清潔氣體及清潔方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于將堆積于基材的含有碳化硅的堆積物去除的清潔氣體及清潔方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 碳化硅（SiC)作為重要的陶瓷材料在多方面被使用。近年來，碳化硅的外延生長 技術(shù)受到矚目，特別是從其介質(zhì)擊穿電壓的高度、高溫操作時的可靠性出發(fā)，正在開發(fā)低電 力消耗的晶體管等用途。
[0003] 能夠用于這樣用途的碳化硅必須為高純度的單晶。作為大型的碳化硅單晶的制造 方法，已知有：使用化學(xué)氣相沉積法（Chemical Vapor Deposition法）通過丙烷氣體與娃 烷氣體等的化學(xué)反應(yīng)而進行膜生長的方法；以單甲基硅烷作為CVD法的原料而進行膜生長 的方法。
[0004] 對于使用這些CVD法制作高純度的碳化硅（SiC)單晶，在碳化硅成膜時需要 1500°C以上的非常高的溫度。因此，反應(yīng)容器的內(nèi)壁、設(shè)置晶圓的基座等的裝置材質(zhì)使用高 耐熱性的材料，主要使用包含石墨的材質(zhì)（例如，專利文獻1)。
[0005] 另外，利用CVD法的膜生長中，石墨制的反應(yīng)容器的內(nèi)壁、基座等并不期望的部位 也附著并堆積了碳化硅。這些堆積于不期望的部分的碳化硅的微粒有時剝離/脫落，落到/ 附著到碳化硅薄膜的生長表面，成為阻礙晶體生長、或發(fā)生缺陷的原因。因此，必須定期除 掉堆積于反應(yīng)容器的內(nèi)壁的碳化硅。作為其去除方法，以往在碳化硅堆積于反應(yīng)容器的內(nèi) 壁的情況下，采用使用工具進行剝離去除、或者定期更換容器之類的方法。
[0006] 所堆積的碳化硅的除掉和反應(yīng)容器的更換等需要花費極長的操作時間，需要將反 應(yīng)器長期向大氣開放，因此成為成品率惡化等生產(chǎn)率也受到影響的原因。因此，正在研宄不 用開放裝置而使用有效去除無機物質(zhì)的氣體，將附著于裝置內(nèi)部的碳化硅在化學(xué)上去除的 清潔方法。
[0007] 專利文獻1、2中，公開了一種在放置于基座的晶圓上形成SiC外延膜的半導(dǎo)體制 造裝置，作為去除附著于基座的SiC膜的清潔氣體，記載了使用包含三氟化氯（ClF 3)的氣 體。
[0008] 另外，專利文獻3中，公開了一種使三氟化氯氣體與碳化硅的表面接觸并蝕刻碳 化硅的表面的方法。
[0009] 現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0010] 專利文獻
[0011] 專利文獻1 :日本特開2012-28385號公報
[0012] 專利文獻2 :日本特開2012-54528號公報
[0013] 專利文獻3 :日本特開2005-129724公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]發(fā)明要解決的問題
[0015] 專利文獻1~3公開的三氟化氯氣體是不需要等離子體激發(fā)而僅利用加熱等熱激 發(fā)就能夠有效去除碳化硅的優(yōu)異的清潔氣體。然而，在成膜裝置的反應(yīng)容器等的清潔中，三 氟化氯由于腐蝕等的反應(yīng)性高，因此存在反應(yīng)容器的材質(zhì)受到限制的問題，通常使用與三 氟化氯不顯著發(fā)生反應(yīng)的材質(zhì)。
[0016] 三氟化氯由于與石墨容易發(fā)生反應(yīng)，因此使用三氟化氯氣體來清潔構(gòu)成SiC成膜 裝置的石墨制的反應(yīng)容器、基座時，存在不僅作為去除目的物的碳化硅被去除，甚至連構(gòu)成 反應(yīng)容器、基座的石墨的表面也被去除而使石墨受損的問題。
[0017] 為了改善該問題，專利文獻1、2中作為石墨制的反應(yīng)容器、基座，使用了將碳化硅 (SiC)利用CVD法在石墨的表面覆蓋的裝置。在該情況下，采用如下方法：通過管理在石墨 的表面預(yù)先覆蓋的碳化硅（致密的多晶）和成膜時堆積的碳化硅（非致密的多晶）的蝕刻 速率，從而防止所覆蓋的碳化硅（致密的多晶）的蝕刻。
[0018] 然而，專利文獻1、2記載的方法中，清潔處理的管理容易變得繁瑣，難以完全地防 止石墨表面所覆蓋的碳化硅（致密的多晶）的蝕刻，在重復(fù)清潔處理的時候致使基底的石 墨露出，結(jié)果存在石墨受損的問題。
[0019] 可見在碳化硅的外延生長技術(shù)受到矚目中，對于碳化硅成膜時堆積于基座、反應(yīng) 容器的內(nèi)壁的碳化硅的清潔方法，從使用的基座、反應(yīng)容器的材質(zhì)、清潔效率、以及清潔方 法的管理容易度等綜合性的觀點出發(fā)，尚不充分，需要進一步的改善。
[0020] 本發(fā)明是鑒于上述問題而做成的，其目的在于提供堆積于包含石墨材質(zhì)的基材的 含有碳化硅的堆積物的清潔處理中，能夠以充分的碳化硅的清潔速度來去除碳化硅但不蝕 刻石墨而帶來損傷的清潔氣體及清潔方法。
