(57)【要約】【課題】ＭＯＣＶＤ装置において、排気配管を取り外すことなく、排気配管の生成物をプロセスの影響のない領域まで移動させ、排気配管の有効な断面積を常に一定に保持する配管清掃機構を提供する。【解決手段】排気配管６内に設けられたスプリング１０２が巻かれたスパイラル形状のシャフト部１０１からなるシャフトユニット１０と、配管の端面に設けられたシャフトユニット支持機構１２と、シャフトユニット１０に回転動力を伝達する動力伝達機構１１とにより構成され、シャフトユニット１０を回転させることにより、排気配管６の内壁面に付着した生成物を配管の排気ガス入口８から配管の端面に移動させて清掃を行なう。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管内に設けられたシャフトユニットと、配管の端面に設けられたシャフトユニット支持機構と、前記シャフトユニットに回転動力を伝達する動力伝達機構とにより構成され、前記シャフトユニットを回転させることにより、前記配管の内壁面に付着した生成物を前記配管の端面から他端面に移動させて清掃を行なうことを特徴とする配管清掃機構。
【請求項２】
前記配管は、半導体製造装置の排気配管であり、前記シャフトユニットはスパイラル形状のシャフト部と前記シャフト部に巻かれたスプリング部であることを特徴とする請求項１記載の配管清掃機構。
【請求項３】
前記スプリング部は一端が前記配管に固定されており、前記シャフト部の回転に伴い摺動することを特徴とする請求項２記載の配管清掃機構。
【請求項４】
前記配管の内壁面の表面粗さが０．１μｍより平滑に研磨したことを特徴とする請求項１記載の配管清掃機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体製造における薄膜形成装置に接続されている排気配管内壁の清掃機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造工程において薄膜を形成する手段として化学的気相成長法（ＣＶＤ）がある。ＣＶＤとは、ガス状の原料を化学反応で固体化し、基板上の必要な場所に堆積させることをいう。特に砒素リン系化合物半導体を結晶成長させる方法は有機金属化学気相蒸着法(MetalOrganic Chemical Vapor Deposition, ＭＯＣＶＤ)という。
【０００３】
このようなＭＯＣＶＤ装置の構成を示す模式的断面図の一例を図４に示す。図４においてＭＯＣＶＤ装置は反応炉１内に試料ウエハ３をセットする試料台４と、試料台を回転させるサセプタ２との機構で構成されている。また、反応炉内部にはウエハ試料台４を加熱するためのヒーター５があり、所定の温度に加熱する。反応炉の側面には反応炉内に所定の反応ガスを導入するための導入口７が配設されており、更に、反応炉の側面には排気配管６が設けられている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
従来のＭＯＣＶＤ装置は、成膜反応処理を続けていくと、反応炉内の表面に砒素およびリンの生成物が付着し成長してくる。これらの生成物が排気配管６内部に堆積してくると、排気配管６の有効断面積が減少することで、反応炉内部のガス流れが変化し、必要なウエハ表面の成膜特性が得られなくなる。このため、反応炉を開閉し、内壁面および排気配管内を定期的に清掃する必要がある。
【０００５】
前記のような反応炉の内壁面および排気配管に付着した生成物は、反応炉を開放し、排気配管を装置本体から外し、清掃することで除去可能である。しかし、反応炉の開放および排気配管の取り外し作業は、生成物がクリーンルーム内に飛散し、作業エリアの雰囲気が汚染される。
【０００６】
また、反応室の内壁面および排気配管に付着した生成物はリンを含んでいるため、大気雰囲気に接触することで、急激な酸化燃焼反応を起こし、危険な作業となる。
【０００７】
反応炉および排気配管の安全な開放・清掃に関して、加熱手段によりリン系堆積物を加熱し、化学的に活性の高い黄リンを活性の低い赤リンに変化させることにより、発火を起こりにくくしている方法がある（例えば特許文献２参照）。また、反応室内に酸素を送り込むことによって、リンを五酸化リンに変化させ、酸化反応を起こしにくくしている方法もある（例えば特許文献３参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−１９５９０号公報（第２−３頁、第５図）
【特許文献２】
特開平０６−２２４１３４号公報（第２−３頁、第１図）
【特許文献３】
特開平０２−２４６３２１号公報（第２−３頁、第１図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これらの従来技術では、排気配管に付着した活性の低い赤リンや五酸化リン等の生成物を除去するために、排気管の取り外し清掃が必要であり、この場合、反応室も大気雰囲気に曝露されることから必然的に反応炉の開放・清掃が必要になり、クリーンルーム内の作業エリアの雰囲気は汚染される。また、赤リン、五酸化リンに各々生成物を変化させているが、未反応の生成物の燃焼があるため、危険である。
【００１０】
本発明は上記の課題を解決するもので、排気配管を取り外すことなく、排気配管の生成物をプロセスの影響のない領域まで移動させ、排気配管の有効な断面積を常に一定に保持する機能を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の配管清掃機構は、配管内に設けられたシャフトユニットと、配管の端面に設けられたシャフトユニット支持機構と、前記シャフトユニットに回転動力を伝達する動力伝達機構とにより構成され、前記シャフトユニットを回転させることにより、前記配管の内壁面に付着した生成物を前記配管の端面から他端面に移動させて清掃を行なうことを特徴とする。この構成により、配管内に固着した生成物を配管の分解なしで清掃することが可能になる。
【００１２】
