DE4417205A1

DE4417205A1 - Herstellungsgerät für Halbleiter-Vorrichtungen und Reinigungsverfahren für das Gerät

Info

Publication number: DE4417205A1
Application number: DE4417205A
Authority: DE
Inventors: Hironari Takahashi
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1993-05-18
Filing date: 1994-05-17
Publication date: 1994-11-24
Anticipated expiration: 2014-05-18
Also published as: US5584963A; JPH06330323A; DE4417205C2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Herstel lungsgerät für Halbleiter-Vorrichtungen und auf ein Reini gungsverfahren für das Gerät und insbesondere auf ein Siliziumoxid-Filmbildungsgerät zur Verwendung im Herstel lungsprozeß von Halbleiter-Vorrichtungen und auf ein Ver fahren zur Reinigung des Geräts.

In herkömmlichen Herstellungsgeräten für Halbleiter-Vor richtungen, z. B. CVD-Geräten mit reduziertem Druck, sind bespielsweise Oxidfilme auf Halbleiter-Wafern bei Tempera turen von ungefähr 850°C unter Verwendung von SiH₄-Gas und N₂O(Distickstoffmonoxid)-Gas gebildet worden. Für einen hö heren Integrationsgrad bei VLSI (höchstintegrierte Schalt kreise) und für eine Verbesserung der Produktivität wird jedoch das Verfahren unter Verwendung von TEOS(Tetraethoxysilan)-Gas populärer, um eine Verringerung der Temperatur zur Wärmebehandlung zu erreichen und mit ei ner größeren Anzahl von Halbleiter-Wafern umzugehen, die gleichzeitig in dem Schritt zur Bildung der Oxidfilme ver arbeitet werden.

Fig. 6 ist ein Blockdiagramm, das ein herkömmliches CVD- Gerät mit verringertem Druck zur Bildung von Oxidfilmen un ter Verwendung von TEOS-Gas zeigt. In der Figur befindet sich eine Vielzahl von Halbleiter-Wafern, zum Beispiel Silizium-Wafer 1, auf denen Oxidfilme zu bilden sind, auf einem Quarzschiffchen 2, und das Quarzschiffchen 2 ist in einer Reaktionskammer, z. B. einer Quarzröhre 3, unterge bracht. Eine Heizvorrichtung 4 zum Heizen ist um die Quarz röhre 3 herum angeordnet.

TEOS-Gas wird von einer TEOS-Gas-Zuführquelle 5 zugeführt und wird in die Quarzröhre 3 von einem Vakummflansch 8 an einem Ende durch eine Steuerungsvorrichtung des Massenflus ses 6 zur Steuerung der Flußrate und ein Ventil 7, z. B. ein Druckluftventil, eingeleitet.

Als Trägergas für das TEOS-Gas wird z. B. Stickstoff-Gas verwendet. Das Stickstoff-Gas wird von einer Stickstoffgas- Zuführquelle 9, z. B. einer Stickstoff-Bombe, zugeführt und wird in die Quarzröhre 3 zusammen mit dem TEOS-Gas durch eine Steuerungsvorrichtung für den Massenfluß 10 und ein Ventil 11 eingeleitet. Ein Vakuumflansch 12 ist an dem an deren Ende der Quarzröhre 3 zur Verfügung gestellt, und eine Vakuumpumpe, z. B. eine Rotationspumpe 14, ist mit dem Vakuumflansch 12 durch ein Vakuum-Evakuationsrohr 13 ver bunden. Ferner ist das Vakuum-Evakuationsrohr 13 mit einem Vakuum-Evakuations-Hauptventil 15 und einem Vakuum-Evakua tions-Unterventil 16 ausgestattet.

In dem herkömmlichen CVD-Gerät mit reduziertem Druck, das wie vorstehend aufgebaut ist, wird, wenn Oxidfilme auf den Silizium-Wafern 1 durch das CVD-Verfahren mit reduziertem Druck unter Verwendung von TEOS-Gas gebildet werden, das Quarzschiffchen 2, auf dem die Silizium-Wafer 1 gehalten werden, zuerst unter atmosphärischen Druck in die Quarz röhre 3 eingesetzt. Dann wird, um eine Vakuumbedingung in der Quarzröhre 3 zu schaffen, die Rotationspumpe 14 in Be trieb genommen, und das Vakuum-Evakuations-Unterventil 16 wird geöffnet, wobei schrittweise Luft aus dem Inneren der Quarzröhre 3 bis zu einem Druck von 20 Torr abgepumpt wird. Dies ist, weil, wenn ein Vakuum schnell gezogen wird, Teil chen, die sich in der Quarzröhre 3 aufhalten, aufgewirbelt würden und an den Silizium-Wafern 1 anhaften würden, so daß auf den Silizium-Wafern 1 gebildete Muster geschädigt wer den können.

Sobald das Vakuum-Niveau in der Quarzröhre 3 den Wert 20 Torr überschreitet, wird das Vakuum-Evakuations- Hauptventil 15 geöffnet. Dann werden, sobald das Vakuum- Niveau in der Quarzröhre 3 den Wert 10^-3 Torr erreicht, das TEOS-Gas und das Stickstoff-Gas in die Quarzröhre 3 eingeleitet. Das TEOS-Gas wird von der TEOS-Gas- Zuführquelle 5 bei einer Flußrate von z. B. 80 cm³/Min. durch die Steuerungsvorrichtung des Massenflusses 6 zugeführt, und das Stickstoff-Gas wird von der Stickstoff- Gas-Zuführquelle 9 bei einer Flußrate von beispielsweise 100 cm³/Min. durch die Steuerungsvorrichtung des Massenflusses 10 zugeführt, wobei beide Gase in die Quarzröhre 3 über den Vakuumflansch 8 eingeleitet werden. Das Innere der Quarzröhre 3 wird so geregelt, daß ein Druck von 0,8 Torr durch die Rotationspumpe 14 und eine Temperatur von 700°C durch die Heizvorrichtung 4 aufrecht erhalten wird. Unter dieser Bedingung werden Silizium oxidfilme auf den Silizium-Wafern 1 mit Pyrolyse des TEOS- Gases gebildet.

