JP5715361B2 - クリーニング方法 - Google Patents

Description

本発明は、窒化物半導体膜を成膜するＭＯＣＶＤ（有機金属気相成長）装置及びそのクリーニング方法に関する。

窒化物半導体は、バンドギャップが大きく、結晶が硬い、高電圧耐性、電子の飽和速度が速い等の特徴を有しており、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）、青紫色半導体レーザー素子、各種の電子デバイス用材料等の用途に注目を集めている。

窒化物半導体の成膜は、例えばＭＯＣＶＤ法によりエピタキシャル成長させることにより行われる。このＭＯＣＶＤ法に用いる成膜装置の処理容器の内壁や部品には、処理を重ねるごとに反応生成物が付着して堆積していく。このような付着物は、剥離するとパーティクルとなって基板に付着し、窒化物半導体製品の品質を低下させる原因となる。

そこで、従来は、Ｈ_２ガスを処理容器内に導入して加熱する熱処理（Ｈ_２熱処理）によるクリーニング、フッ酸、リン酸などの薬液を用いたウエットクリーニング、あるいはサンドブラスト処理などの物理的クリーニングが行われていた。しかし、Ｈ_２熱処理によるクリーニングでは、付着物を除去するために１０００℃程度の高温に加熱することが必要であり、熱による部品の変形や破損を引き起こすおそれがあった。従って、熱に弱い部品については、処理容器内から取り出してウエットクリーニングをしたり、物理的クリーニングをしたりする必要があった。そのため、クリーニングの都度、長時間装置を停止させなければならず、装置のダウンタイムが増えて生産性の低下を招く一因となっていた。また、ウエットクリーニングで使用する薬液による作業者の健康への影響を考慮すると、出来るだけウエットクリーニング以外の方法で処理容器内を清浄化できる方法の開発が望まれていた。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、ウエットクリーニングによらず、ＭＯＣＶＤ装置の処理容器内を短時間に、かつ低温で清浄化する方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明のクリーニング方法は、ＭＯＣＶＤ法により窒化物半導体を成膜するＭＯＣＶＤ装置の処理容器内の付着物に、水素ラジカル又はハロゲンラジカルを作用させることにより、前記付着物を揮発成分に変化させて前記処理容器の外部へ排出させる工程を備えている。

本発明のクリーニング方法は、前記処理容器内に水素ガス又はハロゲン系ガスを含むクリーニングガスを導入する工程と、
前記処理容器内で前記クリーニングガスを活性化させることにより、前記水素ラジカル又はハロゲンラジカルを発生させる工程と、
をさらに含んでいてもよい。この場合、前記処理容器内に電磁波を供給して前記クリーニングガスのプラズマを生成させてもよいし、レーザー光照射によって前記クリーニングガスを活性化させてもよい。

また、本発明のクリーニング方法は、前記処理容器の外部で前記クリーニングガスを活性化させることにより、前記水素ラジカル又はハロゲンラジカルを発生させる工程と、
前記処理容器内に前記水素ラジカル又はハロゲンラジカルを導入する工程と、
をさらに含んでいてもよい。

本発明のＭＯＣＶＤ装置は、ＭＯＣＶＤ法により被処理体上に窒化物半導体膜を成膜するＭＯＣＶＤ装置であって、
被処理体を収容し、成膜処理を行う処理容器と、
前記処理容器内に水素ガス又はハロゲン系ガスを含むクリーニングガスを導入するガス供給部と、
前記処理容器内で、前記クリーニングガスを活性化させて水素ラジカル又はハロゲンラジカルを発生させる活性化手段と、
前記処理容器内を減圧排気する排気装置と、
を備えている。

本発明のＭＯＣＶＤ装置は、前記活性化手段が、前記処理容器内に電磁界を発生させて前記クリーニングガスのプラズマを生成させる電磁波供給装置であってもよいし、あるいは、前記処理容器内で前記クリーニングガスにレーザー光を照射するレーザー照射装置であってもよい。

