(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒化物半導体製造装置を構成する部材のうち、窒化物半導体を含む堆積物が付着した石英ガラスから成る、窒化物半導体製造装置用部材の洗浄方法であって、
塩素系ガスを含む洗浄ガスにより、前記窒化物半導体製造装置用部材と前記堆積物との間に小さな空隙を形成するように、前記窒化物半導体製造装置用部材を化学処理する工程と、
昇華性を有した固体状物質を０．１５〜０．５ＭＰａのゲージ圧で吹き付けて、前記窒化物半導体製造装置用部材から前記堆積物を除去する工程と、
を含むことを特徴とする窒化物半導体製造装置用部材の洗浄方法。
【請求項２】
前記洗浄ガスとして、塩素、塩化水素、三塩化ホウ素のうち、少なくともいずれか１種よりなる塩素系ガスと、
窒素、アルゴン、ヘリウム、空気のうち、少なくとも１種よりなる希釈ガスと、が混合された混合ガスを用いることを特徴とする請求項１記載の窒化物半導体製造装置用部材の洗浄方法。
【請求項３】
前記化学処理の処理温度は、５００〜１０００℃の範囲内であることを特徴する請求項１又は請求項２記載の窒化物半導体製造装置用部材の洗浄方法。
【請求項４】
前記化学処理する工程で、前記堆積物の成分のうち活性化エネルギーの低い成分を除去することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の窒化物半導体製造装置用部材の洗浄方法。
【請求項５】
前記昇華性のある固体状物質は、少なくとも二酸化炭素を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の窒化物半導体製造装置用部材の洗浄方法。
【請求項６】
前記昇華性のある固体状物質が、ドライアイスであることを特徴とする請求項５記載の窒化物半導体製造装置用部材の洗浄方法。
【請求項７】
洗浄される前記窒化物半導体製造装置用部材として、ガス流路構成部品を用いることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の窒化物半導体製造装置用部材の洗浄方法。
【請求項８】
前記化学処理が行われる工程が、塩素系ガスを含む洗浄ガスにより、窒化物半導体を含む堆積物が付着した窒化物半導体製造装置用部材を化学処理し、堆積物の少なくとも一部を除去する工程であり、
前記堆積物を除去する工程が、昇華性を有した固体状物質を吹き付けて、前記窒化物半導体製造装置用部材から残りの前記堆積物の少なくとも一部を除去する工程である、
ことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の窒化物半導体製造装置用部材の洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化物半導体製造装置用部材の洗浄方法に関する。
本願は、２０１１年９月２７日に、日本に出願された特願２０１１−２１０４２３号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
窒化物半導体膜を形成する窒化物半導体製造装置では、窒化物半導体膜の原料として、ウェハ上に窒化ガリウム、窒化アルミニウム、窒化インジウム、及び複数の金属の窒化物結晶を成長させて窒化物半導体膜を形成する。【０００３】
このとき、窒化物半導体膜の成長過程において、窒化物半導体製造装置を構成する窒化物半導体製造装置用部材（具体的には、ガス流路構成部品）の表面に、堆積物として窒化物半導体膜、もしくは、前記膜として成長せずに形成された物質が堆積してしまう。【０００４】
前記膜として成長せずに形成された物質には、炭素や金属酸化物等が含まれる場合や、また、炭素や金属酸化物の化合物が含まれる場合がある。炭素は、窒化物半導体膜の原料として使用される有機金属原料が分解することで生成する。
また、金属酸化物は、有機金属材料から分解した金属（例えば、Ｇａ，Ｉｎ，Ａｌ，Ｍｇ）と窒化物半導体製造装置用部材の材料（例えば、石英（ＳｉＯ２））由来の酸素が反応することで生成する。【０００５】
窒化物半導体製造装置用部材に堆積（付着）した堆積物は、パーティクルとして存在し、高品質な窒化物半導体膜を形成する上で結晶成長を阻害するだけでなく、窒化物半導体膜中に取り込まれることで不純物となって窒化物半導体膜の品質を低下させる。