Das vorstehende CVD-Gerät mit reduziertem Druck hat das Problem, daß sich das TEOS-Gas unter Erzeugung von Nieder schlägen wie Siliziumoxid-Filmen zersetzt, die an der inne ren Wandoberfläche der Quarzröhre 3 anhaften und für die Erzeugung von Teilchen verantwortlich sind. Ein großer Teil des eingeleiteten TEOS-Gases wird als nicht-umgesetztes Gas durch das Vakuum-Evakuationsrohr 13 abgeführt. Daher wird das TEOS-Gas, das durch die Quarzröhre 3, die bei einer ho hen Temperatur gehalten wird, durchgeleitet wurde, in dem Vakuumflansch 12 und dem Vakuum-Evakuationsrohr 13 abge kühlt, die nicht erhitzt werden, wodurch Niederschläge auf den Oberflächen der inneren Wand des Vakuumflansches 12 und dem Vakuum-Evakuationsrohr 13 gebildet werden. Diese Nie derschläge, von denen gedacht wird, daß sie beispielsweise eine Substanz sind, die durch CH_3,8Si₂O_1,7 ausgedrückt wird, werden in der Form von Teilchen aufgewirbelt und kön nen an Oberflächen der Silizium-Wafer 1 anhaften, wenn der Druck in dem Gerät von dem atmosphärischen Druck zu einem Vakuum oder umgekehrt in dem Verfahren zur Bildung von Oxidfilmen auf den Silizium-Wafern 1 variiert wird. Die Teilchen der Niederschläge, die an den Oberflächen der Silizium-Wafer 1 anhaften, können die Verläßlichkeit von VLSI beeinträchtigen.

Ferner sind die Niederschläge, die sich in dem Vakuum-Eva kuationsrohr 13 angesammelt haben, herkömmlich durch Ab bauen des Vakuum-Evakuationsrohrs 13 von dem Gerät und Wa schen des Vakuum-Evakuationsrohrs 13 mit Wasser, Flußsäure oder dergleichen entfernt worden. Jedoch wird dieses von den Problemen begleitet, daß die Niederschläge unter Erzeu gung von Teilchen von dem Rohr abgeschält werden, wenn das Vakuum-Evakuationsrohr 13 abgebaut wird, und daß der Vor gang zur Reinigung des Vakuum-Evakuationsrohrs 13 oft durchgeführt werden muß, z. B. einmal die Woche, und daher erfordert der Reinigungsvorgang Mühe und Zeit.

In Hinsicht auf die Lösung der vorstehend beschriebenen Probleme im Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegen den Erfindung, ein Herstellungsgerät für Halbleiter-Vor richtungen zur Verfügung zu stellen, bei dem die Nieder schläge, die an den Innenwänden einer Reaktionskammer und eines Vakuum-Evakuationsrohrs des Geräts festhaften, ent fernt werden können und mit dem Halbleiter-Vorrichtungen mit hoher Zuverlässigkeit hergestellt werden können, und ein Verfahren zur Reinigung des Herstellungsgeräts für Halbleiter-Vorrichtungen zur Verfügung zu stellen.

Um die vorstehende Aufgabe zu lösen, wird gemäß der vorlie genden Erfindung ein Herstellungsgerät für Halbleiter-Vor richtungen zur Verfügung gestellt, das eine Reaktionskammer zum Unterbringen von Halbleiter-Wafern, Einleitungseinrich tungen für reaktive Gase, die mit der Reaktionskammer ver bunden sind, zum Einleiten reaktiver Gase in die Reaktions kammer, ein Vakuum-Evakuationsrohr, das mit der Reaktions kammer verbunden ist, Vakuum-Evakuationseinrichtungen, die mit dem Vakuum-Evakuationsrohr verbunden sind, zum Evakuie ren der Reaktionskammer und des Vakuum-Evakuationsrohrs, Einleitungseinrichtungen für wasserfreies HF-Gas, die mit der Reaktionskammer und/oder dem Vakuum-Evakuationsrohr verbunden sind, zum Einleiten von wasserfreiem HF-Gas in die Reaktionskammer oder das Vakuum-Evakuationsrohr, Ein leitungseinrichtungen für Interhalogenverbindungsgase, die mit der Reaktionskammer und/oder dem Vakuum-Evakuationsrohr verbunden sind, zum Einleiten von Interhalogenverbindungs gasen in die Reaktionskammer oder das Vakuum-Evakuations rohr, und Einleitungseinrichtungen für Trägergase, die mit der Reaktionskammer und/oder dem Vakuum-Evakuationsrohr verbunden sind, zum Einleiten von Trägergasen in die Reak tionskammer oder das Vakuum-Evakuationsrohr, umfaßt.

Um die vorstehende Aufgaben zu lösen, wird gemäß der vor liegenden Erfindung auch ein Verfahren zur Reinigung eines Herstellungsgeräts von Halbleitervorrichtungen zur Verfü gung gestellt, wobei wasserfreies HF-Gas, Interhalogenver bindungs-Gas und Trägergas in eine Reaktionskammer zum Un terbringen von Halbleiter-Wafern oder in ein Vakuum-Evakua tionsrohr, das mit der Reaktionskammer verbunden ist, ein geleitet werden, wodurch durch reaktive Gase erzeugte und an einer Innenwand der Reaktionskammer oder des Vakuum-Eva kuationsrohrs anhaftende Niederschläge entfernt werden.

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das ein CVD-Gerät mit ver ringertem Druck gemäß den Ausführungsformen 1 und 3 der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm, das ein CVD-Gerät mit ver ringertem Druck gemäß den Ausführungsformen 2 und 4 der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 3 ist ein vergrößerter Querschnitt, der eine Absaug vorrichtung des CVD-Geräts mit verringertem Druck, das in Fig. 2 gezeigt wird, zeigt.

