(57)【要約】【課題】  本発明は、圧力調整弁の自動制御をチャンバー内の圧力から行えるようにした新規な気相成長装置における排気部（バルブの圧力調整弁付近）のクリーニング方法を提供するものである。【解決手段】  本発明の気相成長装置における、バルブ１０５の圧力調整弁付近に付着した反応副生物１１０のクリーニング制御は、反応副生物１１０の量の変化による、圧力調整弁の角度で決定し、その圧力調整弁の角度が成膜前と略等しくなった時、クリーニング完了とすることを特徴する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバー内に、支持台上に載置されたウェハが収容され、前記ウェハ上に成膜するためのガスを供給する第一の流路及びガスを排気する第二の流路が接続され、前記第二の流路にはガスの排気を制御する圧力調整弁を有するバルブが取り付けられ、前記チャンバー内をクリーニングするためのガスを供給ためのガスを供給する第三のガス流路が接続された気相成長装置を用い、
前記第一の流路からガスを供給して前記ウェハ上に成膜を行った後、前記チャンバー内の残留ガスを、前記圧力調整弁を有するバルブを開放して排気する第一の工程と、
前記第一の工程後に、前記チャンバー内に付着した反応副生物をクリーニングする第二の工程と、
前記第二の工程後に、前記バルブの圧力調整弁付近に付着した反応副生物をクリーニングする第三の工程とを備え、
前記バルブの圧力調整弁付近に付着した反応副生物のクリーニング制御は、反応副生物の量の変化による、前記圧力調整弁の角度で決定し、その圧力調整弁の角度が成膜前と略等しくなった時、クーリング完了とすることを特徴とする気相成長装置における排気部のクリーニング方法
【請求項２】
前記圧力調整弁は、バタフライバルブであることを特徴とする前記請求項１記載の気相成長装置おける排気部のクリーニング方法。
【請求項３】
前記ウェハ上に成膜する材料は、単結晶シリコン膜、ポリシリコン膜、酸化シリコン膜または窒化シリコン膜であることを特徴とする前記請求項１記載の気相成長装置における排気部のクリーニング方法。
【請求項４】
前記クリーニング用のガスは、フッ素系のガスを用いることを特徴とする前記請求項１記載の気相成長装置おける排気部のクリーニング方法。
【請求項５】
前記フッ素系のガスは、ＣｌＦ３ガスであることを特徴とする前記請求項１記載の気相成長装置おける排気部のクリーニング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェハ上に半導体層或いは絶縁膜を気相成長により形成した後、チャンバーの排気部特に圧力調整弁付近のクリーニング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ウェハに成膜する製造装置として、気相成長装置（ＣＶＤ：Chemical Vapor Depositionで、この中にＶＰＥ：Vapor phase epitaxial growthを含む）が一般的で、例えば特開平９−１７７３４号公報（特許文献１）に示すように、Ｓｉの成膜では、ガスとしてシラン（ＳｉＨ４）と水素（Ｈ２）が用いられている。
なお、ここで、基板上には、基板の結晶性に依存し、ポリＳｉ膜或いは単結晶Ｓｉ膜が成膜される。
【０００３】
具体的な例としては、図３に示す通りで、図示していないが支持台上に載置された半導体ウェハがチャンバー３０１内に収納される。収納された半導体ウェハは、ヒータ（図示していない）により、成膜に必要な温度に加熱される。
チャンバー３０１には、ＳｉＨ４ガス及びＨ２ガス（プロセスガス）を供給するガス流路３０２（第１の流路）が連結され、ガス流路の他方はそれぞれガスシリンダ（図示せず）に接続されている。
【０００４】
チャンバー３０１内に、プロセスガスである、ＳｉＨ４ガス、Ｈ２ガスが供給され、半導体ウェハ上に、単結晶Ｓｉ膜が成膜される。この成膜は、何回か繰り返して行う場合が多い。例えば特開２０００−２８２２４１号公報に示す如く、ＳｉＨ４ガスに硼素、アルミニウム、ガリウム及び燐などを含むようにすると、Ｐ型、Ｎ型の半導体単結晶層を形成可能である。更に、特開２００４−２８１６７３号公報（特許文献２）の如く、ＳｉＨ４ガスと、Ｏ２ガスを供給するようにすれば、ＳｉＯ２膜が、ＳｉＮ４ガスとＨＮ３ガスなどを供給するようにすれば、Ｓｉ３Ｎ４膜が成膜できる。
