(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応室の外部に設けられた熱源で発生した熱線を、前記反応室の壁を透過させて前記反応室内に配置された半導体ウェーハに導くことにより当該半導体ウェーハを所定温度まで加熱して所定の反応処理を行うとともに、前記反応室の内壁に形成された堆積物を取り除く除去処理を行う半導体ウェーハの処理装置において、
前記反応室の内部であって、前記反応室の内壁に形成された堆積物の近傍に配置され、当該堆積物に対向する発熱面を有し、当該堆積物を加熱する発熱体と、
当該加熱された堆積物を化学反応により分解して前記反応室の内壁から取り除く分解除去用のガスを前記反応室に供給する分解除去用ガス供給手段と、
前記反応処理中は、前記発熱体を当該反応処理に影響を与えない場所に待避させておき、前記除去処理時に、前記発熱体を前記堆積物の近傍まで移動させる移動手段と
が設けられていること
を特徴とする
半導体ウェーハの処理装置。
【請求項２】
反応室の外部に設けられた熱源で発生した熱線を、前記反応室の壁を透過させて前記反応室内に配置された半導体ウェーハに導くことにより当該半導体ウェーハを所定温度まで加熱して当該半導体ウェーハに薄膜を形成する薄膜形成処理と、前記反応室にエッチングガスを導入してエッチング処理とを行うとともに、前記反応室の内壁に形成された堆積物を取り除く除去処理を行う半導体ウェーハの処理装置において、
前記反応室の内部であって、前記反応室の内壁に形成された堆積物の近傍に配置され、当該堆積物に対向する発熱面を有し、当該堆積物を加熱する発熱体と、
前記薄膜形成処理中は、前記発熱体を当該薄膜形成処理に影響を与えない場所に待避させておき、前記除去処理時に、前記発熱体を前記堆積物の近傍まで移動させる移動手段と
が設けられ、
前記堆積物を、前記エッチングガスが前記反応室に導入された雰囲気中で当該反応室の内壁から取り除くようにしたこと
を特徴とする
半導体ウェーハの処理装置。
【請求項３】
反応室の外部に設けられた熱源で発生した熱線を、前記反応室の壁を透過させて前記反応室内に配置された半導体ウェーハに導くことにより当該半導体ウェーハを所定温度まで加熱して当該半導体ウェーハに薄膜を形成する薄膜形成処理と、前記反応室にエッチングガスを導入してエッチング処理とを行うとともに、前記反応室の内壁に形成された堆積物を取り除く除去処理を行う半導体ウェーハの処理方法において、
前記反応室の内部に、前記堆積物に対向する発熱面を有する発熱体を配置し、
前記薄膜形成処理中は、前記発熱体を当該薄膜形成処理に影響を与えない場所に待避させておき、
前記薄膜形成処理以外の時に、前記発熱体を前記堆積物の近傍まで移動させ、当該堆積物の近傍から、当該堆積物を加熱し、当該堆積物を、前記エッチングガスが前記反応室に導入された雰囲気中で当該反応室の内壁から取り除くようにしたこと
を特徴とする
半導体ウェーハの処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェーハの処理装置および処理方法に関し、特に半導体ウェーハの薄膜形成処理中に反応室の内壁に形成された堆積物を取り除く処理装置および処理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
半導体デバイスは半導体基板の表面に所定濃度の薄膜をエピタキシャル成長させることで作成される。
【０００３】
すなわち半導体基板にはシリコン基板が一般的に使用される。シリコン基板には不純物として例えばホウ素Ｂが添加される。薄膜の原料ガスとしては例えばＳiＨＣｌ3（トリクロロシラン）が使用される。
【０００４】
反応炉内でＳiＨＣｌ3がシリコン基板の表面に供給される。そしてＳiＨＣｌ3の化学反応によってシリコン基板の表面に同じシリコンの薄膜がエピタキシャル成長によって形成されていく。エピタキシャル成長層には不純物として例えば所定濃度のホウ素Ｂが添加される。ホウ素Ｂはエピタキシャル成長の過程で例えば所定濃度のドーピングガスＢ2Ｈ6を炉内に供給することによってエピタキシャル成長層の中にドーピングされる。このようにして所定濃度の不純物Ｂが添加されたシリコン基板の表面に、所定濃度の不純物Ｂが添加されたエピタキシャル成長層が形成される。
【０００５】
エピタキシャル成長炉としては枚葉型成長炉、シリンダ型成長炉、吊鐘型成長炉が使用される。このうち図６に示す枚葉型成長炉２、図５に示すシリンダ型成長炉２１については成長炉（反応室）の外部に設けられた赤外線ランプによって成長炉内のシリコンウェーハが加熱される。
【０００６】
図６に示す枚葉型成長炉２を例にとり説明する。
【０００７】
同図６はエピタキシャル成長の処理工程と、エッチング処理工程を同一の炉で行う半導体ウェーハ処理装置１を示す。図６（ａ）は半導体ウェーハ成長装置を上面からみた断面図であり、図６（ｂ）は同装置を側面からみた断面図である。
【０００８】
