JP2002282808A - 石英管洗浄装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、例えば、半導体ウェーハの薄膜生
成処理に使用される炉心管である石英管の洗浄装置に関
し、当該石英管の洗浄作業を効率的に行い、且つ、薬液
量の使用量を低減させることが課題である。 【解決手段】 石英管２２の内周壁面に洗浄液２４を噴
射して洗浄する石英管洗浄装置において、石英管２２の
内周壁面に当接して反応物を除去するブラシ２と、洗浄
液２４の温度を設定した値に維持する制御手段５，６と
を設けた石英管洗浄装置とすることである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、半導体ウ
ェーハの薄膜生成処理に使用される炉芯管である石英管
の洗浄装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】拡散半導体製造装置（プラズマＣＶＤ装
置）において、ウェーハ上に絶縁膜や保護膜（例えば、
プラズマナイトライド膜）等を生成するには、炉芯管の
中にウェーハを搬入して所望の加熱温度の雰囲気中で不
純物ガスや窒素系のガスを放出しながらプラズマを放電
させることで行われる。

【０００３】前記薄膜の生成処理により、反応物である
前記ナイトライド（窒素系の化合物）等が、炉芯管であ
る円筒状の石英管の内周壁面に次第に付着し堆積してい
く。このナイトライド等の堆積した付着物を除去して石
英管内における熱伝達やガス流通を一定に維持するた
め、従来、定期的（例えば、２００回程度の拡散・熱処
理）に洗浄装置で該石英管の内部を、洗浄液によるエッ
チング作用により洗浄している。

【０００４】この石英管を回転させて、且つ、若干傾斜
させて洗浄液が片側開口部から自然流出するようにして
洗浄する傾斜型洗浄装置２０としては、図３乃至図４に
示すように、洗浄槽２１と、該洗浄槽２１に石英管（長
さは約４〜５ｍ程度）２２を昇降させて出し入れするた
めの吊用アーム２３と、石英管２２の内壁面に洗浄液２
４を噴射する管内洗浄ノズル２５と、石英管２２を軸心
周りに回転させる石英回転ローラ２６及び駆動モータ２
７と、洗浄液２４の廃液手段と供給手段からなる洗浄液
処理装置２８とから構成されるものが知られている。

【０００５】前記管内洗浄ノズル２５の上部に複数設け
られた噴口から、洗浄液２４を傾斜した石英管２２の内
周壁面に噴射するとともに、駆動モータ２７の回転駆動
力を回転軸２７ａを介して石英回転ローラ２６を回転さ
せて、石英管２２を所要方向に回転させて、洗浄を行う
ものである。

【０００６】前記洗浄液処理装置２８は、前記洗浄槽２
１で洗浄に使用された洗浄液２４を回収若しくは廃棄す
る回収用配管２８ａと廃棄配管２８ｂと、洗浄液２４を
貯留する薬液槽２９と、該薬液槽２９の洗浄液２４を管
内洗浄ノズル２５に供給する供給配管２８ｃとベローズ
ポンプ２８ｄと、薬液槽２９の洗浄液２４を廃棄若しく
はオーバーフロー液を廃棄する廃棄配管２８ｅと、薬液
槽２９に薬液供給ユニット３０から供給する供給配管２
８ｆと供給用ベローズポンプ２８ｇと、から概略構成さ
れている。

【０００７】前記薬液槽２９の洗浄液２４としては、例
えば、フッ化水素や硝酸（ＨＦ・ＨＮＯ_３）等であり、
これがベローズポンプ２８ｄにより供給配管２８ｃで管
内洗浄ノズル２５へと供給され、そして石英管２２の内
周壁面に噴射されて、当該洗浄液２４のエッチング作用
による洗浄が約１００分程度行われる。その後、洗浄液
２４は、回収用配管２８ａから薬液槽２９に戻る。この
ように洗浄槽２１と薬液槽２９とに循環させ、例えば、
５〜６回程度に繰り返して洗浄液２４を使用するもので
ある。洗浄液２４の成分が消費され濃度が薄くなってエ
ッチング能力が低下した時には、薬液供給ユニット３０
から供給用ベローズポンプ２８ｇによって補給液２４ａ
を薬液槽２９に供給して、洗浄液２４のエッチング能力
を回復させるものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
洗浄装置においては、洗浄液２４を繰り返し使用するの
で、該洗浄液２４のエッチイング能力の低下を考慮し、
所定の回数使用した後は定期的に廃棄しており、洗浄液
２４の使用量が多くなってコストが嵩むという課題があ
る。更に、洗浄液２４のエッチング能力の低下によっ
て、石英管２２に付着したナイトライド等の反応物が十
分に除去されず、再度の洗浄作業が必要となって、手間
とコストが掛かることになる。本発明に係る石英管洗浄
装置は、このような課題を解消するために提案されるも
のである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る石英管洗浄
装置の上記課題を解決するための要旨は、石英管の内周
壁面に洗浄液を噴射して洗浄する石英管洗浄装置におい
て、石英管の内周壁面に当接して付着した反応物を除去
するブラシと、洗浄液の温度を設定した値に維持する制
御手段とを設けたことである。

