JPH0684867A - 真空装置洗浄方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 塩素ガスあるいは塩素ガスを用いるドライエ
ッチング装置の内壁が、塩素により腐食されることを回
避する。 【構成】 塩素ガス（Ｃｌ₂）あるいは塩化ガスを使用
する真空装置において、チャンバーを開ける前にチャン
バー内を真空びきし、水素ガス（Ｈ₂）を導入し、チャ
ンバーを加熱する。 【効果】 チャンバー内壁に物理吸着した塩素分子が水
素との反応により塩化水素になる。塩化水素の蒸気圧
は、塩素と比べてはるかに高いため、ベーキングにより
容易に除去することができる。このため、チャンバーを
開けて大気にしても、塩素が水分と反応して内壁を腐食
することを回避でき、プロセスの清浄性，安全性を向上
させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、塩素ガスを用
いたドライエッチング法によりＩＩＩ−Ｖ族半導体単結
晶を微細加工するエッチング装置の内壁に残留した塩素
分子の除去に用いる洗浄方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体材料を
用いた高速デジタル集積回路の開発が進むにつれて、ド
ライエッチング技術の重要性がますます高まってきてい
る。すなわち、電界効果トランジスタやヘテロバイポー
ラトランジスタなどの異種接合デバイスの製造プロセス
において、最も重要である、サブミクロンゲート加工や
結晶加工等の工程を、ドライエッチング技術が担ってい
るからである。

【０００３】このうち、ＧａＡｓ（ガリウム砒素）の結
晶エッチング用のガスとしては、ＣＣｌ₂Ｆ₂（フロン１
２）やＣＦ₄（フロン１４）などのフロンガス，塩素ガ
ス（Ｃｌ₂）又はＢＣｌ₃などの塩化ガスが用いられてい
る。これらの分子は、イオン化されることにより、Ｇａ
Ａｓのエッチングに必要な塩素イオンが容易に得られる
という特長がある。

【０００４】実際にこれらのガスを用いてＧａＡｓやＡ
ｌＧａＡｓをドライエッチングすることにより、優れた
垂直加工性（異方性）が得られており、また結晶の損傷
も素子特性への影響を無視しうるほど小さく抑えられて
いる。このため、将来的にもＧａＡｓエッチングのため
に塩素ガスあるいは塩化ガスが使用されてゆくものと考
えられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ドライ
エッチングに塩素ガスあるいは塩化ガスを用いる場合に
は、以下の問題点が存在することが知られている。すな
わち、チャンバー内を清掃する場合や実験的な要請によ
り、プロセスチャンバーを開いて大気に触れさせる必要
が生じる場合があるが、この時、塩素分子がチャンバー
内壁に吸着（物理吸着）したままプロセスチャンバーを
開いた場合、金属性のチャンバー内壁が腐食されやす
い。

【０００６】このことは、塩素（Ｃｌ₂）と、大気中の
水分（Ｈ₂Ｏ）が反応して塩化水素（ＨＣｌ）を発生
し、その塩素が大気中の水分（Ｈ₂Ｏ）の存在により反
応性を強めて、金属を腐食するためと考えられる。

【０００７】このような塩化水素による腐食を避けるた
めの方法としては、通常、チャンバーを開く前にチャン
バーをヒーター等で加熱（ベーキング）し、同時に真空
びきすることによりチャンバー内壁に吸着した塩素分子
を除去することが行われている。しかし、例えばチャン
バーのパッキンがゴム製のものである場合などには十分
な高さの温度までベーキングを行うことができない場合
もあり、その場合には塩素分子が十分に除去されずに上
述のような問題が発生してチャンバー内が汚染される可
能性がある。

【０００８】また、このような塩素水素による腐食は、
金属チャンバー内壁ばかりでなく塩素ガス導入ラインの
内壁に対しても同様に考えられることから、安全管理の
観点からも是非回避すべき問題である。

【０００９】本発明の目的は、ドライエッチング技術に
関する従来の問題点を解消し、塩素による真空装置の腐
食を防止する真空装置洗浄方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による真空装置洗浄方法においては、真空装
置内に物理吸着する塩素分子を塩化水素として除去する
真空装置洗浄方法であって、真空装置内を真空びきしな
がら水素ガスを導入し、且つ真空装置を加熱して塩素分
子を水素ガスと反応させるものである。