また、本発明のＭＯＣＶＤ装置は、ＭＯＣＶＤ法により被処理体上に窒化物半導体膜を成膜するＭＯＣＶＤ装置であって、
被処理体を収容し、成膜処理を行う処理容器と、
水素ガス又はハロゲン系ガスを含むクリーニングガスを活性化させて水素ラジカル又はハロゲンラジカルを発生させる活性化室と、
前記活性化室の水素ラジカル又はハロゲンラジカルを前記処理容器内に供給するラジカル供給ラインと、
前記処理容器内を減圧排気する排気装置と、
を備えている。

本発明のクリーニング方法によれば、ラジカルを用いることによって、Ｈ_２熱処理によるクリーニングに比べて低温で付着物の除去が可能になる。従って、熱による処理容器内の部品の変形や破損を引き起こすことがない。また、ウエットクリーニングと異なり、処理容器内の部品を外部に取り出さずにクリーニングできる。従って、クリーニングに要するＭＯＣＶＤ装置のダウンタイムを大幅に短縮できる。

本発明の第１の実施の形態のクリーニング方法を適用可能なＭＯＣＶＤ装置の概略構成を示す断面図である。 第１の実施の形態のクリーニング方法の主要工程を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態のクリーニング方法を適用可能なＭＯＣＶＤ装置の概略構成を示す断面図である。 第２の実施の形態のクリーニング方法の主要工程を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施の形態のクリーニング方法を適用可能なＭＯＣＶＤ装置の概略構成を示す断面図である。 第３の実施の形態のクリーニング方法の主要工程を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。ここでは、本発明のクリーニング方法について、第１〜第３の実施の形態を例示して説明する。

＜第１の実施の形態＞
まず、図１及び図２を参照しながら、本発明の第１の実施の形態のクリーニング方法について説明する。図１は第１の実施の形態のクリーニング方法を適用可能なＭＯＣＶＤ装置１００の概略構成を示す断面図である。ＭＯＣＶＤ装置１００で成膜の対象となる窒化物半導体としては、例えば窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）やこれらの混晶により構成されるIII−Ｖ族窒化物系化合物半導体を挙げることができる。

ＭＯＣＶＤ装置１００は、気密に構成された略円筒状の処理容器１を有している。処理容器１は、例えばアルマイト処理（陽極酸化処理）されたアルミニウムなどの材質で形成されている。処理容器１の中には被処理体である基板Ｓを水平に支持する載置台であるステージ３が配備されている。ステージ３は、円筒状の支持部材５により支持されている。ステージ３には、二点鎖線で示す基板Ｓを加熱するため、加熱手段としてのヒーター６が埋設されている。ヒーター６は、図示しないヒーター電源から給電されることにより基板Ｓを所定の温度に加熱する抵抗加熱ヒーターである。基板Ｓを加熱するための加熱手段としては、抵抗加熱ヒーターに限らず、例えばランプ加熱ヒーターでもよい。

処理容器１の天板１ａには、シャワーヘッド１１が設けられている。このシャワーヘッド１１は、内部にガス拡散空間１１ａ，１１ｂが設けられている。シャワーヘッド１１の下面には、多数のガス吐出孔１３ａ，１３ｂが形成されている。ガス拡散空間１１ａはガス吐出孔１３ａに、ガス拡散空間１１ｂはガス吐出孔１３ｂに、それぞれ連通している。シャワーヘッド１１の中央部には、ガス拡散空間１１ａ，１１ｂにそれぞれ連通するガス供給配管１５ｄ，１５ｂが接続されている。

ガス供給配管１５ｄはガス供給源１９ａ及びガス供給源１９ｃに、ガス供給配管１５ｂはガス供給源１９ｂに、それぞれ接続されている。ここで、ガス供給源１９ａは、ガス供給配管１５ａを介してガス供給配管１５ｄに合流して接続されている。ガス供給源１９ｃは、ガス供給配管１５ｃを介してガス供給配管１５ｄに合流して接続されている。ガス供給配管１５ａ，１５ｂ，１５ｃの途中には、それぞれＭＦＣ（マスフローコントローラ）１７ａ，１７ｂ，１７ｃと、その前後に各２個のバルブ１８ａ，１８ｂ、１８ｃが設けられている。