【０００５】
また、チャンバー３０１には、ＣｌＦ３ガス（ＳｉＯ２膜、Ｓｉ３Ｎ４膜の場合ＣＦ４やＣ２Ｆ６などのガスを用いる）を供給するガス流路３０３（第３の流路）が接続されている。
【０００６】
成膜（単結晶Ｓｉ膜）が終了後、チャンバー３０３内をクリーニングする際、プロセスガスを制御するバルブ（図示せず）を閉じ、チャンバー３０３内ＣｌＦ３ガスが供給される。
なお、上記ウェハ上への成膜、チャンバー内のクリーニングにおいて、ガスの排気は、ガス排気用のガス流路３０４（第２の流路）の接続されている真空ポンプ３０６より、バキュームされる。その時、当然バルブ３０５は開放されている。
【０００７】
ところで、上述した図３の気相成長装置において、成膜時に用いるＳｉＨ４ガスと、クリーニング時に用いるＣｌＦ３ガスとの混合を、危険性などから絶対に避ける必要がある。
このため、特に成膜時に用いるＳｉＨ４ガス（プロセスガス）を流す流路３０２に接続されているバルブ（図示せず）を、クリーニング時に完全に閉めるようにしている。また、成膜が完了後、Ｎ２などで、チャンバー３０１内をパージし、排出用のガス流路３０４に接続されているバルブ３０５を開き、真空ポンプ３０６でバキュームし、ＳｉＨ４ガスを完全に排気するようにしている。
【０００８】
ところが、従来の方法において、排出用のガス流路３０４に接続されている圧力調整弁を有するバルブ３０５の内側（バルブを制御する圧力調整弁付近）に反応副生物が付着し、弁の閉開の妨げになっていた（図２ａ参照）。
この圧力調整弁の閉開の妨げをなくすために、図３に示す如く、圧力調整弁付近の付着を監視し、バルブ３０５手前で新規なクリーニングガスを、ガス流路３０７（第４のガス流路）から供給することが試みられている。
【０００９】
このように新たなクリーニングガスが供給されれば、バルブの圧力調整弁は平常状態に戻り、ガスの排気はスムーズになる。
しかしながら、バルブ３０５付近（圧力調整弁付近）を常時監視しなければならない、また、クリーニングガスを流しても、そのガスによってどの程度圧力調整弁付近の反応副生物が無くなっているかを常時監視する必要があった。
【００１０】
この常時監視をなくする為に、例えば特開２００１−８１５４５号公報（特許文献３）のように、反応副生物から発生するガスの量を自動的に監視して、圧力調整弁の閉開を制御するという方法がある。この特許文献３に記載された方法を、順追って説明すると、１）クリーニング除去対象となる不要な膜が無くなる→２）分解反応によって発生するガスが少なくなる→３）その分、自動圧力調整弁の開度が小さくなるということである。
即ち、上記特許文献３は、圧力調整弁の一次側に存在する反応炉の中のクリーニングによる開度変動を考えたものである。
しかしながら、この特許文献３に記載された方法では、充分に圧力調整弁のクリーニングを行えず、また、常時弁の角度を監視しなければならないという問題があった。
【００１１】
【特許文献１】特開平９−１７７３４号公報
【特許文献２】特開２００４−２８１６７３号公報
【特許文献３】特開２００１−８１５４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述したように、従来の気相成長装置において、排気を制御するバルブ付近（圧力調整弁のクリーニング）の改良する余地が存在していた。
本発明は、上記した点に対処してなされ、圧力調整弁の自動制御をチャンバー内の圧力から行えるようにした新規な気相成長装置における排気部（バルブの圧力調整弁付近）のクリーニング方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の気相成長装置における排気部のクリーニング方法は、チャンバー内に、支持台上に載置されたウェハが収容され、このウェハ上に成膜するためのガスを供給する第一の流路及びガスを排気する第二の流路が接続され、この第二の流路にはガスの排気を制御する圧力調整弁を有するバルブが取り付けられ、上述したチャンバー内をクリーニングするためのガスを供給ためのガスを供給する第三のガス流路が接続された気相成長装置を用い、
