JP5277054B2

JP5277054B2 - 窒化物半導体製造装置における汚染部品の洗浄装置

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Publication number: JP5277054B2
Application number: JP2009093908A
Authority: JP
Inventors: 修一小関; 祐一郎北村; 猛落
Original assignee: Taiyo Nippon Sanso Corp
Current assignee: Taiyo Nippon Sanso Corp
Priority date: 2009-04-08
Filing date: 2009-04-08
Publication date: 2013-08-28
Anticipated expiration: 2029-04-08
Also published as: JP2010245376A

Description

本発明は、半導体製造装置における汚染部品の洗浄装置に関するものであり、さらに詳しくは、窒化物半導体の製造時にウェハー以外の部材に付着した窒化物を洗浄する窒化物半導体製造装置における汚染部品の洗浄装置に関する。

青色発光ダイオード等の電子部品等に利用されている窒化物半導体は、半導体製造装置内においてサファイヤ基板等のウェハー表面に窒化ガリウム（ＧａＮ）や窒化ガリウムアルミニウム（ＡｌＧａＮ）等の窒化物を積層させて構成されている。窒化物半導体を製造する際は、均一な厚みの窒化物の薄膜をウェハーに積層させる必要があるため、従来から、ウェハーの表面に均一に窒化物を積層させるように、原料ガスを吹き付けるための工夫が行われている。
原料ガスとしては、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）等の有機金属ガスとアンモニア、ホスフィン、アルシン等の水素化合物等が挙げられる。

しかし、原料ガスは、ウェハーの表面だけではなく、半導体製造装置内においてウェハーを保持するウェハートレー等のようなウェハー以外の部品にも吹き付けられる。また、原料ガスを供給するフローチャネル等の部品は、原料ガスと触れる頻度が極めて高い。このため、これらウェハー以外の部品の表面には汚染物が積層しやすく、定期的に洗浄しなければならないという問題があった。
通常は、これらウェハー以外の部品の洗浄は、水素洗浄や燐酸洗浄によって行われる。水素洗浄は、半導体製造装置内において、例えばウェハートレーを１０００℃以上の高温に保持しながら水素を通気して洗浄する方法であり、また燐酸洗浄は、半導体製造装置とは別の洗浄装置において、半導体製造装置から取り外されたフローチャネル等の流路形成部品や複雑な形状の部品を加熱した燐酸に浸漬して洗浄する方法である。

しかし、水素洗浄の場合には、ウェハートレーを１０００℃以上の高温に保持しなければならないため、ウェハートレーが熱変形する恐れがあるという問題があった。また、燐酸洗浄の場合には、有毒な燐酸を加熱して用いることから、燐酸の蒸気により洗浄作業者が危険に曝されるという問題があった。

このような問題点を解決するために、ウェハートレー等の部品を損傷させず、かつ作業者が安全に作業できる洗浄装置や方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に示す洗浄装置は、具体的には図３に示すような構造を備えたものとして実施されている。以下、従来の洗浄装置について図３に基づき説明する。

洗浄装置１０１は、反応管１０２及び加熱装置１０３を備えている。反応管１０２は、両端に第１蓋部１０４と第２蓋部１０５を取付固定した円筒形状の筒型部材であり、内部には、反応室１０６が形成されている。反応室１０６内には、支持部材１０７と、２枚の遮熱板１０８とが設けられている。

第１蓋部１０４は、正面から見た場合における中心部に、洗浄ガスを反応室１０６内へ供給する洗浄ガス導入管１０９を有している。洗浄ガスには、例えば塩素系ガスが用いられる。第２蓋部１０５は、正面から見た場合における中心部に、反応室１０６内において洗浄ガスと汚染部品における汚染物との反応により生成された反応生成物ガスを排出するガス排出管１１０を有している。
支持部材１０７は、汚染部品１１１を支持するとともに、反応室１０６内の所定位置に汚染部品１１１を配置するための部材であり、遮熱板１０８は、支持部材１０７の左右両側方に設けられ、反応室１０６内の温度を短時間で上昇できるようになっている。

