JP2003347288A

JP2003347288A - 半導体製造装置用インジェクタ、半導体製造装置及び半導体製造装置の洗浄方法

Info

Publication number: JP2003347288A
Application number: JP2002158122A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Yagi; 康夫八木; Takahisa Tashiro; 貴尚田代; Yukio Tojo; 行雄東條
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2002-05-30
Filing date: 2002-05-30
Publication date: 2003-12-05

Abstract

(57)【要約】【課題】装置内部の劣化を抑える半導体製造装置用イ
ンジェクタ及び半導体製造装置を提供する。【解決手段】熱処理装置１のマニホールド５には、ク
リーニングガス導入管１４が挿通されている。クリーニ
ングガス導入管１４には、その内径を小さくする縮径部
と、反応管２にガスを噴出するガス噴出口とを備えてい
る。縮径部はガス噴出口から噴出されるガスの流速が該
ガスが反応室２内を拡散する拡散速度を上回る流速とな
るように、ガス噴出口側の内径が小さく形成されてい
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、半導体製造装置用
インジェクタ、半導体製造装置及び半導体製造装置の洗
浄方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造工程では、ＣＶＤ（Ch
emical Vapor Deposition）等の処理により、被処理
体、例えば、半導体ウエハにシリコン酸化膜、シリコン
窒化膜等の薄膜を形成する薄膜形成処理が行われてい
る。このような薄膜形成処理では、例えば、図７に示す
ような熱処理装置５１を用い、以下のようにして半導体
ウエハに薄膜が形成される。

【０００３】まず、内管５２ａ及び外管５２ｂからなる
二重管構造の反応管５２をヒータ５３により所定の温度
に加熱する。また、複数枚の半導体ウエハ５４を収容し
たウエハボート５５を反応管５２（内管５２ａ）内にロ
ードする。次に、排気ポート５６から反応管５２内のガ
スを排気し、反応管５２内を所定の圧力に減圧する。反
応管５２内が所定の圧力に減圧されると、処理ガス導入
管５７から内管５２ａ内に処理ガスを供給する。内管５
２ａ内に処理ガスが供給されると、処理ガスが熱反応を
起こし、熱反応により生成された反応生成物が半導体ウ
エハ５４の表面に堆積して、半導体ウエハ５４の表面に
薄膜が形成される。

【０００４】また、薄膜形成処理によって発生する排ガ
スは、排気ポート５６に接続された排気管５８から熱処
理装置５１の外部に排気される。なお、排気管５８に
は、図示しないトラップ、スクラバー等が介設されてお
り、トラップ等により排ガスに含まれる反応生成物等を
取り除いて無害化した後、熱処理装置５１外に排気する
ように構成されている。

【０００５】ところで、薄膜形成処理によって生成され
る反応生成物は、半導体ウエハ５４の表面だけでなく、
例えば、内管５２ａの内壁や各種の治具等の熱処理装置
５１の内部にも堆積（付着）してしまう。この反応生成
物が熱処理装置５１内に付着した状態で薄膜形成処理を
引き続き行うと、やがて、反応生成物が剥離してパーテ
ィクルを発生しやすくなる。そして、このパーティクル
が半導体ウエハ５４に付着すると、製造される半導体装
置の歩留りを低下させてしまう。

【０００６】このため、薄膜形成処理を複数回行った
後、反応管５２をヒータ５３により所定の温度に加熱
し、加熱された反応管５２内にクリーニングガス導入管
５９からクリーニングガス、例えば、フッ素系ガスを供
給して、熱処理装置５１内に付着した反応生成物の除去
（エッチング）が行われている。

【０００７】このようなフッ素系ガスとして、例えば、
ＣＦ_４、Ｃ_２Ｆ_６、ＮＦ_３、ＳＦ_６のようなパーフルオ
ロ化合物（Perfluorocompounds）が用いられている。し
かし、パーフルオロ化合物は、ＣＦ_４の寿命が５万年以
上のように、一般に寿命が長く、パーフルオロ化合物を
大気中に放出することは、地球温暖化の原因となってし
まう。このように、クリーニングガスにパーフルオロ化
合物を用いることは地球環境に悪影響を与えてしまうお
それがあるので、熱処理装置５１の洗浄には、パーフル
オロ化合物でないクリーニングガス、例えば、フッ素ガ
ス（Ｆ_２）を用いることが検討されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、クリーニン
グガスにフッ素ガスを用いる場合、クリーニングガスの
エッチングレートを高めるため、クリーニングガス中
に、フッ素ガスの活性化を促進可能な添加ガスを含ませ
ることが検討されている。

【０００９】しかしながら、クリーニングガス導入管５
９から熱処理装置５１内にフッ素ガスと活性化ガスとを
導入すると、両者の反応熱によりクリーニングガス導入
管５９の先端が溶解（劣化）したり、クリーニングガス
導入管５９の先端付近の壁面が劣化するように、熱処理
装置５１内部が劣化してしまうという問題がある。例え
ば、クリーニングガス導入管５９の先端が溶解するの
は、反応管５２内が所定の温度に加熱されているので、
クリーニングガス導入管５９から反応管５２内にクリー
ニングガスが供給された直後、すなわち、クリーニング
ガス導入管５９の先端付近でフッ素ガスと活性化ガスと
が反応してしまうためである。