ガス供給源１９ａ，１９ｂからは、ＭＯＣＶＤの原料ガスが処理容器１内へ供給される。ガス供給源１９ａからは、III族原料ガスとして、例えばトリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、ターシャリーブチルアルミニウム、トリメチルガリウム、トリエチルガリウム、ターシャリーブチルガリウム、トリメチルインジウム、トリエチルインジウム、ターシャリーブチルインジウム、シクロペンタジエニルインジウム等が供給される。また、ガス供給源１９ｂからは、Ｖ族原料として、例えばアンモニア、アルキルアミン類、ヒドラジン類等が供給される。

ガス供給源１９ｃからは、クリーニングガス（ＣＬＮ）が処理容器１内へ供給される。クリーニングガスとしては、水素ガス（Ｈ_２）又はハロゲン系ガスを含む１種もしくは２種以上の組み合わせを挙げることができる。ハロゲン系ガスとしては、例えばＣｌ（塩素）、Ｂｒ(臭素)、Ｉ(ヨウ素）、Ｆ（フッ素）を含むガスを挙げることができるが、反応生成物の蒸気圧を考慮すると、Ｃｌ（塩素）が最も好ましく、次に、Ｂｒ(臭素)、その次に、Ｉ(ヨウ素）の順で好ましい。以下の実施の形態では、ハロゲン系ガスの代表例として塩素系ガスを用いる場合について説明する。塩素系ガスとしては、例えばＣｌ_２、ＨＣｌ、ＢＣｌ_３、ＣＨ_ｘＣｌ_{（４−ｘ）}（ここで、ｘは０、１、２又は３の数を意味する）等を挙げることができる。また、クリーニングガスは、例えばＡｒ等の希ガスなどを含むことができる。なお、ガス供給源は、図示のものに限らず、例えば処理容器１内の雰囲気置換をするためのパージガスなども同様の機構で供給することができる。

III族原料ガスは、ガス供給源１９ａから、ガス供給配管１５ａ，１５ｄを介して、シャワーヘッド１１のガス拡散空間１１ａに供給される。ガス拡散空間１１ａに導入されたIII族原料ガスは、ガス吐出孔１３ａから、処理容器１内の処理空間に噴射される。Ｖ族原料ガスは、ガス供給源１９ｂから、ガス供給配管１５ｂを介して、シャワーヘッド１１のガス拡散空間１１ｂに供給される。ガス拡散空間１１ｂに導入されたＶ族原料ガスは、ガス吐出孔１３ｂから、処理容器１内の処理空間に噴射される。

一方、クリーニングガスは、ガス供給源１９ｃから、ガス供給配管１５ｃ，１５ｄを介して、シャワーヘッド１１のガス拡散空間１１ａに供給される。ガス拡散空間１１ａに導入されたクリーニングガスは、ガス吐出孔１３ａから、処理容器１内の処理空間に噴射される。なお、図１では、クリーニングガスを原料ガスと共通のガス供給配管１５ｄを介して処理容器１内に導入する構成としたが、原料ガスとは別の配管から処理容器１内に導入してもよい。また、クリーニングガスは、例えば処理容器１の側壁１ｂにガス導入口を設け、そこから処理容器１内に導入することもできる。

シャワーヘッド１１には、給電線２０及び整合器２１を介して高周波電源２３が接続されている。高周波電源２３としては、周波数が例えば４００ｋＨｚ〜１００ＭＨｚ、好ましくは２ＭＨｚ〜６０ＭＨｚのものが用いられる。この高周波電源２３からシャワーヘッド１１に高周波を供給することにより、シャワーヘッド１１を介して処理容器１内に供給されたクリーニングガスを電磁界によりプラズマ化することができる。なお、シャワーヘッド１１に対向して配置されるステージ３に、同様の構成で高周波を供給し、クリーニングガスをプラズマ化させることもできる。本実施の形態において、給電線２０、整合器２１及び高周波電源２３は、クリーニングガスを活性化させる「活性化手段」としての電磁波供給装置である。また、クリーニングガスを活性化させるために、マイクロ波を用いることも可能である。