第一の流路からガスを供給してウェハ上に成膜を行った後、チャンバー内の残留ガスを、圧力調整弁を有するバルブを開放して排気する第一の工程と、
第一の工程後に、チャンバー内に付着した反応副生物をクリーニングする第二の工程と、
第二の工程後に、バルブの圧力調整弁付近に付着した反応副生物をクリーニングする第三の工程とを備え、
バルブの圧力調整弁付近に付着した反応副生物のクリーニング制御は、反応副生物の量の変化による、圧力調整弁の角度で決定し、その圧力調整弁の角度が成膜前と略等しくなった時、クーリング完了とすることを特徴する。
【００１４】
なお、本発明で用いる圧力調整弁は、バタフライバルブであることが望ましい。また、ウェハ上に成膜する材料は、単結晶シリコン膜、ポリシリコン膜、酸化シリコン膜または窒化シリコン膜である場合が多い。
また、本発明において、クリーニング用のガスは、フッ素系のガスを用いることが望ましく、その一例として、ＣｌＦ３ガスが挙げられる。
【００１５】
即ち、本発明の考え方は、分解反応により発生するガス量は考慮しておらず、単に、圧力調整弁の周辺の反応副生物が除去されるため、圧力調整弁の開度が変化する（正常な開度に戻る）というという考えのものである。
上記したように、圧力調整弁はバタフライバルブが望ましく、また、調整弁の制御はステッピングモーターにより行えばよく、その位置により開度を認識することが可能である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、新規な気相成長装置の排気部（バルブの圧力調整弁付近）のクリーニング方法であって、排気部の圧力調整弁の自動制御をチャンバー内の圧力から行えるようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
この実施形態では、上述した従来例と同様、支持台上に載置された半導体ウェハ（図示せず）がチャンバー１０１内に収納される。収納された半導体ウェハは、ヒータ（図示せず）により、成膜に必要な温度に加熱される。
【００１９】
チャンバー１０１には、ＳｉＨ４ガス及びＨ２ガスを供給するガス流路１０２（第１の流路）が連結され、ガス流路の他方はそれぞれガスシリンダ（図図せず）に接続されている。その流路１０２の途中には、ガスを開閉するバルブ（図示せず）が接続されている。即ちバルブは、Ｈ２ガス制御用、ＳｉＨ４ガス制御用として、直列に設けられているケースが多い。この個々のバルブ間には、プレッシャースイッチ（図示せず）が接続され、そのプレッシャーの他端は制御装置などに接続されている。
【００２０】
シリンダ（図示せず）より、ガス流路１０２を介し、バルブが開放され、チャンバー１０１内に、ＳｉＨ４ガス、Ｈ２ガス（プロセスガス）が供給され、半導体ウェハ上に、単結晶Ｓｉ膜が成膜される。この成膜は、何回か繰り返して行う場合が多い。本実施形態の場合は、最初、ＳｉＨ４ガスと、Ｈ２ガスに砒素を混合したガスを、次に、ＳｉＨ４ガスと、Ｈ２にアルミニウムを混合したガスを流すことによって、最初Ｐ型Ｓｉ層、次にＮ型Ｓｉ層が形成される。
【００２１】
また、チャンバー１０１には、ＣｌＦ３ガス（クリーニングガス）を供給するガス流路１０３（第３の流路）が接続され、その流路１０３の途中には、ガスを開閉するバルブ（図示せず）が接続されている。このバルブには、普通制御装置が接続されている。なお、ＣｌＦ３ガスを供給するガス流路１０３の他端は、当然ながらシリンダが接続されている。
【００２２】
成膜（Ｎ型Ｓｉ層、Ｐ型Ｓｉ層）が終了後、チャンバー１０１内の残留ガスを、第２の流路１０４に接続された、圧力調整弁を有するバルブ１０５を開放して排気する。その後、プロセスガスを供給するバルブを閉じ、上記クリーニングガスを流して、チャンバー１０１内をクリーニングする。この場合、シリンダより、ガス流路１０３を介し、バルブを開放することにより、ＣｌＦ３ガスが供給される。