【００１０】本発明は、上記問題に鑑みてなされたもの
であり、装置内部の劣化を抑える半導体製造装置を提供
することを目的とする。また、本発明は、装置内部の劣
化を抑える半導体製造装置用インジェクタを提供するこ
とを目的とする。さらに、本発明は、先端の劣化を抑え
る半導体製造装置用インジェクタを提供することを目的
とする。また、本発明は、装置内部の劣化を抑えること
ができる半導体製造装置の洗浄方法を提供することを目
的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の第１の観点にかかる半導体製造装置用イン
ジェクタは、半導体製造装置の反応室内にガスを供給す
る半導体製造装置用インジェクタであって、インジェク
タの内径を小さくする縮径部と、前記反応室にガスを噴
出するガス噴出口とを備え、前記縮径部は、前記ガス噴
出口から噴出されるガスの流速が、該ガスが反応室内を
拡散する拡散速度を上回る流速となるように、前記ガス
噴出口側の内径が小さく形成されている、ことを特徴と
する。

【００１２】この構成によれば、ガス噴出口から噴出さ
れるガスの流速が該ガスが反応室内を拡散する拡散速度
を上回る流速になる。このため、ガス噴出口から噴出さ
れるガスの反応により発生する反応熱を分散することが
できる。

【００１３】本発明の第２の観点にかかる半導体製造装
置用インジェクタは、半導体製造装置の反応室内にガス
を供給する半導体製造装置用インジェクタであって、イ
ンジェクタの内径を小さくする縮径部と、前記反応室に
ガスを噴出するガス噴出口とを備え、前記縮径部は、前
記ガス噴出口から噴出されるガスの流速が、該ガスの反
応速度を上回る流速となるように、前記ガス噴出口側の
内径が小さく形成されている、ことを特徴とする。

【００１４】この構成によれば、ガス噴出口から噴出さ
れるガスの流速が、該ガスの反応速度を上回る流速にな
る。このため、ガス噴出口から噴出されるガスの反応に
より発生する反応熱を分散することができる。

【００１５】前記ガス噴出口から噴出されるガスは、前
記反応室内に付着した付着物を除去するクリーニングガ
スであることが好ましい。前記クリーニングガスは、例
えば、フッ素ガスと、該フッ素ガスの活性化を促進可能
な添加ガスとを含み、前記ガス噴出口から噴出されるガ
スは添加ガスであることが好ましい。前記添加ガスとし
ては、例えば、水素ガスがある。

【００１６】前記縮径部は、前記ガス噴出口側の内径が
１／４以下に小さくなるように形成されていることが好
ましい。また、前記縮径部は、前記ガス噴出口から噴出
されるガスの流速がインジェクタ内を流れるガスの流速
の１５倍以上に速くなるように、前記ガス噴出口側の内
径が小さく形成されていることが好ましい。

【００１７】前記縮径部は、その内径が先端に向かって
徐々に小さくなるように形成されていることが好まし
い。この場合、噴出口から噴出されるガスの流れが乱れ
にくくなる。

【００１８】インジェクタを反応室に取り付ける取付部
と、該取付部に連続するとともに前記噴出口を有する噴
出部とを備え、前記噴出部は、少なくとも２つのガス噴
出口を備えることが好ましい。この場合、ガス噴出口か
ら噴出されるガスの反応により発生する反応熱を、さら
に分散することができる。

【００１９】上記目的を達成するため、本発明の第３の
観点にかかる半導体製造装置は、インジェクタにより反
応室内にガスを供給する半導体製造装置であって、前記
インジェクタは、第１または第２の観点にかかる半導体
製造装置用インジェクタである、ことを特徴とする。

【００２０】上記目的を達成するため、本発明の第４の
観点にかかる半導体製造装置の洗浄方法は、半導体製造
装置の反応室内に付着した付着物を除去する半導体製造
装置の洗浄方法であって、前記反応室内を所定の温度に
加熱する加熱工程と、前記加熱工程により所定の温度に
加熱された反応室内に、フッ素ガスと該フッ素ガスの活
性化を促進可能な添加ガスとを含むクリーニングガスを
供給し、該クリーニングガスに含まれるフッ素ガスを活
性化させ、活性化されたフッ素ガスにより、前記付着物
を除去して反応室内を洗浄する洗浄工程と、を備え、前
記洗浄工程では、前記フッ素ガス中を添加ガスが拡散す
る拡散速度を上回る流速で、前記反応室内に添加ガスを
供給する、ことを特徴とする。

【００２１】上記目的を達成するため、本発明の第５の
観点にかかる半導体製造装置の洗浄方法は、半導体製造
装置の反応室内に付着した付着物を除去する半導体製造
装置の洗浄方法であって、前記反応室内を所定の温度に
加熱する加熱工程と、前記加熱工程により所定の温度に
加熱された反応室内に、フッ素ガスと該フッ素ガスの活
性化を促進可能な添加ガスとを含むクリーニングガスを
供給し、該クリーニングガスに含まれるフッ素ガスを活
性化させ、活性化されたフッ素ガスにより、前記付着物
を除去して反応室内を洗浄する洗浄工程と、を備え、前
記洗浄工程では、前記フッ素ガスと前記添加ガスとの反
応速度を上回る流速で、前記反応室内に前記添加ガスを
供給する、ことを特徴とする。