このため、窒化物半導体膜を成長させる前の段階において、洗浄により窒化物半導体製造装置用部材に堆積した堆積物を除去する必要がある。【０００６】
従来、窒化物半導体製造装置用部材に付着した堆積物を洗浄する方法として、水素による加熱還元での洗浄や熱濃燐酸を使った洗浄等がある。
しかし、水素の加熱還元による洗浄で窒化物半導体製造装置用部材に付着した堆積物を除去する場合、高温で処理されるため、窒化物半導体製造装置用部材が変形してしまうという問題があった。
また、熱濃燐酸による洗浄で窒化物半導体製造装置用部材に付着した堆積物を除去する場合、高温、かつ毒性の高い蒸気が発生するため、作業時において十分な安全性を確保することが困難であった。【０００７】
そこで、窒化物半導体製造装置用部材の変形、及び作業時における十分な安全性を確保可能な洗浄方法として、塩素や塩化水素等のハロゲン系ガスを用いたドライ洗浄方法により、窒化物半導体製造装置用部材に付着した堆積物を除去することが行なわれている（例えば、特許文献１，２参照）。【０００８】
ところで、堆積物が付着した窒化物半導体製造装置用部材に、サンドブラスト法のようにアルミナ等の微細な固体状物質を吹き付けることで、堆積物を物理的な衝撃により除去する方法ある。
しかし、石英等の材質よりなる窒化物半導体製造装置用部材は、損耗が大きいため、上記サンドブラスト法を適用すると、窒化物半導体製造装置用部材が損傷してしまうという問題があった。【０００９】
また、特許文献３には、ガス状の第１の物質が流通する第１の流路と、不活性ガスが流通する第２の流路と、第１の流路を流通するガス状の第１の物質と第２の流路を流通する不活性ガスとを合流させる合流部と、合流部において合流により生じる固体状の第１の物質の粒子（ドライアイス）を噴出させるためのノズルと、を具備した洗浄装置が開示されている。【００１０】
しかしながら、特許文献１，２記載の方法により、窒化アルミニウムのような活性化エネルギーの大きい成分を含む堆積物や、繰り返し使用して表面が荒れた窒化物半導体製造装置用部材の表面に付着した堆積物を洗浄する場合、洗浄効率が悪く、窒化物半導体製造装置用部材の表面に堆積物が残存してしまうという問題があった。【００１１】
また、特許文献３の方法を用いた場合、堆積物が強固に窒化物半導体製造装置用部材の表面に付着しているため、窒化物半導体製造装置用部材の表面に付着した堆積物をほとんど除去できないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００６−３３２２０１号公報
【特許文献２】特開２００７−１０９９２８号公報
【特許文献３】特開２００４−８９９４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、窒化物半導体製造装置用部材の表面への損傷を、窒化物半導体製造装置用部材を再利用するのに十分許容できる範囲に抑制した上で、窒化物半導体製造装置用部材の表面に付着した堆積物を除去することの可能な窒化物半導体製造装置用部材の洗浄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】
【００１４】
（１）  上記課題を解決するため、本発明の第一の態様によれば、窒化物半導体製造装置を構成する部材のうち、窒化物半導体を含む堆積物が付着した石英ガラスから成る、窒化物半導体製造装置用部材の洗浄方法であって、塩素系ガスを含む洗浄ガスにより、前記窒化物半導体製造装置用部材と前記堆積物との間に小さな空隙を形成するように、前記窒化物半導体製造装置用部材を化学処理する工程と、昇華性を有した固体状物質を０．１５〜０．５ＭＰａのゲージ圧で吹き付けて、前記窒化物半導体製造装置用部材から前記堆積物を除去する工程と、を含むことを特徴とする窒化物半導体製造装置用部材の洗浄方法が提供される。
【００１５】
（２）  前記（１）において、前記洗浄ガスとして、塩素、塩化水素、三塩化ホウ素のうち、少なくともいずれか１種よりなる塩素系ガスと、窒素、アルゴン、ヘリウム、空気のうち、少なくとも１種よりなる希釈ガスと、が混合された混合ガスを用いることが好ましい。【００１６】
（３）  前記（１）または（２）において、前記化学処理の処理温度は、５００〜１０００℃の範囲内であることが好ましい。【００１７】
（４）  前記（１）〜（３）において、前記化学処理する工程で、前記堆積物の成分のうち活性化エネルギーの低い成分を除去することが好ましい。