Fig. 4 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Anzahl der Male, daß nach Reinigung des CVD- Geräts mit verringertem Druck gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung Oxidfilme auf Silizium-Wafern gebil det werden, und der Anzahl der Teilchen, die an den Ober flächen der Silizium-Wafer anhaften, zeigt.

Fig. 5 ist ein seitlicher Querschnitt, der eine Quarzröhre des CVD-Geräts mit verringertem Druck gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 6 ist ein Blockdiagramm, das ein herkömmliches CVD- Gerät mit verringertem Druck zeigt.

Ausführungsform 1

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm eines Herstellungsgeräts für Halbleiter-Vorrichtungen, z. B. eines CVD-Geräts mit verrin gertem Druck, gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Er findung. Es ist zu bemerken, daß dieselben Bezugszeichen in den jeweiligen Figuren dieselben oder identische Teile bezeichnen. In Fig. 1 umfaßt eine Reaktionskammer des CVD- Geräts mit verringertem Druck eine Quarzröhre 3 und Vakuum flansche 8, 12, die an beiden Enden der Quarzröhre 3 be reitgestellt sind. Eine Vielzahl von Silizium-Wafern 1, die sich auf einem Quarzschiffchen 2 befinden, sind in der Quarzröhre 3 untergebracht. Mit dem Vakuumflansch 8 an ei nem Ende der Quarzröhre 3 sind eine Stickstoffgas-Zuführ quelle 9, eine TEOS-Gas-Zuführquelle 5, eine Zuführquelle für wasserfreies HF-Gas 17 und eine Zuführquelle für ClF₃- Gas 18 durch ein Ventil 32 verbunden. Eine Einleitungsein richtung für Trägergase umfaßt die Stickstoffgas-Zuführ quelle 9, eine Steuerungsvorrichtung des Massenflusses 10, Ventile 11, 32, 33 und Rohre 32a, 33a. Eine Einleitungsein richtung für reaktive Gase umfaßt die TEOS-Gas-Zuführquelle 5, eine Steuerungseinrichtung des Massenflusses 6, Ventile 7, 32 und das Rohr 32a.

Als Gase zur Reinigung des CVD-Geräts mit verringertem Druck werden wasserfreies HF-Gas und Interhalogenverbin dungs-Gas, z. B. ClF₃, verwendet. Die Einstellung der Fluß rate und Start/Stop der Einleitung dieser Gase werden je weils durch Steuerungsvorrichtungen des Massenflusses 19, 20 und Ventile 21, 22, z. B. Druckluft-Ventile, gesteuert. Eine Einleitungseinrichtung für wasserfreies HF-Gas umfaßt die Zuführquelle für wasserfreies HF-Gas 17, die Steue rungsvorrichtung des Massenflusses 19, Ventile 21, 32, 33 und die Rohre 32a, 33a. Eine Einleitungseinrichtung für In terhalogenverbindungsgase umfaßt die ClF₃-Gas-Zuführquelle 18, die Steuerungsvorrichtung des Massenflusses 20, die Ventile 22, 32, 33 und die Rohre 32a, 33a.

Mit dem Vakuumflansch 12 an dem anderen Ende der Quarzröhre 3 ist ein Vakuum-Evakuationsrohr 13 verbunden, das mit ei ner Rotationspumpe 14 als eine Vakuum-Evakuationseinrich tung durch ein Vakuum-Evakuations-Hauptventil 15 verbunden ist. Das Vakuum-Evakuationsrohr 13 ist mit einem Vakuum- Messer 23a zum Messen des Drucks in dem Rohr ausgestattet, und eine Sammeleinrichtung für schädliche Gase 50 ist flußabwärts der Rotationspumpe 14 angeordnet, um schädliche Gase wie wasserfreies HF-Gas zu sammeln. Ferner ist der Vakuumflansch 8 mit einem Vakuum-Messer 23 zum Messen des Vakuum-Niveaus in der Quarzröhre 3 ausgestattet, und der Vakuumflansch 12 ist mit einem Gassensor 24 zum Messen des wasserfreien HF-Gas und des ClF₃-Gases ausgestattet.

In dem CVD-Gerät mit verringertem Druck, das wie vorstehend aufgebaut ist, werden Siliziumoxidfilme auf den Silizium- Wafern 1 in einer ähnlichen Weise wie in den herkömmlichen Geräten gebildet. Insbesondere werden das Stickstoffgas und das TEOS-Gas, das von der Stickstoff-Gas-Zuführquelle 9 und der TEOS-Gas-Zuführquelle 5 zu der Quarzröhre 3 bei vorbe stimmten Flußraten zugeführt werden, jeweils durch die Ro tationspumpe 14 gesteuert, so daß sie einen Druck von unge fähr 0,8 Torr haben, und das Innere der Quarzröhre 3 wird durch eine Heizvorrichtung 4 erhitzt, so daß eine Tempera tur von ungefähr 700°C aufrecht erhalten wird. Unter dieser Bedingung werden Siliziumoxid-Filme auf den in der Quarz röhre 3 angeordneten Silizium-Wafern 1 mit Pyrolyse des TEOS-Gases gebildet.