枚葉型成長炉２は石英（ＳiＯ2）からなるチャンバ２で構成されている。石英チャンバ２内にはシリコンウェーハの基板４が載置されている。すなわち反応室としての石英チャンバ２内の圧力は常圧であり、成長温度はシリコンを成長させる場合の通常の温度範囲（１１００゜から１１８０゜）に設定されている。そして石英チャンバ２内の中心には回転軸５によって支持されたサセプタ３が設けられている。サセプタ３はウェーハ保持部材であり、上面には１枚のシリコン基板４が載置されている。
【０００９】
石英チャンバ２の上流側に設けられた開口部からは、図示しないガス供給路を介して成長ガス９が石英チャンバ２内に供給される。図示しないガス供給源より原料ガス（ＳiＨ4あるいはＳiＨ2Ｃｌ2あるいはＳiＣｌ4あるいはＳiＨＣｌ3）、ドーピングガス（Ｂ2Ｈ6）、キャリアガス（Ｈ2）からなる成長ガス９が石英チャンバ２内に供給される。
【００１０】
石英チャンバ２の下流側には、石英チャンバ２内のガス１０を外部に排気する排気チャンバ８が設けられている。
【００１１】
石英チャンバ２に成長ガス９が矢印に示すように供給されると、成長ガス９がウェーハの基板４の表面を通過する。高温気相中での化学反応が基板４上でなされ、基板４の表面に不純物（Ｂ）が所定濃度で注入されて薄膜が形成される。
【００１２】
高温気相中での化学反応に寄与した成長ガス９の一部は、矢印に示すように排気チャンバ８の排出口から外部に排出される。
【００１３】
ここで石英チャンバ２内の高温雰囲気は反応室２の外部に設けられた赤外線ランプ６、７によって生成される。すなわち反応室２の外部にあってシリコンウェーハ４の上面（エピタキシャル成長面）に対向する位置に赤外線ランプ６が配置されている。また反応室２の外部にあってシリコンウェーハ４の下面に対向する位置に赤外線ランプ７が配置されている。赤外線ランプ６で発生した赤外線は、反応室２の石英（透明）の壁を透過して反応室２内に配置されたシリコンウェーハ４およびサセプタ３に導かれる。これによりシリコンウェーハ４はエピタキシャル成長に適した温度まで加熱され基板上でエピタキシャル成長反応がなされる。
しかし反応室２内は高温で成長ガス９が満たされた雰囲気であるため、本来の反応物（シリコン基板上の薄膜）以外に、高温で成長ガス９が存在する石英チャンバ２の内壁２ａに副生成物が析出し堆積する。この堆積物１１はα−Ｓi（アモルファスシリコン）である。
【００１４】
石英チャンバ２の内壁に析出された堆積物１１は赤外線ランプ６の赤外線を吸収する。このため堆積物１１は赤外線ランプ６で発せられた赤外線がシリコンウェーハ４のエピタキシャル成長面に到達することを阻害する。ここで赤外線ランプ６はフィードバック制御されている。つまり反応室２内の温度を検出しこれをフィードバックすることにより目標温度が得られるように赤外線ランプ６は制御されている。しかし上記堆積物１１によって赤外線が吸収されシリコンウェーハ４の温度が上昇しなくなると上記赤外線ランプ６のフィードバック制御が正確に機能しなくなり赤外線ランプ６に投入される電力はますます上昇し石英チャンバ２の内壁２ａの温度はますます上昇することになる。これにより堆積物１１の析出が更に進行するという結果を招く。また同図６に示すように石英チャンバ２の内壁面のうちで下流側壁面に堆積物１１が付着しやすい。下流側壁面はシリコンウェーハ基板４の表面の下流側端部に対向している。一方中央部壁面への堆積物１１の付着は比較的少ない。中央部壁面はシリコンウェーハ基板４の表面の中央部に対向している。
【００１５】
このためシリコンウェーハ４のエピタキシャル成長面で温度むらが生じて薄膜が均一に形成できないというウェーハの品質上の問題が生じる。
【００１６】
また石英チャンバ２の内壁２ａの堆積物１１は高温となるため、高温のシリコンがチャンバ２の組成物である石英（ＳiＯ2）の酸素と反応する。このため石英の壁は失透しチャンバとしての機能が損なわれてしまう。
【００１７】
したがって石英チャンバ２の内壁２ａに付着した堆積物１１はこれを完全に除去することが必要とされる。
【００１８】
そこで従来は半導体ウェーハ処理装置１を全部解体して石英チャンバ２を取り出して、この石英チャンバ２の内壁に付着した堆積物１１を除去する処理を行うようにしていた。従来の除去処理は以下のようにして行われる。
【００１９】
すなわちエピタキシャル成長の処理工程が中断される。そして石英チャンバ２が半導体ウェーハ装置１から取り外される。そして石英チャンバ２の内壁２ａに付着した堆積物２が混酸（フッ酸と硝酸）で洗浄される。その後石英チャンバ２が十分に水洗された後乾燥される。そして再度石英チャンバ２が半導体ウェーハ装置１に組み付けられる。
【００２０】
しかし上述した従来の除去処理を実行すると以下に示す問題が発生する。
【００２１】
１）従来の除去処理では半導体ウェーハ処理装置１を分解して再組立する必要がある。再組立を精度よく行ったとしても分解前と再組立後とでは半導体ウェーハ処理装置１の条件が変動することは避けられない。このため成長ガス９の流量等の調整を再度行う必要がある。かかる調整は時間と熟練を要し作業が煩雑となる。