【００１８】
（５）  前記（１）〜（４）において、前記昇華性のある固体状物質は、少なくとも二酸化炭素を含むことが好ましい。【００１９】
（６）  前記（５）において、前記昇華性のある固体状物質が、ドライアイスであることが好ましい。【００２０】
（７）  前記（１）〜（６）において、前記窒化物半導体製造装置用部材として、ガス流路構成部品を用いることが好ましい。【００２１】
（８）  前記（１）〜（７）において、前記化学処理が行われる工程が、塩素系ガスを含む洗浄ガスにより、窒化物半導体を含む堆積物が付着した窒化物半導体製造装置用部材を化学処理し、堆積物の少なくとも一部を除去する工程であり、
前記堆積物を除去する工程が、昇華性を有した固体状物質を吹き付けて、前記窒化物半導体製造装置用部材から残りの前記堆積物の少なくとも一部を除去する工程であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の窒化物半導体製造装置用部材の洗浄方法によれば、塩素系ガスを含む洗浄ガスを用いて、堆積物が付着した窒化物半導体製造装置用部材を化学処理することで、堆積物と塩素系ガスとの反応により、反応生成物が生成され、前記反応生成物が気化することで、窒化物半導体製造装置用部材から堆積物を除去することが可能となる。【００２９】
また、化学処理後に、窒化物半導体製造装置用部材に残存する堆積物に、昇華性を有した固体状物質を堆積物に吹き付けることにより、窒化物半導体製造装置用部材の表面への損傷を、窒化物半導体製造装置用部材を再利用するのに十分許容できる範囲に抑制した上で、ドライアイスが衝突する際の衝撃と昇華時に発生する膨張エネルギーにより、堆積物を除去することができる。
なお、本発明において「複数」とは、少なくとも２つ以上の任意の数であってよいことを意味する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態に係る窒化物半導体製造装置用部材の洗浄装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】ＭＯＣＶＤ装置の堆積物が付着した反応炉内部品の表面を撮影した写真である。
【図３】ドライアイスによる洗浄中の反応炉内部品の表面を撮影した写真である。
【図４】ドライアイスによる洗浄が完了した後の反応炉内部品の表面を撮影した写真である。
【図５】ドライアイスブラストによるアルミニウム残渣量変化を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、図面を参照して本発明を適用した実施の形態の好ましい例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る。本発明はこれらの例のみに限定されない。図示される各部の大きさや厚さや寸法位置や数等は、実際の窒化物半導体製造装置用部材の洗浄装置の寸法関係とは異なる場合がある。
【００３２】
（実施の形態）
本発明は、窒化物半導体製造装置を構成する部材のうち、窒化物半導体を含む堆積物が付着した窒化物半導体製造装置用部材の洗浄方法、及び窒化物半導体製造装置用部材の洗浄装置に関する。
図１は、本発明の実施の形態に係る窒化物半導体製造装置用部材の洗浄装置の概略構成を示す断面図である。
図１を参照するに、本実施の形態の窒化物半導体製造装置用部材の洗浄装置１０（以下、単に「洗浄装置１０」という）は、反応室１１と、第１の窒化物半導体製造装置用部材設置台１２と、第１の洗浄ガス導入部１６と、第２の洗浄ガス導入部１７と、排気口１８と、ヒーター２１と、温度制御部２３と、真空ポンプ２５と、バルブ２６と、冷却室３１と、第２の窒化物半導体製造装置用部材設置台３３と、受け渡し部３４と、噴射装置３６と、を有する。
【００３３】
反応室１１は、その内部に堆積物が付着した窒化物半導体製造装置用部材１３及び第１の窒化物半導体製造装置用部材設置台１２を収容する空間１１Ａを有する。
反応室１１では、塩素系ガスを含む洗浄ガスにより、堆積物が付着した窒化物半導体製造装置用部材１３の化学処理が行なわれる。窒化物半導体製造装置用部材１３としては、例えば、ガス流路構成部品をあげることができる。
【００３４】
第１の窒化物半導体製造装置用部材設置台１２は、反応室１１内に収容されている。第１の窒化物半導体製造装置用部材設置台１２は、平坦な面とされ、堆積物が付着した窒化物半導体製造装置用部材１３が設置される設置面１２ａを有する。