【００２２】前記添加ガスに水素ガスを用いることが好
ましい。

【００２３】前記洗浄工程では、前記クリーニングガス
を希釈ガスで希釈し、該希釈されたクリーニングガスを
前記反応室内に供給してもよい。クリーニングガスを希
釈することにより、洗浄工程の時間設定が容易になる。
このような希釈ガスとしては、例えば、不活性ガスがあ
る。

【００２４】前記反応室内では、被処理体にシリコン窒
化膜を形成し、前記洗浄工程では、前記被処理体にシリ
コン窒化膜を形成することにより、装置の内部に付着し
た窒化珪素を前記クリーニングガスで除去することが好
ましい。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態にかか
る半導体製造装置用インジェクタ、半導体製造装置及び
半導体製造装置の洗浄方法について、図１に示すバッチ
式縦型熱処理装置の場合を例に説明する。まず、本実施
の形態に用いられる熱処理装置１及び熱処理装置１用イ
ンジェクタについて説明する。

【００２６】図１に示すように、熱処理装置１は、長手
方向が垂直方向に向けられた略円筒状の反応管２を備え
ている。反応管２は、内管３と、内管３を覆うとともに
内管３と一定の間隔を有するように形成された有天井の
外管４とから構成された二重管構造を有する。内管３及
び外管４は、耐熱材料、例えば、石英により形成されて
いる。

【００２７】外管４の下方には、筒状に形成されたステ
ンレス鋼（ＳＵＳ）からなるマニホールド５が配置され
ている。マニホールド５は、外管４の下端と気密に接続
されている。また、内管３は、マニホールド５の内壁か
ら突出するとともに、マニホールド５と一体に形成され
た支持リング６に支持されている。

【００２８】マニホールド５の下方には蓋体７が配置さ
れ、ボートエレベータ８により蓋体７は上下動可能に構
成されている。そして、ボートエレベータ８により蓋体
７が上昇すると、マニホールド５の下方側が閉鎖され
る。

【００２９】蓋体７には、例えば、石英からなるウエハ
ボート９が載置されている。ウエハボート９は、被処理
体、例えば、半導体ウエハ１０が垂直方向に所定の間隔
をおいて複数枚収容可能に構成されている。

【００３０】反応管２の周囲には、反応管２を取り囲む
ように断熱体１１が設けられ、その内壁面には、例え
ば、抵抗発熱体からなる昇温用ヒータ１２が設けられて
いる。

【００３１】マニホールド５の側面には、複数の処理ガ
ス導入管１３が挿通されている。なお、図１では処理ガ
ス導入管１３を一つだけ描いている。処理ガス導入管１
３は内管３内を臨むように配設されている。例えば、図
１に示すように、支持リング６より下方（内管３の下
方）のマニホールド５の側面に処理ガス導入管１３が挿
通され、処理ガス導入管１３の先端が内管３（上方）に
向けて曲折りされている。そして、図示しないガス供給
源から供給された処理ガス、例えば、ヘキサクロロジシ
ラン（Ｓｉ_２Ｃｌ_６）及びアンモニア（ＮＨ_３）が、処
理ガス導入管１３を通って内管３内に導入される。

【００３２】また、マニホールド５の側面には、複数の
クリーニングガス導入管１４が挿通されている。図２
に、マニホールド５にクリーニングガス導入管１４が挿
通された状態の一例を示す。図２に示すように、マニホ
ールド５には、噴出口が１つ形成された第１クリーニン
グガス導入管１４ａと、噴出口が２つ形成された第２ク
リーニングガス導入管１４ｂとが挿通されている。本実
施の形態では、隣り合うクリーニングガス導入管１４が
異なるように、第１クリーニングガス導入管１４ａと第
２クリーニングガス導入管１４ｂとが交互にマニホール
ド５に挿通されている。

【００３３】第１クリーニングガス導入管１４ａは、内
管３の下方のマニホールド５の側面に挿通され、内管３
内を臨むように配設されている。また、第１クリーニン
グガス導入管１４ａは、その先端が上方に向くように曲
折りされている。そして、図示しないクリーニングガス
供給源から供給されたクリーニングガスが第１クリーニ
ングガス導入管１４ａを通って内管３内に導入される。
本実施の形態では、第１クリーニングガス導入管１４ａ
からフッ素ガス（Ｆ_２）と、希釈ガスとしての窒素ガス
（Ｎ_２）との混合ガスが内管３内に導入される。

【００３４】第２クリーニングガス導入管１４ｂは、内
管３の下方のマニホールド５の側面に挿通され、内管３
内を臨むように配設されている。そして、図示しないガ
ス供給源から供給されたクリーニングガスが第１クリー
ニングガス導入管１４ｂを通って内管３内に導入され
る。本実施の形態では、第２クリーニングガス導入管１
４ｂからフッ素ガスの活性化を促進可能な添加ガス、例
えば、水素ガス（Ｈ_２）が内管３内に導入される。