【００１０】本発明に係る石英管洗浄装置の要旨は、石
英管の内周壁面に洗浄液を噴射して洗浄する石英管洗浄
装置において、石英管の内周壁面に当接して付着した反
応物を除去するブラシと、洗浄液の濃度を設定した値に
維持する制御手段とを設けたことである。

【００１１】前記ブラシは、石英管を洗浄槽へ昇降させ
る吊用アームに着脱自在に取り付けられていること、；
また、前記洗浄液の温度の制御手段は、薬液槽内の洗浄
液を加熱する加熱手段と、該加熱手段を制御する制御装
置とからなること、；更に、前記洗浄液の濃度の制御手
段は、薬液槽内の洗浄液の濃度を測定する濃度計と、該
濃度計に接続され所要の洗浄液を薬液供給ユニットから
供給するように制御する制御装置とからなることを含む
ものである。

【００１２】本発明に係る石英管洗浄装置によれば、石
英管の内周壁面に付着した反応物を洗浄液のエッチング
作用とともに、取付の容易なブラシによって反応物を直
接的に除去することで、効率的に洗浄することが出来
る。また、洗浄液の温度と濃度とを設定した値に制御手
段で制御することで、洗浄液のエッチング能力を維持さ
せて、洗浄液のライフアップが図られ、その使用回数を
増加させることで、洗浄液の交換回数が減少し、洗浄液
の使用量が低減される。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に、本発明に係る石英管洗浄装
置について図面を参照して説明する。なお、発明の理解
を容易にするため従来例の構成に対応する部分には従来
例と同一符号を付けて説明する。

【００１４】本発明に係る傾斜型の石英管洗浄装置１
は、図１に示すように、洗浄槽２１と、該洗浄槽２１に
石英管２２を昇降させて出し入れするための吊用アーム
２３と、石英管２２の内壁面に洗浄液２４を噴射する管
内洗浄ノズル２５と、石英管２２を軸心周りに回転させ
る石英回転ローラ２６及び駆動モータ２７と、洗浄液２
４の廃液手段と供給手段からなる洗浄液処理装置２８と
から構成されている。

【００１５】前記管内洗浄ノズル２５の上部に複数設け
られた噴口から、洗浄液２４を傾斜した石英管２２の内
周壁面に噴射するとともに、駆動モータ２７の回転駆動
力を回転軸２７ａを介して石英回転ローラ２６を回転さ
せて、石英管２２を所要方向に回転させる。

【００１６】前記吊用アーム２３ａには、図２（Ａ）に
示すように、軸２ａに刷毛２ｂが植毛されたブラシ２が
着脱自在に取り付けられている。着脱自在にして吊用ア
ーム２３ａに取り付ける方法としては、ねじ式、ワンタ
ッチロック式、回転ロック式、溝落し込み式等の公知の
方法があって、いずれの方式を採用しても良い。

【００１７】前記ブラシ２は、図１に示すように、その
軸心方向の長さが石英管２２の全長の２／３程度の長さ
にしてある。これは、石英管２２の左側開口部をウェー
ハの搬入口としてあることから、石英管２２の内周壁面
に付着する反応物が、左側搬入口から２／３程度付近ま
でに多く付着するからである。

【００１８】前記ブラシ２は、吊用アーム２３ａに対し
て固定されており、石英管２２側が回転されるので、回
転しない構成となっている。この場合、図２（Ｂ）に示
すように、ブラシ２による洗浄部分２ｃがいつも同じと
なるので、適宜に、洗浄部分を変えるように、吊用アー
ム２３ａに対して取付角度を変えてブラシ２を固定させ
るようにするのが好ましい。

【００１９】なお、ブラシ２を石英管２２の回転方向に
対して逆方向若しくは順方向に回転させる構成にするこ
とを妨げるものではない。その場合には、ブラシ２によ
る洗浄部分２ｃが固定されないので好ましく、また、刷
毛２ｂの摺接による摩擦で石英管２２の内周壁面にキズ
などが付かないようにすることを要する。