Bei dem vorstehenden Verfahren haften, da eine Innenwand der Quarzröhre 3 durch die Heizvorrichtung 4 erhitzt wird, die Siliziumoxid-Filme, die mit Pyrolyse des TEOS-Gases er zeugt werden, auch an der Innenwand der Quarzröhre 3 an. Die an der Innenwand der Quarzröhre 3 anhaftenden Silizium oxid-Filme sind aus dem Grund nicht erwünscht, daß sie für die Erzeugung von Teilchen, wie vorstehend beschrieben, verantwortlich sind. Auch wird ein großer Teil des TEOS- Gases als nicht-umgesetztes Gas durch das Vakuum-Evakuati onsrohr 13 abgeführt. Nicht-umgesetztes Gas kühlt in dem Vakuum-Flansch 12 und dem Vakuum-Evakuationsrohr 13 jedoch schnell ab, wodurch Niederschläge auf einer Innenwand des Vakuum-Evakuationsrohrs 13, wie vorstehend beschrieben, er zeugt werden. Diese Niederschläge werden in der Quarzröhre 3 aufgewirbelt und können als Teilchen an Oberflächen des Silizium-Wafers 1 anhaften, wenn bei dem Verfahren zur Bil dung von Siliziumoxid-Filmen auf den Silizium-Wafern 1 beim nächsten Mal der Druck in der Quarzröhre 3 von atmosphäri schem Druck zu einer Bedingung von reduziertem Druck (Vakuum) oder umgekehrt variiert werden.

Nun wird eine Beschreibung des Reinigungsvorgangs zum Aus spülen der Niederschläge mit dem wasserfreien HF-Gas und dem ClF₃-Gas vorgenommen. In dieser Ausführungsform 1 wird der Fall der Reinigung von sowohl der Quarzröhre 3 als auch des Vakuum-Evakuationsrohrs 13 des CVD-Geräts mit verrin gertem Druck beschrieben.

Zuerst wird, um eine Vakuumbedingung in der Quarzröhre 3 durch die Rotationspumpe 14 zu erzeugen, das Vakuum-Evakua tions-Hauptventil 15 mit einem großen Durchmesser geschlos sen, aber ein Vakuum-Evakuations-Unterventil 16 mit einem kleinen Durchmesser wird geöffnet, wobei schrittweise Luft vom Inneren der Quarzröhre 3 bis zu einem Druck von 20 Torr abgepumpt wird. Sobald das Vakuum-Niveau in der Quarzröhre 3 den Druck von 20 Torr überschreitet, wird das Vakuum-Eva kuations-Hauptventil 15 auch geöffnet. Dann werden, sobald die Messung unter Verwendung der Vakuum-Meßvorrichtung 23 zeigt, daß das Vakuum-Niveau in der Quarzröhre 3 den Druck 10^-3 Torr erreicht, das Vakuum-Evakuations-Hauptventil 15 und das Vakuum-Evakuations-Unterventil 16 beide geschlos sen, aber die Ventile 11, 32 werden beide geöffnet, so daß das Stickstoff-Gas von der Stickstoffgas-Zuführquelle 9 in die Quarzröhre 3 eingeleitet wird. Während dieses Prozesses werden das Ventil 33 und die Ventile 7, 21, 22 zum Einlei ten der anderen Gase alle geschlossen gehalten.

Wenn der Druck in der Quarzröhre 3 den Wert 500 Torr er reicht, wird das Vakuum-Evakuations-Unterventil 16 geöff net, wobei eine feine Einstellung gemacht wird, so daß der Druck in der Quarzröhre 3 bei 500 Torr aufrecht erhalten wird, während das Stickstoff-Gas durch die Quarzröhre 3 fließt. Gleichzeitig wird die Temperatur in der Quarzröhre 3 durch die Heizvorrichtung 14 auf 700°C gehalten. Die Ein stellung des Drucks kann durch Verwendung eines Nadelven tils, das flußaufwärts der Rotationspumpe 14 angeordnet ist, in Kombination mit dem Vakuum-Evakuations-Hauptventil 15 und dem Vakuum-Evakuations-Unterventil 16 durchgeführt werden. Als eine Alternative kann eine weitere Vakuumpumpe in Kombination mit der Rotationspumpe 14 verwendet werden.

Unter der Bedingung, daß der Druck des Stickstoff-Gases in der Quarzröhre 3 stabilisiert ist, nachdem das Stickstoff- Gas kontinuierlich 20 Minuten lang geflossen ist, während der Druck des Stickstoff-Gases bei 500 Torr gehalten wurde, werden die Ventile 21, 22 geöffnet, wobei das wasserfreie HF-Gas und das ClF₃-Gas in die Quarzröhre 3 eingeleitet werden, wodurch die Quarzröhre 3, der Vakuumflansch 12 und das Vakuum-Evakuationsrohr 13 gereinigt werden. Flußraten des wasserfreien HF-Gases und des ClF₃-Gases werden jeweils durch die Massenfluß-Steuerungsvorrichtungen 19 und 20 ge steuert. Beispielsweise wird die Gesamt-Flußrate des was serfreien HF-Gases und des ClF₃-Gases auf 1 l/Min. einge stellt, wohingegen die Flußrate des Stickstoff-Gases auf 4 l/Min. eingestellt wird. Während der Reinigung liegt der Gesamtdruck des Stickstoffgases, des wasserfreien HF-Gases und des ClF₃-Gases vorzugsweise in dem Bereich von 300 Torr bis 700 Torr, bevorzugter von 500 Torr bis 600 Torr. Der Reinigungsvorgang wird beispielsweise ungefähr 2 Stunden lang fortgesetzt.

Wenn der Druck in der Quarzröhre 3 nicht größer als 300 Torr ist, ist eine Ätz-Rate extrem niedrig. Um die Ätz- Rate bis zu einem befriedigenden Wert für die praktische Verwendung zu erhöhen, darf daher der vorstehende Gesamtdruck nicht kleiner als 300 Torr sein. Auch würden, wenn der Gehalt an wasserfreiem HF-Gas und ClF₃-Gas zu hoch wären, die Rohre usw. korrodiert werden. Es ist daher erwünscht, daß der vorstehende Gesamtdruck nicht größer als 700 Torr ist. Die Gesamtmenge der Mischung aus wasserfreiem HF-Gas und ClF₃-Gas liegt vorzugsweise in dem Bereich von 10 bis 20%, bezogen auf das Stickstoff-Gas. Ferner wird das ClF₃-Gas vorzugsweise mit dem wasserfreien HF-Gas in einem Verhältnis von nicht größer als 5% vermischt. Die Ätz-Rate der Niederschläge ist ungefähr 1,5%/Min. bei den Bedingungen der vorstehend erwähnten Flußraten, 700°C und 500 Torr. Der Ausdruck "Ätz-Rate" (%/Min.)", der hier verwendet wird, wird durch [das Gewicht (g), um das das Probengewicht durch das Ätzen verringert wird/das Probengewicht (g) vor dem Ätzen×100/Ätz-Zeit (Minuten)] dargestellt.