処理容器１の底壁１ｃには、排気口３１が形成されている。この排気口３１には排気管３３を介して排気装置３５が接続されている。排気装置３５は、例えば図示しない圧力調整弁や真空ポンプなどを備えており、処理容器１内の排気を行って処理容器１内を真空引きできるように構成されている。

ＭＯＣＶＤ装置１００を構成する各エンドデバイス（例えば、ヒーター６、ＭＦＣ１７ａ，１７ｂ，１７ｃ、高周波電源２３、排気装置３５など）は、コンピュータを有する制御部５０に接続されて制御される構成となっている。制御部５０は、図示は省略するが、ＣＰＵを備えたコントローラと、このコントローラに接続されたユーザーインターフェースおよび記憶部を備えている。ユーザーインターフェースは、工程管理者がＭＯＣＶＤ装置１００を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードやタッチパネル、ＭＯＣＶＤ装置１００の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等を有している。記憶部には、ＭＯＣＶＤ装置１００で実行される各種処理をコントローラの制御にて実現するための制御プログラム（ソフトウェア）や処理条件データ等が記録されたレシピが保存されている。そして、必要に応じて、ユーザーインターフェースからの指示等にて任意の制御プログラムやレシピを記憶部から呼び出してコントローラに実行させることで、コントローラの制御下で、ＭＯＣＶＤ装置１００の処理容器１内で所望のＭＯＣＶＤ処理やクリーニング処理が行われる。なお、前記制御プログラムや処理条件データ等のレシピは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納された状態のものを記憶部にインストールすることによって利用できる。コンピュータ読み取り可能な記録媒体としては、特に制限はないが、例えばＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク、フレキシブルディスク、フラッシュメモリ、ＤＶＤなどを使用できる。また、前記レシピは、他の装置から、例えば専用回線を介して随時伝送させてオンラインで利用したりすることも可能である。

以上のような構成のＭＯＣＶＤ装置１００では、制御部５０の制御に基づき、ＭＯＣＶＤ法により窒化物半導体の成膜処理が行われる。また、ＭＯＣＶＤ装置１００では、制御部５０の制御に基づき、処理容器１内のクリーニング処理も行われる。具体的には、排気装置３５を作動させて処理容器１内を真空に保ちながら、ガス供給源１９ｃから、ガス供給配管１５ｃ，１５ｄを介してシャワーヘッド１１へクリーニングガスを供給し、シャワーヘッド１１のガス吐出孔１３ａから処理容器１内へクリーニングガスを供給する。そして、高周波電源２３からシャワーヘッド１１に高周波電力を供給することにより、クリーニングガスを解離させ、処理容器１内にクリーニングガスのプラズマを生成させる。このプラズマ中の水素ラジカル又は塩素ラジカルによって、処理容器１内（処理容器１の内壁及び処理容器１内の部品）を清浄化することができる。

図２は、ＭＯＣＶＤ装置１００で行われる第１の実施の形態に係るクリーニング方法の概要を説明するフローチャートである。このクリーニング方法は、ステップＳ１からステップＳ３の工程を含むことができる。

（ステップＳ１）
まず、ステップＳ１では、ＭＯＣＶＤ装置１００の処理容器１内に水素ガス又は塩素系ガスを含むクリーニングガスを導入する。具体的には、ガス供給源１９ｃから、ガス供給配管１５ｃ，１５ｄ、シャワーヘッド１１のガス拡散空間１１ａ及びガス吐出孔１３ａを介して、処理容器１内に噴射される。

（ステップＳ２）
次に、処理容器１内でクリーニングガスのプラズマを生成させることにより、水素ラジカル又は塩素ラジカルを発生させる。具体的には、ＭＯＣＶＤ装置１００の場合、高周波電源２３からシャワーヘッド１１に高周波電力を供給することにより、処理容器１内でクリーニングガスのプラズマを生成させる。