このような構成の従来の洗浄装置１０１においては、汚染物が付着した汚染部品１１１を適宜方法によって支持部材１０７に載置した後、加熱装置１０３によって反応室１０６内を５００〜１０００℃の適宜温度まで加熱する。その後、洗浄ガスの供給の開始により洗浄ガス導入管１０９から反応室１０６内に導入された洗浄ガスは、汚染部品１１１に付着した汚染物と反応して反応生成物を生じる。この反応生成物は、反応室１０６内の温度が５００〜１０００℃の適宜温度まで上昇しているため、生成後直ちに気化して反応生成物ガスとなり、ガス排出管１１０から排出される。

特開２００６−３３２２０１

しかしながら、特許文献１の洗浄装置は、汚染部品の洗浄処理に要する時間が長くなるという問題があった。
これは、特許文献１の洗浄装置は、例えば図３中において、洗浄ガス導入管１０９から反応室１０６内へ導入された洗浄ガスが、第１蓋部１０４の近傍に配置されている遮熱板１０８に衝突してＡ方向やＢ方向に分流し、この分流した洗浄ガスのうち汚染部品１１１の洗浄に利用できるのは、Ｂ方向に流れた洗浄ガスのさらにＢ１方向に流れたもののみであって、非常に洗浄の効率が悪いことが原因となっている。

Ａ方向に流れた洗浄ガスのほとんどが汚染部品１１１の洗浄に利用できないのは、従来の洗浄装置１０１は、加熱された洗浄ガスが熱対流によって反応室１０６の下部から上部へと移動することを利用しており、反応室１０６内において既に汚染部品１１１の上方を流れている洗浄ガスは下方へ流れないからである。また、Ｂ方向に流れた洗浄ガスは、反応室１０６内で加熱された全てがＢ１方向に流れるわけではなく、Ｂ２方向に流れるものもあるため、洗浄処理の効率が悪化し、洗浄時間が長くなる原因となっている。

洗浄時間が長くなる問題は、洗浄ガスの供給量を増やすことによって解決することはできるものの、この場合には汚染物の洗浄に利用されなかった洗浄ガスが大量に排出されることになる。この場合は、洗浄ガスとして使用する塩素系ガスが強い毒性を持っているため、反応室１０６から排出されたガスの無害化処理を行う設備の大型化が必要となる。このため、設備の設置や維持に必要なコストが非常に大きくなってしまい、不経済であるという問題が生じる。また、洗浄ガスの供給量が増えることによって洗浄処理のコストが上昇するという問題も生じる。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、汚染部品の洗浄処理を効率的に行うことで洗浄時間を短縮化でき、かつ洗浄ガスの供給量も減らすことが可能で、経済性にも優れた窒化物半導体製造装置における汚染部品の洗浄装置を提供することを目的とする。

本発明は、
（１）窒化物半導体製造装置における汚染部品を洗浄する装置であって、横型の中空円筒形状に形成されており、洗浄ガス導入管とガス排出管とを有する反応室と、前記反応室内で前記汚染部品を支持するための保持部材、及び前記反応室内に前記保持部材を載置するための支持部材から構成される支持手段と、前記汚染部品を前記反応室内で高温に保持するために前記支持手段の左右両側に設けた遮熱部材と、前記反応室内を加熱する加熱手段と、を備え、前記遮熱部材のうち、一方の前記遮熱部材と他方の前記遮熱部材との間の空間に、前記汚染部品における汚染物と洗浄ガスとが反応する反応領域を形成し、前記洗浄ガス導入管が、前記遮熱部材の下部近傍を通って前記反応領域内に導かれ、該洗浄ガス導入管の先端部が前記支持手段の下方に位置するように、前記反応室内の下部に配置されていることを特徴とする窒化物半導体製造装置における汚染部品の洗浄装置、
（２）洗浄ガス導入管の先端部が支持手段の下面に向けて立ち上がるように湾曲形成した上記（１）記載の窒化物半導体製造装置における汚染部品の洗浄装置、
を要旨とする。

本発明によれば、洗浄ガス導入管を反応室内の下部に配置したので、反応室内に供給された洗浄ガスは、遮熱部材に衝突して分流することがなく、必ず反応室内の下部から供給される。導入された洗浄ガスは反応室内で加熱手段により加熱され、汚染部品の下方から上方へ移動するので、より多くの洗浄ガスを汚染部品の洗浄に利用することが可能になり、洗浄時間を飛躍的に短縮することができ、洗浄処理の効率を向上させることが可能になる。