Mit dem vorstehenden Reinigungsvorgang werden die Nieder schläge, die an den Innenwänden des Vakuum-Evakuationsrohrs 13 anhaften, z. B. CH_3,8Si₂O_1,7, durch die Reaktion, die durch CH_3,8Si₂O_1,7+ 8HF→CH₄ + 1,7H₂O + 2SiF₄ + 2,2H₂ ausgedrückt wird, entfernt. Auch werden die Niederschläge, die an der Innenwand der Quarzröhre 3 anhaften, z. B. SiO₂, durch die Reaktion, die durch 2SiO₂+ 4ClF₃ → SiF₄ + SiCl₄+ 4F₂+ 2O₂ ausgedrückt wird, entfernt. Zusätzlich werden die schädlichen Gase, das wasserfreie HF-Gas usw., die durch die vorstehenden Reaktionen erzeugt werden, durch die Sammeleinrichtung für schädliche Gase 50 gesammelt.

Wie vorstehend beschrieben, können die Niederschläge, die an den Innenwänden der Reaktionskammer und des Vakuum-Eva kuationsrohrs anhaften, beide entfernt werden, und der Rei nigungseffekt kann verstärkt werden, indem ClF₃-Gas zu dem wasserfreien HF-Gas hinzugefügt wird.

Ausführungsform 2

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm eines Herstellungsgeräts für Halbleiter-Vorrichtungen, z. B. eines CVD-Geräts mit verrin gertem Druck, gemäß der Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung. Wie aus der Figur ersichtlich ist, ist eine Ein richtung zur Verringerung des Drucks, z. B. eine Absaugvor richtung 26, parallel mit dem Vakuum-Evakuationsrohr 13 durch ein Ventil 25 verbunden. Fig. 3 zeigt den Aufbau in Querschnitt der Absaugvorrichtung 26 in einem vergrößertem Maßstab.

Ein Rohr 27 ist mit der Absaugvorrichtung 26 verbunden, und eine Stickstoffgas-Zuführquelle 29 ist mit dem Rohr 27 durch ein Ventil 28 verbunden. Die Flußrate des zu der Ab saugvorrichtung 26 zugeführten Stickstoffgases wird durch einen Durchflußmesser 30 und eine Regelvorrichtung 31 ge steuert. Eine weitere Sammeleinrichtung für schädliche Gase 50 zum Sammeln schädlicher Gase wie wasserfreiem HF-Gas ist flußabwärts der Absaugvorrichtung 26 angeordnet. Auch ist mit dem Rohr 27 ein Ventil 34 verbunden, um das Stickstoff- Gas von der Stickstoffgas-Zuführquelle 29 direkt zu der Ab saugvorrichtung 26 zuzuführen, ohne daß das Stickstoffgas durch den Durchflußmesser 30 durchgeleitet wird.

Sowohl die Quarzröhre 3 als auch das Vakuum-Evakuationsrohr 13 des CVD-Geräts mit verringertem Druck werden unter Verwendung der Einrichtung zur Druckverminderung wie folgt gereinigt.

Zuerst werden, um eine Vakuum-Bedingung in der Quarzröhre 3 durch die Rotationspumpe 14 zu schaffen, das Vakuum-Evakua tions-Hauptventil 15 und das Ventil 25 geschlossen, aber das Vakuum-Evakuations-Unterventil 16 wird geöffnet, wobei schrittweise Luft aus dem Inneren der Quarzröhre 3 bis zu einem Druck von 20 Torr abgepumpt wird. Sobald das Vakuum- Niveau in der Quarzröhre 3 den Druck 20 Torr überschreitet, wird das Vakuum-Evakuations-Hauptventil 15 auch geöffnet. Dann wird, sobald die Messung unter Verwendung des Vakuum- Messers 23 zeigt, daß das Vakuum-Niveau in der Quarzröhre 3 den Druck 10^-3 Torr erreicht, das Vakuum-Evakuations-Haupt ventil 15 und das Vakuum-Evakuations-Unterventil 16 beide geschlossen, aber die Ventile 11, 32 werden beide geöffnet, so daß das Stickstoff-Gas von der Stickstoffgas-Zuführ quelle 9 in die Quarzröhre 3 eingeleitet wird. Während die ses Verfahrens bleiben das Ventil 33 und die Ventile 7, 21, 22 zum Einleiten der anderen Gase geschlossen.

Wenn der Druck in der Quarzröhre 3 den Wert 500 Torr er reicht, werden die Ventile 25, 28 geöffnet, wobei das Stickstoff-Gas von der Stickstoffgas-Zuführquelle 29 in das Rohr 27 eingeleitet werden, wobei die Absaugvorrichtung 26 so betrieben wird, daß sie den Druck in dem Quarzröhre 3 bei 500 Torr aufrecht erhält, während das Stickstoffgas durch die Quarzröhre 3 fließt. Gleichzeitig wird die Tempe ratur in der Quarzröhre 3 durch die Heizvorrichtung 14 bei 700°C gehalten.

