成物１４を排出管１６からトラップ装置５の外部に圧送する。
【００８８】
その後、所定量の反応生成物１４を、排出管１６を用いて圧送した後、開閉バルブ１８を閉じる。次いで、成膜装置１００の不活性ガス供給機構３０の開閉バルブ３３を開いて、配管１７内に不活性ガス３４を供給するようにする。こうして、配管１７が反応生成物１４によって詰まることを防止することができる。また、配管１７内の反応生成物１４を効率良く無害化装置２０に送ることができ、配管１７内を不活性ガス３４によりパージして、反応生成物１４が配管１７内に残留することを防ぐことができる。
【００８９】
不活性ガス３４としては、トラップ装置５内の反応生成物１４と反応しないガスが選択されて用いられることが好ましい。例えば、窒素ガスの他、ヘリウム（Ｈｅ）、ネオン（Ｎｅ）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス等を選択して用いることができる。
【００９０】
尚、本実施形態の成膜方法では、成膜装置１００の不活性ガス供給シリンダ１３のみを用いるようにすることも可能である。すなわち、不活性ガス供給機構３０の配管３１が不可性ガス供給シリンダ１３と接続するようにする。そして、不活性ガス供給シリンダ１３から不活性ガス１５を供給して、不活性ガス供給シリンダ３２からの不活性ガス３４の代わりに配管１７内に送ることも可能である。
【００９１】
以上の方法に従う本実施の形態の成膜方法では、基板上で気相成長膜の成膜を行う成膜工程において、成膜装置１や成膜装置１００のトラップ装置５を用いて排気ガス６中の反応生成物１４を捕捉して集めることができる。そして、必要に応じて設けられた廃棄工程において、不活性ガス１５を用いてトラップ装置５の外に圧送することにより、例えば、無害化装置２０等の廃棄手段を用い、自動で反応生成物１４の廃棄処理をすることができる。また、成膜装置１００の不活性ガス供給機構３０を用いることにより、配管１７内の反応生成物１４を効率良く無害化装置２０に送ることができる。その結果、発火性等を有する危険な反応生成物１４を、大気下での人手による作業無しに、安全かつ簡便に廃棄処理することができる。
【００９２】
さらに、本実施の形態の成膜方法では、成膜工程の後に、反応室２とそれに接続する配管４をクリーニングするクリーニング工程を設けることが可能である。
【００９３】
本実施形態の成膜方法の成膜工程において、反応室２内で、基板表面で気相成長反応をする際には、反応ガス７から反応生成物が生成される。そして、その一部は、反応室２から排出されず、反応室２の内壁に付着することがある。また、排気ガス６に含まれる反応生成物が、トラップ装置５の前後の配管４の内壁に付着することがある。
【００９４】
そこで、成膜工程での基板の搬出の後に、クリーニング工程を設けることが好ましい。クリーニング工程では、反応室２の上部に設けられたクリーニングガス供給管２２から、クリーニングガス２１を反応室２内に供給する。クリーニングガス２１は、反応室２内の基板の表面で気相成長反応をする際に生成された反応生成物と反応し、これを分解することができるガスである。クリーニングガス２１としては、三フッ化塩素（ＣｌＦ３）ガスを用いることができる。
【００９５】
クリーニング工程では、成膜後の基板を搬出した後、クリーニングガス２１を反応室２内に供給し、排気機構３を用いてそれを排気することにより、反応室２とそれに接続する配管４とをクリーニングする。
【００９６】
このとき、クリーニングガス２１が三フッ化塩素ガス等からなる場合、反応ガス７から形成された反応生成物に対し高い反応性を示す。したがって、この反応生成物が大量に存在すると、クリーニングガス２１との間で、非常に激しい反応が引き起こされることになる。
【００９７】
成膜工程後のトラップ装置５には、大量の反応生成物１４が溜まっている場合がある。したがって、トラップ装置５内に溜まった反応生成物１４とクリーニングガス２１が接触すると、激しい分解反応が引き起こされ、爆発に至るような激しい発熱が生じる懸念がある。
【００９８】
以上から、本実施の形態の成膜方法では、クリーニング工程において、クリーニングガス２１とトラップ装置５の中に溜まった反応生成物１４とが接触しないようにしてクリーニングを行うようにする。すなわち、例えば、図１に示す成膜装置１を用い、配管４に設けられた、トラップ装置５を迂回するバイパス管２５を利用する。