（ステップＳ３）
次に、処理容器１内の付着物に、水素ラジカル又は塩素ラジカルを作用させることにより、付着物を揮発成分に変化させて処理容器１内から排出させる。すなわち、水素ラジカル及び塩素ラジカルは、処理容器１内（処理容器１の内壁、処理容器１内の部品）の付着物と反応し、揮発性の分子となって排気される。例えば、窒化物半導体としてＧａＮを成膜する場合、処理容器１内の付着物としてＧａＮが堆積する。この付着物のＧａＮは水素ラジカル又は塩素ラジカルにより、下式（１）又は（２）に示す反応機構によって揮発成分に変化する。

（１）ＧａＮ ＋ ６Ｈ^＊ → ＧａＨ_３↑ ＋ ＮＨ_３
（２）２ＧａＮ ＋ ６Ｃｌ^＊ → ２ＧａＣｌ_３↑ ＋ Ｎ_２

揮発成分のＧａＨ_３やＧａＣｌ_３は、ＭＯＣＶＤ装置１００の排気装置３５によって処理容器１内から速やかに排出される。なお、ＧａＮ以外のIII−Ｖ族窒化物半導体を成膜するＭＯＣＶＤ装置においても、同様の反応機構によって付着物が除去される。このように、本実施の形態のクリーニング方法では、ラジカルを用いることによって、Ｈ_２熱処理によるクリーニングに比べて低温で付着物の除去が可能になる。従って、熱による処理容器１内の部品の変形や破損を引き起こすことがない。また、ウエットクリーニングと異なり、処理容器１内の部品を外部に取り出さずにクリーニングできる。従って、クリーニングに要するＭＯＣＶＤ装置のダウンタイムを大幅に短縮できる。

クリーニング処理における条件は、制御部５０の例えば記憶部にレシピとして保存しておくことができる。そして、コントローラがそのレシピを読み出してＭＯＣＶＤ装置１００の各エンドデバイスへ制御信号を送出することにより、所望の条件でクリーニング処理が行われる。

なお、本実施の形態のクリーニング方法は、上記ステップＳ１〜ステップＳ３以外に、任意の工程を含むことができる。例えば、ステップＳ３の後でパージガスを処理容器内に導入してパージを行う工程などを含むことができる。

＜第２の実施の形態＞
次に、図３及び図４を参照しながら、本発明の第２の実施の形態に係るクリーニング方法について説明する。図３は第２の実施の形態のクリーニング方法を適用可能なＭＯＣＶＤ装置１０１の概略構成を示す断面図である。ＭＯＣＶＤ法により窒化物半導体を成膜するＭＯＣＶＤ装置１０１は、第１の実施の形態における図１のＭＯＣＶＤ装置１００と類似の構成であるため、ここでは相違点を中心に説明し、同様の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

ＭＯＣＶＤ装置１０１は、クリーニングガスを活性化させる「活性化手段」として、レーザー照射装置（ＬＳＲ）４０を備えている。ここで、レーザー照射装置４０としては、例えば紫外光を発するエキシマレーザー等を照射できるものであればよい。本実施の形態では、レーザー照射装置４０によって、処理容器１の側壁１ｂに設けられた開口部１ｄから、処理容器１内にレーザー光を照射する。そして、ガス供給源１９ｃからシャワーヘッド１１を介して処理容器１内に導入されたクリーニングガスを励起させ、水素ラジカル又は塩素ラジカルを発生させることができる。なお、本実施の形態では、レーザー光の照射によってクリーニングガスをプラズマ化してもよい。

ＭＯＣＶＤ装置１０１は、上記のように活性化手段としてレーザー照射装置４０を備えているため、第１の実施の形態のＭＯＣＶＤ装置１００における給電線２０、整合器２１及び高周波電源２３は設けていないが、これらを備えていてもよい。

図４は、第２の実施の形態に係るクリーニング方法の概要を説明するフローチャートである。このクリーニング方法は、ステップＳ１１からステップＳ１３の工程を含むことができる。

（ステップＳ１１）
まず、ステップＳ１１では、ＭＯＣＶＤ装置１０１の処理容器１内に水素ガス又は塩素系ガスのガスを含むクリーニングガスを導入する。このステップＳ１１の工程は、第１の実施の形態のステップＳ１と同様に実施できるので、重複した内容の説明を省略する。