【００３５】図３に、第２クリーニングガス導入管１４
ｂの形状を示す。図３に示すように、第２クリーニング
ガス導入管１４ｂは、挿通部１４ｃと、分岐部１４ｄと
から構成されている。挿通部１４ｃは、図示しないクリ
ーニングガス（水素ガス）供給源に接続されるととも
に、マニホールド５に挿通される。分岐部１４ｄは、挿
通部１４ｃに接続され、挿通部１４ｃから供給された水
素ガスを分流する。このため、水素ガスを内管３内に均
一に供給することができ、フッ素ガスと水素ガスとの反
応により発生する反応熱を分散することができる。従っ
て、先端（噴出口１４ｆ）が溶解するような装置内部の
熱劣化を抑えることができる。また、分岐部１４ｄは、
その先端側が上方に向くように曲折りされている。

【００３６】分岐部１４ｄは、その先端側に、分岐部１
４ｄの内径を小さくする縮径部１４ｅが設けられてい
る。この縮径部１４ｅにより分岐部１４ｄの先端である
噴出口１４ｆの内径が小さくなる。

【００３７】ここで、縮径部１４ｅは、噴出口１４ｆか
ら噴出される水素ガスが内管３内を拡散する拡散速度を
上回る流速となるように、噴出口１４ｆの内径を定めて
いる。これは、噴出口１４ｆから噴出される水素ガスが
内管３内を拡散する拡散速度を上回る流速とすることに
より、フッ素ガスと水素ガスとの反応により発生する反
応熱を分散することができ、噴出口１４ｆが溶解するよ
うな装置内部の熱劣化を抑えることができるためであ
る。

【００３８】縮径部１４ｅにより分岐部１４ｄを縮径す
る割合は、使用するクリーニングガスの種類、内管３の
温度、圧力等の条件により異なるが、例えば、縮径部１
４ｅは、噴出口１４ｆの内径が分岐部１４ｄの内径の１
／４以下になるようにすることが好ましい。噴出口１４
ｆの内径が分岐部１４ｄの内径の１／４以下になるよう
にすることにより、噴出口１４ｆから噴出される水素ガ
スの流速が飛躍的に速くなるためである。特に、噴出口
１４ｆの内径が分岐部１４ｄの内径の１／６以下になる
ことがさらに好ましい。

【００３９】また、縮径部１４ｅは、噴出口１４ｆから
噴出される水素ガスの流速が分岐部１４ｄを流れる水素
ガスの流速の１５倍以上になるような大きさ（径）に形
成することが好ましい。特に、噴出口１４ｆから噴出さ
れる水素ガスの流速が分岐部１４ｄを流れる水素ガスの
流速の４０倍以上になるような大きさ（径）に形成する
ことがさらに好ましい。

【００４０】また、縮径部１４ｅは、噴出口１４ｆ側に
向かって徐々に縮径にすることが好ましい。徐々に縮径
にすることにより、噴出口１４ｆから噴出される水素ガ
スの流れが乱れないためである。ここで、徐々に縮径に
するとは、図３に示すようになだらかに縮径にする場合
に限定されるものではなく、例えば、図５に示すよう
に、多段階的に縮径にする場合も含まれる。

【００４１】マニホールド５の側面には排気口１５が設
けられている。排気口１５は支持リング６より上方に設
けられており、反応管２内の内管３と外管４との間に形
成された空間に連通する。そして、内管３で発生した排
ガス等が内管３と外管４との間の空間を通って排気口１
５に排気される。また、マニホールド５側面の排気口１
５の下方には、パージガスとしての窒素ガスを供給する
パージガス供給管１６が挿通されている。

【００４２】排気口１５には排気管１７が気密に接続さ
れている。排気管１７には、その上流側から、バルブ１
８と、真空ポンプ１９とが介設されている。バルブ１８
は、排気管１７の開度を調整して、反応管２内の圧力を
所定の圧力に制御する。真空ポンプ１９は、排気管１７
を介して反応管２内のガスを排気するとともに、反応管
２内の圧力を調整する。

【００４３】なお、排気管１７には、図示しないトラッ
プ、スクラバー等が介設されており、反応管２から排気
された排ガスを、無害化した後、熱処理装置１外に排気
するように構成されている。

【００４４】また、ボートエレベータ８、昇温用ヒータ
１２、処理ガス導入管１３、クリーニングガス導入管１
４（第１クリーニングガス導入管１４ａ、第２クリーニ
ングガス導入管１４ｂ）、パージガス供給管１６、バル
ブ１８、真空ポンプ１９には、制御部２０が接続されて
いる。制御部２０は、マイクロプロセッサ、プロセスコ
ントローラ等から構成され、熱処理装置１の各部の温
度、圧力等を測定し、測定データに基づいて、上記各部
に制御信号等を出力し、熱処理装置１の各部を図４に示
すレシピ（タイムシーケンス）に従って制御する。

【００４５】次に、以上のように構成された熱処理装置
１の洗浄方法について説明する。本実施の形態では、半
導体ウエハ１０上にシリコン窒化膜を形成する成膜処理
により、窒化珪素が付着した熱処理装置１の内部を洗浄
する洗浄処理を例に、図４に示すレシピを参照して説明
する。なお、本実施の形態では、熱処理装置１の内部に
窒化珪素が付着する成膜処理についても説明する。ま
た、以下の説明において、熱処理装置１を構成する各部
の動作は、制御部２０によりコントロールされている。