また、本発明によれば、洗浄ガス導入管の先端部が支持手段の下方に位置するように洗浄ガス導入管を配置したので、より多くの洗浄ガスを汚染部品の下方から上方へ移動させることができ、洗浄時間をより短縮することができ、洗浄処理の効率をより向上させることが可能になる。

また、本発明によれば、洗浄ガス導入管の先端部が支持手段の下面に向けて立ち上がるように湾曲形成したので、洗浄ガス導入管から供給された洗浄ガスの流れの方向を支持手段の下面に向けることができ、更には支持手段に支持された汚染部品の方へ向けることができる。したがって、より多くの洗浄ガスを汚染部品の方へ向けて流すことが可能になり、汚染部品の洗浄処理の効率をさらに向上させることが可能になる。

また、本発明によれば、支持手段の左右両側方に遮熱部材を設け、一方の遮熱部材と他方の遮熱部材との空間を、汚染部品における汚染物と洗浄ガスとが反応する反応領域として構成したので、反応領域内の熱を反応領域外へ逃がすことがなく、反応領域内の温度を短時間で所定の温度まで上昇させ、かつ維持することが可能になる。これにより、反応領域内における汚染部品の洗浄処理をさらに効率的に行うことが可能になり、短時間で洗浄処理を行うことが可能になる。

また、本発明によれば、洗浄ガス導入管が遮熱部材の下部近傍を通って反応領域内に導かれ、該洗浄ガス導入管の先端部が支持手段の下方に位置するように配置したので、より多くの洗浄ガスを汚染部品の下方から上方へ移動させることができ、汚染部品の洗浄処理をより効率的に行うことが可能になる。

また、本発明によれば、反応室を横型の中空円筒形状にしたので、真空引きした際の反応室の強度を高くすることができ、反応室内を真空にした際に変形する等の不具合を防止することが可能になる。

このように、本発明によれば、汚染部品の洗浄処理の効率を飛躍的に向上させることが可能になるので、従来よりもはるかに少ない量の洗浄ガスを供給して従来と同等の洗浄力を維持することもできる。したがって、従来と同等の洗浄力で洗浄する場合には、洗浄ガスの供給量をはるかに減少させることができるので、洗浄装置から排出された反応生成物ガスや洗浄ガスを無害化する無害化処理設備を小型化することが可能になり、設備や洗浄処理に必要なコストを大幅に低減させることも可能になる。

本発明に係る洗浄装置の反応管を表した概念図である。洗浄装置の内部構成と洗浄ガスの流れを表した模式図である。従来の洗浄装置の内部構成と洗浄ガスの流れを表した模式図である。

本発明の実施の形態である窒化物半導体製造装置における汚染部品の洗浄装置について、図１及び図２に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態である洗浄装置の反応管を表した概念図、図２は、洗浄装置の内部構成と洗浄ガス及び反応生成物ガスの流れを表した模式図である。

洗浄装置１は、反応管２と、反応管２の周囲に上下から設けられた一対の加熱手段としての加熱装置３を備えている。反応管２は、両端にフランジを設けた横型の中空円筒形状を有する筒型部材であり、例えば石英により形成されている。反応管２の内部には、汚染部品２２を支持するための支持手段４が設けられている。この支持手段４は保持部材５と支持架台６とから構成されており、支持手段４の左右両側方には遮熱板７ａ，７ｂが設けられている。また、反応管２の内部には反応室８が形成されており、この反応室８には、一方の遮熱板７ａと他方の遮熱板７ｂとの間の空間が反応領域９として構成されている。この反応領域９は、後述する汚染物と洗浄ガスとが反応する領域である。

保持部材５は、後述する汚染部品２２を保持するための部材であり、例えばカーボンや石英により形成されている。この保持部材５は、適宜方法によって載置された汚染部品２２を支持することができ、かつその状態を保持できるように構成されている。汚染部品２２を保持する構成は、例えば保持部材５の表面に汚染部品２２の一部分を挿入できる溝５ａを設けておき、汚染部品２２をその溝５ａへ差し込むことによって実現することができる。なお、この保持の方法はどのような方法を用いてもよく、上述した例には限定されない。