（ステップＳ１２）
次に、ステップＳ１２では、処理容器１内のクリーニングガスにレーザー光を照射することによって水素ラジカル又は塩素ラジカルを発生させる。レーザー光照射によって、クリーニングガスが励起され、水素ラジカル又は塩素ラジカルを発生させる。

（ステップＳ１３）
次に、処理容器１内の付着物に、水素ラジカル又は塩素ラジカルを作用させることにより、付着物を揮発成分に変化させて処理容器１内から排出させる。このステップＳ１３の工程は、第１の実施の形態のステップＳ３と同様に実施できるので、重複した内容の説明を省略する。このように、本実施の形態のクリーニング方法では、レーザー光により励起されたラジカルを用いることによって、Ｈ_２熱処理によるクリーニングに比べて低温で付着物の除去が可能になる。従って、熱による処理容器１内の部品の変形や破損を引き起こすことがない。また、ウエットクリーニングと異なり、処理容器１内の部品を外部に取り出さずにクリーニングできる。従って、クリーニングに要するＭＯＣＶＤ装置のダウンタイムを大幅に短縮できる。

なお、本実施の形態のクリーニング方法は、上記ステップＳ１１〜ステップＳ１３以外に、任意の工程を含むことができる。例えば、ステップＳ１３の後でパージガスを処理容器内に導入してパージを行う工程などを含むことができる。

本実施の形態における他の構成及び効果は、第１の実施の形態と同様である。

＜第３の実施の形態＞
次に、図５及び図６を参照しながら、本発明の第３の実施の形態に係るクリーニング方法について説明する。図５は第３の実施の形態のクリーニング方法を適用可能なＭＯＣＶＤ装置１０２の概略構成を示す断面図である。ＭＯＣＶＤ法により窒化物半導体を成膜するＭＯＣＶＤ装置１０２は、原料ガスを基板Ｓの側方から横方向に供給するサイドフロータイプの装置として構成されている。ＭＯＣＶＤ装置１０２は、主要な構成として、処理容器１１０と、処理容器１１０に原料ガスを供給する２つのガス供給ライン１２０ａ，１２０ｂと、反応後のガスを排出するガス排気ライン１３０と、処理容器１１０にラジカルを導入するラジカル供給ライン１４０と、クリーニングガスのラジカルを発生させる活性化室１５０と、クリーニングガスを活性化室１５０に供給するガス供給ライン１６０と、を含んで構成される。なお、図５では２系統のガス供給ライン１２０ａ，１２０ｂを図示しているが、他のガス供給ラインを備えていてもよい。

処理容器１１０内の中央には、被処理体である基板Ｓを水平に保持する載置台１１１が設けられている。図５に示すように、載置台１１１は、図示しない駆動機構によって回転可能になっている。載置台１１１の下方には、基板Ｓを成膜に適した温度に加熱するヒーター１１３が配設されている。また、ヒーター１１３及び載置台１１１は、石英管１１５によって囲われている。

処理容器１１０の側面には、ガス供給ライン１２０ａ，１２０ｂから供給された原料ガスをそれぞれ処理容器１１０内に導入するガス導入部としてのシャワーヘッド１２１が設けられている。ガス供給ライン１２０ａ，１２０ｂは、それぞれ、ガス供給源１２３ａ，１２３ｂと、ＭＦＣ１２５ａ，１２５ｂと、複数のバルブ１２７ａ，１２７ｂとを有している。本実施の形態では、ガス供給源１２３ａからはIII族原料、ガス供給源１２３ｂからはＶ族原料を、それぞれ別系統で処理容器１１０内に導入できるように構成されている。ガス供給源１２３ａ，１２３ｂの各原料ガスは、ＭＦＣ１２５ａ，１２５ｂによって流量が調節されてシャワーヘッド１２１を介して処理容器１１０内に供給される。