【００３５】
第１及び第２の洗浄ガス導入部１６，１７は、反応室１１の底板部１１ａに設けられており、反応室１１内の空間１１Ａと接続されている。
部材１３を設置したあと、第１の洗浄ガス導入部１６は、反応室１１内の空間１１Ａに、洗浄ガスとして塩素、塩化水素、三塩化ホウ素のうち、少なくともいずれか１種よりなる塩素系ガスを導入する。
化学処理された後の窒化物半導体製造装置用部材１３には、第１の洗浄ガスとして塩素を用いた場合が最も堆積物が残存しないことがわかっている。これは塩素、塩化水素、三塩化ホウ素のうち、塩素が最も反応性が高いガスだからである。反応性が高い（反応時間が短い）と洗浄効率がよくなる。また、塩化水素でも希釈される濃度によっては塩素と同様の効果が期待できる。
また、第１の洗浄ガスとしてフッ素系ガス、臭素系ガスを使用しない理由としては、窒化物半導体製造装置用部材１３（本願で洗浄対象とする部材）は石英を使ったものが多く、特にフッ素系ガスは部材に損傷を与えてしまうためである。
また、第２の洗浄ガス導入部１７は、反応室１１内の空間１１Ａに、洗浄ガスとして窒素、アルゴン、ヘリウム、空気のうち、少なくとも１種よりなる希釈ガスを導入する。
反応は密閉して処理を行ってもよく、又は、連続的にガスを流しながら処理を行ってもよい。なお、第１の洗浄ガスと第２の洗浄ガスは、別々に反応室に入れられてもよいし、混合してから反応室に入れられてもよい。別々に加える場合、順も必要に応じて選択できる。塩素系ガスと洗浄ガスの混合比率は必要に応じて選択できる。また、洗浄ガスや塩素系ガスは本発明では必要に応じて選択できる。
【００３６】
排気口１８は、反応室１１の側壁部１１ｂに設けられており、反応室１１内の空間１１Ａと接続されている。本発明において化学処理に使用されたあとの洗浄ガスは必要に応じて排出される。
ヒーター２１は、反応室１１の上下方向に配置されている。ヒーター２１は、反応室１１を加熱することで、反応室１１内の空間１１Ａに収容された窒化物半導体製造装置用部材１３の温度が５００〜１０００℃の範囲内となるように加熱する。また温度は必要に応じて選択できるが、より好ましくは８００〜１０００℃である。なお、加熱は必要に応じて行われるが、化学処理を効率よく進めるためには加熱することが好ましい。
【００３７】
温度制御部２３は、反応室１１の外部に配置されている。温度調節部２３は、ヒーター２１と電気的に接続されると共に、反応室１１の温度をモニターできる構成とされている。洗浄時間は必要に応じて選択できるが一般には１２０分程度である。
温度制御部２３は、堆積物が付着した窒化物半導体製造装置用部材１３の温度が予め設定された温度（具体的には、５００〜１０００℃の範囲内の所定の温度）となるように制御する。
【００３８】
真空ポンプ２５は、バルブ２６を介して、排気口１８と接続されている。真空ポンプ２５は、堆積物が付着した窒化物半導体製造装置用部材１３の反応室１１内への導入に伴い混入した大気等を排気する。また、真空ポンプ２５は、塩素系ガスを含む洗浄ガス（塩素系ガスを希釈ガスにより希釈したガス）による化学処理が完了した際、空間１１Aに残留する洗浄ガスを排気する。その後、排気された大気及び洗浄ガスは、図示していない除害装置により無害化された後、大気に解放される。
【００３９】
このように、洗浄装置が反応室１１に設けられた排気口１８と、排気口１８を介して、反応室１１内のガス（洗浄ガス及び大気を含む有害ガス）を排気する真空ポンプ２５と、を有することにより、化学処理後に空間１１Ａに残存する有害なガスを反応室１１の外部に効率良く排気することができる。
【００４０】
冷却室３１は、塩素系ガスを含む洗浄ガスにより化学処理された窒化物半導体製造装置用部材１３を収容する空間３１Ａを有する。
冷却室３１は、排気口１８が形成された側壁１１ｂとは反対側に位置する反応室１１の側壁と対向配置されている。冷却室３１の側壁は、反応室１１の側壁と接触している。
【００４１】
第２の窒化物半導体製造装置用部材設置台３３は、冷却室３１内に収容されている。第２の窒化物半導体製造装置用部材設置台３３は、平坦な面とされ、かつ化学処理された窒化物半導体製造装置用部材１３が設置される設置面３３ａを有する。