【００４６】まず、成膜処理について説明する。ボート
エレベータ８により蓋体７が下げられた状態で、半導体
ウエハ１０が収容されたウエハボート９を蓋体７上に載
置する。次に、パージガス供給管１６から反応管２内に
所定量の窒素ガスを供給し、ボートエレベータ８により
蓋体７を上昇させ、ウエハボート９を反応管２内にロー
ドする。これにより、半導体ウエハ１０を反応管２の内
管３内に収容するとともに、反応管２を密閉する（ロー
ド工程）。

【００４７】反応管２を密閉した後、パージガス供給管
１６から反応管２内に所定量の窒素ガスを供給するとと
もに、バルブ１８の開度を制御しつつ、真空ポンプ１９
を駆動させて反応管２内のガスを排出し、反応管２内の
減圧を開始する。反応管２内のガスの排出は、反応管２
内の圧力を所定の圧力、例えば、６５．５Ｐａ（０．５
Ｔｏｒｒ）になるまで行う。また、昇温用ヒータ１２に
より、反応管２内を所定の温度、例えば、６００℃に加
熱する。そして、この減圧及び加熱操作を、反応管２が
所定の圧力及び温度で安定するまで行う（安定化工
程）。

【００４８】反応管２内が所定の圧力及び温度で安定す
ると、パージガス供給管１６からの窒素ガスの供給を停
止する。そして、処理ガス導入管１３から処理ガスとし
てのヘキサクロロジシラン（Ｓｉ_２Ｃｌ_６）を所定量、
例えば、０．１リットル／ｍｉｎ、アンモニア（Ｎ
Ｈ_３）を所定量、例えば、１リットル／ｍｉｎを内管３
内に導入する。

【００４９】内管３内に導入されたヘキサクロロジシラ
ン及びアンモニアは、反応管２内の熱により熱分解反応
が起こり、半導体ウエハ１０の表面に窒化珪素（Ｓｉ_３
Ｎ_４）が堆積される。これにより、半導体ウエハ１０の
表面にシリコン窒化膜（Ｓｉ _３Ｎ_４膜）が形成される
（成膜工程）。

【００５０】半導体ウエハ１０の表面に所定厚のシリコ
ン窒化膜が形成されると、処理ガス導入管１３からのヘ
キサクロロジシラン及びアンモニアの供給を停止する。
そして、バルブ１８の開度を制御しつつ、真空ポンプ１
９を駆動させて、反応管２内のガスを排出するととも
に、パージガス供給管１６から所定量の窒素ガスを供給
して、反応管２内のガスを排気管１７に排出する（パー
ジ工程）。なお、反応管２内のガスを確実に排出するた
めに、反応管２内のガスの排出及び窒素ガスの供給を複
数回繰り返すことが好ましい。

【００５１】最後に、パージガス供給管１６から所定量
の窒素ガスを供給して、反応管２内を常圧に戻した後、
ボートエレベータ８により蓋体７を下降させ、ウエハボ
ート９（半導体ウエハ１０）を反応管２からアンロード
する（アンロード工程）。

【００５２】以上のような成膜処理を複数回行うと、成
膜処理によって生成される窒化珪素が、半導体ウエハ１
０の表面だけでなく、内管３の内壁のような反応管２内
や各種の治具等にも堆積（付着）する。このため、成膜
処理を所定回数行った後、熱処理装置１の内部に付着し
た窒化珪素を除去する洗浄処理が行われる。洗浄処理
は、熱処理装置１（反応管２）内に、フッ素ガスと、フ
ッ素ガスの活性化を促進可能な添加ガスとしての水素ガ
スと、希釈ガスとしての窒素ガスとを含むクリーニング
ガスを供給することにより行われる。以下、熱処理装置
１の洗浄処理について説明する。

【００５３】まず、パージガス供給管１６から反応管２
内に所定量の窒素ガスを供給した後、半導体ウエハ１０
が収容されていないウエハボート９を蓋体７上に載置
し、ボートエレベータ８により蓋体７を上昇させ、反応
管２を密封する。次に、パージガス供給管１６からの窒
素ガスの供給を停止するとともに反応管２内のガスを排
出し、反応管２を所定の圧力、例えば、５３２００Ｐａ
（４００Ｔｏｒｒ）に維持する。また、昇温用ヒータ１
２により、反応管２内を、所定の温度、例えば、３００
℃に加熱する（加熱工程）。

【００５４】次に、第１クリーニングガス導入管１４ａ
からフッ素ガス（Ｆ_２）と希釈ガスとしての窒素ガス
（Ｎ_２）との混合ガスを所定量、例えば、フッ素ガスを
２リットル／ｍｉｎ、窒素ガスを８リットル／ｍｉｎを
内管３内に導入するとともに、第２クリーニングガス導
入管１４ｂから水素ガスを所定量、例えば、０．７５リ
ットル／ｍｉｎを内管３内に導入する。