Unter der Bedingung, daß der Druck des Stickstoff-Gases in der Quarzröhre 3 stabilisiert ist, nachdem das Stickstoff- Gas 20 Minuten lang kontinuierlich geflossen ist, während der Druck des Stickstoff-Gases bei 500 Torr gehalten wurde, werden die Ventile 21, 22 geöffnet, wobei wasserfreies HF- Gas und das ClF₃-Gas in die Quarzröhre 3 eingeleitet wer den, wodurch die Quarzröhre 3, der Vakuumflansch 12 und das Vakuum-Evakuationsrohr 13 gereinigt werden. Die Flußraten des wasserfreien HF-Gases und des ClF₃-Gases werden jeweils durch Massenfluß-Steuerungseinrichtungen 19, 20 gesteuert. Beispielsweise wird die Gesamt-Flußrate des wasserfreien HF-Gases und des ClF₃-Gases auf 1 l/Min. eingestellt, wo hingegen die Flußrate des Stickstoff-Gases auf 4 l/Min. eingestellt wird. Während der Reinigung liegt der Gesamt druck des Stickstoffgases, des wasserfreien HF-Gases und des ClF₃-Gases vorzugsweise in dem Bereich von 300 Torr bis 700 Torr, bevorzugter von 500 Torr bis 600 Torr, wie in Ausführungsform 1. Der Reinigungsvorgang wird beispiels weise ungefähr 2 Stunden lang fortgesetzt.

Mit dem vorstehenden Reinigungsvorgang werden die Nieder schläge, die an den Innenwänden der Quarzröhre 3 und des Vakuum-Evakuationsrohrs 13 anhaften, ähnlich wie bei Aus führungsform 1 entfernt. Ferner werden die erzeugten schäd lichen Gase durch die Sammeleinrichtung für schädliche Gase 50 gesammelt.

Nach dem Reinigen werden die Ventile 21, 22 geschlossen, um die Zufuhr des wasserfreien HF-Gases und des ClF₃-Gases zu beenden, aber das Ventil 11 bleibt offen, um die verblei benden Gase in der Quarzröhre 3 und dem Vakuum-Evakuations rohr 13 mit dem Stickstoff-Gas unter dem Druck von 500 Torr auszuspülen. Dann wird das Ventil 28 geschlossen, aber das Ventil 34 wird geöffnet. Das Stickstoff-Gas wird hierdurch wirksam direkt der Absaugvorrichtung 26 zugeführt, ohne daß es den Durchflußmesser 30 passiert, usw., so daß der Druck in der Quarzröhre 3 in einer kurzen Zeit bis auf 50 Torr reduziert wird. Danach wird das Ventil 34 unter Erhöhung des Drucks des Stickstoff-Gases in der Quarzröhre 3 ge schlossen. Wenn der Druck des Stickstoff-Gases 600 Torr er reicht, wird das Ventil 34 geöffnet, wobei der Druck in der Quarzröhre 3 wieder bis auf 50 Torr reduziert wird. Der vorstehende Vorgang ermöglicht, daß die verbleibenden Gase in der Quarzröhre 3 und dem Vakuum-Evakuationsrohr 13 so fort durch das Stickstoff-Gas ersetzt werden.

Darauffolgend werden die Ventile 11, 34 geschlossen, aber das Vakuum-Evakuations-Hauptventil 15 wird geöffnet, so daß der Druck in der Quarzröhre 3 bis auf 10^-3 Torr durch die Rotationspumpe 14 reduziert wird. Nachdem diese Bedingung ungefähr 20 Min. lang aufrecht erhalten wurde, wird durch den Gassensor 24 bestätigt, daß der Gehalt des wasserfreien HF-Gases und des ClF₃-Gases nicht größer als 10 ppm ist. Dann wird das Vakuum-Evakuations-Hauptventil 15 geschlos sen, aber das Ventil 11 wird geöffnet, so daß Stickstoffgas in die Quarzröhre 3 eingeleitet wird, bis ein atmosphäri scher Druck erreicht ist.

Als nächstes wurde das Chargenverfahren zur Bildung von Oxidfilmen auf Silizium-Wafern 1 insgesamt viermal wieder holt, und die Anzahl der an den Oberflächen der Silizium- Wafer 1 anhaftenden Teilchen mit einer Größe von nicht we niger als 0,3 µm wurde für jedes Verfahren gemessen. Die Meßwerte sind in Fig. 4 gezeigt. Als die Oxidfilme auf den Silizium-Wafern ohne oder vor der Reinigung gebildet wur den, wurde die Anzahl der Teilchen auf 200 gezählt. Jedoch betrug, als die Oxidfilme auf den Silizium-Wafern 1 nach dem Reinigen gebildet wurden, die Anzahl der an dem Oxid film anhaftenden Teilchen 5 nach der ersten Bildung, 3 nach der zweiten Bildung und 4 nach der dritten Bildung. So war die Anzahl an Teilchen bemerkenswert reduziert. Dieses Er gebnis ist mit dem vergleichbar, das durch das herkömmliche Reinigungsverfahren unter Verwendung flüssiger Chemikalien erhalten wurde.

Ausführungsform 3

In dieser Ausführungsform wird der Fall beschrieben, daß nur das Vakuum-Evakuationsrohr 13 des CVD-Geräts mit ver ringertem Druck durch Verwendung der Vakuum-Evakuations- Einrichtung gereinigt wird.

Zuerst werden, unter Bezugnahme auf Fig. 1, die Ventile 15, 16 geschlossen, aber die Ventile 11, 33 werden geöff net, wobei das Stickstoff-Gas von der Stickstoffgas-Zuführ quelle 9 direkt in das Vakuum-Evakuationsrohr 13 eingelei tet wird. Zu dieser Zeit bleiben das Ventil 32 und die Ven tile 7, 21, 22 zum Einleiten der anderen Gase alle ge schlossen.

Wenn der Druck des Stickstoff-Gases in dem Vakuum-Evakuati onsrohr 13 den Wert 500 Torr erreicht, wird das Vakuum-Eva kuations-Unterventil 16 geöffnet, um eine Feineinstellung zu machen, so daß der Druck in dem Vakuum-Evakuationsrohr 13 durch die Rotationspumpe 14 bei 500 Torr aufrecht erhal ten wird, während das Stickstoff-Gas durch das Rohr 13 fließt. Die Druckeinstellung kann in Kombination mit einem Nadelventil oder einer weiteren Vakuumpumpe wie in Ausfüh rungsform 1 durchgeführt werden. Danach werden die Ventile 21, 22 geöffnet, so daß das wasserfreie HF-Gas und das ClF₃-Gas durch das Vakuum-Evakuationsrohr 13 fließen, wo durch das Vakuum-Evakuationsrohr 13 unter einem Druck von ungefähr 500 Torr gereinigt wird.