また、保持部材５には、複数の貫通孔５ｂが形成されており、下方から供給される洗浄ガスが上方向へ流れやすくなるように構成されている。これにより、保持部材５に保持された汚染部品２２に洗浄ガスが接触しやすくなり、汚染部品２２の洗浄処理が効率的に行えるようになっている。なお、保持部材５が汚染部品２２を保持できる強度を維持できるものであれば、貫通孔５ｂの形状は特に限定されない。例えば、貫通孔５ｂの形状は四角形や丸形でもよい。また、保持部材５に貫通孔５ｂを形成する以外に、保持部材５を格子状に形成してもよい。

支持架台６は、反応室８内に保持部材５を載置するための架台であり、保持部材５の両端部を支持できる位置に一対で設けられている。これら支持架台６は、板材の一端部と他端部とを互いに反対方向へ直角に折り曲げ成形して形成されている。図２においては、保持部材５の左端部を支持する一方の支持架台６は、垂直に延びる板材の一端部である上端部が保持部材５の左端部へ向けて右方へ延出し、他端部である下端部が遮熱板７ａへ向けて左方へ延出するよう直角に折り曲げ成形されている。この下端部には、遮熱板７ａとの嵌合が可能な大きさの図示しない溝が設けられている。また、この一方の支持架台６には、上端部と下端部との間に形成された垂直に延びる部分に、後述する洗浄ガス導入管１６を挿入できる大きさの孔６ａが形成されている。また、図２においては、保持部材５の右端部を支持する他方の支持架台６は、垂直に延びる板材の上端部が保持部材５の右端部へ向けて左方へ延出し、下端部が遮熱板７ｂへ向けて右方へ延出するように折り曲げ成形されている。この下端部には、遮熱板７ｂとの嵌合が可能な大きさの図示しない溝が設けられている。これら支持架台６の上端部は平面状になるように形成されており、その上部に保持部材５が載置できるように形成されている。また、支持架台６の下端部も平面状になるように形成されており、反応管２の内周面と当接するように形成されている。

なお、支持架台６は、反応管２内に設けることができ、かつ保持部材５を載置できるものであれば、その構成については特に限定されない。例えば、カーボン又は石英で形成された一対の脚部材を反応管２内の長手方向に設けて、反応管２内において長手方向に延びるカーボン製の２本のレールを脚部材上に設置固定し、このレール上に遮熱板や汚染部品を支持する支持架台を載置してもよい。また、このときの支持架台の形状も特に限定されず、遮熱板の支持架台と汚染部品の支持架台とをそれぞれ別個にしてもよいし、一体化してもよい。

遮熱板７ａ，７ｂは、汚染部品を反応室６内で高温に保持するためのものであり、保持部材５の左右両側方に設けられている。一方の遮熱板７ａは、保持部材５と第１蓋体１０の間であって保持部材５寄りの位置に設けられており、例えば下端部が一方の支持架台６に形成された図示しない溝に嵌合されることによって固定されている。他方の遮熱板７ｂは、保持部材５と第２蓋体１１の間であって保持部材５寄りの位置に設けられており、例えば下端部が他方の支持架台６に形成された図示しない溝に嵌合されることによって固定されている。一方の遮熱板７ａの下部には、開口部７ｃが形成されている。この開口部７ｃは、後述する洗浄ガス導入管１６が遮熱板７ａの下部近傍を通って反応室８内における反応領域９内に挿入できる大きさに形成されている。
これら遮熱板７ａ，７ｂは、加熱装置３によって反応室８内が加熱される際に、効率よく温度を上昇させることができるような部材で形成されており、例えばカーボン等によって形成されている。

また、遮熱板７ａ，７ｂの上端面と反応管２の上部内周面との間には空隙部１２，１３が設けられている。空隙部１２は、遮熱板７ａと反応管２の上部内周面との間に設けられており、後述する第１蓋体１０と遮熱板７ａとの間に形成された第１空間部１４と連通するように形成されている。空隙部１３は、遮熱板７ｂと反応管２の上部内周面との間に設けられており、後述する第２蓋体１１と遮熱板７ｂとの間に形成された第２空間部１５と連通するように形成されている。

