(57)【要約】【課題】  フィルターの長寿命化を図ったIII 族窒化物半導体製造装置の洗浄装置および洗浄装置の保守方法を提供することである。【解決手段】  洗浄装置１００は、ＭＯＣＶＤ炉１０のサセプターＳ１を洗浄するためのものである。洗浄装置１００は、サセプターＳ１を洗浄するための洗浄室１３０と、洗浄室１３０の内部にガスを供給するガス供給部１１０と、を有している。ガス供給部１１０は、サセプターＳ１の洗浄を実施する洗浄期間Ｔ１に、洗浄室１３０の内部にＨＣｌガスとＨ2 ガスとの混合ガスを供給する。ガス供給部１１０は、サセプターＳ１の洗浄を実施しない非洗浄期間Ｔ２に、洗浄室１３０の内部にＮ2 ガスを供給する。【選択図】図２
2015124121.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
III 族窒化物半導体製造装置の少なくとも一部の部品を洗浄するIII 族窒化物半導体製造装置の洗浄装置において、
少なくとも一部の部品を洗浄するための洗浄室と、
前記洗浄室の内部にガスを供給するガス供給部と、
を有し、
前記ガス供給部は、
前記少なくとも一部の部品の洗浄を実施する洗浄期間内に、
前記洗浄室の内部に洗浄ガスを供給し、
前記少なくとも一部の部品の洗浄を実施しない非洗浄期間内に、
前記洗浄室の内部にドライガスを供給すること
を特徴とするIII 族窒化物半導体製造装置の洗浄装置。
【請求項２】
請求項１に記載のIII 族窒化物半導体製造装置の洗浄装置において、
前記ガス供給部は、
前記非洗浄期間内に、
露点温度が−１５０℃以上−３５℃以下の範囲内のドライガスを前記洗浄室に供給すること
を特徴とするIII 族窒化物半導体製造装置の洗浄装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のIII 族窒化物半導体製造装置の洗浄装置において、
前記ガス供給部は、
前記非洗浄期間内に、
相対湿度が０％以上１％以下の範囲内のドライガスを前記洗浄室に供給すること
を特徴とするIII 族窒化物半導体製造装置の洗浄装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のIII 族窒化物半導体製造装置の洗浄装置において、
前記ガス供給部は、
前記非洗浄期間内に、
前記ドライガスとしてＮ2 ガスを前記洗浄室に供給すること
を特徴とするIII 族窒化物半導体製造装置の洗浄装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のIII 族窒化物半導体製造装置の洗浄装置において、
前記ガス供給部は、
前記非洗浄期間内に、
前記洗浄室に前記ドライガスを０．１ｓｌｍ以上１０ｓｌｍ以下の範囲内で供給すること
を特徴とするIII 族窒化物半導体製造装置の洗浄装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載のIII 族窒化物半導体製造装置の洗浄装置において、
前記洗浄室よりガスの流れの下流側の位置に位置するとともに前記洗浄室から排出される排出ガスを濾過するフィルター部を有し、
前記フィルター部は、
目開きが３００μｍ以上５００μｍ以下の範囲内である第１のフィルターと、
目開きが２μｍ以上１００μｍ以下の範囲内である第２のフィルターと、
を有し、
前記第２のフィルターは、
前記第１のフィルターよりガスの流れの下流側の位置に配置されていること
を特徴とするIII 族窒化物半導体製造装置の洗浄装置。
【請求項７】
III 族窒化物半導体製造装置の少なくとも一部の部品を洗浄室の内部で洗浄する洗浄装置の保守方法において、
前記洗浄室の内部に洗浄ガスを供給する洗浄工程と、
前記洗浄室の内部にドライガスを供給する乾燥工程と、
を有し、
前記洗浄工程を実施しない期間内に前記乾燥工程を実施すること
を特徴とする洗浄装置の保守方法。
【請求項８】
請求項７に記載の洗浄装置の保守方法において、