【００５５】ここで、第２クリーニングガス導入管１４
ｂの縮径部１４ｅは、噴出口１４ｆから噴出される水素
ガスが内管３内を拡散する拡散速度を上回る流速となる
ように、噴出口１４ｆの内径を定めているので、フッ素
ガスと水素ガスとの反応により発生する反応熱を分散す
ることができる。また、第２クリーニングガス導入管１
４ｂは分岐部１４ｄを設けているので、フッ素ガスと水
素ガスとの反応により発生する反応熱を分散することが
できる。さらに、縮径部１４ｅは、噴出口１４ｆ側に向
かって徐々に縮径にしているので、噴出口１４ｆから噴
出される水素ガスの流れが乱れない。このため、噴出口
１４ｆが溶解するような装置内部の熱劣化を抑えること
ができる。また、フッ素ガスを窒素ガスで希釈している
ので、洗浄処理の時間設定が容易になる。

【００５６】導入されたクリーニングガスは内管３内で
加熱され、クリーニングガス中のフッ素ガスが活性化、
すなわち、反応性を有するフリーな原子を多数有した状
態になる。さらに、クリーニングガスには水素ガスが含
まれているので、フッ素ガスと水素ガスとが反応し、フ
ッ素ガスの活性化が促進される。

【００５７】そして、活性化されたフッ素ガスを含むク
リーニングガスが、内管３内から、内管３と外管４との
間に形成された空間を介して排気管１７に供給されるこ
とにより、内管３の内壁及び外壁、外管４の内壁、排気
管１７の内壁、ウエハボート９、保温筒等の各種の治具
の熱処理装置１の内部に付着した窒化珪素に接触し、窒
化珪素がエッチングされる。これにより、熱処理装置１
の内部に付着した窒化珪素が除去される（洗浄工程）。

【００５８】熱処理装置１の内部に付着した窒化珪素が
除去されると、クリーニングガス導入管１４からのクリ
ーニングガスの供給を停止する。そして、バルブ１８の
開度を制御しつつ、真空ポンプ１９を駆動させて、反応
管２内のガスを排出するとともに、パージガス供給管１
６から所定量の窒素ガスを供給して、反応管２内のガス
を排気管１７に排出する（パージ工程）。なお、反応管
２内のクリーニングガスを確実に排出するために、反応
管２内のガスの排出及び窒素ガスの供給を複数回繰り返
すことが好ましい。

【００５９】最後に、バルブ１８を閉じて、パージガス
供給管１６から所定量の窒素ガスを供給し、反応管２内
の圧力を常圧に戻す（常圧復帰工程）。そして、ボート
エレベータ８により蓋体７を下降させ、半導体ウエハ１
０が収容されたウエハボート９を蓋体７上に載置するこ
とにより、熱処理装置１の内部に窒化珪素が付着してい
ない状態で、半導体ウエハ１０上にシリコン窒化膜を形
成する成膜処理を行うことが可能になる。

【００６０】以上説明したように、本実施の形態によれ
ば、縮径部１４ｅは、噴出口１４ｆから噴出される水素
ガスが内管３内を拡散する拡散速度を上回る流速となる
ように、噴出口１４ｆの内径を定めている。このため、
フッ素ガスと水素ガスとの反応により発生する反応熱を
分散することができる。従って、噴出口１４ｆが溶解す
るような装置内部の熱劣化を抑えることができる。

【００６１】本実施の形態によれば、第２クリーニング
ガス導入管１４ｂは分岐部１４ｄを備えている。このた
め、フッ素ガスと水素ガスとの反応により発生する反応
熱を分散することができる。従って、噴出口１４ｆが溶
解するような装置内部の熱劣化を抑えることができる。

【００６２】本実施の形態によれば、縮径部１４ｅは、
噴出口１４ｆ側に向かって徐々に縮径にしている。この
ため、噴出口１４ｆから噴出される水素ガスの流れが乱
れにくくなる。

【００６３】本実施の形態によれば、フッ素ガスを窒素
ガスで希釈しているので、洗浄処理の時間設定が容易に
なる。

【００６４】なお、本発明は、上記の実施の形態に限ら
れず、種々の変形、応用が可能である。以下、本発明に
適用可能な他の実施の形態について説明する。

【００６５】上記実施の形態では、噴出口１４ｆから噴
出される水素ガスが内管３内を拡散する拡散速度を上回
る流速となるように、噴出口１４ｆの内径を定めた場合
を例に本発明を説明したが、例えば、水素ガスの反応速
度を上回る流速となるように、噴出口１４ｆの内径を定
めてもよい。この場合にも、フッ素ガスと水素ガスとの
反応により発生する反応熱を分散することができ、噴出
口１４ｆが溶解するような装置内部の熱劣化を抑えるこ
とができる。

【００６６】上記実施の形態では、添加ガスとして水素
ガスを用いた場合を例に本発明を説明したが、添加ガス
は、フッ素ガスの活性化を促進可能なガスであればよ
い。このような添加ガスとしては、例えば、フッ化水素
ガス、アンモニアガス、塩素ガス、臭素（Ｂｒ_２）のよ
うなハロゲン系ガスがある。