【００９９】
本実施形態の成膜方法では、成膜工程の後にクリーニング工程を設ける。そして、クリーニングを行うときには、基板の搬出後、まず、配管４の開閉バルブ９と開閉バルブ１０を閉じ、バイパス管２５の開閉バルブ２６を開くようにする。
【０１００】
次いで、クリーニングガス供給管２２から反応室２内にクリーニングガス２１を導入する。そして、クリーニングガス２１が反応室２内をクリーニングした後、バイパス管２５を通過させ、トラップ装置５を迂回させる。その後、配管４内をクリーニングしながら、トラップ装置５に導入すること無く、排気機構３によって排出するようにする。
【０１０１】
こうして、本実施形態の成膜方法では、クリーニング工程において、トラップ装置５内に反応生成物１４が溜まっていても、反応生成物１４とクリーニングガス２１が接触する危険は生じない。本実施形態の成膜方法は、クリーニング工程において、安全にクリーニングを行うことがきる。
【０１０２】
尚、本実施の形態の成膜方法は、上述した廃棄工程とクリーニング工程とをそれぞれ設けることが可能である。その場合、クリーニング工程の実施のタイミングとしては、成膜工程後の基板搬出の後であって、廃棄工程の前に設けることが可能である。
成膜工程の後、トラップ装置５に反応生成物１４が溜まった状態でも、上述したように、配管４のバイパス管２５を用いたクリーニングにより、反応生成物１４とクリーニングガス２１が接触する危険を生じさせること無く、安全にクリーニング作業を行うことができる。すなわち、トラップ装置５内の反応生成物の有無に関わらず、クリーニングガス２１を用いたクリーニングを行うことができる。
【０１０３】
また、本実施形態の成膜方法では、成膜工程の後に成膜後の基板を搬出した後であって、上述した反応生成物１４の廃棄工程の後にクリーニング工程を設けることも可能である。
【０１０４】
その場合、既に実施された廃棄工程によって、トラップ装置５に溜まった反応生成物１４の除去が行われていることがある。その場合には、クリーニング工程において、バイパス管２５を用いたクリーニングガス２１の、トラップ装置５の迂回を行わないようにすることも可能である。
【０１０５】
すなわち、クリーニング工程において、トラップ装置５内にクリーニングガス２１を導入することが可能である。その場合、配管４ａ、４ｂの開閉バルブ９、１０を開き、クリーニングガス２１をクリーニングガス供給管２２から反応室２内に導入する。
【０１０６】
廃棄工程後のトラップ装置５の内部に、大量の反応生成物１４が無く、少量のみ残留している場合には、トラップ装置５内では、クリーニングガス２１による激しい反応は発生しない。そして、激しい発熱等を懸念すること無く、トラップ装置５内およびその前後にある配管４ａ、４ｂをクリーニングすることができる。
【０１０７】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【０１０８】
また、上記実施の形態では、成膜装置の一例としてエピタキシャル成長装置を挙げて説明したが、これに限られるものではない。反応室内に反応性のガスを供給し、反応室内に載置される基板を加熱して基板の表面で反応させ、膜を形成するものであれば、他の成膜装置であってもよく、また、他のエピタキシャル膜の成膜に用いることもできる。
【０１０９】
さらに、装置の構成や制御の手法など、本発明に直接必要としない部分などについては記載を省略したが、必要とされる装置の構成や、制御の手法などを適宜選択して用いることができる。
【符号の説明】
【０１１０】
１、１００    成膜装置
２    反応室
３    排気機構
４、４ａ、４ｂ、１７、３１    配管
５    トラップ装置
６    排気ガス
７    反応ガス
８    反応ガス供給管
９、１０、１２、１８、２６、３３    開閉バルブ
１１    不活性ガス供給管
１３、３２    不活性ガス供給シリンダ
１４    反応生成物
１５、３４    不活性ガス
１６    排出管
２０    無害化装置
２１    クリーニングガス
２２    クリーニングガス供給管
２３    排気ガス排出口
２４    排気ガス導入口
２５    バイパス管
２７    流量制御バルブ
２８    流路
３０    不活性ガス供給機構
【図１】
0005877702.tif 000002
【図２】
0005877702.tif 000003