前記乾燥工程では、
露点温度が−１５０℃以上−３５℃以下の範囲内のドライガスを前記洗浄室に供給すること
を特徴とする洗浄装置の保守方法。
【請求項９】
請求項７または請求項８に記載の洗浄装置の保守方法において、
前記乾燥工程では、
相対湿度が０％以上１％以下の範囲内のドライガスを前記洗浄室に供給すること
を特徴とする洗浄装置の保守方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、III 族窒化物半導体製造装置の洗浄装置および洗浄装置の保守方法に関する。さらに詳細には、フィルターの長寿命化を図ったIII 族窒化物半導体製造装置の洗浄装置および洗浄装置の保守方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
III 族窒化物半導体を有する素子を製造する方法として、気相エピタキシー法や、分子線エピタキシー法、液相エピタキシー法が用いられることがある。有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）やハイドライド気相成長法（ＨＶＰＥ法）等の気相エピタキシー法では、チャンバーの内部で成長基板に原料ガスを吹き付けて半導体層の積層を行う。その場合に、チャンバーの内壁や、ガス管等、半導体製造装置の内部に、ＧａＮ等のIII 族窒化物半導体が堆積した被膜が形成されることがある。このような汚れにより、部品の機械的精度や化学的性質が損なわれるおそれがある。そのため、半導体の品質を確保する上で、この半導体の堆積物である被膜を除去することが好ましい。
【０００３】
例えば、特許文献１には、塩素系ガスを主成分とする洗浄ガスを用いることにより、III 族窒化物半導体から成る被膜を除去する洗浄方法が開示されている。１０００℃以下のの高温下で洗浄ガスを洗浄室に供給することにより、ＧａＮ等の被膜を装置の部品等から除去することとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３３２２０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ＧａＮと塩素系ガスとが反応すると、塩化ガリウム（ＧａＣｌ3 ）が生成される。生成されたＧａＣｌ3 については、洗浄室の下流側に位置するフィルターを用いて除去するという処理が実施される。このフィルターは、比較的早い時期に目詰まりを起こす。例えば、ＭＯＣＶＤ炉のサセプター等については、１日あたり複数回洗浄を行うからである。そのため、洗浄装置のフィルターの交換を頻繁に行う必要が生じる。つまり、洗浄装置のメンテナンスの間隔は短い。その結果、ＭＯＣＶＤ炉における半導体の生産性も低下する場合がある。
【０００６】
本発明者らは、フィルターの目詰まりの原因となるＧａＣｌ3 には、水分を吸収したために粘性が高くなったＧａＣｌ3 と、水分をあまり吸収していないため粘性が低いままのＧａＣｌ3 と、の２種類があることを発見した。洗浄に際して生成されるＧａＣｌ3 は、潮解性を有するものである。そのため、ＧａＣｌ3 は、洗浄装置の内部に含まれている微量の水分を吸収する。水分を吸収したＧａＣｌ3 は、粘性の高い粒子となる。また、水分をそれほど吸収していないＧａＣｌ3 の粒子に比べて、粒径がやや大きい。本発明者らは、この粘性の高いＧａＣｌ3 粒子により、フィルターにおける早期の目詰まりが引き起こされることを発見した。
【０００７】
本発明は、本発明者らにより発見された新規な技術的課題を解決するためになされたものである。その課題は、フィルターの長寿命化を図ったIII 族窒化物半導体製造装置の洗浄装置および洗浄装置の保守方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の態様における洗浄装置は、III 族窒化物半導体製造装置の少なくとも一部の部品を洗浄する。この洗浄装置は、少なくとも一部の部品を洗浄するための洗浄室と、洗浄室の内部にガスを供給するガス供給部と、を有する。そして、ガス供給部は、少なくとも一部の部品の洗浄を実施する洗浄期間内に、洗浄室の内部に洗浄ガスを供給し、少なくとも一部の部品の洗浄を実施しない非洗浄期間内に、洗浄室の内部にドライガスを供給する。