【００６７】上記実施の形態では、第２クリーニングガ
ス導入管１４ｂから水素ガスを供給した場合を例に本発
明を説明したが、例えば、マニホールド５の側面に複
数、例えば、４つの第２クリーニングガス導入管１４ｂ
を挿通し、２つのガス導入管から水素ガスを供給し、他
の２つのガス導入管からフッ素ガスを供給してもよい。
この場合、均一にクリーニングガスを供給することがで
き、フッ素ガスと水素ガスとの反応により発生する反応
熱を分散することができる。

【００６８】また、第２クリーニングガス導入管１４ｂ
からフッ素ガスを供給し、第１クリーニングガス導入管
１４ａから水素ガスを供給してもよい。さらに、第２ク
リーニングガス導入管１４ｂを処理ガス導入管１３とし
て用いてもよい。

【００６９】上記実施の形態では、第２クリーニングガ
ス導入管１４ｂの縮径部１４ｅを噴出口１４ｆ側に向か
って徐々に縮径にした場合を例に本発明を説明したが、
例えば、図６に示すような１段階の縮径としてもよい。

【００７０】上記実施の形態では、第２クリーニングガ
ス導入管１４ｂを分岐させ、２つの噴出口１４ｆを設け
た場合を例に本発明を説明したが、例えば、第２クリー
ニングガス導入管１４ｂを分岐させずに１つの噴出口１
４ｆの場合であってもよい。また、３つ以上の噴出口１
４ｆを設けてもよい。

【００７１】本実施の形態では、フッ素ガスに希釈ガス
としての窒素ガスを含む場合を例に本発明を説明した
が、フッ素ガスに希釈ガスを含まなくてもよい。ただ
し、希釈ガスを含ませることにより洗浄処理時間の設定
が容易になることから、フッ素ガスに希釈ガスを含ませ
ることが好ましい。希釈ガスとしては、不活性ガスであ
ることが好ましく、窒素ガスの他に、例えば、ヘリウム
ガス（Ｈｅ）、ネオンガス（Ｎｅ）、アルゴンガス（Ａ
ｒ）が適用できる。また、水素ガスに希釈ガスを含ませ
てもよい。

【００７２】本実施の形態では、熱処理装置１の内部に
付着した窒化珪素を除去する場合を例に本発明を説明し
たが、熱処理装置１の内部に付着する付着物は窒化珪素
に限定されるものではなく、例えば、ポリシリコン、酸
化チタン、酸化タンタル、シリカ、シリコンゲルマニウ
ム（ＳｉＧｅ）、ＢＳＴＯ（ＢａＳｒＴｉＯ_３）、ＳＴ
Ｏ（ＳｒＴｉＯ_３）であってもよい。また、このような
付着物は、反応生成物に限定されるものではなく、反応
副生成物、例えば、塩化アンモニウムであってもよい。

【００７３】本実施の形態では、内管３内の圧力を５３
２００Ｐａ（４００Ｔｏｒｒ）に設定して熱処理装置１
の内部の洗浄を行った場合を例に本発明を説明したが、
内管３内の圧力は、これに限定されるものではない。ま
た、クリーニングの頻度は、数回の成膜処理毎に行って
もよいが、例えば、１回の成膜処理毎に行ってもよい。
１回の成膜処理毎にクリーニングを行うと、石英やＳｉ
Ｃ等から構成される装置内部の材料の寿命をさらに延命
することができる。

【００７４】本実施の形態では、半導体製造装置につい
て、反応管２が内管３と外管４とから構成された二重管
構造のバッチ式縦型熱処理装置の場合を例に本発明を説
明したが、本発明はこれに限定されるものではない。

【００７５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
装置内部の劣化を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の熱処理装置を示す図であ
る。

【図２】クリーニングガス導入管がマニホールドに挿通
された状態を示す図である。

【図３】第２クリーニングガス導入管の形状を示す図で
ある。

【図４】熱処理装置の洗浄方法を説明するためのレシピ
を示した図である。

【図５】別の実施の形態の第２クリーニングガス導入管
の形状を示す図である。

【図６】他の実施の形態の第２クリーニングガス導入管
の形状を示す図である。

【図７】従来の熱処理装置を示す図である。

【符号の説明】

１熱処理装置２反応管３内管４外管５マニホールド１０半導体ウエハ１２昇温用ヒータ１４クリーニングガス導入管１４ａ第１クリーニングガス導入管１４ｂ第２クリーニングガス導入管１４ｃ挿通部１４ｄ分岐部１４ｅ縮径部１４ｆ噴出口１５排気口１６パージガス供給管１７排気管１８バルブ１９真空ポンプ２０制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者東條行雄東京都港区赤坂五丁目３番６号ＴＢＳ放送センター東京エレクトロン株式会社内Ｆターム(参考） 4K030 BA40 CA04 DA06 EA05 KA49 5F004 AA15 BA19 BB28 CA01 CA02 DA00 DA24 DB07 EA34 EA38 5F045 AA03 AB33 AC05 AC12 AD10 AE19 BB15 DP19 DQ05 EB06 EB12 EB15 EF02 HA13 HA23