なお、本明細書における遮熱板の下部近傍には、遮熱板の下部のみならず遮熱板の下方も含まれる。すなわち、遮熱板７ａの下部近傍に位置する開口部７ｃは、洗浄ガス導入管が反応領域内に導かれるように形成されていればよく、例えば、遮熱板７ｃの下部に洗浄ガス導入管が挿入できる大きさの開口孔や凹部を形成することで実現することができる。また、遮熱板７ａの下端面と反応管２の下部内周面との間に間隙を設け、この間隙に洗浄ガス導入管を挿入してもよい。この場合は、洗浄ガス導入管は、遮熱板７ａの下方に位置することになる。

反応管２には、第１蓋体１０が一方側のフランジにボルトで固定されるとともに、第２蓋体１１が他方側のフランジにボルトで固定されている。反応管２は、これら第１蓋体１０及び第２蓋体１１が固定されることにより、密閉構造となるように構成されている。

第１蓋体１０は、ステンレスなどの金属で形成されており、第１蓋体１０を正面から見た場合における中心部から径方向へずれた位置に洗浄ガス導入管１６を有している。洗浄ガス導入管１６は、例えば銅などの適宜金属を用いた金属管で形成されており、第１蓋体１０から反応室８内に入り込み、さらに遮熱板７ａの下部近傍に形成された開口部７ｃを通って反応領域９内に導かれた状態で挿入固定されている。

洗浄ガス導入管１６の先端部１６ａは、反応室８内の下部に配置されており、具体的には、保持部材５の下方に位置するように配置されている。また、先端部１６ａは、保持部材５の下面に向けて立ち上がるように湾曲形成されており、洗浄ガスが汚染部品２２に向けて流れやすくなるように形成されている。
なお、洗浄ガス導入管１６と汚染部品２２までの高さ方向（図２における上下方向）の位置関係は、洗浄ガスが反応室８内に収容された汚染部品２２に対して満遍なく行き渡るようにできる程度の間隔を設けていることが好ましい。
また、洗浄ガス導入管１６と汚染部品２２との水平方向（図２における左右方向）の位置関係は、先端部１６ａが支持架台６の下方において孔６ａ側へ位置するように配置され、先端部１６ａとガス排出管２０との間に、洗浄ガスが反応室８内に収容された汚染部品２２に対して満遍なく行き渡るようにできる程度の間隔を設けていることが好ましい。

洗浄ガス導入管１６の後端側端部は、洗浄ガス供給装置１７と接続されている。洗浄ガス供給装置１７は、反応室８内に供給されて汚染部品２２における汚染物を洗浄するための洗浄ガスを供給する装置であり、洗浄ガス導入管１６を通じて反応管２内へ順次供給できるようになっている。洗浄ガス供給装置１７は、洗浄ガスの主成分である塩素系ガスを供給する塩素系ガス供給部１８と、塩素系ガスを希釈する希釈ガス供給部１９とから構成されており、洗浄ガスは、塩素系ガスと希釈ガスを混合することにより得られる。この洗浄ガスの洗浄能力は、洗浄ガス中における塩素系ガスの濃度によっても適宜調節することができるようになっている。

ここで、洗浄ガスに用いられる塩素系ガスとしては、Ｃｌ_２（塩素）、ＨＣ_ｌ、ＳｉＣｌ_４、ＳｉＨＣｌ_３、ＳｉＨ_２Ｃｌ_２、ＳｉＨ_３Ｃｌ、ＢＣｌ_３、ＣＨＣｌ_３、ＣＨ_２Ｃｌ_２、ＣＨ_３Ｃｌ等の分子内に塩素を含む化合物の１種又は２種以上の混合物が用いられるが、価格等を考慮すると塩素が特に好ましい。

また、希釈ガスとして用いられるガスとしては、窒素、水素、ヘリウム、アルゴン、空気などの塩素系ガスと反応しない任意のガスの１種又は２種以上の混合ガスを用いることができる。