[0021] 用于解決問題的方案
[0022] 本發(fā)明人等為了解決上述課題，發(fā)現(xiàn)使包含七氟化碘的氣體與堆積于包含具有石 墨結(jié)構(gòu)的碳的基材的碳化硅進行接觸時，可以相對于石墨而言優(yōu)先地去除碳化硅但不蝕刻 構(gòu)成基材的石墨而帶來顯著損傷，從而完成了本發(fā)明。
[0023] 即，本發(fā)明為一種清潔氣體，其包含用于將堆積于基材的含有碳化硅的堆積物去 除的七氟化碘，所述基材包含至少一部分具有石墨結(jié)構(gòu)的碳。
[0024] 本發(fā)明中，作為氧化性氣體，可以進一步包含選自由F2、C1F3、COF2、02、03、NO、N02、 N2O及N2O4組成的組中的至少1種氣體。
[0025] 另外，本發(fā)明中，作為非活性氣體，可以進一步包含選自由He、Ne、Ar、Xe、Kr及N2 組成的組中的至少I種。
[0026] 另外，本發(fā)明中，基材優(yōu)選為制造以1500°C以上的高溫度制造的碳化硅單晶的裝 置的內(nèi)壁或其附屬設(shè)備。作為制造碳化硅單晶的裝置，為將碳化硅單晶成膜的薄膜形成裝 置，薄膜形成裝置特別優(yōu)選為碳化硅外延膜形成裝置。另外，附屬設(shè)備優(yōu)選為用于設(shè)置半導(dǎo) 體晶圓的基座。
[0027]另外，本發(fā)明為一種清潔方法，其使用上述清潔氣體，邊加熱基材邊將堆積于基材 的含有碳化硅的堆積物去除。
[0028] 根據(jù)本發(fā)明的清潔氣體，可以以充分的清潔速度并且高效地將堆積于包含具有石 墨結(jié)構(gòu)的碳的基材的含有碳化硅的堆積物去除但不蝕刻構(gòu)成基材的石墨而帶來損傷。另 外，使用本發(fā)明的清潔氣體的清潔方法由于與以往的方法相比具有優(yōu)異的碳化硅的清潔速 度，因此清潔時間短、不會擔(dān)心影響石墨，可以大幅減輕給石墨帶來損傷的程度。
【附圖說明】
[0029] 圖1為本發(fā)明的實施例及比較例所使用的清潔裝置的示意圖。
【具體實施方式】
[0030] 本發(fā)明的清潔氣體的特征在于，包含七氟化碘（以下有時簡稱為IF7)，以堆積于基 材的含有碳化硅的堆積物作為對象，所述基材包含至少一部分具有石墨結(jié)構(gòu)的碳，對前述 基材不帶來損傷地去除堆積物。
[0031] 以下，關(guān)于本發(fā)明的清潔氣體詳細地進行說明。
[0032] 本發(fā)明所使用的七氟化碘（IF7)可以以工業(yè)規(guī)模制造而購買使用，沒有特別限制。 另外，正 7可以通過以往公知的制造方法而獲得，例如，可以通過本申請人申請的日本特開 2009-23896號中記載的制造方法來制造獲得。
[0033] 本發(fā)明的清潔氣體中，通常以七氟化碘的含有率為1~100體積％、優(yōu)選為10~ 100體積％的范圍來使用?？梢詥为毷褂闷叻?，也可以根據(jù)適當(dāng)?shù)哪康亩砑痈鞣N添加 劑。例如，為了調(diào)節(jié)清潔性能，作為添加劑，可以添加氧化性氣體。另外，根據(jù)需要也可以添 加非活性氣體等。氧化性氣體是為了提高清潔速度而添加的。非活性氣體是為了減小所使 用的清潔氣體的成本、以及調(diào)節(jié)清潔速度而添加的。
[0034] 作為氧化性氣體，可例示出：02、03、C02、C0C12、COF 2、N20、NO、NO2等含氧氣體，F(xiàn)2、 NF3、Cl2、Br 2、I2、YFn(Y = Cl、Br、I、l 彡 n 彡 5)等鹵素氣體。它之中，優(yōu)選為 02、N20、N0、 COF2、F2、NF 3、Cl2，特別是02、N20、NO對清潔速度的提高有效（參照實施例）。
[0035] 氧化性氣體的添加量依賴于使用的清潔裝置的性能、形狀及清潔條件，通常以體 積比計為七氟化碘：氧化性氣體=10:90~90:10、優(yōu)選為30:70~70:30。
[0036] 還原性氣體的添加量為七氟化碘：還原性氣體（體積比）=10:1~1:5、優(yōu)選為 5:1~1:1。添加量過多時，存在起清潔作用的F自由基顯著減少、生產(chǎn)率降低的情況。
[0037] 另外，作為其它添加氣體，在不損害本發(fā)明的清潔氣體的效果的范圍內(nèi)，在清潔氣 體組合物中，也可以添加1~99體積％全氟化碳類等通常用作清潔氣體的氣體。例如，可列 舉出cf4、chf3、ch2f2、ch3f、c2f6、c2f4h2、c2f5h、c3f8、c3f7h、c3f6h2、c3f5h3、c3f4h4、c3f3h5、c3f4h2、 c3f5h、c3cif3h、c4f8、c4f6、c5f8、C5Fltl 等氣體。
[0038] 另外，為了提高清潔性能，作為鹵化氫，優(yōu)選添加HF、HC1、HBr，其中特別優(yōu)選HF。 添加HF時，清潔性能得以提高的現(xiàn)象的原因尚未確定，但推測是由于HF