【００２２】
２）従来の除去処理では、半導体ウェーハ処理装置１を分解して再組立する必要がある。半導体ウェーハ処理装置１を分解すると、通常空気中の水分、パーティクルに接触していない構成金属部品がこれら水分等に接触することになり金属汚染が生じる。このため半導体ウェーハ処理装置１の耐久性が損なわれる。
【００２３】
３）従来の除去処理では半導体ウェーハ処理装置１を分解して再組立する必要がある。分解して再組立し更に上述したように調整に要する時間だけ同半導体ウェーハ処理装置１の反応室２でのウェーハ４の処理は中断される。このため半導体ウェーハ４の生産効率は著しく損なわれる。
【００２４】
本発明はこうした実状に鑑みてなされたものであり、半導体ウェーハ処理装置１を分解することなく反応室２の内壁２ａに析出された堆積物１１を完全に除去できるようにして、上記１）〜３）の諸問題をなくすことを解決課題とするものである。
【００２５】
【課題を解決するための手段および効果】
本発明の第１発明は、
反応室の外部に設けられた熱源で発生した熱線を、前記反応室の壁を透過させて前記反応室内に配置された半導体ウェーハに導くことにより当該半導体ウェーハを所定温度まで加熱して所定の反応処理を行うとともに、前記反応室の内壁に形成された堆積物を取り除く除去処理を行う半導体ウェーハの処理装置において、
前記反応室の内壁に形成された堆積物の近傍に、当該堆積物を加熱する加熱手段を設けるとともに、当該加熱された堆積物を化学反応により分解して前記反応室の内壁から取り除く分解除去用のガスを前記反応室に供給する分解除去用ガス供給手段を設けたこと
を特徴とする。
【００２６】
第１発明を図１を参照して説明する。
【００２７】
第１発明によれば、加熱手段１２が反応室２の内壁２ａに形成された堆積物１１の近傍に設けられて、堆積物１１の近傍から当該堆積物１１が加熱される。そして分解除去用のガス１８（エッチングガス：ＨＣｌ）が反応室２に供給され、加熱された堆積物１１が化学反応（Ｓi(s)＋２ＨＣｌ(g)→ＳiＣｌ2(g)＋Ｈ2(g)）により分解され反応室２の内壁２ａから取り除かれる。
【００２８】
第１発明の分解除去用ガス１８は、分解除去専用の供給手段を設けて反応室２内にこれを供給してもよい。またエッチングで使用されるエッチングガスをそのまま使用してもよい。
【００２９】
第１発明によれば半導体ウェーハ処理装置１を分解することなく反応室２の内壁２ａに形成された堆積物１１を完全に除去することができる。このため従来の除去処理と異なり再組立後に成長ガス９の流量等の調整を行う必要がなくなる。また従来の除去処理と異なり分解、再組立時に金属部品がこれら空気中の水分等に接触するということがなくなくなるので、金属汚染は発生せず半導体ウェーハ処理装置１の耐久性が飛躍的に向上する。また従来の除去処理と異なり、分解し再組立し更に調整に要する時間だけ半導体ウェーハ処理装置１の反応室２でのウェーハ４の処理を中断するということがなくなるので、半導体ウェーハ４の生産効率が飛躍的に向上する。
【００３０】
また第２発明は、
反応室の外部に設けられた熱源で発生した熱線を、前記反応室の壁を透過させて前記反応室内に配置された半導体ウェーハに導くことにより当該半導体ウェーハを所定温度まで加熱して当該半導体ウェーハに薄膜を形成する薄膜形成処理と、前記反応室にエッチングガスを導入してエッチング処理とを行うとともに、前記反応室の内壁に形成された堆積物を取り除く除去処理を行う半導体ウェーハの処理装置において、
前記反応室の内壁に形成された堆積物の近傍に、当該堆積物を加熱する加熱手段を設け、当該堆積物を、前記エッチングガスが前記反応室に導入された雰囲気中で当該反応室の内壁から取り除くようにしたこと
を特徴とする。
【００３１】
第２発明を図１を参照して説明する。
【００３２】
第２発明によれば、加熱手段１２が反応室２の内壁２ａに形成された堆積物１１の近傍に設けられて、堆積物１１の近傍から当該堆積物１１が加熱される。そしてエッチングガス１８（ＨＣｌ）が反応室２に導入され反応室２内がエッチングガス１８が導入された雰囲気とされる。そして加熱された堆積物１１がエッチングガス１８と化学反応（Ｓi(s)＋２ＨＣｌ(g)→ＳiＣｌ2(g)＋Ｈ2(g)）により分解され反応室２の内壁２ａから取り除かれる。
【００３３】
第２発明によれば第１発明と同様の効果が得られる。さらに第２発明によれば、エッチングに使用されるエッチングガス１８（ＨＣｌ）を分解除去用のガスとして使用している。エッチングガス１８を供給する配管等の供給手段は半導体処理装置１に既設されている。よって専用の供給手段を新たに設ける必要がなく設備のコストを低減することができるという効果が得られる。
【００３４】
また第３発明は、第１発明または第２発明において、
前記加熱手段は、前記反応室の内部に配置され、前記堆積物に対向する発熱面を有する発熱体であることを特徴とする。
【００３５】
第３発明によれば、加熱手段１２は、反応室２の内部に配置され、堆積物１１に対向する発熱面１２ａを有している。