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体製造装置の反応室内にガスを供給す
る半導体製造装置用インジェクタであって、インジェクタの内径を小さくする縮径部と、前記反応室
にガスを噴出するガス噴出口とを備え、前記縮径部は、前記ガス噴出口から噴出されるガスの流
速が、該ガスが反応室内を拡散する拡散速度を上回る流
速となるように、前記ガス噴出口側の内径が小さく形成
されている、ことを特徴とする半導体製造装置用インジ
ェクタ。
【請求項２】半導体製造装置の反応室内にガスを供給す
る半導体製造装置用インジェクタであって、インジェクタの内径を小さくする縮径部と、前記反応室
にガスを噴出するガス噴出口とを備え、前記縮径部は、前記ガス噴出口から噴出されるガスの流
速が、該ガスの反応速度を上回る流速となるように、前
記ガス噴出口側の内径が小さく形成されている、ことを
特徴とする半導体製造装置用インジェクタ。
【請求項３】前記ガス噴出口から噴出されるガスは、前
記反応室内に付着した付着物を除去するクリーニングガ
スである、ことを特徴とする請求項１または２に記載の
半導体製造装置用インジェクタ。
【請求項４】前記クリーニングガスは、フッ素ガスと、
該フッ素ガスの活性化を促進可能な添加ガスとを含み、前記ガス噴出口から噴出されるガスは添加ガスである、
ことを特徴とする請求項３に記載の半導体製造装置用イ
ンジェクタ。
【請求項５】前記添加ガスは水素ガスである、ことを特
徴とする請求項４に記載の半導体製造装置用インジェク
タ。
【請求項６】前記縮径部は、前記ガス噴出口側の内径が
１／４以下に小さくなるように形成されている、ことを
特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の半導
体製造装置用インジェクタ。
【請求項７】前記縮径部は、前記ガス噴出口から噴出さ
れるガスの流速がインジェクタ内を流れるガスの流速の
１５倍以上に速くなるように、前記ガス噴出口側の内径
が小さく形成されている、ことを特徴とする請求項１乃
至６のいずれか１項に記載の半導体製造装置用インジェ
クタ。
【請求項８】前記縮径部は、その内径が先端に向かって
徐々に小さくなるように形成されている、ことを特徴と
する請求項１乃至７のいずれか１項に記載の半導体製造
装置用インジェクタ。
【請求項９】インジェクタを反応室に取り付ける取付部
と、該取付部に連続するとともに前記噴出口を有する噴
出部とを備え、前記噴出部は、少なくとも２つのガス噴出口を備える、
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載
の半導体製造装置用インジェクタ。
【請求項１０】インジェクタにより反応室内にガスを供
給する半導体製造装置であって、前記インジェクタは、請求項１乃至９のいずれか１項に
記載の半導体製造装置用インジェクタである、ことを特
徴とする半導体製造装置。
【請求項１１】半導体製造装置の反応室内に付着した付
着物を除去する半導体製造装置の洗浄方法であって、前記反応室内を所定の温度に加熱する加熱工程と、前記加熱工程により所定の温度に加熱された反応室内
に、フッ素ガスと該フッ素ガスの活性化を促進可能な添
加ガスとを含むクリーニングガスを供給し、該クリーニ
ングガスに含まれるフッ素ガスを活性化させ、活性化さ
れたフッ素ガスにより、前記付着物を除去して反応室内
を洗浄する洗浄工程と、を備え、前記洗浄工程では、前記フッ素ガス中を添加ガスが拡散
する拡散速度を上回る流速で、前記反応室内に添加ガス
を供給する、ことを特徴とする半導体製造装置の洗浄方
法。
【請求項１２】半導体製造装置の反応室内に付着した付
着物を除去する半導体製造装置の洗浄方法であって、前記反応室内を所定の温度に加熱する加熱工程と、前記加熱工程により所定の温度に加熱された反応室内
に、フッ素ガスと該フッ素ガスの活性化を促進可能な添
加ガスとを含むクリーニングガスを供給し、該クリーニ
ングガスに含まれるフッ素ガスを活性化させ、活性化さ
れたフッ素ガスにより、前記付着物を除去して反応室内
を洗浄する洗浄工程と、を備え、前記洗浄工程では、前記フッ素ガスと前記添加ガスとの
反応速度を上回る流速で、前記反応室内に前記添加ガス
を供給する、ことを特徴とする半導体製造装置の洗浄方
法。
【請求項１３】前記添加ガスに水素ガスを用いる、こと
を特徴とする請求項１１または１２に記載の半導体製造
装置の洗浄方法。
【請求項１４】前記洗浄工程では、前記クリーニングガ
スを希釈ガスで希釈し、該希釈されたクリーニングガス
を前記反応室内に供給する、ことを特徴とする請求項１
１乃至１３のいずれか１項に記載の半導体製造装置の洗
浄方法。
【請求項１５】前記希釈ガスに不活性ガスを用いる、こ
とを特徴とする請求項１４に記載の半導体製造装置の洗
浄方法。
【請求項１６】前記反応室内では、被処理体にシリコン
窒化膜を形成し、前記洗浄工程では、前記被処理体にシリコン窒化膜を形
成することにより、装置の内部に付着した窒化珪素を前
記クリーニングガスで除去する、ことを特徴とする請求
項１１乃至１５のいずれか１項に記載の半導体製造装置
の洗浄方法。