【０００９】
この洗浄装置は、部品の洗浄を実施しない期間に、洗浄室の内部をドライガスによるパージを行う。そのため、部品の洗浄が終了して、洗浄装置の温度が加熱温度から室温に下がった後でも、水蒸気が洗浄装置の内部に混入しにくい。そのため、フィルターに捕獲されているＧａＣｌ3 粒子が水分を吸収しにくい。よって、フィルターが目詰まりしにくい。しがたって、フィルターの交換の頻度を低くすることができる。
【００１０】
第２の態様における洗浄装置では、さらに、ガス供給部は、非洗浄期間内に、露点温度が−１５０℃以上−３５℃以下の範囲内のドライガスを洗浄室に供給する。
【００１１】
第３の態様における洗浄装置では、さらに、ガス供給部は、非洗浄期間内に、相対湿度が０％以上１％以下の範囲内のドライガスを洗浄室に供給する。
【００１２】
第４の態様における洗浄装置では、さらに、ガス供給部は、非洗浄期間内に、ドライガスとしてＮ2 ガスを洗浄室に供給する。
【００１３】
第５の態様における洗浄装置では、さらに、ガス供給部は、非洗浄期間内に、洗浄室にドライガスを０．１ｓｌｍ以上１０ｓｌｍ以下の範囲内で供給する。
【００１４】
第６の態様における洗浄装置は、さらに、洗浄室よりガスの流れの下流側の位置に位置するとともに洗浄室から排出される排出ガスを濾過するフィルター部を有する。フィルター部は、目開きが３００μｍ以上５００μｍ以下の範囲内である第１のフィルターと、目開きが２μｍ以上１００μｍ以下の範囲内である第２のフィルターと、を有する。そして、第２のフィルターは、第１のフィルターよりガスの流れの下流側の位置に配置されている。
【００１５】
第７の態様における洗浄装置の保守方法は、III 族窒化物半導体製造装置の少なくとも一部の部品を洗浄室の内部で洗浄する洗浄装置を洗浄する方法である。この洗浄装置の保守方法は、洗浄室の内部に洗浄ガスを供給する洗浄工程と、洗浄室の内部にドライガスを供給する乾燥工程と、を有する。そして、この洗浄方法では、洗浄工程を実施しない期間内に乾燥工程を実施する。
【００１６】
第８の態様における洗浄装置の保守方法は、乾燥工程では、露点温度が−１５０℃以上−３５℃以下の範囲内のドライガスを洗浄室に供給する。
【００１７】
第９の態様における洗浄装置の保守方法は、乾燥工程では、相対湿度が０％以上１％以下の範囲内のドライガスを洗浄室に供給する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明では、フィルターの長寿命化を図ったIII 族窒化物半導体製造装置の洗浄装置および洗浄装置の保守方法が提供されている。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施形態の洗浄装置の概略構成を示す図である。
【図２】本実施形態の洗浄装置の洗浄工程および乾燥工程の実施期間を模式的に示す図である。
【図３】本実施形態の洗浄装置が洗浄する半導体製造装置（ＭＯＣＶＤ炉）の概略構成図である。
【図４】フィルターの寿命について行った実験結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、具体的な実施形態について、III 族窒化物半導体製造装置の洗浄装置および洗浄装置の保守方法を例に挙げて図を参照しつつ説明する。しかし、これらの実施形態に限定されるものではない。
【００２１】
１．洗浄装置
図１に本実施形態の洗浄装置１００の概略構成を示す。洗浄装置１００は、後述するサセプターＳ１を洗浄するためのものである。洗浄装置１００は、ガス供給部１１０と、マスフローコントローラー１２１、１２２、１２３と、洗浄室１３０と、フィルター部１５０と、ロータリーポンプ１７０と、除害装置１８０と、を有している。