【００３６】
第３発明によれば、堆積物１１は反応室２の内部に配置された加熱手段１２の発熱面１２ａで発せられた熱を輻射と伝導の両方で受けることによって完全に分解され、除去される。
【００３７】
また第４発明は、第３発明において、
前記発熱体は、当該発熱体に通電されることにより発熱が生じるものであることを特徴とする。
【００３８】
また第５発明は、第３発明において、
前記熱源とは別に前記反応室の外部に、熱線を前記反応室の壁を透過させて前記発熱体の発熱面に導く発熱体加熱用の熱源を設け、前記発熱体で前記熱線を吸収することにより前記発熱面で発熱を生じさせるようにしたことを特徴とする。
【００３９】
また第６発明は、第３発明において、
前記反応処理中または前記薄膜形成処理中は、前記発熱体を当該反応処理または薄膜形成処理に影響を与えない場所に待避させておき、前記除去処理時に、前記発熱体を前記堆積物の近傍まで移動させる移動手段を備えていることを特徴とする。
【００４０】
また第７発明は、第１発明または第２発明において、
前記加熱手段は、前記熱源とは別に前記反応室の外部に設けられ、熱線を前記反応室の壁を透過させて前記反応室の壁面に形成された堆積物に導く堆積物加熱用の熱源であることを特徴とする。
【００４１】
また第８発明は、
反応室の外部に設けられた熱源で発生した熱線を、前記反応室の壁を透過させて前記反応室内に配置された半導体ウェーハに導くことにより当該半導体ウェーハを所定温度まで加熱して所定の反応処理を行うとともに、前記反応室の内壁に形成された堆積物を取り除く除去処理を行う半導体ウェーハの処理方法において、
前記反応室の内壁に形成された堆積物の近傍から、当該堆積物を加熱するとともに、前記反応室に分解除去用のガスを供給して前記加熱された堆積物を化学反応により分解して前記反応室の内壁から取り除くこと
を特徴とする。
【００４２】
第８発明は第１発明の装置の発明を方法の発明にしたものである。
【００４３】
第８発明によれば、第１発明と同様の効果が得られる。
【００４４】
また第９発明は、
反応室の外部に設けられた熱源で発生した熱線を、前記反応室の壁を透過させて前記反応室内に配置された半導体ウェーハに導くことにより当該半導体ウェーハを所定温度まで加熱して当該半導体ウェーハに薄膜を形成する薄膜形成処理と、前記反応室にエッチングガスを導入してエッチング処理とを行うとともに、前記反応室の内壁に形成された堆積物を取り除く除去処理を行う半導体ウェーハの処理方法において、
前記反応室の内壁に形成された堆積物の近傍から、当該堆積物を加熱し、当該堆積物を、前記エッチングガスが前記反応室に導入された雰囲気中で当該反応室の内壁から取り除くようにしたこと
を特徴とする。
【００４５】
第９発明は第２発明の装置の発明を方法の発明にしたものである。
【００４６】
第９発明によれば、第２発明と同様の効果が得られる。
【００４７】
また第１０発明は、
反応室の外部に設けられた熱源で発生した熱線を、前記反応室の壁を透過させて前記反応室内に配置された半導体ウェーハに導くことにより当該半導体ウェーハを所定温度まで加熱して当該半導体ウェーハに薄膜を形成する薄膜形成処理と、前記反応室にエッチングガスを導入してエッチング処理とを行うとともに、前記反応室の内壁に形成された堆積物を取り除く除去処理を行う半導体ウェーハの処理方法において、
前記反応室の内部に、前記堆積物に対向する発熱面を有する発熱体を配置し、前記薄膜形成処理中には、前記発熱体を当該薄膜形成処理に影響を与えない場所に待避させておき、
前記薄膜形成処理以外の時に、前記発熱体を前記堆積物の近傍まで移動させ、当該堆積物の近傍から、当該堆積物を加熱し、当該堆積物を、前記エッチングガスが前記反応室に導入された雰囲気中で当該反応室の内壁から取り除くようにしたこと
を特徴とする。
【００４８】
第９発明を図１を参照して説明する。
第９発明によれば、反応室２の内部に、堆積物１１に対向する発熱面１２ａを有する発熱体１２が配置される。
【００４９】
そして薄膜形成処理中には、矢印Ｂ2方向に発熱体１２が移動され発熱体１２が薄膜形成処理に影響を与えない場所に待避される。
そして薄膜形成処理以外の時に、矢印Ｂ1方向に発熱体１２が移動され発熱体１２が堆積物１１の近傍まで移動される。そして堆積物１１の近傍から、当該堆積物１１が加熱され、当該堆積物１１が、エッチングガス１８が反応室２に導入された雰囲気中で当該反応室２の内壁２ａから取り除かれる。
【００５０】
第９発明の方法の発明によれば第２発明、第３発明の装置の発明と同様の効果が得られる。さらに第９発明によれば薄膜形成処理中には発熱体１２が薄膜形成処理に影響を与えない場所に待避されているので、発熱体１２が反応室２の内部に存在したとしても発熱体１２上にシリコンが堆積するなどの不具合は発生せず薄膜形成処理に影響を与えることがないという効果が得られる。
【００５１】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明に係る半導体ウェーハの薄膜形成方法および半導体ウェーハの薄膜形成装置の実施の形態について説明する。