さらに、洗浄ガス中の塩素系ガス濃度は０．１体積％以上とされる。塩素系ガス濃度が０．１体積％未満でも汚染物は洗浄ガス中の塩素系ガスと反応するが、反応速度が遅くなり実用性に乏しくなる。一方、塩素系ガス濃度は高い方が洗浄能力は高まるものの、塩素系ガス濃度を高くしすぎると、部品自体が腐食する恐れがあるので、通常は５０体積％以下とするのが好ましい。

第２蓋体１１は、ステンレスなどの金属で形成されており、第２蓋体１１を正面から見た場合の中心部にガス排出管２０を有している。反応生成物ガスは、洗浄ガスと汚染部品２２における汚染物とが接触した際に生成されるガスであり、これには、汚染部品２２の洗浄に利用されずに排出される洗浄ガスが含まれる場合もある。ガス排出管２０は、一端部が第２蓋体１１に挿入固定され、他端部が無害化処理装置２１と接続されており、反応室８内から排出される反応生成物ガスを無害化処理装置２１へ移送する銅管等の金属製配管である。無害化処理装置２１は、反応生成物ガスに含まれた塩素系ガスなど人体に有害な成分を無害化するための装置である。

汚染部品２２は、ウェハーの表面に窒化物の薄膜を生成する際に窒化物の薄膜等の汚染物が付着した洗浄対象物であり、例えばウェハートレーやフローチャネル等のようなものである。本実施形態の洗浄装置１においては、汚染部品２２がどのような形状であっても洗浄することが可能であるが、本明細書においては、汚染部品２２の一例として、表面に汚染物が付着した板材を用いて説明する。

次に、本実施の形態の洗浄装置１の作用について説明する。洗浄装置１は、通常は、保持部材５が反応室８内の支持架台６上に載置され、第１蓋体１０及び第２蓋体１１が取り付けられて密閉されている。汚染部品２２を洗浄する際には、まず、保持部材５を反応室８内から取り出す。この作業は、第１蓋体１０と、第１蓋体１０と対向するように配置された遮熱板７ａ、或いは、第２蓋体１１と、第２蓋体１１と対向するように配置された遮熱板７ｂのいずれかを取り外す。そして、支持架台６上に載置された保持部材５を反応室８から取り出す。

次に、汚染部品２２を保持部材５上に保持する。このとき、保持部材５は、洗浄時に汚染部品２２の表面に効率良く洗浄ガスが接触するように配置できるものであることが好ましい。このように配置するには、例えば図２に示すように、汚染部品２２を若干傾斜させることによっても実現することができるが、これ以外の配置の仕方によって洗浄ガスと接触しやすくしてもよい。
保持部材５上に汚染部品２２を載置したら、保持部材５を反応管２の反応室８内に収容し、支持架台６上に載置する。そして、取り外した遮熱板７ａ，７ｂを適宜方法により取付固定した後、取り外したフランジをボルト固定して、反応管２を密閉する。

次に、加熱装置３により反応室８内を５００〜１０００℃の範囲内で任意に設定された温度まで加熱する。このとき、反応室８は一方の遮熱板７ａと他方の遮熱板７ｂとが保持部材５の両側方に対向配置されており、反応領域９から第１空間部１４や第２空間部１５へ熱が移動するのを防止することができるので、短時間で反応室８内を所定の温度まで加熱することができる。反応室８が所定温度に到達したら、洗浄ガス供給装置１７から洗浄ガス導入管１６を介して洗浄ガスを反応室８内に供給する。このとき、洗浄ガス導入管１６は、汚染部品２２の下方に位置し、且つ開口部が上向きになるように、すなわち先端部１６ａが保持部材５の下面に向けて立ち上がり、汚染部品２２の方へ向くように湾曲形成されているので、洗浄ガス導入管１６から噴出する洗浄ガスを強制的に汚染部品２２が配置されている方向へ供給することができる。

このとき、反応室８内が所定の温度まで加熱されていることで、反応室８内に供給された洗浄ガス自身も加熱され、反応室８内で熱対流を生じる。したがって、洗浄ガスは、反応室８内へ導入された時に図２中の矢印の方向へ順次流れ、貫通孔５ｂを通って汚染部品２２が配置された方向に向かって流れる。