第２の窒化物半導体製造装置用部材設置台３３は、図示していない冷却機構により冷却されている。これにより、設置面３３ａに設置された窒化物半導体製造装置用部材１３は必要に応じて冷却される。
【００４２】
受け渡し部３４は、反応室１１と冷却室３１との間に設けられている。受け渡し部３４は、反応室１１から冷却室３１に窒化物半導体製造装置用部材１３を受け渡しするための部材である。受け渡し部３４は、例えば、図示していないシャッター機構と、図示していない搬送アーム（窒化物半導体製造装置用部材１３を搬送するアーム）と、を有した構成とすることができる。
【００４３】
このように、反応室１１と冷却室３１との間に、反応室１１から冷却室３１に窒化物半導体製造装置用部材１３を受け渡しする受け渡し部３４を設けることにより、化学処理された窒化物半導体製造装置用部材１３を冷却室３１に容易に移動させることができる。
【００４４】
また、反応室１１と冷却室３１との間に受け渡し部３４がない場合と比較して、化学処理された窒化物半導体製造装置用部材１３を冷却室３１に短時間で移動させることが可能となる。よって、窒化物半導体製造装置用部材１３の洗浄工程におけるスループットを向上させることができる。
【００４５】
噴射装置３６は、昇華性ガス導入部３８と、キャリアガス導入部４１と、固体状物質生成部４２と、ノズル部４４と、を有する。
昇華性ガス導入部３８は、固体状物質生成部４２に設けられており、固体状物質生成部４２内に形成された空間４２Ａに昇華性ガスを供給する。
本実施の形態における「昇華性ガス」とは、常温常圧で固体から直接気体に相変化するガスのことをいう。前記昇華性ガスとしては、例えば、炭酸ガスまたはナフタレンを用いることができる。
なお、以下の説明では、一例として、昇華性ガスとして炭酸ガスを用いた場合を例に挙げて説明する。
【００４６】
キャリアガス導入部４１は、固体状物質生成部４２に設けられており、空間４２Ａにキャリアガスを供給する。前記キャリアガスとしては、例えば、窒素を用いることができる。
なお、以下の説明では、キャリアガスとして窒素を用いた場合を例に挙げて説明する。
【００４７】
固体状物質生成部４２は、昇華性ガス導入部３８から導入された炭酸ガス（昇華性ガス）と、キャリアガス導入部４１から導入された窒素（キャリアガス）と、を空間４２Ａ内で反応させることで、昇華性を有した固体状物質であるドライアイスを生成する。ドライアイス等の生成方法は必要に応じて選択でき、圧縮された炭酸ガスをキャリアガスに噴出するなど一般的な方法を使用してよい。
なお、昇華性を有した固体状物質は、少なくとも二酸化炭素を含む物質であればよく、ドライアイスに限定されない。
また、ドライアイスをあらかじめペレット状にしたものを昇華性ガス導入部３８から導入し、窒素をキャリアガス導入部４１から導入してもよい。
【００４８】
ノズル部４４は、固体状物質生成部４２の下端に設けられており、化学処理され、かつ堆積物が残存する窒化物半導体製造装置用部材１３と対向するように配置されている。ノズル部４４は、化学処理され、かつ堆積物が残存する窒化物半導体製造装置用部材１３にドライアイスを吹き付ける。
【００４９】
本実施の形態の窒化物半導体製造装置用部材の洗浄装置によれば、窒化物半導体製造装置を構成する部材のうち、窒化物半導体を含む堆積物が付着した窒化物半導体製造装置用部材１３を収容すると共に、塩素系ガスを含む洗浄ガスが導入される反応室１１と、塩素系ガスを含む洗浄ガスにより化学処理された窒化物半導体製造装置用部材１３を収容する冷却室３１と、冷却室３１内に収容され、かつ堆積物が付着した窒化物半導体製造装置用部材１３に昇華性を有した固体状物質を吹き付ける噴射装置３６と、を有する。このことにより、塩素系ガスを含む洗浄ガスを用いて、堆積物が付着した窒化物半導体製造装置用部材１３を化学処理して、堆積物と塩素系ガスとの反応により生成される反応生成物が気化することで、窒化物半導体製造装置用部材１３から堆積物を除去することが可能となる。
【００５０】
また、化学処理後に、窒化物半導体製造装置用部材１３に残存する堆積物に、昇華性を有した固体状物質であるドライアイスを堆積物に吹き付けることにより、窒化物半導体製造装置用部材１３の表面への損傷を、窒化物半導体製造装置用部材１３を再利用するのに十分許容できる範囲に抑制した上で、ドライアイスが衝突する際の衝撃と昇華時に発生する膨張エネルギーにより、堆積物を除去することができる。堆積物としては、炭素や窒化アルミニウム、窒化ガリウム、アルミナ、Ｇａ，Ｉｎ，Ａｌ，Ｍｇからなる群から選択される少なくとも１つと酸素を含む金属酸化物などが例としてあげられる。