【００５２】
図１は実施形態の半導体ウェーハ処理装置１を示す。図１（ａ）は半導体ウェーハ成長装置１を上面からみた断面図であり、図１（ｂ）は同装置を側面からみた断面図である。
【００５３】
本実施形態では同一の反応炉２内でシリコン基板４の表面に所定濃度の薄膜をエピタキシャル成長させるエピタキシャル成長工程と、エッチング工程が行われる。本実施形態における「エッチング工程」とは後述するようにサセプタに堆積された不要なシリコンをエッチングによって取り除く処理工程のことである。
【００５４】
本実施形態ではエピタキシャル成長炉として枚葉型成長炉２を想定する。
【００５５】
枚葉型成長炉２は石英（ＳiＯ2）からなるチャンバ２で構成されている。石英チャンバ２内にはシリコンウェーハの基板４が載置されている。すなわち反応室としての石英チャンバ２内の圧力は常圧であり、成長温度はシリコンを成長させる場合の通常の温度範囲（１１００゜から１１８０゜）に設定されている。そして石英チャンバ２内の中心には回転軸５によって支持されたサセプタ３が設けられている。サセプタ３はウェーハ保持部材であり、上面には１枚のシリコン基板４が載置されている。サセプタ３の形状は上面からみて円形のシリコン基板４に応じた円形状に形成されている。サセプタ３の材質はたとえばＳiＣをコーティングしたカーボンで構成されている。サセプタ３は図示しないモータを駆動源として回転軸５が矢印Ａ方向に回転されることによって回転される。
【００５６】
石英チャンバ２の上流側に設けられた開口部からは、図示しないガス供給路を介して成長ガス９が石英チャンバ２内に供給される。図示しないガス供給源より原料ガス（ＳiＨ4あるいはＳiＨＣｌ3）、ドーピングガス（Ｂ2Ｈ6）、キャリアガス（Ｈ2）からなる成長ガス９が石英チャンバ２内に供給される。
【００５７】
石英チャンバ２の下流側には、石英チャンバ２内のガス１０を外部に排気する排気チャンバ８が設けられている。
【００５８】
石英チャンバ２に成長ガス９が矢印に示すように供給されると、成長ガス９がウェーハの基板４の表面を通過する。高温気相中での化学反応が基板４上でなされ、基板４の表面に不純物（Ｂ）が所定濃度で注入されて薄膜が形成される。
【００５９】
高温気相中での化学反応に寄与した成長ガス９の一部は、矢印に示すように排気チャンバ８の排出口から外部に排出される。
【００６０】
石英チャンバ２内の高温雰囲気は反応室２の外部に設けられた赤外線ランプ６、７によって生成される。すなわち反応室２の外部にあってシリコンウェーハ４の上面（エピタキシャル成長面）に対向する位置には赤外線ランプ６が配置されている。また反応室２の外部にあってシリコンウェーハ４、サセプタ３の下面に対向する位置には赤外線ランプ７が配置されている。赤外線ランプ６、７はフィードバック制御される。つまり反応室２内の温度を検出しこれをフィードバックすることにより目標温度が得られるように赤外線ランプ６は制御される。赤外線ランプ６で発生した赤外線は、反応室２の石英（透明）の壁を透過して反応室２内に配置されたシリコンウェーハ４に導かれる。これによりシリコンウェーハ４はエピタキシャル成長に適した温度まで加熱され基板４上でエピタキシャル成長反応がなされる。
【００６１】
またエピタキシャル成長工程の前後の工程ではサセプタ３のエッチングが行われる。上記サセプタ３はＳiＣなどから構成されている。よってサセプタ３上を原料ガスが通過すると不要なシリコンが堆積される。そこでこの堆積されたシリコンを取り除くべく石英チャンバ２の上流側に設けられた開口部から、図示しないガス供給路を介してエッチングガス１８が石英チャンバ２内に供給される。図示しないガス供給源よりエッチングガス１８（ＨＣｌ）、これを希釈するキャリアガス（Ｈ2）が石英チャンバ２内に供給される。ここでエッチングガス１８としては塩化水素ガスの純ガスでもよく塩化水素ガスを含む混合ガスでもよい。
【００６２】
石英チャンバ２にエッチングガス１８が矢印に示すように供給されると、エッチングガス１８がサセプタ３の表面を通過する。これによりサセプタ３上に堆積された不要なシリコンがエッチングガスと化学反応（Ｓi(s)＋２ＨＣｌ(g)→ＳiＣｌ2(g)＋Ｈ2(g)）により分解され取り除かれる。エッチングに寄与したエッチングガス１８の一部は、矢印に示すように排気チャンバ８の排出口から外部に排出される。
【００６３】
エピタキシャル成長工程中の反応室２内は高温で成長ガス９が満たされた雰囲気であるため、本来の反応物（シリコン基板４上のシリコン薄膜）以外に、高温で成長ガス９が存在する石英チャンバ２の内壁２ａにシリコンの副生成物が析出し堆積する。この堆積物１１はα−Ｓi（アモルファスシリコン）である。
【００６４】