【００１１】

【作用】本発明により塩素ガス（Ｃｌ₂）を使用する真
空装置のチャンバー内壁に吸着した塩素分子を効率良く
除去することができることの理由としては、以下の理由
が考えられる。

【００１２】水分（Ｈ₂Ｏ）の存在しない真空中では、
アルミニウムやステンレス製のチャンバー内壁には、エ
ッチングガスの塩素と化学反応しにくい。このため、内
壁に化学吸着する塩素分子は極めて少ないが、ファン・
デア・ワールス力によって内壁に物理吸着する分子が多
数存在する。物理吸着した分子の結合エネルギーは一般
に液化エネルギーと同程度といわれている。

【００１３】したがって、チャンバーの温度を分子の臨
界温度（液体として存在しうる最高温度）以上に加熱す
れば、その分子が物理吸着から解放されて気体となり、
排気される確率は極めて高くなる。

【００１４】塩素分子の場合、このため、例えばチャン
バーのパッキンが耐熱性の低いゴム製であった場合な
ど、１００℃以上のベーキングが困難なために、吸着し
た塩素を気化させて除去することが十分にできないこと
が起こり得る

【００１５】一方、チャンバー内を真空びきしながら水
素ガス（Ｈ₂）を導入してチャンバーを加熱するか、水
素プラズマを発生させた場合、水素分子は活性化されて
チャンバー内壁に物理吸着した塩素分子と反応して塩化
水素（ＨＣｌ）を生じる。塩化水素は、乾燥していると
きは不活性なため、真空状態でチャンバー内壁を腐食す
ることはない。

【００１６】塩化水素の蒸気圧は塩素の２０倍程度高
く、容易にベーキングすることにより塩素分子を塩化水
素の形でほぼ完全に気化させ排気することができる。こ
の後でチャンバーを開いて大気が導入されても、チャン
バー内壁は腐食されることはない。

【００１７】

【実施例】以下に本発明の実施例について詳細に説明す
る。

【００１８】（実施例１）真空チャンバー内にアルミニ
ウム製の板を設置し、チャンバー内を１×１０^-7トール
まで真空びきした後、塩素ガスを１×１０^-3トールの圧
力になるまで導入した後、導入を中止し、チャンバーを
６０℃に加熱して水素ガスを２．５×１０^-3トールの圧
力になるまで導入した後、導入をやめ、再び１×１０^-7
トールまで真空びきした後、チャンバーを開き、アルミ
ニウム製の板を取り出して大気にさらし、表面状態の経
時変化を観察した。

【００１９】（実施例２）真空チャンバー内にアルミニ
ウム製の板を設置し、チャンバー内を１×１０^-7トール
まで真空びきした後、塩素ガスを１×１０^-3トールの圧
力になるまで導入してから導入を中止し、水素ガスを
２．５×１０^-3トールの圧力になるまで導入した後、導
入をやめて水素プラズマを発生させ、チャンバーを６０
℃に加熱してから再び１×１０^-7トールまで真空びきし
た。その後、チャンバーを開き、アルミニウム製の板を
取り出して大気にさらし、表面状態の経時変化を観察し
た。

【００２０】（比較例１）真空チャンバー内に、アルミ
ニウム製の板を設置し、チャンバー内を１×１０^-7トー
ルまで真空びきした後、塩素ガスを１×１０^-3トールの
圧力になるまで導入した。この後、導入をやめて再び１
×１０^-7トールまで真空びきした後、チャンバーを６０
℃に加熱してからチャンバーを開き、アルミニウム製の
板を取り出して大気にさらし、表面状態の経時変化を観
察した。

【００２１】以上の結果、比較例１では、大気にさらし
た後５時間後に、アルミニウム製の板に腐食が観察され
たのに対し、実施例１，２では、大気にさらした後、５
００時間経っても、腐食は観察されなかった。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明方法によれ
ば、例えば塩素ガスを用いてＧａＡｓのエッチングを行
うためのドライエッチング装置の内部を洗浄しておけ
ば、金属製のチャンバーを開けて内部を大気にさらした
場合でも、チャンバーの内壁や塩素ガス導入ラインの内
壁を腐食させることなく作業ができ、したがってプロセ
スの清浄性、また安全性を大幅に向上させることができ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空装置内に物理吸着する塩素分子を塩
   化水素として除去する真空装置洗浄方法であって、 真空装置内を真空びきしながら水素ガスを導入し、且つ
   真空装置を加熱して塩素分子を水素ガスと反応させるこ
   とを特徴とする真空装置洗浄方法。