【００２２】
ガス供給部１１０は、洗浄室１３０の内部にガスを供給するためのものである。マスフローコントローラー１２１、１２２、１２３は、それぞれ、Ｈ2 ガスもしくはＨＣｌガスもしくはＮ2 ガスの供給量を制御するためのものである。洗浄室１３０は、サセプターＳ１を洗浄するための反応室である。フィルター部１５０は、洗浄室１３０で発生したＧａＣｌ3 を除去するためのものである。ロータリーポンプ１７０は、洗浄室１３０の内部を真空引きするためのものである。除害装置１８０は、洗浄室１３０の下流に位置するとともに、洗浄に用いられたガスからＨＣｌガスを除去するためのものである。
【００２３】
１−１．ガス供給部
１−１−１．洗浄ガス供給部
ガス供給部１１０は、第１のガス供給部１１１と、第２のガス供給部１１２と、第３のガス供給部１１３と、を有している。第１のガス供給部１１１は、洗浄室１３０にＨ2 ガスを供給するためのものである。第２のガス供給部１１２は、洗浄室１３０にＨＣｌガスを供給するためのものである。ここで、Ｈ2 ガスおよびＨＣｌガスは、サセプターＳ１を洗浄するための洗浄ガスである。このように、第１のガス供給部１１１および第２のガス供給部１１２は、洗浄ガスを供給する洗浄ガス供給部である。第１のガス供給部１１１および第２のガス供給部１１２は、後述するように、洗浄工程において洗浄ガスを洗浄室１３０に供給する。
【００２４】
１−１−２．ドライガス供給部
第３のガス供給部１１３は、洗浄室１３０にＮ2 ガスを供給するためのものである。第３のガス供給部１１３が供給するＮ2 ガスは、洗浄装置１００の洗浄室１３０の内部を乾燥させるために流すドライガスである。したがって、第３のガス供給部１１３は、洗浄室１３０の内部にドライガスを供給するためのドライガス供給部である。第３のガス供給部１１３は、後述するように、乾燥工程においてドライガスを洗浄室１３０に供給する。
【００２５】
１−２．フィルター部
図１に示すように、フィルター部１５０は、洗浄室１３０よりガスの流れの下流側の位置に配置されている。この配置は、洗浄室１３０で発生したＧａＣｌ3 を除去するためである。つまり、フィルター部１５０は、洗浄室１３０から排出される排出ガスを捕獲する。フィルター部１５０は、２段階構成になっている。すなわちフィルター部１５０は、第１のフィルター１５１と、第２のフィルター１５２と、を有している。図１に示すように、第２のフィルター１５２は、第１のフィルター１５１よりもガスの流れの下流側の位置に配置されている。
【００２６】
１−２−１．第１のフィルター
第１のフィルター１５１は、粘性の高い比較的粒径の大きいＧａＣｌ3 粒子を除去するためのものである。大きいＧａＣｌ3 粒子は、水分を多く含んでいる。そのため大きいＧａＣｌ3 粒子では、粘性が高く、粒径が大きい。第１のフィルター１５１における目開き（開口幅）は、３００μｍ以上５００μｍ以下の範囲内である。
【００２７】
ここで、粘性が高く大きいＧａＣｌ3 粒子の粘度は、０．５Ｐａ・ｓ以上１０Ｐａ・ｓ以下の範囲内である。水分を含んで０．５Ｐａ・ｓ以上１０Ｐａ・ｓ以下の範囲内の粘度となった塩化ガリウム（ＧａＣｌ3 ）を９５％以上捕獲するには、フィルターの目開きは、５００μｍ以下である必要がある。
【００２８】
１−２−２．第２のフィルター
第２のフィルター１５２は、粘性の低い比較的粒径の小さいＧａＣｌ3 粒子を除去するためのものである。小さいＧａＣｌ3 粒子は、水分をそれほど多く含んでいない。そのため小さいＧａＣｌ3 粒子では、大きいＧａＣｌ3 粒子に比べて、粘性が低く、粒径が小さい。第２のフィルター１５２における目開き（開口幅）は、２μｍ以上１００μｍ以下の範囲内である。粘性が高く大きいＧａＣｌ3 粒子については、第１のフィルター１５１で除去済みである。そのため、粘性が高く大きいＧａＣｌ3 粒子は、第２のフィルター１５２の箇所に突入することはほとんどない。したがって、第２のフィルター１５２は、粘性が低く小さいＧａＣｌ3 粒子を捕獲することとなる。