石英チャンバ２の内壁に析出された堆積物１１は赤外線ランプ６の赤外線を吸収する。このため堆積物１１は赤外線ランプ６で発せられた赤外線がシリコンウェーハ４のエピタキシャル成長面に到達することを阻害する。上記堆積物１１によって赤外線が吸収されシリコンウェーハ４の温度が上昇しなくなると上記赤外線ランプ６のフィードバック制御が正確に機能しなくなり赤外線ランプ６に投入される電力はますます上昇し石英チャンバ２の内壁２ａの温度はますます上昇することになる。これにより堆積物１１の析出が更に進行するという結果を招く。また同図１に示すように石英チャンバ２の内壁面のうちで下流側壁面に堆積物１１が付着しやすい。下流側壁面はシリコンウェーハ基板４の表面の下流側端部に対向している。一方中央部壁面への堆積物１１の付着は比較的少ない。中央部壁面はシリコンウェーハ基板４の表面の中央部に対向している。このためシリコンウェーハ４のエピタキシャル成長面で温度むらが生じて薄膜が均一に形成できないというウェーハの品質上の問題が生じる。
【００６５】
また石英チャンバ２の内壁２ａの堆積物１１は高温となるため、高温のシリコンがチャンバ２の組成物である石英（ＳiＯ2）の酸素と反応する。このため石英の壁は失透しチャンバとしての機能が損なわれてしまう。
【００６６】
したがって石英チャンバ２の内壁２ａに付着した堆積物１１はこれを完全に除去することが必要とされる。
【００６７】
本実施形態では堆積物１１を加熱するために反応室２の内部に、発熱板１２が配置される。発熱板１２はサセプタ３に近接して反応室２の下流側に設けられている。発熱体１２のサセプタ３に近接する側は、円形のサセプタ３に応じた円形状に形成されている。発熱板１２の材質はたとえばＳiＣまたはＳiＣをコーティングしたグラファイトで構成されている。発熱板１２は堆積物１１に対向する発熱面１２ａを有している。発熱板１２には電極１２ｃ、１２ｄが設けられている。発熱板１２は支持部材１４によって支持されている。電極１２ｃ、１２ｄと電源１３は支持部材１４内を通る信号線によって電気的に接続されている。したがって電源１３から電極１２ｃ、１２ｄに電圧が印加されることで発熱板１２が通電され加熱される。発熱板１２が通電されると、板１２の固有抵抗と板１２を流れる電流により発熱面１２ａで熱が発生する。発熱面１２ａには仕切り１２ｅが設けられている。仕切り１２ｅによって発熱面１２ａでの放熱が促進される。発熱板１２の支持部材１４は図示しない移動機構によってＺ軸方向（シリコンウェーハ基板４に対して垂直な鉛直方向）に移動することができる。
【００６８】
つぎにかかる半導体処理装置１の動作について説明する。
【００６９】
・エピタキシャル成長工程時
エピタキシャル成長工程中には、上記移動機構によって矢印Ｂ2方向に発熱板１２が移動され発熱板１２がエピタキシャル成長に影響を与えない場所に待避される。すなわち発熱板１２の発熱面１２ａがサセプタ３よりも下方に位置されるように発熱板１２が待避される。また電源１３から発熱板１２上の電極１２ｃ、１２ｄへの通電は遮断されており発熱面１２ａで熱は発生していない。
【００７０】
エピタキシャル成長の薄膜の原料ガスとしては例えばＳiＨ4（モノシラン）またはＳiＨＣｌ3（トリクロロシラン）が使用される。反応炉２内でＳiＨ4またはＳiＨＣｌ3がシリコン基板４の表面に供給される。そしてＳiＨ4またはＳiＨＣｌ3の化学反応によってシリコン基板４の表面に同じシリコンの薄膜がエピタキシャル成長によって形成されていく。エピタキシャル成長層には不純物として例えば所定濃度のホウ素Ｂが添加される。ホウ素Ｂはエピタキシャル成長の過程で例えば所定濃度のドーピングガスＢ2Ｈ6を炉２内に供給することによってエピタキシャル成長層の中にドーピングされる。このようにしてシリコン基板４の表面に、所定濃度の不純物Ｂが添加されたエピタキシャル成長層が形成される。
【００７１】
ここで発熱板１２の発熱面１２ａがサセプタ３よりも下方に位置される場所まで発熱板１２が待避されているので、サセプタ３上を原料ガスであるＳiＨ4またはＳiＨＣｌ3が通過したとしても、そのサセプタ３よりも下方の発熱板１２に原料ガスが到達し堆積することはない。このため発熱板１２上にシリコンが堆積するなどの不具合は回避され本来のシリコン基板４上でのエピタキシャル成長処理に影響を与えることはない。
【００７２】
・除去処理時
上記エピタキシャル成長工程以外のときに以下の除去処理が実行される。このときサセプタ３上からシリコンウェーハ４を取り外すことが望ましい。これは除去処理によって壁面２ａから分解除去された堆積物１１がシリコンウェーハ４上に飛散する可能性があるからである。
【００７３】
上記移動機構によって矢印Ｂ1方向に発熱体１２が移動され発熱体１２が堆積物１１の近傍まで移動される。また電源１３から発熱板１２上の電極１２ｃ、１２ｄへの通電がなされ発熱面１２ａで熱が発生する。
【００７４】
またエッチングガス１８（ＨＣｌ）がこれを希釈するキャリアガス（Ｈ2）とともに石英チャンバ２内に供給される。これにより反応室２内がエッチングガス１８が導入された雰囲気とされる。
【００７５】
この結果反応室２の内壁２ａに析出された堆積物１１は発熱体１２の発熱面１２ａで発せられた熱を輻射と伝導の両方で受け加熱される。そして加熱された堆積物１１がエッチングガス１８と下記の化学反応