なお、反応室８の温度を５００℃以上にするのは、汚染部品２２における汚染物に洗浄ガスが接触して生成される反応物（本実施形態の場合には塩化物）を気化して排出するためである。また、５００〜１０００℃の範囲内であるのは、５００℃未満の温度の場合には塩化物を気化させる速度が遅くなり実用的でなく、１０００℃を超えた温度の場合には、汚染部品２２が熱変形する恐れがあるからである。ただし、１０００℃を超える温度であっても、汚染部品２２が熱変形しない場合には、１０００℃を超える温度まで加熱してもよい。

このように、洗浄ガス導入管１６の形状及び加熱装置３により熱対流が生じた洗浄ガスは、図２中の矢印で示すように、保持部材５の貫通孔５ｂを通過して汚染部品２２の表面における汚染物と接触する。この汚染物は、洗浄ガスが接触することによって反応し、塩化物が生成される。この塩化物は、反応室８内が高温になっていることで生成後直ちに気化されるため、汚染部品２２は、洗浄ガスとの接触により表面から汚染物が除去されて清浄になる。一方、気化された反応生成物ガスは、熱対流によって汚染部品２２の上方に流れ、空隙部１３を通過して第２空間部１５内へ流れ、さらに第２空間部１５を通過してガス排出管２０に流れ込み、無害化処理装置２１内に取り込まれて無害化処理される。

このような方法により洗浄された汚染部品２２は、洗浄後に反応室８内から取り出される。汚染部品２２を取り出す際には、まず、反応室８内を真空引きして、その後窒素ガスを封入する。この真空引きと窒素ガスの封入は、必要に応じて数回行われる。これによって、反応室８内に残留する洗浄ガスや反応生成物ガスを除去し、第１蓋体１０と、第１蓋体１０と対向するように配置された遮熱板７ａ、或いは、第２蓋体１１と、第２蓋体１１と対向するように配置された遮熱板７ｂのいずれかを取り外す。そして、支持架台６上に載置された保持部材５を反応室８から取り出す。その後、保持部材５に載置された汚染部品２２を取り外す。

なお、本明細書における汚染部品２２は、半導体製造装置において汚染物を除去する必要があるものであればよく、ウェハートレーやフローチャネルには限定されない。

（実施例１）
実施例１は、図２に示す洗浄装置１を用いて洗浄処理能力の実験を行った。ここで、反応管２は、内径が３６０ｍｍ、全長が１１００ｍｍのものを使用し、洗浄ガス導入管１６は内径が６ｍｍのものを使用した。また、汚染部品２２は、約１ｇの汚染物が付着したものを使用した。
また、反応室８の温度は８００度まで加熱し、反応管２内部への洗浄ガスの供給は３０分間行った。このときの洗浄ガスには、塩素と窒素の混合ガスを用い、ガス流量は、それぞれ塩素が毎分３００ミリリットル、窒素が毎分３リットルとなるようにした。洗浄処理後は、反応室８の温度を室温程度まで冷却し、反応管２内に窒素ガスを封入して窒素置換した後に反応管２の内部から汚染部品２２を取り出した。そして、取り出した汚染部品２２の状態を確認した。

汚染部品２２に付着した汚染物の除去に関しては、洗浄処理前の汚染部品２２の重量と、洗浄処理後の汚染部品２２の重量を測定して、洗浄処理前後の測定値の差から、除去された汚染物の量を算出した。そして、洗浄処理前に付着した汚染物の量（本実施例では約１ｇ）で算出した汚染物の量を割るとともに、その値に百分率を掛けることにより、汚染物の除去効率を計算した。

実施例１の洗浄装置１で洗浄処理を行った結果、洗浄処理前は拭き取りで除去できなかった汚染物が汚染部品２２の表面に付着していたものの、洗浄処理後には拭き取りやすい粉末状の反応生成物が汚染部品２２の表面に付着しており、非常に汚染物が除去しやすい状態になっていた。この反応生成物を拭き取り除去した後に求めた汚染物の除去効率は、約９９％であった。また、洗浄処理後の汚染部品２２の状態は、汚染物が除去されて非常に良好であった。