【００２９】
これらの第１のフィルター１５１および第２のフィルター１５２の材質として、ポリエステル、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリプロピレン、ナイロン、セルロース、ＰＴＦＥ、グラスウール、アクリルウール等、種々の材質を用いることができる。そして、第１のフィルター１５１の材質と、第２のフィルター１５２の材質とは、互いに異なっていてもよい。もちろん、これらの材質として同じものを用いてもよい。
【００３０】
２．洗浄装置の使用方法
図２を用いて、洗浄装置１００の使用方法について説明する。図２に示すように、洗浄装置１００は、洗浄工程と、乾燥工程と、を繰り返し実施する。ここで、乾燥工程は、洗浄装置１００の内部を乾燥状態に保持することにより、洗浄装置１００を保守するための工程である。このように、本実施形態の特徴点は、サセプターＳ１の洗浄を行わない期間に乾燥工程を実施することである。
【００３１】
２−１．洗浄工程
ここで、洗浄工程とは、サセプターＳ１を洗浄する工程である。洗浄工程については、ＭＯＣＶＤ炉１０での半導体の製造後、ＭＯＣＶＤ炉１０からサセプターＳ１を取り出した後に実施する。図２に、洗浄工程を実施する期間を洗浄期間Ｔ１を示す。洗浄工程では、後述するように、洗浄室１３０の内部に洗浄ガスを供給する。なお、洗浄工程は、サセプターＳ１を洗浄室１３０に配置する工程と、サセプターＳ１を洗浄室１３０から取り出す工程と、を含む。これらの工程の間には、洗浄室１３０への洗浄ガスの供給を停止する。つまり、洗浄期間Ｔ１の期間内であっても、ＨＣｌガスとＨ2 ガスとの混合ガスである洗浄ガスを供給しない時間がある。
【００３２】
２−２．乾燥工程
乾燥工程とは、洗浄装置１００の洗浄室１３０の内部を乾燥状態に保持する保守工程である。そのため、洗浄工程を実施しない期間内に乾燥工程を実施する。図２に、乾燥工程を実施する非洗浄期間Ｔ２を示す。乾燥工程では、後述するように、洗浄室１３０の内部にドライガスであるＮ2 ガスを供給する。
【００３３】
このように本実施形態の洗浄装置１００の使用に際して、サセプターＳ１の洗浄を実施する洗浄期間Ｔ１と、サセプターＳ１の洗浄を実施しない場合に洗浄装置１００を乾燥させる非洗浄期間Ｔ２とを、交互に実施する。
【００３４】
３．洗浄方法
３−１．III 族窒化物半導体製造装置（洗浄対象）
本実施形態の洗浄装置１００は、図３に示すＭＯＣＶＤ炉１０の少なくとも一部の部品を洗浄するためのものである。ＭＯＣＶＤ炉１０は、成長基板の上にIII 族窒化物半導体を成長させるためのIII 族窒化物半導体製造装置である。図３では、各種ガスの供給口および排気口等については、簡略化して描いてある。このＭＯＣＶＤ炉１０は、半導体発光素子を製造するためのものである。ＭＯＣＶＤ炉１０は、チャンバー１１と、サセプターＳ１と、その他の各部と、を有している。チャンバー１１は、成長基板上に原料ガスを供給して半導体の積層を行うための炉本体である。サセプターＳ１は、半導体層の形成にあたって成長基板を含むウエハを保持するためのものである。
【００３５】
ＭＯＣＶＤ炉１０の内部では、成長基板の上に半導体層が積層されることとなる。しかし、ＭＯＣＶＤ炉１０を継続して使用することにより、チャンバー１１の内壁や、サセプターＳ１の表面に、III 族窒化物半導体の堆積した被膜が形成される。この被膜等の汚れが、製造する半導体の品質に悪影響を与えるおそれがある。特に、サセプターＳ１に被膜が形成されると、成長基板に成長させる半導体層の結晶性に影響が出る。そのため、サセプターＳ１を頻繁に洗浄することが好ましい。
【００３６】
３−２．洗浄工程
次に、本実施形態の洗浄装置１００について実施する洗浄方法について説明する。まず、洗浄室１３０の内部に、洗浄の対象であるサセプターＳ１を配置する。次に、第１のガス供給部１１１からＨ2 ガスを洗浄室１３０の内部に供給するとともに、第２のガス供給部１１２からＨＣｌガス（塩化水素ガス）を洗浄室１３０の内部に供給する。つまり、洗浄室１３０の内部に少なくとも塩素系の洗浄ガスを供給する。