また、処理容器１１０の側面には、シャワーヘッド１２１と並んで、ラジカル供給ライン１４０から供給されたラジカルを処理容器１１０内に導入するラジカル導入部１４１が設けられている。ラジカル供給ライン１４０は、クリーニングガスを活性化させる活性化手段としての活性化室１５０に接続されている。活性化室１５０は、ガス導入口１５０ａ、ガス出口１５０ｂ及びこれらに連通する内部のガス流路１５０ｃを有している。また、活性化室１５０は、ガス流路１５０ｃを囲むように配備されたコイル１５１を有している。そして、コイル１５１に図示しない電源から高周波電力又はマイクロ波電力を供給することにより、前記ガス流路１５０ｃ内を流れるクリーニングガスのプラズマを生成させることができる。

また、活性化室１５０には、ガス供給ライン１６０が接続されている。ガス供給ライン１６０は、例えば、クリーニングガス（ＣＬＮ）を保持するガス供給源１６１と、ＭＦＣ１６３と、複数のバルブ１６５とを備えている。以上のような構成によって、ガス供給源１６１からクリーニングガスが活性化室１５０に供給され、その内部で活性化されてラジカルを発生させる。このラジカルは、ラジカル供給ライン１４０を介してラジカル導入部１４１から処理容器１１０内に導入される。

また、処理容器１１０のシャワーヘッド１２１とは反対側の側面には、反応後のガスを排出するガス排出部１３１が設けられている。このガス排出部１３１は、バルブ１３３及び排気装置１３５などを備えるガス排気ライン１３０に接続されている。このような排気系の構成により、処理容器１１０内をＭＯＣＶＤ成膜やクリーニング処理に適した圧力に維持することができる。

ＭＯＣＶＤ装置１０２を構成する各エンドデバイス（例えば、ヒーター１１３、ＭＦＣ１２５ａ，１２５ｂ，１６３、排気装置１３５、活性化室１５０など）は、コンピュータを有する制御部５０に接続されて制御される構成となっている。制御部５０の構成と機能は、第１及び第２の実施の形態と同様であるため、重複した内容の説明を省略する。

以上のような構成のＭＯＣＶＤ装置１０２では、制御部５０の制御に基づき、ＭＯＣＶＤ法により窒化物半導体の成膜処理が行われる。また、ＭＯＣＶＤ装置１０２では、制御部５０の制御に基づき、処理容器１１０内のクリーニング処理も行われる。具体的には、まず、排気装置１３５を作動させて処理容器１１０内を真空に調節する。そして、ガス供給ライン１６０のガス供給源１６１からクリーニングガスを活性化室１５０に供給して、活性化室１５０内で水素ラジカル又は塩素ラジカルを発生させる。このラジカルをラジカル供給ライン１４０及びラジカル導入部１４１を介して処理容器１１０内へ供給する。この水素ラジカル又は塩素ラジカルによって、処理容器１１０内（処理容器１１０の内壁及び処理容器１１０内の部品）を清浄化することができる。

図６は、第３の実施の形態に係るクリーニング方法の概要を説明するフローチャートである。このクリーニング方法は、ステップＳ２１からステップＳ２３の工程を含むことができる。

（ステップ２１）
まず、ステップＳ２１では、ＭＯＣＶＤ法により窒化物半導体を成膜するＭＯＣＶＤ装置１０２の処理容器１１０の外部でクリーニングガスを活性化させることにより、水素ラジカル又は塩素ラジカルを発生させる。本実施の形態では、第１及び第２の実施の形態と異なり、処理容器１１０の外部に活性化室１５０を設け、そこにクリーニングガスを導入してプラズマを生成させ、水素ラジカル又は塩素ラジカルを発生させる。

（ステップＳ２２）
次に、ステップＳ２２では、処理容器１１０内に、外部の活性化室１５０で発生させた水素ラジカル又は塩素ラジカルを、ラジカル供給ライン１４０を介して導入する。

（ステップＳ２３）
次に、ステップＳ２３では、処理容器内の付着物に、水素ラジカル又は塩素ラジカルを作用させることにより、付着物を揮発成分に変化させて処理容器内から排出させる。このステップＳ２３の工程は、第１の実施の形態のステップＳ３と同様に実施できるので、説明を省略する。