【００５１】
ここで、図１に示す窒化物半導体製造装置用部材の洗浄装置１０を用いた場合の本実施の形態に係る窒化物半導体製造装置用部材の洗浄方法について説明する。
始めに、反応室１１内に収容された第１の窒化物半導体製造装置用部材設置台１２の設置面１２ａに、堆積物が付着した窒化物半導体製造装置用部材１３を設置する。
【００５２】
次いで、窒化物半導体製造装置用部材１３の温度が、５００〜１０００℃の範囲内の所定の温度となるように、ヒーター２１により反応室１１を加熱する。
次いで、第１の洗浄ガス導入部１６を介して、反応室１１内の空間１１Ａに、洗浄ガスとして塩素、塩化水素、三塩化ホウ素のうち、少なくともいずれか１種よりなる塩素系ガスを導入する。それと共に、第２の洗浄ガス導入部１７を介して、反応室１１内の空間１１Ａに、洗浄ガスとして窒素、アルゴン、ヘリウム、空気のうち、少なくとも１種よりなる希釈ガスを導入する。これらのガスは単独で用いられることが好ましく、窒素を単独で希釈ガス（第２の洗浄ガス）として用いることが好ましい。なお、２種類以上を組み合わせて用いる時は、窒素とアルゴンの２種類を組み合わせて用いることが好ましい。
【００５３】
これにより、塩素系ガス及び希釈ガスにより、堆積物が付着した窒化物半導体製造装置用部材１３を化学処理することにより、堆積物と塩素系ガスとの反応により生成される反応生成物が気化するため、窒化物半導体製造装置用部材１３から堆積物を除去することが可能となる。
【００５４】
次いで、上記化学処理後に、排気口１８を介して、塩素系ガスを含む洗浄ガス（塩素系ガスを希釈ガスにより希釈したガス）を排気する。
次いで、反応室１１内の空間１１Ａが十分に排気された後、反応室１１と受け渡し部３４とを連通させて（例えば、図示しない受け渡し部３４を構成するシャッターを開放する）、化学処理されかつ堆積物が残存する窒化物半導体製造装置用部材１３を第２の窒化物半導体製造装置用部材設置台３３の接地面３３ａに設置する。
【００５５】
次いで、第２の窒化物半導体製造装置用部材設置台３３の冷却機構（図示せず）により、化学処理された窒化物半導体製造装置用部材１３の温度が、例えば、室温〜５０℃の範囲内となるように冷却する。窒化物半導体製造装置用部材１３の洗浄装置がクリーンルーム等の室温が調整された場所に設置されている場合には、ここでいう室温は２５℃程度である。
【００５６】
次いで、噴射装置３６の固体状物質生成部４２内に形成された空間４２Ａに昇華性ガスである炭酸ガス、及びキャリアガスである窒素を供給することで、昇華性を有した固体状物質としてドライアイスを生成する。
次いで、噴射装置３６のノズル部４４により、化学処理され、かつ堆積物が残存する窒化物半導体製造装置用部材１３にドライアイスを吹き付けることで、ドライアイスが衝突する際の衝撃と昇華時に発生する膨張エネルギーにより、堆積物を除去することが可能となる。なお、必要に応じて噴射装置は可動式装置であってもよく、ノズル部分のみを可動式ノズルとしてもよい。
【００５７】
本発明の窒化物半導体製造装置用部材の洗浄方法によれば、塩素系ガスを含む洗浄ガスを用いて、堆積物が付着した窒化物半導体製造装置用部材１３を化学処理することで、堆積物と塩素系ガスとの反応により反応生成物が生成され、前記反応生成物が気化することで、窒化物半導体製造装置用部材１３から堆積物を除去することが可能となる。
【００５８】
また、化学処理後に、窒化物半導体製造装置用部材１３に残存する堆積物に、昇華性を有した固体状物質を堆積物に吹き付けることにより、ドライアイスが衝突する際の衝撃と昇華時に発生する膨張エネルギーにより、堆積物を除去することが可能となる。
【００５９】
堆積物の種類や量やその他の条件の違いによって、窒化物半導体製造装置用部材１３に付着した堆積物が、化学処理によりほとんど完全に除去できない場合もあるし、化学処理によりほとんど完全に除去できる場合もある。
【００６０】
化学処理によりほとんど完全に除去できない場合は、堆積物が窒化物半導体製造装置用部材１３の表面に強固に付着していることが多い。この場合の堆積物は、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、アルミナやこれらを含む金属酸化物である。窒化アルミニウムやアルミナ等は活性化エネルギーが大きく、これらを含む金属酸化物は活性化エネルギーが大きい成分を含んでいる。例えば、窒化アルミニウムの活性化エネルギーは０．６ｅＶ程度である。