Nach der Reinigung werden die Ventile 21, 22 geschlossen, um die Zufuhr des wasserfreien HF-Gases und des ClF₃-Gases zu stoppen, und die verbleibenden Gase in dem Vakuum-Eva kuationsrohr 13 werden mit dem Stickstoff-Gas von der Stickstoffgas-Zuführquelle 9 unter dem Druck von 500 Torr ausgespült, wodurch der Reinigungsvorgang beendet wird. Die schädlichen Gase, die durch das Vakuum-Evakuationsrohr 13 fließen, werden durch die Sammeleinrichtung für schädliche Gase 50 gesammelt. Wie vorstehend beschrieben, kann das Va kuum-Evakuationsrohr 13, bei dem wahrscheinlicher ist, daß sich Niederschläge anhaften, vorrangig alleine gereinigt werden.

Ausführungsform 4

In dieser Ausführungsform wird der Fall beschrieben, daß nur das Vakuum-Evakuationsrohr 13 des CVD-Geräts mit ver ringertem Druck durch Verwendung der Einrichtung zur Ver ringerung des Drucks gereinigt wird.

Zuerst werden, unter Bezugnahme auf Fig. 2, die Ventile 15, 16, 25, 28 geschlossen, aber die Ventile 11, 33 werden geöffnet, wobei Stickstoff-Gas von der Stickstoffgas-Zu führquelle 9 direkt in das Vakuum-Evakuationsrohr 13 einge leitet werden. Zu dieser Zeit bleiben das Ventil 32 und die Ventile 7, 21, 22 zum Einleiten der anderen Gase alle ge schlossen.

Wenn der Druck des Stickstoff-Gases in dem Vakuum-Evakuati onsrohr 13 den Wert 500 Torr erreicht, werden die Ventile 25, 28 geöffnet, wobei das Stickstoff-Gas von der Stick stoffgas-Zuführquelle 29 in das Rohr 27 eingeleitet wird, wohingegen die Absaugvorrichtung 26 so betrieben wird, daß der Druck in dem Vakuum-Evakuationsrohr 13 beibehalten wird, während das Stickstoffgas durch das Rohr 13 fließt. Danach werden die Ventile 21, 22 geöffnet, so daß das was serfreie HF-Gas und das ClF₃-Gas durch das Vakuum-Evakuati onsrohr 13 fließen, wodurch das Vakuum-Evakuationsrohr 13 unter dem Druck von ungefähr 500 Torr gereinigt wird.

Nach der Reinigung werden die Ventile 21, 22 geschlossen, wobei die Zufuhr des wasserfreien HF-Gases und des ClF₃- Gases beendet werden, und die verbleibenden Gase in dem Va kuum-Evakuationsrohr 13 werden mit dem Stickstoff-Gas von der Stickstoffgas-Zuführquelle unter dem Druck von 500 Torr ausgespült, wodurch der Reinigungsvorgang beendet wird. Die durch das Vakuum-Evakuationsrohr 13 fließenden schädlichen Gase werden durch die Sammeleinrichtung für schädliche Gase 50 gesammelt. Wie vorstehend beschrieben, kann das Vakuum- Evakuationsrohr 13, bei dem es wahrscheinlicher ist, daß sich Niederschläge an ihm anhaften, vorrangig alleine gereinigt werden.

Ausführungsform 5

In den vorstehenden Ausführungsformen der Fig. 1 und 2 wird, da die Quarzröhre 3 länger als die Heizzone, an der die Heizvorrichtung 4 angeordnet ist, ist, die Temperatur in beiden Endbereichen der Quarzröhre 3 nahe der Vakuum flansche 8, 12 verringert, und es ist wahrscheinlicher, daß Niederschläge in diesen Endbereichen an der Innenwand der Rohre anhaften. Um solch einen Nachteil zu verhindern, kann, wie in Fig. 5 gezeigt, die Quarzröhre zur Verwendung in dem Herstellungsgeräts für Halbleiter-Vorrichtungen so modifiziert werden, daß Vakuumkammern 35 in ihren beiden Endbereichen gebildet sind.

Durch Ausbildung der Vakuumkammern 35 haben beide Endberei che einer sich ergebenden Quarzröhre 40 verbesserte thermi sche Isolierung, die wirkungsvoll ist, um eine höhere Tem peratur zu erhalten, und als ein Ergebnis kann das Anlagern der Niederschläge in dem möglichen Ausmaß verhindert wer den. Zusätzlich kann beispielsweise Quarzwolle 36 in die Vakuumkammern 35 gepackt werden, um die Wärmekapazität der Röhrenbereiche, umfassend die Vakuumkammern 35, zu erhöhen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird, wie vorstehend be schrieben, ein Herstellungsgerät für Halbleiter-Vorrichtun gen erhalten, bei dem es nicht erforderlich ist, ein Va kuum-Evakuationsrohr 13 abzubauen und es separat zu reini gen, bei dem Niederschläge, die an Innenwänden einer Reak tionskammer und dem Vakuum-Evakuationsrohr anhaften, ent fernt werden können, so daß verhindert wird, daß Teilchen, die auf die Niederschläge zurückführbar sind, sich während der Bildung von Siliziumoxid-Filmen an Halbleiter-Wafern anlagern, und mit dem daher die Herstellung von Halbleiter- Vorrichtungen mit hoher Verläßlichkeit erfolgen kann.