さらに、本発明の配管清掃機構は、配管が半導体製造装置の排気配管であり、前記シャフトユニットはスパイラル形状のシャフト部と前記シャフト部に巻かれたスプリング部であり、前記スプリング部は一端が前記配管に固定されており、前記シャフト部の回転に伴い摺動することを特徴とする。この構成により、配管内に固着した生成物を回転するシャフトで除去・清掃し、シャフト部に固着した生成物を摺動するスプリング部で除去・清掃することが可能になる。
【００１３】
また、本発明の配管清掃機構は、配管の内壁面の表面粗さを０．１μｍより平滑に研磨したことを特徴とする。この構成により、配管内に固着した生成物が容易に除去可能になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１５】
図１は、本発明の配管清掃機構を設けたＭＯＣＶＤの模式的断面図である。排気配管以外の構成は従来のＭＯＣＶＤ装置と同様の為、説明を省略する。ＭＯＣＶＤ装置から排気されるガスは、排気配管６を通過し、図示していないが後方の真空ポンプおよびガス除外装置等に流れる。排気配管６内部のガスの流れは、排気ガス入口８から排気ガス出口９の方向である。排気配管６内部は、シャフトユニット１０と、配管の端面に設けられたシャフトユニット支持機構１２と、前記シャフトユニットに回転動力を伝達する動力伝達機構１１で構成されている。
【００１６】
図２（ａ）に排気配管６部の配管清掃機構を示す拡大断面図、図２（ｂ）にこの配管清掃機構の各機構部を表す斜視図を示す。排気配管６の内部は基本的に減圧状態であるが、大気圧雰囲気にハンドル１１１とそれに連動したマグネットカップリングアウター１１２を設けている。マグネットカップリングアウター１１２はハンドル１１１を回転させることにより排気配管内に設けられたマグネットカップリングインナー１１３を回転させることができる。今回、手動ハンドルでの例を示したが、タイマー等を連動させたモーター駆動でもかまわない。マグネットカップリングインナー１１３には排気配管６内径に沿ったスパイラル形状のシャフト部である回転シャフト１０１が直結されている。ハンドル１１１、マグネットカップリングアウター１１２、マグネットカップリングインナー１１３での構成の動力伝達機構１１により回転シャフト１０１が回転する。この回転シャフト１０１にはスプリング１０２が巻かれており、シャフトユニット１０となる。スプリング１０２の端部は排気配管内に固定されたベアリングホルダー１２１に設けられた固定孔１２３に固定されており、回転シャフト１０１はベアリング１２２により保持されている。シャフトユニット支持機構１２はベアリングホルダー１２１とそのスプリング固定孔１２３とベアリング１２２で構成されている。
【００１７】
本発明の配管清掃機構動作について説明する。先ず、作業者はハンドル１１１を任意の方向に回転させる。この動作によりマグネットカップリングアウター１１２からマグネットカップリングインナー１１３に動力が伝達され、回転シャフト１０１を回転させることができる。回転シャフト１０１はスパイラル構造であるため、回転することにより排気配管内に固着した生成物を排気ガス出口９の部分に掻き出し、排気抵抗に影響のない領域まで生成物を移動させることができる。
【００１８】
また、生成物は排気配管６の内面のみでなく、回転シャフト１０１の表面にも固着するが、スプリング１０２の端部はベアリングホルダー１２１に設けられた固定孔１２３により固定されているため回転はしない。よって回転シャフト１０１が回転することにより、スプリング１０２が回転シャフト１０１の表面を摺動し、固着した生成物を除去することができるため、排気配管内に固着した生成物も効率よく掻き出すことができる。
【００１９】
また、排気配管６の内部の最大表面粗さ（Ｒｍａｘ）を変更した実験結果を図３に示す。実験は生成物を５μｍ〜２０μｍ累積成長させ、配管を取り外した状態でハンドル１１１に加速度１Ｇ程度の回転を与えて回転シャフト１０１を回し、生成物が剥離するかどうかを目視確認した。排気配管は無加工状態ではＲｍａｘが１０μｍである。これを機械研磨加工により７〜９μｍにした場合、電解研磨により２〜３μｍにした場合、機械研磨と電解研磨の複合研磨で０．２〜０．４μｍにした場合、更に０．１μｍ以下にした場合を比較した。
【００２０】
この図３で明らかなように生成物の初期固着に対して、排気配管６の内部の最大表面粗さ（Ｒｍａｘ）が０．２〜０．４μｍで、固着した生成物の剥離性が改善されていることがわかる。また、さらに表面粗さを０．１μｍ以下にすることで、より効果的に生成物が１５μｍ付着しても剥離することができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の配管清掃機構によれば、排気配管をＭＯＣＶＤ装置から取り外すことなく、排気配管内に固着した生成物を除去することができる。また、生成物を容易に除去できるため短い周期でのメンテナンスが可能となり、プロセス雰囲気を常に一定に保つことができ、歩留り安定につながる。さらに、排気配管を取り外す必要がないため生成物によるクリーンルームの汚染を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の配管清掃機構を設けたＭＯＣＶＤ装置の模式的断面図
【図２】本発明の配管清掃機構の拡大構成図
【図３】本発明の配管清掃機構の排気配管内部の表面処理に関する評価結果表を示す図
【図４】従来のＭＯＣＶＤ装置の模式的断面図
【符号の説明】
１  反応炉
２  サセプタ
３  ウエハ
４  試料台
５  ヒーター
６  排気配管
７  反応ガス導入口
８  排気ガス入口
９  排気ガス出口
１０  シャフトユニット
１１  動力伝達機構
１２  シャフトユニット支持機構
１０１  回転シャフト
１０２  スプリング
１１１  ハンドル
１１２  マグネットカップリングアウター
１１３  マグネットカップリングインナー
１２１  ベアリングホルダー
１２２  ベアリング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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