[发明专利]成膜装置及成膜方法

说明书

关联申请的参照：作为本申请的优先权主张的基础的、于2011年12月14日申请的日本专利申请2011-273033中的所有公开、即说明书、权利要求书、说明书附图以及解决手段，全部直接援用于本申请。

技术领域

本发明涉及成膜装置及成膜方法。

背景技术

一直以来，在如IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor：绝缘栅双极型晶体管)等功率器件那样、需要膜厚比较大的结晶膜的半导体元件的制造中，利用外延生长技术。

在外延生长技术所使用的气相生长方法中，在将基板载放到成膜装置的反应室内的状态下，使反应室内的压力成为常压或者减压。然后，在加热基板的同时，向反应室内供给反应性气体。作为反应性气体，在基板上成膜硅(Si)膜的情况下，例如日本特开平9-17734号公报所记载的那样，能够使用硅烷(SiH₄)和氢(H₂)的混合气体。除此以外，能够使用二氯硅烷(SiH₂Cl₂)、三氯硅烷(SiHCl₃)等。然后，这种反应性气体在基板的表面上产生热解反应或者氢还原反应，而成膜气相生长膜。

通过反应而生成的气体、反应未使用的气体，被作为废气、通过与反应室连接的排气机构而向反应室的外部排出。在基板上形成了外延膜之后，将基板从反应室中搬出。接着，向反应室内搬入新的基板，并同样地进行外延膜的成膜。

如上所述，在进行了基板上的气相生长之后从反应室排出的废气中，含有气相生长反应未使用的气体的未反应成分、通过成膜时的化学反应而产生的不稳定的中间体成分等。这些成分被冷却，由此在将反应室和排气机构进行连接的配管的内面上逐渐堆积油状的反应生成物。该油状的反应生成物，例如已知日本特开2000-173925号公报所记载的那种油性硅烷(oilysilane)等。油性硅烷是分子量比较高的氯化硅烷的聚合物、例如聚氯硅烷、聚氯硅氧烷等的混合物。油性硅烷具备较高的粘性并且具有点火性，其除去处理伴随着危险性和烦杂性。

此外，由于油性硅烷等反应生成物的堆积，将反应室和排气机构进行连接的配管内的空间的截面积会变小。当配管内的空间的截面积变小时，会阻碍废气从反应室内顺畅地排出，反应室内的反应性气体的流量会变动。而且，如果反应性气体的流量变动，则会对反应室内的压力或真空度产生影响，会导致气相生长膜的成膜条件的不稳定化。结果，在基板上成膜的气相生长膜的膜厚、性能不均匀，会引起品质的降低。

因此，进行了如下的研究：在将反应室和排气机构进行连接的配管的途中，设置用于捕捉并收集反应生成物的捕集构件。在设置有捕集构件的情况下，该捕集构件所收集的反应生成物，通常被进行通过手动作业来废弃的处理。例如，被进行如下的处理：从配管上拆卸捕集构件，并通过人手将其中蓄积的反应生成物废弃。

但是，如上所述，所捕捉的反应生成物为油性硅烷等，具有较高的粘性和点火性，其废弃作业伴随着烦杂性和危险性。因此，要求一种捕集构件，能够容易且安全地进行在其内部蓄积的反应生成物的废弃处理。

此外，在反应室内的基板上成膜外延膜的成膜装置中，要进行使用了含有三氟化氯(ClF₃)的清洗气体的装置内部的清洗。

清洗气体具有与上述油性硅烷等反应生成物反应而将它们分解的功能。通过向反应室内供给清洗气体，由此能够除去附着在反应室内、将反应室和排气机构进行连接的配管内的反应生成物。通过这种使用了清洗气体的清洗作业，由此反应室内的反应性气体的流量被保持为一定。而且，反应室内的压力或真空度被保持为所期望的状态，能够使气相生长膜的成膜条件稳定化。

在反应室内、与排气机构连接的配管内附着了少量反应生成物的情况下，作为其除去方法，这种清洗作业是有效的。但是，在存在大量的反应生成物的情况下，难以将其全部除去。特别是，如上所述，有时在将反应室的排气口和排气机构进行连接的配管的途中设置有捕集构件，并在其中蓄积有反应生成物。在这种情况下，仅通过流动清洗气体，难以完全除去在捕集构件中蓄积的反应生成物。

并且，在蓄积了反应生成物的捕集构件内，当清洗气体和反应生成物接触时，在它们之间会产生爆炸性的剧烈反应。结果，会成为产生发热等危险的状态。因此，在将反应室和排气机构进行连接的配管的途中设置有捕集构件的情况下，要求不向捕集构件导入含有ClF₃的清洗气体、而安全地实施清洗。

发明内容