【００２０】前記ブラシ２は、洗浄中において洗浄液２
４によって腐食されないように、耐薬品性・耐熱性を備
えたもの、例えば、塩化ビニール系の材質とする。

【００２１】石英管洗浄装置１における洗浄液処理装置
２８は、図１に示すように、洗浄槽２１で洗浄に使用さ
れた洗浄液２４を回収若しくは廃棄する回収用配管２８
ａと廃棄配管２８ｂと、洗浄液２４を貯留する薬液槽２
９と、該薬液槽２９の洗浄液２４を管内洗浄ノズル２５
に供給する供給配管２８ｃとベローズポンプ２８ｄと、
薬液槽２９の洗浄液２４を廃棄若しくはオーバーフロー
液を廃棄する廃棄配管２８ｅと、薬液槽２９に薬液供給
ユニット３０から補給液２４ａを供給する供給配管２８
ｆと供給用ベローズポンプ２８ｇとから構成され、更
に、洗浄液２４の濃度を計測する濃度計３と濃度用の制
御装置である濃度コントローラー４と、加熱手段である
ヒーター５とヒーター用制御装置である温度コントロー
ラー６とが設けられている。

【００２２】前記洗浄液２４は、薬液槽２９からベロー
ズポンプ２８ｄによって供給配管２ｃから管内洗浄ノズ
ル２５に供給されて石英管２２の内周壁面に噴射され、
洗浄槽２１の底部に溜まって回収用配管２８ａから薬液
槽２９に回収される。

【００２３】前記薬液槽２９の洗浄液２４に下端部が挿
入される濃度計３によって、洗浄液２４の濃度が計測さ
れて、そのデータが電気的に接続された濃度コントロー
ラー４に送られる。

【００２４】濃度コントローラー４は、洗浄液２４の濃
度のデータにより、フッ化水素や硝酸（ＨＦ・ＨＮ
Ｏ_３）等の濃度が低下した際には、設定した値になるよ
うに、薬液供給ユニット３０と供給用ベローズポンプ２
８ｇを制御して補給液２４ａを薬液槽２９に供給させる
ものである。

【００２５】前記温度コントローラー６は、薬液槽２９
の洗浄液２４の温度が、設定した値である約８０℃〜１
００℃に一定に維持されるように、ヒーター５によって
加熱するものである。

【００２６】このような構成を有する本発明の石英管洗
浄装置１を使用するには、まず、吊用アーム２３ａ，２
３ｂを洗浄槽２１の上方に上昇させた状態で、吊用アー
ム２３ａにブラシ２を取り付ける。

【００２７】次に、洗浄しようとする石英管２２を横方
向から差し込むようにして吊用アーム２３ａ，２３ｂ間
に横架させると、吊用アーム２３ａに取り付けられた管
内洗浄ノズル２５とブラシ２とが、石英管２２の内部に
挿入された状態となる。

【００２８】この状態で吊用アーム２３ａ，２３ｂを洗
浄槽２１内へ降下させて、石英管２２を石英回転ローラ
ー２６に載置させると若干傾斜（図１中にて、右側に傾
斜）した状態にセットされる。

【００２９】駆動モータ２７を駆動させて、回転軸２７
ａを介して石英回転ローラ２６を回転させこれにより石
英管２２を所望の方向に回転させる。これと同時に、ベ
ローズポンプ２８ｄを駆動させて洗浄液２４を薬液槽２
９から供給は移管２８ｃを介して管内洗浄ノズル２５へ
と供給し、管内洗浄ノズル２５の噴口から石英管２２の
内周壁面へ洗浄液２４を噴射させる。

【００３０】石英管２２の内周壁面に付着している反応
物質が、洗浄液２４によってエッチングされ、更に、該
内周壁面に当接しているブラシ２の刷毛２ｂで擦られて
剥離され強制的に除去される。洗浄液２４は、傾斜して
いる石英管２２の右側開口から流出し洗浄槽２１の底に
溜まる。

【００３１】前記洗浄液２４は洗浄槽２１から回収用配
管２８ａを介して薬液槽２９に戻り、再度供給は移管２
８ｃから管内洗浄ノズル２５に供給されて循環するもの
である。この薬液による洗浄作業は、約１００分程度の
時間続けられる。

【００３２】洗浄液２４のエッチング能力が温度と濃度
とに影響されるので、該エッチング能力が低下しないよ
うに、温度コントローラー６によってヒーター５を制御
し洗浄液２４の温度を設定した値に保ち、また、濃度コ
ントラーラ４によって供給用ベローズポンプ２８ｇを駆
動させて、薬液供給ユニット３０から、適宜に、補給液
２４ａを薬液槽２１に補給して設定した値に保つ。