【００３７】
そして、これらの洗浄ガスの供給を継続しつつ、洗浄室１３０の内部の温度を１０００℃以上まで上昇させる。そのときの炉内雰囲気温度およびサセプターＳ１の温度を１０５０℃以上１１５０℃以下とするとよい。この条件下で、１０分から３０分程度保持することにより、サセプターＳ１の表面に付着しているＧａＮの被膜を除去する。このとき、ＧａＮと塩素系ガスとが反応することにより、ＧａＣｌ3 が生成される。また、ＧａＮとＨ2 ガスとが反応することにより、ＧａＨ3 が生成される。また、ＡｌＧａＮやＩｎＧａＮのように、ＡｌやＩｎを含む被膜についても同様に除去される。そして、ＧａＣｌ3 を含む排出ガスを洗浄室１３０から排出する。
【００３８】
次に、ＧａＣｌ3 を含む排出ガスから第１のフィルター１５１および第２のフィルター１５２によりＧａＣｌ3 を捕獲する。前述したように、粘性が高く大きいＧａＣｌ3 粒子を第１のフィルター１５１が捕獲した後に、粘性が低く小さいＧａＣｌ3 粒子を第２のフィルター１５２が捕獲する。このように、洗浄装置１００では、第１のフィルター１５１が、粘性が高く大きいＧａＣｌ3 粒子を除去した後に、第２のフィルター１５２が、粘性が低く小さいＧａＣｌ3 粒子を除去する。
【００３９】
４．乾燥方法（乾燥工程）
次に、洗浄装置１００の乾燥工程について説明する。乾燥工程は、前述したように、洗浄装置１００で洗浄を実施しない期間内に、洗浄装置１００の内部を乾燥状態に保持する保守工程である。乾燥工程では、第３のガス供給部１１３がＮ2 ガスを洗浄室１３０に供給し続ける。Ｎ2 ガスは、洗浄室１３０の内部を乾燥させるドライガスである。後述するように、Ｎ2 ガスには、水分（水蒸気）はほとんど含まれていない。
【００４０】
４−１．ドライガス
４−１−１．第１の条件
乾燥工程では、露点温度が−１５０℃以上−３５℃以下の範囲内のＮ2 ガスを洗浄室１３０に供給する。
【００４１】
４−１−２．第２の条件
または、相対湿度が０％以上１％以下の範囲内のＮ2 ガスを洗浄室１３０に供給する。大気の温度が２５℃であって相対湿度が１％の場合には、露点温度は−３４．９５℃である。これらの第１の条件および第２の条件のいずれであってもよい。実際には、これらの第１の条件および第２の条件には、ほとんど差異はない。
【００４２】
４−２．ガスの供給
このように、露点温度が十分に低いガスを洗浄室１３０の内部に供給しているため、洗浄室１３０の内部には水分がほとんどない。ここで、Ｎ2 ガスの流量は、１ｓｌｍ程度である。Ｎ2 ガスの流量は、例えば、０．１ｓｌｍ以上１０ｓｌｍ以下の範囲内であるとよい。もちろん、これ以外の流量であってもよい。また、Ｎ2 ガスの温度は、室温程度である。つまり、５℃以上３５℃以下の範囲内である。もちろん、この温度範囲に限らない。洗浄室１３０の内圧は、１気圧以上であるとよい。洗浄室１３０の内圧が負圧になると、外部から大気が洗浄室１３０に入り込むおそれがあるからである。そのため、例えば、洗浄室１３０の内圧を１気圧以上１．５気圧以下の範囲内にするとよい。
【００４３】
４−３．乾燥工程の効果
４−３−１．従来の洗浄装置
洗浄工程では、洗浄装置の洗浄室の内部温度を１０００℃程度にする。洗浄装置を使用しない場合には、洗浄室の内部温度は室温程度まで低下する。この内部温度の低下のため、洗浄室の内部の圧力は、負圧となる。これにより、洗浄装置の内部に外気が入り込む。それとともに、洗浄室の内部に水蒸気が入り込む。この水蒸気と洗浄室の内部を浮遊しているＧａＣｌ3 が結合して、比較的大きい粒子に成長しやすい。また、フィルターに捕獲されているＧａＣｌ3 と水蒸気とが結合して、フィルターに目詰まりを生じさせるおそれがある。
【００４４】
４−３−２．本実施形態の洗浄装置