Ｓi(s)＋２ＨＣｌ(g)→ＳiＣｌ2(g)＋Ｈ2(g)  …（１）
により分解され反応室２の内壁２ａから取り除かれる。なお発熱板１２の発熱面１２ａと堆積物１１とのＺ軸方向の距離が制御されることにより堆積物１１の加熱温度が制御される。
【００７６】
除去された堆積物１１はキャリアガス、エッチングガス１８とともに排気チャンバ８の排出口から外部に排出される。
【００７７】
以上のように本実施形態によれば、半導体ウェーハ処理装置１を分解することなく反応室２の内壁２ａに形成された堆積物１１を完全に除去することができる。このため従来の除去処理と異なり再組立後に成長ガス９の流量等の調整を行う必要がなくなる。また従来の除去処理と異なり分解、再組立時に金属部品がこれら空気中の水分等に接触するということがなくなくなるので、金属汚染は発生せず半導体ウェーハ処理装置１の耐久性が飛躍的に向上する。また従来の除去処理と異なり、分解し再組立し更に調整に要する時間だけ半導体ウェーハ処理装置１の反応室２でのウェーハ４の処理を中断するということがなくなるので、半導体ウェーハ４の生産効率が飛躍的に向上する。
【００７８】
さらに本実施形態によれば、エッチングに使用されるエッチングガス１８（ＨＣｌ）を分解除去用のガスとして使用している。エッチングガス１８を供給する配管等の供給手段は半導体処理装置１に既設されている。よって専用の供給手段を新たに設ける必要がなく設備のコストを低減することができるという効果が得られる。
【００７９】
上述した実施形態に対しては種々の変形が可能である。
【００８０】
図３（ａ）、（ｂ）はそれぞれ図１（ａ）に対応する図である。図１に示す実施形態では反応室２の下流側に発熱板１２を設けるようにしている。しかし図３（ａ）に示すように上流側にも同様の発熱板１２′を設けて同様に作動させてもよい。上流側発熱板１２′、下流側発熱板１２の両方を設けてもよく上流側発熱板１２′のみを設ける実施も可能である。
【００８１】
また図３（ｂ）に示すように上流側発熱板１２′、下流側発熱板１２を一体に形成した上下流発熱板１２″を設けて図１の実施形態と同様に作動させてもよい。
【００８２】
つぎに図２を参照して図１の実施形態と異なる実施形態について説明する。  図２において図１と同一の構成要素には同一の符号を付して適宜その説明を省略する。図２（ａ）は半導体ウェーハ成長装置１を上面からみた断面図であり、図２（ｂ）は同装置を側面からみた断面図である。
【００８３】
本実施形態では堆積物１１を加熱するために反応室２の内部に、発熱板１５が配置される。発熱体１５は反応室２の下流側に、Ｘ軸方向つまりエッチングガス１８の流れ方向と平行な方向に移動自在に設けられている。発熱板１５はＹ軸方向（エッチングガス１８の流れに垂直な方向）に長い長方形状に形成されている。発熱板１５の材質はたとえばＳiＣまたはＳiＣをコーティングしたグラファイトで構成されている。発熱板１５は堆積物１１に対向する発熱面１５ａを有している。発熱板１５は支持部材１６によって支持されている。発熱板１５の支持部材１６は図示しない移動機構によってＸ軸方向に移動することができる。
【００８４】
赤外線ランプ６とは別に反応室２の外部には、赤外線を反応室２の壁を透過させて発熱板１５の発熱面１５ａに導く発熱体加熱用の赤外線ランプ１７が設けられている。
【００８５】
発熱板１５はＳiＣまたはＳiＣをコーティングしたグラファイトで構成されており赤外線ランプ１７で発生した赤外線を吸収することにより加熱され、発熱面１５ａで熱が発生する。
【００８６】
つぎに図２に示す半導体処理装置１の動作について説明する。
【００８７】
・エピタキシャル成長工程時
エピタキシャル成長工程中には、上記移動機構によって矢印Ｃ2方向に発熱板１５が移動され発熱板１５がエピタキシャル成長に影響を与えない場所に待避される。すなわち発熱板１５が排気チャンバ８内に位置されるように発熱板１５が待避される。また赤外線ランプ１７への通電は遮断されており発熱面１５ａで赤外線吸収による熱は発生していない。
【００８８】
反応室２内に成長ガス９が導入されることによりシリコン基板４の表面に、所定濃度の不純物Ｂが添加されたエピタキシャル成長層が形成される。
【００８９】
ここで発熱板１５が排気チャンバ８内に位置されるように発熱板１５が待避されているので、発熱板１５上にシリコンが堆積するなどの不具合は回避されエピタキシャル成長処理に影響を与えることはない。
【００９０】
・除去処理時
上記エピタキシャル成長工程以外のときに以下の除去処理が実行される。このときサセプタ３上からシリコンウェーハ４を取り外すことが望ましい。これは除去処理によって分解除去された堆積物１１がシリコンウェーハ４上に飛散する可能性があるからである。
【００９１】
上記移動機構によって矢印Ｃ1方向に発熱板１５が移動され発熱板１５が堆積物１１の近傍まで移動される。また赤外線ランプ１７への通電がなされ発熱面１５ａで赤外線吸収による熱が発生する。
【００９２】