【００３３】これにより、洗浄液２４のエッチング能力
が長く保たれて、洗浄液２４の交換回数が低減される。
こうして、ブラシ２で付着した反応物を強制的に除去す
るとともに、洗浄液２４のエッチング能力を、その温度
と濃度とを制御することで一定（設定値）に維持して、
石英管２２の洗浄作業を効率的に行うものである。

【００３４】その後、純水洗浄を約１２０分程度行い、
石英管２２の内周壁面に付着した反応物質が十分に除去
されたならば、吊用アーム２３ａ，２３ｂを上昇させ、
石英管２２を洗浄槽２１から引き上げて、石英管２２を
横方向に取り出して洗浄作業が終了する。

【００３５】洗浄液２４は、多数の石英管２２に対して
繰り返し循環させて使用されるが、薬液の消費と不純物
の混入によって汚れエッチング能力が次第に低下するの
で定期的に取り替えられる。そのときは、洗浄槽２１側
の廃棄配管２８ｂと、薬液槽２９側の廃棄配管２８ｅに
よって、使用済みの洗浄液２４を系外に廃棄するもので
ある。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る石英
管洗浄装置は、石英管の内周壁面に洗浄液を噴射して洗
浄する石英管洗浄装置において、石英管の内周壁面に当
接して付着した反応物を除去するブラシと、洗浄液の温
度を設定した値に維持する制御手段とを設けたこと、又
は、洗浄液の濃度を設定した値に維持する制御手段とを
設けたことなので、前記ブラシにより直接的に石英管内
周壁面に付着した反応物が除去され、洗浄液の温度又は
濃度が設定値に維持されてエッチング能力の低下が防止
されて、石英管の洗浄作業が効率的に行われ工期短縮と
なり、洗浄液のライフアップにより交換回数も低減され
て薬液の使用量が減り、コスト低減となると言う優れた
効果を奏するものである。

【００３７】前記ブラシが、石英管を洗浄槽へ昇降させ
る吊用アームに着脱自在に取り付けられているので、ブ
ラシの取付や交換が容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る石英管洗浄装置の概略構成図であ
る。

【図２】同本発明に係る石英管洗浄装置におけるブラシ
の正面図（Ａ）と、そのブラシの使用状態の側面図
（Ｂ）である。

【図３】従来例に係る石英管洗浄装置の概略構成図であ
る。

【図４】同従来例に係る石英管洗浄装置の、回転駆動部
分の側面図（Ａ）と、吊用アームの側面図（Ｂ）であ
る。

【符号の説明】

１ 石英管洗浄装置、２ ブラシ、３ 濃度計、４ 濃
度コントローラー、５ ヒーター、６ 温度コントロー
ラー、２０ 従来例の洗浄装置、２１ 洗浄槽、２２
石英管、２３ 吊用アーム、２４ 洗浄液、２４ａ 補
給液、２５ 管内洗浄ノズル、２６ 石英回転ローラ
ー、２７ 駆動モータ、２７ａ 回転軸、２８ 洗浄液
処理装置、２８ａ 回収用配管、２８ｂ 廃棄配管、２
８ｃ 供給配管、２８ｄ ベローズポンプ、２８ｅ 廃
棄配管、２８ｆ 供給配管、２８ｇ ベローズポンプ、
２９ 薬液槽、３０ 薬液供給ユニット。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】石英管の内周壁面に洗浄液を噴射して洗浄
   する石英管洗浄装置において、石英管の内周壁面に当接
   して付着した反応物を除去するブラシと、洗浄液の温度
   を設定した値に維持する制御手段とを設けたこと、 を特徴とする石英管洗浄装置。
2. 【請求項２】石英管の内周壁面に洗浄液を噴射して洗浄
   する石英管洗浄装置において、石英管の内周壁面に当接
   して付着した反応物を除去するブラシと、洗浄液の濃度
   を設定した値に維持する制御手段とを設けたこと、 を特徴とする石英管洗浄装置。
3. 【請求項３】ブラシは、石英管を洗浄槽へ昇降させる吊
   用アームに着脱自在に取り付けられていること、 を特徴とする請求項１又は２に記載の石英管洗浄装置。
4. 【請求項４】洗浄液の温度の制御手段は、薬液槽内の洗
   浄液を加熱する加熱手段と、該加熱手段を制御する制御
   装置とからなること、 を特徴とする請求項１に記載の石英管洗浄装置。
5. 【請求項５】洗浄液の濃度の制御手段は、薬液槽内の洗
   浄液の濃度を測定する濃度計と、該濃度計に接続され所
   要の洗浄液を薬液供給ユニットから供給するように制御
   する制御装置とからなること、 を特徴とする請求項２に記載の石英管洗浄装置。