【００６１】
化学処理によりほとんど完全に除去できる場合には、当該部材１３に堆積物が薄く付着し窒化物半導体製造装置用部材１３に軟弱に付着していることが多い。この場合の堆積物は、例えば、窒化ガリウム（ＧａＮ）や窒化ガリウムを含む金属酸化物がある。窒化ガリウムは活性化エネルギーが窒化アルミニウムやアルミナと比較すると小さい、窒化ガリウムを含む金属酸化物は活性化エネルギーが小さい成分を含んでいる。例えば、窒化ガリウムの活性化エネルギーは０．２３ｅＶ程度である。
【００６２】
このように、付着前の活性化エネルギーと窒化物半導体製造装置用部材１３に付着する度合（固着度とする）は相関がある。前記相関は、付着前の活性化エネルギーが高いと固着度が高くなるという関係である。また、固着度が低い成分は化学処理により除去できるが、固着度が高い成分は化学処理により除去できない。
【００６３】
本発明の窒化物半導体製造装置用部材の洗浄方法は、化学処理によりほとんど完全に除去できない場合に特に有用である。堆積物が窒化物半導体製造装置用部材１３の表面と強固に付着していたとしても、化学処理を先に施し、次いで、昇華性を有した固体状物質を吹き付けることで除去できる。化学処理では、堆積物と窒化物半導体製造装置用部材１３との間に形成された活性化エネルギーの比較的小さい成分を含む堆積物を除去することで、当該堆積物と窒化物半導体製造装置用部材１３の表面との間に昇華性を有する固体状物質（ドライアイス）の衝突のエネルギーと昇華による膨張エネルギーを効率よく利用できるような非常に小さな空隙を形成するためである。例えば、堆積物として活性化エネルギーが０．６ｅＶ程度の窒化アルミニウムを含む金属酸化物が３００〜５００ｎｍ程度強固に付着していたとしても、本発明の窒化物半導体製造装置用部材の洗浄方法により除去できる。
【００６４】
ドライアイスにより堆積物を除去する際には、窒化物半導体製造装置用部材１３の表面への損傷を、窒化物半導体製造装置用部材１３を再利用するのに十分許容できる範囲に抑制する。
表面損傷を許容できる範囲は、窒化物半導体製造装置用部材１３の最大粗さが１μｍである。すなわち、最大粗さが１μｍになるまで、本発明の窒化物半導体製造装置用部材１３の洗浄を行うことができる。
したがって、窒化物半導体製造装置用部材１３の表面に付着した堆積物を精度良く除去することができる。ドライアイスの噴射圧は必要に応じて選択できるが、０.０５〜０．０６ＭＰａで、０.０５〜０．１５ＭＰａが好ましい。またノズルと部材１３との距離は必要に応じて選択できるが、５〜１００ｍｍであることが一般的であり、１０〜５０ｍｍが好ましい。
【００６５】
また、窒化物半導体製造装置用部材１３は石英等の材質のものが多い。昇華性を有した固体状物質を吹き付ける際の衝撃及び膨張エネルギーが大きすぎると、当該部材を傷つけたり破損してしまうことになる。しかし、昇華性を有する固体状物質は昇華によって消滅してしまうため、窒化物半導体製造装置用部材１３を破損させることなく、堆積物を除去することが可能となる。
【００６６】
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述した。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。
【００６７】
（実施例１）
ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置（窒化物半導体製造装置）の堆積物が付着した反応炉内部品（窒化物半導体製造装置用部材１３）を、塩化水素（塩素系ガスを含む洗浄ガス）を用いて化学処理した。その後、堆積物が付着し、かつ化学処理された前記反応炉内部品に、徐々に圧力を上げてドライアイスを吹き付け、堆積物が除去可能な圧力を求めた。除去が可能な圧力は、０．５ＭＰａであった。
【００６８】
次いで、堆積物が付着していない石英ウェハを準備し、表面粗さ計（例えば、株式会社ミツトヨ社製の小型表面粗さ測定器であるサーフテストＳＪ−２１０シリーズ）を用いて前記石英ウェハの表面粗さを測定した。この結果を表１に示す。
表面粗さの測定にあたっては、前記石英ウェハの半径方向に等間隔に３点、前記石英ウェハの周方向に等間隔に４点の合計１２点で測定した。