本実施形態では、この水蒸気が洗浄室１３０の内部に入り込むのを防止する。そのため、洗浄室１３０の内部で浮遊しているＧａＣｌ3 と水蒸気とが結合する可能性は非常に低い。また、フィルターに既に捕獲されているＧａＣｌ3 が水分を吸って粘性のある粒子に変化することを抑制することができる。そのため、フィルターの長寿命化を図ることができる。
【００４５】
このため、洗浄装置１００を分解して、フィルターを交換する頻度が減少する。したがって、洗浄装置１００のフィルターの交換のために、ＭＯＣＶＤ炉１０での半導体の生産を一時的に停止させることはほとんどない。つまり、より計画的な半導体の生産を実施することが可能である。
【００４６】
５．実験
５−１．フィルターの構成
本実験では、外径２００ｍｍの市販の円筒形状のフィルターを用いた。この円筒形状のフィルターは、その円筒内部に、第２のフィルター１５２の目開きに相当するフィルターを有している。この円筒形状のフィルターの外径の周囲に、厚さ１０ｍｍの不織布を巻きつけた。この不織布が、第１のフィルター１５１に相当する。そして、上流側のフィルター（第１のフィルター１５１）と下流側のフィルター（第２のフィルター１５２）との間の隙間は、１０ｍｍであった。
【００４７】
５−２．実験結果
図４は、フィルターの寿命を示すグラフである。図４の横軸は、ガスの流量を積算したガス積算流量（Ｌ）である。図４の縦軸は、フィルター内の圧力（ｋＰａ）である。フィルターに目詰まりが生じると、このフィルター内の圧力が急上昇する。ここで、閾値Ｋ１は、目詰まりが生じたことを示す閾値である。フィルター内の圧力が閾値Ｋ１以上になることは、フィルターの寿命が到来したことを意味する。
【００４８】
（実施例１）
図４中の線Ｌ１は、実施例に係るフィルターの寿命を示すものである。線Ｌ１は、洗浄期間Ｔ１に洗浄工程を実施するとともに、非洗浄期間Ｔ２に乾燥工程を実施した場合を示す。なお、上流側のフィルター（第１のフィルター１５１）として、目開き５００μｍのポリエステルのフィルターを用いるとともに、下流側のフィルター（第２のフィルター１５２）として、目開き２μｍのポリエステルのフィルターを用いた。図４に示すように、この場合には、ガス積算流量が４７５００Ｌ程度で、フィルターに目詰まりが生じた。このガス積算流量は、後述する線Ｌ２、線Ｌ３の場合に比べて非常に大きい。
【００４９】
（比較例１）
線Ｌ２は、洗浄期間Ｔ１に洗浄工程を実施するが、非洗浄期間Ｔ２に乾燥工程を実施しなかった場合のフィルターの寿命を示す。なお、上流側のフィルター（第１のフィルター１５１）として、目開き５００μｍのポリエステルのフィルターを用いるとともに、下流側のフィルター（第２のフィルター１５２）として、目開き２μｍのポリエステルのフィルターを用いた。図４に示すように、この場合には、ガス積算流量が５５００Ｌ程度で、フィルターに目詰まりが生じた。乾燥工程を実施しないために、洗浄室１３０の内部に水蒸気が入り込んだためと考えられる。
【００５０】
（比較例２）
線Ｌ３は、洗浄期間Ｔ１に洗浄工程を実施するが、非洗浄期間Ｔ２に乾燥工程を実施しなかった場合のフィルターの寿命を示す。なお、線Ｌ１および線Ｌ２の場合のように２段階のフィルターを用いず、目開き２μｍのポリエステルのフィルターを用いた。図４に示すように、この場合には、ガス積算流量が９５０Ｌ程度で、フィルターに目詰まりが生じた。乾燥工程を実施しないために、洗浄室１３０の内部に水蒸気が入り込んだためと考えられる。また、２段階のフィルターを用いなかったため、大きいＧａＣｌ3 粒子が、目詰まりの原因になっていると考えられる。
【００５１】
このように、線Ｌ１の場合には、線Ｌ２の場合に比べて、フィルターの寿命が９倍程度長い。また、線Ｌ１の場合には、線Ｌ３の場合に比べて、フィルターの寿命が５０倍程度長い。このように、非洗浄期間Ｔ２に乾燥工程を実施することで、非洗浄期間Ｔ２の間に洗浄室１３０の内部で洗浄後に残留しているＧａＣｌ3 と水分とが結合した粒子が生成されにくい。また、非洗浄期間Ｔ２の間に洗浄室１３０の内部で水分がほとんど存在しない。そのため、洗浄期間Ｔ１にサセプターＳ１を洗浄することにより発生するＧａＣｌ3 と、水分とが結合するおそれがほとんどない。したがって、フィルターの長寿命化を図ることができた。