以上のように、本実施の形態において、ステップＳ２１〜ステップＳ２３は、リモートプラズマ機構によって実現される。本実施の形態のクリーニング方法では、リモートプラズマ機構によって処理容器内に導入されたラジカルを用いることによって、Ｈ_２熱処理によるクリーニングに比べて低温で付着物の除去が可能になる。従って、熱による処理容器内の部品の変形や破損を引き起こすことがない。また、ウエットクリーニングと異なり、処理容器内の部品を外部に取り出さずにクリーニングできる。従って、クリーニングに要するＭＯＣＶＤ装置のダウンタイムを大幅に短縮できる。

なお、本実施の形態のクリーニング方法は、上記ステップＳ２１〜ステップＳ２３以外に、任意の工程を含むことができる。例えば、ステップＳ２３の後でパージガスを処理容器１１０内に導入してパージを行う工程などを含むことができる。

本実施の形態における他の構成及び効果は、第１及び第２の実施の形態と同様である。

以上、本発明の実施の形態を例示の目的で詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に制約されることはない。例えば、図１、図３及び図５は、各実施の形態のクリーニング方法を適用可能なＭＯＣＶＤ装置の一例であり、各部材の構成や配置、ガス供給ラインの配管構成などは適宜変更可能である。また、図１及び図３に例示したＭＯＣＶＤ装置において、第３の実施の形態にようにリモートプラズマ方式でラジカルを導入するようにしてもよい。また、図５に例示したサイドフロータイプのＭＯＣＶＤ装置において、第１の実施の形態のように、高周波（又はマイクロ波）による活性化手段を設けてもよいし、第２の実施の形態のように、レーザー照射による活性化手段を設けてもよい。

また、上記の各実施の形態では、ハロゲン系ガスとして、塩素系ガスを用い、塩素ラジカルを生成させる場合を例に挙げて説明したが、他のハロゲン系ガスを用いて、塩素ラジカル以外のハロゲンラジカルを生成させてもよい。なお、「ハロゲンラジカル」には、塩素ラジカルのほか、臭素ラジカル、ヨウ素ラジカル、フッ素ラジカルが含まれる。

１…処理容器、１ａ…天板、１ｂ…側壁、１ｃ…底壁、３…ステージ、６…ヒーター、１１…シャワーヘッド、１１ａ、１１ｂ…ガス拡散空間、１３ａ，１３ｂ…ガス吐出孔、１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ…ガス供給配管、１７ａ，１７ｂ，１７ｃ…マスフローコントローラ（ＭＦＣ）、１８ａ，１８ｂ，１８ｃ…バルブ、１９ａ，１９ｂ，１９ｃ…ガス供給源、２０…給電線、２１…整合器、２３…高周波電源、３１…排気口、３３…排気管、３５…排気装置、５０…制御部、１００…ＭＯＣＶＤ装置、Ｓ…基板

Claims (5)

1. ＭＯＣＶＤ法により窒化物半導体を成膜するＭＯＣＶＤ装置の処理容器内の付着物に、塩素ラジカルを作用させることにより、下式に示す反応機構によって、前記付着物としてのＧａＮを、少なくとも、ＧａＣｌ _３ とＮ_２を含む揮発成分に変化させて前記処理容器の外部へ排出させる工程を備えたクリーニング方法。
   ２ＧａＮ ＋ ６Ｃｌ ^＊ → ２ＧａＣｌ _３ ↑ ＋ Ｎ _２
2. 前記処理容器内に塩素系ガスを含むクリーニングガスを導入する工程と、
   前記処理容器内で前記クリーニングガスを活性化させることにより、前記塩素ラジカルを発生させる工程と、
   をさらに含む請求項１に記載のクリーニング方法。
3. 前記処理容器内に電磁波を供給して前記クリーニングガスのプラズマを生成させる請求項２に記載のクリーニング方法。
4. レーザー光照射によって前記クリーニングガスを活性化させる請求項２に記載のクリーニング方法。
5. 前記処理容器の外部で塩素系ガスを含むクリーニングガスを活性化させることにより、前記塩素ラジカルを発生させる工程と、
   前記処理容器内に前記塩素ラジカルを導入する工程と、
   をさらに含む請求項１に記載のクリーニング方法。
   

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