上記０．５ＭＰａ（ゲージ圧）の圧力でドライアイスを用いて、上記石英ウェハの表面に吹き付けて、実施例１のサンプルを作成した。その後、実施例１のサンプルである石英ウェハの表面粗さを測定した。この結果を表１に示す。
表面粗さの測定にあたっては、前記石英ウェハの半径方向に等間隔に３点、前記石英ウェハの周方向に等間隔に４点の合計１２点で測定した。
【００６９】
【表１】
0005860055.tif 000002
【００７０】
表１を参照するに、ドライアイス処理前の石英ウェハの表面粗さは、０．０３５〜０．０６４μｍであり、ドライアイス処理後の石英ウェハの表面粗さは、０．０３５〜０．０７１μｍであった。
このことから、堆積物が除去可能な圧力でのドライアイス処理により、石英ウェハが損傷することがないということが確認できた。
【００７１】
（実施例２）
ＭＯＣＶＤ装置の堆積物が付着した反応炉内部品を準備し、前記反応炉内部品の表面の写真を撮影した。この写真を、図２に示す。図２は、ＭＯＣＶＤ装置の堆積物が付着した反応炉内部品の表面を撮影した写真である。
【００７２】
次いで、塩化水素（塩素系ガスを含む洗浄ガス）を用いて化学処理し、その後、堆積物が付着し、かつ化学処理された反応炉内部品に、０．５ＭＰａ（ゲージ圧）の圧力ドライアイスを吹き付けた。ドライアイスによる洗浄中の反応炉内部品の表面を撮影した写真を図３に示すと共に、ドライアイスによる洗浄が完了した後の反応炉内部品の表面を撮影した写真を図４に示す。
図３は、ドライアイスによる洗浄中の反応炉内部品の表面を撮影した写真である。図４は、ドライアイスによる洗浄が完了した後の反応炉内部品の表面を撮影した写真である。
【００７３】
図３及び図４を参照するに、ドライアイスによる洗浄を行なうことで、反応炉内部品の表面から堆積物が精度良く除去されることが確認できた。
【００７４】
（実施例３）
ＭＯＣＶＤ（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置（窒化物半導体製造装置）の堆積物が付着した反応炉内部品（窒化物半導体製造装置用部材１３）を、塩素（塩素系ガスを含む洗浄ガス）を用いて化学処理した。その後、堆積物が残存し、かつ化学処理された前記反応炉内部品に、０．１５ＭＰａ（ゲージ圧）の圧力でドライアイスを１０秒間噴射して、堆積物を除去する工程（ドライアイス処理）を行った。
【００７５】
図５に、ドライアイスブラスト処理前後のアルミニウムの残渣量を蛍光エックス線分析法により測定した結果を示す。結果によると、ドライアイスブラスト処理により、処理前に対して２２％のアルミニウム残渣が除去できた。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明は、窒化物半導体製造装置用部材の表面に付着した堆積物を精度良く除去することの可能な窒化物半導体製造装置用部材の洗浄方法に適用可能である。さらに本発明は、窒化物半導体製造装置用部材の表面への損傷を、窒化物半導体製造装置用部材を再利用するのに十分許容できる範囲に抑制した上で、ドライアイスが衝突する際の衝撃と昇華時に発生する膨張エネルギーにより、堆積物を除去することの可能な窒化物半導体製造装置用部材の洗浄方法を提供できる。
【符号の説明】
【００７７】
１０…窒化物半導体製造装置用部材の洗浄装置、
１１…反応室、
１１ａ…底板部、
１１ｂ…側壁部、
１１Ａ，３１Ａ，４２Ａ…空間、
１２…第１の窒化物半導体製造装置用部材設置台、
１２ａ，３３ａ…設置面、
１３…窒化物半導体製造装置用部材、
１６…第１の洗浄ガス導入部、
１７…第２の洗浄ガス導入部、
１８…排気口、
２１…ヒーター、
２３…温度制御部、
２５…真空ポンプ、
２６…バルブ、
３１…冷却室、
３３…第２の窒化物半導体製造装置用部材設置台、
３４…受け渡し部、
３６…噴射装置、
３８…昇華性ガス導入部、
４１…キャリアガス導入部、
４２…固体状物質生成部、
４４…ノズル部
【図１】
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【図５】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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