Auch kann, da Einrichtungen zur Verringerung des Drucks zur Erzeugung einer vorbestimmten Bedingung von verringertem Druck in der Reaktionskammer und dem Vakuum-Evakuationsrohr in dem Herstellungsgerät für Halbleiter-Vorrichtungen zur Verfügung gestellt werden, ein Gasdruck in der Reaktions kammer oder dem Vakuum-Evakuationsrohr leicht eingestellt werden, wenn das Herstellungsgerät für Halbleiter-Vorrich tungen gereinigt wird. Zusätzlich können die verbleibenden Gase in der Reaktionskammer und dem Vakuum-Evakuationsrohr sofort mit Stickstoff-Gas gespült werden.

Ferner kann, da wasserfreies HF-Gas, Interhalogenverbin dungs-Gas und Träger-Gas in die Reaktionskammer zum Unter bringen von Halbleiter-Wafern oder das Vakuum-Evakuations rohr, das mit der Reaktionskammer verbunden ist, eingelei tet werden, wodurch durch reaktives Gas erzeugte und an den Innenwänden der Reaktionskammer oder des Vakuum-Evakuati onsrohrs anhaftende Niederschläge entfernt werden, das Va kuum-Evakuationsrohr, an dem es wahrscheinlicher ist, daß sich Niederschläge anlagern, vorrangig alleine gereinigt werden. Es ist so möglich, das Herstellungsgerät für Halb leiter-Vorrichtungen wirkungsvoll zu reinigen, Nieder schläge, die an der Innenwand der Reaktionskammer oder des Vakuum-Evakuationsrohrs anhaften, zu entfernen, so daß ver hindert wird, daß Teilchen, die auf Niederschläge zurück führbar sind, während der Bildung des Siliziumoxid-Films an Halbleiter-Wafern anhaften, und Halbleiter-Vorrichtungen mit hoher Verläßlichkeit herzustellen.

Darüber hinaus kann mit dem vorliegenden Verfahren zur Rei nigung des Herstellungsgeräts für Halbleiter-Vorrichtungen, da das wasserfreie HF-Gas, das Interhalogenverbindungs-Gas und das Träger-Gas in die Reaktionskammer oder das Vakuum- Evakuationsrohr unter einem Druck im Bereich von 300 bis 700 Torr eingeleitet werden, eine Ätz-Rate der an der In nenwand der Reaktionskammer oder des Vakuum-Evakuations rohrs anhaftenden Niederschläge erhöht werden, wobei der Reinigungsvorgang sofort ausgeführt wird.

In einem Herstellungsgerät für Halbleiter-Vorrichtungen zur Bildung von Siliziumoxid-Filmen durch das CVD-Verfahren mit verringertem Druck werden wasserfreies HF-Gas und Interha logenverbindungs-Gas zusammen mit Trägergas in eine Reakti onskammer oder in ein Vakuum-Evakuationsrohr eingeleitet. Das wasserfreie HF-Gas und das Interhalogenverbindungs-Gas reagieren mit Niederschlägen, die an der Innenwand der Re aktionskammer oder des Vakuum-Evakuationsrohrs anhaften, so daß die Niederschläge in Gase zersetzt und entfernt werden. Es wird verhindert, daß Teilchen, die auf die Niederschläge zurückzuführen sind, sich an Halbleiter-Wafern anlagern.

Claims

1. Herstellungsgerät für Halbleiter-Vorrichtungen, umfas send:
eine Reaktionskammer zum Unterbringen von Halbleiter- Wafern,
Einleitungseinrichtungen für reaktive Gase, die mit der Reaktionskammer verbunden sind, zum Einleiten reaktiver Gase in die Reaktionskammer,
ein Vakuum-Evakuationsrohr, das mit der Reaktionskam mer verbunden ist,
Vakuum-Evakuationseinrichtungen, die mit dem Vakuum- Evakuationsrohr verbunden sind, zum Evakuieren der Reakti onskammer und des Vakuum-Evakuationsrohrs,
Einleitungseinrichtungen für wasserfreies HF-Gas, die mit der Reaktionskammer und/oder dem Vakuum-Evakuationsrohr verbunden sind, zum Einleiten von wasserfreiem HF-Gas in die Reaktionskammer oder das Vakuum-Evakuationsrohr,
Einleitungseinrichtungen für Interhalogenverbindungs- Gase, die mit der Reaktionskammer und/oder dem Vakuum-Eva kuationsrohr verbunden sind, zum Einleiten von Interhalo genverbindungs-Gasen in die Reaktionskammer oder das Va kuum-Evakuationsrohr, und
Einleitungseinrichtungen für Trägergase, die mit der Reaktionskammer und/oder dem Vakuum-Evakuationsrohr verbun den sind, zum Einleiten von Trägergasen in die Reaktions kammer oder das Vakuum-Evakuationsrohr.

2. Gerät nach Anspruch 1, wobei eine Einrichtung zur Ver ringerung des Drucks zum Erzeugen einer vorbestimmten Be dingung von verringertem Druck in der Reaktionskammer und dem Vakuum-Evakuationsrohr parallel zu dem Vakuum-Evakuati onsrohr angeordnet ist.

3. Verfahren zur Reinigung eines Herstellungsgeräts für Halbleiter-Vorrichtungen, wobei wasserfreies HF-Gas, Inter halogenverbindungs-Gas und Trägergas in eine Reaktionskam mer zum Unterbringen von Halbleiter-Wafern oder in ein Va kuum-Evakuationsrohr, das mit der Reaktionskammer verbunden ist, eingeleitet werden, wodurch Niederschläge entfernt werden, die durch reaktives Gas erzeugt wurden und an einer Innenwand der Reaktionskammer oder des Vakuum-Evakuations rohrs anhaften.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das wasserfreie HF-Gas, das Interhalogenverbindungs-Gas und das Träger-Gas in die Reaktionskammer oder das Vakuum-Evakuationsrohr unter einem Druck im Bereich von 300 Torr bis 700 Torr eingeleitet wer den.