なお、上記ウェハ上への成膜、チャンバー内のクリーニングにおいて、ガスの排気は、ガス排気用のガス流路１０４（第２の流路）が接続されている真空ポンプ１０６により、バキュームされる（バルブ１０５を開放する）。
【００２３】
上記した気相成長プロセスを何回か繰り返して行っていると、ガス排気の流路１０４に設けられたバルブ１０５内即ち圧力調整弁付近に、図２の（ａ）の如く、反応副生物が堆積し、圧力調整弁が倒れかかってしまう（角度が大きい）。この状態になると、ガスの排気が悪くなり、チャンバー１０１内の圧力が高くなってしまう。この状態を、圧力計１０８で感知し、その信号は制御装置１０９に、また、第２の流路１０４に接続された第２のクリーニングガスを供給する制御装置（図示せず）に、信号が送くられる。この信号が送られると同時に、第２の流路１０４からクリーニングガスが流される。そのクリーニングガスを流すことにより、圧力調整弁の角度は、図２の（ｂ）のように小さくなる（制御装置１０９で確認）。このようになると、当然ながら、チャンバー１０１内の圧力が正常状態になり、圧力計１０８から、クリーニングガス供給を止める信号が送られる。
即ち、本実施形態の方法では、チャンバー１０１内の圧力を感知することにより、排気流路に設けられた、圧力調整弁の角度を制御しすることができる。還元すると、反応副生物１１０のクリーニングは、チャンバー内の圧力を感知しただけで、簡単にできる。
【００２４】
この装置で上記のように制御すれば、排気部のクリーニングを、リアルタイムで監視可能となる。
したがって、本実施形態の気相成長装置によれば、排気部のクリーニングをチャンバー内の圧力を感知するだけで簡単にできることになる。
【００２５】
なお、上記実施形態では、ポリＳｉ層形成の場合を説明したが、他の化合物半導体例えばＧａＡｓ層、ＧａＡｌＡｓやＩｎＧａＡｓなどにも適用可能である。この場合、成膜用のガスを代える必要がある。しかし、クリーニング用のガスとしては、基本的ＣｌＦ３ガスを用いるケースが多いが、他のガスであっても構わない。
【００２６】
また、ＳｉＯ２膜やＳｉ３Ｎ４膜形成の場合にも適用可能で、その場合は、供給ガス、クリーニングガスも上記とは大幅に異なってくる。
ＳｉＯ２膜の場合、モノシラン（ＳｉＨ４）の他、Ｎ２，Ｏ２，Ａｒガスを、Ｓｉ３Ｎ４膜の場合、ＳｉＨ４の他、ＮＨ３，Ｎ２，Ｏ２、Ａｓガスなどを供給することになる。この時の、クリーニングガスとしては、ＣＦ３、Ｃ２Ｆ６、ＣＯＦ２などを用いる。これらの場合も、上記実施形態と同様に、安全性を高めることが可能となる。
【００２７】
なお、本発明において、クリーニングガスの供給は、２つに分けてあるが、供給源を同じにして、スイッチ式にして、チャンバー１０１内のクリーニング供給と、反応副生物除去用のクリーニング供給を制御するようにしてもよい。
また、プロセスガスは、シラン（ＳｉＨ４）ガスのほか、トリクロルシラン（ＳｉＨＣｌ３）ガスまたはジクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）ガスであっても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態を説明するための全体の概略図。
【図２】本発明の実施形態を説明するための排気部を拡大して示した図。
【図３】従来例を説明するための図。
【符号の説明】
【００２９】
１０１・・・・・・・・・・チャンバー
１０２・・・・・・・・・・プロセスガス供給用の流路
１０３・・・・・・・・・・クリーニングガス供給用の流路
１０４・・・・・・・・・・ガス排気用の流路
１０５・・・・・・・・・・排気部の圧力調整弁を有するバルブ
１０６・・・・・・・・・・真空ポンプ
１０７・・・・・・・・・・第２のクリーニングガス供給用の流路
１０８・・・・・・・・・・圧力計
１０９・・・・・・・・・・制御装置
１１０・・・・・・・・・・反応副生物
【図１】
2008021829.tif 000003
【図２】
2008021829.tif 000004
【図３】
2008021829.tif 000005