【００５２】
６．変形例
６−１．ドライガスの種類
本実施形態では、非洗浄期間Ｔ２の間に洗浄室１３０に流すドライガスをＮ2 ガスとした。しかし、これ以外のガスを用いてもよい。例えば、ネオンガス、アルゴンガス等の希ガスを用いてもよい。もしくは、その他の不活性ガス等を用いることができる。洗浄室１３０の内壁等と反応しにくいガスであれば、その他のガスを用いてもよい。水蒸気が混入していないものであれば、その他のガスであってもよい。ただし、Ｎ2 ガスは、安価であるとともに反応性も高くない。そのため、Ｎ2 ガスは、乾燥工程に用いるのに適している。
【００５３】
６−２．洗浄ガスの種類
本実施形態では、ＨＣｌガスとＨ2 ガスとの混合ガスを洗浄ガスとして用いることとした。しかし、ＨＣｌガスもしくはＣｌ2 ガス等の塩素系ガスを単独で使用してもよい。また、Ｎ2 ガスにこれらの塩素系ガスを混合させた混合ガスを用いてもよい。
【００５４】
６−３．洗浄ガス供給部およびドライガス供給部
本実施形態では、第１のガス供給部１１１および第２のガス供給部１１２を洗浄ガス供給部とするとともに、第３のガス供給部１１３をドライガス供給部とした。しかし、ドライガスを供給する際に、洗浄ガスを一部混合させてもよい場合が有る。つまり、洗浄ガス供給部とドライガス供給部とは、必ずしも別の構成ではなく、一方が他方を兼ねていてもよい。
【００５５】
６−４．半導体素子
本実施形態のＭＯＣＶＤ炉１０は、半導体発光素子を製造するために用いるものであるとした。しかし、もちろん、その他の素子を製造するために用いることができる。なお、ここでいう半導体素子は、III 族窒化物系の半導体を有するものであれば、他の素子であってもよい。例えば、パワー素子やＨＥＭＴ素子等であっても、もちろん構わない。
【００５６】
６−５．洗浄する部品
本実施形態では、サセプターＳ１を洗浄することとした。しかし、ＭＯＣＶＤ炉１０のそれ以外の部品を洗浄することとしてももちろん構わない。例えば、炉本体を洗浄することもできる。また、本実施形態では、ＭＯＣＶＤ炉１０の少なくとも一部の部品を洗浄することとしたが、その他の気相エピタキシー法、例えば、ＨＶＰＥ炉の部品等を洗浄することとしてもよい。なお、これらの洗浄する部品として、ＳｉＣを材質とするものや、ＳｉＣをコーティングしたものに対して特に有効である。ＧａＮ等の半導体がその部品の表面に堆積しやすいからである。
【００５７】
６−６．組み合わせ
上記の変形例を自由に組み合わせてもよい。
【００５８】
７．本実施形態のまとめ
以上詳細に説明したように、本実施形態の洗浄装置１００は、洗浄期間Ｔ１の間に洗浄工程を実施し、非洗浄期間Ｔ２の間に乾燥工程を実施する。そのため、洗浄工程および乾燥工程にわたって、洗浄装置１００の洗浄室１３０の内部に水蒸気が混入しにくい。よって、ＧａＣｌ3 粒子と水分とが結合した粒子が生成されにくい。そのため、フィルター部１５０の長寿命化を図ることができる。これにより、メンテナンスサイクルの長いIII 族窒化物半導体製造装置の洗浄装置とその保守方法が実現されている。
【符号の説明】
【００５９】
１０…ＭＯＣＶＤ炉
Ｓ１…サセプター
１００…洗浄装置
１１０…ガス供給部
１１１…第１のガス供給部
１１２…第２のガス供給部
１１３…第３のガス供給部
１２１、１２２、１２３…マスフローコントローラー
１３０…洗浄室
１５０…フィルター部
１５１…第１のフィルター
１５２…第２のフィルター
１７０…ロータリーポンプ
１８０…除害装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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