（実施例２）
実施例２は、実施例１と同様の方法により洗浄処理能力の実験を行った。なお、実施例２では、洗浄処理時間を６０分にして行った。
洗浄処理を行った結果、洗浄処理前は拭き取りによって除去できなかった汚染物が汚染部品２２の表面に付着していたものの、洗浄処理後には拭き取りやすい粉末状の反応生成物が汚染部品２２の表面に堆積しており、非常に汚染物が除去しやすい状態になっていた。この反応生成物を拭き取り除去した後に求めた汚染物の除去効率は、約９９％であった。また、洗浄処理後の汚染部品２２の状態は、汚染物が除去されて非常に良好であった。

（比較例１）
比較例１は、図３の洗浄装置を用いて実施例１と同じ条件で洗浄処理能力の実験を行った。洗浄処理を行った結果、洗浄処理前には拭き取りによって除去できなかった汚染物が汚染部品２２の表面に付着していたものの、洗浄処理後には拭き取りやすい粉末状の反応生成物が汚染部品の表面に蓄積しており、汚染物がとりやすい状態になっていた。しかし、この反応生成物を拭き取り除去した後に求めた汚染物の除去効率は約７３％で、汚染物の一部は未反応の状態で残留していた。

（比較例２）
比較例２は、比較例１と同様の方法により洗浄処理能力の実験を行った。なお、比較例２では、洗浄処理時間を６０分にして行った。
洗浄処理を行った結果、洗浄処理前には拭き取りによって除去できなかった汚染物が汚染部品の表面に付着していたものの、洗浄処理後には拭き取りやすい粉末状の反応生成物が汚染部品の表面に蓄積しており、汚染物がとりやすい状態になっていた。この反応生成物を拭き取り除去した後に求めた汚染物の除去効率は約９８％であった。

以上のように、本実施の形態の洗浄装置では、洗浄処理開始後３０分で約９９％の汚染物を除去することが可能であり、洗浄処理時間を６０分としても汚染物を除去できるのは９９％と同一であった。このことから、本実施の形態の洗浄装置では、洗浄処理を３０分行うことで汚染部品２２における汚染物を拭き取り除去できる状態にすることができ、そのうちの一部は、洗浄処理中に反応室８内で加熱されることにより反応生成物ガスとして気化させることが可能になる。
一方、比較例１及び２では、汚染部品の汚染物を９８％除去するためには洗浄処理を６０分行う必要がある。また、洗浄処理を６０分行った場合であっても、実施例１及び２のように、汚染物の除去効率を９９％にまで向上させることができない。したがって、実施例１及び２の洗浄装置１は、洗浄処理時間の短縮化が可能になるだけでなく、洗浄力も向上させることが可能になる。

１洗浄装置
２反応管
３加熱装置
４支持手段
５保持部材
６支持架台
７ａ，７ｂ遮熱板
８反応室
９反応領域
１６洗浄ガス導入管
１６ａ先端部
１７ガス排出管
２２汚染部品

Claims

窒化物半導体製造装置における汚染部品を洗浄する装置であって、
横型の中空円筒形状に形成されており、洗浄ガス導入管とガス排出管とを有する反応室と、
前記反応室内で前記汚染部品を支持するための保持部材、及び前記反応室内に前記保持部材を載置するための支持部材から構成される支持手段と、
前記汚染部品を前記反応室内で高温に保持するために前記支持手段の左右両側に設けた遮熱部材と、
前記反応室内を加熱する加熱手段と、を備え、
前記遮熱部材のうち、一方の前記遮熱部材と他方の前記遮熱部材との間の空間に、前記汚染部品における汚染物と洗浄ガスとが反応する反応領域を形成し、
前記洗浄ガス導入管が、前記遮熱部材の下部近傍を通って前記反応領域内に導かれ、該洗浄ガス導入管の先端部が前記支持手段の下方に位置するように、前記反応室内の下部に配置されていることを特徴とする窒化物半導体製造装置における汚染部品の洗浄装置。
洗浄ガス導入管の先端部が支持手段の下面に向けて立ち上がるように湾曲形成した請求項１記載の窒化物半導体製造装置における汚染部品の洗浄装置。