またエッチングガス１８（ＨＣｌ）がキャリアガス（Ｈ2）とともに石英チャンバ２内に供給される。これにより反応室２内がエッチングガス１８が導入された雰囲気とされる。
【００９３】
この結果反応室２の内壁２ａに析出された堆積物１１は発熱板１５の発熱面１５ａで発せられた熱を輻射と伝導の両方で受け加熱される。そして加熱された堆積物１１がエッチングガス１８と上記（１）式の化学反応により分解され反応室２の内壁２ａから取り除かれる。なお発熱板１５の発熱面１５ａと堆積物１１とのＺ軸方向の距離が制御されることにより堆積物１１の加熱温度が制御される。また発熱板１５は堆積物１１が存在する範囲でＸ軸方向に沿って移動される。これによりＸ軸方向各部の堆積物１１が隅々まで除去される。
【００９４】
除去された堆積物１１はキャリアガス、エッチングガス１８とともに排気チャンバ８の排出口から外部に排出される。
【００９５】
図４（ｂ）は図２（ａ）に対応する図であり、図２の実施形態の変形例を示す。図２に示す実施形態では発熱板１５をＸ軸方向に移動させているが、図４（ｂ）に示すように発熱板１５をＹ軸方向に移動させてもよい。
【００９６】
また上述した実施形態では発熱板１２、１５を反応室２内に配置しているが、これを省略する実施も可能である。
【００９７】
図４（ａ）は図２（ｂ）に対応する図であり、図２（ｂ）の発熱板１５を省略した図２の実施形態の変形例を示す。図４（ａ）に示す実施形態では、堆積物１１に近接して赤外線ランプ１７が設けられている。
【００９８】
堆積物１１は、エッチングガス１８が導入された雰囲気中で赤外線ランプ１７で発せられる赤外線を吸収し、加熱される。これにより堆積物１１が上記（１）式の化学反応により分解され、反応室２の内壁２ａから取り除かれる。
【００９９】
なお上述した実施形態では半導体処理装置１に既に設られている供給手段を用いて反応室２内にエッチングガス１８を導入するようにしているが、堆積物１１を除去する専用の供給手段を新たに設けてもよい。専用の分解除去用ガス供給手段を介して反応室２内に分解除去用ガスが供給され、堆積物１１が上記（１）式と同等の化学反応により分解され反応室２の内壁２ａから取り除かれる。
【０１００】
また以上説明した実施形態では枚葉型成長炉２を想定したが、本実施形態の技術思想は図５に示すようなシリンダ型成長炉２１に対しても適用することができる。
【０１０１】
シリンダ型成長炉２１では、シリンダ２１の外部に設けられた赤外線ランプ２４によりシリンダ２１の内部が加熱される。シリンダ２１の内部には、六角円錐形状のサセプタ２２が設けられる。サセプタ２２は中心軸Ｃを回転中心にして回転される。サセプタ２２の斜面には複数のポケット２３が設けられ、これら複数のポケット２３それぞれにシリコンウェーハ４が収容される。シリコンウェーハ４を爪によって支持してもよい。
【０１０２】
図５に示す実施形態においても図１〜図４の実施形態の発熱板１２、１５と同様の発熱体２５が設けられる。この発熱体２５は、シリンダ２１の内壁２１ａとサセプタ２２の間を通過することができるドーナツ形状に形成されている。
【０１０３】
エピタキシャル成長工程時には、発熱体２５を上方の所定位置に待避させておき、エピタキシャル成長工程時以外の除去処理時には、発熱体２５を矢印Ｄに示すように下降させることで、シリンダ内壁２１ａに析出された堆積物１１を除去することができる。
【０１０４】
なお本実施形態では、シリコンウェーハ４を想定したが、本発明としては半導体であれば他の材料のウェーハにも適用することができる。たとえば半導体材料としてＧａＡs（ガリウム砒素）、Ｇe（ゲルマニウム）を使用する場合にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は実施形態の半導体ウェーハ処理装置の構成図であり、図１（ａ）は上面からみた断面図で、図１（ｂ）は側面からみた断面図である。
【図２】図２は図１と異なる実施形態の半導体ウェーハ処理装置の構成図であり、図２（ａ）は上面からみた断面図で、図２（ｂ）は側面からみた断面図である。
【図３】図３（ａ）、（ｂ）は図１に示す実施形態の変形例を示す図である。
【図４】図４は発熱板を用いない実施形態を示す図である。
【図５】図５はシリンダ型成長炉に適用した実施形態を示す図である。
【図６】図６は従来の半導体ウェーハ処理装置の構成図であり、図６（ａ）は上面からみた断面図で、図６（ｂ）は側面からみた断面図である。
【符号の説明】
１  半導体処理装置
２  石英チャンバ（反応室）
４  シリコンウェーハ
６、７、１７  赤外線ランプ
９  成長ガス
１１  堆積物
１２、１５  発熱板
１８  エッチングガス
２５  発熱体
【図１】
0004225393.tif 000002
【図２】
0004225393.tif 000003
【図３】
0004225393.tif 000004
【図４】
0004225393.tif 000005
【図５】
0004225393.tif 000006
【図６】
0004225393.tif 000007